-
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.
-
Stand der Technik
-
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 Wickeldrahtes 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.
-
Die
DE 10 2008 054 529 A1 zeigt einen Stator eines Elektromotors der aus zuvor bewickelten Einzelsegmenten zusammengesetzt ist. Dabei sind die Drahtenden einer Einzelzahnspule in Aufnahmetaschen für eine Schneid-Klemm-Verbindung eingelegt. Beim Einpressen der vielen Schneid-Klemm-Elemente in die Aufnahmetaschen besteht die Gefahr, dass sich dabei Metallspäne vom Wickeldraht lösen, die im Betreib der elektrischen Maschine auf eine Elektronikeinheit fallen können, und auf dieser elektrische Kurzschlüsse verursachen können. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Vorteile der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Klemmrippen in der Aufnahmetasche zusammen mit dem eingelegten Wickeldraht und dem eingepressten Schneid-Klemm-Element einen geschlossenen Spanfangraum bilden, in dem Metallspäne zurückgehalten werden, die beim Fügen des Schneid-Klemm-Elements auf den eingelegten Wickeldraht entstehen. Dadurch kann verhindert werden, dass auch bei einer Anordnung der Aufnahmetasche über Kopf, die Metallspäne aus der Aufnahmetasche herausfallen und auf einer Elektronikplatine der elektrischen Maschine einen Kurzschluss verursachen.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Um einen möglichst vollständig geschlossenen Spanfangraum auszubilden, erstrecken sich die Klemmrippen bevorzugt im axial unteren Bereich über die gesamte Breite der Aufnahmetasche quer zum eingelegten Wickeldraht. Dadurch werden die Metallspäne, die auf den Boden der Aufnahmetasche fallen, durch das über die gesamte Breite eingepresste Schneid-Klemm-Element in dem Spanfangraum gehalten und können auch nicht an den Seitenwänden bezüglich der Breite oder im Bereich der Drahtauflagefläche entweichen.
-
Zum Einlegen des Wickeldrahts weist die Aufnahmetasche einen Einlegeschlitz auf, an dessen Grund die Auflagefläche für den Wickeldraht angeformt ist. Der Wickeldraht erstreckt sich entlang der Auflagefläche über die gesamte Dicke der Aufnahmetasche. Dabei ist die Dicke wesentlich kleiner ausgebildet, als die Breite der Aufnahmetasche, die sich quer zum eingelegten Wickeldraht erstreckt. In vorteilhafter Weise sind bezüglich der Dicke der Aufnahmetasche an beiden Seiten die sich gegenüberliegenden Klemmrippen an der Innenfläche der Aufnahmetasche angeformt. Dadurch wird das eingefügte Schneid-Klemm-Element bezüglich der Dicke der Aufnahmetasche durch die gegenüberliegenden Klemmrippen fest verspannt, wodurch der Spanfangraum über die gesamte Breite abgeschlossen wird.
-
Um den Spanfangraum im Bereich des eingelegten Wickeldrahts zuverlässig abzudichten, erstrecken sich die Klemmrippen im Bereich des Einlegeschlitzes bezüglich der Breite unmittelbar bis zum Rand des Einlegeschlitzes. Gleichzeitig erstrecken sich die Klemmrippen unmittelbar entlang des Randes des Einlegeschlitzes entgegen der Einpressrichtung axial über den eingelegten Wickeldraht hinaus. Da der eingelegte Wickeldraht sich bezüglich der Breite der Aufnahmetasche ebenfalls am Rand des Einlegeschlitzes abstützt, können die Metallspäne bei eingepresstem Schneid-Klemm-Element nicht zwischen den Klemmrippen und dem eingelegten Wickeldraht entgegen der Einpressrichtung entweichen.
