DE102020212198A1

DE102020212198A1 - Contact device of a stator

Info

Publication number: DE102020212198A1
Application number: DE102020212198.2A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Nelson; Nico Wießmann
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung (5) eines Stators (2), mit einem Verschaltungsgehäuse (15), das eine Anzahl von Kontaktelementen (17) zur Verschaltung von Spulen (7) einer Stator- oder Drehfeldwicklung (3) aufnimmt und eine Anzahl von Aufnahmetaschen (20) mit darin aufgenommenen magnetfeldsensitive Sensoren (21) sowie eine Anzahl von Aufnahmekammern (22) aufweist, in welche Stromschienen (23) aufgenommen sind, die mindestes einen Kontaktanschluss (25) zur Kontaktierung mit dem oder jedem Sensor (21) und eine Kontaktschnittstelle (26) für einen Signal- oder Anschlussstecker aufweisen.The invention relates to a contact device (5) for a stator (2), with a connection housing (15) which accommodates a number of contact elements (17) for connecting coils (7) of a stator or rotary field winding (3) and a number of accommodation pockets (20) with magnetic field-sensitive sensors (21) accommodated therein and a number of accommodation chambers (22) in which busbars (23) are accommodated, the at least one contact connection (25) for contacting the or each sensor (21) and a contact interface (26) have for a signal or connector plug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung eines Stators. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stator eines, vorzugsweise elektronisch kommutierten, Elektromotor, insbesondere eines Verstellantriebs eines Kraftfahrzeugs. Der Elektromotor ist insbesondere für eine elektrische oder elektromotorische Ölpumpe, beispielsweise eine Getriebeölpumpe, vorgesehen.The invention relates to a contact device of a stator. The invention also relates to a stator of a preferably electronically commutated electric motor, in particular an adjustment drive of a motor vehicle. The electric motor is provided in particular for an electric or electromotive oil pump, for example a transmission oil pump.

Kraftfahrzeuge weisen heutzutage üblicherweise eine Anzahl von Verstellteilen, beispielsweise eine Lenkung, eine Sitzverstellung, ein betätigbares Schloss, einen Fensterheber oder ein verstellbares Schiebedach auf, welche mittels eines jeweils zugeordneten elektromotorischen Antriebs verstellbar bzw. zwischen verschiedenen Stellpositionen verfahrbar sind. Zudem weisen Kraftfahrzeuge häufig eine elektrische bzw. elektromotorische Ölpumpe, beispielsweise eine Getriebeölpumpe, auf.Motor vehicles today usually have a number of adjustment parts, for example a steering, a seat adjustment, an actuatable lock, a window winder or an adjustable sunroof, which can be adjusted or moved between different adjustment positions by means of a respectively assigned electric motor drive. In addition, motor vehicles often have an electric or electromotive oil pump, for example a transmission oil pump.

Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist in der Regel einen Stator mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeld- oder Statorwicklung in Form einzelner Spulen tragen, die ihrerseits aus einem Isolierdraht gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden (Wickeldrahtenden) einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise verschaltet sowie an Phasenanschlüsse zur Bestromung der Drehfeldwicklung geführt.A brushless electric motor in particular as an electric three-phase machine usually has a stator with a number of stator teeth, for example arranged in a star shape, which carry an electric rotating field or stator winding in the form of individual coils, which in turn are wound from insulated wire. The coils are assigned to individual strands or phases with their coil ends (winding wire ends) and are interconnected in a predetermined manner and routed to phase connections for energizing the rotary field winding.

Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige, elektronisch kommutierte Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischen Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor rotiert. Die Phasen- oder Spulenenden der Phasenwicklungen, die beispielsweise jeweils zwei miteinander verbundene Spulen aufweisen, werden zur Ansteuerung des Elektromotors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Drehfeldwicklung werden typischerweise in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung verschaltet und mit den drei Phasenanschlüssen elektrisch kontaktiert.In the case of a brushless electric motor as a three-phase, electronically commutated three-phase machine, the stator has three phases and thus at least three phase windings, which are each subjected to phase-shifted electric current in order to generate a rotating magnetic field in which a rotor, which is usually provided with permanent magnets, rotates. The phase or coil ends of the phase windings, which each have two coils connected to one another, for example, are routed to motor electronics for controlling the electric motor. The coils of the rotating field winding are typically connected in a star connection or in a delta connection and electrically contacted with the three phase connections.

Zur Führung und Verschaltung der Spulenenden sind Kontaktvorrichtungen als Verschaltsysteme oder Schalteinheiten üblich, welche stirnseitig auf den Stator beziehungsweise auf ein Statorpaket (Statorgrundkörper) aufgesetzt werden. Derartige Kontaktvorrichtungen dienen insbesondere dazu, die Spulenenden der die Spulenwicklungen bildenden Wickeldrahtabschnitte elektrisch leitend zu verbinden, so dass einzelne Spulenenden elektrisch miteinander verbunden und somit die Spulen- oder Phasenwicklungen seriell bestrombar sind.To guide and interconnect the coil ends, contact devices are common as interconnection systems or switching units, which are placed on the face of the stator or on a stator core (stator base body). Such contact devices serve in particular to connect the coil ends of the winding wire sections forming the coil windings in an electrically conductive manner, so that individual coil ends are electrically connected to one another and the coil or phase windings can therefore be supplied with current in series.

Derartige Kontaktvorrichtungen weisen zur Verbindung oder Kontaktierung der Spulenenden häufig eine Anzahl von integrierten oder umspritzten Leiterbahnen oder Stromschienen als Verbindungsleiter auf. Bei der Montage des Elektromotors beziehungsweise des Stators werden die Spulenenden mit den Stromschienen kontaktiert, so dass einer gemeinsamen Phase zugeordnete Spulen oder Spulenwicklungen über die Kontaktvorrichtung miteinander verbunden (kurzgeschlossen) sind. Die Kontaktierung der Spulenenden mit den Stromschienen erfolgt in der Regel mittels einer Stoffschlussverbindung, beispielsweise durch Löten oder Schweißen, insbesondere mittels Laser-Schweißen.Such contact devices often have a number of integrated or overmolded conductor tracks or busbars as connecting conductors for connecting or contacting the coil ends. During assembly of the electric motor or the stator, the coil ends are contacted with the busbars, so that coils or coil windings assigned to a common phase are connected to one another (short-circuited) via the contact device. The coil ends are generally contacted with the busbars by means of a material connection, for example by soldering or welding, in particular by means of laser welding.

Aus der DE 10 2010 039 335 A1 ist eine Kontakteinrichtung eines Stators eines Elektromotors bekannt, mittels welcher eine Anzahl von über den umfangsseitig angeordneten Spulen des Stators elektrisch kontaktiert werden. Die Kontakteinrichtung weist einen ringförmigen Kontaktträger aus einem elektrisch isolierenden Material sowie zur Kontaktierung der Spulen elektrisch leitende und über axial überstehende Phasenanschlüsse bestromte Leitungsbahnen auf, die in verschiedenen, parallel zur Kontaktträgerebene liegenden Ebenen aufgenommen sind.From the DE 10 2010 039 335 A1 a contact device of a stator of an electric motor is known, by means of which a number of coils of the stator arranged on the peripheral side are electrically contacted. The contact device has an annular contact carrier made of an electrically insulating material and, for contacting the coils, electrically conductive conductor tracks which are energized via axially protruding phase connections and are accommodated in different planes lying parallel to the plane of the contact carrier.

