DE3505092A1 - Lackdrahtkontaktverbindung zu leiterplatten - Google Patents
Lackdrahtkontaktverbindung zu leiterplattenInfo
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Description
Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen
den Lackdrahtenden einer oder mehrerer Statorspulen eines Elektromotors, insbesondere eines kollektorlosen
Gleichstrommotors, und elektrischen Leitern mittels Kontaktstiften, die jeweils einzeln gemeinsam mit jeweils
einem oder mehreren der zu kontaktierenden Lackdrähte unter Erzeugung einer radialen Pressung,
durch welche der Lackmantel des Lackdrahtes stellenweise kontaktierend durchdrungen oder beseitigt wird,
in axialer Richtung in einen Hohlraum eines Isolierstoffkörpers eingeführt werden.
Mit zunehmender Verwendung elektronischer Bauteile zur Steuerung oder Stromversorgung elektromagnetischer
Lackdrahtspulen aufweisender Geräte, wie z.B. Relais, Transformatoren, Motoren und dgl., wächst
auch die Anwendung gedruckter Leiterplatten und damit auch das technische Problem, wie man die Cu-Lackdrahtenden
der Spulen dieser elektromagnetischen Geräte serienmäßig mit ausreichender Kontaktsicherheit
an die Leiterplatten anschließen kann. Dabei soll aus Kostengründen zugleich an der Verbindungsstelle die
isolierende Lackschicht vom Cu-Draht entfernt und eine
feste Verbindung mit einer Leiterbahn hergestellt werden. Bisher geschieht dies in der Weise, daß der zu
befestigende Lackdrahtabschnitt mit einem Lötkolben unmittelbar auf eine Leiterbahn gelötet wird. Damit dabei
die isolierende Lackschicht vom Draht entfernt wird, ist es erforderlich, daß der heiße Lötkolben mehrfach
mit einem gewissen Anpreßdruck über den einzelnen Draht geführt wird, so daß der Isolierlack schmilzt und
die blanke Drahtoberfläche mit dem flüssigen Lötmittel unmittelbar Kontakt bekommt. Diese Methode ist nicht
nur sehr zeitraubend, sondern sie birgt auch die Gefahr in sich, daß insbesondere bei sehr dünnen Lackdrähten
der anzuschließende Drahtabschnitt abreißt oder daß keine einwandfreie elektrische Kontaktierung zustande
kommt.
Es ist zwar auch bekannt, elektrische Leiterplatten mit Kontaktstiflen zu versehen, die festsitzend in Bohrungen
der Leiterplatte eingepreßt und gemeinsam mit den übrigen Bauelementen der Leiterplatte verlötet
werden. Diese bekannten Kontaktstifte werden jedoch nur dort angewandt, wo als Gegenkontaktelement eine
den Kontaktstift klemmend aufnehmende Metallsteckbuchse vorhanden ist.
Es ist auch bereits bekannt (US-PS 30 14 140), die Lackdrahtenden der Spule eines Spaltpolmotors mit
einzelnen Kontaktstiften dadurch kontaktierend zu verbinden, daß jeweils ein mit einem Gewinde versehener
Kontaktstiftabschnitt zusammen mit einem Lackdrahtabschnitt in eine Bohrung einer Isolierstoffhülse eingepreßt
wird. Dabei graben sich die scharfkantigen Gewindegänge bis zur kontaktierenden Berührung mit
dem Draht in den Lackmantel ein. Mittels aufsteckbaren Klemmschuhen werden an die Kontaktstifte Anschlußlitzen
angeschlossen.
Abgesehen davon, daß diese Art der Herstellung einer kontaktierenden Verbindung nur für relativ dicke
Lackdrähte geeignet ist, ist die Gefahr, daß das Drahtende beim Eintreten des Kontaktstiftes in die Bohrung
abreißt, sehr groß, weil dabei auch das Drahtende in die Bohrung gezogen wird.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindunsgemäß dadurch, daß in einer mit elektronischen Steuerelementen bestückten
und auf dem Isolierstoffkörper befestigten Leiterplatte mehrere zylindrische und mit glatten Mantelflächen
versehene Kontaktstifte kontaktierend befestigt sind und daß der Kunststoffkörper in mehreren Bohrungen
achsparallele, jeweils zur Aufnahme eines der Kontaktstifte dienende Steckkontakthülsen aus Metall aufweist,
deren Innenflächen sich in Einsteckrichtung schwach konisch verjüngen und/oder mit im wesentlichen
quer zur Achsrichtung verlaufenden, rippenartigen Erhebungen versehen sind.
