DE10206356B4

DE10206356B4 - Verfahren zur Verbindung eines bedrahteten elektrischen oder elektronischen Bauteils mit einem elektrisch leitenden Körper

Info

Publication number: DE10206356B4
Application number: DE10206356A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kulla; Georg Bonk
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: DE10206356A1

Abstract

Verfahren zur Verbindung eines bedrahteten elektrischen oder elektronischen Bauteils (1) mit einem elektrisch leitenden Körper (2), wobei ein Anschlussdraht (3) des Bauteils (1) in einer Vertiefung (4) des Körpers (2) eingelegt wird und das Material, das die Vertiefung begrenzt, durch ein Umformverfahren vollumfänglich um den Anschlussdraht (3) herum geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) durch Urformen in einer Druckgussform hergestellt wird und das Umformverfahren ein Kaltumformverfahren ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung eines bedrahteten elektrischen oder elektronischen Bauteils (1) mit einem elektrisch leitenden Körper (2), wobei ein Anschlussdraht (3) des Bauteils (1) in einer Vertiefung (4) des Körpers (2) eingelegt wird und das Material, das die Vertiefung begrenzt, durch ein Umformverfahren vollumfänglich um den Anschlussdraht (3) herum geformt wird.
Es ist bekannt elektrische oder elektronische Bauteile mit einem elektrisch leitenden Körper zu verschweißen, insbesondere ist es bekannt bedrahtete Kondensatoren mit Zink-Druckgusslagerschilden zu verschweißen. Bei dem bekannten Befestigungsverfahren kann der leitende Körper beim Schweißvorgang verformt werden. Wenn dies im Bereich einer Lagerstelle für eine Motorwelle der Fall ist, können sich Nachteile für die mechanischen Eigenschaften des Motors ergeben. Grundsätzlich ist die Fehlerwahrscheinlichkeit bei Schweißverfahren größer als bei mechanischen Befestigungsverfahren.

Ein alternatives Verbindungsverfahren ist aus der DE-PS 29 36 290 C2 bekannt. Dort ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzleiteranschlusses beschrieben, wobei der Schutzleiter in eine „Einsteckbohrung" eines Ständerblechpakets eingesteckt und dort durch ein Verstemmwerkzeug verklemmt ist. Diese Verbindung ist sehr aufwendig herzustellen, weil der Schutzleiter in die „Einsteckbohrung" gefädelt werden muss. Weiter ist keine gute Korrosionsbeständigkeit gegeben.

In Der DE 199 02 433 C1 wird ein Verbindungsverfahren dargestellt bei dem bedrahtete Bauteile mit Hilfe einer Schneidklemmverbindung kontaktiert und mit einem metallischen Gehäuse elektrisch leitend verbunden werden.

Die DE 692 12 090 T2 zeigt ein Schneidklemmkontaktelement, bei dem die Schneidkanten in Form eines verengten Bereiches durch Wegdrücken des Grundmaterials erzeugt werden.