-
Zum Einpressen des Schneid-Klemm-Elements in die Aufnahmetasche sind Anpress-Schultern am Schneid-Klemm-Element angeformt, die sich vorzugsweise über die Breite der Aufnahmetaschen hinaus erstrecken. An den Anpress-Schultern, die bevorzugt symmetrisch zu einem Verbindungssteg des Schneid-Klemm-Elements zu einem elektrischen Leiterelement hin angeordnet sind, kann unmittelbar ein Einpress-Stempel ansetzen, der das Schneid-Klemm-Element vollständig in Einpressrichtung in die Aufnahmetasche einpresst. Beim Einpressen wird die Schneidgabel über den eingelegten Wickeldraht geschoben, so dass sich die Schneidkanten an der Innenseite der Schneidschenkel in die Oberfläche des Wickeldrahts eingraben. Dabei bilden die Schneid-Schenkel der Schneidgabel eine flächige Presspassung mit den Klemmrippen bezüglich der Dicke der Aufnahmetasche, wodurch der Spanfangraum über die gesamte Breite geschlossen wird. Zum leichteren Fügen des Schneid-Klemm-Elements ist an dessen unteren Ende eine Einführphase bezüglich der Dicke -und insbesondere auch der Breite der Aufnahmetasche angeformt.
-
In einer bevorzugten Ausführung sind die Klemmrippen nur im axial unteren Teil der Aufnahmetasche angeformt. Dabei erstrecken sie sich auch in der Mitte der Aufnahmetasche vom Boden der Aufnahmetasche entgegen der Einpressrichtung bis zu Auflagefläche des Wickeldrahts am Grund des Einlegeschlitzes. Dabei erstrecken sich die beiden gegenüberliegenden Klemmrippen U-förmig um den Grund des Einlegeschlitzes unmittelbar an dessen Rand entlang, und bilden mit dem darin eingelegten Wickeldraht den dicht abgeschlossenen Spanfangraum.
-
Das Schneid-Klemm-Element liegt in der unteren axialen Hälfte der Aufnahmetasche bezüglich der Breite nicht direkt an den Seitenwänden an, sondern bildet einen geringen Spalt zu diesen, damit sich die Schneidgabel beim Einpressen selbst zum eingelegten Wickeldraht zentriert. Bevorzugt sind an den äußeren Kanten der Schneid-Schenkel Einführrücken ausgeformt, die das Schneid- Klemm-Element beim Einfügen in die Aufnahmetasche führen. Im Bereich dieses Einführrückens ist im axialen Bereich der Klemmrippen ein minimaler Abstand in Breiten-Richtung zur Seitenwand ausgebildet, der eine Engstelle für die Metallspäne entgegen der Einpressrichtung bildet.
-
Dabei ist dieser Spalt in Breiten-Richtung kleiner ausgebildet als die durchschnittliche mittlere Abmessung der entstehenden Metallspäne, und beträgt beispielsweise 0,02 bis 0,2 mm um einerseits genügen Spiel in Breiten-Richtung zu gewährleisten und anderseits den Spanfangraum ausreichend abzudichten.
-
Die Klemmrippen, die sich über die gesamte Breite der Aufnahmetaschen erstrecken, weisen vorteilhaft über der gesamten Breite eine konstante Dicke in Dicken-Richtung auf. Damit lassen sich die Klemmrippen im axial untern Bereich der Aufnahmetasche einfach als integraler Bestandteil der Aufnahmetasche mittels Kunststoff-Spritzgießen fertigen. Durch die konstante Dicke ist gewährleistet, dass die Schneid-Schenkel über ihre gesamte Fläche dicht an den Klemmrippen anliegen. Beispielsweise beträgt diese Dicke 0,05 - 0,1 mm auf jeder Seite.