Der Hauptvorteil, der dadurch erzielt wird, ist darin zu sehen, daß die elektrische Kontaktierung zwischen
den Spulendrähten und den Leiterbahnen der Leiterplatte und die mechanische Befestigung der Leiterplatte
auf dem Kunststoffkörper im selben Arbeitsgang erfolgen und daß die Abreiß- oder Abschergefahr dadurch
gebannt ist, daß entweder gar keine scharfkantigen Teile mit dem Draht in Berührung kommen oder daß die
Erhebungen an dem Teil angeordnet sind, der sich relativ zum eingelegten Draht nicht bewegt.
Die Ausgestaltungen der Erfindung nach Anspruch 2 oder 3 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn dickere
Lackdrähte zu kontaktieren sind.
Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 erleichtert nicht nur das Einführen des oder der anzuschließenden
Lackdrahtenden und der Kontaktstifte in die Steckkontakthülsen, sondern es wird dadurch auch
vermieden, daß der Lackdraht beim Eindringen des Kontaktstiftes in die Steckkontakthülse über eine scharfe
Kante gezogen und möglicherweise beschädigt werden kann.
Die Verwendung von Steckkontakthülsen gemäß Anspruch 5 hat den Vorteil, daß eine höhere Radialelastizität
erzielt werden kann, durch welche die Kontaktierung sehr dünner Lackdrähte sicherer wird und durch
welche auch Lackdrähte mit größeren Dickenunterschieden kontaktiert werden können. Dabei ist es ohne
weiters möglich, die Schlitzung über die gesamte Länge der Steckkontakthülse vorzusehen.
Eine sehr einfache, in ihrer Bewegung dem Vorgang des Einsteckens der Kontaktstifte in die Steckkontakthülsen
entsprechende Verbindung läßt sich durch die Merkmale gemäß Anspruch 6 realisieren.
Die Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 gewährleistet ihre vorteilhafte Anwendung insbesondere
bei der Fertigung von kollektorlosen elektronisch angesteuerten Gleichstrommotoren, bei denen es bisher
erforderlich war, vier Wicklungsdrahtenden durch Löten mit unterschiedlichen Leiterbahnen einer gedruckten
Leiterplatte zu verbinden.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 8 in Verbindung mit der Ausgestaltung nach Anspruch 5 und 7 wird
das maschinelle Einlegen der Wicklungsenden in die Steckkontakthülsen erleichtert bzw. ermöglicht.
Anhand der Zeichnung wird nun im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 den Stator eines kollektorlosen Gleichstrommotors in Seitenansicht mit Leiterplatte;
Fig. 2 eine Draufsicht der Fig. 1 ohne Leiterplatte;
Fig. 3 einen Schnitt III-III aus Fig. 2;
Fig. 4 einen Schnitt IV-IV aus Fig. 2 in vergrößerter
Darstellung;
Fig. 5 in vergrößerter Darstellung die Draufsicht eines Polschenkels des Stators der Fig. 1 und 2;
Fig. 6 eine geschlitzte Steckkontakthülse aus Metall nach der Schnittlinie VI-VI aus Fig. 7.
Fig. 7 die Steckkontakthülse der Fig. 6 in axialer Draufsicht.
Fig. 8 eine andere geschlitzte Steckkontakthülse aus Metall in perspektivischer Seitenansicht;
Fig. 9 einen vergrößerten Längsschnitt der in Fig. 8
dargestellten Kontakthülse.
Bei dem in den Fig. 1 und 2 in Seitenansicht und Draufsicht dargestellten Stator 1 eines Gleichstrommotors
sind auf beiden Stirnseiten 2 und 3 eines Blechpaketes 4 Isolier-Deckscheiben 5 und 6 aus Kunststoff angeordnet,
die nicht nur den ringförmigen Innenteil 7, sondern auch die Radialstege 8 und den größten Teil der
segmentförmigen Polschuhe 9 bedecken. Auf die Radialstege 8 sind jeweils Doppelspulen 10 aufgewickelt,
deren vier Lackdrahtenden 11,12,13 und 14 mit unterschiedlichen
Leiterbahnen einer gedruckten Leiterplatte 15 zu verbinden sind. Diese Leiterplatte 15 ist mittels
Rastklinken 16 gabelförmig geschlitzter Haltefinger 17 bzw. 17/1 der oberen Isolier-Deckscheibe 5 in einem
gewissen Abstand vom Blechpaket 4 parallel dazu verlaufend befestigt.