Aus der DE 10 2017 216 075 A1 ist ein Stator für eine elektrische Maschine bekannt, dessen Statorgrundkörper radiale Statorzähne zur Aufnahme von mittels eines Wicklungsdrahtes gewickelten Spulen trägt. Eine auf einer Stirnseite des Statorgrundkörpers angeordnete Isolierlamelle weist radial außenliegend Aufnahmetaschen für Schneid-Klemm-Elemente auf, die mit Gabelkontakten in die Aufnahmetaschen eingreifen und dort den Wicklungsdraht elektrisch kontaktieren. Gegenüber der Gabelkontakte liegende Pins der Schneid-Klemm-Elemente sind direkt mit einer axial über der Isolierlamelle angeordneten ringförmigen Elektronikplatine elektrisch verbunden. An der radial inneren Seite der Elektronikplatine ist eine Drehlagensensor, beispielsweise ein Hall-Sensor, angeordnet, der mit einem Signalgeber des Rotors der elektrischen Maschine, insbesondere mit einem auf der Rotorwelle befestigten Ringmagnet, zusammenwirkt, um die Drehlage des Rotors zu bestimmen.From the DE 10 2017 216 075 A1 a stator for an electrical machine is known, the stator base body of which carries radial stator teeth for accommodating coils wound by means of a winding wire. An insulating lamella arranged on one end face of the stator base body has, radially on the outside, receiving pockets for insulation displacement elements, which engage in the receiving pockets with fork contacts and make electrical contact with the winding wire there. Pins of the insulation displacement elements lying opposite the fork contacts are electrically connected directly to an annular electronic circuit board arranged axially above the insulating lamella. A rotational position sensor, for example a Hall sensor, is arranged on the radially inner side of the electronics board, which interacts with a signal generator of the rotor of the electrical machine, in particular with a ring magnet attached to the rotor shaft, in order to determine the rotational position of the rotor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Kontaktvorrichtung mit integriertem oder integrierbarem, magnetfeldsensitivem Sensor, insbesondere eines oder mehrerer Hall-Sensoren, anzugeben. Insbesondere soll die Kontaktvorrichtung eine möglichst einfache und zuverlässig herstellbare Kontaktierung des jeweiligen Sensors ermöglichen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator mit einer solchen Kontaktvorrichtung und einen besonders geeigneten Elektromotor mit einem derartigen Stator anzugeben.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable contact device with an integrated or integratable, magnetic field-sensitive sensor, in particular one or more Hall sensors. In particular, the contact device should be as simple and reliable as possible to make contact with the respective enable sensors. The invention is also based on the object of specifying a particularly suitable stator with such a contact device and a particularly suitable electric motor with such a stator.

Hinsichtlich der Kontaktvorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Stators mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf die Kontaktvorrichtung angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Stator und/oder den Elektromotor übertragbar und umgekehrt.With regard to the contact device, the object is achieved with the features of claim 1 and with regard to the stator with the features of claim 9 and with regard to the electric motor with the features of claim 10. Advantageous refinements and developments are the subject of the dependent claims. The advantages and configurations listed with regard to the contact device can also be transferred to the stator and/or the electric motor and vice versa.

Die Kontaktvorrichtung, insbesondere für einen Stator eines Elektromotors, weist ein, vorzugsweise ringförmiges, Verschaltungsgehäuse auf, das stirnseitig auf einen sich entlang einer Statorachse erstreckenden, zweckmäßigerweise als Statorblechpaket ausgeführten, Statorgrundkörper aufgesetzt oder aufsetzbar ist. Die Kontaktvorrichtung weist des Weiteren eine Anzahl von im Verschaltungsgehäuse aufgenommenen Kontaktelementen zur Verschaltung von Spulenenden einer Statorwicklung auf. Das Verschaltungsgehäuse weist ferner eine Anzahl von Aufnahmetaschen auf, in welche jeweils ein magnetfeldsensitiver Sensor aufgenommen oder aufnehmbar ist. Das Verschaltungsgehäuse weist zudem eine Anzahl von Aufnahmekammern auf, in welche jeweils eine Stromschiene aufgenommen oder aufnehmbar ist, wobei die Stromschienen mindestes einen Kontaktanschluss zur Kontaktierung mit mindestens einem der Sensoren und eine Kontaktschnittstelle für einen Signal- oder Anschlussstecker aufweisen.The contact device, in particular for a stator of an electric motor, has a preferably ring-shaped interconnection housing which is placed or can be placed at the end face on a stator base body which extends along a stator axis and is expediently designed as a laminated stator core. The contact device also has a number of contact elements accommodated in the connection housing for connecting coil ends of a stator winding. The interconnection housing also has a number of accommodation pockets, in each of which a magnetic field-sensitive sensor is accommodated or can be accommodated. The interconnection housing also has a number of receiving chambers, in each of which a busbar is received or can be accommodated, the busbars having at least one contact connection for making contact with at least one of the sensors and a contact interface for a signal or connection plug.

Das Verschaltungsgehäuse, in welchem die Sensoren und die Stromschienen zur Kontaktierung mit dem jeweiligen Sensor zumindest abschnittsweise aufgenommen sind, besteht aus einem elektrisch isolierenden Material und ist vorzugsweise ein Kunststoffstritz(guss)teil. Die Anzahl der Aufnahmetaschen kann ebenso wie die Anzahl der Sensoren eins (1) sein. Geeigneter Weise sind zwei oder drei solcher Aufnahmetaschen und entsprechend zwei oder drei Sensoren vorgesehen.The wiring housing, in which the sensors and the busbars for contacting the respective sensor are accommodated at least in sections, consists of an electrically insulating material and is preferably a plastic extruded (cast) part. The number of receiving pockets can be one (1) as can the number of sensors. Two or three such receiving pockets and correspondingly two or three sensors are suitably provided.

Der jeweilige magnetfeldsensitive Sensor (Magnetsensor) ist zweckmäßigerweise ein Hall-Sensor mit einer Anzahl an Anschlusspins für die elektrische Versorgung, insbesondere Gleichstrom- oder Gleichspannungsversorgung, und für den oder einen Signalabgriff oder -anschluss. Geeigneter Weise sind die Aufnahmekammern für die Stromschienen zur Kontaktierung der Sensoren bezogen auf die Statorachse radial nebeneinander angeordnet.The respective magnetic field-sensitive sensor (magnetic sensor) is expediently a Hall sensor with a number of connection pins for the electrical supply, in particular direct current or direct voltage supply, and for the or a signal tap or connection. The receiving chambers for the busbars for contacting the sensors are suitably arranged radially next to one another in relation to the stator axis.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Aufnahmetaschen für die Sensoren in einem Quadranten des ringförmigen Verschaltungsgehäuse in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. Zusätzlich oder alternativ sind die Aufnahmetaschen derart am Innenradius des Verschaltungsgehäuses angeordnet, dass der jeweilige Sensor axial oberhalb von Permanentmagneten eines vom Stator konzentrisch umgebenen Rotor des Elektromotors ausgerichtet ist. Der (Magnetfeld-)Sensor oder eine Anordnung der Sensoren dient insbesondere zur Positionsbestimmung des Rotors. Als Signalgeber kann auch ein Dipol-Magnet oder Magnetrad am Wellenende einer Motor- oder Rotorwelle vorgesehen sein.In an advantageous embodiment, the receiving pockets for the sensors are arranged next to one another in the circumferential direction in a quadrant of the ring-shaped interconnection housing. Additionally or alternatively, the receiving pockets are arranged on the inner radius of the interconnection housing in such a way that the respective sensor is aligned axially above permanent magnets of a rotor of the electric motor that is concentrically surrounded by the stator. The (magnetic field) sensor or an arrangement of the sensors serves in particular to determine the position of the rotor. A dipole magnet or magnet wheel can also be provided as a signal generator at the shaft end of a motor or rotor shaft.

