EP0997984A1 - Steckverbindung einer Leiterkarte an Elektromotor - Google Patents

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EP0997984A1
EP0997984A1 EP99120590A EP99120590A EP0997984A1 EP 0997984 A1 EP0997984 A1 EP 0997984A1 EP 99120590 A EP99120590 A EP 99120590A EP 99120590 A EP99120590 A EP 99120590A EP 0997984 A1 EP0997984 A1 EP 0997984A1
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EP
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plug
circuit board
metal strip
sheet metal
plug connection
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Waldemar Stephan
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Wilo GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/04—Pins or blades for co-operation with sockets
    • H01R13/08—Resiliently-mounted rigid pins or blades

Definitions

  • the invention relates to an electrical connector between at least one winding of the stator Electric motor and a circuit board of the electric motor controlling electronics, with one on a first electrical solder contact soldered to the circuit board Plug, which in the assembled state in one with the Windings connected socket is inserted, the Plug a second via a flexible connection has electrical solder contact to the circuit board.
  • Connectors provided on printed circuit boards are well known.
  • a sheet metal strip is attached to the PCB soldered, which acts as a connector and which in a clamping contact acting as a socket can be inserted is. It is important that the sheet metal strip in the essentially perpendicular to the surface of the circuit board protrudes so stiff that he is at the Installation by inserting it into the terminal contact occurring forces can absorb.
  • solder connection between the metal strip and the Printed circuit board Due to vibrations when operating the electric motor Solder connection between the metal strip and the Printed circuit board considerable mechanical loads exposed, especially with older solder connections and / or at higher temperatures can lead to the fact that the solder joint is damaged or completely loosened. This break in the electrical connection between leads the stator windings and the electronics unit to the failure of the electric motor, possibly causing further damage can occur.
  • the object of the invention is therefore a constructive simple and easy-to-use plug connection of the to create the type mentioned above, both a sufficient strength to absorb the assembly forces as also a permanently secure and against external mechanical Has insensitive electrical connection and to manufacture and close them quickly and inexpensively assemble.
  • solder contacts and the plug are formed from a single sheet metal strip and the flexible connection through a curved area of the Sheet metal strip is formed.
  • the sheet metal strip is slotted at its lower end in such a way that it two solder contacts each at one end of a partial strip has, which are opposite the end forming the plug. This makes a particularly simple and cost-effective production from a single sheet metal blank through one in a single step executable punching and bending process.
  • the Sheet metal strips at its lower end two or more Have slots such that it has three or more Has partial strips, each with a solder contact on their Have the end that the end forming the plug opposite.
  • the individual partial strips can each be designed as a rigid or flexible area, wherein at least one rigid and at least one flexible area is available.
  • first Solder contact in a central area of the metal strip arranged between the second solder contact and the plug is.
  • the metal strip is not in partial strips slotted, but as a single continuous stripe educated.
  • a special one Flexibility can be achieved in that the curved Area of the metal strip in the form of a zigzag line or is curved in a wavy line.
  • Figures 2 to 4 are in side view ( Figure a) and in Front view ( Figure b) shown.
  • the circuit board 1 shown schematically in FIG. 1 (PCB, ceramic substrate or IMS substrate with Conductor pattern) is not closer to the housing 2 shown electric motor used.
  • the circuit board 1 On the circuit board 1 are the individual components 3 of the electric motor controlling electronics arranged and through each other Solder connections connected.
  • the contact with the windings of the stator of the electric motor is via an inventive electrical connector produced, of which in figure 1 a connector 4 is shown schematically.
  • the plug 4 consists of a bent sheet metal strip, the one with a first foot region 5 via a solder connection 6 electrically connected to the components 3 of the circuit board 1 is.
  • the socket 8 in turn is with a winding of the stator of the electric motor electrically connected. You can use multiple windings each a separate socket 8 or a single common Socket 8 may be provided.
  • a second foot region 9 of the plug 4 is also over soldered a solder joint 10 to the circuit board 1 and electrically connected to the electronic components 3.
  • about the bent sheet metal strip area 11 is the second foot area 9 with the first foot area 5 of the Connector 4 flexibly electrically connected.
  • connector 4 shown in Figure 2 is a only, relatively narrow sheet metal strip bent in such a way that its one end portion the long leg 7 to Inserting into the socket 8 forms an adjacent area forms the first foot region 5 and the other end region forms the second foot region 9.
  • the flexible connection 11 is between the two foot areas 5 and 9 also through the multiple back and forth Metal strips formed.
  • FIG. 3 shows a particularly preferred embodiment of the connector 4 shown, which is made of a relatively wide There is a metal strip. Below the in the socket 8 insertable, wide upper area 7 is the Sheet metal strips through a slot 12 in two relative narrow partial strips 13 and 14 as sheet metal strip extensions divided. A shorter partial strip 13 has on its End of the first foot region 5 for the first solder connection 6 while a second partial strip 14 at the end of the second foot region 9 for the second solder connection 10 having. The second partial strip 14 is in his lower area 15 at angles zigzag or with Roundings waved back and forth to this Way to form the flexible connection 11.
  • the partial strip 14 with the flexible connection 11 has a greater length than the adjacent partial strip 13, the however, due to the zigzag-shaped bend is balanced that the two foot areas 5 and 9th next to each other at the same height.
  • the both foot areas 5 and 9 bent identically and vertically shaped to the longitudinal direction of the sheet metal strip, so that the upper, into the socket 8 insertable area 7 of Sheet metal strip after soldering perpendicular to the circuit board 1 is aligned.
  • the necessary to absorb the assembly forces The upper connector area 7 receives strength via the straight partial strip 13, while the against vibrations insensitive flexible connection 11 to the circuit board 1 is formed over the second partial strip 14.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the plug 4 shown, which is similar to the embodiment of FIG 3. Below that which can be inserted into the socket 8, wide Upper area 7 is the sheet metal dispute by two Slots 12a and 12b in three relatively narrow sub-strips 13, 14 and 16 divided as sheet metal strip extensions. On shorter partial strip 13 has the first at its end Foot area 5 for the first solder joint 6, while the two longer, flexible partial strips 14 and 16 on their Each ends a foot area 9 or 17 for the others Have solder connections. Overall, this connector can 4 thus at three different locations on a circuit board 1 be soldered on.

