DE102021203989A1

DE102021203989A1 - Electrical drive unit and a method of manufacturing one

Info

Publication number: DE102021203989A1
Application number: DE102021203989.8A
Authority: DE
Inventors: Markus Groezinger; Pierre Werny; Volker Koeninger; Heiko Sponar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit (10), sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen, insbesondere zum Verstellen beweglicher Teile oder als Rotationsantrieb im Kraftfahrzeug, mit einem aus magnetisch leitenden Material hergestellten Statorgrundkörper (16), der radiale Statorzähne (26) aufweist die mit einer elektrischen Wicklung (58) bewickelt sind, und am Statorgrundkörper (16) mindestens eine Isoliermaske (56) zur elektrischen Isolation der elektrischen Wicklung (58) gegenüber dem Statorgrundkörper (16) angeordnet ist, und an der mindestens einen Isoliermaske (56) einstückig ein axialer Befestigungs-Pin (70) angeformt ist, der mit einem axial sich an die Isoliermaske (56) anschließenden Gehäuseteil (33) eine axial formschlüssige Nietverbindung ausbildet.The invention relates to an electric drive unit (10) and a method for producing such a unit, in particular for adjusting moving parts or as a rotary drive in a motor vehicle, with a stator base body (16) made of magnetically conductive material and having radial stator teeth (26). an electrical winding (58), and at least one insulating mask (56) for electrical insulation of the electrical winding (58) with respect to the stator base body (16) is arranged on the stator base body (16), and on the at least one insulating mask (56) in one piece axial fastening pin (70) is formed, which forms an axially form-fitting riveted connection with a housing part (33) axially adjoining the insulating mask (56).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to an electric drive unit and a method for producing such a unit according to the species of the independent claims.

Aus der DE 10 2013 213 449 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt geworden, die ein Statorgehäuse aus Metall aufweist. Bei der Montage des Stators wird nach dem Bewicklungsvorgang das Lamellenpaket einschließlich der Isolierlamellen und der Verschalteplatte in das Statorgehäuse eingesetzt. Das hierfür verwendete Werkzeug schiebt das Lamellenpaket einschließlich Isolierlamellen und Verschalteplatte mit einer axialen Presskraft in das Statorgehäuse, bis die Bauteile unter Presspassung ihre axiale Position im Statorgehäuse erreicht haben. Bei solch einer Ausführung ist darauf zu achten, dass die auftretenden Presskräfte nicht zu einer Beschädigung der Statorbauteile führen. Außerdem erhöht das Statorgehäuse das Gewicht und den Bauraum der elektrischen Maschine, wobei das Statorgehäuse nicht bei jeder Anwendung von Nöten ist.From the DE 10 2013 213 449 A1 an electrical machine has become known which has a stator housing made of metal. When assembling the stator, after the winding process, the laminations, including the insulating laminations and the connecting plate, are inserted into the stator housing. The tool used for this purpose pushes the laminated core, including the insulating laminates and interconnecting plate, into the stator housing with an axial pressing force until the components have reached their axial position in the stator housing with a press fit. With such a design, care must be taken to ensure that the pressing forces that occur do not damage the stator components. In addition, the stator housing increases the weight and the installation space of the electrical machine, with the stator housing not being necessary in every application.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit und das Verfahren zum Herstellen einer solchen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Verbindung des Stators mit einem weiteren axial benachbarten Gehäuseteil mittels der Befestigungs-Pins auf ein Statorgehäuse verzichtet werden kann, das den Statorgrundkörper zylindermantelförmig umschließt. Dadurch kann Gewicht, Bauraum und Herstellungskosten eingespart werden. Durch das Anformen der Befestigungs-Pins unmittelbar an mindestens einer Isoliermaske des Stators sind hierfür keine zusätzlichen Fertigungs-Schritte notwendig. Besonders günstig können mittels der Befestigung-Pins auch alle Statorsegmente eines Stators mechanisch zuverlässig mittels der Nietverbindung an dem axial benachbarten Gehäuseteil befestigt werden.The electric drive unit according to the invention and the method for producing such with the features of the independent claims have the advantage that by connecting the stator to a further axially adjacent housing part by means of the fastening pins, a stator housing can be dispensed with, which the stator base body in the shape of a cylinder jacket encloses. As a result, weight, installation space and manufacturing costs can be saved. No additional manufacturing steps are required for this because the fastening pins are molded directly onto at least one insulating mask of the stator. All stator segments of a stator can also be mechanically and reliably fastened to the axially adjacent housing part by means of the riveted connection in a particularly favorable manner by means of the fastening pins.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale. Durch das Ausbilden der Befestigungs-Pins mit einem kreisrunden Querschnitt können sich die Befestigungs-Pins besonders zuverlässig in korrespondierenden Durchgangslöchern bezüglich der radialen Ebene zur Statorachse zentrieren. Nach dem Einfügen der Befestigungs-Pins in die Durchgangslöcher können die freien Enden der zylindrischen Stifte zu runden Nietköpfen umgeformt werden, die einen zuverlässigen Formschluss mit dem Gehäuseteil bezüglich der Axialrichtung mit den Durchgangslöchern ausbilden. Die Nietköpfe werden bevorzugt mittels Heißgasnieten angeformt, bei dem die freien Enden der Pins zuerst mittels heißer Luft erwärmt werden, und anschließend mittels eines Prägestempels umgeformt werden. Alternativ können die freien Enden der Pins auch mit einem Ultraschall-Stempel warmverprägt werden. Dabei kann eine spielfreie, mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Stator und dem benachbarten Gehäuseteil hergestellt werden, ohne dass hierfür zusätzliche separate Verbindungselemente notwendig sind.The measures listed in the subclaims result in advantageous developments and improvements of the features specified in the independent claims. By designing the fastening pins with a circular cross section, the fastening pins can be centered particularly reliably in corresponding through-holes with respect to the radial plane relative to the stator axis. After inserting the fastening pins into the through-holes, the free ends of the cylindrical pins can be formed into round rivet heads, which form a reliable form fit with the housing part with respect to the axial direction with the through-holes. The rivet heads are preferably formed using hot gas riveting, in which the free ends of the pins are first heated using hot air and then formed using an embossing die. Alternatively, the free ends of the pins can also be hot stamped with an ultrasonic stamp. A backlash-free, mechanically stable connection between the stator and the adjacent housing part can be produced without the need for additional separate connecting elements.

Da fertigungsbedingt die Gefahr besteht, dass die Befestigungs-Pins vor dem Einführen in die Durchganglöcher aus einer exakten Axialrichtung verkippen, kann besonders günstig am freien Ende der Befestigungs-Pins ein Konus angeformt werden, der asymmetrisch zur in Axialrichtung verlaufenden Pin-Mittelachse ausgebildet ist. Durch diesen asymmetrisch ausgeformten Konus an der freien Pin-Spitze, kann der Befestigungs-Pin auch dann leichter das korrespondierende Durchgangsloch finden, wenn der Befestigungs-Pin beim Herstellen der Isoliermaske oder beim Bewickeln der Isoliermaske verbogen oder verkippt wird. Since there is a production-related risk that the fastening pins tilt out of an exact axial direction before being inserted into the through-holes, a cone that is asymmetrical to the pin central axis running in the axial direction can be particularly favorably formed on the free end of the fastening pins. This asymmetrically shaped cone at the free pin tip also makes it easier for the fastening pin to find the corresponding through-hole if the fastening pin is bent or tilted when manufacturing the insulating mask or when wrapping the insulating mask.

