DE102021214766A1

DE102021214766A1 - Stator for an electrical machine, an electrical machine and method for manufacturing such a stator

Info

Publication number: DE102021214766A1
Application number: DE102021214766.6A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Braun
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Stator (10), elektrische Maschine (9), sowie Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) mit Statorzähnen (14) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (20), wobei die elektrische Wicklung (20) zur Bestromung mittels mindestens einem Schneid-Klemm-Element (70) elektrisch kontaktiert ist, wobei am Stator (10) mindestens eine Aufnahmetasche (46) ausgebildet ist, in die mindestens zwei Wickeldrähte (22) der elektrischen Wicklung (20) eingelegt sind, wobei das Schneid-Klemm-Element (70) in Einpressrichtung (12) in die Aufnahmetasche (46) eingefügt ist, und zu den mindestens zwei Wickeldrähten (22) jeweils eine leitende Schneid-Klemm-Verbindung ausbildet.Stator (10), electrical machine (9), and method for producing a stator (10) with stator teeth (14) for receiving an electrical winding (20), wherein the electrical winding (20) for energizing by means of at least one insulation displacement element (70) is electrically contacted, at least one receiving pocket (46) being formed on the stator (10), in which at least two winding wires (22) of the electrical winding (20) are inserted, the insulation displacement element (70) is inserted into the receiving pocket (46) in the press-in direction (12), and forms a conductive insulation displacement connection to the at least two winding wires (22).

Description

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

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2008 054 520 A1 zeigt einen Stator eines Elektromotors der aus zuvor bewickelten Einzelsegmenten zusammengesetzt ist. Dabei sind die beiden Drahtenden einer Einzelzahn-Spule in zwei Aufnahmetaschen für eine Schneid-Klemm-Verbindung eingelegt. Um zwei Aufnahmetaschen auf jedem Einzelzahnsegment anzuordnen sind die Aufnahmetaschen schräg und überlappend angeordnet. Dadurch wird jedoch ein größerer radialer Bauraum für die Schneid-Klemm-Verbindung (SKV) benötigt. Beim Einpressen der vielen, eng benachbarten Schneid-Klemm-Elemente in die Aufnahmetaschen besteht außerdem die Gefahr, dass sich die leitenden Schneid-Klemm-Elemente gegenseitig berühren, und dadurch einen elektrischen Kurzschluss verursachen. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.The DE 10 2008 054 520 A1 shows a stator of an electric motor composed of previously wound individual segments. The two wire ends of a single-tooth coil are placed in two receiving pockets for an insulation displacement connection. In order to arrange two receiving pockets on each individual toothed segment, the receiving pockets are arranged at an angle and overlapping. However, this means that a larger radial installation space is required for the insulation displacement connection (IDC). When the many, closely adjacent insulation displacement elements are pressed into the receiving pockets, there is also the risk that the conductive insulation displacement elements will touch one another, thereby causing an electrical short circuit. These disadvantages are to be remedied by the solution according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch das Einlegen von mehreren Wickeldrähten in eine einzige Aufnahmetasche die Anzahl der insgesamt notwendigen Aufnahmetaschen reduziert werden kann. Dadurch steht genügend Bauraum für die Aufnahmetaschen zur Verfügung, so dass die Isoliermaske keinen Bauraum beansprucht, der über die Blechlamellen des Statorgrundkörpers hinaus ragen würde. Durch die Reduzierung der Anzahl der Aufnahmetaschen können auch die Schneid-Klemm-Elemente mit ausreichendem Abstand zueinander eingefügt werden. Durch die gleichzeitige elektrische Kontaktierung von zwei oder drei Wickeldrähten in einer Aufnahmetasche kann auch der Verschaltungsaufwand mittels elektrischer Leiterelemente zwischen den einzelnen Schneid-Klemm-Elementen eingespart werden, und flexibler unterschiedliche Verschaltungen realisiert werden.The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that by inserting several winding wires in a single receiving pocket, the total number of receiving pockets required can be reduced. As a result, sufficient space is available for the receiving pockets, so that the insulating mask does not take up any space that would protrude beyond the laminations of the stator base body. By reducing the number of receiving pockets, the insulation displacement elements can also be inserted with a sufficient distance from one another. The simultaneous electrical contacting of two or three winding wires in a receiving pocket can also save on the interconnection effort by means of electrical conductor elements between the individual insulation displacement elements, and different interconnections can be implemented more flexibly.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Zur Ausbildung einer Mehrfach-SKV wird zuerst ein erster Wickeldraht durch die beiden gegenüberliegenden Einlegeschlitze bis in den unteren Bereich der Aufnahmetasche eingefügt, und danach ein zweiter und/oder ein dritter Wickeldraht in Einpressrichtung gegen den ersten Wickeldraht gepresst. Das eingepresste Schneid-Klemm-Element schneidet sich dabei in alle eingelegten Wickeldrähte ein, wobei sowohl die Einlegeschlitze als auch die axiale Länge der Schneidschenkel an die Anzahl und den Durchmesser der eingelegten Wickeldrähte angepasst wird.Advantageous further developments and improvements of the embodiments specified in the independent claims are possible as a result of the measures listed in the dependent claims. To form a multiple SKV, a first winding wire is first inserted through the two opposite insertion slots into the lower area of the receiving pocket, and then a second and/or a third winding wire is pressed against the first winding wire in the press-in direction. The pressed-in insulation displacement element cuts into all inserted winding wires, both the insertion slots and the axial length of the cutting legs being adapted to the number and diameter of the inserted winding wires.

Mit dem Einpressen des Schneid-Klemm-Elements werden die mehrere eingelegte Wickeldrähte axial gegen die Drahtauflagefläche gepresst, die am unteren Grund der Einlegeschlitze innerhalb der Aufnahmetasche ausgeformt ist. Dadurch haben die mindestens zwei Wickeldrähte eine klar definierte Position und sind auch bei stärkeren äußeren Vibrationen zuverlässig unbeweglich in der Aufnahmetasche fixiert. 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.When the insulation displacement element is pressed in, the several winding wires that have been inserted are pressed axially against the wire support surface that is formed on the lower base of the insertion slots inside the receiving pocket. As a result, the at least two winding wires have a clearly defined position and are reliably fixed immovably in the receiving pocket even in the event of strong external vibrations. The winding wire extends along the bearing surface over the entire thickness of the receiving pocket. In this case, the thickness is designed to be significantly smaller than the width of the receiving pocket, which extends transversely to the inserted winding wire. Advantageously, the opposing clamping ribs are formed on the inner surface of the receiving pocket on both sides with respect to the thickness of the receiving pocket. As a result, the inserted insulation displacement element is tightly clamped with respect to the thickness of the receiving pocket by the opposite clamping ribs.

