DE102020200283A1

DE102020200283A1 - Stator for an electrical machine, an electrical machine and method for producing such a stator

Info

Publication number: DE102020200283A1
Application number: DE102020200283.5A
Authority: DE
Inventors: Marcel Bosler; Konstantin Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-01-11
Filing date: 2020-01-11
Publication date: 2021-07-15
Also published as: CN113113996A

Abstract

Stator (10), elektrische Maschine (9), sowie Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) mit radialen Statorzähnen (14) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (20), wobei die elektrische Wicklung (20) mittels Schneid-Klemm-Elementen (70) mit einer Anschlussplatte (52) verbunden ist, wobei am Stator (10) axial offene Aufnahmetaschen (46) ausgebildet sind, in die ein Wickeldraht (22) der elektrischen Wicklung (20) eingelegt ist, wobei die Schneid-Klemm-Elemente (70) in die Aufnahmetaschen (46) eingepresst sind, um den Wickeldraht (22) elektrisch zu kontaktieren, wobei die Schneid-Klemm-Elemente (70) nach deren axial vollständigem Einpressen mittels einer Clips-Verbindung bezüglich der Axialrichtung (8) formschlüssig in der Aufnahmetasche (46) fixiert sind.Stator (10), electrical machine (9) and a method for manufacturing a stator (10) with radial stator teeth (14) for receiving an electrical winding (20), the electrical winding (20) using insulation displacement elements (70 ) is connected to a connection plate (52), axially open receiving pockets (46) being formed on the stator (10) into which a winding wire (22) of the electrical winding (20) is inserted, the insulation displacement elements (70 ) are pressed into the receiving pockets (46) in order to make electrical contact with the winding wire (22), the insulation displacement elements (70) being positively locked in the receiving pocket with respect to the axial direction (8) after they have been fully axially pressed by means of a clip connection (46) are fixed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a stator for an electrical machine, as well as to an electrical machine and to a method for producing such a stator according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Mit der DE 10 2012 224 153 A1 ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt geworden, bei dem axial auf ein Lamellenpaket eine Isolierlamelle, eine Trägerplatte und eine Anschlussplatte angeordnet sind. Der Stator ist beispielsweise mittels Nadelwickeln bewickelt, wobei die einzelnen Teilspulen mittels Verbindungsdrähten am äußeren Umfang der Trägerplatte miteinander verbunden sind. Dabei wird die gesamte Wicklung in einem Stück mittels eines einzigen Wicklungsdrahtes durchgewickelt. Da die Verbindungsdrähte zwischen den einzelnen Spulen axial übereinander angeordnet sind, ist die axiale Bauhöhe des Stators relativ groß. Außerdem ist der Aufwand für das Verschweißen der Anschlussplatte mit den Verbindungsdrähten sehr aufwändig.With the DE 10 2012 224 153 A1 a stator of an electrical machine has become known, in which an insulating lamella, a carrier plate and a connection plate are arranged axially on a plate pack. The stator is wound, for example, by means of needle winding, the individual coil sections being connected to one another by means of connecting wires on the outer circumference of the carrier plate. The entire winding is wound in one piece using a single winding wire. Since the connecting wires between the individual coils are arranged axially one above the other, the overall axial height of the stator is relatively large. In addition, the effort involved in welding the connection plate to the connecting wires is very complex.

Die DE 10 2008 054 529 A1 zeigt einen Stator eines Elektromotors, der aus zuvor bewickelten Einzelsegmenten zusammengesetzt ist. Dabei sind die Drahtenden der Einzelzahnspulen in Aufnahmetaschen für eine Schneid-Klemm-Verbindung eingelegt. Nach dem Einpressen der vielen Schneid-Klemm-Elemente in die Aufnahmetaschen besteht die Gefahr, dass bei der weiteren Montage der Lagerschilde und bei der Kontaktierung der Elektronikeinheit die Schneid-Klemm-Elemente sich relativ zum eingelegten Draht bewegen, und sich dadurch deren elektrische Kontaktierung löst. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.The DE 10 2008 054 529 A1 shows a stator of an electric motor, which is composed of previously wound individual segments. The wire ends of the individual tooth coils are inserted into receiving pockets for an insulation displacement connection. After the many insulation displacement elements have been pressed into the receiving pockets, there is a risk that the insulation displacement elements will move relative to the inserted wire during further assembly of the end shields and when contact is made with the electronics unit, thereby loosing their electrical contact . These disadvantages are intended to be eliminated by the solution according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch das Ausbilden von Rast-beziehungsweise Clips-Verbindungen, die die Schneid-Klemm-Elemente mittels Rast-Elementen fest in den Aufnahmetaschen fixieren, eine dauerhaft zuverlässige Schneid-Klemm-Verbindung geschaffen wird. Die Rast-Verbindung mit dem axialen Hinterschnitt verhindert, dass sich das Schneid-Klemm-Element von dem in die Aufnahmetasche eingelegten Draht lösen kann. Dabei wird für das Schneid-Klemm-Element ein axialer Formschluss gebildet, der verhindert, dass sich das Schneid-Klemm-Element axial aus der Aufnahmetasche heraus oder relativ zum Wickeldraht bewegen kann. Diese formschlüssige Verbindung zwischen dem Schneid-Klemm-Element und der Aufnahmetasche kann sich somit auch bei der weiteren Montage von Komponenten des Elektromotors und auch über die gesamte Lebenszeit des Elektromotors nicht lösen.The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that through the formation of latching or clip connections that fix the insulation displacement elements firmly in the receiving pockets by means of latching elements, a permanently reliable Insulation displacement connection is created. The locking connection with the axial undercut prevents the insulation displacement element from becoming detached from the wire inserted in the receiving pocket. In this case, an axial form fit is formed for the insulation displacement element, which prevents the insulation displacement element from being able to move axially out of the receiving pocket or relative to the winding wire. This form-fitting connection between the insulation displacement element and the receiving pocket can therefore not be released during the further assembly of components of the electric motor and also over the entire service life of the electric motor.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Besonders vorteilhaft wird die Rast-Verbindung mittels Clips-Elementen realisiert, die am offenen Rand der Aufnahmetasche angeordnet sind. Die Clips-Elemente erstrecken sich zungenförmig in Axialrichtung und sind am offenen Rand einstückig gelenkig an der Trägerplatte befestigt. Die zungenförmige Clips-Elemente können beim Einfügen des Schneid-Klemm-Elements federnd zur Seite gedrückt werden, und schnappen nach dem vollständigen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements wieder zurück, um eine Rast-Verbindung auszubilden. Dadurch bilden die zungenförmige Clips-Elemente einen festen axialen Anschlag für das Schneid-Klemm-Element, der dessen Herausziehen aus der Aufnahmetasche zuverlässig verhindert.The measures listed in the dependent claims enable advantageous developments and improvements of the embodiments given in the independent claims. The latching connection is realized particularly advantageously by means of clip elements which are arranged on the open edge of the receiving pocket. The clip elements extend tongue-shaped in the axial direction and are attached to the carrier plate in one piece in an articulated manner at the open edge. The tongue-shaped clip elements can be resiliently pressed to the side when the insulation displacement element is inserted and snap back again after the insulation displacement element has been completely inserted in order to form a latching connection. As a result, the tongue-shaped clip elements form a fixed axial stop for the insulation displacement element, which reliably prevents it from being pulled out of the receiving pocket.

In einer bevorzugten Ausführung weist das Schneid-Klemm-Element mindestens eine Anpress-Schulter auf, die als axiale Anlagefläche für die freien Zungen am offenen Rand der Aufnahmetasche dienen, so dass die Anpress-Schultern nicht entgegen der Einpress-Richtung aus der Aufnahmetasche zurückbewegt werden können. Besonders günstig sind die Anpress-Schultern einerseits axial gegenüberliegend zur Schneidegabel des Schneid-Klemm-Elements und andererseits in Umfangsrichtung benachbart zum Verbindungssteg des Schneid-Klemm-Elements angeordnet.In a preferred embodiment, the insulation displacement element has at least one pressure shoulder, which serves as an axial contact surface for the free tongues on the open edge of the receiving pocket, so that the pressing shoulders are not moved back out of the receiving pocket against the press-in direction can. The pressure shoulders are particularly advantageously arranged on the one hand axially opposite the cutting fork of the insulation displacement element and on the other hand in the circumferential direction adjacent to the connecting web of the insulation displacement element.