Da der Befestigungs-Pin meist radial nach innen verkippt, ist der asymmetrische Konus bevorzugt zur Mittelachse des Pins radial nach außen beabstandet. Beispielsweise weicht das Zentrum des Konus in Radialrichtung um 0,2 bis 0,5 mm - oder auch bis zu 1,0 mm von der in Axialrichtung verlaufenden Mittelachse des Pins ab. Dadurch kann ein Verzug des Kunststoffes beim Spritzgießen oder auch ein Verbiegen des Befestigungs-Pins durch den Wickeldraht ausgeglichen werden, so dass der Hals des Befestigungs-Pins trotzdem möglichst spielfrei in das axial gegenüberliegende Durchgangloch findet.Since the fastening pin mostly tilts radially inwards, the asymmetrical cone is preferably spaced radially outwards from the central axis of the pin. For example, the center of the cone deviates by 0.2 to 0.5 mm in the radial direction—or up to 1.0 mm—from the central axis of the pin running in the axial direction. As a result, distortion of the plastic during injection molding or bending of the fastening pin can be compensated for by the winding wire, so that the neck of the fastening pin still finds its way into the axially opposite through-hole with as little play as possible.

Für das Einführen der Befestigungs-Pins ist es sehr vorteilhaft, wenn der am freien Ende angeformte Konus in eine entsprechende trichterförmige Ausformung des gegenüberliegenden Durchgangsloches eingeführt wird. Wenn der Konus entlang des Trichters in das Durchgangsloch gleitet, kann dadurch der Befestigungs-Pin kozentrisch zum Durchgangsloch geführt werden, und dadurch der Stator exakt gegenüber dem axial benachbarten Gehäuseteil positioniert und befestigt werden.For the insertion of the fastening pins, it is very advantageous if the cone formed on the free end is inserted into a corresponding funnel-shaped formation of the opposite through-hole. When the cone slides along the funnel into the through hole, the fastening pin can thereby be guided concentrically to the through hole, and the stator can thereby be positioned and fastened exactly in relation to the axially adjacent housing part.

Die Isoliermasken werden als sehr kostengünstige Spritzguss-Teile aus Kunststoff hergestellt, an denen die Befestigungs-Pins einstückig in Axialrichtung angeformt werden. Die Isoliermasken können bei einem sogenannten „Vollschnitt-Stator“ ringförmig ausgebildet sein, so dass auf jeder axialen Seite des Statorgrundkörpers genau eine Isoliermaske axial aufgesetzt wird. In einer alternativen Ausführung des Statorgrundkörpers ist dieser aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten zusammengesetzt, auf die jeweils einzelne segmentförmige Isoliermasken axial von beiden Seiten aufgesetzt werden. Bei beiden Ausführungen ist an jeder einzelnen Isoliermaske jeweils mindestens ein Befestigungs-Pin ausgebildet, der das jeweilige Statorsegment, bzw. den Vollschnitt-Stator am gegenüberliegenden Gehäuseteil mittels der Nietverbindung fixiert.The insulating masks are manufactured from plastic as very inexpensive injection molded parts, onto which the fastening pins are integrally formed in the axial direction. In the case of a so-called “full section stator”, the insulating masks can be ring-shaped, so that exactly one insulating mask is placed axially on each axial side of the stator base body. In an alternative The basic stator body is composed of individual T-shaped stator segments onto which individual segment-shaped insulating masks are placed axially from both sides. In both versions, at least one fastening pin is formed on each individual insulating mask, which fixes the respective stator segment or the full-section stator on the opposite housing part by means of the rivet connection.

Ist der Statorkörper aus mehreren Statorsegmenten zusammengefügt, können diese im ersten Schritt auch nur provisorisch zu einem Kreisring miteinander verbunden werden, und anschließend über die formschlüssige Nietverbindung jedes einzelne Statorsegment axial mit dem gegenüberliegenden Gehäuseteil formschlüssig verbunden werden.If the stator body is assembled from several stator segments, these can only be provisionally connected to form a circular ring in the first step, and then each individual stator segment can be axially connected to the opposite housing part via the positive riveted connection.

Beim Bewickeln der Statorzähne wird der Wickeldraht als Verbindungsdraht zwischen den Einzelzahnspulen radial an der Außenseite der Isoliermaske in Tangentialrichtung geführt. Durch den Zug auf den Verbindungsdraht kann sich dabei die Isoliermaske in geringen Grenzen verformen, wodurch beispielsweise der axial abragende Befestigungs-Pin radial nach innen umgebogen bzw. verkippt wird. Damit ein solcher, gegenüber der exakten Axialachse verkippter Befestigungs-Pin trotzdem noch sein korrespondierendes Durchgangloch findet, ist am freien Ende des Befestigungs-Pins radial nach außen gegenüber der Pin-Mittelachse versetzt das konisch ausgebildete Ende ausgebildet.When winding the stator teeth, the winding wire is guided as a connecting wire between the individual-tooth coils radially on the outside of the insulating mask in the tangential direction. As a result of the tension on the connecting wire, the insulating mask can be deformed within small limits, as a result of which, for example, the axially protruding fastening pin is bent or tilted radially inwards. So that such a fastening pin tilted with respect to the exact axial axis still finds its corresponding through hole, the conical end is formed at the free end of the fastening pin offset radially outwards with respect to the pin central axis.

An der Isoliermaske ist bevorzugt ebenfalls einstückig eine Aufnahmetasche für den Wickeldraht ausgebildet. Dabei wird der Wickeldraht vor oder nach dem Wickeln einer Einzelzahnspule durch eine solche Aufnahmetasche geführt, um mit einem korrespondierenden Schneidklemm-Element elektrisch kontaktiert zu werden. Dadurch kann an der Isoliermaske sowohl der Befestigungs-Pin, als auch Führungen für die Verbindungsdrähte, als auch die Aufnahmetasche für die elektrische Kontaktierung des Wickeldrahts einstückig in einem Arbeitsgang mittels Spritzgießen ausgeformt werden.A receiving pocket for the winding wire is preferably also formed in one piece on the insulating mask. The winding wire is guided through such a receiving pocket before or after the winding of a single-tooth coil in order to be electrically contacted with a corresponding insulation displacement element. As a result, both the fastening pin and guides for the connecting wires, as well as the receiving pocket for the electrical contacting of the winding wire can be integrally formed on the insulating mask in one operation by means of injection molding.

Durch die Ausbildung der Befestigungs-Pins an beiden axial gegenüberliegenden Isoliermasken kann der Stator an beiden axialen Seiten gleichzeitig axial mit beliebigen Gehäuseteilen mechanisch fest verbunden werden. So kann bevorzugt auf einer axialen Seite ein Elektronikgehäuse angeordnet werden, das mittels der Kunststoff-Nieten an den Stator angebunden ist. Dabei kann gleichzeitig die elektrische Kontaktierung der elektrischen Wicklung des Stators durch eine Wandung des Elektronikgehäuses hindurch geführt werden, um dort mit einer Verschalteplatte oder einer Leiterplatine elektrisch kontaktiert zu werden. Im Elektronikgehäuse ist insbesondere eine Elektronikeinheit angeordnet, mittels der die elektrische Wicklung elektronisch kommutiert wird. Auf der gegenüberliegenden Seite kann der Stator mittels weiterer Befestigung-Pins beispielsweise mit einem Lagerschild mechanisch fest verbunden werden, das bevorzugt Bestandteil eines Getriebegehäuses ist. Dabei kann die Rotorwelle des Rotors axial in das Getriebegehäuse hineinragen, und mit entsprechenden Getriebebauteilen zusammenwirken, um dann über ein Abtriebselement das Drehmoment an ein zu verstellendes oder zu drehendes Bauteil zu übertragen. Dadurch kann eine kompakte Antriebseinheit realisiert werden, die insbesondere auch kein zylindermantelförmiges Gehäuse für den Stator benötigt.Due to the design of the fastening pins on the two axially opposite insulating masks, the stator can be mechanically firmly connected to any housing parts on both axial sides at the same time. An electronics housing can be arranged preferably on one axial side, which is connected to the stator by means of the plastic rivets. At the same time, the electrical contacting of the electrical winding of the stator can be routed through a wall of the electronics housing in order to be electrically contacted there with a wiring board or a printed circuit board. In particular, an electronics unit is arranged in the electronics housing, by means of which the electrical winding is electronically commutated. On the opposite side, the stator can be mechanically fixed by means of additional fastening pins, for example to an end shield, which is preferably part of a transmission housing. The rotor shaft of the rotor can project axially into the transmission housing and interact with corresponding transmission components in order to then transmit the torque to a component to be adjusted or rotated via an output element. As a result, a compact drive unit can be implemented which, in particular, also does not require a cylinder-jacketed housing for the stator.