-
Um eine Bewegung des eingepressten Schneid-Klemm-Elements entgegen der Einpressrichtung zu verhindern, sind im axial oberen Bereich Rasthaken an den gegenüberliegenden äußeren Seitenkanten des Schneid-Klemm-Elements angeformt, die sich in der Seitenwand der Aufnahmetasche verkrallen, um mit dieser einen Formschluss zu bilden. Beispielsweise sind an jeder Seitenkante des Schneid-Klemm-Elements genau ein oder genau zwei Rasthaken ausgebildet, die beispielsweise eine unterschiedliche Größe aufweisen können. Es sind jedoch auch Variationen möglich, bei denen an jeder Seite mehr als zwei Rasthaken in Form einer Tannbaumgeometrie ausgebildet sind. Im axial oberen Bereich der Aufnahmetasche, in dem die Rastelemente eingreifen, sind bevorzugt keine Klemmrippen ausgebildet, damit die Einpresskräfte nicht zu groß werden. An den Seitenwänden der Aufnahmetasche können entsprechend der Form des Schneid-Klemm-Elements Stufen bezüglich der Einpressrichtung ausgebildet sein, insbesondere an der axialen Grenze zwischen dem unteren Bereich mit den Klemmrippen und dem axial oberen Bereich, wo die Rasthaken des schneid-Klemm-Elements eingreifen.
-
Besonders vorteilhaft ist es, die Aufnahmetaschen direkt in einer Isoliermaske des Stators auszubilden. Dabei besteht der Grundkörper des Stators bevorzugt aus einzelnen Blechlamellen, an deren axialen Stirnseiten die Isoliermaske angeordnet ist. Die Isoliermaske wird beispielweise als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt, wobei die Aufnahmetaschen mit den darin angeformten Klemmrippen einstückig mit der Isoliermaske ausgebildet wird. Bevorzugt weist der Stator eine als Isolierlamelle ausgebildete Isoliermaske mit einem äußeren Umfangsring auf, in dessen radialem Bereich die Aufnahmetaschen ausgebildet sind.
-
Alternativ können die Aufnahmetaschen jedoch auch in Isoliermasken für T-förmige Einzelzahnsegmente ausgebildet sein, die erst nach dem Bewickeln zu einem ringförmigen Stator zusammengesetzt werden. Hierbei werden bevorzugt die freien Enden der Einzelzahn-Spulen in die Aufnahmetaschen eingelegt.
-
Für den Wickelprozess ist es besonders günstig, wenn zumindest zwei oder mehr Statorzähne mit einem ununterbrochenen Wickeldraht durchgewickelt werden. Dabei wird der Verbindungsdraht zwischen zwei Einzelzahnspulen in die Aufnahmetaschen der Isolierlamelle eingelegt, so dass die einzelnen Einzelzahnspulen an deren Verbindungsdrähten kontaktiert werden können, um eine beliebige Verschaltung der einzelnen Einzelzahnspulen zu realisieren. Dabei erstreckt sich die Breite der Aufnahmetaschen bevorzugt in Tangentialrichtung des Stators, so dass der Wickeldraht der Verbindungsdrähte besonders günstig radial nach außen durch die Aufnahmetasche hindurch gelegt, und am Außenumfang der Isoliermaske geführt werden kann.
-
Das Schneid-Klemm-Element ist in einer bevorzugten Ausführung Bestandteil eines elektrischen Leiterelements, das in einer Verschalteplatte angeordnet ist. Die Verschalteplatte dient zur Bestromung der elektrischen Wicklungen über den Schneid-Kontakt der Schneid-Klemm-Verbindung. Dabei ist das Schneid-Klemm-Element bevorzugt einstückig als Stanz-Biege-Teil mit dem elektrischen Leiterelement ausgebildet. Die Schneid-Klemm-Elemente sind hier bevorzugt direkt an einer Verschalteplatte angeordnet, so dass beim axialen Aufsetzen der Verschalteplatte auf den Statorgrundkörper dabei die Schneid-Klemm-Elemente in die korrespondierenden Aufnahmetaschen der Isoliermaske eingepresst werden. In einer alternativen Ausführung können die elektrischen Leiterelemente auch Bestandteile einer elektronischen Leiterplatine sein, die hierbei die Verschalteplatte bildet. Bei dieser Ausführung ist das Schneid-Klemm-Element bevorzugt über einen Einpresskontakt mit der Leiterplatine verbunden. Alternativ kann gegenüberliegend zum Schneid-Klemm-Element ein weiteres zweites Schneid- Klemm-Element ausgebildet sein, das entsprechend mit elektrischen Leitelementen verbunden wird.