Die Aufnahmetaschen sind in der Trägerplatte ausgeformt, die auf den metallenen Statorkern axial aufgelegt ist. Die Trägerplatte isoliert die Statorzähne gegenüber der darauf gewickelten elektrischen Spule. Im äußeren Ringbereich der Trägerplatte sind die Aufnahmetaschen bevorzugt als axiale Vertiefungen ausgebildet, die beim Spritzgießen ausgeformt werden. Dabei eignet sich das Kunststoff-Material der Trägerplatte besonders gut für die Ausformung der freien Zungen oder der beweglichen Bereiche mit den Aussparungen für die Clips-Elemente. Die freien Zungen am offenen Rand der Aufnahmetasche sind dabei bevorzugt an den radialen Breitseiten der Aufnahmetasche angeformt, so dass sich die freien Zungen in der Rastposition schräg zur tangentialen Mitte der Aufnahmetasche hin erstrecken - und insbesondere axial unmittelbar an den Anpress-Schultern anliegen.The receiving pockets are formed in the carrier plate, which is placed axially on the metal stator core. The carrier plate isolates the stator teeth from the electrical coil wound on it. In the outer ring area of the carrier plate, the receiving pockets are preferably designed as axial depressions that are formed during injection molding. The plastic material of the carrier plate is particularly suitable for the shaping of the free tongues or the movable areas with the recesses for the clip elements. The free tongues on the open edge of the receiving pocket are preferably formed on the radial broad sides of the receiving pocket, so that the free tongues in the latching position extend obliquely towards the tangential center of the receiving pocket - and in particular lie axially directly on the pressure shoulders.

Der Verbindungssteg verbindet das Schneid-Klemm-Element mit einem elektrischen Leiterelement, das das Schneid-Klemm-Element mit der Anschluss-Platte verbindet. Bevorzugt ist das Schneid-Klemm-Element einstückig mit dem Leiterelement, beispielsweise als Stanz-Biegeteil ausgebildet. Dadurch ist für die Ausbildung der Einpress-Flächen zum Einpressen des Schneid-Klemm-Elements in die Aufnahmetasche kein zusätzlicher Prozess-Schritt notwendig. Beim Einpressen schneiden sich die Schneidkanten in den in die Aufnahmetasche eingelegten Wickeldraht ein, so dass sich eine sichere elektrische Kontaktierung der Wicklung ausbildet.The connecting web connects the insulation displacement element with an electrical one Conductor element that connects the insulation displacement element with the connection plate. The insulation displacement element is preferably designed in one piece with the conductor element, for example as a stamped and bent part. As a result, no additional process step is necessary for the formation of the press-in surfaces for pressing the insulation displacement element into the receiving pocket. During the pressing in, the cutting edges cut into the winding wire inserted into the receiving pocket, so that reliable electrical contacting of the winding is established.

Da das Schneid-Klemm-Element durch die Clips-Elemente in der Aufnahmetasche gehalten wird, kann darauf verzichtet werden, an den tangential äußeren Kanten der Schneidgabel Rastelemente auszubilden, die sich in die Innenwand der Aufnahmetasche einschneiden. Dadurch kann die Einpress-Kraft für das Schneid-Klemm-Element deutlich reduziert werden, wodurch die Verbindung zwischen dem Stator und dem Statorgehäuse weniger Kräfte aufnehmen muss. Bei dieser Ausführung sind die tangentialen Außenkanten dann beabstandet zu den Breitseiten der Aufnahmetasche angeordnet, wobei die Positionierung der Schneidgabel über das Zentrierelement am Grund der Aufnahmetasche erfolgt.Since the insulation displacement element is held in the receiving pocket by the clip elements, there is no need to form latching elements on the tangential outer edges of the cutting fork which cut into the inner wall of the receiving pocket. As a result, the press-in force for the insulation displacement element can be significantly reduced, as a result of which the connection between the stator and the stator housing has to absorb fewer forces. In this embodiment, the tangential outer edges are then arranged at a distance from the broad sides of the receiving pocket, the cutting fork being positioned via the centering element at the base of the receiving pocket.

In einer weiteren Ausführung sind direkt am Schneid-Klemm-Element Clips- oder Rast-Elemente angeformt, die in korrespondierende Aussparungen in der Aufnahmetasche eingreifen. Hierbei sind die ausgeschnittenen Aussparungen an einem beweglich ausgebildeten Bereich der Aufnahmetasche ausgeformt, die beim axialen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements in Umfangsrichtung elastisch zur Seite gedrückt werden. Nach dem vollständigen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements federn die beweglichen Bereiche mit den Aussparungen zurück, so dass die an dem Schneid-Klemm-Element angeformten Clips- oder Rast- Elemente formschlüssig in die Aussparungen eingreifen.In a further embodiment, clips or latching elements are molded directly onto the insulation displacement element and engage in corresponding recesses in the receiving pocket. In this case, the cut-out recesses are formed on a movable area of the receiving pocket, which are pressed elastically to the side in the circumferential direction when the insulation displacement element is inserted axially. After the insulation displacement element has been completely inserted, the movable areas with the recesses spring back, so that the clips or latching elements formed on the insulation displacement element engage in the recesses in a form-fitting manner.

Die Clips- oder Rast-Elemente sind insbesondere als axiale freie Laschen ausgebildet, die sich axial über die Schneidgabel hinaus erstrecken, und insbesondere auch in Umfangsrichtung in gewissen Grenzen elastisch beweglich ausgebildet sein können. Damit können auch die elastisch ausgebildeten freien Laschen gewissermaßen federnd formschlüssig in ortsfeste Aussparungen der Aufnahmetasche eingreifen.The clip or latching elements are designed in particular as axially free tabs which extend axially beyond the cutting fork and in particular can also be designed to be elastically movable within certain limits in the circumferential direction. In this way, the elastically designed free tabs can also engage in a resilient, positively locking manner, so to speak, into fixed recesses in the receiving pocket.

An den freien Enden der Laschen sind besonders günstig Rasthaken ausgestanzt, die einen axialen Formschluss mit den Aussparungen der Aufnahmetasche bilden. In einer ersten Ausführung sind die Spitzen der Rasthaken voneinander weg, zu den radialen Breitseiten der Aufnahmetasche hin ausgerichtet. Hierbei sind die Aufnahmetaschen in den radialen Breitseiten der Aufnahmetasche ausgeschnitten, so dass sich die beweglichen Bereiche von den Breitseiten der Aufnahmetasche weg bevorzugt in Umfangsrichtung aufeinander zu erstrecken - wobei axial freie Enden der beweglichen Bereiche axial formschlüssig an den Clips- bzw. Rastelementen anliegen. In einer zweiten Ausführung sind die Spitzen der Rasthaken aufeinander zu, zu einem tangential mittleren Befestigungsbereich hin ausgerichtet. Hierbei sind die Aufnahmetaschen in dem tangential mittleren Befestigungsbereich ausgeschnitten, so dass sich die beweglichen Bereiche von dem tangential mittleren Befestigungsbereich weg, bevorzugt in Umfangsrichtung voneinander weg erstrecken - wobei die Clips- bzw. Rastelemente axial formschlüssig an den Aussparungen anliegen.At the free ends of the tabs, latching hooks are punched out, which form an axial form fit with the recesses of the receiving pocket. In a first embodiment, the tips of the latching hooks are oriented away from one another, towards the radial broad sides of the receiving pocket. Here, the receiving pockets are cut out in the radial broad sides of the receiving pocket, so that the movable areas extend away from the broad sides of the receiving pocket, preferably in the circumferential direction - with axially free ends of the movable areas resting axially against the clip or locking elements. In a second embodiment, the tips of the locking hooks are aligned towards one another, towards a tangentially central fastening area. Here, the receiving pockets are cut out in the tangentially central fastening area, so that the movable areas extend away from the tangentially central fastening area, preferably away from one another in the circumferential direction - with the clip or latching elements resting axially against the recesses with a positive fit.