Dabei können beispielsweise auch die einzelnen T-förmigen Statorsegmente an ihrer radial äußeren Umfangswand miteinander verschweißt werden. Durch die mechanisch feste Anbindung axial an mindestens ein axial benachbartes Gehäuseteil braucht der Statorgrundkörper nicht in ein zylindrisches Statorgehäuse eingepresst werden. Die Statorzähne erstrecken sich bei dieser Ausführung radial nach innen, wobei radial innerhalb der Statorzähne der Rotor als Innenläufer angeordnet ist.In this case, for example, the individual T-shaped stator segments can also be welded to one another on their radially outer peripheral wall. Due to the mechanically fixed connection axially to at least one axially adjacent housing part, the stator base body does not have to be pressed into a cylindrical stator housing. In this embodiment, the stator teeth extend radially inwards, with the rotor being arranged as an internal rotor radially inside the stator teeth.

In einer alternativen Ausführung des Stators sind an mindestens einer Isolierlamelle einstückig Presslaschen ausgebildet, die radial außen am Jochbereich des Statorgrundkörpers anliegen. Mittels dieser Presslaschen wird der bewickelte Statorgrundkörper in ein zylindrisches Statorgehäuse eingepresst, wobei die Presslaschen in gewissen Grenzen radial zusammengedrückt werden. Da sich eine solche Pressverbindung über große Temperaturschwankungen und über die Lebensdauer lösen kann, sind hier die Befestigungs-Pins an der Isoliermaske ausgebildet, um eine dauerhaft zuverlässige spielfreie Verbindung des Statorgrundkörpers mit dem axial benachbarten Gehäuseteil zu gewährleisten, selbst dann, wenn der Statorgrundkörper radiales Spiel gegenüber dem radial gegenüberliegenden zylindrischen Statorgehäuse aufweist.In an alternative embodiment of the stator, press tabs are formed in one piece on at least one insulating lamella, which rest radially on the outside on the yoke area of the stator base body. The wound stator base body is pressed into a cylindrical stator housing by means of these press tabs, with the press tabs being compressed radially within certain limits. Since such a press connection can loosen over large temperature fluctuations and over the service life, the fastening pins are designed here on the insulating mask to ensure a permanently reliable connection of the stator base body with the axially adjacent housing part, even if the stator base body has radial play compared to the radially opposite cylindrical stator housing.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden zuerst an die Isoliermasken die axialen Befestigungs-Pins einstückig mit ausgebildet, und danach die Isoliermaske axial auf den Statorgrundkörper aufgesetzt. In einem bevorzugten Verfahren wird der Statorgrundkörper aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten zusammengesetzt, die jeweils mit einzelnen segmentförmigen Isoliermasken bestückt sind. Nach dem Bewickeln der Statorsegmente werden diese am Außenumfang miteinander verbunden und dann der Statorgrundkörper axial mittels der Befestigungs-Pins mechanisch fest mit dem sich axial anschließenden Gehäuseteil verbunden. Optional kann hierbei am Außenumfang des Statorgrundkörpers eine Schutzhülse befestigt werden, die jedoch nicht dazu ausgebildet ist, die einzelnen Statorsegmente mechanisch fest miteinander zu verbinden.According to the manufacturing method according to the invention, the axial fastening pins are first formed in one piece with the insulating masks, and then the insulating mask is placed axially on the stator base body. In a preferred method, the stator base body is assembled from individual T-shaped stator segments, which are each fitted with individual segment-shaped insulating masks. After the stator segments have been wound, they are connected to one another on the outer circumference and then the stator base body is mechanically firmly connected axially to the axially adjoining housing part by means of the fastening pins. Optionally, on the outer circumference of the Statorgrundkörpers a protective sleeve are attached, which is not designed to mechanically connect the individual stator segments firmly together.

Das Verfahren eignet sich besonders, um den Stator an beiden axialen Seiten mittels der Kunststoff-Nieten mechanisch fest mit den entsprechenden Gehäuseteilen zu verbinden. Dabei kann beispielsweise auf der Seite des Elektronikgehäuses die elektrische Wicklung mittels Schneid-Klemm-Elementen mit der Elektronikeinheit des Elektronikgehäuses verbunden werden. Gegenüberliegend kann der Statorgrundkörper mittels der Kunststoff-Nieten spielfrei an einem Lagerschild befestigt werden, das bevorzugt aus Metall ausgebildet ist. Beim thermischen Umformen der freien Enden der Befestigungs-Pins liegen dann die angeformten Nietköpfe formschlüssig an der dem Stator gegenüberliegende Seite des Lagerschilds an.The method is particularly suitable for mechanically connecting the stator to the corresponding housing parts on both axial sides using plastic rivets. In this case, for example, on the side of the electronics housing, the electrical winding can be connected to the electronics unit of the electronics housing by means of insulation displacement elements. On the opposite side, the stator base body can be attached without play to an end shield, which is preferably made of metal, by means of the plastic rivets. When the free ends of the fastening pins are thermally formed, the molded rivet heads then rest in a form-fitting manner on the side of the bearing plate opposite the stator.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfinderischen Fertigungsverfahrens ist an den freien Enden der Befestigungs-Pins der Konus in radialer Richtung versetzt zur Mittelachse der Befestigungs-Pins angeordnet. Beim axialen Fügen der Befestigungs-Pins in die Durchgangslöcher des axial benachbarten Gehäuseteils werden hierbei verkippt oder verbogen ausgebildete Befestigungs-Pins über den asymmetrisch ausgebildeten Konus in die gegenüberliegenden trichterförmigen Durchgangslöcher eingefädelt, und möglichst spielfrei in den Durchgangslöchern zentriert. Durch diese asymmetrisch angeordneten Konusse können die Abweichungen der freien Enden der Befestigungs-Pins von der axialen Mittelachse der Basis der Pins beim axialen Einfügen in die Durchgangslöcher ausgeglichen werden. Dadurch wird eine Scherbelastung der Kunststoff-Nieten vermieden, wobei gleichzeitig der Stator exakt gegenüber den benachbarten Gehäuseteilen positioniert wird. Eine solche mechanische Befestigung mittels Heißgasnieten oder Ultraschallschweißen ermöglicht eine mechanisch zuverlässige, spielfreie Befestigung des Stators über der gesamten Lebensdauer der elektrischen Maschine.In a preferred embodiment of the inventive manufacturing method, the cone is arranged offset in the radial direction to the central axis of the fastening pins at the free ends of the fastening pins. During the axial joining of the fastening pins into the through-holes of the axially adjacent housing part, fastening pins that are tilted or bent are threaded over the asymmetrically designed cone into the opposite funnel-shaped through-holes and centered in the through-holes with as little play as possible. These asymmetrically arranged cones make it possible to compensate for the deviations of the free ends of the fastening pins from the axial center axis of the base of the pins when they are inserted axially into the through-holes. This avoids a shearing load on the plastic rivets, while at the same time the stator is positioned exactly in relation to the adjacent housing parts. Such a mechanical fastening by means of hot gas riveting or ultrasonic welding enables the stator to be fastened mechanically reliably and without play over the entire service life of the electrical machine.

Figurenlistecharacter list

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ausführungen der Beschreibung und der Zeichnungen, wie diese in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit ohne Statorgehäuse,
2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
3 einen erfindungsgemäßen Stator gemäß 2, und
4 schematisch eine Detailansicht der Befestigungs-Pins gemäß 3.

