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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für einen EC-Motor, der eine Verschaltungseinrichtung zur Verbindung von Statorspulen mit einem Steuergerät aufweist.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2015 200 095 A1 offenbart einen Stator für eine elektrische Maschine, wobei der Stator einen Statorkörper mit radialen Statorzähnen aufweist, die Träger einer Wicklung sind. Die verschiedenen Wicklungen werden über eine Verschaltungsplatte angesteuert, über die die Verbindung mit einem Steuergerät hergestellt wird. Die Verschaltungsplatte umfasst über den Umfang verteilt mehrere elektrisch leitende Leiterelemente, die an einem ringförmigen Kunststoffträger gehalten sind, wobei der Kunststoffträger auf die Stirnseite des Stators aufgesetzt ist.
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Einteilig mit den Leiterelementen sind sich axial erstreckende Anschlussstecker ausgebildet, über die der Anschluss an das Steuergerät erfolgt. Die Anschlussstecker weisen einen Quersteg auf, der sich an einem axialen Anschlag eines Halteelements am ringförmigen Kunststoffträger abstützt. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei der Verbindung mit dem Steuergerät keine Axialkräfte über die Anschlussstecker und die Leiterelemente auf die Wicklungen des Stators übertragen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Stator kann in elektronisch kommutierten Elektromotoren (EC-Motoren) eingesetzt werden und weist eine Verschaltungseinrichtung zur Verbindung von Statorspulen im Stator mit einem Steuergerät auf. Die Verschaltungseinrichtung umfasst mehrere elektrische Leiterelemente, die an einem Ende mit den Statorspulen und am anderen Ende mit dem Steuergerät zur Ansteuerung der Statorspulen verbunden sind. Über den Umfang verteilt weist die Verschaltungseinrichtung mehrere derartige Leiterelemente auf, beispielsweise drei Leiterelemente, die unabhängig voneinander ausgebildet sind. Die Leiterelemente können zueinander identisch ausgebildet sein. Die Leiterelemente sind insbesondere gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Es sind beispielsweise drei Leiterelemente vorhanden.
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Die elektrischen Leiterelemente sind in der Verschaltungseinrichtung einzeln und unabhängig voneinander angeordnet, sie sind nicht in einem umlaufenden Trägerring angeordnet. Dementsprechend stützen sich die elektrischen Leiterelemente unabhängig voneinander an einem Statorkörper des Stators oder an einem mit dem Statorkörper verbundenen Bauteil ab. Der Statorkörper weist insbesondere Zylinderform auf.
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Diese Ausführung weist verschiedene Vorteile auf. Aufgrund der Vereinzelung der elektrischen Leiterelemente ist es nicht erforderlich, eine ringförmige Verschaltungseinrichtung vorzusehen, die eine in sich geschlossene, zusammenhängende Baueinheit bildet. Die Leiterelemente liegen vielmehr einzeln vor und werden einzeln am Statorkörper oder an einem mit dem Statorkörper verbundenen Bauteil angeordnet und mit diesem verbunden. Diese Vorgehensweise vereinfacht sowohl die Herstellung der Verschaltungseinrichtung als auch die Montage der Leiterelemente bei der Verbindung mit dem Statorkörper des Stators. Die Leiterelemente können einzeln und in präziser Weise am Stator angeordnet und mit den Statorspulen verbunden werden. Insgesamt besteht bei einfacher Montage ein hohes Kostenei nsparpoten zial.
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Die Befestigung des elektrischen Leiterelements erfolgt vorzugsweise am Statorkörper. Hierzu können am Leiterelement Befestigungshaken angeformt sein, die an der Stirnseite des Statorkörpers befestigt sind.
