DE102020126842A1 - CONTACTING DEVICE FOR AN ELECTRIC MOTOR - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Elektromotor sowie einen Elektromotor mit einer entsprechenden Kontaktierungsvorrichtung. Die Kontaktierungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Kontaktierungselementen, wobei jedes Kontaktierungselement einen Anschlusskontakt zur Verbindung mit einer elektrischen Energiequelle und mindestens einen mit dem Anschlusskontakt elektrisch verbundenen Phasenkontakt zur Verbindung mit einer Phasenwicklung des Elektromotors aufweist. Die Kontaktierungselemente sind spiralförmig um einen Zentrumspunkt angeordnet, wobei jedes der Kontaktierungselemente sich entlang einer Umfangsrichtung zumindest teilweise um den Zentrumspunkt erstreckt und ein inneres Ende jedes Kontaktierungselements näher an dem Zentrumspunkt liegt als ein dem inneren Ende gegenüberliegendes äußeres Ende des entsprechenden Kontaktierungselements.The invention relates to a contacting device for use in an electric motor and an electric motor with a corresponding contacting device. The contacting device comprises a plurality of contacting elements, each contacting element having a connection contact for connection to an electrical energy source and at least one phase contact electrically connected to the connection contact for connection to a phase winding of the electric motor. The contacting elements are arranged spirally around a central point, with each of the contacting elements extending along a circumferential direction at least partially around the central point and an inner end of each contacting element being closer to the central point than an outer end of the corresponding contacting element opposite the inner end.
Description
GEBIETAREA
Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Elektromotor und einen Elektromotor mit einer entsprechenden Kontaktierungsvorrichtung.The invention relates to a contacting device for use in an electric motor and an electric motor with a corresponding contacting device.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Elektrische Kleinmotoren wie beispielsweise bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC-Motoren) kommen unter anderem im Automobilbereich und in der Automatisierungstechnik zur Anwendung, zum Beispiel als Servomotor, Lüftermotor oder Antrieb für Stellaktuatoren wie Klappensteller oder Ventile, beispielsweise Nadelventile. Ein BLDC-Motor umfasst üblicherweise einen Stator mit einer Vielzahl von Antriebsspulen und einen beweglich gelagerten Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten. Der Rotor kann durch ein von den Antriebsspulen erzeugtes zeitabhängiges Magnetfeld in Bewegung versetzt werden. Die elektrische Energie für die Antriebsspulen kann beispielsweise mittels einer Brückenschaltung bereitgestellt werden, die dazu eingerichtet ist, die Antriebssignale durch eine Kommutierung, beispielsweise eine Blockkommutierung, geeignet zu kommutieren.Small electric motors such as brushless direct current motors (BLDC motors) are used, among other things, in the automotive sector and in automation technology, for example as servomotors, fan motors or drives for positioning actuators such as flap actuators or valves, for example needle valves. A BLDC motor usually includes a stator with a large number of drive coils and a movably mounted rotor with one or more permanent magnets. The rotor can be set in motion by a time-varying magnetic field generated by the drive coils. The electrical energy for the drive coils can be provided, for example, by means of a bridge circuit that is set up to commutate the drive signals in a suitable manner by commutation, for example block commutation.
Die Antriebsspulen in einem BLDC-Motor können beispielsweise zu drei Phasenwicklungen verschaltet sein, d.h. zu drei einzeln kontaktierbaren Gruppen zusammengefasst sein. Jede Phasenwicklung kann dabei eine oder mehrere Antriebsspulen umfassen, die zum Beispiel in Reihe und/oder parallel geschaltet sein können. Um die Antriebsspulen in den Phasenwicklungen mit den Ausgängen einer elektrischen Energiequelle oder Signalquelle wie beispielsweise einer Brückenschaltung zu verbinden, kann daher insbesondere bei Motoren mit vielen Antriebsspulen eine große Zahl von Zuleitungen und Kontaktierungen erforderlich sein. Diese sind im Stand der Technik zum Beispiel in Form von Leiterbahnen und Lötstellen auf einer Leiterplatte und/oder in Form von Wickeldrähten ausgebildet.The drive coils in a BLDC motor can, for example, be connected to form three phase windings, i.e. combined into three groups that can be contacted individually. Each phase winding can include one or more drive coils, which can be connected in series and/or in parallel, for example. In order to connect the drive coils in the phase windings to the outputs of an electrical energy source or signal source such as a bridge circuit, a large number of leads and contacts may therefore be required, particularly in the case of motors with many drive coils. In the prior art, these are designed, for example, in the form of conductor tracks and soldering points on a printed circuit board and/or in the form of winding wires.
Durch die große Zahl von Zuleitungen und Kontaktierungen können der Zusammenbau des Motors und insbesondere die Automatisierung der Herstellung erschwert werden und entsprechend die Herstellungskosten steigen. Die Zuleitungen und Kontaktierungen stellen zudem mögliche Fehlerquellen dar, wodurch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Elektromotors beeinträchtigt werden kann.Due to the large number of leads and contacts, the assembly of the motor and in particular the automation of production can be made more difficult and the production costs can increase accordingly. The supply lines and contacts also represent possible sources of error, which can impair the reliability and service life of the electric motor.
ÜBERBLICKOVERVIEW
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Elektromotor anzugeben, die eine einfache und kostengünstige Herstellung des Elektromotors ermöglicht sowie die Robustheit des Elektromotors erhöht.It is therefore an object of the invention to specify a contacting device for use in an electric motor, which enables the electric motor to be manufactured simply and inexpensively and increases the robustness of the electric motor.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention, this object is achieved by a contacting device for use in an electric motor having the features of
Es wird eine Kontaktierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Elektromotor vorgesehen, die eine Vielzahl von Kontaktierungselementen umfasst. Jedes Kontaktierungselement weist einen Anschlusskontakt und mindestens einen mit dem Anschlusskontakt elektrisch verbundenen Phasenkontakt auf. Der Anschlusskontakt ist dazu eingerichtet, mit einer elektrischen Energiequelle verbunden zu werden, während der mindestens eine Phasenkontakt dazu eingerichtet ist, mit einer Phasenwicklung des Elektromotors verbunden zu werden. Die Kontaktierungselemente sind dabei spiralförmig um einen Zentrumspunkt angeordnet. Jedes der Kontaktierungselemente erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung zumindest teilweise um den Zentrumspunkt. Ein inneres Ende jedes Kontaktierungselements liegt näher an dem Zentrumspunkt als ein dem inneren Ende gegenüberliegendes äußeres Ende des entsprechenden Kontaktierungselements.A contacting device for use in an electric motor is provided, which comprises a multiplicity of contacting elements. Each contacting element has a connection contact and at least one phase contact which is electrically connected to the connection contact. The connection contact is set up to be connected to an electrical energy source, while the at least one phase contact is set up to be connected to a phase winding of the electric motor. The contacting elements are arranged in a spiral around a central point. Each of the contacting elements extends at least partially around the center point along a circumferential direction. An inner end of each contacting element is closer to the center point than an outer end of the corresponding contacting element opposite the inner end.
Der Elektromotor kann dabei beispielsweise ein Gleichstrommotor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor), oder ein Wechselstrommotor sein. Der Elektromotor kann eine Vielzahl von Phasenwicklungen aufweisen, wobei jede der Phasenwicklungen ein oder mehrere induktive Elemente wie beispielsweise Antriebsspulen umfassen kann, die in Reihe und/oder parallel miteinander verschaltet sein können. Die Kontaktierungsvorrichtung umfasst vorzugsweise jeweils ein Kontaktierungselement für jede Phasenwicklung des Elektromotors, so dass jede Phasenwicklung über den entsprechenden Anschlusskontakt mit der Energiequelle verbunden werden kann. Das Kontaktierungselement kann ferner dazu eingerichtet sein, einige oder alle induktiven Elemente der Phasenwicklung miteinander zu verschalten, z.B. in einer Reihen- und/oder Serienschaltung.The electric motor can be, for example, a direct current motor, in particular a brushless direct current motor (BLDC motor), or an alternating current motor. The electric motor may have a plurality of phase windings, where each of the phase windings may include one or more inductive elements, such as drive coils, which may be connected in series and/or in parallel with one another. The contacting device preferably includes a contacting element for each phase winding of the electric motor, so that each phase winding can be connected to the energy source via the corresponding connection contact. The contacting element can also be set up to connect some or all of the inductive elements of the phase winding to one another, e.g. in a series and/or series connection.
Der Anschlusskontakt jedes Kontaktierungselements kann dazu eingerichtet sein, mit einem entsprechenden Ausgang der Energiequelle verbunden zu sein, beispielsweise über eine entsprechende Zuleitung. Die Energiequelle kann beispielsweise eine Spannungsquelle, eine Stromquelle, eine Brückenschaltung oder eine Steuereinheit des Elektromotors sein oder eines oder mehrere dieser Elemente umfassen. Der Anschlusskontakt kann dazu eingerichtet sein, die Zuleitung von der Energiequelle aufzunehmen, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Löt-, Klemm- und/oder Steckverbindung.The connection contact of each contacting element can be set up to be connected to a corresponding output of the energy source, for example via a corresponding supply line. The energy source can, for example be a voltage source, a current source, a bridge circuit or a control unit of the electric motor or comprise one or more of these elements. The connection contact can be set up to receive the feed line from the energy source, for example by means of a welded, soldered, clamped and/or plug-in connection.
Der mindestens eine Phasenkontakt jedes Kontaktierungselements ist mit dem entsprechenden Anschlusskontakt elektrisch verbunden, beispielsweise über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement wie zum Beispiel ein Leitblech oder eine Leiterbahn. Bevorzugt weist jedes Kontaktierungselement einen Phasenkontakt für jede Antriebsspule der zugehörigen Phasenwicklung oder für jede Serienschaltung von Antriebsspulen in der zugehörigen Phasenwicklung auf, z.B. um die Antriebsspulen oder Serienschaltungen von Antriebsspulen zu der Phasenwicklung zu verschalten. Jeder Phasenkontakt kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, eine Zuleitung zu der Phasenwicklung aufzunehmen, zum Beispiel wie weiter unten beschrieben. Jeder der Phasenkontakte kann mit dem Anschlusskontakt elektrisch verbunden sein. In manchen Ausgestaltungen können mindestens zwei der Phasenkontakte von dem Anschlusskontakt elektrisch isoliert sein, beispielsweise um mittels des Kontaktierungselements Antriebsspulen der zugehörigen Phasenwicklung seriell zu verschalten.The at least one phase contact of each contacting element is electrically connected to the corresponding terminal contact, for example via an electrically conductive connecting element such as a baffle plate or a conductor track. Each contacting element preferably has a phase contact for each drive coil of the associated phase winding or for each series connection of drive coils in the associated phase winding, e.g. to connect the drive coils or series connections of drive coils to the phase winding. Each phase contact can be set up, for example, to receive a lead to the phase winding, for example as described further below. Each of the phase contacts can be electrically connected to the terminal contact. In some configurations, at least two of the phase contacts can be electrically insulated from the connection contact, for example in order to connect drive coils of the associated phase winding in series by means of the contacting element.