Further features of the invention result from the further explanations of the description and the drawings, as they are described in the following exemplary embodiments of the invention. Show it:

1 a first embodiment of an electric drive unit according to the invention without a stator housing,
2 a sectional view of another embodiment,
3 according to a stator according to the invention 2 , and
4 schematically shows a detailed view of the fastening pins according to FIG 3 .

In 1 ist eine elektrische Antriebseinheit 10 dargestellt, bei der ein in einem Lagerschild 30 gelagerter Rotor 13 von einem Stator 12 um eine Drehachse 11 in Drehung versetzt wird. Der Stator 12 weist einen Statorgrundkörper 16 aus magnetisch leitendem Material auf, der hier aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten 14 zu einem Kreisring 15 zusammengesetzt ist. Die Statorsegmente 14 weisen Jochbereiche 28 auf, die an einer Trennlinie 40 in Tangentialrichtung 9 aneinander anliegen. Von den Jochbereichen 28 erstrecken sich in Radialrichtung 7 Statorzähne 26, auf denen eine elektrische Wicklung 58 angeordnet ist. Die Statorsegmente 14 können an ihrer Außenseite 18 ebene, oder auch kreissegmentförmige Jochbereiche 28 aufweisen. Die Anzahl der Statorsegmente 14 mit den entsprechenden Statorpolen wird durch die Motor-Topologie bestimmt. So können beispielsweise 6/4- oder 12/10- oder 12/14- oder 18/14- Motor-Topologien realisiert werden. Auf den einzelnen Statorsegmenten 14 sind als Isoliermaske 56 einzelne Isoliermasken-Segmente 57 axial von einer ersten und zweiten axialen Seite 41, 42 aufgesetzt, die die beiden Stirnflächen 51, 52 des Statorgrundkörpers 16 weitestgehend abdecken. Auf die Isoliermasken 56, 57 ist ein Wickeldraht 60 um die Statorzähne 26 gewickelt, um als elektrische Wicklung 58 Einzelzahnspulen 59 auszubilden. Dabei können mehrere - oder insbesondere alle - Einzelzahnspulen 59 mittels eines ununterbrochenen Wickeldrahts 60 durchgewickelt sein, wodurch die Einzelzahnspulen 59 der einzelnen Statorsegmente 14 durch Verbindungsdrähte 62 miteinander verbunden sind. An den Isoliermasken 56 sind in Axialrichtung 8 Befestigungs-Pins 70 einstückig aus Kunststoff ausgeformt, die sich durch Durchgangslöcher 72 von mindestens einem Gehäuseteil 33 erstrecken, das axial benachbart zum Stator 12 angeordnet ist. Das Gehäuseteil 33 ist hier an der ersten axialen Seite 41 als Getriebegehäuse 34 ausgebildet, in das hinein sich eine Rotorwelle 32 des Rotors 13 erstreckt. Am Rotor 13 bzw. an der Rotorwelle 32 kann ein Abtriebselement angeordnet werden, das beispielsweise ein bewegliches Teil im Kraftfahrzeug verstellt oder eine Pumpe oder Gebläse antreibt. In das Getriebegehäuse 34 ist hier ein Lagerschild 30 integriert, das ein Wälzlager 31 für die Rotorwelle 32 aufnimmt. Das Lagerschild 30 ist bevorzugt aus Metall gefertigt. An der zweiten gegenüberliegenden axialen Seite 42 ist hier als Gehäuseteil 33 ein Elektronikgehäuse 35 angeordnet, in dem eine Elektronikeinheit 36 für die Ansteuerung der elektrischen Wicklung 58 aufgenommen ist. Im Elektronikgehäuse 35 kann eine Verschaltungsplatte 38 angeordnet sein, die über elektrische Leiterelemente 37 mit der elektrischen Wicklung 58 verbunden ist. Die Leiterelemente 37 können insbesondere als freie Drahtenden der elektrischen Wicklung 58 durch eine Wand des Gehäuseteils 33 hindurchgeführt werden, und dann mit der Elektronikeinheit 36 verschweißt oder verlötet werden. Im Elektronikgehäuse 35 sind ebenfalls Durchgangslöcher 72 ausgebildet, durch die die Befestigungs-Pins 70 an der zweiten axialen Seite 42 hindurch ragen. Die Befestigungs-Pins 70 sind jeweils an ihren freien Enden 74 zu Nietköpfen 71 umgeformt, die bezüglich der Axialrichtung 8 einen Formschluss mit dem entsprechenden Gehäuseteil 33 bilden. Die Nietköpfe 71 werden bevorzugt mittels Heißgasnieten umgeformt, bei dem die freien Enden 74 der Befestigungs-Pins 70 mittels heißer Luft erwärmt werden, und anschließend mittels eines Prägestempels umgeformt werden. Alternativ können die Nietköpfe 71 auch mittels eines Ultraschall-Stempels umgeformt werden. Bei dieser Ausführung gemäß 1 ist der Stator 12 an beiden axialen Seiten 41, 42 mit jeweils einem Gehäuseteil 33 mittels der Befestigungs-Pins 70 verbunden. An der radialen Umfangswand 18 des Statorgrundkörpers 16 ist kein Statorgehäuse ausgebildet, da der Statorgrundkörper 16 über die Befestigungs-Pins 70 fest an dem mindestens einen Gehäuseteil 33 fixiert ist.In 1 an electric drive unit 10 is shown, in which a rotor 13 mounted in a bearing plate 30 is set in rotation about an axis of rotation 11 by a stator 12 . The stator 12 has a stator base body 16 made of magnetically conductive material, which is composed here of individual T-shaped stator segments 14 to form a circular ring 15 . The stator segments 14 have yoke areas 28 which abut one another at a dividing line 40 in the tangential direction 9 . 7 stator teeth 26, on which an electrical winding 58 is arranged, extend from the yoke regions 28 in the radial direction. The outside 18 of the stator segments 14 can have flat yoke areas 28 or also yoke areas 28 in the shape of segments of a circle. The number of stator segments 14 with the corresponding stator poles is determined by the motor topology. For example, 6/4 or 12/10 or 12/14 or 18/14 motor topologies can be implemented. Individual insulating mask segments 57 are placed axially on the individual stator segments 14 as an insulating mask 56 from a first and second axial side 41, 42, which cover the two end faces 51, 52 of the stator base body 16 as far as possible. A winding wire 60 is wound around the stator teeth 26 on the insulating masks 56, 57 in order to form single-tooth coils 59 as the electrical winding 58. In this case, several—or in particular all—single-tooth coils 59 can be wound through by means of an uninterrupted winding wire 60 , as a result of which the single-tooth coils 59 of the individual stator segments 14 are connected to one another by connecting wires 62 . Attachment pins 70 are integrally molded from plastic in the axial direction 8 on the insulating masks 56 and extend through through-holes 72 of at least one housing part 33 which is arranged axially adjacent to the stator 12 . The housing part 33 is designed here on the first axial side 41 as a transmission housing 34 into which a rotor shaft 32 of the rotor 13 extends. An output element can be arranged on the rotor 13 or on the rotor shaft 32, which, for example, adjusts a moving part in the motor vehicle or drives a pump or fan. A bearing plate 30 is integrated into the transmission housing 34 and accommodates a roller bearing 31 for the rotor shaft 32 . The end shield 30 is preferably made of metal. On the second opposite axial side 42, an electronics housing 35 is arranged here as a housing part 33, in which an electronics unit 36 for controlling the electrical winding 58 is accommodated. A wiring board 38 can be arranged in the electronics housing 35, which is connected to the electrical winding 58 via electrical conductor elements 37 is bound. The conductor elements 37 can in particular be passed through a wall of the housing part 33 as free wire ends of the electrical winding 58 and then welded or soldered to the electronics unit 36 . Through-holes 72 are also formed in the electronics housing 35 , through which the fastening pins 70 protrude on the second axial side 42 . The fastening pins 70 are each formed at their free ends 74 into rivet heads 71 which form a form fit with the corresponding housing part 33 with respect to the axial direction 8 . The rivet heads 71 are preferably shaped by means of hot gas riveting, in which the free ends 74 of the fastening pins 70 are heated by means of hot air and are then shaped by means of a stamping die. Alternatively, the rivet heads 71 can also be reshaped using an ultrasonic stamp. According to this version 1 the stator 12 is connected on both axial sides 41, 42 to a respective housing part 33 by means of the fastening pins 70. No stator housing is formed on the radial peripheral wall 18 of the stator base body 16 since the stator base body 16 is fixed firmly to the at least one housing part 33 via the fastening pins 70 .