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Der Statorkörper besteht insbesondere aus einer Vielzahl aufeinander gesetzter einzelner Blechlamellen, an denen Statorzähne zur Aufnahme der Statorspulen angeformt sein können. Die Verschaltungseinrichtung befindet sich an einer Stirnseite des Statorkörpers.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die Leiterelemente über jeweils ein Abstützteil am Statorkörper oder einem mit dem Statorkörper verbundenen Bauteil abgestützt. Jedem Leiterelement ist insbesondere genau ein Abstützteil zugeordnet. Das Abstützteil wird am Statorkörper oder einem mit dem Statorkörper verbundenen Bauteil befestigt und ist vorteilhafterweise aus einem nicht-leitenden Material gefertigt, insbesondere als Kunststoffbauteil ausgeführt. Das Abstützteil unterstützt die genaue Positionierung des Leiterelementes am Stator. Außerdem ermöglicht das Abstützteil die Abstützung und Aufnahme von Kräften, die in Achsrichtung auf das Leiterelement wirken, insbesondere axial von außen nach innen und beispielsweise bei der Verbindung des Leiterelementes mit dem Steuergerät auftreten können. Die Axialkräfte werden über einen axialen Anschlussstecker des Leiterelements, der mit dem Steuergerät verbunden wird, auf das Abstützteil und von diesem weiter auf den Statorkörper oder ein mit dem Statorkörper verbundenes Bauteil geleitet. Diese Vorgehensweise stellt sicher, dass die Axialkräfte, die beim Verbinden mit dem Steuergerät auftreten, nur auf tragfähige Bauteile des Stators übertragen werden, insbesondere auf den Statorkörper oder ein unmittelbar am Statorkörper angeordnetes Bauteil, bei dem es sich vorzugsweise um einen Lagerschild handelt, der an der Stirnseite des Statorkörpers angeordnet ist. Durch den Lagerschild ist der Rotor der elektrischen Maschine geführt, der am Lagerschild drehend gelagert ist. Die Abstützung stell sicher, dass die Statorspulen frei von den Axialkräften sind.
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Das Abstützteil am Statorkörper oder dem mit dem Statorkörper verbundenen Bauteil stützt sich insbesondere axial von außen nach innen ab, so dass entsprechend auch die Axialkräfte, welche bei der Montage des Steuergeräts und der Verbindung mit den Leiterelementen auftreten, axial über das Abstützteil auf den Statorkörper bzw. das mit dem Statorkörper verbundene Bauteil geleitet werden.
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Durch das Abstützteil ist insbesondere ein axialer Anschlussstecker des elektrischen Leiterelementes geführt. Der axiale Anschlussstecker erstreckt sich in Achsrichtung und ist vorzugsweise durch eine Öffnung in dem Abstützteil hindurchgeführt. An dem axialen Anschlussstecker kann eine Stützschulter angeformt sein, die sich an dem Abstützteil abstützt. Über die Stützschulter ist gewährleistet, dass die axialen Kräfte, die von außen auf den Anschlussstecker wirken, auf das Abstützteil und weiter auf den Statorkörper oder das mit dem Statorkörper verbundene Bauteil geleitet werden. Die Stützschulter ist insbesondere einteilig mit dem axialen Anschlussstecker des Leiterelements ausgebildet.
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In das Abstützteil ist vorteilhafterweise eine Öffnung eingebracht, welche zur Aufnahme des axialen Anschlusssteckers des Leiterelements dient. Bei der Montage wird der axiale Anschlussstecker durch die Öffnung in dem Abstützteil hindurchgeführt, wobei die Öffnung gegebenenfalls elastisch aufweitbar ausgebildet sein kann, damit die verbreiterte Stützschulter durch die Öffnung hindurchgeführt werden kann. Anschließend schließt sich die Öffnung wieder, insbesondere aufgrund der Eigenelastizität des Abstützteils, so dass sich die Stützschulter, welche am axialen Anschlussstecker angeformt ist, in Achsrichtung an dem Abstützteil abstützen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die elektrischen Leiterelemente an dem stirnseitig am Statorkörper angeordneten Lagerschild zur Aufnahme und Lagerung des Rotors abgestützt. Die Abstützteile, an denen die Leiterelemente abgestützt sind, sind insbesondere an dem Lagerschild befestigt. Hierzu können an dem Abstützteil seitliche Befestigungspins angeordnet sein, die zur Befestigung mit dem Lagerschild in zugeordnete Ausnehmungen hineinragen, welche in den Lagerschild eingebracht sind. Die Befestigungspins, vorzugsweise zwei Befestigungspins, befinden sich insbesondere seitlich der Öffnung, die vorzugsweise schlitzförmig ausgebildet ist.