Die Kontaktierungselemente sind spiralförmig um einen Zentrumspunkt angeordnet, wobei der Zentrumspunkt beispielsweise auf einer Drehachse des Elektromotors liegen kann. Jedes der Kontaktierungselemente erstreckt sich dabei entlang der Umfangsrichtung von seinem äußeren Ende zu seinem inneren Ende, wobei das innere Ende in radialer Richtung jeweils näher am Zentrumspunkt liegt als das äußere Ende. Der Abstand des inneren Endes vom Zentrumspunkt kann beispielsweise zwischen 10 % und 90 % des Abstands des äußeren Endes vom Zentrumspunkt betragen, in einem Beispiel zwischen 30 % und 80 % des Abstands des äußeren Endes vom Zentrumspunkt. In manchen Ausgestaltungen nähert sich dabei mindestens ein Kontaktierungselemente, in einem Beispiel alle Kontaktierungselement, kontinuierlich dem Zentrumspunkt, d. h. der radiale Abstand zwischen dem Kontaktierungselement und dem Zentrumspunkt nimmt vom äußeren Ende zum inneren Ende kontinuierlich ab. Das Kontaktierungselement kann sich dabei beispielsweise entlang einer archimedischen Spirale erstrecken, d. h. der Abstand r zwischen dem Kontaktierungselement und dem Zentrumspunkt kann entlang der Umfangsrichtung linear mit dem Azimutwinkel φ abnehmen, r = α · φ, wobei a eine Konstante ist und beispielsweise zwischen 0.1/360° und 0.9/360° liegt.The contacting elements are arranged spirally around a center point, the center point being able to lie, for example, on an axis of rotation of the electric motor. Each of the contacting elements extends along the circumferential direction from its outer end to its inner end, with the inner end being closer to the center point in the radial direction than the outer end. The distance of the inner end from the center point can be, for example, between 10% and 90% of the distance of the outer end from the center point, in one example between 30% and 80% of the distance of the outer end from the center point. In some configurations, at least one contacting element, in one example all contacting elements, continuously approaches the center point, i. H. the radial distance between the contacting element and the center point decreases continuously from the outer end to the inner end. The contacting element can extend, for example, along an Archimedean spiral, i. H. the distance r between the contacting element and the center point can linearly decrease along the circumferential direction with the azimuth angle φ, r=α×φ, where a is a constant and lies between 0.1/360° and 0.9/360°, for example.
Jedes der Kontaktierungselemente kann sich entlang der Umfangsrichtung ganz oder teilweise um den Zentrumspunkt erstrecken und kann beispielsweise vom Zentrumspunkt ausgesehen einen Mittelpunktswinkel zwischen 90° und 360° umfassen. In einem Beispiel beträgt der Mittelpunktswinkel der Kontaktierungselemente 360° * (N-1)/N, wobei N die Anzahl der Antriebsspulen oder der Serienschaltungen von Antriebsspulen in jeder Phasenwicklung des Elektromotors ist.Each of the contacting elements can extend completely or partially around the center point along the circumferential direction and can, for example, include a center angle of between 90° and 360° as seen from the center point. In one example, the central angle of the contacting elements is 360°*(N-1)/N, where N is the number of drive coils or series connections of drive coils in each phase winding of the electric motor.
Die spiralförmige Anordnung der Kontaktierungselemente ermöglicht es beispielsweise, mehrere entlang der Umfangsrichtung angeordnete Antriebsspulen mittels der Kontaktierungselemente an die Energiequelle anzuschließen. Anders als bei aus dem Stand der Technik bekannten ringförmigen Kontaktierungselementen, die konzentrisch um einen Zentrumspunkt angeordnet sind, können dabei identische Kontaktierungselemente verwendet werden. Dadurch kann sowohl der Zusammenbau des Elektromotors vereinfacht und zu einem höheren Grade automatisiert werden als auch die Herstellungskosten durch die Verwendung von Gleichteilen verringert werden.The spiral arrangement of the contacting elements makes it possible, for example, to connect a plurality of drive coils arranged along the circumferential direction to the energy source by means of the contacting elements. In contrast to the ring-shaped contacting elements known from the prior art, which are arranged concentrically around a central point, identical contacting elements can be used here. As a result, the assembly of the electric motor can be simplified and automated to a higher degree, and the manufacturing costs can be reduced through the use of identical parts.
Ferner können durch die spiralförmige Anordnung gleiche Kontaktierungselemente verwendet werden, welche insbesondere jeweils die gleiche Induktivität und/oder den gleichen elektrischen Widerstandswert aufweisen. Somit kann eine elektrisch symmetrisch ausgestaltete Kontaktierung der Phasenwicklungen realisiert werden.Furthermore, due to the spiral arrangement, the same contacting elements can be used, which in particular each have the same inductance and/or the same electrical resistance value. Thus, an electrically symmetrical contacting of the phase windings can be realized.
In manchen Ausführungsformen umfasst die Kontaktierungsvorrichtung ein Trägerelement, wobei die Kontaktierungselemente auf oder in dem Trägerelement angeordnet sind. Das Trägerelement kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, an einem Element des Elektromotors wie etwa einem Stator oder einem Gehäuse des Elektromotors befestigt zu werden und die Kontaktierungselemente in dem Elektromotor zu halten. Das Trägerelement besteht bevorzugt zumindest teilweise aus einem isolierenden Material wie Kunststoff, um die Kontaktierungselemente gegeneinander zu isolieren. Die Kontaktierungselemente können an dem Trägerelement befestigt sein und zum Beispiel mit diesem verklebt oder heißverstemmt sein und oder/mittels einer Haltevorrichtung wie beispielsweise einer Rastnase, einem Schnapphaken oder einer Klemmvorrichtung an dem Trägerelement gehalten werden. In einigen Ausgestaltungen weist das Trägerelement eine Öffnung oder eine Aussparung auf. Der Zentrumpunkt kann in der Öffnung liegen, d.h. die Kontaktierungselement können spiralförmig um die Öffnung angeordnet sein. Die Öffnung oder Aussparung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Positionssensor, ein Teil eines Rotors des Elektromotors und/oder eine mit dem Rotor gekoppelte Welle aufzunehmen.In some embodiments, the contacting device comprises a carrier element, with the contacting elements being arranged on or in the carrier element. The carrier element can be set up, for example, to be attached to an element of the electric motor, such as a stator or a housing of the electric motor, and to hold the contacting elements in the electric motor. The carrier element preferably consists at least partially of an insulating material such as plastic, in order to insulate the contacting elements from one another. The contacting elements can be fastened to the carrier element and, for example, glued or heat-calked to it and/or held on the carrier element by means of a holding device such as a latch, a snap hook or a clamping device. In some configurations, the carrier element has an opening or a recess. The center point can be in the opening, ie the contacting elements can be arranged spirally around the opening. The opening or recess can be set up, for example, for a position sensor, a part of a rotor of the electric motor and/or accommodate a shaft coupled to the rotor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei mindestens ein Kontaktierungselement in einer Vertiefung in dem Trägerelement angeordnet, insbesondere in einer Vertiefung auf einer Stirnseite des Trägerelements. Das Kontaktierungselement kann dabei beispielsweise mit Ausnahme des Anschlusskontaktes und/oder des mindestens einen Phasenkontakts vollständig in die Vertiefung eingelassen sein, so dass das Kontaktierungselement tiefer liegt als eine Oberkante der Vertiefung, während der Anschlusskontakt und/oder der mindestens eine Phasenkontakt aus der Vertiefung hervorsteht. In anderen Ausführungsformen kann die Tiefe der Vertiefung so gewählt sein, dass auch andere Teile des Kontaktierungselements zumindest teilweise aus der Vertiefung hervorstehen oder bündig mit der Oberkante der Vertiefung sind. Das Kontaktierungselement kann mit einer Bodenfläche und/oder Seitenflächen der Vertiefung verklebt sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Breite der Vertiefung beispielsweise so gewählt sein, dass das Kontaktierungselement von Seitenflächen der Vertiefung eingeklemmt und so an dem Trägerelement gehalten wird.In a preferred embodiment, at least one contacting element is arranged in a recess in the carrier element, in particular in a recess on an end face of the carrier element. With the exception of the connection contact and/or the at least one phase contact, for example, the contacting element can be fully embedded in the depression, so that the contacting element lies lower than an upper edge of the depression, while the connection contact and/or the at least one phase contact protrudes from the depression. In other embodiments, the depth of the depression can be selected such that other parts of the contacting element also at least partially protrude from the depression or are flush with the upper edge of the depression. The contacting element can be glued to a bottom surface and/or side surfaces of the depression. Alternatively or additionally, a width of the depression can be selected such that the contacting element is clamped by side surfaces of the depression and is thus held on the carrier element.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Kontaktierungselement ein Leitblech, das den Anschlusskontakt mit dem mindestens einen Phasenkontakt elektrisch verbindet. Das Leitblech umfasst ein elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise ein Metall wie Messing, Kupfer oder Stahl. Das Leitblech kann sich zwischen dem Anschlusskontakt und dem mindestens einen Phasenkontakt in Umfangsrichtung zumindest teilweise um den Zentrumspunkt erstrecken und beispielsweise eine Spiralform aufweisen. In manchen Ausführungsformen erstreckt sich das Leitblech entlang der gesamten Länge des Kontaktierungselements, d.h. vom äußeren bis zum inneren Ende des Kontaktierungselements. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Leitblech einstückig mit dem Anschlusskontakt und/oder dem mindestens einen Phasenkontakt ausgebildet, beispielsweise aus einem Blech ausgestanzt und/oder mittels eines Spritzguss- und/oder 3D-Druckverfahrens hergestellt. Das Leitblech kann in der Vertiefung auf der Stirnseite des Trägerelements angeordnet sein. Bevorzugt ist das Leitblech vollständig in die Vertiefung eingelassen, so dass das Leitblech tiefer liegt als die Oberkante der Vertiefung, wobei der Anschlusskontakt und/oder der mindestens eine Phasenkontakt aus der Vertiefung hervorsteht können. In einem anderen Beispiel ist das Leitblech bündig mit einer Oberkante der Vertiefung in der Vertiefung angeordnet. Um in solchen Ausgestaltungen Kurzschlüsse zu vermeiden, können im Bereich der Vertiefung Erhöhungen der Trägerplatte vorgesehen sein, über welche die Zuleitungen geführt werden, so dass genügend Abstand zum Vermeiden eines elektrischen Kontaktes zu dem jeweiligen Leitblech gewährt ist.In some embodiments, the contacting element includes a conductive plate that electrically connects the terminal contact to the at least one phase contact. The baffle comprises an electrically conductive material, for example a metal such as brass, copper or steel. The guide plate can extend at least partially around the center point in the circumferential direction between the connection contact and the at least one phase contact and can have a spiral shape, for example. In some embodiments, the baffle extends along the entire length of the contacting element, i.e. from the outer to the inner end of the contacting element. In a preferred embodiment, the guide plate is formed in one piece with the connection contact and/or the at least one phase contact, for example stamped out of sheet metal and/or produced by means of an injection molding and/or 3D printing process. The guide plate can be arranged in the depression on the end face of the carrier element. The baffle plate is preferably fully embedded in the recess, so that the baffle plate is lower than the upper edge of the recess, it being possible for the terminal contact and/or the at least one phase contact to protrude from the recess. In another example, the baffle is positioned flush with a top edge of the recess in the recess. In order to avoid short circuits in such configurations, elevations of the support plate can be provided in the area of the recess, over which elevations the supply lines are routed, so that sufficient spacing is provided to avoid electrical contact with the respective conducting plate.