Die einzelnen Statorsegmente 14 können beispielsweise mittels Precut-Technik (bzw. Kiri-Make) aus ringförmigen Blechlamellen 20 ausgeschnitten werden, und nach dem Auftrennen und Bewickeln der Statorsegmente 14 wieder in exakt derselben Anordnung zu dem kreisförmigen Stator 12 zusammengesetzt werden. Dabei werden aus einer über den ganzen Umfang geschlossenen Blechlamelle 20 einzelne Zahnsegmente 24 in einem ersten Schritt mittels einem Stanzwerkzeug axial nicht vollständig voneinander getrennt, und in einem zweiten Schritt zur Ausbildung einer Sollbruchstelle zwischen den Zahnsegmenten 24 wieder axial in die ursprüngliche Position zurückgedrückt (Push Back). Dadurch entsteht ein über den gesamten Umfang geschlossener Statorgrundkörper 16, der erst zum Bewickeln der einzelnen T-förmigen Statorsegmente 14 vereinzelt wird. Dabei kann insbesondere an den Trennlinien 40 zwischen den Jochbereichen 28 auch eine Verbindungsnase und gegenüberliegend eine korrespondierende Ausnehmung in den Blechlamellen 20 ausgeschnitten werden, die nach dem Zusammenfügen wieder exakt ineinandergreifen. Die Verbindungsnase und die gegenüberliegende Ausnehmung werden dabei im gleichen Prozess-Schritt mittels der identischen Stanzkante des Stanzwerkzeugs hergestellt. Beim Stanzprozess wird der äußere Umfang 18 des Statorgrundkörpers 16 vollständig durchtrennt, wobei die einzelnen Zahnsegmente 24 über die Sollbruchstelle der Trennlinie 40 in Umfangsrichtung 9 verbunden bleiben. Zum Bewickeln der Statorsegmente 14 werden diese nach dem Ummanteln mit den Isoliermasken 56 in einem Kreisring auf einem Segmenten-Träger fixiert. Dabei sind die Achsen der Statorzähne 26 alle auf die Mittelachse 11 des Statorgrundkörpers 16 gerichtet. Zwischen den Jochbereichen 28 ist in Tangentialrichtung 9 ein tangentialer Abstand ausgebildet. Dabei sind die Statorsegmente 14 zuverlässig auf dem Segmententräger fixiert, und können dadurch in derselben Weise bewickelt werden, wie ein Vollschnitt-Stator. Dazu wird eine Drahtdüse eines Nadelwicklers innerhalb des Kreisrings axial auf und ab bewegt, um einen Statorzahn 26 zu bewickeln. Durch die Abstandshalter des Segmenten-Trägers ist ein Nutbereich zwischen den Statorzähnen 26 breit genug ausgebildet, dass die Drahtdüse zwei benachbart angeordnete Einzelzahnspulen 59 wickeln kann, ohne dass beim fertig bewickelten Stator 12 tangentialer Platz für die Drahtdüse vorgehalten werden muss. Somit können insbesondere alle Statorzähne 26 mit einem ununterbrochenen Wickeldraht 60 durchgewickelt werden, wobei die Wickelreihenfolge der Statorzähne 26 beliebig sein kann.The individual stator segments 14 can be cut out of annular laminations 20 using the precut technique (or kiri-make), for example, and after the stator segments 14 have been separated and wound, they can be reassembled in exactly the same arrangement to form the circular stator 12 . In a first step, individual toothed segments 24 are not completely separated from one another axially from a sheet metal laminate 20 that is closed over the entire circumference using a punching tool, and in a second step, to form a predetermined breaking point between the toothed segments 24, they are pushed back axially into their original position (push back ). This results in a stator base body 16 that is closed over the entire circumference and is only separated for the winding of the individual T-shaped stator segments 14 . In this case, in particular at the dividing lines 40 between the yoke areas 28, a connecting lug and oppositely a corresponding recess in the sheet metal lamellae 20 can also be cut out, which after assembly again engage exactly in one another. The connecting lug and the opposite recess are produced in the same process step using the identical punching edge of the punching tool. During the stamping process, the outer circumference 18 of the stator base body 16 is completely severed, with the individual toothed segments 24 remaining connected in the circumferential direction 9 via the predetermined breaking point of the separating line 40 . In order to wind the stator segments 14, these are fixed in a circular ring on a segment carrier after being sheathed with the insulating masks 56. The axes of the stator teeth 26 are all directed towards the central axis 11 of the stator base body 16 . A tangential distance is formed between the yoke areas 28 in the tangential direction 9 . The stator segments 14 are reliably fixed on the segment carrier and can therefore be wound in the same way as a full-section stator. For this purpose, a wire nozzle of a needle winder is moved up and down axially within the annulus in order to wind a stator tooth 26 . The spacers of the segment carrier form a groove area between the stator teeth 26 that is wide enough for the wire nozzle to be able to wind two adjacent single-tooth coils 59 without having to reserve tangential space for the wire nozzle in the finished stator 12 . Thus, in particular, all the stator teeth 26 can be wound through with an uninterrupted winding wire 60, with the winding sequence of the stator teeth 26 being arbitrary.

Alternativ können die Statorsegmente 14 auch ohne Precut-Technik in herkömmlicher Weise ausgestanzt und mittels einem beliebigen Wickelverfahren bewickelt werden. Dabei kann ein einzelnes, bewickeltes Statorsegment 14 zwei freie Wickeldrahtenden aufweisen, die nach dem Zusammenfügen der Statorsegmente 14 zum Kreisring 15 elektrisch kontaktiert werden. Die Statorsegmente 14 können beispielsweise an ihrem Außenumfang 18 miteinander verschweißt oder verklebt werden, bevor sie mittels der Befestigungs-Pins 70 an dem mindestens einen Gehäuseteil 33 axial fixiert werden.Alternatively, the stator segments 14 can also be punched out in a conventional manner without the precut technique and wound using any desired winding method. A single wound stator segment 14 can have two free winding wire ends, which are electrically contacted after the stator segments 14 have been joined to form the circular ring 15 . The stator segments 14 can, for example, be welded or glued to one another on their outer circumference 18 before they are fixed axially to the at least one housing part 33 by means of the fastening pins 70 .