Die DE 196 26 450 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Anschlussträgers und zum Befestigen eines Metalldrahtes an diesem Anschlussträger, wobei eine Ausstülpung geprägt und eine Aussparung gestanzt wird, dann ein Draht in die Aussparung eingelegt und der Anschlussträger unter Einwirkung einer Widerstandserwärmung verformt wird, so dass der Draht schließlich vollumfänglich umgeben ist von dem Anschlussträgermaterial. Nachteil dieses gattungsgemäßen Verfahrens ist das aufwändige Warmumformverfahren.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Befestigungsverfahren anzugeben, das mit einfachen Werkzeugen auf einfache Weise mit wenigen prozesssicheren Verfahrensschritten ausführbar ist und mit dem eine gute und sichere, dauerhaft korrosionsgeschützte elektrische Verbindung mit hoher mechanischer Festigkeit herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vertiefung durch Urformen in einer Druckgussform hergestellt wird und das Umformverfahren ein Kaltumformverfahren ist. Die vorgeschlagene Lösung ist sehr prozesssicher, weil die geometrischen Voraussetzungen sehr genau herstellbar sind und das eingesetzte Umformverfahren kaum Schwankungen durch störende äußere Einflüsse oder die Umformeinrichtung selbst ausgesetzt ist. Durch die vollumfängliche Einbettung des Anschlussdrahtes im elektrisch leitenden Körper wird das Bauteil sehr sicher gehalten, so dass beim Zugversuch eher der Anschlussdraht selbst reißt aber nicht die Verbindung. Weiter ist ein sehr guter Korrosionsschutz der Verbindung dadurch gegeben, dass das Material des elektrisch leitenden Körpers ohne Hohlräume am Anschlussdraht anliegt. Dies konnte durch Schliffbilder der Verbindung belegt werden. Eine sehr genaue Herstellung der Vertiefung ist durch eine Druckgussform erreichbar. Die Streuungen der geometrischen Abmessungen sind hierbei in einem Bereich, der für die Herstellung der Verbindung zwischen Anschlussdraht und elektrisch leitendem Körper irrelevant sind. Das erfindungsgemäße Umformverfahren erweist sich auch deshalb als sehr sicher, weil keine Erwärmung des elektrisch leitenden Körpers oder des elektronischen Bauteils notwendig ist. Die Verbindung ist durch Kaltumformen herstellbar. Dies ist günstig für das Korrosionsverhalten und für die Zerstörungssicherheit der beteiligten Bauteile.

Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Zweckmäßigerweise ist die Vertiefung in Form eines Schlitzes, einer Nut oder einer Kerbe ausgebildet. Es ist hierbei nicht nötig und durch wirtschaftliche Verfahren auch nicht möglich Hinterschnitte in der Vertiefung auszubilden um ein vollumfängliches umschließen des Anschlussdrahtes zu erreichen.

Es ist vorteilhaft die Vertiefung in einem vorspringenden Bereich des Körpers einzubringen, wobei die Vertiefung von einem Beginn des vorspringenden Bereichs geradlinig bis zu dessen Ende so durchgängig ausgebildet ist, dass für das Einlegen des Anschlussdrahtes in die Vertiefung kein Abknicken oder Biegen desselben erforderlich ist. Hierdurch werden unnötige Biege- oder Abknickarbeitsgänge entbehrlich und mögliche während der Umformung auftretende Zugkräfte weitgehend verhindert.

Bevorzugt wird ein Verstemmverfahren für den vollumfänglichen Einschluss des Anschlussdrahtes herangezogen, weil dies besonders einfach und sicher ausführbar ist. Zudem stehen gesicherte Erfahrungen auf diesem Gebiet zur Verfügung.

Zur Umsetzung des genannten Umformverfahrens ist der Einsatz eines konvexen Prägestempels vorgesehen, der mit hohem Druck vorzugsweise rechtwinklig auf die Vertiefung mit dem darin befindlichen Anschlussdraht gepresst wird. Die abgerundete Form des Prägestempels verhindert weitgehend die Rissbildung an der Prägestelle und bildet auch eine optisch ansprechende Verbindung.

Weit verbreitet sind Verbindungen zwischen Kondensatoren oder einfachen elektrischen Leitern, wie Masseverbindungen mit einem elektrisch leitenden Körper, z.B. einem Motorgehäuse. Die Anordnung insbesondere eines Kondensators als Entstörbauteil hat keinen unwesentlichen Einfluss auf die Entstöreigenschaften selbst, daher sind kurze Leitungsverbindungen besonders wichtig. Diese Eigenschaften werden in den nachfolgenden anwendungsbezogenen Merkmalen der Erfindung herausgestellt.

Es wird ein Elektromotor mit einer nach dem genannten Verfahren hergestellten elektrischen Verbindung vorgeschlagen, wobei der elektrisch leitende Körper ein Lagerschild, insbesondere ein Zink-Druckguss-Lagerschild ist. Derartige Lagerschilde werden beim Bau von Elektrokleinstmotoren häufig verwendet, daher kommt einer sicheren und wirtschaftlichen Verbindung in diesem Bereich große Bedeutung zu.