In manchen Ausführungsformen umfasst der mindestens eine Phasenkontakt eine Klemmvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Zuleitung zu der Phasenwicklung aufzunehmen. Die Klemmvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, mit der Zuleitung durch Schneidklemmen verbunden zu werden. Die Klemmvorrichtung kann dazu zum Beispiel gabelförmige Klemmfortsätze aufweisen, die sich von dem Leitblech weg erstrecken und dazu eingerichtet sind, die Zuleitung zwischen sich aufzunehmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Phasenkontakt auch dazu eingerichtet sein, mit der Zuleitung verschweißt oder verlötet zu werden, z.B. durch Widerstandschweißen.In some embodiments, the at least one phase contact includes a clamping device that is set up to receive a feed line to the phase winding. The clamping device can be set up, for example, to be connected to the supply line by insulation displacement terminals. For this purpose, the clamping device can, for example, have fork-shaped clamping extensions which extend away from the guide plate and are set up to receive the supply line between them. Alternatively or additionally, the phase contact can also be set up to be welded or soldered to the supply line, e.g. by resistance welding.
In einigen Ausgestaltungen umfasst die Kontaktierungsvorrichtung mindestens ein erstes und ein zweites Kontaktierungselement. Das erstes und das zweites Kontaktierungselement können einander in Umfangsrichtung überlappen, d.h. Abschnitte des ersten und des zweiten Kontaktierungselements sind zueinander benachbart und in radialer Richtung beanstandet angeordnet. In einigen Ausgestaltungen verlaufen die entsprechenden Abschnitte des ersten und des zweiten Kontaktierungselements im Wesentlichen parallel. Das innere Ende des ersten Kontaktierungselements kann zwischen dem Zentrumspunkt und einem Abschnitt des zweiten Kontaktierungselements angeordnet sein. Weiterhin kann das innere Ende des zweiten Kontaktierungselements zwischen dem Zentrumspunkt und einem Abschnitt des ersten Kontaktierungselements angeordnet sein. In anderen Worten können die spiralförmigen Kontaktierungselemente miteinander verschachtelt um den Zentrumspunkt angeordnet sein.In some configurations, the contacting device comprises at least a first and a second contacting element. The first and second contacting elements may overlap one another in the circumferential direction, i.e. portions of the first and second contacting elements are arranged adjacent to one another and spaced apart in the radial direction. In some configurations, the corresponding sections of the first and the second contacting element run essentially parallel. The inner end of the first contacting element can be arranged between the center point and a portion of the second contacting element. Furthermore, the inner end of the second contacting element can be arranged between the center point and a section of the first contacting element. In other words, the spiral-shaped contacting elements can be arranged interlaced with one another around the center point.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kontaktierungsvorrichtung drei Kontaktierungselemente, beispielsweise zur Verwendung in einem dreiphasigen BLDC-Motor. Das dritte Kontaktierungselement kann dabei mit dem ersten und dem zweiten Kontaktierungselement in Umfangsrichtung überlappend angeordnet sein. Die drei Kontaktierungselemente können dabei so miteinander verschachtelt um den Zentrumspunkt angeordnet sein, dass vom Zentrumspunkt aus gesehen (1) das innere Ende des ersten Kontaktierungselements innerhalb des zweiten und des dritten Kontaktierungselements angeordnet ist; (2) ein mittlerer Abschnitt des ersten Kontaktierungselements zwischen dem zweiten und dem dritten Kontaktierungselement angeordnet ist; und (3) das äußere Ende des ersten Kontaktierungselements außerhalb des zweiten und des dritten Kontaktierungselements angeordnet ist. Anders gesagt erstreckt sich das erste Kontaktierungselemente von außen kommend in den Zwischenraum zwischen dem zweiten und dem dritten Kontaktierungselement. Von dort erstreckt sich das erste Kontaktierungselemente weiter entlang der Umfangsrichtung bis über das innere Ende des inneren des zweiten und des dritten Kontaktierungselements hinaus, so dass das innere Ende des ersten Kontaktierungselemente näher am Zentrumspunkt liegt als die zum inneren Ende benachbarten Abschnitte des zweiten und des dritten Kontaktierungselements.In a preferred embodiment, the contacting device comprises three contacting elements, for example for use in a three-phase BLDC motor. The third contacting element can be arranged so that it overlaps with the first and the second contacting element in the circumferential direction. The three contacting elements can be arranged nested with one another around the center point such that, viewed from the center point, (1) the inner end of the first contacting element is arranged inside the second and the third contacting element; (2) a middle portion of the first contacting element is arranged between the second and the third contacting element; and (3) the outer end of the first contacting element is located outside of the second and third contacting elements. In other words, the first contacting element extends from the outside into the space between the second and the third contacting element. From there, the first contacting element extends further along the circumferential direction beyond the inner end of the inner of the second and third contacting element, so that the inner end of the first contacting element is closer to the center point than the sections of the second and third adjacent to the inner end contacting element.
Bevorzugt hat jedes der Kontaktierungselemente die gleiche Struktur, d.h. alle Kontaktierungselemente können Gleichteile sein, die die gleiche Form und die gleichen Abmessungen haben. Ferner können die Kontaktierungselemente alle aus dem gleichen Material hergestellt sein. Durch die Verwendung von Gleichteilen kann sowohl der Zusammenbau des Elektromotors als auch die Beschaffung und Lagerung der hierfür erforderlichen Komponenten vereinfacht und somit die Herstellungskosten reduziert werden.Preferably, each of the contacting elements has the same structure, i.e. all contacting elements can be identical parts having the same shape and the same dimensions. Furthermore, the contacting elements can all be made of the same material. By using identical parts, both the assembly of the electric motor and the procurement and storage of the components required for this can be simplified, and the manufacturing costs can therefore be reduced.
In einigen Ausführungsformen weist jedes Kontaktierungselement eine Vielzahl von Phasenkontakten auf, die entlang der Umfangsrichtung um den Zentrumspunkt angeordnet sind. In einem Beispiel umfasst jedes Kontaktierungselemente mindestens drei Phasenkontakte. Die Phasenkontakte können in gleichmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung angeordnet sein. Die Phasenkontakte können beispielsweise um einen Azimutwinkel von 360°/M gegeneinander versetzt angeordnet sein, wobei M die Anzahl der Phasenkontakte ist. Die Anzahl M der Phasenkontakte kann gleich der Anzahl N der Antriebsspulen oder der Serienschaltungen von Antriebsspulen in der zugehörigen Phasenwicklung des Elektromotors sein, so dass jede Antriebsspule oder Serienschaltung von Antriebsspulen mit einem entsprechenden Phasenkontakt verbunden werden kann.In some embodiments, each contacting element has a multiplicity of phase contacts, which are arranged along the circumferential direction around the central point. In one example, each contacting element includes at least three phase contacts. The phase contacts may be arranged at regular intervals along the circumferential direction. The phase contacts can, for example, be offset from one another by an azimuth angle of 360°/M, where M is the number of phase contacts. The number M of phase contacts can be equal to the number N of drive coils or series connections of drive coils in the associated phase winding of the electric motor, so that each drive coil or series connection of drive coils can be connected to a corresponding phase contact.