In 2 ist ein Schnitt durch eine weitere Ausführung gezeigt, bei der der Stator 12 aus einzelnen, axial übereinander gestapelten Blechlamellen 20 als geschlossener Kreisring 15 im Vollschnitt hergestellt ist. Die Statorzähne 26 erstrecken sich vom äußeren Jochbereich 28 radial nach innen und sind mit Einzelzahnspulen 59 bewickelt. Die Isoliermasken 56 an beiden axialen Seiten 41, 42 des Statorgundkörpers 16 sind hier als geschlossene Ringe ausgebildet, die die Stirnflächen 51, 52 des Kreisrings 15 des Statorgrundkörpers 16 überdecken. An der Isoliermaske 56 der ersten axialen Seite 41 sind Aufnahmetaschen 64 ausgebildet, in die der Wickeldraht 60 der elektrischen Wicklung 58 eingelegt ist. Schneid-Klemm-Elemente 65 sind in die Aufnahmetaschen 64 eingefügt und verbinden die elektrische Wicklung 58 mit einer elektronischen Leiterplatine 39 einer Elektronikeinheit 36. Der Stator 12 ist mit einem Gehäuseteil 33 verbunden, das hier als ein Gehäusetopf 23 für den Stator 12 ausgebildet ist. Der Gehäusetopf 23 weist ein zylindrisches Mantelrohr 22 auf, an das sich an der ersten axialen Seite 41 des Stators 12 einstückig das Lagerschild 30 anschließt. Das Lagerschild 30 ist hier Bestandteil eines Elektronikgehäuses 35, in dem die elektronische Leiterplatine 39 angeordnet ist. Die Schneid-Klemm-Elemente 65 durchdringen das Lagerschild 30, um die elektrische Wicklung 58 mit der Leiterplatine 39 zu kontaktieren. Am Lagerschild 30 sind die Durchgangslöcher 72 ausgebildet, durch die die Befestigungs-Pins 70 hindurch ragen. In 2 ist ein Befestigungs-Pin 72 dargestellt, bevor dessen freies Ende 74 thermisch zum Nietkopf 71 umgeformt wird. Am freien Ende 74 ist ein Konus 76 angeformt, dessen Zentrum in Radialrichtung 7 beabstandet zu einer Mittelachse 78 des Befestigungs-Pins 70 angeordnet ist. Daher ist der Konus 76 asymmetrisch zur Mittelachse 78 des Befestigungs-Pins 70 ausgebildet. Die Verbindungsdrähte 62 zwischen den Einzelzahnspulen 59 verlaufen in Führungselementen 55 am radial äußeren Umfang 53 der Isoliermaske 56. Dabei drücken die angespannten Verbindungsdrähte 62 radial nach innen gegen einen Basisbereich 68 der Befestigungs-Pins 70. Dies kann dazu führen, dass die Befestigungs-Pins 70 vor dem axialen Einführen in die korrespondierenden Durchgangslöcher 72 radial nach innen verkippt sind, so dass die Mittelachsen 78 der Befestigungs-Pins 70 einen Kippwinkel 77 zur exakten Axialrichtung 8 bilden. Da der Konus 76 radial nach außen versetzt zur Mittelachse 78 ausgebildet ist, wird der Befestigungs-Pin 70 beim axialen Einfädeln in das trichterförmige Durchgangsloch 72 näherungsweise zur Axialrichtung 8 hin zurück gekippt. Dadurch wird der Statorgrundkörper 16 exakt gegenüber dem Lagerschild 30 positioniert und kann mittels dem thermischen Umformen der freien Enden 74 fest und spielfrei über das Lagerschild 30 mit dem Gehäusetopf 23 verbunden werden. Dadurch spielt es keine Rolle, wenn während dem Betrieb radiales Spiel zwischen dem Außenumfang 18 des Statorgrundkörpers 16 und der Innenwand des zylindrischen Gehäusemantels 22 entsteht. Im Lagerschild 30 kann der Rotor 13 gelagert werden, der hier bevorzugt axial gegenüberliegend zum Lagerschild 30 ein Abtriebselement aufweist, das beispielsweise ein bewegliches Teil im Kraftfahrzeug verstellt oder eine Pumpe oder Gebläse antreibt.In 2 a section through a further embodiment is shown, in which the stator 12 is produced from individual sheet metal laminations 20 stacked axially one on top of the other as a closed circular ring 15 in full section. The stator teeth 26 extend radially inward from the outer yoke area 28 and are wound with single-tooth coils 59 . The insulating masks 56 on both axial sides 41, 42 of the stator base body 16 are designed here as closed rings which cover the end faces 51, 52 of the circular ring 15 of the stator base body 16. Accommodating pockets 64 are formed on the insulating mask 56 of the first axial side 41, in which the winding wire 60 of the electrical winding 58 is inserted. Insulation displacement elements 65 are inserted into the receiving pockets 64 and connect the electrical winding 58 to an electronic circuit board 39 of an electronics unit 36. The stator 12 is connected to a housing part 33, which is designed here as a housing pot 23 for the stator 12. The housing pot 23 has a cylindrical jacket tube 22 to which the end shield 30 is integrally connected on the first axial side 41 of the stator 12 . The end shield 30 is part of an electronics housing 35 in which the electronic cal circuit board 39 is arranged. The insulation displacement elements 65 penetrate the end shield 30 in order to contact the electrical winding 58 with the printed circuit board 39 . The through holes 72 through which the fastening pins 70 protrude are formed on the end shield 30 . In 2 a fastening pin 72 is shown before its free end 74 is thermally formed into the rivet head 71 . A cone 76 is formed on the free end 74 , the center of which is arranged at a distance in the radial direction 7 from a central axis 78 of the fastening pin 70 . The cone 76 is therefore designed asymmetrically with respect to the central axis 78 of the fastening pin 70 . The connecting wires 62 between the single-tooth coils 59 run in guide elements 55 on the radially outer circumference 53 of the insulating mask 56. The taut connecting wires 62 press radially inwards against a base area 68 of the fastening pins 70. This can lead to the fastening pins 70 before the axial insertion into the corresponding through-holes 72 are tilted radially inwards, so that the central axes 78 of the fastening pins 70 form a tilting angle 77 to the exact axial direction 8 . Since the cone 76 is offset radially outwards from the central axis 78 , the fastening pin 70 is tilted back approximately to the axial direction 8 when it is axially threaded into the funnel-shaped through hole 72 . As a result, the stator base body 16 is positioned exactly opposite the bearing plate 30 and can be connected firmly and without play to the housing pot 23 via the bearing plate 30 by means of the thermal forming of the free ends 74 . As a result, it does not matter if radial play occurs between the outer circumference 18 of the stator base body 16 and the inner wall of the cylindrical housing jacket 22 during operation. The rotor 13 can be mounted in the end shield 30, which here preferably has an output element axially opposite the end shield 30, which, for example, adjusts a moving part in the motor vehicle or drives a pump or fan.