Die Aufnahmetaschen für die Sensoren und die Aufnahmekammern für die Stromschienen zur Kontaktierung der Sensoren sind geeigneter Weise möglichst raumsparend in Umfangsrichtung des Verschaltungsgehäuses nebeneinander und/oder abschnitts- oder bereichsweise radial hintereinander angeordnet. Auf diese Weise können die Aufnahmetaschen und die Aufnahmekammern im gleichen Quadranten des Verschaltungsgehäuses oder - bei bevorzugt drei Sensoren - zumindest im gleichen Kreissektor angeordnet werden, der bevorzugt etwa einem Drittel oder maximal einem Viertel der Kreisfläche des Verschaltungsgehäuses entspricht. Somit ist ein kompakter Aufbau der Kontaktvorrichtung mit integrierten Magnetsensoren, insbesondere Hall-Sensoren, bereitgestellt.The receiving pockets for the sensors and the receiving chambers for the busbars for contacting the sensors are suitably arranged next to one another and/or radially one behind the other in sections or areas to save as much space as possible in the circumferential direction of the interconnection housing. In this way, the receiving pockets and the receiving chambers can be arranged in the same quadrant of the interconnection housing or--with preferably three sensors--at least in the same circular sector, which preferably corresponds to about one third or at most a quarter of the circular area of the interconnection housing. A compact construction of the contact device with integrated magnetic sensors, in particular Hall sensors, is thus provided.

Die Anzahl der Sensoren, insbesondere Hall-Sensoren, ist grundsätzlich unabhängig von der Anzahl der Phasen. Mittels nur einem einzelnen Sensor, insbesondere einem einzigen Hall-Sensor, lässt sich bereits die Drehzahl des Elektromotors ermitteln. Zur Ermittlung der Position und/oder der Drehrichtung des Rotors des Elektromotors werden vorzugsweise zwei Sensoren, insbesondere zwei Hall-Sensoren einzusetzen. Um dabei die Genauigkeit der Positionserkennung zu erhöhen, sind zweckmäßigerweise drei Sensoren, insbesondere drei Hall-Sensoren, vorgesehen. Mit den zwei oder vorzugsweise drei Sensoren kann somit die Drehzahl, die Position und/oder die Drehrichtung des Rotors vorteilhaft ermittelt bzw. bestimmt werden.The number of sensors, in particular Hall sensors, is fundamentally independent of the number of phases. The rotational speed of the electric motor can already be determined using just a single sensor, in particular a single Hall sensor. Two sensors, in particular two Hall sensors, are preferably used to determine the position and/or the direction of rotation of the rotor of the electric motor. In order to increase the accuracy of the position detection, three sensors, in particular three Hall sensors, are expediently provided. With the two or preferably three sensors, the rotational speed, the position and/or the direction of rotation of the rotor can thus advantageously be ascertained or determined.

Die Kontaktanschlüsse der Stromschienen zur Kontaktierung der Sensoren sind vorzugsweise gabelförmig. Die Kontaktanschlüsse können als Klemm-, Schweiß- oder Lötgabeln ausgeführt sein. Die Stromschienen sind zweckmäßigerweise Stanz-Biege-Teile. Eine Stromschiene eines ersten Typs zur Kontaktierung der Sensoren weist einen einzelnen Kontaktanschluss auf, der mit dem Signalanschluss (Anschlusspin) des Sensors kontaktiert ist bzw. wird. Bei drei Sensoren sind somit geeigneter Weise drei solche Stromschienen des ersten Typs vorgesehen.The contact connections of the busbars for contacting the sensors are preferably fork-shaped. The contact connections can be designed as clamping, welding or soldering forks. The busbars are expediently stamped and bent parts. A busbar of a first type for contacting the sensors has a single contact connection which is in contact with the signal connection (connection pin) of the sensor or will. With three sensors, three such busbars of the first type are thus provided in a suitable manner.

Eine Stromschiene eines zweiten Typs zur Kontaktierung der Sensoren weist zweckmäßigerweise eine der Anzahl der Sensoren entsprechende Anzahl an Kontaktanschlüssen auf, bei drei Sensoren also drei solche Kontaktanschlüsse. Geeigneter Weise sind zwei solche Stromschienen zweiten Typs vorgesehen, um die Sensoren spannungs- bzw. stromtechnisch zu versorgen, also für einen Plus- und einen Minuspol der Versorgungsspannung, beispielsweise aus einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs.A busbar of a second type for contacting the sensors expediently has a number of contact connections corresponding to the number of sensors, ie three such contact connections in the case of three sensors. Two such busbars of the second type are suitably provided in order to supply the sensors with voltage or current, ie for a plus and a minus pole of the supply voltage, for example from an on-board network of the motor vehicle.

Die Stromschienen weisen jeweils geeigneter Weise eine, insbesondere axial orientierte, Kontaktlasche oder -fahne als Kontaktschnittstelle für den Signal-, Versorgungs- oder Anschlussstecker auf. Dessen Gegenkontakte sind dann zweckmäßiger Weise als Buchsenkontakte ausgeführt.The busbars each suitably have a contact tab or lug, in particular an axially oriented contact lug, as a contact interface for the signal plug, supply plug or connection plug. Its mating contacts are then expediently designed as socket contacts.

Das Verschaltungsgehäuse weist in vorteilhafter Weiterbildung eine Anzahl von Anschlusskammern auf, in welche die Kontaktelemente zur Verschaltung der Spulenenden der Statorwicklung aufgenommen sind. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktelemente zur Verschaltung der Spulenenden der Statorwicklung als Schneid-Klemm-Kontakte zur Klemmkontaktierung der Spulenenden ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ weisen die Kontaktelemente zur Verschaltung der Spulenenden der Statorwicklung eine Klemmstelle zur Kontaktierung eines Phasenanschlusses oder -kontaktes zur Bestromung der Statorwicklung auf. Bei einer dreiphasigen Stator- oder Drehfeldwicklung sind drei derartige Kontaktelemente für drei Phasenanschlüsse (Phasenkontakte) vorgesehen.In an advantageous development, the interconnection housing has a number of connection chambers, in which the contact elements for interconnecting the coil ends of the stator winding are accommodated. The contact elements for interconnecting the coil ends of the stator winding are expediently designed as insulation displacement contacts for clamp contacting the coil ends. In addition or as an alternative, the contact elements for interconnecting the coil ends of the stator winding have a clamping point for making contact with a phase connection or contact for energizing the stator winding. In the case of a three-phase stator or rotary field winding, three such contact elements are provided for three phase connections (phase contacts).