In manchen Ausgestaltungen weist die Kontaktierungsvorrichtung eine Befestigungsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Kontaktierungsvorrichtung in dem Elektromotor zu befestigen, beispielsweise an einem Stator des Elektromotors. Das Trägerelement kann zum Beispiel eine Befestigungsvorrichtung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, das Trägerelement in dem Elektromotor zu befestigen. Bevorzugt ist die Befestigungsvorrichtung dazu eingerichtet, die Kontaktierungsvorrichtung bzw. das Trägerelement an der Stirnseite des Stators des Elektromotors zu befestigen. Die Befestigungsvorrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Steckverbinder umfassen, die dazu eingerichtet sind, auf oder in ein entsprechendes Gegenstück in dem Elektromotor, z.B. an der Stirnseite des Stators, auf- bzw. eingesteckt zu werden, bevorzugt so, dass die Kontaktierungsvorrichtung bzw. das Trägerelement abnehmbar befestigt ist. Die Steckverbinder können dabei beispielsweise jeweils eine Öffnung oder Aussparung oder ein entsprechendes Gegenstück wie eine Nase, einen Schnapphaken, einen Rastpin oder einen Einpresspin aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Befestigungsvorrichtung auch andere Befestigungsmittel umfassen, die dazu eingerichtet sind, mit einem entsprechenden Gegenstück in dem Elektromotor, z.B. an der Stirnseite des Stators, ineinander zugreifen. In einigen Ausführungsformen kann die Befestigungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, mit dem Elektromotor verschraubt, verklebt und/oder heißverstemmt zu werden. In einem Beispiel können die Phasenkontakte der Kontaktierungselemente die Befestigungsvorrichtung oder einen Teil davon bilden und beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Kontaktierungsvorrichtung über die Zuleitungen zu den Phasenwicklungen gegen den Stator zu halten. Ferner können der Stator und das Trägerelement, sowie die Kontaktierungsvorrichtung so ausgeformt sein, dass die Phasenkontakte zu den jeweiligen Antriebsspulen ausgerichtet angeordnet sind. Beispielsweise kann die Formgebung der Bauteile so gewählt werden, dass nur eine Einbauposition möglich ist.In some configurations, the contacting device has a fastening device which is set up to fasten the contacting device in the electric motor, for example on a stator of the electric motor. The carrier element can have, for example, a fastening device which is set up to fasten the carrier element in the electric motor. The fastening device is preferably set up to fasten the contacting device or the carrier element to the end face of the stator of the electric motor. The fastening device can, for example, comprise one or more plug connectors, which are designed to be plugged onto or into a corresponding counterpart in the electric motor, e.g. on the end face of the stator, preferably in such a way that the contacting device or the carrier element is detachably attached. The connectors can each have an opening or recess or a corresponding counterpart such as a lug, a snap hook, a locking pin or a press-in pin. Alternatively or additionally, the fastening device can also comprise other fastening means which are set up to engage in one another with a corresponding counterpart in the electric motor, e.g. on the end face of the stator. In some embodiments, the fastening device can be configured to be screwed, glued and/or heat staked to the electric motor. In one example, the phase contacts of the contacting elements can form the fastening device or a part thereof and be set up, for example, to hold the contacting device against the stator via the supply lines to the phase windings. Furthermore, the stator and the carrier element, as well as the contacting device, can be shaped in such a way that the phase contacts are arranged in alignment with the respective drive coils. For example, the shape of the components can be chosen so that only one installation position is possible.
In einigen Ausgestaltungen weist die Kontaktierungsvorrichtung, insbesondere das Trägerelement, eine Fixiervorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Platine oder eine Sensorhalterung an der Kontaktierungsvorrichtung bzw. dem Trägerelement zu fixieren. Die Fixiervorrichtung kann beispielsweise ein Fixierelement umfassen, das dazu eingerichtet ist, mit einem Gegenstück auf der Platine bzw. der Sensorhalterung ineinander zu greifen, z.B. einen Schnapphaken, einen Rastpin, einen Einpresspin und/oder eine Schraube und/oder ein entsprechendes Gegenstück wie beispielweise eine Öffnung, eine Aussparung und/oder ein Gewinde. Die Platine kann dazu eingerichtet sein, einen Sensor wie etwa einen Positionssensor aufzunehmen, der dazu eingerichtet ist, die Stellung eines Rotors des Elektromotors zu bestimmen. Die Platine kann also eine Sensorhalterung bilden oder Teil einer Sensorhalterung sein. In manchen Ausgestaltungen kann die Fixiervorrichtung alternativ oder zusätzlich auch dazu eingerichtet sein, eine Sensorhalterung aufzunehmen, die keine Platine ist, sondern beispielsweise einen anderweitig ausgebildeten Haltekörper für den Sensor umfasst. Der Positionssensor kann zum Beispiel ein Hallsensor sein, der dazu eingerichtet ist, die Stärke und/oder Richtung eines Magnetfelds zu messen, das von einem auf dem Rotor angeordneten Magneten erzeugt wird. Der Positionssensor kann beispielsweise auf der Platine verlötet sein oder an dem Haltekörper befestigt sein, z.B. mit diesem verklebt sein. Auf der Platine können alternativ oder zusätzlich weitere elektronische Bauteile angeordnet sein, beispielsweise Teile für die Motorelektronik des Elektromotors.In some configurations, the contacting device, in particular the carrier element, has a fixing device which is set up to fix a circuit board or a sensor holder on the contacting device or the carrier element. The fixing device can, for example, comprise a fixing element which is designed to engage with a counterpart on the circuit board or the sensor holder, e.g. a snap hook, a locking pin, a press-in pin and/or a screw and/or a corresponding counterpart such as a Opening, recess and/or thread. The circuit board may be configured to receive a sensor, such as a position sensor, configured to determine the position of a rotor of the electric motor. The circuit board can therefore form a sensor mount or be part of a sensor mount. In some configurations, the fixing device can alternatively or additionally also be set up to accommodate a sensor mount which is not a circuit board but, for example, comprises a holding body for the sensor of a different design. The position sensor can be, for example, a Hall sensor configured to measure the strength and/or direction of a magnetic field generated by a magnet arranged on the rotor. The position sensor can, for example, be soldered to the circuit board or attached to the holding body, e.g. glued to it. Alternatively or additionally, further electronic components can be arranged on the circuit board, for example parts for the motor electronics of the electric motor.
Die Kontaktierungsvorrichtung kann darüber hinaus weitere Elemente umfassen, zum Beispiel ein Sternpunkt-Kontaktierungselement wie unten beschrieben, eine oder mehrere Zuleitungen, eine Platine, eine Sensorhalterung und/oder einen Sensor, z.B. einen Positionssensor.The contacting device can also include other elements, for example a star-point contacting element as described below, one or more supply lines, a circuit board, a sensor holder and/or a sensor, for example a position sensor.
Es wird weiterhin ein Elektromotor vorgesehen, der eine Steuereinheit, eine Vielzahl von Phasenwicklungen und eine Kontaktierungsvorrichtung gemäß einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen umfasst. Dabei sind die Phasenwicklungen jeweils mit mindestens einem entsprechenden Phasenkontakt der Kontaktierungsvorrichtung elektrisch verbunden, während die Anschlusskontakte der Kontaktierungselemente mit der Steuereinheit elektrisch verbunden sind. Die Steuereinheit ist dazu eingerichtet, Antriebssignale für die Phasenwicklungen bereitzustellen.Furthermore, an electric motor is provided, which comprises a control unit, a plurality of phase windings and a contacting device according to one of the embodiments described herein. The phase windings are each electrically connected to at least one corresponding phase contact of the contacting device, while the connection contacts of the contacting elements are electrically connected to the control unit. The control unit is set up to provide drive signals for the phase windings.
Der Elektromotor kann beispielsweise ein elektronisch kommutierter Elektromotor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) oder Schrittmotor sein. In anderen Ausführungsformen kann der Elektromotor auch ein Wechselstrommotor sein. Jede der Phasenwicklungen kann ein oder mehrere induktive Elemente wie zum Beispiel Antriebsspulen umfassen. Die induktiven Elemente einer Phasenwicklung können beispielsweise in Reihe und/oder parallel miteinander verschaltet sein, zum Beispiel über die Kontaktierungsvorrichtung.The electric motor can be, for example, an electronically commutated electric motor, in particular a brushless direct current motor (BLDC motor) or a stepping motor. In other embodiments, the electric motor can also be an AC motor. Each of the phase windings may include one or more inductive elements such as drive coils. The inductive elements of a phase winding can be connected to one another in series and/or in parallel, for example via the contacting device.
Vorzugsweise umfasst die Kontaktierungsvorrichtung jeweils ein Kontaktierungselement für jede Phasenwicklung des Elektromotors. Jedes Kontaktierungselement kann beispielsweise jeweils einen Phasenkontakt für jede Antriebsspule oder für jede Serienschaltung von Antriebsspulen in der entsprechenden Phasenwicklung umfassen und dazu eingerichtet sein, die Antriebsspulen zu der Phasenwicklung zu verschalten, zum Beispiel in Form einer Serien- und/oder Reihenschaltung. Entsprechend kann jede Antriebsspule oder jede Serienschaltung von Antriebsspulen einer Phasenwicklung jeweils mit einem Phasenkontakt des entsprechenden Kontaktierungselements elektrisch verbunden sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kontaktierungsvorrichtung dazu eingerichtet, sämtliche Antriebsspulen einer Phasenwicklung zueinander parallel zu schalten. Das entsprechende Kontaktierungselement kann beispielsweise eine leitfähige Verbindung zwischen sämtlichen Phasenkontakten des Kontaktierungselements herstellen und somit die Eingänge der Antriebsspulen miteinander kurzschließen. Die Phasenkontakte können zum Beispiel jeweils mit einer Zuleitung zu der zugehörigen Phasenwicklung oder Antriebsspule verschweißt oder verlötet sein und/oder mittels einer Steck- oder Klemmverbindung verbunden sein, zum Beispiel wie oben beschrieben.The contacting device preferably includes a contacting element for each phase winding of the electric motor. Each contacting element can, for example, include a phase contact for each drive coil or for each series connection of drive coils in the corresponding phase winding and be set up to connect the drive coils to the phase winding, for example in the form of a series and/or series connection. Correspondingly, each drive coil or each series connection of drive coils of a phase winding can be electrically connected to a phase contact of the corresponding contacting element. In a preferred embodiment, the contacting device is set up to connect all the drive coils of a phase winding in parallel with one another. The corresponding contacting element can, for example, establish a conductive connection between all phase contacts of the contacting element and thus short-circuit the inputs of the drive coils with one another. The phase contacts can, for example, each be welded or soldered to a supply line to the associated phase winding or drive coil and/or connected by means of a plug or clamp connection, for example as described above.