-
Der erfindungsgemäße Stator eignet sich besonders für die Ausbildung einer elektrischen Maschine, bei der radial innerhalb des Stators ein Rotor aufgenommen ist. Der Stator ist dabei in einem Motorgehäuse angeordnet, an dem auch die Lagerschilde für den Rotor ausgebildet sind. Über dem bewickelten Stator ist bevorzugt eine Elektronikeinheit angeordnet, die die Verschalteplatte und die damit verbundenen elektrischen Spulen ansteuert. Die elektrische Maschine ist bevorzugt als EC-Motor ausgebildet, wobei der Stator die elektronisch kommutierten Spulen aufweist, die den Rotor mit darin angeordneten Permanentmagneten antreiben. Die erfindungsgemäßen Aufnahmetaschen können jedoch auch für Außenläufermotoren in der Isoliermaske ausgebildet werden.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird auf den Grundkörper des Stators eine Kunststoff-Maske aufgesetzt, um den Wickeldraht gegenüber dem Eisenkörper zu isolieren. In der Isoliermaske sind bereits die Aufnahmetaschen ausgebildet, an deren (Breiten-)Innenseite die Klemmrippen angeformt sind. Beim Bewickeln der einzelnen Statorzähne wird der Wickeldraht in die Aufnahmetaschen eingelegt. Danach werden die Schneid-Klemm-Elemente in Axialrichtung in die Aufnahmetaschen eingepresst und bezüglich der Dicken-Richtung innerhalb der Aufnahmetaschen zwischen den Klemmrippen verpresst. Dabei bildet das zwischen den Klemmrippen eingepresste Schneid-Klemm-Element zusammen mit dem eingelegten Wickeldraht den für die Metallspäne abgeschlossenen Spanfangraum.
-
Figurenliste
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 a und 1b ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen in einer Aufnahmetasche befestigten Schneid-Klemm-Elements,
- 2 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
-
In 1a ist ein Schnitt durch eine Aufnahmetasche 46 entlang deren Breite 61 dargestellt, in die ein Schneid-Klemm-Element 70 in Einpressrichtung 12 eingepresst ist. In der Aufnahmetasche 46 ist eine Auflagefläche 23 ausgebildet, auf die ein Wickeldraht 22 einer elektrischen Wicklung 20 in die Aufnahmetasche 46 eingelegt ist. Dazu weist die Aufnahmetasche 46 einen Einlegeschlitz 86 als Durchbruch in Richtung 64 einer Dicke 62 der Aufnahmetasche 46 auf, so dass der Wickeldraht 22 in der Dicke-Richtung 64 vollständig durch die Aufnahmetasche 46 hindurchgeführt wird. Das Schneid-Klemm-Element 70 ist in 1a transparent dargestellt, und weist eine Schneidgabel 72 auf, an der zwei freie Schneid-Schenkel 73 angeformt sind. Die Schneid-Schenkel 73 weisen an ihren Innenseiten zum Wickeldraht 22 hin Schneidkanten 75 auf, die sich durch den Lack hindurch in den Wickeldraht 22 