Der erfindungsgemäße Stator ist für einen Elektromotor geeignet und eingerichtet. Der Stator weist ein Statorpaket mit einer Anzahl von radial (einwärts) gerichteten Statorzähnen auf, welche mit Spulen einer (mehrphasigen, insbesondere dreiphasigen) Statorwicklung (Drehfeldwicklung) versehen sind. Der Elektromotor ist somit bevorzugt eine Innenläufer(-motor). Eine jede Phasenwicklung, die aus mindestens einer Spule, vorzugsweise aus zwei Spulen, gebildet ist, weist ein Phasen- oder Spulenende auf, welches mit einem Schneid-Klemm-Kontakt als bevorzugtes Kontaktelement elektrisch kontaktiert oder kontaktierbar ist. Auf die Stirnseite des Statorgrundkörpers oder -pakets ist eine vorstehend beschriebene Kontaktvorrichtung aufgesetzt, in die eine Anzahl an Magnetsensoren (Hall-Sensoren) aufgenommen (integriert) ist, und mittels welcher Spulenenden der Spulen zu Phasensträngen oder Motorphasen verschaltet und mit Phasenanschlüssen kontaktierbar bzw. kontaktiert sind.The stator according to the invention is suitable and set up for an electric motor. The stator has a stator assembly with a number of radially (inwardly) directed stator teeth, which are provided with coils of a (multi-phase, in particular three-phase) stator winding (rotary field winding). The electric motor is therefore preferably an internal rotor (motor). Each phase winding, which is formed from at least one coil, preferably from two coils, has a phase or coil end which is electrically contacted or can be contacted with an insulation displacement contact as the preferred contact element. A contact device as described above is placed on the end face of the stator base body or stack, in which a number of magnetic sensors (Hall sensors) are accommodated (integrated) and by means of which coil ends of the coils are connected to form strands of phases or motor phases and can be contacted or contacted with phase connections are.

Durch die Kontaktvorrichtung wird die Kontaktierung und Verschaltung des Stators sowie die Montage und Anordnung von Sensoren zur Positionsbestimmung wesentlich vereinfacht, so dass ein besonders geeigneter, kostengünstiger und einfach herstellbarer Stator realisiert ist, ohne dass ein separates, zusätzliches oder gesondertes Bauteil, beispielsweise ein Gehäuse, für die Sensoren bereitgestellt werden muss. Dadurch ist ein besonders bauraumsparender Stator mit einer Kontaktvorrichtung mit integrierten Sensoren bereitgestellt.The contact device significantly simplifies the contacting and interconnection of the stator as well as the assembly and arrangement of sensors for determining the position, so that a particularly suitable, cost-effective and easy-to-manufacture stator is realized without the need for a separate, additional or separate component, for example a housing. must be provided for the sensors. This provides a particularly space-saving stator with a contact device with integrated sensors.

Die Kontaktvorrichtung, die nachfolgend auch als Kontaktadapter bezeichnet wird, ist vorzugsweise auf einer ringförmigen Isolier-Endscheibe des Stators montiert, welche an einer Stirnseite des Statorgrundkörpers angeordnet ist und einen Wickelkopf der Drehfeldwicklung bzw. eine der Anzahl der Spulen entsprechende Anzahl von Wickelköpfen trägt. Der oder jeder Wickelkopf ist derjenige Teil der Stator- oder Drehfeldwicklung, der stirnseitig am Stator anliegt. Die oder jede Isolier- Endscheibe ist insbesondere ein Kunststoffbauteil, das zweckmäßigerweise stirnseitig auf das Statorpaket montiert wird, und das geeigneter Weise die Stator- oder Drehfeldwicklung vom Stator-Blechpaket isolieren sowie zweckmäßigerweise die Verschaltung, vorzugsweise die Kontaktvorrichtung, der einzelnen, gewickelten Statorzähne trägt.The contact device, which is also referred to below as a contact adapter, is preferably mounted on an annular insulating end disk of the stator, which is arranged on one end face of the stator body and carries a winding overhang of the rotary field winding or a number of winding overhangs corresponding to the number of coils. The or each winding overhang is that part of the stator or rotary field winding that rests on the front of the stator. The or each insulating end plate is in particular a plastic component that is expediently mounted on the face of the stator core and that suitably insulates the stator or rotating field winding from the stator core and expediently carries the interconnection, preferably the contact device, of the individual, wound stator teeth.

In einer bevorzugten Anwendung ist der vorstehend beschriebene Stator Teil eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs. Der erfindungsgemäße Elektromotor ist vorzugsweise als Antrieb einer elektrischen Zusatz- oder Getriebeölpumpe eingesetzt, welche Teil eines Getriebes ist und dieses in bestimmten Fällen mit Öl versorgt.In a preferred application, the stator described above is part of an electric motor of a motor vehicle. The electric motor according to the invention is preferably used to drive an electric auxiliary or transmission oil pump, which is part of a transmission and supplies it with oil in certain cases.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in schematischer und vereinfachter Darstellung einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs,
2 in perspektivischer Darstellung im Ausschnitt einen Stator mit auf diesen stirnseitig aufgesetzter Kontaktvorrichtung mit einem Verschaltungsgehäuse mit Schneid-Klemm-Kontakten zur Kontaktierung von Spulenenden und zur Bereitstellung von Phasenanschlussstellen,
3 in einer perspektivischen Darstellung die Kontaktvorrichtung mit Anschlusskammern für die Schneid-Klemm-Kontakte sowie mit Aufnahmetaschen und Aufnahmekammern mit darin einsitzenden Hall-Sensoren bzw. Stromschienen zu deren Anschlusskontaktierung,
4 in perspektivischer Darstellung eine Stromschiene ersten Typs mit einem einzelnen Gabelkontakt zur Kontaktierung mit einem Anschlusspin eines der Hall-Sensoren und mit einer Anschlusslasche als Kontaktschnittstelle für einen Anschlussstecker,
5 in perspektivischer Darstellung eine Stromschiene zweiten Typs mit drei Gabelkontakten zur Kontaktierung mit den Hall-Sensoren und mit einer Anschlusslasche als Kontaktschnittstelle für einen Anschlussstecker,
6 in perspektivischer Darstellung den Stator gemäß 2 mit der Kontaktvorrichtung mit integrierten Hai-Sensoren, und
7 im Längsschnitt einen Elektromotor mit einem Spulen und die Kontaktvorrichtung aufweisenden Stator sowie mit einem auf einer Motorwelle wellenfest angeordneten Rotor mit auch als Signalgeber zur Positionserfassung, Drehzahlerfassung und/- oder Drehrichtungserkennung dienenden Permanentmagneten.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:

1 in a schematic and simplified representation of an electric motor of a motor vehicle,
2 a perspective view of a detail of a stator with a contact device placed on the front side with a wiring housing with insulation displacement contacts for contacting coil ends and for providing phase connection points,
3 in a perspective view the contact device with connection chambers for the insulation displacement contacts and with receiving pockets and receiving chambers with Hall sensors or busbars seated therein for their connection contacting,
4 a perspective view of a busbar of the first type with a single Fork contact for making contact with a connection pin of one of the Hall sensors and with a connection lug as a contact interface for a connection plug,
5 a perspective view of a busbar of the second type with three fork contacts for contacting the Hall sensors and with a connecting lug as a contact interface for a connector plug,
6 in a perspective view according to the stator 2 with the contact device with integrated shark sensors, and
7 longitudinal section of an electric motor with a coil and the contact device having a stator and a rotor fixed to the shaft on a motor shaft with permanent magnets also serving as signal generators for detecting position, speed and/or direction of rotation.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