Die Steuereinheit kann als Hardware, oder als eine Kombination aus Hardware und Software implementiert sein. Die Steuereinheit kann beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung oder einen Mikrocontroller sowie eine Spannungsquelle und/oder eine Brückenschaltung umfassen. Der Mikrocontroller kann einen Prozessor und ein Speichermedium umfassen, wobei das Speichermedium Instruktionen enthält, die von dem Prozessor ausgeführt werden, um die hierin beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Der Mikrocontroller kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, Steuersignale für die Spannungsquelle und/oder die Brückenschaltung bereitzustellen, um die Antriebsignale für die Phasenwicklung zu erzeugen. Die Steuereinheit kann insbesondere dazu eingerichtet sein, geeignet kommutierte Antriebsignale für die Phasenwicklungen eines BLDC-Motors bereitzustellen. In manchen Ausgestaltungen kann die Steuereinheit als eine Einheit ausgebildet sein und der Mikrocontroller sowie die Spannungsquelle und/oder die Brückenschaltung zum Beispiel in einem gemeinsamen Gehäuse oder auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein. In einem anderen Beispiel ist der Mikrocontroller dazu eingerichtet, mittels der Brückenschaltung eine von einer externen Spannungsquelle bereitgestellte Versorgungsspannung zu kommutieren, um die Antriebssignale für die Phasenwicklungen zu erzeugen.The control unit can be implemented in hardware, or as a combination of hardware and software. The control unit can, for example, comprise an application-specific integrated circuit or a microcontroller as well as a voltage source and/or a bridge circuit. The microcontroller may include a processor and a storage medium, where the storage medium contains instructions that are executed by the processor to provide the functionality described herein. For example, the microcontroller can be set up to provide control signals for the voltage source and/or the bridge circuit in order to generate the drive signals for the phase winding. In particular, the control unit can be set up to provide suitably commutated drive signals for the phase windings of a BLDC motor. In some configurations, the control unit can be designed as a unit and the microcontroller and the voltage source and/or the bridge circuit can be arranged, for example, in a common housing or on a common circuit board. In another example, the microcontroller is set up to use the bridge circuit to commutate a supply voltage provided by an external voltage source in order to generate the drive signals for the phase windings.
Die Anschlusskontakte der Kontaktierungselemente können jeweils mit einem zugehörigen Ausgang der Steuereinheit elektrisch verbunden sein, zum Beispiel über eine entsprechende Zuleitung. Die Zuleitung kann dabei beispielsweise mit dem Anschlusskontakt verschweißt oder verlötet sein, z.B. durch Widerstandsschweißen, oder über eine Klemm- oder Steckverbindung mit diesem elektrisch verbunden sein.The connection contacts of the contacting elements can each be electrically connected to an associated output of the control unit, for example via a corresponding supply line. The supply line can, for example, be welded or soldered to the connection contact, e.g. by resistance welding, or be electrically connected to it via a clamp or plug connection.
Die Phasenwicklungen des Elektromotors können in einem Stator angeordnet sein. Der Elektromotor kann beispielsweise als Innenläufer ausgebildet sein, bei dem die Phasenwicklungen in dem Stator um einen beweglich gelagerten Rotor herum angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann der Elektromotor auch als Außenläufer ausgebildet sein, wobei der beweglich gelagerte Rotor um die Phasenwicklungen in dem Stator herum angeordnet ist.The phase windings of the electric motor can be arranged in a stator. The electric motor can be designed, for example, as an internal rotor, in which the phase windings are arranged in the stator around a movably mounted rotor. In other embodiments, the electric motor can also be designed as an external rotor, with the movably mounted rotor being arranged around the phase windings in the stator.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kontaktierungsvorrichtung ein Trägerelement, beispielsweise wie oben beschrieben. Das Trägerelement kann an dem Stator angeordnet sein, bevorzugt auf einer Stirnseite des Stators, wobei die Stirnseite des Stators sich zum Beispiel senkrecht zu einer Drehachse des Rotors erstrecken kann. Entsprechend kann auch das Trägerelement so angeordnet sein, dass das Trägerelement sich senkrecht zu der Drehachse des Rotors erstreckt. In manchen Ausgestaltungen weist das Trägerelement eine Aussparung oder Öffnung auf, wobei die Drehachse des Rotors oder auch dessen Rotorwelle sich durch die Aussparung oder Öffnung erstrecken kann.In a preferred embodiment, the contacting device comprises a carrier element, for example as described above. The carrier element can be arranged on the stator, preferably on an end face of the stator, with the end face of the stator being perpendicular to, for example an axis of rotation of the rotor. Correspondingly, the carrier element can also be arranged in such a way that the carrier element extends perpendicularly to the axis of rotation of the rotor. In some configurations, the carrier element has a cutout or opening, it being possible for the axis of rotation of the rotor or also its rotor shaft to extend through the cutout or opening.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Trägerelement auf den Stator aufgesteckt. Hierzu kann das Trägerelement beispielsweise eine Befestigungsvorrichtung wie oben beschrieben aufweisen. Insbesondere können das Trägerelement und/oder der Stator einen oder mehrere Steckverbinder aufweisen, die dazu eingerichtet sind, auf oder in ein entsprechendes Gegenstück des Stators bzw. des Trägerelements auf- bzw. eingesteckt zu werden. Die Steckverbinder können dabei beispielsweise jeweils eine Öffnung oder Aussparung oder ein entsprechendes Gegenstück wie beispielsweise eine Nase, einen Rastpin oder einen Einpresspin aufweisen. In manchen Ausführungsformen kann das Trägerelement alternativ oder zusätzlich auch anderweitig an dem Stator befestigt sein, zum Beispiel mit diesem verschraubt, verklebt und/oder heißverstemmt sein. In einem Beispiel können die Phasenkontakte der Kontaktierungselemente dazu eingerichtet sein, das Trägerelement über die Zuleitungen zu den Phasenwicklungen gegen den Stator zu halten.In a preferred embodiment, the carrier element is slipped onto the stator. For this purpose, the carrier element can have, for example, a fastening device as described above. In particular, the carrier element and/or the stator can have one or more plug connectors that are designed to be plugged onto or into a corresponding counterpart of the stator or the carrier element. The connectors can each have an opening or recess or a corresponding counterpart such as a lug, a locking pin or a press-in pin. In some embodiments, the carrier element can alternatively or additionally also be attached to the stator in some other way, for example screwed, glued and/or heat-staked to it. In one example, the phase contacts of the contacting elements can be set up to hold the carrier element against the stator via the supply lines to the phase windings.
Die Kontaktierungselemente sind wie oben beschrieben spiralförmig um einen Zentrumspunkt herum angeordnet und können insbesondere verschachtelt angeordnet sein, so dass ein Abschnitt eines Kontaktierungselements sich zwischen einem Abschnitt eines anderen Kontaktierungselement und dem Zentrumspunkt befindet. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich eine Zuleitung zu einer Phasenwicklung von dem entsprechenden Phasenkontakt eines ersten Kontaktierungselements über mindestens ein weiteres Kontaktierungselement, in einem Beispiel über mindestens zwei weitere Kontaktierungselemente hinweg zu der Phasenwicklung hin. Die Zuleitung kann beispielsweise in axialer Richtung verlaufen, oder auch in radialer Richtung nach außen oder innen verlaufen, d.h. von dem Zentrumspunkt weg oder in Richtung des Zentrumspunkts. Bevorzugt ist die Zuleitung dabei nicht in Kontakt mit den weiteren Kontaktierungselementen, sondern beabstandet zu diesen angeordnet. Der Abstand zwischen der Zuleitung und den weiteren Kontaktierungselementen kann dabei beispielsweise zwischen 0,5 mm und 5 mm betragen. Die Kontaktierungselemente können beispielsweise wie oben beschriebenen in Vertiefungen in dem Trägerelement angeordnet sein. Die Zuleitung kann auf einer Oberfläche des Trägerelements angeordnet und mit dieser in Kontakt sein. In einem anderen Beispiel verläuft die Zuleitung beabstandet von dem Trägerelement, z.B. parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements, wobei der Abstand zu dem Trägerelement beispielsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm betragen kann.As described above, the contacting elements are arranged spirally around a central point and can in particular be arranged in a nested manner so that a section of one contacting element is located between a section of another contacting element and the central point. In some embodiments, a supply line to a phase winding extends from the corresponding phase contact of a first contacting element over at least one further contacting element, in one example over at least two further contacting elements to the phase winding. The supply line can, for example, run in the axial direction, or also run in the radial direction outwards or inwards, i.e. away from the center point or in the direction of the center point. In this case, the supply line is preferably not in contact with the further contacting elements, but is arranged at a distance from them. The distance between the supply line and the further contacting elements can be between 0.5 mm and 5 mm, for example. The contacting elements can be arranged in depressions in the carrier element, for example, as described above. The lead can be arranged on and in contact with a surface of the carrier element. In another example, the supply line runs at a distance from the carrier element, for example parallel to a surface of the carrier element, the distance from the carrier element being between 0.5 mm and 3 mm, for example.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor. Die Phasenwicklungen des Elektromotors können dabei über einen Sternpunkt miteinander elektrisch verbunden sein. Hierzu kann die Kontaktierungsvorrichtung beispielsweise ein Sternpunkt-Kontaktierungselement umfassen, das eine Vielzahl von miteinander elektrisch verbundenen Phasenkontakten, insbesondere wenigstens drei Phasenkontakte, aufweist. Die Phasenkontakte können jeweils mit einer der Phasenwicklungen elektrisch verbunden sein, z.B. über eine entsprechende Zuleitung. In manchen Ausgestaltungen weist das Sternpunkt-Kontaktierungselement je einen Phasenkontakt für jede Antriebsspule oder für jede Serienschaltung von Antriebsspulen in dem Elektromotor auf, wobei der Phasenkontakt mit der zugehörigen Antriebsspule oder Serienschaltung von Antriebsspulen elektrisch verbunden ist.In a preferred embodiment, the electric motor is a brushless DC motor. The phase windings of the electric motor can be electrically connected to one another via a star point. For this purpose, the contacting device can comprise, for example, a neutral point contacting element which has a multiplicity of phase contacts which are electrically connected to one another, in particular at least three phase contacts. The phase contacts can each be electrically connected to one of the phase windings, e.g. via a corresponding lead. In some configurations, the star point contacting element has a phase contact for each drive coil or for each series connection of drive coils in the electric motor, the phase contact being electrically connected to the associated drive coil or series connection of drive coils.