In 3 ist eine perspektivische Darstellung des Stators 12 gemäß 2 zu sehen. Auf den Statorgrundkörper 16 ist von oben und unten jeweils eine ringförmige Isoliermaske 56 aufgesetzt. An der Isoliermaske 56 sind zum axial benachbarten Gehäuseteil 33 (Lagerschild 30) hin die Befestigungs-Pins 70 als axiale Fortsätze ausgebildet. Die Befestigungs-Pins 70 weisen den Basisbereich 68 auf, an dessen radialer Außenseite die Verbindungsdrähte 62 anliegen. Somit dient der Basisbereich 68 auch als Führungselement 55 für die Verbindungsdrähte 62, wobei mehrere Verbindungsdrähte 62 axial übereinander angeordnet sein können - in Abhängigkeit der Wickelreihenfolge der Einzelzahnspulen 59. Die Einzelzahnspulen 59 werden mit einem ununterbrochenen Wickeldraht 60 nacheinander durchgewickelt, wobei die Verbindungsdrähte 62 zweier nacheinander bewickelten Statorzähne 26 am Außenumfang 53 der Isoliermaske 56 geführt werden. Bei dem Stator 12 in 3 sind beispielsweise neun Statorzähne 26 ausgebildet, und an der Isoliermaske 56 über den Umfang insbesondere vier Befestigungs-Pins 70 angeformt. Am Basisbereich 68 ist vorzugsweise ein axialer Anschlag 69 ausgebildet, der beim Einfügen in die Durchgangslöcher 72 axial am Gehäuseteil 33 anliegt. An der Isoliermaske 56 sind einstückig mehrere Aufnahmetaschen 64 ausgeformt, in die der Wickeldraht 60 eingelegt ist. Die Aufnahmetaschen 64 weisen dabei einen axialen Schlitz 66 auf, durch den sich der Wickeldraht 60 vorzugsweise in Radialrichtung 7 erstreckt. Die korrespondierenden Schneid-Klemm-Elemente 65 können beispielsweise in das Gehäuseteil 33 eingepresst oder eingespritzt sein, so dass beim Einfädeln der Befestigungs-Pins 70 in die Durchgangslöcher 72 gleichzeitig die Schneid-Klemmen 65 in die Aufnahmetaschen 64 axial eingefügt werden, um den eingelegten Wickeldraht 60 zu kontaktieren. Von der Isoliermaske 56 erstrecken sich am Außenumfang 18 des Statorgrundkörpers 14 Press-Laschen 54 in Axialrichtung 8, die sich bei der Montage des Stators 12 in den Gehäusetopf 23 mit dem zylindrischen Statorgehäusemantel 22 radial verspannen. Bei großen Temperaturschwankungen und Alterungsprozessen können sich die Press-Laschen 54 jedoch auch wieder lösen, wobei der Stator 12 weiterhin über die Befestigungs-Pins 70 mechanisch fest mit dem Gehäuseteil 33 verbunden bleibt.In 3 12 is a perspective view of the stator 12 of FIG 2 to see. An annular insulating mask 56 is placed on the stator base body 16 from above and below. On the insulating mask 56, the fastening pins 70 are formed as axial extensions toward the axially adjacent housing part 33 (end shield 30). The fastening pins 70 have the base region 68 on the radial outside of which the connecting wires 62 bear. The base area 68 thus also serves as a guide element 55 for the connecting wires 62, with several connecting wires 62 being able to be arranged axially one above the other - depending on the winding sequence of the single-tooth coils 59. The single-tooth coils 59 are wound through one after the other with an uninterrupted winding wire 60, the connecting wires 62 being wound two after the other wound stator teeth 26 are guided on the outer circumference 53 of the insulating mask 56. With the stator 12 in 3 For example, nine stator teeth 26 are formed, and four fastening pins 70, in particular, are formed on the insulating mask 56 over the circumference. An axial stop 69 is preferably formed on the base region 68 and rests axially on the housing part 33 when it is inserted into the through-holes 72 . A plurality of receiving pockets 64 into which the winding wire 60 is inserted are integrally formed on the insulating mask 56 . The receiving pockets 64 have an axial slot 66 through which the winding wire 60 preferably extends in the radial direction 7 . The corresponding insulation displacement elements 65 can be pressed or injected into the housing part 33, for example, so that when the fastening pins 70 are inserted into the through holes 72, the insulation displacement terminals 65 are simultaneously inserted axially into the receiving pockets 64 in order to encircle the inserted winding wire 60 to contact. Press tabs 54 extend in the axial direction 8 from the insulating mask 56 on the outer circumference 18 of the stator base body 14 and brace themselves radially when the stator 12 is installed in the housing pot 23 with the cylindrical stator housing jacket 22 . In the event of large temperature fluctuations and aging processes, however, the press tabs 54 can also come loose again, with the stator 12 remaining mechanically firmly connected to the housing part 33 via the fastening pins 70 .

In 4 ist schematisch das Einführen des Befestigungs-Pins 70 in das Durchgangsloch 72 dargestellt. Nach dem Bewickeln des Stators 12 ist die Mittelachse 78 des Befestigungs-Pins 70 um den Kippwinkel 77 gegenüber der Axialrichtung 8 geneigt. Der Basisbereich 68 des Befestigungs-Pins 70 ist etwa konzentrisch zu dem trichterförmigen Durchgangsloch 72 des Gehäuseteils 33 angeordnet. Das freie Ende 74 des Befestigungs-Pins 70 ist jedoch nicht konzentrisch zum Durchgangsloch 72 ausgerichtet, da der Befestigungs-Pin 70 insbesondere radial nach innen verbogen ist. Jedoch ist der asymmetrisch am freien Ende 74 ausgebildete Konus 76 etwa konzentrisch zum Durchgangsloch 72 angeordnet. Daher fällt eine Mittelachse 85 der Konus-Spitze näherungsweise mit der Lochmittelachse 82 zusammen. Eine Mittelachse 85 der Umfangslinie 75 am freien Ende 74 ist hingegen um einen Abstand 80 beabstandet zur Lochmittelachse 82 angeordnet (4 (a)). Beim axialen Einfügen des Konus 76 in den Trichter 73 der Durchgangsloches 72 wird die zuvor verkippte Mittelachse 78 des Befestigungs-Pin 70 durch den Trichter 73 zurückgekippt und dadurch entlang der Axialrichtung 8 ausgerichtet (4 (b)). Nach dem vollständigen Einführen des Befestigungs-Pins 70 in das Durchgangsloch 72 ist das freie Ende 74 wieder etwa konzentrisch zum Durchgangsloch 72 ausgerichtet und der asymmetrische Konus 76 ist nicht mehr bezüglich dem Durchgangsloch 72 zentriert (4 (c)).In 4 the insertion of the fastening pins 70 into the through-hole 72 is shown schematically. After the stator 12 has been wound, the central axis 78 of the fastening pin 70 is inclined by the tilting angle 77 with respect to the axial direction 8 . The base area 68 of the fastening pins 70 is arranged approximately concentrically to the funnel-shaped through-hole 72 of the housing part 33 . However, the free end 74 of the fastening pin 70 is not aligned concentrically with the through hole 72 since the fastening pin 70 is bent in particular radially inwards. However, the asymmetrically formed cone 76 at the free end 74 is arranged approximately concentrically to the through hole 72 . A central axis 85 of the cone tip therefore approximately coincides with the central axis 82 of the hole. A central axis 85 of the peripheral line 75 at the free end 74, on the other hand, is arranged at a distance 80 from the central axis 82 of the hole ( 4 (a) ). When the cone 76 is axially inserted into the funnel 73 of the through hole 72, the previously tilted central axis 78 of the fastening pin 70 is tilted back through the funnel 73 and is thereby aligned along the axial direction 8 ( 4 (b) ). After the full insertion of the mounting pins 70 in the through hole 72, the free end 74 is again approximately concentric to Through hole 72 is aligned and asymmetric cone 76 is no longer centered with respect to through hole 72 ( 4(c) ).

Im unteren Bereich der 4 sind die kreisförmigen Umfangslinien 73, 75, 79 der unterschiedlichen Durchmesser schematisch zueinander dargestellt. Der äußerste Kreis stellt die Umfangslinie 73 des trichterförmigen Durchgangslochs 72 dar. Die mittlere Umfangslinie 75 entspricht dem Durchmesser am freien Ende 74, axial vor dem Beginn des Konus 76. Und die innerste Umfangslinie 79 entspricht dem Durchmesser an der Spitze des asymmetrisch ausgebildeten Konus 76. Im Zustand (a) und (b) sind die Umfangslinien 79 und 73 etwa konzentrisch zueinander, und die Mittelachse 85 der Umfangslinie 75 des freien Endes 74 ist um den Abstand 80 versetzt zu einer Lochmittelachse 82 des Durchgangslochs 72 angeordnet. Im vollständig eingefügten Zustand (c) ist die Umfangslinie 75 des freien Endes 74 etwa konzentrisch zur Umfangslinie 73 und zur Lochmittelachse 82 angeordnet, und die Mittelachse 89 der Umfangslinie 79 der Konus-Spitze ist entsprechend etwa um den Abstand 80 in Gegenrichtung versetzt zur Lochmittelachse 82 angeordnet. Dadurch wird die Scher-Beanspruchung an dem Basisbereich 68 des Befestigungs-Pins 70 nach dem Ausbilden der Nietverbindung deutlich reduziert, wodurch eine über die Lebenszeit zuverlässige bruchsichere Befestigung am Gehäuseteil 33 gewährleistet ist.In the bottom of the 4 the circular peripheral lines 73, 75, 79 of the different diameters are shown schematically in relation to one another. The outermost circle represents the peripheral line 73 of the funnel-shaped through hole 72. The middle peripheral line 75 corresponds to the diameter at the free end 74, axially in front of the start of the cone 76. And the innermost peripheral line 79 corresponds to the diameter at the tip of the asymmetrically designed cone 76. In states (a) and (b), the peripheral lines 79 and 73 are approximately concentric with one another, and the center axis 85 of the peripheral line 75 of the free end 74 is offset by the distance 80 from a hole center axis 82 of the through hole 72 . In the fully inserted state (c), the peripheral line 75 of the free end 74 is arranged approximately concentrically with the peripheral line 73 and the hole center axis 82, and the center axis 89 of the peripheral line 79 of the cone tip is correspondingly offset by approximately the distance 80 in the opposite direction to the hole center axis 82 arranged. This significantly reduces the shear stress on the base area 68 of the fastening pin 70 after the rivet connection has been formed, as a result of which reliable, unbreakable fastening to the housing part 33 is ensured over the service life.