Die beweglichen Bereiche der Aufnahmetasche können sehr kostengünstig durch das Ausformen von axialen Schlitzen hergestellt werden, die sich entlang der Breitseiten der Aufnahmetasche erstrecken. Die axialen Schlitze sind dabei entweder unmittelbar hinter der Innenwand der Aufnahmetasche oder in der Mitte des tangential mittleren Befestigungsbereichs angeordnet. Dadurch werden als bewegliche Bereiche relativ dünne axiale Stege freigeschnitten, die in Umfangsrichtung elastisch beweglich ausgebildet sind. An diesen axialen Stegen sind die Aussparungen ausgeschnitten, die nach dem federnden Ausweichen der axialen Stege während dem Einfügen des Schneid-Klemm-Elements zurück schnappen, um einen Formschluss mit den Clips- oder Rastelementen des Schneid-Klemm-Elements zu bilden.The movable areas of the receiving pocket can be produced very inexpensively by forming axial slots which extend along the broad sides of the receiving pocket. The axial slots are arranged either directly behind the inner wall of the receiving pocket or in the middle of the tangentially central fastening area. As a result, relatively thin axial webs are cut free as movable areas, which are designed to be elastically movable in the circumferential direction. On these axial webs, the recesses are cut out, which snap back after the resilient deflection of the axial webs during the insertion of the insulation displacement element in order to form a form fit with the clip or latching elements of the insulation displacement element.

In einer bevorzugten Ausführung kann das Schneid-Klemm-Element über den Verbindungssteg direkt mit einem Anschluss-Pin als Leiterelement verbunden sein, der beispielsweise direkt in eine Elektronikplatine eingesteckt werden kann. Bei dieser Ausführung sind Leiterbahnen auf der Elektronikplatine ausgebildet, mit denen die Anschluss-Pins der Schneid-Klemm-Elemente auf der Elektronikplatine elektrisch kontaktiert werden. Vorteilhaft können die Anschluss-Pins als Einpresskontakte ausgebildet sein, die eine Öse aufweisen, die beim Einpressen in entsprechende Kontaktierungsöffnungen der Leiterplatine zusammengepresst werden. Durch diese elektrische Kontaktierung kann auf zusätzliche Verbindungsprozesse, wie Löten oder Verschweißen verzichtet werden.In a preferred embodiment, the insulation displacement element can be connected via the connecting web directly to a connection pin as a conductor element, which can be plugged directly into an electronic circuit board, for example. In this embodiment, conductor tracks are formed on the electronics board, with which the connection pins of the insulation displacement elements on the electronics board are electrically contacted. The connection pins can advantageously be designed as press-in contacts that have an eyelet that are pressed together when they are pressed into corresponding contact-making openings in the printed circuit board. This electrical contact means that additional connection processes such as soldering or welding can be dispensed with.

Alternativ sind die elektrischen Leiterelemente als ringförmige Leiterstreifen ausgestanzt, an denen eines oder mehrere Schneid-Klemm-Elemente angeformt sind. Die Leiterelemente sind dabei an der Anschlussplatte angeordnet, die beispielsweise zusammen mit den Schneid-Klemm-Elementen axial auf die Trägerplatte gefügt wird, wobei die Schneid-Klemm-Elemente elektrisch kontaktierend in die Aufnahmetaschen eingefügt werden. Dabei sind die Leiterelemente beispielsweise mittels Rastelementen, Ultraschallverprägen, Heißgas-Nieten oder Warmverprägen mit der Anschlussplatte verbunden.Alternatively, the electrical conductor elements are punched out as ring-shaped conductor strips on which one or more insulation displacement elements are formed. The conductor elements are arranged on the connection plate which, for example, is joined axially to the carrier plate together with the insulation displacement elements, the insulation displacement elements being inserted into the receiving pockets in an electrically contacting manner. There are those Conductor elements connected to the connection plate, for example by means of locking elements, ultrasonic stamping, hot gas riveting or hot stamping.

Die Trägerplatte ist bevorzugt als Isoliermaske mit einem Kunststoffring ausgebildet, von dem sich radial nach innen die Abdeckungen für die Statorzähne erstrecken. In einer bevorzugten Ausführung sind an beiden axialen Stirnseiten des Statorkerns Isoliermasken angeordnet, wobei insbesondere nur an der Isoliermaske einer einzigen Stirnseite (= Trägerplatte) die Aufnahmetaschen für die Schneid-Klemm-Elemente ausgebildet sind. Dabei bilden sowohl die Blechlamellen des Statorkerns als auch die beiden Isoliermasken jeweils einen geschlossenen Ring. Da die Trägerplatte besonders einfach mittels Kunststoff-spritzgießen hergestellt wird, können hier die freien Zungen oder die beweglichen Bereiche mit den Aussparungen in einem Arbeitsgang mit den Aufnahmetaschen ausgeformt werden. Durch die Ausbildung dünner Kunststoff-Brücken/-Stege können sehr günstig elastisch federnde Bereiche oder Elemente in der Aufnahmetasche angeformt werden.The carrier plate is preferably designed as an insulating mask with a plastic ring, from which the covers for the stator teeth extend radially inward. In a preferred embodiment, insulating masks are arranged on both axial end faces of the stator core, the receiving pockets for the insulation displacement elements being formed in particular only on the insulating mask of a single end face (= carrier plate). Both the sheet metal lamellas of the stator core and the two insulating masks each form a closed ring. Since the carrier plate is produced in a particularly simple manner by means of plastic injection molding, the free tongues or the movable areas with the recesses can be formed with the receiving pockets in one operation. The formation of thin plastic bridges / webs means that elastically resilient areas or elements can be molded onto the receiving pocket very cheaply.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Schneid-Klemm-Verbindung kann besonders vorteilhaft der gesamte Stator - oder Teile von diesem - mittels eines ununterbrochenen Wickeldraht durchgewickelt werden. Dadurch ist beispielsweise auf jedem Statorzahn eine Einzelzahnspule angeordnet, die jeweils über Verbindungsdrähte miteinander verbunden sind. Die Verbindungsdrähte werden dabei in Radialrichtung durch die Aufnahmetaschen geführt und an der radialen Außenseite zum nächsten Statorzahn geleitet. Dadurch ist der Verbindungsdraht zwischen jeweils zwei Einzelzahnspulen mittels der Schneid-Klemm-Elemente kontaktierbar. So können unabhängig vom Wickelprozess die Einzelzahnspulen aufgrund der Auslegung der Anschlussplatte und deren Leiterelemente die Spulen beliebig miteinander verschaltet werden.Due to the inventive design of the insulation displacement connection, the entire stator - or parts of it - can be wound through by means of an uninterrupted winding wire. As a result, a single tooth coil is arranged on each stator tooth, for example, which are each connected to one another via connecting wires. The connecting wires are guided through the receiving pockets in the radial direction and passed on the radial outside to the next stator tooth. As a result, the connecting wire between two individual tooth coils can be contacted by means of the insulation displacement elements. Thus, regardless of the winding process, the individual tooth coils can be connected to one another as required due to the design of the connection plate and its conductor elements.

Besonders vorteilhaft kann der Wickeldraht zwischen den einzelnen Spulen entlang von Führungselementen gewickelt werden, die am Außenumfang der Trägerplatte ausgebildet sind. Dabei könne Rillen in Umfangsrichtung ausgebildet werden, die ein axiales Berühren der Wickeldrähte verhindern. Um genügend axialen Bauraum für die Clips-Verbindung zur Verfügung zu stellen, sind die Aufnahmetaschen an axialen Fortsätzen ausgeformt, die sich axial über die Führungselemente hinaus erstrecken. Dabei sind beispielsweise die freien Zungen, die sich vom offenen Rand axial in die Aufnahmetasche hinein erstrecken, axial vollständig oberhalb der Führungselemente - und damit vorzugsweise auch vollständig oberhalb der Verbindungsdrähte der Einzel-Spulen angeordnet.The winding wire can particularly advantageously be wound between the individual coils along guide elements which are formed on the outer circumference of the carrier plate. In this case, grooves can be formed in the circumferential direction, which prevent axial contact with the winding wires. In order to provide sufficient axial installation space for the clip connection, the receiving pockets are formed on axial extensions which extend axially beyond the guide elements. For example, the free tongues that extend axially from the open edge into the receiving pocket are arranged axially completely above the guide elements - and thus preferably also completely above the connecting wires of the individual coils.