ίο Die geschlitzten Enden der Haltefinger 17 und 17/1
ragen dabei in Schlitzöffnungen 18 der Halteplatte 15 (siehe Fig. 4 bis 6). Die Haltefinger 17 und 17/1 sind
jeweils symmetrisch zu den Mittelachsen 19 und 20 der Radialstege 8 an den die Polschuhe 9 teilweise bedekkenden,
ebenfalls segmentartig ausgebildeten Teilabschnitten 21 der oberen Isolier-Deckscheibe 5 einstükkig,
sich in axialer Richtung erstreckend angeformt. Während die beiden Haltefinger 17/1 lediglich zur Befestigung
der Leiterplatte 15 vorgesehen sind, weisen die Haltefinger 17, wie es am besten aus den Fig. 2,4 und 7
ersichtlich ist, zu beiden Seiten in symmetrischer Anordnung zu den Mittelachsen 19 und 20 jeweils zwei einstückig
angeformte Seitenteile 23 mit je einer parallel zur Achse der Bohrung 22 des Blechpaketes 4 verlaufenden
Bohrungen 24 auf, in deren oberem erweiterten Abschnitt 25 jeweils geschlitzte Steckkontakthülsen 27
oder 27/1 aus Metall in der in Fig. 6 und 7 bzw. in Fig. 8 und 9 jeweils als Einzelteil dargestellten Form eingesetzt
sind. Diese Steckkontakthülsen 27 und 27/1 sowie die Bohrungen 24 sind an ihrem oberen Enden trichterartig
oder trompetenartig erweitert. Während die Steckkontakthülsen 27/1 auf ihrer inneren Mantelfläche
27 mit mehreren Ringrippen 28' versehen, die jeweils
zwei Kanten 28/1 aufweisen, welche den Lackmantel des Lackdrahtes bei radialem Preßdruck schneidend
durchdringen können, ist die Steckkontakthülse 27 mit mehreren weniger scharfen, ringförmigen Sicken 28
versehen, welche radial von außen nach innen getrieben sind. In den Fig. 8 und 9 sind jeweils drei solcher relativ
scharfkantiger Ringrippen 28' dargestellt. Die Steckkontakthülse 27 hingegen weist fünf ringförmige Sicken
28 auf. Die Kontakthülsen 27 und 27/1 sind jeweils aus
gerolltem Blech hergestellt und mit einem sich in axialer Richtung über die gesamte Länge erstreckenden Schlitz
29 versehen, der eine radiale Elastizität bewirkt. Ebenso wie die Steckkontakthülsen 27 und 27/1 sind auch die
Seitenteile 23 mit durchgehenden Axialschlitzen 26 versehen (Fig. 5), um auch eine gewisse radiale Elastizität
der Bohrungswand zu erzielen und um die Lackdrahtenden 11 bis 14 maschinell leichter in die Steckkontakthülsen
27 bzw. 27/1 einlegen zu können.
Zum Einstecken in diese Steckkontakthülsen 27 oder 27/1 sind in der Leiterplatte 15 zylindrische, mit abgerundeten,
konischen Spitzen und glatten Mantelflächen versehene Kontaktstifte 30 befestigt. Diese Kontaktstifte
30 weisen jeweils in ihrer Längsmitte einen Anschlagbund 31 auf, bis zu dem sie von der Unterseite in die
Leiterplatte 15 eingeschossen sind. Auf der Oberseite der Leiterplatte 15 sind die Kontaktstifte 30 jeweils mit
einer Leiterbahn verlötet. Um die losen Lackdrahtenden 11,12,13 und 14 in den Steckkontakthülsen 27 oder
27/1 der Bohrungen 24 zu befestigen und zugleich eine elektrisch leitende Verbindung zu den Kontaktstiften 30
herzustellen, werden die Lackdrahtenden jeweils einzein in eine der Steckkontakthülsen 27 oder 27/1 in der
in Fig. 4 dargestellten Weise von oben oder von unten eingeführt, und anschließend werden die Kontaktstifte
30 beim Aufsetzen der Leiterplatte 15 auf die Haltefin-
ger 17 und 17/1 in die Steckkontakthülsen 27 eingescho- *"
ben. Dabei ist der Innendurchmesser der Steckkontakthülsen 27 und 27/1 so auf den Außendurchmesser der
Kontaktstifte 30 abgestimmt, daß eine radiale Klemmwirkung oder Pressung entsteht, durch welche die Lackdrahtenden
11 bis 14 gegen die relativ scharfen Kanten 28/1 der Ringrippen 28 gepreßt werden, welche dann
die Lackdrahtschicht durchstoßen und eine leitende Verbindung zum Metalldraht herstellen. Das etwa gleiche
Ergebnis tritt auch beim Eintreiben eines Kontakt-Stiftes 30 in eine Steckkontakthülse 27 ein, mit dem Unterschied
allerdings, daß die ringförmigen Sicken 28 den Lackmantel des Drahtes weniger schneidend als vielmehr
quetschend durchdringen um den Draht zu kontaktieren, weil sie stumpfer sind.