Für den Wickelprozess ist es besonders günstig, wenn zumindest zwei oder mehr Statorzähne mit einem ununterbrochenen Wickeldraht durchgewickelt werden. Dabei wird bevorzugt der Anfang und das Ende dieses ununterbrochenen Wickeldrahts in die gleiche Aufnahmetasche eingelegt, so dass für den Drahtanfang keine zusätzliche Aufnahmetasche benötigt wird. Dabei erstreckt sich die Breite der Aufnahmetaschen bevorzugt in Tangentialrichtung des Stators, so dass der Wickeldraht besonders günstig in Radialrichtung durch die Aufnahmetasche hindurch gelegt werden kann. So kann bevorzugt der Drahtanfang radial außerhalb der Aufnahmetasche fixiert werden und das Drahtende radial innerhalb der Aufnahmetasche enden. Dabei kann der Wickeldraht als Verbindungsdraht zwischen den Einzelzahnspulen am Außenumfang der Isoliermaske geführt werden und dessen Drahtende radial von außen in die Aufnahmetasche eingelegt werden.It is particularly favorable for the winding process if at least two or more stator teeth are wound through with an uninterrupted winding wire. The beginning and the end of this uninterrupted winding wire are preferably placed in the same receiving pocket, so that no additional receiving pocket is required for the beginning of the wire. The width of the receiving pockets preferably extends in the tangential direction of the stator, so that the winding wire can be laid particularly favorably in the radial direction through the receiving pocket. The beginning of the wire can thus preferably be fixed radially outside the receiving pocket and the end of the wire can end radially inside the receiving pocket. The winding wire can be guided as a connecting wire between the single-tooth coils on the outer circumference of the insulating mask and its wire end can be inserted radially from the outside into the receiving pocket.

Zum Einpressen des Schneid-Klemm-Elements in die Aufnahmetasche sind Anpress-Schultern am Schneid-Klemm-Element angeformt, die sich beispielsweise 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 die eingelegten Wickeldrähte geschoben, so dass sich die Schneidkanten an der Innenseite der Schneidschenkel in die Oberfläche der mindestens zwei Wickeldrähte eingraben. Um einen zuverlässigen Schneid-Klemm-Kontakt zu allen eingelegten Wickeldrähten zu erzeugen, bleiben die Innenkanten der Schneidschenkel auch beim Aufpressen auf die Wickeldrähte weiterhin etwa parallel zueinander ausgerichtet.In order to press the insulation displacement element into the receiving pocket, pressing shoulders are formed on the insulation displacement element, which shoulders, for example, extend beyond the width of the receiving pockets. At the pressing shoulders, which are preferably symmetrical to a connecting web of the insulation displacement element to an electrical Arranged towards the conductor element, a press-in stamp can be applied directly, which presses the insulation displacement element completely into the receiving pocket in the press-in direction. When pressing in, the cutting fork is pushed over the inserted winding wires, so that the cutting edges dig into the surface of the at least two winding wires on the inside of the cutting legs. In order to produce a reliable insulation displacement contact with all inserted winding wires, the inner edges of the cutting legs remain aligned approximately parallel to one another even when they are pressed onto the winding wires.

Damit die beiden Schneidschenkel beim Einpressen nicht aufspreizen, sind im unteren Bereich der Aufnahmetasche schräge Rampen ausgeformt, an denen korrespondierende Einführschrägen am unteren Ende der Außenkante der Schneidschenkel beim Einpressen entlang gleiten. Dadurch werden die beiden freien Schneidschenkel bezüglich der Breite der Aufnahmetasche gegeneinander und somit gegen die mehreren Wickeldrähte gepresst, damit die Schneidkanten genügend tief in die Oberfläche der Wickeldrähte einschneiden. Zur Ausbildung eines sicheren Schneid-Kontakts verbleibt auch nach dem vollständigen Einfügen des Schneid-Klemm-Elements noch ein axialer Freiraum zwischen dem obersten Wickeldraht und dem U-förmigen Verbindungsbereich der beiden Schneidschenkel.So that the two cutting limbs do not spread open when pressed in, sloping ramps are formed in the lower region of the receiving pocket, along which corresponding insertion bevels at the lower end of the outer edge of the cutting limb slide when pressed in. As a result, the two free cutting legs are pressed against one another with respect to the width of the receiving pocket and thus against the plurality of winding wires, so that the cutting edges cut deep enough into the surface of the winding wires. To form a secure cutting contact, even after the insulation displacement element has been fully inserted, there is still an axial free space between the uppermost winding wire and the U-shaped connecting area of the two cutting legs.

Um eine Bewegung des eingepressten Schneid-Klemm-Elements entgegen der Einpressrichtung zu verhindern, sind im axial oberen Bereich Rastelemente an den gegenüberliegenden äußeren Seitenkanten des Schneid-Klemm-Elements angeformt, die sich in der Innenwand der Aufnahmetasche verkrallen, um mit dieser einen Formschluss zu bilden. Beispielsweise sind an jeder äußeren 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 äußeren Seite mehrere Rasthaken in Form einer Tannbaumgeometrie ausgebildet sind.In order to prevent the pressed-in insulation displacement element from moving against the direction of press-in, latching elements are formed on the opposite outer side edges of the insulation displacement element in the axially upper area, which claw into the inner wall of the receiving pocket in order to form a positive connection with it form. For example, exactly one or exactly two latching hooks are formed on each outer side edge of the insulation displacement element, which can have a different size, for example. However, variations are also possible in which several latching hooks are formed in the form of a Christmas tree geometry on each outer side.

Besonders vorteilhaft ist es, die Aufnahmetaschen direkt in einer Isoliermaske des Stators auszubilden. Dabei besteht der Statorgrundkörper bevorzugt aus einzelnen Blechlamellen, an deren axialen Stirnseiten die Isoliermaske angeordnet ist. Die Isoliermaske wird beispielweise als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt, wobei die Aufnahmetaschen einstückig mit der Isoliermaske ausgebildet wird. Bevorzugt weist der Stator eine als Isolierlamelle ausgebildete Isoliermaske mit einem äußeren, geschlossenen Umfangsring auf, der den Jochbereich des Statorgrundkörpers abdeckt. In diesem radialen Bereich des Jochbereichs sind die Aufnahmetaschen ausgebildet.Forming the receiving pockets directly in an insulating mask of the stator is particularly advantageous. In this case, the stator base body preferably consists of individual sheet metal lamellae, on the axial end faces of which the insulating mask is arranged. The insulating mask is produced, for example, as a plastic injection molded part, with the receiving pockets being formed in one piece with the insulating mask. The stator preferably has an insulating mask designed as an insulating lamella with an outer, closed peripheral ring that covers the yoke area of the stator base body. The receiving pockets are formed in this radial area of the yoke area.

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 mehrere Einzelzahnsegmente mit einem ununterbrochenen Wickeldraht hintereinander bewickelt, so dass die Notwendigkeit entfällt, an jeder Isoliermaske jedes Einzelzahnsegments zwei Aufnahmetaschen für den Drahtanfang und das Drahtende auszubilden. Dabei können in bestimmten Aufnahmetaschen einzelner Einzelzahnsegmente zwei Wickeldrähte axial übereinander eingelegt werden, um unterschiedliche Verschaltungen der elektrischen Wicklung zu realisieren.Alternatively, however, the receiving pockets can also be formed in insulating masks for T-shaped individual tooth segments, which are assembled into an annular stator only after they have been wound. In this case, several individual tooth segments are preferably wound one behind the other with an uninterrupted winding wire, so that there is no need to form two receiving pockets for the beginning and end of the wire on each insulating mask of each individual tooth segment. In this case, two winding wires can be inserted axially one above the other in certain receiving pockets of individual individual toothed segments in order to implement different interconnections of the electrical winding.