Der erfindungsgemäße Stator ist besonders geeignet zur Herstellung einer elektrischen Maschine, beispielsweise eines Elektromotors, bei dem ein Rotor als Innenläufer radial innerhalb des Stators angeordnet ist. Dabei werden die Statorspulen über eine Elektronikeinheit angesteuert, um den Rotor in Drehung zu versetzen. Der Stator wird beispielsweise in ein Motorgehäuse eingepresst, in dem oberhalb des Rotors auch die Steuerelektronik für den Motor angeordnet ist. Ein solcher EC-Motor kann bevorzugt im Kraftfahrzeug für den Antrieb von Pumpen oder Gebläsen oder die Linearverstellung von Komponenten oder als Traktionsantrieb eingesetzt werden.The stator according to the invention is particularly suitable for producing an electrical machine, for example an electric motor, in which a rotor as an internal rotor is arranged radially inside the stator. The stator coils are controlled by an electronic unit in order to set the rotor in rotation. The stator is pressed into a motor housing, for example, in which the control electronics for the motor are also arranged above the rotor. Such an EC motor can preferably be used in a motor vehicle for driving pumps or fans or linear adjustment of components or as a traction drive.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren des Stators kann eine sehr zuverlässige Schneid-Klemm-Verbindung hergestellt werden, die auch hohe Auszugskräfte des Scheid-Klemm-Elements sicher ableiten kann. Durch die Ausbildung einer Clips-Verbindung zwischen dem Scheid-Klemm-Element und beweglichen Elementen der Aufnahmetasche, wird direkt mit dem Einfügen der Schneid-Klemm-Elemente ein axial stark belastbarer axialer Formschluss geschaffen, der eine sichere elektrische Kontaktierung des Wickeldrahts während der weiteren Montage der elektrischen Maschine und während deren gesamter Lebenszeit gewährleistet.With the manufacturing method of the stator according to the invention, a very reliable insulation displacement connection can be produced, which can also reliably dissipate high pull-out forces of the insulation displacement element. By forming a clip connection between the insulation displacement element and movable elements of the receiving pocket, an axially strong axial form fit is created directly with the insertion of the insulation displacement elements, which ensures reliable electrical contacting of the winding wire during further assembly of the electrical machine and for its entire lifetime.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below.

Es zeigen:

1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stators,
2 bis 4 Detaildarstellungen von Varianten erfindungsgemäß befestigter Schneid-Klemm-Elemente.

Show it:

1 A first embodiment of a stator according to the invention,
2 to 4th Detailed representations of variants of insulation displacement elements fastened according to the invention.

In 1 ist ein Ausschnitt eines Stators 10 dargestellt, der einen in Umfangsrichtung 9 geschlossenen Rückschlussring 38 aufweist, an dem radiale Statorzähne 14 zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung20 angeformt sind. Bei dieser Ausführung weisen die Statorzähne 14 radial nach innen, so dass innerhalb der Statorzähne 14 ein nicht dargestellter Rotor gelagert werden kann, der als Innenläufer vom Stator 10 angetrieben wird. Der Stator 10 ist aus einzelnen Blechlamellen 36 zusammengesetzt, die in Axialrichtung 8 übereinandergestapelt und zu einem gemeinsamen Lamellenpaket verbunden sind. Die Blechlamellen 36 sind bevorzugt ausgestanzt, so dass die Statorzähne 14 einstückig mit dem Rückschlussring 38 ausgebildet sind. An einer ersten axialen Stirnseite 39 des Lamellenpakets ist eine Trägerplatte 40 angeordnet, die bevorzugt die Stirnseite 39 vollständig mit einem isolierenden Material als Isoliermaske überdeckt. Bevorzugt ist die Trägerplatte 40 als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet, das axial auf das Lamellenpaket aufgesetzt ist. Das Lamellenpaket bildet zusammen mit der Trägerplatte 40 einen Statorgrundkörper 34. Die Trägerplatte 40 weist radial außen einen geschlossenen Umfang 41 auf, an dem Führungselemente 44 angeformt sind, die Verbindungsdrähte 30 des Wickeldrahts 22 zwischen den einzelnen Spulen 17 führen. Die Trägerplatte 40 ist somit Träger der elektrischen Wicklung 20. Der Wickeldraht 22 wird von einer gewickelten Einzelzahn-Spule 17 in Radialrichtung 7 nach außen geführt wird, um an der radialen Außenseite der Führungselemente 44 in Umfangsrichtung 9 geführt zu werden. Am geschlossenen Umfang 41 der Trägerplatte 40 sind Aufnahmetaschen 46 ausgebildet, in die der Wickeldraht 22 eingelegt ist, um mit Schneid-Klemm-Elementen 70 verbunden zu werden. Die Aufnahmetaschen 46 weisen in Umfangsrichtung 9 eine größere Abmessung 49 auf, als deren Abmessung 50 in Radialrichtung 7. Bevorzugt sind alle Aufnahmetaschen 46 auf dem gleichen Radius bezüglich der Statorachse angeordnet. Die Aufnahmetaschen 46 sind bevorzugt im Bereich von Statornuten 16 zwischen den Statorzähnen 14 angeordnet, in die die Verbindungsdrähte 30 zwischen den Einzelzahn-Spulen 17 eingelegt sind, wobei zusätzliche Aufnahmetaschen 46 für Wickeldrahtanfänge und Wickeldrahtenden angeordnet sein können. In einer alternativen Ausführung haben zwei oder mehrere Einzelzahn-Spulen 17 eine gemeinsame Aufnahmetasche 46. Axial oberhalb der bewickelten Trägerplatte 40 ist eine Anschlussplatte 52 angeordnet, mittels der die Einzelzahn-Spulen 17 bestromt werden. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 sind hier an elektrischen Leiterelementen 54 angeordnet, die elektrisch isoliert an der Anschlussplatte 52 befestigt sind. Die Leiterelemente 54 sind hier als Stanz-Biege-Teile ausgebildet, an denen die Schneid-Klemm-Elemente 70 einstückig angeformt sind. Die Leiterelemente 54 weisen einen ringförmigen Bereich 57 auf, der sich in einer radialen Ebene quer zur Statorachse erstreckt. Bevorzugt sind die Schneid-Klemm-Elemente 70 derart ausgeformt, dass sich alle Schneid-Klemm-Elemente 70 im radial äußeren Bereich in Axialrichtung 8 zu den Aufnahmetaschen 46 erstrecken. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 weisen eine größere Breite 74 in Umfangsrichtung 9 auf, als deren Dicke 75 in Radialrichtung 7. Mittig bezüglich der Umfangsrichtung 9 ist an den Schneid-Klemm-Elementen 70 eine Schneid-Gabel 72 ausgeformt, die beim axialen Fügen über den Wicklungsdraht 22 innerhalb der Aufnahmetasche 46 geschoben wird. Dadurch wird eine Schneid-Klemm-Verbindung ausbildet, die elektrisch leitfähig ist. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 werden in die Aufnahmetaschen 46 derart eingepresst, dass sie sich selbst bezüglich des Wickeldrahts 22 in Umfangsrichtung 9 zentrieren. Des Weiteren sind bezüglich der Radialrichtung 7 Einführhilfen 43 an den Innenflächen 47 der Aufnahmetasche 46 ausgebildet, um die Schneid-Klemm-Elemente 70 exakt zu Positionieren.In 1 is a section of a stator 10 shown, the one in the circumferential direction 9 closed return ring 38 has on the radial stator teeth 14th are molded to accommodate an electrical winding20. In this version, the stator teeth 14th radially inwards so that inside the stator teeth 14th a rotor, not shown, can be stored as an internal rotor from the stator 10 is driven. The stator 10 is made of individual sheet metal lamellas 36 composed in the axial direction 8th are stacked on top of one another and connected to form a common lamella pack. The sheet metal lamellas 36 are preferably punched out so that the stator teeth 14th integral with the return ring 38 are trained. On a first axial face 39 of the plate pack is a carrier plate 40 arranged, which is preferably the end face 39 completely with an insulating material as Covered insulating mask. The carrier plate is preferred 40 designed as a plastic injection-molded part which is placed axially on the disk pack. The plate pack forms together with the carrier plate 40 a stator body 34 . The carrier plate 40 has a closed circumference radially on the outside 41 on, on the guide elements 44 are formed, the connecting wires 30th of the winding wire 22nd between the individual coils 17th to lead. The carrier plate 40 is therefore the carrier of the electrical winding 20th . The winding wire 22nd is made from a wound single-tooth coil 17th in radial direction 7th is guided outwards to the radial outside of the guide elements 44 in the circumferential direction 9 to be guided. On the closed perimeter 41 the carrier plate 40 are receiving pockets 46 formed into which the winding wire 22nd is inlaid with insulation displacement elements 70 to be connected. The receiving pockets 46 point in the circumferential direction 9 a larger dimension 49 on, as their dimension 50 in radial direction 7th . All receiving pockets are preferred 46 arranged on the same radius with respect to the stator axis. The receiving pockets 46 are preferred in the area of stator slots 16 between the stator teeth 14th arranged in which the connecting wires 30th between the single-tooth coils 17th are inserted, with additional receiving pockets 46 can be arranged for winding wire beginnings and winding wire ends. In an alternative embodiment, they have two or more single-tooth coils 17th a common storage pocket 46 . Axially above the wound carrier plate 40 is a connection plate 52 arranged by means of which the single-tooth coils 17th be energized. The insulation displacement elements 70 are here on electrical conductor elements 54 arranged, which is electrically isolated on the connection plate 52 are attached. The ladder elements 54 are designed here as punched and bent parts on which the insulation displacement elements 70 are integrally formed. The ladder elements 54 have an annular area 57 which extends in a radial plane transversely to the stator axis. The insulation displacement elements are preferred 70 shaped in such a way that all insulation displacement elements 70 in the radially outer area in the axial direction 8th to the receiving pockets 46 extend. The insulation displacement elements 70 have a greater width 74 in the circumferential direction 9 on than their thickness 75 in radial direction 7th . Centered with respect to the circumferential direction 9 is on the insulation displacement elements 70 a cutting fork 72 formed, which during axial joining over the winding wire 22nd inside the storage pocket 46 is pushed. This creates an insulation displacement connection that is electrically conductive. The insulation displacement elements 70 are in the receiving pockets 46 pressed in such a way that it is self-contained with respect to the winding wire 22nd in the circumferential direction 9 center. Furthermore, with regard to the radial direction 7th Insertion aids 43 on the inner surfaces 47 the receiving pocket 46 designed to the insulation displacement elements 70 to be positioned exactly.