In der Regel sind elektrische oder elektronische Bauteile auf einer Leiterplatte oder einer Bürstentragplatte vormontiert angeordnet. Dies erleichtert die Montage erheblich. Die Bauteile sind im montierten Zustand einerseits mit dem Lagerschild und andererseits mit der Leiterplatte bzw. der Bürstentragplatte elektrisch verbunden. Da elektronische Bauteile zunehmend in Elektromotoren eingesetzt werden, steigen tendenziell die durch Montagefehler verursachten Ausfälle an. Deshalb ist es besonders wichtig ein Verbindungsverfahren anzuwenden, das den elektronischen Bauteilen und den Verbindungsleitungen gegenüber schonend durchführbar ist.

Um an die Verbindungsstelle mit einem Werkzeug heranzukommen wird vorgeschlagen eine Ausnehmung in der Leiterplatte bzw. der Bürstentragplatte vorzusehen durch welche der vorspringende Bereich des Lagerschildes mit der Vertiefung auf eine mit den elektronischen Bauteilen bestückte Seite der Leiterplatte bzw. Bürstentragplatte vorragt. Hier erfolgt auch die elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Anschlussdraht und der Vertiefung.

Es hat sich gezeigt, dass eine Tasche auf der Leiterplatte bzw. der Bürstentragplatte sehr nützlich ist, um das Bauteil auszurichten und ggf. vorzufixieren. Auch der freie, mit dem Lagerschild zu verbindende Anschlussdraht kann durch geschickte Formgebung der Leiterplatte bzw. der Bürstentragplatte montagefreundlich angeordnet werden, ggf. auch so, dass ein versehentliches Abbiegen oder Abknicken sicher vermeidbar ist.

Eine besonders wirtschaftliche Lösung ist gegeben, wenn der vorspringende Bereich des Lagerschildes zusätzlich ein Befestigungsmittel für die Leiterplatte bzw. die Bürstentragplatte ist. Diese Befestigung kann durch Umformung des vorspringenden Bereichs erfolgen, wobei eine form- oder kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht von zu verbindenden Bauteilen,
2 Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindung,
3 eine räumliche Darstellung der Verbindung,
4 ein Schliffbild der Verbindung und
5 ein Elektromotor mit der erfindungsgemäßen Verbindung.
1 zeigt einen Anschlussdraht 3 eines Bauteils, das in eine Vertiefung 4 eines elektrisch leitenden Körpers 2 eingelegt ist, wobei der elektrisch leitende Körper 2 aus einem plastisch verformbaren metallischen Werkstoff, z.B. Zink, besteht.
In 2 ist der Zustand des leitenden Körpers 2 gezeigt, wie er nach der Einwirkung eines konvexen Prägestempels 8 im Bereich der Vertiefung ist. Durch den Prägestempel 8, ist das an die Vertiefung angrenzende Material so über den Anschlussdraht 3 des Bauteils gedrängt worden, dass der Anschlussdraht 3 vollumfänglich vom Material des leitenden Körpers 2 umgeben ist. Durch den Druck des Prägestempels 8 werden alle Hohlräume um das Bauteil gasdicht verfüllt, so dass keine Korrosionsgefahr besteht. Der Prägestempel 8 ist deutlich größer als die Vertiefung, wodurch eine relativ große Toleranz bezüglich der Lage des Prägestempels zugelassen werden kann. Durch den Prägevorgang wird eine sehr feste mechanische und eine sehr gute elektrische Verbindung zwischen dem Anschlussdraht 3 des Bauteils und dem elektrisch leitenden Körper 2 hergestellt.
3 zeigt eine räumliche Darstellung der Verbindung, mit einem aus dem leitenden Körper 2 vorspringenden Bereich 5, der Vertiefung in Form eines Schlitzes und dem Anschlussdraht 3 des Bauteils. Durch den Prägevorgang ist eine Mulde 10 entstanden.
Ein Schliffbild einer auf obige Weise hergestellte Verbindung (4) zwischen dem elektrisch leitenden Körper 2 und dem Anschlussdraht 3 des Bauteils zeigt deutlich die vollständige Verfüllung aller Hohlräume um den Anschlussdraht 3.
5 zeigt einen aus einem elektrisch leitenden Körper 2 bestehenden Lagerschild 11 eines Elektromotors, mit einem vorspringenden Bereich 5, der mit einer schlitzförmigen Vertiefung 4 versehen ist, in die ein Anschlussdraht 3 eines Bauteils 1 (hier: Kondensator 9) eingelegt ist. Der Kondensator 9 ist Bestandteil einer Bürstentragplatte 12, die mit einer Tasche 14 zur Vormontage des Kondensators 9 ausgestattet ist. Ein Anschlussdraht 3 des Kondensators 9 ist elektrisch mit der Bürstentragplatte 12 verbunden. Die Bürstentragplatte 12 weist eine Ausnehmung 13 auf, die als Durchgang für den vorspringenden Bereich 5 dient. Die Höhe des vorspringenden Bereichs 5 und die Lage der darin befindlichen Vertiefung 4 ist so gewählt, dass die Anschlussdrähte des Kondensators nicht abgebogen werden müssen um in die Montagelage gebracht werden zu können.
Das beschriebene Verfahren beschränkt sich nicht auf elektrisch leitende Verbindungen, es ist vielmehr auch für die ausschließlich mechanische Befestigung von Bauteilen verwendbar.