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 Kontur und Anzahl, sowie das Fertigungsverfahren der einzelnen T-förmigen Statorsegmente 14, oder die Anordnung und Anzahl der Statorzähne 26, sowie die Ausbildung der Jochbereiche 28 des Statorgrundkörpers 16 entsprechend variiert werden. Erfindungsgemäß können auch relativ kleine Außendurchmesser für solche Statorgrundkörper 16 - insbesondere mittels Precut-Technik - realisiert werden, die beispielsweise 25 bis 60 mm betragen. Die Jochbereiche 28 der Statorsegmente 14 können an ihrem Außenumfang 18 auch ebene Flächen aufweisen, so das der Stator 12 polygonal ausgebildet ist. Auch kann die Anzahl, die Ausformung und Abmessung der Befestigungs-Pins 70 an das anzubindende Gehäuseteil 33 angepasst werden. Beispielsweise können anstatt der Schneid-Klemm-Verbindung 64, 65 auch andere Kontaktierungsmöglichkeiten der elektrischen Wicklung 58 realisiert werden. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder für die Verstellung von beweglichen Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.It should be noted that with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a wide variety of possible combinations of the individual features are possible. For example, the specific contour and number, as well as the manufacturing process of the individual T-shaped stator segments 14, or the arrangement and number of stator teeth 26, and the design of the yoke areas 28 of the stator base body 16 can be varied accordingly. According to the invention, relatively small outer diameters can also be realized for such stator base bodies 16--in particular by means of precut technology--which amount to 25 to 60 mm, for example. The yoke areas 28 of the stator segments 14 can also have flat surfaces on their outer circumference 18, so that the stator 12 has a polygonal design. The number, shape and dimensions of the fastening pins 70 can also be adapted to the housing part 33 to be connected. For example, instead of the insulation displacement connection 64, 65, other contact options for the electrical winding 58 can also be implemented. The invention is particularly suitable for the rotary drive of components or for the adjustment of moving parts in motor vehicles, but is not limited to this application.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013213449 A1 [0002]

Claims

Electrical drive unit (10), in particular for adjusting moving parts or as a rotary drive in a motor vehicle, with a stator base body (16) made of magnetically conductive material, which has radial stator teeth (26) wound with an electrical winding (58), and on Stator base body (16) at least one insulating mask (56) for electrical insulation of the electrical winding (58) is arranged with respect to the stator base body (16), and at least one axial fastening pin (70) is integrally formed on the at least one insulating mask (56), which forms an axially form-fitting riveted connection with a housing part (33) axially adjoining the insulating mask (56).

Electric drive unit (10) after claim 1 , characterized in that the fastening pins (70) are cylindrical and protrude axially through round through holes (72) in the housing part (33), and at a free end (74) of the fastening pin (70) a rivet head (71) is plastically formed by means of hot gas riveting or ultrasonic welding.

Electric drive unit (10) after claim 1 or 2 , characterized in that a cone (76) is formed on the free end (74) of the fastening pin (70) before its plastic deformation, the center (89) of which is spaced from a central axis (78) of the fastening pin (70). is arranged.

Electric drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the center (89) of the cone (76) in the radial direction (7) is arranged spaced outwards from the central axis (78) of the fastening pin (70) - wherein in particular the distance (80) between the center (89) and the central axis (78) is 0.2 mm to 1.0 mm.

Electric drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the round through holes (72) are funnel-shaped towards the fastening pins (70) and the central axis (78) of the fastening pin (70) after winding of the stator (12) and before the insertion of the fastening pins (70) into the through-holes (72) is arranged tilted in the radial direction (7) in relation to a hole center axis (82) - and in particular the center axis (78) of the fastening pins (70 ) is arranged at the free end (74) spaced from the center axis (82) of the hole before its insertion.

Electrical drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one insulating mask (56) is designed as a separately manufactured plastic injection molded part, and at least one insulating mask ( 56) is placed axially on the stator base body (16) - the insulating masks (56) in particular being designed as a closed ring on both axial sides (41, 42).

Electrical drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator base body (16) is composed of individual T-shaped stator segments (14), on each of which individual insulating mask segments (57) are arranged axially, and at least on one axial side (41, 42) on each insulating mask segment (57) a fastening pin (70) is formed.

Electrical drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an uninterrupted connecting wire (62) is guided between two single-tooth coils (59) on radially outer sides of axial base areas (68) of the fastening pins (70) - and in particular the fastening - pins (70) are tilted radially inwards by the connecting wire (62) after the winding, before the fastening pins (70) have been inserted into the through-holes (72) of the housing part (33).

Electrical drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one axial receiving pocket (64) for an insulation displacement element (65) is formed on the at least one insulating mask (56), into which a winding wire (60) is inserted for electrical contacting of the electrical winding (58).

Electric drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an end shield (30) or a gear housing (34) is arranged as the first housing part (33) on a first axial side (41) of the stator base body (16), and on an electronics housing (35) is arranged on a second axial side (42), and both axial housing parts (34, 35) are firmly connected to the stator base body (16) by means of the fastening pins (70).

Electric drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator teeth (26) extend radially inwards, and no housing wall is arranged directly on the radial outside (18) of the stator base body (16) - with the individual T -shaped stator segments (14) are welded together on the outside (18).

Electric drive unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the radial outside (18) of the stator base body (16) is pressed into a housing part (33) designed as a housing pot (23) by means of press tabs (54) made of plastic. wherein the press tabs (54) are formed as axial extensions of the insulating mask (56) along the radial outside (18) of the stator base body (16).

Method for producing an electric drive unit (10) according to one of the preceding claims, with the following steps: - T-shaped stator segments (14) are fitted with insulating mask segments (57) having at least one fastening pin (70) and wound with the electrical winding (58). - The wound stator segments (14) are joined together to form the annular stator base body (16) and are firmly connected to one another on the radial outside (18), in particular welded - Optionally, a protective hood is attached to the radial outside (18) of the stator base body (16). - All stator segments (14) are fastened by means of fastening pins (70) to a housing part (33) adjacent axially to the stator base body (16) by means of thermal material deformation.

procedure after Claim 13 , characterized in that the stator base body (16) is fastened on the first axial side (41) to an electronics housing (35) by means of the fastening pins (70), with an electrical connection of the electrical winding (68) to the electronics unit (36) of the electronics housing (35) is produced - in particular by means of an insulation displacement connection (64, 65), and the stator base body (16) on the second axial side (42) on a gear housing (34) or on an end shield (30) for a rotor is fastened by means of the fastening pins (70), the fastening pins (70) in particular being fastened to the housing parts (35, 34, 30) in each case by means of hot gas riveting or hot pressing.

procedure after Claim 13 or 14 , characterized in that the central axes (78) of the fastening pins (70) are tilted radially inwards in relation to the axial direction (8) prior to axial insertion into the through-holes (72) of the housing part (33), and the radially outwards eccentrically to the central axis (78) formed cones (76) on the free ends (74) of the fastening pins (70) are threaded into the corresponding, funnel-shaped through holes (72), the fastening pins (70) being inserted axially into the funnel-shaped Through holes (72) are bent radially outwards, so that the central axis (78) is aligned again in the axial direction (8).