Zur Verbindung der Einzelzahnspulen kann der durchgewickelte Wicklungsdraht zwischen den einzelnen Statorzähnen als Verbindungsdraht an der radialen Außenseite der Isoliermaske geführt werden. Dazu können beispielsweise an der radialen Außenseite umlaufende Rillen oder andere Führungs- oder Halteelemente an der Isoliermaske ausgeformt werden. Diese Verbindungsdrähte können dann in Radialrichtung durch die Aufnahmetaschen gelegt werden, wobei wieder mehrere Wickeldrähte axial übereinander in eine einzige Aufnahmetasche eingefügt werden können.To connect the single-tooth coils, the winding wire that has been wound through can be routed between the individual stator teeth as a connecting wire on the radial outside of the insulating mask. For this purpose, circumferential grooves or other guide or holding elements can be formed on the insulating mask, for example on the radial outside. These connecting wires can then be laid through the receiving pockets in the radial direction, it also being possible for a plurality of winding wires to be inserted axially one above the other into a single receiving pocket.

Durch die Verwendung von einer einzigen Aufnahmetasche für den Drahtanfang und das Drahtende eines ununterbrochenen Wickeldrahtes (22) kann sehrt vorteilhat eine Dreiecksschaltung realisiert werden, bei der nur genau so viele Aufnahmetaschen notwendig sind, wie die Anzahl der bewickelten Einzelzahn-Spulen. Damit können beispielweise sechs Einzelzahn-Spulen zu einer Dreieckschaltung verschaltet werden - oder zwölf Einzelzahnspulen zu zwei Dreieckschaltungen verschaltet werden - wobei jeweils nur genau sechs - beziehungsweise genau zwölf - Aufnahmetaschen notwendig sind. Somit braucht an jeder Einzelzahn-Spule jeweils nur genau eine Aufnahmetasche ausgebildet werden, wodurch Bauraum auf der Isoliermaske gespart werden kann.By using a single receiving pocket for the start and end of an uninterrupted winding wire (22), a delta connection can be implemented very advantageously, in which only as many receiving pockets are required as the number of wound single-tooth coils. In this way, for example, six single-tooth coils can be connected to form a delta connection, or twelve single-tooth coils can be connected to form two delta connections, with only exactly six or exactly twelve receiving pockets being necessary. Thus, only exactly one receiving pocket needs to be formed on each single-tooth coil, as a result of which installation space on the insulating mask can be saved.

Zur Ausbildung eines Sternpunktes für eine Sternschaltung können mehrere Wickeldrähte in eine einzige Aufnahmetasche eingelegt werden, um die Wickeldrähte miteinander zu kontaktieren. Dadurch entfallen die elektrischen Leiterelemente die zwischen mehreren Aufnahmetaschen notwendig wären, wenn jeweils nur genau ein einziger Wickeldraht in eine Aufnahmetasche eingelegt wird. Dabei können insbesondere drei Phasen mit jeweils zwei parallel zueinander geschalteter Phasensträngen ausgebildet werden, wobei drei Verbindungsdrähte zwischen den Phasen durch die einzige Aufnahmetasche als Sternpunkt geführt werden. Alle drei Phasenanschlüsse können jeweils mit genau einer Aufnahmetasche realisiert werden, wobei die korrespondierende Schneid-Klemm-Elemente dann elektrisch mit der Verschalteplatte zur Ansteuerung der elektrischen Wicklung verbunden werden.To form a star point for a star connection, several winding wires can be placed in a single receiving pocket in order to contact the winding wires with one another. This eliminates the electrical conductor elements that would be necessary between a plurality of receiving pockets if only exactly one winding wire is inserted into a receiving pocket. In this case, in particular, three phases can be formed, each with two phase strands connected in parallel with one another, with three connecting d Wires are fed between the phases through the only receiving pocket as the star point. All three phase connections can each be realized with exactly one receiving pocket, with the corresponding insulation displacement elements then being electrically connected to the wiring board for controlling the electrical winding.

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. 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-Biegeteil 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 hierbei 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 zur Schneidgabel ein weiteres zweites Schneid-Klemm-Element ausgebildet sein, das entsprechend mit elektrischen Leitelementen verbunden wird.The stator according to the invention is particularly suitable for forming an electrical machine in which a rotor is accommodated radially inside the stator. The stator is arranged in a motor housing on which the end shields for the rotor are also formed. An electronics unit is preferably arranged above the wound stator, which controls the wiring board and the electrical coils connected to it. The electrical machine is preferably designed as an EC motor, with the stator having the electronically commutated coils which drive the rotor with permanent magnets arranged therein. In a preferred embodiment, the insulation displacement element is part of an electrical conductor element that is arranged in a wiring board. The wiring board is used to energize the electrical windings via the insulation displacement contact of the insulation displacement connection. The insulation displacement element is preferably designed in one piece as a stamped and bent part with the electrical conductor element. The insulation displacement elements are preferably arranged directly on an interconnection plate here, so that when the interconnection plate is placed axially on the stator base body, the insulation displacement elements are pressed into the corresponding receiving pockets of the insulating mask. In an alternative embodiment, the electrical conductor elements can also be components of an electronic printed circuit board, which in this case forms the wiring board. In this embodiment, the insulation displacement element is preferably connected to the printed circuit board via a press-in contact. Alternatively, a further, second insulation displacement element can be formed opposite the cutting fork, which is correspondingly connected to electrical conducting elements.

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 monolithisch ausgebildet. Beim Bewickeln der einzelnen Statorzähne wird der Wickeldraht in die Aufnahmetaschen eingelegt, wobei in zumindest einer bestimmten Aufnahmetasche zwei oder drei Wickeldrähte nacheinander eingelegt werden. Danach werden die Schneid-Klemm-Elemente in Axialrichtung in die Aufnahmetaschen eingepresst, um einen elektrischen Schneid-Klemm-Kontakt auszubilden. Die Schneid-Klemm-Elemente sind einstückig, oder mittels einem weiteren Kontaktierungsprozess mit der Verschalte-Platte verbunden, mittels der die elektrische Wicklung bestromt wird.In the manufacturing method according to the invention, a plastic mask is placed on the base body of the stator in order to insulate the winding wire from the iron body. The receiving pockets are already formed monolithically in the insulating mask. When winding the individual stator teeth, the winding wire is inserted into the receiving pockets, with two or three winding wires being inserted one after the other in at least one specific receiving pocket. The insulation displacement elements are then pressed into the receiving pockets in the axial direction in order to form an electrical insulation displacement contact. The insulation displacement elements are in one piece or are connected to the wiring board by means of a further contacting process, by means of which the electrical winding is energized.

Figurenlistecharacter list

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

Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen in einer Aufnahmetasche eingefügten Schneid-Klemm-Elements,
2 eine Einzelzahnspule mit einer Schneid-Klemm-Verbindung gemäß 1,
3 und 4 erfindungsgemäße Verschaltungsanordnungen von elektrischen Wicklungen, und
5 eine Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.

Show it:

1 a first exemplary embodiment of an insulation displacement element according to the invention inserted in a receiving pocket,
2 a single tooth coil with an insulation displacement connection according to 1 ,
3 and 4 inventive wiring arrangements of electrical windings, and
5 an embodiment of an electrical machine according to the invention.