1: Bauteil
2: elektrisch leitender Körper
3: Anschlussdraht
4: Vertiefung
5: vorspringender Bereich
6: Beginn des vorspringenden Bereichs
7: Ende des vorspringenden Bereichs
8: konvexer Prägestempel
9: Kondensator
10: Mulde
11: Lagerschild
12: Bürstentragplatte
13: Ausnehmung
14: Tasche

Claims

Verfahren zur Verbindung eines bedrahteten elektrischen oder elektronischen Bauteils (1) mit einem elektrisch leitenden Körper (2), wobei ein Anschlussdraht (3) des Bauteils (1) in einer Vertiefung (4) des Körpers (2) eingelegt wird und das Material, das die Vertiefung begrenzt, durch ein Umformverfahren vollumfänglich um den Anschlussdraht (3) herum geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) durch Urformen in einer Druckgussform hergestellt wird und das Umformverfahren ein Kaltumformverfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) in Form eines Schlitzes, einer Nut oder einer Kerbe ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (4) in einem vorspringenden Bereich (5) des Körpers (2) eingebracht ist, wobei die Vertiefung (4) von einem Beginn (6) des vorspringenden Bereichs geradlinig bis zu dessen Ende (7) so durchgängig ausgebildet ist, dass für das Einlegen des Anschlussdrahtes (3) in die Vertiefung kein Abknicken oder Biegen desselben erforderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Umformverfahren ein Verstemmverfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Umformverfahren ein konvexer Prägestempel (8) verwendet wird, der mit hohem Druck vorzugsweise rechtwinklig auf die Vertiefung (4) mit dem darin befindlichen Anschlussdraht (3) gepresst wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Kondensator (9) oder ein elektrischer Verbinder ist.
Elektromotor mit einer nach einem Verfahren zumindest eines der vorangehenden Ansprüche hergestellten elektrischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (2) ein Lagerschild (11) ist.
Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (11) ein Zink-Druckgusslagerschild ist.
Elektromotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) einerseits mit einer Leiterplatte oder einer Bürstentragplatte (12) und andererseits mit dem Lagerschild (11) elektrisch verbunden ist.
Elektromotor nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein vorspringender Bereich (5) durch eine Ausnehmung (13) der Leiterplatte bzw. der Bürstentragplatte (12) ragt und mit dem elektronischen Bauteil (4) elektrisch und mechanisch verbunden ist.
Elektromotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Bauteil (4) in einer Tasche (14) auf der Leiterplatte bzw. der Bürstentragplatte (12) aufgenommen ist.
Elektromotor nach Anspruch 7, 8, 9,10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der vorspringende Bereich (5) ein Befestigungsmittel für die Leiterplatte bzw. die Bürstentragplatte (12) ist.
Elektromotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung der Leiterplatte bzw. der Bürstentragplatte (12) durch Umformung des vorspringenden Bereichs (5) erfolgt, wobei eine form- oder kraftschlüssige Verbindung hergestellt wird.