Damit sich die Schneid-Klemm-Elemente 70 in den Aufnahmetaschen 46 nicht lösen, sind an deren offenem Rand 48 jeweils Clips-Elemente 80 angeformt, die einen axialen Formschluss mit den Schneid-Klemm-Elementen 70 bilden. Die Clips-Elemente 80 sind hierbei als freie Zungen 81 an beiden Breitseiten 49 der Aufnahmetaschen 46 angeordnet, deren freie Enden dann axial am Schneid-Klemm-Element 70 anliegen. Dadurch lassen sich die Schneid-Klemm-Elemente 70 nicht wieder entgegen der Einpress-richtung aus den Aufnahmetaschen herausziehen. Diese Ausführung ist zu 2 detaillierter beschrieben.So that the insulation displacement elements 70 in the pockets 46 do not solve, are on their open edge 48 each clip element 80 integrally formed with an axial form fit with the insulation displacement elements 70 form. The clips elements 80 are here as free tongues 81 on both broad sides 49 of the receiving pockets 46 arranged, the free ends of which then axially on the insulation displacement element 70 issue. This allows the insulation displacement elements 70 do not pull it out of the receiving pockets against the direction of pressing. This execution is too 2 described in more detail.

Die Leiterelemente 54 sind in 1 an ihren radial äußeren Enden benachbart zu den Schneid-Klemm-Elementen 70 mittels Materialumformung mit der Anschlussplatte 52 verbunden. Hierzu greifen Verprägestifte 64 der Anschlussplatte 54 durch ausgestanzte Löcher 65 in den Leiterelementen 54 hindurch, wobei die freien Enden 66 der Verprägestifte 64 zu Verprägeköpfen 67 umgeformt sind - insbesondere mittels Ultraschallverprägen, Heißgasnieten oder Warmverprägen. Dadurch sind die Leiterelemente 54 im radial äußeren Bereich fest und unbeweglich an der Anschlussplatte 54 fixiert. An den den Schneid-Klemm-Elementen 70 gegenüberliegenden Enden der Leiterelemente 54 sind Kontaktierungsmodule 60 angeordnet, die nicht unmittelbar mit der Anschlussplatte 52 verbunden sind. Das Kontaktierungsmodul 60 weist beispielsweise einen Steckerkragen 61 zur Aufnahme von einer oder mehreren Steckerfahnen einer korrespondierenden Elektronikeinheit auf. Die Enden der Leiterelemente 54 sind dabei beispielsweise mit dem Kontakt-Modul 60 umspritzt oder in dieses eingeklemmt.The ladder elements 54 are in 1 at their radially outer ends adjacent to the insulation displacement elements 70 by means of material forming with the connection plate 52 connected. Embossing pins use this 64 the connection plate 54 through punched holes 65 in the ladder elements 54 through, with the free ends 66 the embossing pen 64 to embossing heads 67 are formed - in particular by means of ultrasonic stamping, hot gas riveting or hot stamping. This makes the ladder elements 54 in the radially outer area fixed and immovable on the connection plate 54 fixed. On the insulation displacement elements 70 opposite ends of the conductor elements 54 are contacting modules 60 arranged not directly with the connection plate 52 are connected. The contacting module 60 has, for example, a connector collar 61 for receiving one or more connector lugs of a corresponding electronics unit. The ends of the ladder elements 54 are for example with the contact module 60 encapsulated or clamped in this.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das ein vergrößertes Detail eines eingefügten Schneid-Klemm-Elements 70 darstellt. An dem Schneid-Klemm-Element 70 ist die Schneidgabel 72 ausgebildet, die einen Schlitz zur Aufnahme des Wickeldrahts 22 aufweist. An den Innenseiten der Schneidgabel 72 sind Schneidkanten 73 ausgebildet, die sich beim Aufschieben auf den Wickeldraht 22 durch dessen Isolier-Lack hindurch in den Wickeldraht 22 eingraben, um einen elektrischen Kontakt auszubilden. Das Schneid-Klemm-Element 70 ist hier vollständig in der Aufnahmetasche 46 eingesteckt, die in Umfangsrichtung 9 eine größere Abmessung 49 aufweist, als deren Abmessung 50 in Radialrichtung 7. Der Wickeldraht 22 erstreckt sich in Radialrichtung 7 durch die Aufnahmetasche 46 hindurch. Der Wickeldraht 22 liegt hierbei auf einer Anlagefläche 23, gegen die der Wickeldraht 22 beim axialen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements 70 gedrückt wird. In Umfangsrichtung 9 an den Außenseiten 89 des Schneid-Klemm-Elements 70 sind Einführ-Schrägen 77 angeordnet, die hier als glatte Flächen mit der Breite 74 des Schneid-Klemm-Elements 70 ausgebildet sind. Dabei sind an den Einführ-Schrägen 77 keine Rastelemente ausgebildet, die sich in die Innenfläche 47 der Aufnahmetasche 46 eingraben können. Zur Zentrierung des Schneid-Klemm-Elements 70 ist unten in der Aufnahmetasche 46 ein Zentrierdorn 55 ausgebildet, der axial in den Schlitz zwischen den beiden Schneidkanten 73 eingreift, um das Schneid-Klemm-Element 70 bezüglich der Umfangsrichtung 9 zu positionieren.In 2 Another embodiment is shown, which is an enlarged detail of an inserted insulation displacement element 70 represents. On the insulation displacement element 70 is the cutting fork 72 formed which has a slot for receiving the winding wire 22nd having. On the inside of the cutting fork 72 are cutting edges 73 formed, which is when pushed onto the winding wire 22nd through its insulating varnish into the winding wire 22nd dig in to form an electrical contact. The insulation displacement element 70 is here completely in the storage pocket 46 inserted in the circumferential direction 9 a larger dimension 49 has, as their dimension 50 in radial direction 7th . The winding wire 22nd extends in the radial direction 7th through the storage pocket 46 through. The winding wire 22nd lies here on a contact surface 23 against which the winding wire 22nd during axial insertion of the insulation displacement element 70 is pressed. In the circumferential direction 9 to the Outsides 89 the insulation displacement element 70 are lead-in bevels 77 arranged here as smooth surfaces with the width 74 the insulation displacement element 70 are trained. There are on the lead-in bevels 77 no locking elements formed, which are in the inner surface 47 the receiving pocket 46 can dig in. For centering the insulation displacement element 70 is at the bottom of the pocket 46 a centering mandrel 55 formed axially in the slot between the two cutting edges 73 engages to the insulation displacement element 70 with respect to the circumferential direction 9 to position.