Die 1 zeigt in schematischer und vereinfachter Darstellung einen Elektromotor 1 zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Der Elektromotor 1 weist einen Stator 2 mit einer mehrphasigen Drehfeld- oder Statorwicklung 3 auf, welche zur Bestromung über Phasenkontaktstellen 4 einer Kontaktvorrichtung 5 mit einer Motorelektronik 6 verbunden ist. Im bestromten Zustand erzeugt die Statorwicklung 3 ein magnetisches Drehfeld, welches einen hier nicht näher dargestellten Rotor des Elektromotors 1 antreibt. Der Elektromotor 1 ist insbesondere ein elektronisch kommutierter Ölpumpenmotor eines Kraftfahrzeugs. Ein entsprechender Elektromotor 1 kann auch ohne Motorelektronik ausgeführt sein.the 1 shows a schematic and simplified representation of an electric motor 1 for use in a motor vehicle. The electric motor 1 has a stator 2 with a multi-phase rotary field or stator winding 3, which is connected to motor electronics 6 via phase contact points 4 of a contact device 5 for energizing. In the energized state, the stator winding 3 generates a rotating magnetic field, which drives a rotor of the electric motor 1 that is not shown in detail here. The electric motor 1 is in particular an electronically commutated oil pump motor of a motor vehicle. A corresponding electric motor 1 can also be designed without motor electronics.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Statorwicklung 3 dreiphasig mit drei (Motor-)Phasen U, V, W ausgeführt. Jede Phase U, V, W ist aus einer Phasenwicklung gebildet, welche im Wesentlichen durch eine Verschaltung jeweils mindestens einer Spule (Spulenwicklung) 7 der Statorwicklung 3 gebildet ist. Die Phasen U, V, W sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer Dreieckschaltung miteinander verschaltet. Die Phasen U, V, W können jedoch auch in einer Sternschaltung miteinander verschaltet sein.In the exemplary embodiment shown, the stator winding 3 has a three-phase design with three (motor) phases U, V, W. Each phase U, V, W is formed from a phase winding, which is essentially formed by interconnecting at least one coil (coil winding) 7 of the stator winding 3 in each case. In this exemplary embodiment, the phases U, V, W are connected to one another in a delta circuit. However, the phases U, V, W can also be connected to one another in a star connection.

In 2 ist der Stator 2 mit der Kontaktvorrichtung 5 ausschnittsweise dargestellt, welche an einer kontaktseitigen Stirnseite 8, 9 auf einen Statorgrundkörper 10 aufgesetzt ist. Konkret ist hier die Kontaktvorrichtung 5 an einer kontaktseitigen Stirnseite 8 auf den Statorgrundkörper 10 aufgesetzt, dessen gegenüberliegende Stirnseite mit 9 bezeichnet ist. Zwischen der Kontaktvorrichtung 5 und dem Statorgrundköper 10 befindet sich, vorzugsweise an beiden Stirnseiten 8, 9 des Statorgrundköpers 10, eine ringförmige Isolierscheibe 11, insbesondere aus Kunststoff, mit Spulenträgern für die Spulen 7 der Statorwicklung 3 bzw. deren Wickelköpfe. Der Statorgrundköper 10, der vorzugsweise als Blechpaket aus gestapelten Einzelblechen aufgebaut ist, weist eine Anzahl von bezogen auf eine Stator- oder Motorachse A radial einwärts gerichteten Statorzähen 12 auf, auf welche die Spulen 7 - vorzugsweise unter Zwischenlage der Isolier-Endscheiben 11 mit den elektrisch isolierenden Spulenträgern - gewickelt sind. Die Spulen 7 weisen jeweils ein Spulen- oder Phasenanschlussende 13 auf, das axial orientiert auf die oder zur Oberseite 14 der Kontaktvorrichtung 5 geführt sind.In 2 the stator 2 is shown in detail with the contact device 5, which is placed on a contact-side end face 8, 9 on a stator base body 10. Specifically, the contact device 5 is placed here on a contact-side end face 8 of the stator base body 10 , the opposite end face of which is denoted by 9 . Located between the contact device 5 and the stator base body 10, preferably on both end faces 8, 9 of the stator base body 10, is an annular insulating disk 11, in particular made of plastic, with coil carriers for the coils 7 of the stator winding 3 or their end windings. The stator base body 10, which is preferably constructed as a laminated core of stacked individual laminations, has a number of stator teeth 12, which point radially inward in relation to a stator or motor axis A, on which the coils 7 - preferably with the insulating end disks 11 interposed with the electrically insulating bobbins - are wound. The coils 7 each have a coil or phase connection end 13 which is guided in an axially oriented manner on or to the top side 14 of the contact device 5 .

Die Kontaktvorrichtung 5 weist ein Verschaltungsgehäuse 15 auf. Das Verschaltungsgehäuse 15 ist geeigneter Weise ringförmig und vorzugsweise ein Kunststoffstritz(guss)teil. Das Verschaltungsgehäuse 15 weist auf der Oberseite 14, also auf der der Stirnseite 8 des Statorgrundkörpers 10 abgewandten Gehäuseseite, eine der Anzahl der Phasen U, V, W des Elektromotors 1 bzw. dessen Stators 2 entsprechende Anzahl von Anschlusskammern 16 auf, in welche als Schneid-Klemm-Kontakte ausgeführte Kontaktelemente 17 zur Verschaltung der Spulen 7 bzw. deren Spulenenden 13 unter Herstellung der Stator- oder Drehfelswicklung 3 aufgenommen sind. Hierzu werden die Spulenenden 13 in radial orientierte Kammerabschnitte 18 der Anschlusskammern 16 geführt und dort durch Einsetzten der als Schneid-Klemm-Kontakte ausgeführten Kontaktelemente 17 - gegebenenfalls unter Einschneiden einer Drahtisolierung der Spulenenden 13 - klemmkontaktiert.The contact device 5 has a wiring housing 15 . The interconnection housing 15 is suitably ring-shaped and preferably a plastic injection molding. The interconnection housing 15 has on the upper side 14, i.e. on the housing side facing away from the end face 8 of the stator base body 10, a number of connection chambers 16 corresponding to the number of phases U, V, W of the electric motor 1 or its stator 2, into which as a cutting -Clamping contacts executed contact elements 17 for interconnecting the coils 7 and their coil ends 13 are added to produce the stator or rotary field winding 3. For this purpose, the coil ends 13 are guided into radially oriented chamber sections 18 of the connection chambers 16 and are clamp-contacted there by inserting the contact elements 17 embodied as insulation displacement contacts—if necessary with cutting into a wire insulation of the coil ends 13.

Die Kontaktelemente 17 weisen eine - hier zentrale - Klemmstelle 19 zur Kontaktierung eines Phasenanschlusses unter Herstellung der zur Motorelektronik 6 führenden oder von dieser umfassten Phasenkontaktstellen 4 zur Bestromung der Spulen 7 und damit der Statorwicklung 3 auf.The contact elements 17 have a—here central—clamping point 19 for contacting a phase connection, producing the phase contact points 4 leading to the motor electronics 6 or encompassed by it, for energizing the coils 7 and thus the stator winding 3 .

In 2 erkennbar kontaktiert das jeweilige, als Schneid-Klemm-Kontakt ausgeführte Kontaktelement 17 zwei Spulenenden 13, so dass mit den im Ausführungsbeispiel drei Phasenwicklungen oder -stränge die Dreieckschaltung hergestellt ist.In 2 As can be seen, the respective contact element 17, designed as an insulation displacement contact, makes contact with two coil ends 13, so that the delta connection is produced with the three phase windings or strands in the exemplary embodiment.

In 3 ist das Verschaltungsgehäuse 15 der Kontaktvorrichtung 5 ohne in die Anschlusskammern 16 aufgenommene Schneid-Klemm-Kontakte als Kontaktelemente 17 dargestellt.In 3 the interconnection housing 15 of the contact device 5 is shown without the insulation displacement contacts accommodated in the connection chambers 16 as contact elements 17 .