In 1 ist ein Schnitt durch eine Aufnahmetasche 46 dargestellt, in die ein Schneid-Klemm-Element 70 in Einpressrichtung 12 eingepresst ist. In der Aufnahmetasche 46 sind mindestens zwei Wickeldrähte 22 einer elektrischen Wicklung 20 eingelegt ist. Dabei ist ein erster Wickeldraht 111 auf einer Auflagefläche 23 der Aufnahmetasche 46 angeordnet. Ein zweiter Wickeldraht 112 ist in Axialrichtung 8 über dem ersten Wickeldraht 111 angeordnet. Die Aufnahmetasche 46 weist einen Einlegeschlitz 86 als Durchbruch in Richtung 64 einer Dicke der Aufnahmetasche 46 auf, so dass der Wickeldraht 22 in der Dicke-Richtung 64, die insbesondere der Radialrichtung 7 entspricht, vollständig durch die Aufnahmetasche 46 hindurchgeführt wird. Das Schneid-Klemm-Element 70 weist eine Schneidgabel 72 auf, an der zwei freie Schneidschenkel 73 angeformt sind. Die Schneidschenkel 73 weisen zum Wickeldraht 22 hin Innenkanten 75 auf, die näherungsweise parallel zueinander verlaufen. An den Innenkanten 75 sind Einschneidekanten 78 ausgebildet, die sich durch den Lack hindurch in den Wickeldraht 22 einschneiden. Beim Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 wird dabei der erste und der zweite Wickeldraht 111, 112 in Einpressrichtung 12 gegen die Anlagefläche 23 gepresst. Die Schneidschenkel 73 weisen dabei in Einpressrichtung 12 bis zu einem Verbindungsbereich 68 der beiden Schneidschenkel 73 eine so große Länge auf, dass auch nach dem vollständigen Einfügen der beiden Wickeldrähte 111, 112 noch ein axialer Freiraum 69 vom axial obersten Wickeldraht 112 bis zu Verbindungsbereich 68 verbleibt. Die beiden Innenkanten 75 bleiben während des Einpress-Prozesses des Schneid-Klemm-Elements 70 möglichst parallel zueinander ausgerichtet, damit sich die Innenkanten 75 ausreichend tief in beide Wickeldrähte 111, 112 eingreifen. Dazu können optional im unteren Bereich der Aufnahmetasche 46 konische Rampen 90 ausgebildet sind (in 1 nur auf der rechten Seite dargestellt), die die beiden Schneidschenkel 73 beim vollständigen Einpressen quer zur Dicke-Richtung 64 gegeneinander pressen und dadurch verhindern, dass sich die Schneidgabel 72 aufspreizt. Das Schneid-Klemm-Element 70 weist äußere Seitenkanten 71 auf, an denen Rastelemente 74 angeformt sind. Bei dieser Ausführung sind beispielsweise an den gegenüberliegenden Seitenkanten 71 Rasthaken 74 ausgebildet. Die Rasthaken 74 werden beim Einpressen in eine Innenwand 77 eingedrückt, die an der Innenseite der Aufnahmetasche 46 ausgebildet ist. Dadurch bilden die Rastelemente 74 einen Hinterschnitt bezüglich der Einpressrichtung 12, um eine Rückwärtsbewegung des Schneid-Klemm-Elements 70 entgegen der Einpressrichtung 12 zu verhindern. An den beiden Seitenwänden 48 quer zur Dicke-Richtung 64 der Aufnahmetasche 46 sind Klemmrippen 25 angeformt, die sich quer zur Erstreckungsrichtung 64 des eingelegten Wickeldrahts 22 erstrecken. Die Klemmrippen 25 zentrieren und verspannen das Schneid-Klemm-Element 70 bezüglich der Dicke-Richtung 64 in der Aufnahmetasche 46. 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. Dazu sind am Umfangsrand 84 der Aufnahmetasche 46 Einführschrägen 44 ausgebildet, die das Schneid-Klemm-Element 70 zentrieren. Nach dem Einpressen kann das Schneid-Klemm-Element 70 in Einpressrichtung 12 am Umfangsrand 84 der Aufnahmetasche 46 anliegen, oder mit einem axialen Abstand zum Umfangsrand 84 angeordnet bleiben. 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-Biegeteil ausgebildet. Das einstückig an das Schneid-Klemm-Element 70 angebundene elektrische Leiterelement 54 kann insbesondere etwa rechtwinklig abgebogen sein, und vorzugsweise eine ringförmige Verbindung zu einem weiteren Schneid-Klemm-Element 70 bilden. Bevorzugt entspricht die Dicke-Richtung 64 - und damit die Erstreckungsrichtung des Wickeldrahts 22 - der Radialrichtung 7 einer Isoliermaske 40, so dass die Abmessung des Schneid-Klemm-Elements 70 in Radialrichtung 7 deutlich dünner ist als in Umfangsrichtung 6 des Stators 10.In 1 a section through a receiving pocket 46 is shown, into which an insulation displacement element 70 is pressed in the press-in direction 12 . At least two winding wires 22 of an electrical winding 20 are inserted in the receiving pocket 46 . A first winding wire 111 is arranged on a support surface 23 of the receiving pocket 46 . A second winding wire 112 is arranged above the first winding wire 111 in the axial direction 8 . The receiving pocket 46 has an insertion slot 86 as an opening in the direction 64 of a thickness of the receiving pocket 46, so that the winding wire 22 is guided completely through the receiving pocket 46 in the thickness direction 64, which corresponds in particular to the radial direction 7. The insulation displacement element 70 has a cutting fork 72 on which two free cutting legs 73 are formed. The cutting legs 73 have inner edges 75 toward the winding wire 22, which run approximately parallel to one another. Cutting edges 78 are formed on the inner edges 75 and cut into the winding wire 22 through the lacquer. When the insulation displacement element 70 is pressed in, the first and the second winding wire 111 , 112 is pressed in the pressing-in direction 12 against the contact surface 23 . The length of the cutting legs 73 in the press-in direction 12 up to a connection region 68 of the two cutting legs 73 is so great that even after the two winding wires 111, 112 have been completely inserted, there is still an axial free space 69 from the axially uppermost winding wire 112 to the connection region 68 . The two inner edges 75 remain aligned as parallel as possible to one another during the pressing-in process of the insulation displacement element 70 so that the inner edges 75 are sufficiently aligned engage deeply in both winding wires 111, 112. For this purpose, conical ramps 90 can optionally be formed in the lower area of the receiving pocket 46 (in 1 shown only on the right-hand side), which press the two cutting legs 73 against one another transversely to the thickness direction 64 when they are pressed in completely, thereby preventing the cutting fork 72 from spreading. The insulation displacement element 70 has outer side edges 71 on which latching elements 74 are formed. In this embodiment, latching hooks 74 are formed, for example, on the opposite side edges 71 . When pressed in, the latching hooks 74 are pressed into an inner wall 77 which is formed on the inside of the receiving pocket 46 . As a result, the latching elements 74 form an undercut with respect to the press-in direction 12 in order to prevent a backward movement of the insulation displacement element 70 counter to the press-in direction 12 . Clamping ribs 25 are formed on the two side walls 48 transversely to the thickness direction 64 of the receiving pocket 46 and extend transversely to the direction 64 of the winding wire 22 that is inserted. The clamping ribs 25 center and brace the insulation displacement element 70 with respect to the thickness direction 64 in the receiving pocket 46 Auxiliary tool presses the insulation displacement element 70 into the receiving pocket 46 in the press-in direction 12 . For this purpose, insertion bevels 44 are formed on the peripheral edge 84 of the receiving pocket 46 and center the insulation displacement element 70 . After being pressed in, the insulation displacement element 70 can bear against the peripheral edge 84 of the receiving pocket 46 in the pressing-in direction 12 or remain arranged at an axial distance from the peripheral edge 84 . The insulation displacement element 70 is connected opposite the cutting fork 72 to a conductor element 54 which is designed, for example, as part of a stamped grid of a wiring board 52 . In this case, the insulation displacement element 70 is designed in one piece with the conductor element 54 as a stamped and bent part. The electrical conductor element 54 connected in one piece to the insulation displacement element 70 can in particular be bent approximately at right angles and preferably form a ring-shaped connection to a further insulation displacement element 70 . The thickness direction 64 - and thus the extension direction of the winding wire 22 - preferably corresponds to the radial direction 7 of an insulating mask 40, so that the dimensions of the insulation displacement element 70 are significantly thinner in the radial direction 7 than in the circumferential direction 6 of the stator 10.