Die Fixierung des Schneid-Klemm-Elements 70 erfolgt hier über die Clips-Elemente 80, die an der Aufnahmetasche 46 angeformt sind. Die Aufnahmetasche 46 ist bevorzugt mittels Spritzgießen in der Trägerplatte 40 ausgeformt. Dabei werden am axial offenen Rand 48 einteilig mit dem Trägerplatte 40 die Clips-Elemente 80 als freie Zungen 81 mit ausgeformt, die sich mit einem freien Ende 91 in axial in die Aufnahmetasche 46 hinein erstrecken. Die freie Zungen 81 sind beispielsweise schräg, zum Schneid-Klemm-Element 70 hin angeordnet. Beim axialen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements 70 werden die freie Zungen 81 in Umfangsrichtung 9 elastisch federnd auseinandergedrückt, so dass sie sich insbesondere etwa parallel entlang der Innenfläche 47 der Aufnahmetasche 46 erstrecken. Sobald das Schneid-Klemm-Element 70 vollständig in die Aufnahmetasche 46 eingefügt ist, schnappen die freie Zungen 81 wieder elastisch zurück in ihre Ausgangsstellung und verrasten mit dem Schneid-Klemm-Element 70. Dabei liegen die freien Enden 91 der freien Zungen 81 axial an Anpress-Schultern 76 des Schneid-Klemm-Elements 70 an, wodurch verhindert wird, dass sich das Schneid-Klemm-Element 70 entgegen der Einpress-Richtung wieder aus der Aufnahmetasche 46 heraus bewegt. Dabei dienen die freien Enden 91 der freie Zungen 81 als fester axialer Anschlag, gegen den die Anpress-Schultern 76 gepresst werden, wenn axiale Zugkräfte das Schneid-Klemm-Element 70 aus der Aufnahmetasche 46 zu ziehen versuchen.The fixation of the insulation displacement element 70 takes place here via the clips elements 80 attached to the recording pocket 46 are molded. The receiving pocket 46 is preferably by means of injection molding in the carrier plate 40 shaped. In doing so, the axially open edge 48 in one piece with the carrier plate 40 the clips elements 80 as free tongues 81 with molded that has a free end 91 in axially in the receiving pocket 46 extend into it. The free tongues 81 are for example at an angle to the insulation displacement element 70 arranged towards. When inserting the insulation displacement element axially 70 become the free tongues 81 in the circumferential direction 9 elastically resiliently pressed apart, so that they are in particular approximately parallel along the inner surface 47 the receiving pocket 46 extend. As soon as the insulation displacement element 70 completely into the receiving pocket 46 is inserted, snap the free tongues 81 elastically back to their original position and lock into place with the insulation displacement element 70 . The free ends are located here 91 of free tongues 81 axially on contact shoulders 76 the insulation displacement element 70 on, which prevents the insulation displacement element 70 Against the press-in direction out of the receiving pocket 46 moved out. The free ends are used for this 91 the free tongues 81 as a fixed axial stop against which the pressure shoulders 76 be pressed when axial tensile forces hit the insulation displacement element 70 from the storage pocket 46 try to pull.

Zwischen den Anpress-Schultern 76 ist ein Verbindungssteg 78 an dem Schneid-Klemm-Element 70 angebracht, mittels dem das Schneid-Klemm-Element 70 axial mit einem elektrisch Leiterelement 54 verbunden ist, das das Schneid-Klemm-Element 70 elektrisch mit der Anschluss-Platte 52 kontaktiert. Bei dieser Ausführung ist das Leiterelement 54 als Pin 53 ausgebildet, der beispielsweise direkt in eine korrespondierende Öffnung einer Leiterplatine 56 einführbar ist, die hier als Anschluss-Platte 52 ausgebildet ist. Optional kann der Pin 53 eine Einpress-Öse 51 aufweisen. Zum Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 in die Aufnahmetasche 46 sind am Verbindungssteg 78 Einpress-Flächen 79 ausgeformt, an denen beim Einpress-Prozess ein Einpress-Werkzeug axial anliegt. Die Aufnahmetasche 46 ist hier an einem axialen Fortsatz 88 der Trägerplatte 40 ausgebildet, der axial über die Führungselemente 44 der Trägerplatte 40 hinaus ragt. Dadurch wird axialer Bauraum für die Anordnung der Clips-Elemente am axial offenen Rand 48 geschaffen. In 2 ist ersichtlich, wie die Verbindungsdrähte 30 zwischen den Einzelzahn-Spulen 17 an den Führungselementen 44 in Umfangsrichtung 9 geführt werden. Die Führungselemente 44 sind hier als Rillen in Umfangsrichtung 9 ausgebildet, in die der Wickeldraht 22 eingelegt ist.Between the pressure shoulders 76 is a connecting bridge 78 on the insulation displacement element 70 attached, by means of which the insulation displacement element 70 axially with an electrically conductive element 54 is connected, which is the insulation displacement element 70 electrically with the connection plate 52 contacted. In this version, the ladder element is 54 as a pin 53 formed, for example, directly into a corresponding opening in a printed circuit board 56 can be introduced here as a connection plate 52 is trained. Optionally, the Pin 53 a press-fit eyelet 51 exhibit. For pressing in the insulation displacement element 70 in the receiving pocket 46 are at the connecting bridge 78 Press-fit surfaces 79 formed on which a press-in tool rests axially during the press-in process. The receiving pocket 46 is here on an axial extension 88 the carrier plate 40 formed axially over the guide elements 44 the carrier plate 40 protrudes. This creates axial installation space for the arrangement of the clip elements on the axially open edge 48 created. In 2 can be seen as the connecting wires 30th between the single-tooth coils 17th on the guide elements 44 in the circumferential direction 9 be guided. The guiding elements 44 are here as grooves in the circumferential direction 9 formed into which the winding wire 22nd is inserted.