Wie aus den 3 und 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist das Verschaltungsgehäuse 15 der Kontaktvorrichtung 5 eine Anzahl von Aufnahmetaschen 20 auf, in welche jeweils ein magnetfeldsensitiver Sensor 21 aufgenommen ist. Die im Ausführungsbeispiel drei Sensoren 21 sind Hall-Sensoren mit jeweils drei Anschlusspins 21a, 21 b, 21c. Die Sensoren 21 sind in der jeweiligen Aufnahmetasche 20 geeigneter Weise form- und/oder stoffschlüssig gehalten, beispielsweise geklebt.How from the 3 and 4 can be seen comparatively clearly, the wiring housing 15 of the contact device 5 has a number of receiving pockets 20 into which a magnetic field-sensitive sensor 21 is included. The three sensors 21 in the exemplary embodiment are Hall sensors, each with three connection pins 21a, 21b, 21c. The sensors 21 are held in the respective receiving pocket 20 in a suitable form-fitting and/or material-fitting manner, for example glued.

Die Aufnahmetaschen 20 für die Sensoren 21 sind in einem Quadranten oder Kreissektor des ringförmigen Verschaltungsgehäuses 15 in dessen Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. Die Aufnahmetaschen 20 sind zudem am Innenradius oder Öffnungsrand 15a des Verschaltungsgehäuses 15 angeordnet und ragen in eine zentrale Öffnung 15b des ringförmigen Verschaltungsgehäuses 15 hinein.The receiving pockets 20 for the sensors 21 are arranged next to one another in a quadrant or sector of a circle of the ring-shaped interconnection housing 15 in its circumferential direction. The receiving pockets 20 are also arranged on the inner radius or opening edge 15a of the interconnection housing 15 and protrude into a central opening 15b of the annular interconnection housing 15 .

Das Verschaltungsgehäuse 15 weist zudem eine Anzahl von Aufnahmekammern 22 auf, in welche jeweils eine Stromschiene 23 aufgenommen ist. Im Ausführungsbeispiel sind fünf Stromschienen 23 in entsprechend fünf Aufnahmekammern 22 vorgesehen. Die Stromschienen 23 sind zur Kontaktierung der Sensoren 21 vorgesehen. Die Aufnahmekammern 22 für die Stromschienen 23 sind bezogen auf die Statorachse A radial neben- bzw. hintereinander angeordnet.The interconnection housing 15 also has a number of accommodation chambers 22, in each of which a busbar 23 is accommodated. In the exemplary embodiment, five busbars 23 are provided in five receiving chambers 22, respectively. The busbars 23 are provided for contacting the sensors 21 . The receiving chambers 22 for the busbars 23 are arranged radially next to or behind one another in relation to the stator axis A.

Drei der fünf Stromschienen 23 sind mit einem als Signalanschluss dienenden Anschlusspin 21a des jeweiligen Sensors 21 kontaktiert. Eine weitere der fünf Stromschienen 23 ist mit einem für ein Pluspotential (für eine positive Spannung) einer Versorgungsspannung, beispielsweise einer Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsversorgung eines Fahrzeug-Bordnetztes, zu verbindenden Anschlusspin 21b aller drei Sensoren 21 vorgesehen. Eine weitere, letzte der fünf Stromschienen 23 ist mit einem für ein Minuspotential (Ground, Masse) der Versorgungsspannung zu verbindenden Anschlusspin 21c aller drei Sensoren 21 vorgesehen.Three of the five busbars 23 are in contact with a connection pin 21a of the respective sensor 21 that serves as a signal connection. Another of the five busbars 23 is provided with a connection pin 21b of all three sensors 21 to be connected to a plus potential (for a positive voltage) of a supply voltage, for example a direct current or direct current voltage supply of a vehicle on-board network. Another, last of the five busbars 23 is provided with a connection pin 21c of all three sensors 21 to be connected for a negative potential (ground, mass) of the supply voltage.

Den Aufnahmetaschen 20 für die Sensoren 21 sind Anschlusskammern 24 des Verschaltungsgehäuses 15 zur Aufnahme der Anschlusspins 21a, 21b, 21c der Sensoren 21 zugeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt neun solche Anschlusskammern 24 für die insgesamt neun Anschlusspins 21a, 21b, 21c der im Ausführungsbeispiel drei Sensoren 21 vorgesehen. Die Anschlusskammern 24 sind axial beabstandet (oberhalb) der Aufnahmetaschen 20 angeordnet (vorgesehen) und nehmen die, vorzugsweise Z-förmig gebogenen, Anschlusspins 21a, 21b, 21c auf.Connection chambers 24 of the interconnection housing 15 for accommodating the connection pins 21a, 21b, 21c of the sensors 21 are assigned to the receiving pockets 20 for the sensors 21 . In the exemplary embodiment, a total of nine such connection chambers 24 are provided for the total of nine connection pins 21a, 21b, 21c of the three sensors 21 in the exemplary embodiment. The connection chambers 24 are arranged (provided) at an axial distance (above) the receiving pockets 20 and accommodate the connection pins 21a, 21b, 21c, which are preferably bent in a Z-shape.

Wie in Verbindung mit den 4 und 5 vergleichsweise deutlich erkennbar ist, weisen die Stromschienen 23 mindestens einen Kontaktanschluss 25 zur Kontaktierung mit einem Anschlusspin 21a des jeweiligen Sensors 21 sowie eine Anschlusslasche oder -fahne 26 als Kontaktschnittstelle für einen hier nicht gezeigten Signal- oder Anschlussstecker auf.As in connection with the 4 and 5 can be seen comparatively clearly, the busbars 23 have at least one contact connection 25 for making contact with a connection pin 21a of the respective sensor 21 and a connection tab or lug 26 as a contact interface for a signal or connection plug, not shown here.

Die Stromschienen 23 sind Stanz-Biege-Teile mit einem Schienenkörper 23a, in den eine oder mehrere Biegestellen 23b eingebracht sind. Die Kontaktanschlüsse 25 der Stromschienen 23 zur Kontaktierung der Sensoren 21 sind gabelförmig. Die Kontaktanschlüsse 25 können als Löt- oder Schweißgabeln ausgeführt sein. Vorzugsweise sind die Kontaktanschlüsse 25 als Klemmkontakte bzw. als Klemmgabeln ausgeführt.The busbars 23 are stamped and bent parts with a rail body 23a, in which one or more bending points 23b are introduced. The contact terminals 25 of the busbars 23 for contacting the sensors 21 are fork-shaped. The contact terminals 25 can be designed as soldering or welding forks. The contact connections 25 are preferably designed as clamping contacts or as clamping forks.

In 4 ist ein erster Typ der Stromschienen 23 dargestellt. Dieser bzw. diese dient zur Kontaktierung mit dem Anschlusspin 21a als Signalanschluss des jeweiligen Sensors 21. Im Ausführungsbeispiel mit den drei Sensoren 21 sind drei solche Stromschienen 23 des ersten Typs vorgesehen. Die Stromschiene 23 des ersten Typs weist an einem Ende des Schienenkörpers 23a die Anschlusslasche 26 als Kontaktschnittstelle und - geeigneter Weise am anderen Ende des Schienenkörpers 23a - den einzelnen gabelförmigen Kontaktanschluss 25 auf. Dieser sowie die Anschlusslasche 26 als Kontaktschnittstelle sind im in den 2 und 6 gezeigten Montagezustand axial orientiert.In 4 a first type of busbars 23 is shown. This or these are used for making contact with the connection pin 21a as a signal connection of the respective sensor 21. In the exemplary embodiment with the three sensors 21, three such busbars 23 of the first type are provided. The busbar 23 of the first type has the terminal lug 26 as a contact interface at one end of the rail body 23a and—suitably at the other end of the rail body 23a—the individual fork-shaped contact terminal 25 . This and the terminal lug 26 as a contact interface are in the 2 and 6 assembly state shown axially oriented.