In 2 ist eine Draufsicht auf eine Einzelzahn-Spule 17 dargestellt, die entweder auf ein Einzelzahnsegment eines Statorgrundkörpers 11 oder auf einen Abschnitt eines Statorgrundkörpers 11 eines Vollschnitt-Stators 10 gewickelt sein kann. Die Isoliermaske 40 erstreckt sich in Radialrichtung 7 über die gesamte Länge des Statorzahns 14. Auf der Isoliermaske 40 ist mit dem Wickeldraht 22 die Einzelzahn-Spule 17 als elektrische Wicklung 22 gewickelt. Im radial äußeren Bereich ist ein Jochbereich 38 des Stators 10 ebenfalls mit der Isoliermaske 40 abgedeckt. In die Isoliermaske 40 aus Kunststoff ist die Aufnahmetasche 46 mit den Einlegeschlitzen 86 ausgeformt, so dass sich die Wickeldrähte 22 in Radialrichtung 7 durch die Aufnahmetasche 46 hindurch erstrecken. Die Aufnahmetasche 46 ist in ihrer Dicken-Richtung 64 deutlich dünner ausgebildet, als bezüglich ihrer Breite in Umfangsrichtung 6, da der radiale Bauraum im Jochbereich 38 begrenzt ist. Die Isoliermaske 40 kann hier als separates Bauteil für ein einziges Statorzahn-Segment ausgebildet sein, oder als ringförmig geschlossene Isoliermaske 40. Dabei ist im Bereich einer einzelnen Einzelzahn-Spule 17 aus Bauraumgründen genau eine Aufnahmetasche 46 ausgebildet. In 2 wird ein Drahtanfang 113 des Wickeldrahts 22 in ein Fixierelement 33 an der radialen Außenseite 41 der Isoliermaske 40 eingeklemmt. Der Wickeldraht 22 verläuft dann als erster, unterer Wickeldraht 111 in Radialrichtung 7 durch die Aufnahmetasche 46 hindurch. Der Wickeldraht 22 wird dann auf den isolierten Statorzahn 14 gewickelt um die Einzelzahn-Spule 17 auszubilden. Nach dem Bewickeln des ersten Statorzahns 14 wird der Wickeldraht 22 ununterbrochen zu einem oder mehreren weiteren Statorzähnen 14 geführt, um diese zu bewickeln. Nach dem ununterbrochenen Wickeln mehrerer Einzelzahn-Spulen 17 wird ein Drahtende 114 des Wickeldrahts 22 wieder durch die erste Aufnahmetasche 46 als zweiter Wickeldraht 112 geführt, der dann axial über dem ersten Wickeldraht 111 angeordnet ist. Die Rückführung des Drahtendes 114 erfolgt als Verbindungsdraht 30 zwischen den Einzelzahn-Spulen 17 und wird bevorzugt an einer Führung 34 an der radialen Außenseite 41 der Isolierlamelle 40 geführt. Hierbei wird das Drahtende 114 ebenfalls radial von außen nach Innen durch die Aufnahmetasche 46 geführt, so dass das freie Drahtende 114 radial innerhalb der Aufnahmetasche 46 endet. Der erste und der zweite Wickeldraht 111, 112 werden axial übereinander durch die Einlegeschlitze 86 geführt und mittels dem eingepressten Schneid-Klemm-Element 70 in Einpressrichtung 12 gegen die Auflagefläche 23 am unteren Grund der Einlegeschlitze 86 gepresst. Dabei schneiden sich beide Einschneidekanten 78 der Schneidschenkel 73 in die beiden Wickeldrähte 111, 112 ein, um einen elektrischen Kontakt zur Verschaltungsanordnung der elektrischen Wicklung 20 herzustellen. Das Schneid-Klemm-Element 70 wird an den Anpress-Schultern 82 über die Einführschräge 44 in die Aufnahmetasche 46 eingepresst und in dieser fest verspannt. Der ununterbrochen durchgewickelte Wickeldraht 22 bildet beispielsweise eine Phase (U, V, W) der elektrischen Wicklung 20.In 2 1 is a plan view of a single-tooth coil 17 that may be wound on either a single-tooth segment of a stator base 11 or on a portion of a stator base 11 of a full-section stator 10 . The insulating mask 40 extends in the radial direction 7 over the entire length of the stator tooth 14. The single-tooth coil 17 is wound on the insulating mask 40 with the winding wire 22 as an electrical winding 22. In the radially outer area, a yoke area 38 of the stator 10 is also covered with the insulating mask 40 . The receiving pocket 46 with the insertion slots 86 is formed in the insulating mask 40 made of plastic, so that the winding wires 22 extend in the radial direction 7 through the receiving pocket 46 . The receiving pocket 46 is designed to be significantly thinner in its thickness direction 64 than with respect to its width in the circumferential direction 6, since the radial installation space in the yoke area 38 is limited. The insulating mask 40 can be designed here as a separate component for a single stator tooth segment, or as a ring-shaped closed insulating mask 40. Exactly one receiving pocket 46 is designed in the area of a single single-tooth coil 17 for reasons of space. In 2 a wire start 113 of the winding wire 22 is clamped in a fixing element 33 on the radial outside 41 of the insulating mask 40 . The winding wire 22 then runs as the first, lower winding wire 111 in the radial direction 7 through the receiving pocket 46 . The winding wire 22 is then wound onto the insulated stator tooth 14 to form the single-tooth coil 17 . After the first stator tooth 14 has been wound, the winding wire 22 is continuously guided to one or more further stator teeth 14 in order to wind them. After the uninterrupted winding of a plurality of single-tooth coils 17 , a wire end 114 of the winding wire 22 is guided again through the first receiving pocket 46 as the second winding wire 112 , which is then arranged axially over the first winding wire 111 . The wire end 114 is fed back as a connecting wire 30 between the single-tooth coils 17 and is preferably guided on a guide 34 on the radial outside 41 of the insulating lamella 40 . Here, the wire end 114 is also guided radially from the outside inwards through the receiving pocket 46 so that the free wire end 114 ends radially inside the receiving pocket 46 . The first and the second winding wire 111, 112 are guided axially one above the other through the insertion slots 86 and are pressed in the press-in direction 12 against the bearing surface 23 on the lower base of the insertion slots 86 by means of the pressed-in insulation displacement element 70. Both cutting edges 78 of the cutting legs 73 cut into the two winding wires 111, 112 in order to make electrical contact with the wiring arrangement of the electrical winding 20. The insulation displacement element 70 is pressed at the pressing shoulders 82 via the insertion bevel 44 into the receiving pocket 46 and is firmly clamped in it. The continuously wrapped one Winding wire 22 forms, for example, a phase (U, V, W) of electrical winding 20.