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Schneid-Klemm-Element 70 mittels einer Clips-Verbindung in der Aufnahmetasche 46 gehalten wird. Hierbei sind an dem Schneid-Klemm-Element 70 als Clips-Elemente 80 freie Laschen 82 an der Schneidgabel 72 angeformt. Bevorzugt erstrecken sich die freie Laschen 82 als Verlängerung von tangentialen Außenkanten 89 axial über das untere Ende der Schneidkanten 73 hinaus. Am axial unteren Ende der freien Laschen 82 sind jeweils Rasthaken 90 ausgebildet, deren Spitzen 92 sich voneinander weg zu den Seitenwänden 45 der Aufnahmetasche 46 erstrecken. In der Aufnahmetasche 46 sind Aussparungen 83 an beweglichen Bereichen 85 der Aufnahmetasche 46 ausgebildet. Dazu sind in 3 axiale Schlitze 86 ausgeformt, die entlang der Seitenflächen 45 bis hinter die beweglichen Bereiche 85 erstrecken. Durch den Hohlraum, den die axialen Schlitze 86 bilden, können die Bereiche 85, an denen die Aussparungen 83 ausgeschnitten sind, elastisch verbogen werden, so dass die Rasthaken 90 axial über die elastischen Bereiche 85 gleiten, um in die Aussparungen 83 einrasten können. Im Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 83 als axial nach unten offene Anschläge 94 ausgebildet, die einen axialen Hinterschnitt mit den Rasthaken 90 bilden. Dadurch bilden die Rasthaken 90 einen axialen Formschluss mit der Aufnahmetasche 46, die ein unerwünschtes Lösen des Schneid-Klemm-Elements 70 aus der Aufnahmetasche 46 verhindert. Bevorzugt sind die freie Laschen 82 mit den Rasthaken 90 einstückig mit dem Schneid-Klemm-Element 70 als Stanz-Biegeteil aus Blech ausgebildet. Dabei sind im Bereich des Verbindungssteges 78 die Einpress-Flächen 79 für das Einpress-Werkzeug ausgebildet. In Umfangsrichtung mittig ist optional wieder ein Zentrierdorn 55 ausgebildet, der axial in den Schlitz zwischen den beiden Schneidkanten 73 eingreift, um das Schneid-Klemm-Element 70 bezüglich der Umfangsrichtung 9 zu positionieren. Die Clips-Verbindung hält das Schneid-Klemm-Element 70 axial sicher in der Aufnahmetasche 46. Zur Positionierung des Schneid-Klemm-Elements 70 bezüglich der Radialrichtung 7 sind an den Innenflächen 47 der Aufnahmetasche 46, insbesondere an deren Längsseiten 49 in Umfangsrichtung 9 Klemmrippen 35 ausgebildet. Bevorzugt werden die Aufnahmetaschen 46 in der Trägerplatte 40 mittels Kunststoff-Spritzgießen ausgebildet. Dabei werden in Axialrichtung 8 Schieber in das Spritzguss-Werkzeug eingeführt, die sowohl den Freiraum für die Aufnahme der Schneid-Klemm-Elemente 70 - als auch die Schlitze 86 für die beweglichen Bereiche 85 und die Aussparungen 83 - in der Trägerplatte 40 aussparen. Dabei sind die beweglichen Bereiche 85 bevorzugt gelenkig n die Seitenwände 45 der Aufnahmetasche 46 angebunden.In 3 a further embodiment is shown in which the insulation displacement element 70 by means of a clip connection in the storage pocket 46 is held. Here are on the insulation displacement element 70 as clips elements 80 free tabs 82 on the cutting fork 72 molded. The free tabs preferably extend 82 as an extension of tangential outer edges 89 axially across the lower end of the cutting edges 73 out. At the axially lower end of the free tabs 82 are each locking hook 90 trained, their tips 92 move away from each other towards the side walls 45 the receiving pocket 46 extend. In the pocket 46 are recesses 83 in moving areas 85 the receiving pocket 46 educated. To do this, in 3 axial slots 86 formed along the side surfaces 45 to behind the moving areas 85 extend. Through the cavity created by the axial slots 86 can form the areas 85 where the recesses 83 are cut out, bent elastically so that the locking hooks 90 axially across the elastic areas 85 slide to into the recesses 83 can snap into place. In the exemplary embodiment, the recesses are 83 as axially downwardly open stops 94 formed, which has an axial undercut with the locking hook 90 form. This forms the locking hooks 90 an axial form fit with the receiving pocket 46 causing an undesired loosening of the insulation displacement element 70 from the storage pocket 46 prevented. The free tabs are preferred 82 with the locking hook 90 integral with the insulation displacement element 70 designed as a stamped and bent part made of sheet metal. Thereby are in the area of the connecting web 78 the press-fit surfaces 79 designed for the press-fit tool. A centering mandrel is optionally available in the center of the circumferential direction 55 formed axially in the slot between the two cutting edges 73 engages to the insulation displacement element 70 with respect to the circumferential direction 9 to position. The clip connection holds the insulation displacement element 70 axially safe in the receiving pocket 46 . For positioning the insulation displacement element 70 with respect to the radial direction 7th are on the inner surfaces 47 the receiving pocket 46 , especially on their long sides 49 in the circumferential direction 9 Clamping ribs 35 educated. The receiving pockets are preferred 46 in the carrier plate 40 by means of plastic injection molding educated. In doing so, in the axial direction 8th Slide inserted into the injection molding tool, which provides both the space for receiving the insulation displacement elements 70 - as well as the slots 86 for the moving areas 85 and the recesses 83 - in the carrier plate 40 leave out. Here are the moving areas 85 preferably articulated n the side walls 45 the receiving pocket 46 tied up.

Gemäß einer Variation der Ausführung können die freien Laschen 82 bezüglich der Umfangsrichtung 9 (tangential zum Stator 10) federnd beweglich ausgebildet sein. Beim axialen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements 70 in die Aufnahmetasche 46 werden hier die beiden freien Laschen 82 elastisch gegeneinander gedrückt, wobei die Spitzen 92 der Rasthaken 90 axial entlang der Seitenwand 45 der Aufnahmetasche 46 gleiten. Sobald das Schneid-Klemm-Element 70 vollständig in die Aufnahmetasche 46 eingefügt ist, rasten die elastischen Rasthaken 90 wieder in ihre Ausgangsposition zurück, indem sie in Aussparungen 83 eingreifen, die an den Seitenwänden 45 der Aufnahmetasche 46 ausgebildet sind.According to a variation of the embodiment, the free tabs 82 with respect to the circumferential direction 9 (tangential to the stator 10 ) be designed to be resiliently movable. When inserting the insulation displacement element axially 70 in the receiving pocket 46 the two free tabs are here 82 elastically pressed against each other, with the tips 92 the locking hook 90 axially along the side wall 45 the receiving pocket 46 slide. As soon as the insulation displacement element 70 completely into the receiving pocket 46 is inserted, the elastic locking hooks snap 90 back to their original position by putting them in recesses 83 engage that on the side walls 45 the receiving pocket 46 are trained.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Spitzen 92 der Rasthaken 90 an den freien Laschen 82 bezügliche der Umfangsrichtung 9 aufeinander zu, zur Mitte der Aufnahmetasche 46 hin, ausgerichtet sind. Dabei sind die Aussparungen 83 nicht an den Seitenwänden 45, sondern an einem tangential mittleren Befestigungsbereich 96 ausgebildet. An dem mittleren Befestigungsbereich 96 ist zentral ein axialer Schlitz 86 ausgebildet, der eine elastische Deformation des mittleren Befestigungsbereichs 96 derart erlaubt, dass die an dessen beweglichen Bereichen 85 ausgeschnittenen Aussparungen 83 sich federnd aufeinander zu bewegen, wenn die Rasthaken 90 in Axialrichtung 8 über den mittleren Befestigungsbereich 96 gleiten. Sobald das Schneid-Klemm-Element 70 vollständig eingefügt ist, federn die elastisch beweglichen Bereiche 85 des mittleren Befestigungsbereichs 96 in Umfangsrichtung 9 wieder auseinander, wodurch die Spitzen 92 der Rasthaken 90 in die Aussparungen 83 des mittleren Befestigungsbereichs 96 eingreifen, und einen axialen Formschluss bilden. Auch hier sind an den Aussparungen 83 axiale Anschläge 94 ausgebildet, die einen axialen Hinterschnitt mit den Rasthaken 90 bilden. Der mittlere Befestigungsbereich 96 kann wieder als Zentrierdorn 55 ausgebildet sein, an dem sich die Schneidgabel 72 beim Einfügen zentriert.In 4th a further embodiment is shown in which the tips 92 the locking hook 90 on the free tabs 82 with respect to the circumferential direction 9 towards each other, towards the middle of the receiving pocket 46 are aligned. There are the recesses 83 not on the side walls 45 , but at a tangentially central fastening area 96 educated. At the middle attachment area 96 is an axial slot in the center 86 formed, the elastic deformation of the central fastening area 96 in such a way that the at its movable areas 85 cut-out recesses 83 to move resiliently towards each other when the locking hooks 90 in the axial direction 8th over the central fastening area 96 slide. As soon as the insulation displacement element 70 is fully inserted, the elastically movable areas spring 85 of the central fastening area 96 in the circumferential direction 9 again apart, making the tips 92 the locking hook 90 into the recesses 83 of the central fastening area 96 engage, and form an axial form fit. Here, too, are at the recesses 83 axial stops 94 formed, which has an axial undercut with the locking hook 90 form. The middle attachment area 96 can again be used as a centering mandrel 55 be formed on which the cutting fork 72 centered when pasting.