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Das Abstützteil weist eine Eigenelastizität auf, welche es erlaubt, zum Hindurchführen des axialen Anschlusssteckers das Abstützteil elastisch aufzubiegen, so dass die Öffnung beim Hindurchführen des axialen Anschlusssteckers aufgeweitet wird. Mit dem Wegfall des aufbiegenden Momentes verringert sich die freie Querschnittsfläche der Öffnung wieder, so dass die Stützschulter am axialen Anschlussstecker des elektrischen Leiterelementes sich an der Außenseite des Abstützteils abstützen kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Abstützteil als ein Hohlkörper ausgebildet, der eine umlaufende Wand aufweist, welche die Öffnung im Abstützteil einrahmt. Die umlaufende Wand verleiht dem Abstützteil eine hohe Stabilität.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen elektronisch kommutierten Motor mit einem vorbeschriebenen Stator sowie mit einem Rotor. Der EC-Motor ist insbesondere als Innenläufermotor ausgebildet. Der EC-Motor kann beispielsweise als Stellmotor in Fahrzeugen eingesetzt werden.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 die Stirnseite eines Stators für einen EC-Motor, mit einer Verschaltungseinrichtung zur Verbindung von Statorspulen im Stator mit einem Steuergerät,
- 2 ein elektrisches Leiterelement als Bestandteil der Verschaltungseinrichtung,
- 3 ein Kunststoff-Abstützteil in perspektivischer Ansicht,
- 4 einen Schnitt durch das Kunststoff-Abstützteil,
- 5 einen Lagerschild für den Stator mit insgesamt drei Kunststoff-Abstützteilen, die in Ausnehmungen im Lagerschild eingesetzt werden,
- 6 der Lagerschild mit eingesetzten Abstützteilen in einer Ansicht von unten,
- 7 einen Schnitt durch einen Lagerschild mit eingesetztem Kunststoff-Abstützteil,
- 8 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Stators mit stirnseitiger Verschaltungseinrichtung einschließlich aufgesetztem Lagerschild.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ausschnittsweise der Stator 1 eines elektronisch kommutierten EC-Elektromotors dargestellt. Der Stator 1 umfasst einen Statorkörper 2, der sich aus einer Vielzahl aufeinander gestapelter Einzellamellen zusammensetzt, die an ihrer Innenseite über den Umfang verteilt mehrere Statorzähne bilden, auf die Statorspulen gewickelt sind. Die Ansteuerung der Statorspulen erfolgt mithilfe einer Verschaltungseinrichtung 3, welche die Statorspulen mit einem axial vor dem Stator 1 gelegenen Steuergerät verbindet.
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Die Verschaltungseinrichtung 3 umfasst insgesamt drei einzelne Leiterelemente 4, wobei ein Leiterelement 4 im Detail in 2 dargestellt ist. Das Leiterelement 4 ist als einteiliges Bauteil ausgeführt und besteht aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem elektrisch leitenden Metall, und ist beispielhaft als Stanz-Biegebauteil ausgebildet.
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Das Leiterelement 4 weist einen Umfangsabschnitt 5 auf, der sich an der Stirnseite des Statorkörpers 2 in Umfangsrichtung über ein begrenztes Winkelsegment von beispielsweise 30° erstreckt, sowie einen einteilig mit dem Umfangsabschnitt 5 ausgebildeten Anschlussstecker 6, der sich in Achsrichtung erstreckt - bezogen auf die Längsachse des Stators - und somit rechtwinklig vom Umfangsabschnitt 5 verzweigt. Der Anschlussstecker 6 dient zum Anschließen an ein Steuergerät, über das die Statorspulen angesteuert werden. Etwa auf halber Länge des Anschlusssteckers 6 befindet sich an diesem eine Stützschulter 7, die sich beidseitig zum Anschlussstecker 6 nach außen erstreckt und zur Abstützung an einem Kunststoff-Abstützteil dient. Am Umfangsabschnitt 5 befinden sich mehrere Verbindungsklemmen 8, die im montierten Zustand die Statorspulen kontaktieren, sowie ein Befestigungshaken 9 zur Befestigung am Statorkörper 2. Die Verbindungsklemmen 8 und der Befestigungshaken 9 befinden sich auf der axial gegenüberliegenden Seite des Anschlusssteckers 6.
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Die insgesamt drei Leiterelemente 4, die Bestandteile der Verschaltungseinrichtung 3 sind, sind jeweils als einzelne Bauteile am Statorkörper 2 angeordnet. Die Leiterelemente 4 sind nicht über einen ringförmigen Kunststoffträgerkörper oder dergleichen verbunden, sondern werden jeweils unmittelbar mit dem Statorkörper verbunden.
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In den 3 und 4 ist ein Abstützteil 10 dargestellt, das als Kunststoffbauteil ausgebildet ist und zur axialen Abstützung eines Leiterelementes 4 verwendet wird. Das Abstützteil 10 weist eine schlitzförmige Öffnung 11 (siehe auch 5) auf, das zur Aufnahme des axialen Anschlusssteckers 6 des Leiterelements 4 dient. Am Abstützteil 10 sind seitliche Befestigungspins 12 angeformt, die sich bezogen auf die Längserstreckung der schlitzförmigen Öffnung 11 seitlich zu dieser befinden. Außerdem weist das Abstützteil 10 eine in einem Rechteck umlaufende Wand 13 auf, die die schlitzförmige Öffnung 11 einrahmt. Aufgrund dieser umlaufenden Wand 13 ist das Abstützteil 10 als ein Hohlkörper ausgebildet.