Das Sternpunkt-Kontaktierungselement kann dazu eingerichtet sein, die Phasenkontakte miteinander kurzschließen, um die Phasenwicklungen des Elektromotors miteinander in Form eines Sternpunkts elektrisch zu verbinden. Beispielsweise können die Ausgänge aller Antriebsspulen oder Serienschaltungen von Antriebsspulen über das Sternpunkt-Kontaktierungselement miteinander kurzgeschlossen sein. Das Sternpunkt-Kontaktierungselement kann beispielsweise ein Leitblech umfassen, das sich zwischen den Phasenkontakten erstreckt und die Phasenkontakte elektrisch miteinander verbindet. Das Sternpunkt-Kontaktierungselement kann sich ähnlich den anderen Kontaktierungselementen in Umfangsrichtung ganz oder teilweise um den Zentrumspunkt und/oder die Drehachse des Elektromotors erstrecken. In einem Beispiel bildet das Leitblech des Sternpunkt-Kontaktierungselements einen geschlossenen Ring. Die Phasenkontakte können auf dem Leitblech angeordnet sein und können beispielsweise jeweils eine Klemmvorrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, eine Zuleitung zu einer Phasenwicklung aufzunehmen, z.B. wie oben beschrieben. Alternativ oder zusätzlich können die Phasenkontakte auch mit der Zuleitung verschweißt oder verlötet sein.The star-point contacting element can be set up to short-circuit the phase contacts to one another in order to electrically connect the phase windings of the electric motor to one another in the form of a star point. For example, the outputs of all drive coils or series circuits of drive coils can be short-circuited with one another via the star-point contacting element. The neutral point contacting element can, for example, comprise a guide plate which extends between the phase contacts and electrically connects the phase contacts to one another. Similar to the other contacting elements, the star point contacting element can extend in the circumferential direction in whole or in part around the center point and/or the axis of rotation of the electric motor. In one example, the guide plate of the star point contacting element forms a closed ring. The phase contacts can be arranged on the baffle and can, for example, each comprise a clamping device which is adapted to receive a lead to a phase winding, for example as described above. Alternatively or additionally, the phase contacts can also be welded or soldered to the supply line.
Ähnlich den anderen Kontaktierungselementen kann das Sternpunkt-Kontaktierungselement an oder benachbart zu einer Stirnseite des Stators angeordnet sein. In einem Beispiel befindet sich das Sternpunkt-Kontaktierungselement auf einer den anderen Kontaktierungselementen gegenüberliegenden Seite des Stators. In einem anderen Beispiel ist das Sternpunkt-Kontaktierungselement auf derselben Seite des Stators wie die anderen Kontaktierungselemente angeordnet. Das Sternpunkt-Kontaktierungselement kann beispielsweise ringförmig um die anderen Kontaktierungselemente angeordnet sein oder kann sich ebenfalls spiralförmig um den Zentrumspunkt erstrecken. In manchen Ausführungsformen kann das Sternpunkt-Kontaktierungselement ebenfalls auf dem Trägerelement angeordnet sein.Similar to the other contacting elements, the star-point contacting element can be arranged on or adjacent to an end face of the stator. In one example, the star-point contacting element is located on a side of the stator opposite the other contacting elements. In another example, the neutral point contacting element is on arranged on the same side of the stator as the other contacting elements. The star-point contacting element can, for example, be arranged in a ring around the other contacting elements or can also extend spirally around the central point. In some embodiments, the neutral point contacting element can also be arranged on the carrier element.
Das Sternpunkt-Kontaktierungselement und insbesondere das Leitblech kann ganz oder teilweise in einer Vertiefung angeordnet sein, beispielsweise in einer Vertiefung an oder benachbart zu einer Stirnseite des Stators. In einem Beispiel ist das Leitblech des Sternpunkt-Kontaktierungselements vollständig in die Vertiefung eingelassen, zum Beispiel wie oben beschrieben. Die Phasenkontakte des Sternpunkt-Kontaktierungselements können dabei aus der Vertiefung vorstehen.The star-point contacting element and in particular the guide plate can be arranged entirely or partially in a depression, for example in a depression on or adjacent to an end face of the stator. In one example, the baffle of the star-point contacting element is fully embedded in the depression, for example as described above. The phase contacts of the neutral point contacting element can protrude from the recess.
In manchen Ausführungsformen umfasst der Elektromotor weiterhin eine Sensorhalterung oder eine Platine, wobei die Sensorhalterung bzw. die Platine an der Kontaktierungsvorrichtung, z.B. an dem Trägerelement, befestigt sein kann. Die Sensorhalterung kann beispielsweise einen Positionssensor, zum Beispiel einen Hallsensor, umfassen oder dazu eingerichtet sein, einen solchen Sensor aufzunehmen. Hierzu kann die Sensorhalterung beispielsweise einen entsprechend ausgebildeten Haltekörper umfassen. In einigen Ausgestaltungen kann die Platine eine Sensorhalterung oder einen Teil davon bilden und dazu eingerichtet sein, den Sensor aufzunehmen. Die Platine kann beispielsweise ein oder mehrere Lötflächen oder Lötpads umfassen, die dazu eingerichtet sind, mit dem Sensor verlötet zu werden. Alternativ oder zusätzlich können auf der Platine auch andere elektronische Komponenten angeordnet sein, zum Beispiel Teile der Motorelektronik des Elektromotors. Die Kontaktierungsvorrichtung, insbesondere das Trägerelement, kann zum Beispiel eine Fixiervorrichtung wie oben beschrieben aufweisen, die dazu eingerichtet ist die Sensorhalterung bzw. die Platine an dem Trägerelement zu fixieren. Die Sensorhalterung bzw. die Platine und/oder das Trägerelement können beispielsweise ein oder mehrere Fixierelemente umfassen, die dazu eingerichtet sind, mit einem Gegenstück auf dem Trägerelement bzw. der Sensorhalterung/Platine ineinander zugreifen.In some embodiments, the electric motor also includes a sensor holder or a circuit board, it being possible for the sensor holder or the circuit board to be attached to the contacting device, e.g. to the carrier element. The sensor mount can, for example, include a position sensor, for example a Hall sensor, or be set up to accommodate such a sensor. For this purpose, the sensor mount can include, for example, a correspondingly designed holding body. In some configurations, the circuit board can form a sensor mount or part thereof and be configured to receive the sensor. For example, the circuit board can include one or more soldering surfaces or soldering pads that are designed to be soldered to the sensor. Alternatively or additionally, other electronic components can also be arranged on the circuit board, for example parts of the motor electronics of the electric motor. The contacting device, in particular the carrier element, can have, for example, a fixing device as described above, which is set up to fix the sensor holder or the circuit board to the carrier element. The sensor holder or the circuit board and/or the carrier element can, for example, comprise one or more fixing elements which are designed to engage in one another with a counterpart on the carrier element or the sensor holder/circuit board.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kontaktierungsvorrichtung, insbesondere das Trägerelement, eine Öffnung oder Aussparung auf, wobei die Kontaktierungselemente beispielsweise spiralförmig um die Öffnung angeordnet sein können. Das Trägerelement kann so in dem Elektromotor angeordnet sein, dass eine Drehachse des Elektromotors sich durch die Öffnung hindurch erstreckt. In der Öffnung in dem Trägerelements kann beispielsweise ein Teils des Rotors oder eine mit dem Rotor verbundene Welle angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor in der Öffnung angeordnet sein, z.B. um einen minimalen Abstand zwischen einem Positionssensor und einem von dem Positionssensor detektierten Objekt wie beispielsweise einem auf dem Rotor oder der Welle angebrachten Magneten zu erreichen.In a preferred embodiment, the contacting device, in particular the carrier element, has an opening or recess, it being possible for the contacting elements to be arranged spirally around the opening, for example. The carrier element can be arranged in the electric motor in such a way that an axis of rotation of the electric motor extends through the opening. A part of the rotor or a shaft connected to the rotor can be arranged in the opening in the carrier element, for example. Alternatively or additionally, the sensor can be arranged in the opening, for example to achieve a minimum distance between a position sensor and an object detected by the position sensor, such as a magnet mounted on the rotor or the shaft.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen in schematischer Darstellung:
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1 : eine Kontaktierungsvorrichtung zur Verwendung in einem Elektromotor gemäß einem Beispiel in Draufsicht; -
2a : eine Kontaktierungsvorrichtung mit einer Befestigungsvorrichtung und einer Fixiervorrichtung gemäß einem Beispiel in einer perspektivischen Darstellung; -
2b : ein Kontaktierungselement der Kontaktierungsvorrichtung aus2b in einer perspektivischen Darstellung; -
3 : ein Elektromotor mit einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß einem Beispiel; -
4a : ein Elektromotor mit einer Kontaktierungsvorrichtung mit einem an einem Stator befestigten Trägerelement gemäß einem Beispiel in einer perspektivischen Vorderansicht; -
4b : der Elektromotor aus4a in einer perspektivischen Rückansicht; -
4c : der Elektromotor aus4a in einer Schnittansicht; und -
4d : der Elektromotor aus4a in Draufsicht.
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1 1: a contacting device for use in an electric motor according to an example in plan view; -
2a 1: a contacting device with a fastening device and a fixing device according to an example in a perspective view; -
2 B : a contacting element of the contacting device2 B in a perspective view; -
3 : an electric motor with a contacting device according to an example; -
4a 1: an electric motor with a contacting device with a carrier element fastened to a stator according to an example in a perspective front view; -
4b : the electric motor off4a in a perspective rear view; -
4c : the electric motor off4a in a sectional view; and -
4d : the electric motor off4a in top view.
BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF FIGURES
Die Kontaktierungsvorrichtung 100 umfasst ein Trägerelement 102 sowie eine Vielzahl von Kontaktierungselementen, die auf dem Trägerelement 102 angeordnet sind. Im Beispiel der
Jedes der Kontaktierungselemente 104A-C weist einen Anschlusskontakt 106 sowie eine Vielzahl von Phasenkontakten 108 auf. Die Anschlusskontakte 110 sind dazu eingerichtet, das jeweilige Kontaktierungselement 104A-C mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) wie beispielsweise einer Steuereinheit des Elektromotors elektrisch zu verbinden. Die Anschlusskontakte 110 können beispielsweise zwischen den Phasenkontakten 108 in einem mittleren Abschnitt des jeweiligen Kontaktierungselements angeordnet sein. Die Phasenkontakte 108 sind dazu eingerichtet, das jeweilige Kontaktierungselement 104A-C mit einer Phasenwicklung (nicht dargestellt) des Elektromotors elektrisch zu verbinden. Beispielsweise kann jeder der Phasenkontakte 108 dazu eingerichtet sein, mit einer entsprechenden Zuleitung zu einer Antriebsspule der zugehörigen Phasenwicklung verbunden zu werden, zum Beispiel wie unten in Bezug auf
Die Kontaktierungselemente 104A-C umfassen weiterhin jeweils ein Leitblech 110, welches sich zwischen den zwei gegenüberliegenden Enden des entsprechenden Kontaktierungselements erstreckt und den Anschlusskontakt 106 mit den Phasenkontakten 108 verbindet. Das Leitblech 110 umfasst ein leitfähiges Material, zum Beispiel ein Metall wie Messing, Kupfer oder Stahl, und stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Anschlusskontakt 106 und den Phasenkontakten 108 her. In einigen Ausgestaltungen kann das Leitblech 110 auch isolierende Abschnitte aufweisen, so dass einige der Phasenkontakte 108 von dem Anschlusskontakt 106 und den übrigen Phasenkontakten 108 elektrisch isoliert sind. In anderen Ausgestaltungen können die Kontaktierungselemente 104A-C statt des Leitblechs 110 beispielsweise einen isolierenden Verbindungskörper aufweisen, an oder in dem ein oder mehrere Leiterbahnen oder Drähte angeordnet sind, die den Anschlusskontakt 106 mit den Phasenkontakten 108 und/oder die Phasenkontakte 108 untereinander verbinden.The contacting
Die Kontaktierungselemente 104A-C sind spiralförmig um einen Zentrumspunkt 112 angeordnet, der in der Öffnung 102A des Trägerelements 102 liegt. Dabei erstreckt sich jedes der Kontaktierungselemente 104A-C entlang einer Umfangsrichtung zumindest teilweise um die Öffnung 102A und damit um den Zentrumspunkt 112. Im Beispiel der
Die Kontaktierungselemente 104A-C überlappen einander in Umfangsrichtung zumindest teilweise und weisen Abschnitte auf, welche in radialer Richtung voreinander beabstandet sind. Die Kontaktierungselemente 104A-C sind ineinander verschachtelt auf dem Trägerelement 102 angeordnet, so dass beispielsweise das erste Kontaktierungselement 104A sich von außen kommend in einen Zwischenraum zwischen einem außen liegenden Abschnitt des zweiten Kontaktierungselements 104B und einem innen liegenden Abschnitt des dritten Kontaktierungselements 104C hinein erstreckt. Von dort erstreckt sich das erste Kontaktierungselement 104A über ein inneres Ende 104B-1 des zweiten Kontaktierungselements 104B hinaus bis in die Nähe der Öffnung 102A des Trägerelements 102. Entsprechend liegt das innere Ende 104A-1 des ersten Kontaktierungselements 104A zwischen dem Zentrumspunkt 112 und Abschnitten des zweiten und des dritten Kontaktierungselements 104B, 104C. Ein mittlerer Abschnitt 104A-2 des ersten Kontaktierungselements 104A ist zwischen einem Abschnitt des zweiten Kontaktierungselements 104B und einem Abschnitt des dritten Kontaktierungselements 104C angeordnet. Zwischen dem äußeren Ende 104A-3 des ersten Kontaktierungselements 104A und dem Zentrumspunkt 112 befindet sich jeweils ein Abschnitt des zweiten und des dritten Kontaktierungselements 104B, 104C.The contacting
Die Anordnung der Kontaktierungselementen 104A-C ist rotationssymmetrisch um den Zentrumspunkt 112, so dass entsprechend auch das zweite und das dritte Kontaktierungselement 104B, 104C sich jeweils durch Zwischenräume zwischen den beiden anderen Kontaktierungselementen hindurch zu der Öffnung 102A hin erstrecken. Insbesondere hat auch jedes der Kontaktierungselementen 104A-C der Kontaktierungsvorrichtung 100 die gleiche Struktur, d. h. die Kontaktierungselemente 104A-C sind Gleichteile mit einer identischen Form und identischen Abmessungen.The arrangement of the contacting
Die Kontaktierungselemente 104A-C der Kontaktierungsvorrichtung 200 sind wie bei der Kontaktierungsvorrichtung 100 ebenfalls Gleichteile, wobei ein Kontaktierungselement 104B in
Das Kontaktierungselement 104B umfasst ein metallisches Leitblech 110, welches sich entlang eines entlang einer Spiralbahn verlaufenden Kreisbogens um den Zentrumspunkt 112 erstreckt. Das Leitblech 110 kann beispielsweise einen rechteckigen oder elliptischen Querschnitt aufweisen, wobei die Querschnittsfläche zum Beispiel zwischen 0,25 mm2 und 10 mm2 betragen kann. Auf einer Oberfläche des Leitblechs 110 sind ein Anschlusskontakt 106 und vier Phasenkontakte 108 angeordnet, die sich von dem Leitblech 110 nach oben weg erstrecken. Im Beispiel der
Die Phasenkontakte 108 umfassen jeweils eine Klemmvorrichtung, welche zwei gabelförmige Klemmfortsätze aufweist, die sich von dem Leitblech 110 weg erstrecken. Die Klemmvorrichtung ist dazu eingerichtet, eine Zuleitung zu einer Phasenwicklung des Elektromotors aufzunehmen, beispielsweise wie in
In manchen Ausführungsformen ist das Kontaktierungselement 104B einstückig ausgebildet und kann beispielsweise aus einem Blech ausgestanzt und anschließend in Form gebogen worden sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Kontaktierungselement 304B auch mittels eines Fräs-, Spritzguss-, Druckguss- und/oder eines 3D-Druckverfahrens hergestellt worden sein. In manchen Beispielen besteht das gesamte Kontaktierungselement 104B aus einem oder mehreren leitfähigen Materialien, z.B. Messing, Kupfer oder Stahl. In anderen Beispielen kann das Kontaktierungselement 104B auch andere, insbesondere isolierende Materialien umfassen, beispielsweise eine isolierende und/oder korrosionsbeständige Oberflächenbeschichtung oder isolierende Abschnitte entlang des Leitblechs 110, um etwa Phasenkontakte 108 voneinander und/oder von dem Anschlusskontakt 106 zu isolieren.In some embodiments, the contacting
Die Kontaktierungselemente 104A-C sind jeweils in einer Vertiefung 202 auf einer Stirnseite des Trägerelements 102 angeordnet. Die Tiefe der Vertiefung 202 ist dabei bevorzugt so gewählt, dass das Leitblech 110 vollständig in die Vertiefung 202 eingelassen ist und nicht aus der Oberfläche des Trägerelements 102 hervorragt. Eine Oberkante des Leitblechs 110 kann sich beispielsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm unterhalb einer Oberkante der Vertiefung 202 befinden. Dadurch kann ein ausreichender Abstand zwischen dem Leitblech 110 und auf oder über dem Trägerelement 102 verlaufenden Zuleitungen gewährleistet werden und die Gefahr von Kurzschlüssen verringert werden. In anderen Ausgestaltungen kann die Oberkante des Leitblechs 110 bündig mit der Oberkante der Vertiefung 202 sein oder sogar über die Oberkante der Vertiefung 202 hinausragen.The contacting
Die Anschlusskontakte 106 und die Phasenkontakte 108 ragen jeweils aus den Vertiefungen 202 hervor, sodass sich zumindest ein Teil der Anschlusskontakte 106 und der Phasenkontakte 108 jeweils oberhalb der Oberfläche des Trägerelements 102 befindet. Dadurch können die Anschlusskontakte 106 und die Phasenkontakte 108 auch nach dem Anordnen der Kontaktierungselemente 104A-C in den Vertiefungen 202 leicht mit entsprechenden Zuleitungen verbunden werden. In einem Beispiel liegt bei den Phasenkontakten 108 die Oberkante eines Verbindungsstücks zwischen den gabelförmige Klemmfortsätzen oberhalb der Oberfläche des Trägerelements 102, beispielsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm über der Oberfläche des Trägerelements 102.The
Das Trägerelement 102 weist an seiner äußeren Berandung eine Vielzahl von Aussparungen auf, die jeweils einem Phasenkontakt 108 gegenüberliegend angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, eine zu dem entsprechenden Phasenkontakt 108 verlaufende Zuleitung wie die Zuleitung 306A aufzunehmen. Die Zuleitungen können entsprechend von der äußeren Berandung des Trägerelements 102 nach innen in Richtung des Zentrumspunkt 112 zu dem jeweiligen Phasenkontakt 108 verlegt werden. Zumindest einige der Zuleitungen erstrecken sich dabei über ein oder mehrere andere Kontaktierungselemente hinweg, bevorzugt ohne mit diesen in Kontakt zu sein. Die Zuleitungen können dabei direkt auf der Oberfläche des Trägerelements 102 verlaufen oder wie im Beispiel der
Das Trägerelement 102 der Kontaktierungsvorrichtung 200 weist eine in
Das Trägerelement 102 der Kontaktierungsvorrichtung 200 weist weiterhin eine Fixiervorrichtung 204 auf, die dazu eingerichtet ist, eine Platine oder eine Sensorhalterung (nicht dargestellt) an dem Trägerelement 102 zu fixieren. Die Sensorhalterung ist dazu eingerichtet, einen Sensor wie etwa einen Positionssensor aufzunehmen. In einigen Ausgestaltungen kann die Platine eine Sensorhalterung oder ein Teil einer Sensorhalterung sein und dazu eingerichtet sein, den Sensor aufzunehmen. Alternativ oder zusätzlich kann auf der Platine beispielsweise zumindest ein Teil einer Motorelektronik des Elektromotors angeordnet sein, z.B. eine Steuereinheit des Elektromotor oder ein Teil davon. Die Fixiervorrichtung 204 umfasst ein oder mehrere Fixierelemente, die dazu eingerichtet sind mit einem entsprechenden Gegenstück der Platine bzw. Sensorhalterung ineinander zu greifen, um die Platine bzw. Sensorhalterung an dem Trägerelement 102 zu fixieren. Im Beispiel der
Im Beispiel der
Die Phasenwicklungen 304A-C sind jeweils mit entsprechenden Phasenkontakten 108 der Kontaktierungsvorrichtung 100 elektrisch verbunden. Im Beispiel der