In einer Variante dieser Ausführung sind die freien Laschen 82zu einem gewissen Grad in Umfangsrichtung 9 federnd beweglich ausgebildet. Beim axialen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements 70 in die Aufnahmetasche 46 werden hier die beiden freien Laschen 82 beim Erreichen des mittelern Befestigungsbereichs 96 elastisch auseinandergedrückt, wobei die Spitzen 92 der Rasthaken 90 in Axialrichtung 8 entlang des mittleren Befestigungsbereichs 96 gleiten. Sobald das Schneid-Klemm-Element 70 vollständig in die Aufnahmetasche 46 eingefügt ist, rasten die Rasthaken 90 wieder federnd zusammen, in ihre Ausgangsposition zurück, indem sie in die Aussparungen 83 eingreifen, die an dem mittleren Befestigungsbereich 96 der Aufnahmetasche 46 ausgebildet sind. Dadurch bilden die Rasthaken 90 einen axialen Formschluss mit dem tangential mittleren Befestigungsbereich 96 der Aufnahmetasche 46, der ein unerwünschtes Lösen des Schneid-Klemm-Elements 70 aus der Aufnahmetasche 46 verhindert. Dadurch ist während der Montage des Elektromotors 9 und über dessen gesamte Lebensdauer gewährleistet, dass die elektrische Wicklung 20 über die Schneid-Klemm-Verbindung zuverlässig elektrisch kontaktiert bleibt.In a variant of this embodiment, the free tabs 82 are circumferential to some extent 9 designed to be resiliently movable. When inserting the insulation displacement element axially 70 in the receiving pocket 46 the two free tabs are here 82 when reaching the central fastening area 96 elastically pressed apart, with the tips 92 the locking hook 90 in the axial direction 8th along the central fastening area 96 slide. As soon as the insulation displacement element 70 completely into the receiving pocket 46 is inserted, the locking hooks snap 90 resiliently together, return to their starting position by inserting them into the recesses 83 engage on the central fastening area 96 the receiving pocket 46 are trained. This forms the locking hooks 90 an axial form fit with the tangentially central fastening area 96 the receiving pocket 46 , the unwanted loosening of the insulation displacement element 70 from the storage pocket 46 prevented. This is during the assembly of the electric motor 9 and over its entire service life ensures that the electrical winding 20th remains in reliable electrical contact via the insulation displacement connection.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausbildung, die Anordnung und Anzahl der Aufnahmetaschen 46 variiert werden. Ebenso kann die konkrete Lage und Ausbildung der Schneid-Klemm-Elemente 70 und deren Schneidkanten 73 den Anforderungen der elektrischen Maschine und den Fertigungsmöglichkeiten angepasst werden. Mittels unterschiedlicher Leiterelemente 54 können in entsprechenden Anschlussplatten 52 unterschiedliche Verschaltungen der einzelnen Phasen der elektrischen Wicklung 20 realisiert werden. Die Ausgestaltung und Größe der Clips-Elemente 80 und deren korrespondierenden beweglichen Bereiche 85, beziehungsweise deren Aussparungen 83 können den auftretenden Einpress- und Auszugskräften angepasst werden. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, sowie als elektrischer Traktionsantrieb, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.It should be noted that with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a wide variety of possible combinations of the individual features with one another are possible. For example, the specific training, the arrangement and number of receiving pockets 46 can be varied. Likewise, the specific position and design of the insulation displacement elements 70 and their cutting edges 73 can be adapted to the requirements of the electrical machine and the manufacturing capabilities. Using different ladder elements 54 can in corresponding sub-bases 52 different interconnections of the individual phases of the electrical winding 20th will be realized. The design and size of the clip elements 80 and their corresponding movable areas 85 , or their recesses 83 can be adapted to the occurring press-in and pull-out forces. The invention is particularly suitable for the rotary drive of components or the adjustment of parts in the motor vehicle, as well as an electric traction drive, but is not limited to this application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102012224153 A1 [0002]
DE 102008054529 A1 [0003]

Claims

Stator (10) for an electrical machine (9), with radial stator teeth (14) for receiving an electrical winding (20), the electrical winding (20) being connected to a connection plate (52) by means of insulation displacement elements (70) is, wherein axially open receiving pockets (46) are formed on the stator (10), in which a winding wire (22) of the electrical winding (20) is inserted, the insulation displacement elements (70) being pressed into the receiving pockets (46) are to make electrical contact with the winding wire (22), the insulation displacement elements (70) being positively fixed in the receiving pocket (46) by means of a clip connection with respect to the axial direction (8) after they have been fully axially pressed in.

Stator (10) Claim 1 , characterized in that clip elements (80) are integrally formed on an axially open edge (48) of the receiving pocket (46), which extend as free tongues (81) in the axial direction (8) and are elastic transversely to the axial direction (8) are designed to be movable and, after the insulation displacement element (70) has been completely inserted into the receiving pocket (46), form an axial form fit with the insulation displacement elements (70).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation displacement element (70) has pressing shoulders (76) which extend transversely to the axial pressing-in direction (8), the clip elements ( 80) after the insulation displacement element (70) has been completely inserted, axially directly contact the pressure shoulders (76) - in particular the clip elements (80) in their latching position extend obliquely to the axial direction (8).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving pocket (46) has larger longitudinal sides (49) in the circumferential direction (9) than broad sides (50) in the radial direction (7), and the clip elements (80) on the two broad sides (50) are formed, and are designed to be movable in the circumferential direction (9).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation displacement element (70) has a cutting fork (72) with inner cutting edges (73) formed thereon, which cut into the winding wire (22), and in the press-in direction (8) opposite the cutting fork (72) on the insulation displacement element (70) a connecting web (78) to an electrical conductor element (54) is formed, the contact shoulders (76) on both sides to the connecting web (78) extend.

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that outer insertion bevels (77) are formed on the cutting fork (72) which have a smooth, flat surface - and in particular no locking hooks.

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that clip elements (80) are integrally formed on the insulation displacement element (70), which extend as free tabs (82) in the axial direction (8) over the cutting edge - Edges (73) extend out and form an axial form fit with recesses (83) cut out in the receiving pocket (46) - in particular the free tabs (82) being designed to be elastically movable transversely to the axial direction (8).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that latching hooks (84) are formed at the end of the free tabs (82), both of which approach one another in the circumferential direction (9) to the tangential center of the receiving pocket (46), or both extend away from each other to the side walls (45) of the receiving pocket (46).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cut-out recesses (83) are arranged in areas (85) of the receiving pocket (46) that are movable in the circumferential direction (9) - the movable areas (85) in particular by axial slots (86) are designed to be elastic in the circumferential direction (9).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that on the connecting web (78) opposite the cutting fork (72) as an electrical conductor element (54) a connection pin (53) - in particular with a press-fit eye (51 ) - is designed, which can be inserted directly into an electronic circuit board (56) designed as a connection plate (52), or the electrical conductor element (54) is designed as a circular bent stamped part (57) on which at least one further insulation displacement element (70) is formed.

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator (10) is composed of individual, axially stacked sheet-metal lamellas (36) and has at least one carrier plate (40) made of plastic for insulating the electrical winding (20), wherein the receiving pockets (46) are formed in the carrier plate (40) - and in particular the clip elements (80) formed as free tongues (82) or the cut-out recesses (83) are formed in the plastic of the carrier plate (40).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the Carrier plate (40) has a closed circumferential ring (41) from which radial covers (15) of the radial stator teeth (14) extend, the receiving pockets (46) being arranged in the area of the circumferential ring (41) - and in particular on at least two adjacent ones Stator teeth (14) single-tooth coils (17) of the electrical winding (20) are wound with an uninterrupted winding wire (22) so that a continuous connecting wire (30) is arranged between the at least two single-tooth coils (17), which is connected by at least one Receiving pockets (46) is placed in order to contact the individual single-tooth coils (17) by means of the insulation displacement elements (70).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that guide elements (44) for the connecting wires (30) are formed in the circumferential direction (9) on the radially outer circumference (41) of the carrier plate (40), and the axially open edge ( 48) of the receiving pocket (46) is formed on an axial extension (88) of the carrier plate (40), which protrudes axially beyond the guide elements (44) - in particular the entire axial extension of the free tongues (81) axially above the guide elements (44) ) is arranged.

Electrical machine (9) with a stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator (10) is inserted into a motor housing (12), a rotor via a bearing plate in the motor housing (12) within the stator ( 10) is mounted - and preferably an electronics unit for controlling the electrical winding (20) is arranged axially above the connection plate (52) and is in electrical contact with it.

Method for producing a stator (10) according to one of the Claims 1 to 13th , characterized by the following process steps: - The electrical winding (20) is wound onto a stator base body (34) with at least one carrier plate (40) by means of the winding wire (22), with the winding wire (22) after the individual stator teeth (14) have been wound. is guided radially through the receiving pockets (46) - the insulation displacement elements (70) are pressed axially into the receiving pockets (46), the clip elements (80) and / or the movable areas (85) with the cut-out recesses (83) are deflected in the circumferential direction (9) - after the insulation displacement elements (70) have been completely inserted into the receiving pockets (46), the clip elements (80) engage with the insulation displacement elements (70) and / or the cut-out recesses (83) to form an axial form fit - the insulation displacement elements (70) are preferably connected via conductor elements (54) to a connection plate (52) by means of which the electrical winding (20) is energized becomes.