In 3 ist schematisch eine elektrische Wicklung 20 mit zwölf Einzelzahnspulen 17 dargestellt, die in einer Dreiecks-Schaltung miteinander verschaltet sind. Dabei werden mit einem ununterbrochen durchgewickelten Wickeldraht 22 jeweils zwei Einzelzahnspulen 17 hintereinander in Reihe zu einer Phase U11, V11 verbunden und mittels den Aufnahmetaschen 46 dann drei Phasen (U, V, W) als Dreieck verschaltet. Um einen physikalisch redundanten Elektromotor 9 auszubilden werden mit einem zweiten separaten Wicklungsdraht 22 in gleicher Weise ununterbrochen jeweils zwei Einzelzahnspulen 17 hintereinander in Reihe zu weiteren Phasen X21, Y21 verbunden, und mittels den Aufnahmetaschen 46 dann diese drei Phasen (X, Y, Z) ebenfalls als Dreieck verschaltet. Somit sind dann die zwölf Einzelzahnspulen 17 als 6-phasige Dreiecksschaltung mit insgesamt genau zwölf Aufnahmetaschen 46 ausgebildet. Bevorzugt wird dabei jeder zweite Statorzahn 14 (1, 3, 5, 7, 9, 11) mittels des ersten ununterbrochenen Wickeldrahts 22, und die dazwischen liegenden Statorzähne 14 (2, 4, 6, 8, 10, 12) mittels des zweiten ununterbrochenen Wickeldrahts 22 bewickelt. Dabei ist jeweils der Drahtanfang 113 und das Drahtende 114 eines einzigen separaten Wickeldrahts 22 in der gleichen Aufnahmetasche 46 eingelegt, und mittels einer einzigen Schneid-Klemm-Verbindung elektrisch kontaktiert. Somit kann jeder Einzelzahnspule 17 - und damit baulich jedem Statorzahn 14 - eine einzige Aufnahmetasche 46 zugeordnet werden, so dass alle Aufnahmetaschen 46 an den Statorzähnen 14 identisch ausgebildet werden können.In 3 an electrical winding 20 with twelve single-tooth coils 17 is shown schematically, which are connected to one another in a delta circuit. Two single-tooth coils 17 are connected in series to form a phase U11, V11 with a continuously wound winding wire 22 and then three phases (U, V, W) are connected as a triangle by means of the receiving pockets 46. In order to form a physically redundant electric motor 9, two single-tooth coils 17 are connected uninterruptedly in series with a second separate winding wire 22 in the same way to form further phases X21, Y21, and these three phases (X, Y, Z) are then also connected by means of the receiving pockets 46 connected as a triangle. The twelve single-tooth coils 17 are then designed as a 6-phase delta circuit with a total of exactly twelve receiving pockets 46 . Preferably, every second stator tooth 14 (1, 3, 5, 7, 9, 11) is wound by the first uninterrupted winding wire 22, and the stator teeth 14 (2, 4, 6, 8, 10, 12) in between are wound by the second uninterrupted one Winding wire 22 wound. In this case, the beginning of the wire 113 and the wire end 114 of a single separate winding wire 22 are inserted in the same receiving pocket 46 and electrically contacted by means of a single insulation displacement connection. Thus, each individual tooth coil 17 - and thus structurally each stator tooth 14 - can be assigned a single receiving pocket 46, so that all receiving pockets 46 on the stator teeth 14 can be of identical design.

In 4 ist schematisch eine elektrische Wicklung 20 mit zwölf Einzelzahnspulen 17 dargestellt, die in einer Stern-Schaltung miteinander verschaltet sind. In 4a ist eine konventionelle Verschaltung dargestellt, bei der der Sternpunkt, der drei Phasen U, V, W mittels drei separaten Aufnahmetaschen 46 realisiert ist, die mittels elektrischer Leiterelemente 54 miteinander verbunden sind. In 4b sind diese drei Aufnahmetaschen 46 durch eine einzige Aufnahmetasche 46 als Sternpunkt S ersetzt, in die drei Wickeldrähte 22 axial übereinander eingelegt sind. Die drei Phasen U, V, W werden jeweils aus vier Einzelzahnspulen 17 gebildet, von denen jeweils zwei in Reihe zueinander angeordnet, und dann parallel zueinander verschaltet sind. Dabei wird auch die Parallelschaltung zweier Spulenpaare am Phasenabgriff U, V, WW mittels einer einzigen Aufnahmetasche 46 realisiert, in die zwei Wickeldrähte 22 axial übereinander eingelegt sind. Somit werden auch die elektrischen Leiterelemente 54 der Phasenabgriffe U, V, W der 4a durch Verbindungsdrähte 30 der elektrischen Wicklung 20 ersetzt, die direkt in die Aufnahmetaschen 46 eingelegt werden. Beispielsweise wird hier ein Drahtanfang 113 in die Aufnahmetasche 46 am Phasenabgriff U eingelegt und dann die Einzelzahnspulen 1, 2 ununterbrochen nacheinander durchgewickelt. Der Wickeldraht 22 wird dann in die Aufnahmetasche 46 des Sternpunkts S eingelegt und ununterbrochen das nächste Spulenpaar 4, 3 gewickelt, und danach in die Aufnahmetasche 46 des Phasenabgriffs V eingelegt. Danach wird das Spulenpaar 9, 10 ununterbrochen gewickelt und der Wickeldraht 22 als zweite axiale Lage in die Aufnahmetasche 46 des Sternpunkts S eingelegt. Danach werden die Spulen 12, 11 nacheinander durchgewickelt und der Wickeldraht 22 in die Aufnahmetasche 46 beim Phasenabgriff W eingelegt. Danach folgen die Spulen 5, 6 in Reihe bevor der Wickeldraht 22 wieder als dritte Lage in die Aufnahmetasche 46 des Sternpunkts S eingelegt wird. Zuletzt werden die Spulen 8, 7 nacheinander durchgewickelt und das Wickeldrahtende 114 in die Aufnahmetasche 46 des Phasenabgriffs U als zweiter Wickeldraht 112 axial über dem Drahtanfang 113 als erstem Wickeldraht 111 eingelegt. Damit kann eine Sternschaltung mit insgesamt zwölf Einzelzahnspulen 17 mit genau 4 Aufnahmetaschen realisiert werden, wobei der Sternpunkt S durch eine einzige Aufnahmetasche 46 ausgebildet ist, durch die genau drei Wickeldrähte 22 hindurch geführt werden. Die Aufnahmetasche 46 des Sternpunkts S kann beispielsweise an einer beliebigen Stelle der Isoliermaske 40 angeordnet werden.In 4 an electrical winding 20 with twelve single-tooth coils 17 is shown schematically, which are connected to one another in a star connection. In 4a A conventional connection is shown, in which the star point, the three phases U, V, W, is realized by means of three separate receiving pockets 46, which are connected to one another by means of electrical conductor elements 54. In 4b these three receiving pockets 46 are replaced by a single receiving pocket 46 as the star point S, into which three winding wires 22 are inserted axially one above the other. The three phases U, V, W are each formed from four single-tooth coils 17, two of which are arranged in series with one another and then connected in parallel with one another. The parallel connection of two pairs of coils at the phase pick-off U, V, WW is also implemented by means of a single receiving pocket 46, into which two winding wires 22 are inserted axially one above the other. Thus, the electrical conductor elements 54 of the phase taps U, V, W of 4a replaced by connecting wires 30 of the electrical winding 20, which are inserted directly into the receiving pockets 46. For example, a wire start 113 is placed in the receiving pocket 46 on the phase pick-up U and then the single-tooth coils 1, 2 are wound through one after the other without interruption. The winding wire 22 is then inserted into the receiving pocket 46 of the star point S and the next coil pair 4, 3 is wound uninterruptedly, and then inserted into the receiving pocket 46 of the V phase pick-up. Thereafter, the pair of coils 9, 10 is wound continuously and the winding wire 22 is inserted into the receiving pocket 46 of the star point S as the second axial layer. Thereafter, the coils 12, 11 are wound through one after the other and the winding wire 22 is inserted into the receiving pocket 46 at the W phase tap. This is followed by the coils 5, 6 in series before the winding wire 22 is again inserted into the receiving pocket 46 of the star point S as the third layer. Finally, the coils 8, 7 are wound through one after the other and the winding wire end 114 is inserted into the receiving pocket 46 of the phase pick-up U as the second winding wire 112 axially over the wire beginning 113 as the first winding wire 111. A star connection with a total of twelve single-tooth coils 17 with exactly 4 receiving pockets can thus be implemented, the star point S being formed by a single receiving pocket 46 through which exactly three winding wires 22 are guided. The receiving pocket 46 of the star point S can be arranged at any point on the insulating mask 40, for example.