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Wie 4 zu entnehmen ist, sind zwei diametral gegenüberliegende Wandabschnitte der umlaufenden Wand 13 in der Weise geneigt zueinander angeordnet, dass in Höhe der schlitzförmigen Öffnung 11 der Abstand der gegenüberliegenden Wandabschnitte zueinander reduziert ist. Aufgrund dieser Neigung und der reduzierten Längserstreckung zwischen den Wandabschnitten in Höhe der schlitzförmigen Öffnung 11 kann der Anschlussstecker 6 des Leiterelementes 4 axial von unten - im Bereich der größeren Distanz zwischen den zueinander geneigten Wandabschnitten - nach oben durch die schlitzförmige Öffnung 11 hindurchgeführt werden, obwohl die Quererstreckung des Anschlusssteckers 6 in Höhe der seitlich ausragenden Stützschulter 7 größer ist als die Distanz zwischen Wandabschnitten in Höhe der schlitzförmigen Öffnung 11. Aufgrund der Eigenelastizität des aus Kunststoff gefertigten Abstützteils 10 können sich die Wandabschnitte beim Hindurchführen des Anschlusssteckers 6 aufweiten. Anschließend bilden die Wandabschnitte eine axiale Abstützung für die Anschlussstecker 6 in Gegenrichtung, indem die Stützschulter 7 auf der Außenseite der Wandabschnitte aufliegt. Dies gewährleistet, dass axiale Kräfte, die von oben auf die freie Stirnseite des Anschlusssteckers 6 einwirken, insbesondere bei Verbindung mit einem Steuergerät, über die Stützschulter 7 auf das Abstützteil 10 übertragen werden. Somit sind die Verbindungsklemmen 8, die an dem Umfangsabschnitt 6 des Leiterelementes 4 angeordnet sind und in Kontakt mit den Statorspulen stehen, frei von derartigen axialen Kräften.
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In 5 ist ein Lagerschild 14 dargestellt, der auf die Stirnseite des Statorkörpers 2 im Bereich der Verschaltungseinrichtung 3 aufgesetzt wird. Bei der Montage werden zunächst die Leiterelemente 4 an der Stirnseite mit dem Statorkörper 2 verbunden. Anschließend wird der Lagerschild 14 aufgesetzt, in den Ausnehmungen 15 eingebracht sind, welche zur Aufnahme der umlaufenden, rechteckförmigen Wand 13 des Abstützteils 10 dienen. Seitlich der Ausnehmungen 15 befinden sich zwei Öffnungen 16, die die Befestigungspins 12 des Abstützteils 10 aufnehmen. Dementsprechend können die Abstützteile 10, wie in 5 mit den Pfeilen dargestellt, auf den Lagerschild 14 aufgesetzt und mit diesem durch Einsetzen der Wand 13 in die Ausnehmung 15 und der Befestigungspins 12 in die Öffnungen 16 verbunden werden. Zugleich ermöglichen die Ausnehmungen 15, die koaxial mit den schlitzförmigen Öffnungen 11 in den Abstützteilen 10 liegen, ein Hindurchführen der Anschlussstecker 6 beim Aufsetzen des Lagerschilds 14 auf die Stirnseite des Statorkörpers 2.
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In den 6 und 7 ist der Lagerschild 14 in einer Ansicht von unten dargestellt. Die umlaufende Wand 13 und die Befestigungspins 12 der Abstützteile 10 ragen durch die zugeordneten Ausnehmungen und Öffnungen im Lagerschild 14 hindurch.
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8 zeigt den montierten Stator 1 mit Statorkörper 2, Verschalteinrichtung 3 und aufgesetztem Lagerschild 14. Auf der außenliegenden Seite des Lagerschilds 14 befinden sich die Abstützteile 10, durch deren schlitzförmige Öffnung 11 die Anschlussstecker 6 hindurchgeführt sind und nach außen ragen. Die Stützschultern 7 am Anschlussstecker 6 liegen auf der Außenseite jedes Abstützteil 10 auf, so dass eine axiale Abstützung gegeben ist und axiale Kräfte, die von außen auf die Anschlussstecker 6 einwirken, über das Abstützteil 10 auf den Lagerschild 14 und den Statorkörper 2 geleitet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015200095 A1 [0002]