einschneiden. Beim Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 wird dabei der Wickeldraht 22 in Einpressrichtung 12 gegen die Anlagefläche 23 gepresst. Das Schneid-Klemm-Element 70 weist äußere Seitenkanten 71 auf, an denen Rasthaken 74 angeformt sind. Bei dieser Ausführung sind beispielsweise an den gegenüberliegenden Seitenkanten 71 jeweils zwei Rasthaken 74 ausgebildet. Die Rasthaken 74 werden beim Einpressen in eine Seitenwand 77 eingedrückt, die an der Innenseite der Aufnahmetasche 46 ausgebildet ist. Dadurch bilden die Rasthaken 74 einen Hinterschnitt bezüglich der Einpressrichtung 12, um eine Rückwärtsbewegung des Schneid-Klemm-Elements 70 entgegen der Einpressrichtung 12 zu verhindern. An den beiden Innenflächen 47 quer zur Dicke-Richtung 64 der Aufnahmetasche 46 sind Klemmrippen 25 ausgeformt. Die Innenflächen 47 der Aufnahmetasche 46 erstrecken sich damit quer zur Erstreckungsrichtung 26 des eingelegten Wickeldrahts 22. Die Klemmrippen 25 erstrecken sich hier von einem unteren Boden 45 der Aufnahmetasche 46 nach oben entgegen der Einpress-Richtung 12 über den auf der Auflagefläche 23 angeordneten Wickeldraht 22 hinaus. Die Klemmrippen 25 erstrecken sich von der Auflagefläche 23 einerseits bis unten zum Boden 45 der Aufnahmetasche 46, und andererseits seitlich U-förmig um den eingelegten Wickeldraht 22 herum, direkt entlang dem Rand des Einlegeschlitzes 86. Damit sind die Klemmrippen 25 bündig mit dem Einlegeschlitz 86 im Bereich der Auflagefläche 23 und im Bereich des eingelegten Wickeldrahts 22 ausgebildet. Die Klemmrippen 25 erstrecken sich auch vom Einlegeschlitz 86 in Breite-Richtung 63 bis zu den Seitenwänden 77 der Aufnahmetasche 46. Somit bilden die Klemmrippen 25 zusammen mit dem eingepressten Schneid-Klemm-Element 70 und dem eingelegten Wickeldraht 22 einen Spanfangraum 50, der nach oben entgegen die Einpress-Richtung 12 abgeschlossen ausgebildet ist. Lösen sich beim Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 Metallspäne 24 vom Wickeldraht 22, bleiben diese im Spanfangraum 50 gefangen, auch wenn die Aufnahmetasche 46 im Betriebszustand der elektrischen Maschine 9 sich in „Überkopflage“ befindet. Die freien Schneid-Schenkel 73 weisen an ihren äußeren Seitenkanten 71 jeweils einen Einführrücken 76 auf, der sich jedoch in vollständig eingepresstem Zustand des Schneid-Klemm-Elements 70 nicht an den Seitenwänden 77 der Aufnahmetasche 46 abstützt. Vielmehr ist zwischen den Einführrücken 76 und den Seitenwänden 77 ein schmaler Spalt 80 ausgebildet, der insbesondere kleiner ist, als die durchschnittliche Abmessung der Metallspäne 24, und beträgt in Breite-Richtung 63 beispielsweise 0,02 bis 0,3 mm.