Alternativ können anstelle der einen Aufnahmetasche 46 des Sternpunkts S auch zwei elektrisch miteinander verbundene Aufnahmetaschen 46 verwendet werden, wobei in eine Aufnahmetasche 46 zwei Wickeldrähte 22 und in die andere Aufnahmetasche 46 nur ein Wickeldraht 22 eingelegt wird. Das Schneid-Klemm-Element 70, das in die Aufnahmetasche 46 des Sternpunkts S eingreift, braucht nur die mindestens zwei Wickeldrähte 22 miteinander zu verbinden, da keine weitere Kontaktierung zur Verschalteplatte 52 notwendig ist. In einer weiteren Variation können die metallenen Schneid-Klemm-Elemente 70 auch vor dem Einlegen der Wickeldrähte 22 in die Aufnahmetaschen 46 eingefügt werden, so dass direkt beim Einlegen des Wickeldrahts 22 in die Aufnahmetasche 46 sich die Schneidschenkel 73 des eingelegten Schneid-Klemm-Elements 70 aufgrund des Drahtzugs in die Wickeldrähte 22 einschneidet. Dadurch entfällt der spätere Montageprozess des Einpressens der Schneid-Klemm-Elemente 70. Dabei kann an den zuvor eingefügten Schneid-Klemm-Elementen 70 eine Anschlussfahne angeformt sein, mittels derer ein elektrischer Kontakt zu Verschalteplatte 52 herstellbar ist.Alternatively, instead of one receiving pocket 46 of the star point S, two electrically connected receiving pockets 46 can also be used, with two winding wires 22 being inserted into one receiving pocket 46 and only one winding wire 22 being inserted into the other receiving pocket 46 . The insulation displacement element 70, which engages in the receiving pocket 46 of the star point S, only needs to connect the at least two winding wires 22 to one another, since no further contacting with the wiring board 52 is necessary. In a further variation, the metal insulation displacement elements 70 can also be inserted into the receiving pockets 46 before the winding wires 22 are inserted, so that when the winding wire 22 is inserted into the receiving pocket 46, the cutting legs 73 of the inserted insulation displacement element 70 cuts into the winding wires 22 due to the wire tension. This eliminates the later assembly process of pressing in the insulation displacement elements 70. In this case, a connection lug can be formed on the previously inserted insulation displacement elements 70, by means of which an electrical contact with the wiring board 52 can be produced.

In 5 ist ein 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 Statorgrundkörper 11 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 sind zwei Wickeldrähte 111, 112 eingelegt, die durch ein eingepresstes Schneid-Klemm-Element 70 in der Aufnahmetasche 46 verspannt sind. 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 5 an exemplary embodiment is shown in which a stator 10 according to the invention is installed in an electrical machine 9 . The stator 10 is inserted into a motor housing 104 and rests with a yoke area 38 on the inside of the motor housing 104 . The at least one insulating mask 40 with the receiving pockets 46 formed therein is arranged axially on the stator base body 11 with radial stator teeth 14 . Single-tooth coils 17 are wound onto the stator teeth 14 as the electrical winding 20 , the winding wire 22 of which is guided through the receiving pockets 46 of the insulating mask 40 as connecting wires 30 . Two winding wires 111, 112 are inserted into the illustrated receiving pocket 46, which are braced in the receiving pocket 46 by a pressed-in insulation displacement element 70. The insulation displacement element 70 is connected via the electrical conductor element 54 to a wiring board 52 which is embodied as an electronic circuit board 51 here. In this case, the electrical conductor element 54 can be electrically contacted directly with the printed circuit board 51, for example by means of a press-in contact 79. Electrical conductor tracks are then formed on the printed circuit board 51, by means of which the single-tooth coils 17 are connected to one another. The printed circuit board 51 forms an electronics unit 102 and is connected to a connector plug 42, by means of which the electric machine 9 is energized. The wiring board 52 designed as a printed circuit board 51 is arranged in an electronics housing 106 of the electric motor 9 which is closed with a housing cover 105 . A rotor 18 is arranged in the interior of the stator 10 and has permanent magnets 19 here. The rotor 18 is mounted in the motor housing 104 via a rotor shaft 21 , for which purpose the latter has end shields 107 in particular. At one end of the rotor shaft 21, which protrudes from the motor housing 107, a driven element 109 is arranged here. A sensor magnet 110 is arranged axially opposite on the rotor shaft 21 and interacts with a corresponding sensor device on the printed circuit board 51 .

Bevorzugt ist der Stator 10 aus einzelnen ringförmigen Blechlamellen zusammengesetzt, die in Axialrichtung 12 übereinander gestapelt und zu einem gemeinsamen Lamellenpaket verbunden sind. Die Blechlamellen 36 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 34 auf, um die Verbindungsabschnitte 30 des Wickeldrahts 22 zwischen den einzelnen Spulen 17 zu führen. Der Wickeldraht 22 wird in Radialrichtung 7 nach außen geführt, um an der radialen Außenseite 41 mittels der Führungselemente 34 in Umfangsrichtung 6 geführt zu werden. Am radial äußeren Bereich der Isoliermaske 40 sind axial über dem Jochbereich 38 die Aufnahmetaschen 46 ausgebildet, in denen zumindest teilweise mindestens zwei Wickeldrähte 22 eingelegt sind, 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 Rastelemente 74 an der Innenseite77 der Aufnahmetaschen 46 verklemmen.The stator 10 is preferably composed of individual annular laminations which are stacked one on top of the other in the axial direction 12 and are connected to form a common lamina set. The laminations 36 are preferably punched out, so that the stator teeth 14 are formed in one piece with the closed yoke ring 38 . The insulating mask 40 is arranged on a first axial end face of the laminated core and preferably completely covers the end face with an insulating material. The insulating mask 40 is preferably designed as a ring-shaped plastic injection-moulded part that is placed axially onto the laminated core. The insulating mask 40 has guide elements 34 on the radially outer circumference in order to guide the connecting sections 30 of the winding wire 22 between the individual coils 17 . The winding wire 22 is guided outwards in the radial direction 7 in order to be guided in the circumferential direction 6 on the radial outside 41 by means of the guide elements 34 . On the radially outer area of the insulating mask 40 , the receiving pockets 46 are formed axially above the yoke area 38 , in which pockets at least two winding wires 22 are inserted at least partially in order to be connected to the insulation displacement elements 70 . The insulation displacement elements 70 are pressed into the receiving pockets 46 in such a way that they center themselves with respect to the winding wire 22 and clamp on the inside 77 of the receiving pockets 46, for example by means of the latching elements 74 formed thereon.