In 5 ist ein zweiter Typ der Stromschienen 23 dargestellt. Dieser bzw. diese dient zur Kontaktierung mit den Anschlusspins 21b oder 21c als Plus- bzw. Minusanschluss aller Sensoren 21. Mit anderen Worten werden die Sensoren 21 gemeinsam mit nur zwei Stromschienen 23 dieses zweiten Typs spannungs- bzw. stromtechnisch verbunden und über diese versorgt. Die Stromschienen 23 dieses zweiten Typs weisen an einem Ende des jeweiligen Schienenkörpers 23a wiederum die Anschlusslasche 26 als Kontaktschnittstelle und eine der Anzahl der Sensoren 21 entsprechende Anzahl an gabelförmigen Kontaktanschlüssen 25 - hier drei Kontaktanschlüsse 25 - auf. Diese sowie die Anschlusslasche 26 als Kontaktschnittstelle sind wiederum im in den 2 und 6 gezeigten Montagezustand axial orientiert.In 5 a second type of busbars 23 is shown. This is used for contacting the connection pins 21b or 21c as the plus or minus connection of all sensors 21. In other words, the sensors 21 are connected together with only two busbars 23 of this second type in terms of voltage or current and are supplied via them. The busbars 23 of this second type have at one end of the respective rail body 23a again the connection lug 26 as a contact interface and a number of fork-shaped contact connections 25 corresponding to the number of sensors 21 - here three contact connections 25 - on. This and the terminal lug 26 as a contact interface are in turn in the 2 and 6 assembly state shown axially oriented.

Der Schienenkörper 23a des zweiten Typs der Stromschienen 23 weist ebenfalls eine Anzahl an Biegestellen 23b auf. Mittels der Biegestellen 23b weisen die Stromschienen 23 des ersten und zweiten Typs eine bogenartige Form auf. Dadurch können die Stromschienen 23 zumindest annähernd azimutal (in Umfangsrichtung des Verschaltungsgehäuses 15) verlaufend in die entsprechend geformten Aufnahmekammern 22 eingesetzt und somit möglichst nahe an den Sensoren 21, insbesondere im gleichen, möglichst kleinen Kreissektor, angeordnet werden.The rail body 23a of the second type of busbars 23 also has a number of bending points 23b. The busbars 23 of the first and second type have an arc-like shape by means of the bending points 23b. As a result, the busbars 23 can be inserted at least approximately azimuthally (in the circumferential direction of the interconnection housing 15) into the correspondingly shaped receiving chambers 22 and thus arranged as close as possible to the sensors 21, in particular in the same circular sector that is as small as possible.

6 zeigt den Stator 2 mit stirnseitig montierter Kontaktvorrichtung 5, die quasi einen Kontaktadapter mit integrierten Sensoren 21 zwischen den Spulen 7 und den Sensoren 21 einerseits und der Motorelektronik 6 andererseits darstellt oder bildet. 6 shows the stator 2 with the contact device 5 mounted on the face side, which represents or forms a quasi-contact adapter with integrated sensors 21 between the coils 7 and the sensors 21 on the one hand and the motor electronics 6 on the other.

7 zeigt in einer Schnittdarstellung den Elektromotor 1 mit dem Stator 2 und mit der Kontaktvorrichtung 5 inklusive der darin integrierten oder aufgenommenen Sensoren 21. Der Stator 2 umgibt den mit Permanentmagneten 27 versehen Rotor 28 des Elektromotors 1, der wellenfest auf einer Motorwelle (Rotorwelle) 29 sitzt. Erkennbar sind die Spulen 7 der Drehfeldwicklung 3 unter Zwischenlage der, vorzugsweise an beiden Stirnseiten 8, 9 des Statorgrundkörpers 10 vorgesehenen, Isolier-Endscheiben 11 aus Isoliermaterial auf dem jeweiligen Statorzahn 12 angeordnet. 7 shows a sectional view of the electric motor 1 with the stator 2 and with the contact device 5, including the sensors 21 integrated or accommodated therein. The stator 2 surrounds the rotor 28 of the electric motor 1, which is provided with permanent magnets 27 and is fixed to the shaft on a motor shaft (rotor shaft) 29 . The coils 7 of the rotary field winding 3 can be seen to be arranged on the respective stator tooth 12 with the interposition of the insulating end disks 11 made of insulating material preferably provided on both end faces 8, 9 of the stator base body 10.

Wie in der linken Figurenhälfte (oben) erkennbar ist, ist die jeweilige Aufnahmetaschen 20 für den entsprechenden Sensor 21 derart am Innenradius 15a des Verschaltungsgehäuses 15 angeordnet, dass der jeweilige Sensor 21 in der gewünschten bzw. vorbestimmten Position axial oberhalb der Permanentmagnete 27, insbesondere oberhalb einer deren Magnetschmalseiten, des vom Stator 2 konzentrisch umgebenen Rotors 28 des Elektromotors 1 angeordnet ist. Der (Magnetfeld-)Sensor 21 oder die Anordnung der Sensoren 21 dient zur Positionsbestimmung des Rotors 28, dessen Permanentmagnete 27 auch als Signalgeber dienen. Zudem kann mittels der Sensoren 21 die Drehzahl und/oder die Drehrichtung des Rotors 28 ermittelt, gesteuert bzw. bestimmt werden.As can be seen in the left half of the figure (top), the respective receiving pocket 20 for the corresponding sensor 21 is arranged on the inner radius 15a of the interconnection housing 15 in such a way that the respective sensor 21 is in the desired or predetermined position axially above the permanent magnets 27, in particular above one of the narrow magnet sides of the rotor 28 of the electric motor 1, which is surrounded concentrically by the stator 2, is arranged. The (magnetic field) sensor 21 or the arrangement of the sensors 21 is used to determine the position of the rotor 28, whose permanent magnets 27 also serve as a signal generator. In addition, the speed and/or the direction of rotation of the rotor 28 can be determined, controlled or determined by means of the sensors 21 .

Durch die Kontaktvorrichtung 5 sind die Kontaktierung und die Verschaltung des Stators 2 bzw. dessen Spulen 7 zur Drehfeldwicklung 3 sowie die Montage und Anordnung der Sensoren 21, insbesondere zur Positionsbestimmung, wesentlich vereinfacht, so dass ein besonders geeigneter Stator 2 ohne ein separates, zusätzliches oder gesondertes Bauteil für die Sensoren bereitzustellen ist. Dadurch ist ein besonders bauraumsparender Stator 2 mit in die Kontaktvorrichtung 5 integrierten Sensoren 21 bereitgestellt.The contact device 5 significantly simplifies the contacting and wiring of the stator 2 or its coils 7 to the rotary field winding 3 and the assembly and arrangement of the sensors 21, in particular for position determination, so that a particularly suitable stator 2 can be used without a separate, additional or separate component is to be provided for the sensors. This provides a particularly space-saving stator 2 with sensors 21 integrated into the contact device 5 .