-
In der linken Bildhälfte der 1a erstreckt sich die Klemmrippe 25 vom Einlegeschlitz 86 in Breite-Richtung 63 bis zur inneren Seitenwand 77 der Aufnahmetasche 46. Die Seitenwand 77 ist hier beispielsweise über einen weiten Bereich der Einpressrichtung 12 konisch ausgebildet. In der rechten Bildhälfte der 1a weist die Klemmrippe 25 ausgehend vom Einlegeschlitz 85 in Breite-Richtung 63 einen Absatz 27 in Einpressrichtung 12 auf. So erstreckt sich hier die Klemmrippe 25 vom Einlegeschlitz 86 in Breite-Richtung 63 nicht durchgehend bis zur Seitenwand 77. In einer Variation kann sich die Klemmrippe 25 im Bereich zur Seitenwand 77 hin entgegen der Einpress-Richtung 12 weiter erstrecken, als am Einlegeschlitz 86 oder als am Absatz 27. Insbesondere können sich die Klemmrippen 25 entlang der Seitenwand 77 annähernd bis zu dem mindestens einen Rasthaken 74 des Schneid-Klemm-Elements 70 erstrecken. Die Seitenwand 77 weist hier beispielsweise im unteren Bereich der Aufnahmetasche 46 eine Stufe 81 in Einpressrichtung 12 auf. Da das Schneid-Klemm-Element 70 schematisch transparent dargestellt ist, ist in der Bildebene hinter dem Schneid-Klemm-Element 70 die hintere Klemmrippe 25 zu sehen, deren Quererstreckung in Breite-Richtung 63 schematisch mit waagerechten Linien angedeutet ist. Dabei sind in 1a in der linken und rechten Bildhälfte unterschiedliche Varianten der Klemmrippe 25 dargestellt. In Einpressrichtung 12 gegenüberliegend zu der Schneidgabel 72 weist das Schneid-Klemm-Element 70 insbesondere Anpress-Schultern 82 auf, an denen ein Hilfswerkzeug das Schneid-Klemm-Element 70 in Einpressrichtung 12 in die Aufnahmetasche 46 einpresst. Nach dem Einpressen kann das Schneid-Klemm-Element 70 in Einpressrichtung 12 am Umfangsrand 84 der Aufnahmetasche 46 anliegen (linke Bildhälfte), oder mit einem Abstand 83 zum Umfangsrand 84 angeordnet bleiben (rechte Bildhälfte). Das Schneid- Klemm-Element 70 ist gegenüberliegend zu der Schneidgabel 72 mit einem Leiterelement 54 verbunden, das beispielsweise als Bestandteil eines Stanzgitters einer Verschalteplatte 52 ausgebildet ist. Dabei ist das Schneid-Klemm-Element 70 einstückig mit dem Leiterelement 54 als Stanz-Biege-Teil ausgebildet.
-
In 1b ist das in die Aufnahmetasche 46 eingefügte Schneid-Klemm-Element 70 aus 1a in einem Schnitt entlang der Dicke-Richtung 64 dargestellt. Der in den Einlegeschlitz 86 eingelegte Wickeldraht 22 liegt wieder in Einpressrichtung 12 auf an der Auflagefläche 23 der Aufnahmetasche 46 an. Das Schneid-Klemm-Element 70 weist über die gesamte Ausdehnung entlang der Einpressrichtung 12 eine konstante Blechdicke 88 auf. Im unteren Bereich der Aufnahmetasche 46 sind die beiden in Dicke-Richtung 63 gegenüberliegenden Klemmrippen 25 angeformt, so dass die Dicke 62 im gesamten Bereich der Klemmrippen 25 kleiner ist, als die Dicke 62 im oberen Bereich (entgegen der Einpressrichtung 12) der Aufnahmetasche 46. Die Klemmrippen 25 bilden mit dem Schneid-Klemm-Element 70 flächig eine Presspassung, so dass der Spanfangraum 50 ausgehend vom Boden 45 der Aufnahmetasche 46 - durch die dicht in die Klemmrippen 25 eingepresste Schneid-Schenkel 73 und den gegen die Auflagefläche 23 gepressten Wickeldraht - abgeschlossen ist. Der Spanfangraum 50 erstreckt sich in Breite-Richtung 63 am Boden 45 über die gesamte Breite 61. In der Mitte der Aufnahmetasche 46 (bezüglich ihrer Breite 61), d.h. zwischen den beiden freien Schneidschenkeln 73 erstreckt sich der Spanfangraum 50 entgegen der Einpressrichtung 12 bis zu dem eingelegten Wickeldraht 22. Entlang den Seitenwänden 77 erstreckt sich der Spanfangraum 50 entgegen der Einpressrichtung 12 bis zu den äußeren Einführrücken 76 der Schneid-Schenkel 73, die den schmalen Spalt 80 zu Seitenwand 77 bilden. Die freien Schneid-Schenkel 73 weisen bezüglich der