DE3505092C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen 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 (US-PS 30 14 140).

Mit zunehmender Verwendung elektronischer Bauteile zur Steuerung oder Stromversorgung elektromagnetischer Lackdrahtspulen aufweisen­ der 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 Verbin­ dungsstelle 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 Kontakt­ stiften zu versehen, die festsitzend in Bohrungen der Leiter­ platte eingepreßt und gemeinsam mit den übrigen Bauelementen der Leiterplatte verlötet werden. Diese bekannten Kontaktstif­ te 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 Lackdrahtab­ schnitt 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 kontaktie­ renden Verbindung nur für relativ dicke Lackdrähte geeignet ist, ist die Gefahr, daß das Drahtende beim Eintreten des Kontakt­ stiftes in die Bohrung abreißt, sehr groß, weil dabei auch das Drahtende in die Bohrung gezogen wird.

Bekannt ist bereits auch eine Klemmplatte zur Aufnahme der Enden von auf eine Halterung aufgewickelten Wicklungen (DE-AS 26 17 156). Dabei weist die Klemmplatte im wesentlichen die Form des Umfanges der Halterung auf, und zum Festlegen der Klemmplatte an der Halterung vor dem Wickeln der Wicklung ist eine Hilfs-Halteeinrichtung vorgesehen, die einen Ansatz an der Klemmplatte umfaßt, der in eine Bohrung der Halterung einpreßbar ist. Die Klemmplatte ist mit mehreren Sacklöchern versehen, in welche U-förmige Klemmen selbsthaltend eingesetzt sind. Diese Klemmen weisen in ihren sich gegenüberliegenden Wänden jeweils trichterförmige Schlitze auf, in welche die zu kontaktierenden Wicklungsdrahtenden beim Einsetzen der Klemmen in die Sacklöcher eingeführt werden. Diese Klemmen dienen zusätzlich zur Aufnahme von Anschlußdrähten, deren Enden bereits vor dem Einführen in die Klemmen vom Isoliermantel befreit sind.

Bei einem anderen bekannten Elektromotor (US-PS 39 84 712) sind die Anschlußdrähte am einen Ende mit einem Anschlußstecker versehen und mit ihren anderen Ende an den Enden von Leiterbah­ nen eines flachen Isolierstoffringes angelötet, wobei der Isolierstoff­ ring mit mehreren Verbindungselementen versehen ist, die leitend mit den Leiterbahnen verbunden sind und die jeweils die eine Hälfte von druckknopfartigen Kupplungselementen darstellen, deren Gegenstücke in entsprechender Anordnung in der Stirnwand eines U-förmig profilierten Ringkörpers, der die Wicklungsköpfe der Statorspulen umschließt, befestigt sind. Diese kugelkopfartigen Gegenstücke bestehen aus hohlen Blechteilen, in welche die zuvor abisolierten Wicklungsdrahtenden eingeführt und durch einen besonderen Arbeitsgang, nämlich durch das Anbringen von Sicken kontaktierend befestigt werden.

Es ist zwar bei dieser Vorrichtung auch der Vorteil gegeben, daß beim Aufsetzen des mit den Anschlußdrähten und den Leiter­ bahnen versehenen Isolierstoffringes auf den Isolierstoffkörper des Stators durch die druckknopfartigen, metallenen Kupplungs­ elemente der elektrische Kontakt zwischen den Anschlußdrähten und den Spulenwicklungen hergestellt wird. Fertigungstechnisch ist dies jedoch deshalb noch nachteilig, weil zur Herstellung der kontaktierenden Verbindung zwischen den Wicklungsdrahtenden und den Kupplungselementen, an denen sie unmittelbar befestigt sind, ein besonderer Arbeitsgang notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befestigung der Leiterplatte eines gattungsgemäßen Motors und die Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen den Spulenlackdrähten einerseits und den Leiterbahnen andererseits serienfertigungsgerecht zu vereinfachen insbesondere derart, daß diese beiden Maßnahmen in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden können, wobei zugleich die Gefahr des Abreißens oder Abscherens der zu kontaktierenden Spulenlackdrähte zu vermeiden ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß 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 Isolierstoffkörper 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, rippenarti­ gen 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 Isolierstoffkörper 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 Lackdraht­ enden und der Kontaktstifte in die Steckkontakthülsen, sondern es wird dadurch auch vermieden, daß der Lackdraht beim Ein­ dringen 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 weiteres 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 gewährlei­ stet 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 Lack­ drahtenden 11, 12, 13 und 14 mit unterschiedlichen Leiterbahnen einer gedruckten Leiterplatte 15 zu verbinden sind. Diese Leiter­ platte 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.

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 Pol­ schuhe 9 teilweise bedeckenden, ebenfalls segmentartig ausgebil­ deten Teilabschnitten 21 der oberen Isolier-Deckscheibe 5 einstückig, sich in axialer Richtung erstreckend angeformt. Während die beiden Haltefinger 17/1 lediglich zur Befestigung der Leiterplat­ te 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 Steckkon­ takthülsen 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 erstrecken­ den 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 Bohrungs­ wand 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 Verbin­ dung zu den Kontaktstiften 30 herzustellen, werden die Lackdraht­ enden jeweils einzeln 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 Haltefinger 17 und 17/1 in die Steckkontakthülsen 27 eingeschoben. 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 Kontaktstiftes 30 in eine Steckkontakt­ hülse 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 verwende­ ten Kontaktstifte 30 eine glatte zylindrische Mantelfläche und konisch gerundete Spitzen aufweisen, die kantenlos in die zylin­ drische 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 dünne 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.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen zwischen den Lackdrähten einer oder mehrerer Statorspulen eines Elektromotors, insbesondere eines kollektorlosen Gleichstrom­ motors, 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 Lack­ drahtes stellenweise kontaktierend durchdrungen oder besei­ tigt wird, in axialer Richtung in einen Hohlraum eines Iso­ lierstoffkörpers eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mit elektronischen Steuerelementen bestückten und auf dem Isolierstoffkörper (5) befestigten Leiterplatte (15) 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 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steckkontakthülsen (27, 27/1)von der Einsteck­ seite her in axialer Richtung 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 gekennzeich­ net, daß die mit geschlitzten Steckkontakthülsen versehenen Bohrungen der Seitenteile in axialer Richtung durchgehend geschlitzt sind.