Die Kontaktvorrichtung 5 bzw. der Kontaktadapter mit integrierten Sensoren 21 kann zur Steckkontaktierung mit einer mit elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen bestückten Leiterplatte (PCB) der Motorelektronik 6 vorgesehen sein. Hierzu kann der mit den Anschlusslaschen 26 als Kontaktschnittstelle zu kontaktierende Anschlussstecker auf der Leiterplatte, insbesondere in SMD-Technik, montiert sein. Auch können die elektronik- bzw. leiterplattenseitigen Phasenanschlüsse oder -kontakte 4 in die Klemmstellen 19 der Schneid-Klemm-Kontakte als Kontaktelemente 17 der Spulen 7 steckkontaktierend eingreifen.The contact device 5 or the contact adapter with integrated sensors 21 can be provided for plug-in contact with a printed circuit board (PCB) of the motor electronics 6 that is equipped with electrical or electronic components. For this purpose, the connecting plug to be contacted with the connecting lugs 26 as a contact interface can be mounted on the printed circuit board, in particular using SMD technology. The phase connections or contacts 4 on the electronic or printed circuit board side can also engage in the terminal points 19 of the insulation displacement contacts as contact elements 17 of the coils 7 in a plug-type manner.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Kontaktvorrichtung 5 eines Stators 2 eines Elektromotors 1, mit einem Verschaltungsgehäuse 15, das eine Anzahl von Kontaktelementen 17 zur Verschaltung von Spulen 7 einer Stator- -oder Drehfeldwicklung 3 aufnimmt und eine Anzahl von Aufnahmetaschen 20 mit darin aufgenommenen magnetfeldsensitive Sensoren 21 sowie eine Anzahl von Aufnahmekammern 22 aufweist, in welche Stromschienen 23 aufgenommen sind, die mindestes einen Kontaktanschluss 25 zur Kontaktierung mit dem oder jedem Sensor 21 und eine Kontaktschnittstelle 26 für einen Signal- oder Anschlussstecker aufweisen.In summary, the invention relates to a contact device 5 of a stator 2 of an electric motor 1, with an interconnection housing 15, which accommodates a number of contact elements 17 for interconnecting coils 7 of a stator or rotary field winding 3, and a number of accommodation pockets 20 with magnetic field-sensitive sensors 21 accommodated therein and a number of receiving chambers 22, in which busbars 23 are received, which have at least one contact connection 25 for contacting the or each sensor 21 and a contact interface 26 for a signal or connection plug.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

Die Erfindung kann bei verschiedenen Ausführung von Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Heckklappensystemen, bei Fensterhebern, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innenraumsystemen, bei Lenkungsantrieben sowie bei anderen elektrischen Antrieben, beispielsweise bei einer elektrischen oder elektromotorischen Ölpumpe, beispielsweise einer Getriebeölpumpe, und deren Anordnung im Fahrzeug verwendet werden.The invention can be used in various designs of motor vehicle applications, such as door and tailgate systems, window regulators, vehicle locks, adjustable seat and interior systems, steering drives and other electric drives, for example in an electric or electromotive oil pump, for example a transmission oil pump, and their arrangement in the vehicle.

BezugszeichenlisteReference List

11: Elektromotorelectric motor
22: Statorstator
33: Statorwicklungstator winding
44: Phasenkontakt/-anschlussphase contact/connection
4a4a: Kontaktabschnittcontact section
4b4b: Verbindungsabschnittconnection section
55: Kontaktvorrichtungcontact device
66: Motorelektronikengine electronics
77: SpuleKitchen sink
88th: kontaktseitige Stirnseitecontact-side face
99: Stirnseiteface
1010: Statorgrundkörperstator body
1111: Isolierscheibeinsulating washer
1212: Statorzahnstator tooth
1313: Spulen-/Phasenanschlussendecoil/phase connection end
1414: Ober-/Gehäuseseitetop/housing side
1515: Verschaltungsgehäuseinterconnection housing
15a15a: Öffnungsrand/Innenradiusopening edge/inner radius
15b15b: zentrale Öffnungcentral opening
1616: Anschlusskammerconnection chamber
1717: Kontaktelementcontact element
1818: Kammerabschnittchamber section
1919: Klemmstelleclamping point
2020: Aufnahmetaschereceiving bag
2121: Hall-/ SensorHall / sensor
21a21a: Anschlusspin (Signalanschluss)Connection pin (signal connection)
21b21b: Anschlusspin (Pluspotential)Connection pin (plus potential)
21c21c: Anschlusspin (Minuspotential)Connection pin (negative potential)
2222: Aufnahmekammerreceiving chamber
2323: Stromschienepower rail
23a23a: Schienenkörperrail body
23b23b: Biegestellebending point
2424: Anschlusskammerconnection chamber
2525: Kontaktanschlusscontact connection
2626: Anschlusslasche/KontaktschnittstelleTerminal lug/contact interface
2727: Permanentmagnetpermanent magnet
2828: Rotorrotor
2929: Motor-/Rotorwelle motor/rotor shaft
AA: Stator-/Motorachsestator/motor axis
U, V, WAND MANY MORE: Phasephase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102010039335 A1 [0007]
DE 102017216075 A1 [0008]

Claims

Contact device (5) of a stator (2), with an annular interconnection housing (15) which is placed or can be placed on the front side of a stator base body (10) extending along a stator axis (A), and a number of contact elements accommodated in the interconnection housing (15). (17) for connecting coils (7) of a stator winding (3), - Wherein the interconnection housing (15) has a number of receiving pockets (20), in each of which a magnetic field-sensitive sensor (21) is received or can be received, and - Wherein the wiring housing (15) has a number of receiving chambers (22), in each of which a busbar (23) is received or can be received, and - Wherein the busbars (23) have at least one contact connection (25) for contacting at least one of the sensors (21) and a contact interface (26) for a signal or connection plug.

Contact device (5) after claim 1 , characterized in that the respective magnetic field-sensitive sensor (21) has a Hall sensor with a number of connection pins (21a, 21b, 21c) for a signal tap and for an electrical current or voltage supply.

Contact device (5) after claim 1 or 2 , characterized in - that the receiving pockets (20) for the sensors (21) are arranged in a quadrant of the ring-shaped interconnection housing (15) next to one another in the circumferential direction, and/or - that the receiving pockets (20) are arranged on the inner radius (15a) of the interconnection housing (15) are arranged such that the respective sensor (21) is aligned axially above permanent magnets (27) of a rotor (28) concentrically surrounded by the stator (2).

Contact device (5) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the receiving chambers (22) for the conductor rails (23) for contacting the sensors (21) are arranged radially next to one another in relation to the stator axis (A).

Contact device (5) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that - that the contact terminals (25) of the busbars (23) for contacting the sensors (21) are fork-shaped, and/or - that the contact terminals (25) of the busbars (23) accommodated in the receiving chambers (22) for contacting of the sensors (21) are oriented axially, and/or - that the contact interface (26) of the busbars (23) accommodated in the receiving chambers (22) are oriented axially.

Contact device (5) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that - that a busbar (23) of a first type for contacting the sensors (21) has a single contact connection (25), and/or - that at least one busbar (23) of a second type for contacting the sensors (21) has a number of contact terminals (25) corresponding to the number of sensors (21).

Contact device (5) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the interconnection housing (15) has a number of connection chambers (16) in which the contact elements (17) for interconnecting the coils (7) of the stator winding (3) are accommodated.

Contact device (5) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that - that the contact elements (17) for interconnecting the coils (7) are designed as insulation displacement contacts for clamping contacting of coil ends (13) of the coils (7), and / or - that the contact elements (17) a Have a terminal point (19) for contacting a phase connection (4) for energizing the stator winding (3).

Stator (2) of an electric motor (1), having a stator base body (10) with a number of stator teeth (12) which are provided with coils (7) of a multi-phase stator winding (3), and one arranged on the end face of the stator base body (10). Contact device (5) according to one of Claims 1 until 8th .

Electric motor (1) of a motor vehicle, with a stator (2). claim 9 .