Die Kontaktierungsvorrichtung 100 kann ein Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D umfassen, das die Sternpunkt-Verbindung zwischen den Phasenwicklungen 304A-C herstellt. Hierzu weist das Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D ähnlich den Kontaktierungselementen 104A-C eine Vielzahl von Phasenkontakten 108 auf, die alle miteinander über ein Leitblech 110 elektrisch verbunden sind. Jeder der Phasenkontakte 108 ist dabei mit einer zugehörigen Antriebsspule 304 über eine Zuleitung 306B verbunden. Entsprechend sind die Antriebsspulen jeder Phasenwicklung in Reihe zwischen dem zugehörigen Kontaktierungselement und dem Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D geschaltet. Das Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D kann beispielsweise ähnlich dem in
Die Anschlusskontakte 106 der Kontaktierungselemente 104A-C und damit die Phasenwicklungen 304A-C sind jeweils über eine Zuleitung mit einem entsprechenden Ausgang der Steuereinheit 302 verbunden. Die Steuereinheit 302 ist dazu eingerichtet, Antriebsignale für die Phasenwicklungen 304A-C bereitzustellen. Die Steuereinheit 302 kann beispielsweise einen Mikrocontroller sowie eine Spannungsquelle und/oder eine Brückenschaltung umfassen, wobei der Mikrocontroller dazu eingerichtet ist, Steuersignale für die Spannungsquelle und/oder die Brückenschaltung bereitzustellen, um geeignet kommutierte Antriebsignale für die Phasenwicklung 304A-C zu erzeugen. Die Steuereinheit 302 kann dabei wie in
Der Elektromotor 400 ist ähnlich dem Elektromotor 300 aus
Der Elektromotor 400 umfasst dabei eine Vielzahl von Antriebsspulen 304, die beispielsweise wie in
In manchen Ausführungsformen wird das Trägerelement 102 der Kontaktierungsvorrichtung 200 lediglich durch die Zuleitungen 306A in dem Elektromotor 400 gehalten. In anderen Beispielen wird das Trägerelement 102 wie unten beschrieben mittels einer Befestigungsvorrichtung befestigt, aber die Kontaktierungselemente 104A-C können beispielsweise lediglich durch die Zuleitungen 306A in den Vertiefungen 202 in dem Trägerelement 102 gehalten werden. In anderen Beispielen können die Kontaktierungselemente 104A-C alternativ oder zusätzlich z.B. auch in den Vertiefungen 202 eingeklemmt und/oder mit dem Trägerelement 102 verklebt sein.In some embodiments, the
Die Antriebsspulen 304 und damit die Phasenwicklungen sind in einem Stator 402 um einen um eine Drehachse 404A drehbar gelagerten Rotor 404 herum angeordnet. Der Rotor 404 ist mit einer Welle 406 starr verbunden, beispielsweise um die Rotationsbewegung des Rotors 404 auf ein Stellglied zu übertragen, z.B. mittels eines nicht dargestellten Getriebes.The drive coils 304 and thus the phase windings are arranged in a
Der Elektromotor 400 samt Rotor 404 und Stator 402 ist von einer zylindrischen Einhausung 408 umgeben. Im Beispiel sind die Antriebsspulen 304 an radial nach innen verlaufenden Statorzähnen des Stators 402 befestigt. Ferner umfasst der Stator 402 einen oberen und einen unteren Deckel 410A, 410B, die bevorzugt abnehmbar an der Einhausung 408 oder direkt am Stator 402 befestigt werden können. Die Deckel 410A, 410B können jeweils eine Lagerung oder Führung für die Welle 406 aufweisen, wobei mindestens einer der Deckel 410A, 410B zudem eine Öffnung aufweisen kann, durch die sich die Welle 406 aus dem Stator 402 hinaus erstreckt. Der Stator 402 umfasst weiterhin eine Nutisolation 412, die in den Statornuten zwischen den Antriebsspulen 304 angeordnet ist, z.B. um die Antriebsspulen 304 voneinander elektrisch zu isolieren. Die Nutisolation 412 kann beispielsweise einen Isolationskörper umfassen, der entlang der Drehachse 404A zwischen die Antriebsspulen 404 geschoben werden kann. Der Elektromotor 400 kann außerdem weitere in den
Wie oben beschrieben umfasst die Kontaktierungsvorrichtung 200 ein Trägerelement 102, welches beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein kann. Das Trägerelement 102 ist auf einer Stirnseite des Stators 402 angeordnet und weist eine Öffnung auf, durch die die Drehachse 404A des Rotors 404 verläuft. In manchen Ausgestaltungen kann sich auch die Welle 406 wie in
Das Trägerelement 102 ist an dem Stator 402 befestigt, wobei das Trägerelement 102 bevorzugt abnehmbar auf den Stator 402 aufgesteckt ist. Hierzu weist das Trägerelement 102 eine Befestigungsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, das Trägerelement 102 an der Stirnseite des Stators 402 zu befestigen. Im Beispiel der
Wie bei dem Elektromotor 300 aus
Das Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D kann ähnlich den Kontaktierungselementen 104A-C ausgebildet sein und beispielsweise ein Leitblech 110 umfassen, das sämtliche Phasenkontakte 108 des Sternpunkt-Kontaktierungselements 104D elektrisch miteinander verbindet. In manchen Ausführungsformen kann das Leitblech 110 des Sternpunkt-Kontaktierungselements 104D ringförmig sein, d.h. anders als beispielsweise die in
Das Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D kann zum Beispiel an oder benachbart zu einer Stirnseite des Stators 402 angeordnet sein, beispielsweise wie in
In anderen Ausführungsformen kann die Kontaktierungsvorrichtung ein weiteres Trägerelement für das Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D umfassen. Das weitere Trägerelement kann beispielsweise auf einer dem Trägerelement 102 gegenüberliegenden Stirnseite des Stators 402 angeordnet sein und z.B. ähnlich dem Trägerelement 102 auf die in
In manchen Ausgestaltungen kann das Sternpunkt-Kontaktierungselement 104D auch an oder benachbart zu derselben Stirnseite des Stators 402 angeordnet sein, an der auch das Trägerelement 102 befestigt ist. Dabei kann das Leitblech des Sternpunkt-Kontaktierungselements 104D beispielsweise ähnlich wie in
Der Elektromotor 400 umfasst weiterhin eine Sensorhalterung 416, die dazu eingerichtet ist, einen Sensor (nicht dargestellt) wie beispielsweise einen Positionssensor aufzunehmen, z.B. um eine Stellung des Rotors 404 zu bestimmen. Der Sensor kann dabei insbesondere ein Hallsensor, zum Beispiel ein zwei-dimensionaler oder drei-dimensionaler Hallsensor sein, der dazu eingerichtet ist, die Stärke eines Magnetfelds, das von einem mit dem Rotor 404 verbundenen Magneten erzeugt wird, entlang zwei bzw. drei Achsen zu bestimmen. Im Beispiel der
Die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und die Figuren dienen nur zur rein beispielhaften Illustration. Die Erfindung kann in ihrer Gestalt variieren, ohne dass sich das zugrundeliegende Funktionsprinzip ändert. Der Schutzumfang des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich allein aus den folgenden Ansprüchen.The described embodiments according to the invention and the figures are only intended to serve as purely exemplary illustrations. The invention can vary in its form without changing the underlying functional principle. The scope of protection of the method according to the invention and the device according to the invention results solely from the following claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Kontaktierungsvorrichtungcontacting device
- 102102
- Trägerelementcarrier element
- 104A, 104B, 104C104A, 104B, 104C
- Kontaktierungselementecontacting elements
- 104A-1104A-1
-
inneres Ende des Kontaktierungselements 104Ainner end of the contacting
element 104A - 104A-2104A-2
-
mittlerer Abschnitt des Kontaktierungselements 104Amiddle section of the contacting
element 104A - 104A-3104A-3
-
äußeres Ende des Kontaktierungselements 104Aouter end of the contacting
element 104A - 104B-1104B-1
-
inneres Ende des Kontaktierungselements 104Binner end of the contacting
element 104B - 106106
- Anschlusskontaktconnection contact
- 108108
- Phasenkontaktphase contact
- 110110
- Leitblechbaffle
- 112112
- Zentrumspunkt center point
- 200200
- Kontaktierungsvorrichtungcontacting device
- 202202
- Vertiefungdeepening
- 204204
- Fixiervorrichtung fixation device
- 300 .300 .
- Elektromotorelectric motor
- 302302
- Steuereinheitcontrol unit
- 304304
- Antriebsspulendrive coils
- 304A, 304B, 304C304A, 304B, 304C
- Phasenwicklungphase winding
- 306A, 306B306A, 306B
- Zuleitung supply line
- 400400
- Elektromotorelectric motor
- 402402
- Statorstator
- 404404
- Rotorrotor
- 404A404A
- Drehachseaxis of rotation
- 406406
- WelleWave
- 408408
- Einhausungenclosure
- 410A, 410B410A, 410B
- Deckellid
- 412412
- Nutisolationslot insulation
- 412A412A
-
Vorsprünge an der Nutisolation 412Projections on the
slot insulation 412 - 412B412B
-
Vorsprünge an der Nutisolation 412Projections on the
slot insulation 412 - 414414
- NaseNose
- 416416
- Sensorhalterung/PlatineSensor bracket/board
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020126842.4A DE102020126842A1 (en) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | CONTACTING DEVICE FOR AN ELECTRIC MOTOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020126842.4A DE102020126842A1 (en) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | CONTACTING DEVICE FOR AN ELECTRIC MOTOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020126842A1 true DE102020126842A1 (en) | 2022-04-14 |
Family
ID=80817863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020126842.4A Pending DE102020126842A1 (en) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | CONTACTING DEVICE FOR AN ELECTRIC MOTOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020126842A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100060100A1 (en) | 2007-06-25 | 2010-03-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Crossover module |
DE102012023477A1 (en) | 2012-11-28 | 2014-05-28 | Ziehl-Abegg Se | Shift element for electromotor has base having outer rim and/or edge of passage opening designed as sealing edge |
US20150076944A1 (en) | 2013-09-16 | 2015-03-19 | Lg Innotek Co., Ltd. | Bus bar and motor including the same |
US20180316238A1 (en) | 2015-11-05 | 2018-11-01 | Lg Innotek Co., Ltd. | Busbar, motor, and power transmission system using same |
-
2020
- 2020-10-13 DE DE102020126842.4A patent/DE102020126842A1/en active Pending
Patent Citations (4)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R163 | Identified publications notified |