Dadurch daß die oberen Enden der Steckkontakthülsen 27 bzw. 27/1 trompetenartig aufgeweitet sind, können
die Lackdrahtenden, wenn sie von oben mit einer losen Schleife in die Kontakthülsen 27 eingeführt sind,
beim Eindringen der Kontaktstifte 30 ohne weiteres eine Axialbewegung ausführen, ohne daß dabei die Gefahr
besteht, daß sie an den Rändern der Steckkontakthülsen 27 beschädigt werden.
Da die zusammen mit den Steckkontakthülsen 27 bzw. 27/1 verwendeten Kontaktstifte 30 eine glatte zylindrische
Mantelfläche und konisch gerundete Spitzen aufweisen, die kantenlos in die zylindrische Mantelfläche
übergehen, sind an den Kontaktstiften 30 selbst keine scharfen Kanten vorhanden, die im Zusammenwirken
mit den Kanten 28/1 der Ringrippen 28' oder den Sicken 28 eine Scherwirkung ausüben und den Lackdraht
beim Eindringen in die Steckkontakthülse 27 oder 27/1 abschneiden könnten. . *
Während sich die Steckkontakthülsen 27 mit ihren /
aus Sicken 28 bestehenden Erhebungen sowohl für dün- 35 (
ne als auch für relativ dicke Lackdrähte eignen, sind die ^.
Steckkontakthülsen 27/1 mit den relativ scharfkantigen Ringrippen 28' bei der Kontaktierung extrem dünner
Lackdrähte vorteilhafter.
Es ist auch möglich, ungeschlitzte, d.h. ringsum geschlossene
Steckkontakthülsen mit glatten Innenflächen zusammen mit ebenfalls glatten Kontaktstiften 30 zur
Kontaktierung mit Lackdrähten zu verwenden, wenn die Durchmessertoleranzen exakt auf die Drahtstärke
abgestimmt sind und eine erhöhter Einpreßkraft in Kauf genommen wird, dabei ist es von Vorteil, wenn die glatten
Innenflächen sich in Einsteckrichtung geringfügig konisch verjüngen und z.B. einsteckseitig um die Drahtdicke weiter sind als am Ende der Einstecklänge.
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Claims (8)
1. Vorrichtung zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen zwischen den Lackdrähten einer
oder mehrerer Statorspulen eines Elektromotors, insbesondere eines kollektorlosen Gleichstrommotors,
und elektrischen Leitern mittels Kontaktstiften, die jeweils einzeln gemeinsam mit jeweils einem
oder mehreren der zu kontaktierenden Lackdrähte unter Erzeugung einer radialen Pressung,
durch welche der Lackmantel des Lackdrahtes stellenweise kontaktierend durchdrungen oder beseitigt
wird, in axialer Richtung in einen Hohlraum eines Isolierstoffkörpers eingeführt werden, da
durch gekennzeichnet, daß in einer mit elektronisehen Steuerelementen bestückten und auf dem
Isolierstoffkörper (5) befestigten Leiterplatte (15) und mehrere zylindrische und mit glatten Mantelflächen
versehene Kontaktstifte (30) kontaktierend befestigt sind und daß der Isolierstoffkörper (5) in
mehreren Bohrungen (24) achsparallele, jeweils zur Aufnahme eines der Kontaktstifte (30) dienende
Steckkontakthülsen (27, 27/1) aus Metall aufweist, deren Innenflächen sich in Einsteckrichtung
schwach konisch verjüngen und/oder mit im wesentlichen quer zur Achsrichtung verlaufenden, rippenartigen
Erhebungen (28,28') versehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen aus kantigen Rippen
(28') bestehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen aus von außen nach
innen geprägen Sicken (28) bestehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckkontakthülse (27, 27/1) einsteckseitig
trompetenartig oder konisch erweitert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 84, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steckkontakthülsen (27,27/1) von der Einsteck- seite her in axialer Riehtung
über wenigstens zwei Drittel ihrer Länge geschlitzt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (15) durch Rastmittel,
insbesondere durch rastende Sperrklinken (16), bei gleichzeitigem Einführen der Kontaktstifte (30) in
die Steckkontakthülsen (27, 27/1) auf dem Isolierstoffkörper (5) befestigbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (24) mit den Steckkontakthülsen
(27, 27/1) in Seitenteilen (23) sich axial erstreckender Haltefinger (17) einer stirnseitig auf
dem Blechpaket (4) des Stators angeordneten Isolier-Deckscheibe
(5) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit geschlitzten Steckkontakthülsen
versehenen Bohrungen der Seitenteile in axialer Richtung durchgehend geschlitzt sind.
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