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 Lage und Ausbildung der Schneid-Klemm-Elemente 70 mit deren SchneidSchenkeln 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 10 ausgebildet sein kann. Entsprechend können durchgehende Verbindungsdrähte 30 zwischen den Einzelzahn-Spulen 17 oder Drahtanfänge 113 oder Drahtenden 114 des Wickeldrahts 22 in die Aufnahmetaschen 46 eingelegt werden. Über die Leiterelemente 54 können mittels der Verschalteplatte 52 oder 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 54 oder über eine weitere SKV-Verbindung mit 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.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 position and design of the insulation displacement elements 70 with their cutting legs 73 can be adapted to the requirements of the electrical machine 9 and the production possibilities. The design and alignment and number of receiving pockets 46 can be adapted to the type of stator 10 , which can be composed of T-shaped individual toothed segments or can be designed as a full-section stator 10 . Correspondingly, continuous connecting wires 30 can be inserted into the receiving pockets 46 between the single-tooth coils 17 or wire beginnings 113 or wire ends 114 of the winding wire 22 . Different interconnections can be implemented via the conductor elements 54 by means of the interconnection plate 52 or the printed circuit board 51, for example a delta or star connection of the individual phases of the electrical winding 20. The insulation displacement elements 70 can be connected via a press-in contact 79 or in one piece with electrical conductor strips 54 or via a further SKV connection to the electronic unit 102. The invention is particularly suitable for the rotary drive of components or the adjustment of parts in motor vehicles, but is not limited to this application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102008054520 A1 [0002]

Claims

Stator (10) for an electrical machine (9), with stator teeth (14) for accommodating an electrical winding (20), the electrical winding (20) being electrically contacted for energization by means of at least one insulation displacement element (70), at least one receiving pocket (46) is formed on the stator (10), in which at least two winding wires (22) of the electrical winding (20) are inserted, the insulation displacement element (70) in the pressing direction (12) in the receiving pocket (46) is inserted, and forms a conductive insulation displacement connection to the at least two winding wires (22).

Stator (10) after claim 1 , characterized in that the receiving pocket (46) has insertion slots (86) in the pressing-in direction (12) for the winding wires (22) on opposite pocket walls (48), and the at least two winding wires (22) run through the two insertion slots (86) and are arranged axially one above the other in the press-in direction (12).

Stator (10) according to one of the claims, characterized in that a wire bearing surface (23) is formed in the lower region of the receiving pocket (46), on which a first winding wire (111) is supported counter to the press-in direction (12) and a second Winding wire (112) against the pressing direction (12) on the first winding wire (111) is supported.

Stator (10) according to one of the claims, characterized in that a wire beginning (113) of the first winding wire (111) is arranged outside the first pocket wall (48) and a wire end (114) of the second winding wire (112) outside the second opposite pocket wall (48) is arranged - and in particular the beginning of the wire (113) and the wire end (114) are connected by means of an uninterrupted phase wire (22) that is wound through.

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation displacement element (70) has a cutting fork (72) with two free cutting legs (73) formed thereon, on which opposing cutting edges (78) are formed, which cut into the winding wires (22), and inner edges (75) of the cutting legs (73) are aligned approximately parallel to one another even after the complete insertion of the insulation displacement element (70).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation displacement element (70) at the lower end of the cutting legs (73) has an insertion bevel (89) transverse to the winding wires (111, 112), and the Insertion bevel (89) rests against corresponding conical ramps (89) at the base of the receiving pocket (46) after the insulation displacement element (70) has been completely inserted, in order to prevent the two cutting legs (73) from cutting into the winding wires (111, 112). to press against each other.

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one latching element (74) is formed on opposite outer side edges (71) of the insulation displacement element (70) and extends into the inner walls (77) of the receiving pocket (46) digs in to form an undercut with respect to the press-in direction (12) - and in particular also when the insulation displacement element (70) is fully inserted between the upper wire (122) and a connecting region (68) of the two inner edges (75) an axial free space (69) is formed.

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a stator base body (11) of the stator (10) is composed of axially stacked laminations (36) which have a yoke area (38) with the radial stator teeth (14) formed thereon , and at least one insulating mask (40) made of plastic is arranged on the stator base body (11) for insulating the electrical winding (20), the receiving pockets (46) being formed in the insulating mask (40), the insulating mask (40) covering the yoke area (38) and the radial stator teeth (14) covers axially, and the receiving pockets (46) are arranged with respect to the radial direction (7) in the yoke area (38).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator body (11) is composed of a plurality of individual T-shaped stator segments, each of which has a separately formed, two-part insulating mask (40), and on each insulating mask (40) precisely a receiving pocket (46) is formed, in which exactly one or exactly two winding wires (22) are inserted, and are electrically contacted by means of the insulation displacement elements (70).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that single-tooth coils (17) are wound on at least two stator teeth (14) with an uninterrupted winding wire (22), with a connecting wire (30) between the at least two single-tooth coils (17) in a guide element (34) on the radial outside (41) of the insulating mask (40) is guided, the connecting wire (30) being placed through at least one receiving pocket (46) in order to contact the individual single-tooth coils (17) by means of the insulation displacement elements (70).

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that in order to form a delta circuit with two times three phases, the single-tooth coils (17) are connected by means of exactly two separate, uninterrupted winding wires (22), the wire start (113) and the wire end (114) of the first winding wire (22) and the wire beginning (113) and the wire end (114) of the second winding wire (22) are each placed in exactly one receiving pocket (46), so that on each single-tooth coil (17 ) each exactly one receiving pocket (46) is formed.

Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that exactly three winding wires (22) are inserted into a single receiving pocket (46) as the star point (S) to form a star connection, and the three winding wires (22) are in the cutting fork ( 72) are arranged one above the other in the axial direction (8) - in particular three phases, each with two phase strands connected in parallel, each consisting of two single-tooth coils (17) arranged in series, and a total of exactly three receiving pockets (46) for the three phase connections (U , V, W) and exactly one receiving pocket (46) for the star point (S) are electrically contacted.

Electrical machine (9) with a stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator body (11) is inserted into a motor housing (104), a rotor (18) being mounted via end shields (107) of the motor housing (104 ) is mounted within the stator (10), and the insulation displacement element (70) opposite the cutting fork (72) is connected to an electrical conductor element (54) for energizing the electrical windings (20), and the electrical conductor element (54 ) is designed as part of a wiring board (52) with integrated sheet metal strips or as an electronic circuit board (51) - and preferably an electronic unit (102) for controlling the electrical winding (20) is arranged axially above the insulating mask (40).

Method for manufacturing a stator (10) according to one of Claims 1 until 12 , characterized by the following process steps: - the receiving pockets (46) are formed in the at least one insulating mask (40) of the stator (10) - the electrical winding (20) is then wound onto the stator base body (34) using the winding wire (22), after the stator teeth (14) have been wound, the winding wire (22) is guided through the receiving pockets (46), with at least two winding wires (22) being inserted axially one above the other in at least one receiving pocket (46), depending on the interconnection realized - the cutting Clamping elements (70) are inserted axially into the receiving pockets (46) in order to make electrical contact with the winding wire (22) and in particular to connect the winding wire (22) to the wiring plate (52).