Dicke-Richtung 64 eine Einführschräge 89 auf, damit die Schneidgabel 72 bezüglich der Dicke-Richtung 64 zwischen den gegenüberliegenden Klemmrippen 25 zentriert wird. Im oberen Bereich der Aufnahmetasche 46 weist das Schneidklemm-Element 70 bevorzugt in Breite-Richtung 64 Spiel zu den Innenflächen 47 der Aufnahmetasche 46 auf. Die Dicke 62 ist im unteren Bereich der Klemmrippen 25 beispielsweise um 0,1 bis 0,2 mm kleiner ausgebildet als die Dicke 62 im oberen Bereich der Aufnahmetasche 46. Die Blechdicke 88 beträgt dabei insbesondere 0,7 bis 1,0 mm. Am Umfangsrand 84 der Aufnahmetasche 46 ist eine Einführphase 44 bezüglich der Breite-Richtung 63 und der Dicke-Richtung 64 ausgebildet, damit das Schneid-Klemm-Element 70 in die Aufnahmetasche 46 trifft. Das einstückig an das Schneid-Klemm-Element 70 angebundene elektrische Leiterelement 54 ist insbesondere etwa rechtwinklig abgebogen, und bildet vorzugsweise eine ringförmige Verbindung zu einem weiteren Schneid-Klemm-Element 70. Die Klemmrippen 25 sind zusammen mit den Aufnahmetaschen 46 aus Kunststoffmaterial ausgebildet, insbesondere sind sie mit der Isoliermaske 40 beim Ausformen der Aufnahmetasche 46 mittels Spritzgießen angeformt. Dabei kann das Kunststoffmaterial der Klemmrippen 25 beim Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 aus Metall leicht zusammengedrückt werden, wodurch das Schneid-Klemm-Element 70 flächig fest zwischen den beiden gegenüberliegenden Klemmrippen 25 eingepresst ist. Bevorzugt entspricht die Erstreckungsrichtung 26 des Wickeldrahts 22 der Radialrichtung 4 der Isoliermaske 40, so dass die Abmessung des Schneid-Klemm-Elements 70 in Radialrichtung 4 deutlich dünner ist als in Umfangsrichtung des Stators 10.
-
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßer Stator 10 in einer elektrische Maschinen 9 verbaut ist. Der Stator 10 ist dabei in ein Motorgehäuse 104 eingesetzt und liegt mit einem Jochbereich 38 an der Innenseite des Motorgehäuses 104 an. Auf dem Stator 10 mit radialen Statorzähnen 14 ist axial die mindestens eine Isoliermaske 40 mit den darin ausgeformten Aufnahmetaschen 46 angeordnet. Als elektrische Wicklung 20 sind Einzelzahn-Spulen 17 auf die Statorzähne 14 gewickelt, deren Wickeldraht 22 als Verbindungsdrähte 30 durch die Aufnahmetaschen 46 der Isoliermaske 40 geführt sind. In die dargestellte Aufnahmetasche 46 ist ein Schneid-Klemm-Element 70 eingepresst und mittels der Klemmrippen 25 bezüglich der Radialrichtung 4 in der Aufnahmetasche 46 verspannt. Das Schneid-Klemm-Element 70 ist über das elektrische Leiterelement 54 mit einer Verschalteplatte 52 verbunden, die hier als elektronische Leiterplatte 51 ausgebildet ist. Dabei kann das elektrische Leiterelement 54 beispielsweise mittels eines Einpresskontakts 79 direkt mit der Leiterplatte 51 elektrisch kontaktiert sein. Auf der Leiterplatte 51 sind dann elektrische Leiterbahnen ausgebildet, mittels derer die Einzelzahn-Spulen 17 miteinander verschaltet sind. Die Leiterplatte 51 bildet eine Elektronikeinheit 102, und ist mit einem Anschluss-Stecker 42 verbunden, mittels dem die elektrische Maschine 9 bestromt wird. Die als Leiterplatine 51 ausgebildete Verschalteplatte 52 ist in einem Elektronikgehäuse 106 des Elektromotors 9 angeordnet, das mit einem Gehäusedeckel 105 verschlossen ist. Im Innenraum des Stators 10 ist ein Rotor 18 angeordnet, der hier Permanentmagnete 19 aufweist. Der Rotor 18 ist über eine Rotorwelle 21 im Motorgehäuse 104 gelagert, wozu dieses insbesondere Lagerschilde 107 aufweist. An einem Ende der Rotorwelle 21, die aus dem Motorgehäuse 107 hinausragt, ist hier ein Abtriebselement 109 angeordnet. Axial gegenüberliegend ist an der Rotorwelle 21 ein Sensormagnet 110 angeordnet, der mit einer entsprechenden Sensorvorrichtung auf der Leiterplatte 51 zusammenwirkt.
-
In einer weiteren Ausführung ist der Stator 10 aus einzelnen ringförmigen Blechlamellen zusammengesetzt, die in Axialrichtung 12 übereinandergestapelt und zu einem gemeinsamen Lamellenpaket verbunden sind. Die Blechlamellen sind bevorzugt ausgestanzt, so dass die Statorzähne 14 einstückig mit dem geschlossenen Rückschlussring 38 ausgebildet sind. An einer ersten axialen Stirnseite des Lamellenpakets ist die Isoliermaske 40 angeordnet, die bevorzugt die Stirnseite vollständig mit einem isolierenden Material überdeckt. Bevorzugt ist die Isoliermaske 40 als ringförmiges Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet, das axial auf das Lamellenpaket aufgesetzt ist. Die Isoliermaske 40 weist am radial äußeren Umfang Führungselemente auf, die die Verbindungsabschnitte 30 des Wickeldrahts 22 zwischen den einzelnen Spulen 17 führen. Der Wickeldraht 22 wird in Radialrichtung 4 nach außen geführt, um an der radialen Außenseite der Führungselemente in Umfangsrichtung geführt zu werden. Am radial äußeren Bereich der Isoliermaske 40 sind axial über dem Jochbereich 38 die Aufnahmetaschen 46 ausgebildet, in die der Wickeldraht 22 eingelegt ist, um mit den Schneid-Klemm-Elementen 70 verbunden zu werden. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 werden in die Aufnahmetaschen 46 derart eingepresst, dass sie sich selbst bezüglich des Wickeldrahts 22 zentrieren, und beispielsweise mittels der angeformten Rasthaken 74 an der Innenseite der Aufnahmetaschen 46 verklemmen.
-
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 und Anordnung der Klemmrippen 25, und damit auch des Spanfangraums 50 variiert werden. Ebenso kann die konkrete Lage und Ausbildung der Schneid-Klemm-Elemente 70 mit deren Schneid-Schenkel 73 den Anforderungen der elektrischen Maschine 9 und den Fertigungsmöglichkeiten angepasst werden. Die Ausbildung und Ausrichtung und Anzahl der Aufnahmetaschen 46 kann an die Art des Stators 10 angepasst werden, der sowohl aus T-förmigen Einzelzahnsegmenten zusammengesetzt, oder als Vollschnitt-Stator ausgebildet sein kann. Entsprechend können Verbindungsdrähte 30 der Einzelzahn-Spulen 17 oder Drahtenden des Wickeldrahts 22 in die Aufnahmetaschen 46 eingelegt werden. Mittels der Leiterelemente 54 können mittels der Verschalteplatte 52, beziehungsweise der Leiterplatine 51, unterschiedliche Verschaltungen realisiert werden, beispielsweise eine Dreiecks- oder eine Sternschaltung der einzelnen Phasen der elektrischen Wicklung 20. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 können über einen Einpresskontakt 79 oder einstückig mit elektrischen Leiterstreifen oder über eine weitere SKV-Verbindung der der Elektronikeinheit 102 verbunden sein. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012224153 A1 [0002]
- DE 102008054529 A1 [0003]