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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung zwischen mindestens einer Wicklung des Stators eines Elektromotors und einer Leiterplatte 1 einer den Elektromotor steuernden Elektronik, mit einem an einem ersten elektrischen Lötkontakt 5 an die Leiterplatte angelöteten Stecker 7, der im montierten Zustand in eine mit den Wicklungen verbundene Buchse 8 eingesteckt ist, wobei der Stecker 4 über eine flexible Verbindung 11 einen zweiten elektrischen Lötkontakt 9 zur Leiterplatte 1 aufweist, und wobei beide Lötkontakte 5, 9 und der Stecker 7 aus einem einzigen Blechstreifen 4 gebildet sind und die flexible Verbindung durch einen gebogenen Bereich 11 des Blechstreifens 4 gebildet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung zwischen mindestens einer Wicklung des Stators eines Elektromotors und einer Leiterplatte einer den Elektromotor steuernden Elektronik, mit einem an einem ersten elektrischen Lötkontakt an die Leiterplatte angelöteten Stecker, der im montierten Zustand in eine mit den Wicklungen verbundene Buchse eingesteckt ist, wobei der Stecker über eine flexible Verbindung einen zweiten elektrischen Lötkontakt zur Leiterplatte aufweist.
An Leiterplatten vorgesehene Steckverbindungen sind allgemein bekannt. Dabei wird ein Blechstreifen an die Leiterplatte angelötet, der als Stecker fungiert und der in einen als Buchse fungierenden Klemmkontakt einschiebbar ist. Wichtig ist dabei, daß der Blechstreifen, der im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte hervorsteht, so steif ausgeführt ist, daß er die bei der Montage durch das Einführen in den Klemmkontakt auftretenden Kräfte aufnehmen kann.
Durch Vibrationen beim Betrieb des Elektromotors ist die Lötverbindung zwischen dem Blechstreifen und der Leiterplatte erheblichen mechanischen Belastungen ausgesetzt, die insbesondere bei älteren Lötverbindungen und/oder bei höheren Temperaturen dazu führen können, daß die Lötverbindung beschädigt oder komplett gelöst wird. Diese Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen den Statorwicklungen und der Elektronikeinheit führt somit zum Ausfall des Elektromotors, wodurch möglicherweise weiterer Schaden entstehen kann.
Um trotz aufzunehmender Vibrationen eine sichere elektrische Kontaktierung zu gewährleisten wird in der DE-OS 196 30 424 vorgeschlagen, einen Hochstromkontaktstecker über einen zusätzlichen flexiblen Leiter, insbesondere durch ein Kabel mit der Leiterplatte zu verlöten. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß aufgrund des separaten zweiten Leiters, der zusätzlich an dem Kontaktstecker befestigt werden muß, nicht nur zusätzliche Bauteile, sondern insbesondere auch ein erhöhter Montage- und Zeitaufwand bedingt ist, was mit höheren Kosten verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine konstruktiv einfache und leicht handhabbare Steckverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sowohl eine ausreichende Festigkeit zur Aufnahme der Montagekräfte als auch eine dauerhaft sichere und gegen äußere mechanische Einwirkungen unempfindliche elektrische Verbindung aufweist und die schnell und kostengünstig herzustellen und zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steckverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Wesentlich ist dabei, daß beide Lötkontakte und der Stecker aus einem einzigen Blechstreifen gebildet sind und die flexible Verbindung durch einen gebogenen Bereich des Blechstreifens gebildet ist.
Bei einfacher Konstruktion wird somit eine elektrische Steckverbindung geschaffen, bei der die zusätzliche flexible elektrische Verbindung in den Stecker integriert ist. Der wesentliche Vorteil besteht dabei darin, daß lediglich ein einziges Bauteil herzustellen und zu montieren ist, was sowohl den logistischen Aufwand bei der Bereitstellung unterschiedlicher Bauteile als auch den Zeitaufwand und somit die Herstellungkosten und die Montagekosten erheblich reduziert.
Auf einfache Weise wird somit eine einstückige, besonders leicht handhabbare Steckverbindung geschaffen, die die zur Montage erforderliche Festigkeit aufweist und die aufgrund der flexiblen Verbindung nicht durch äußere mechanische Einflüsse, wie zum Beispiel Vibrationen des Elektromotors, angegriffen wird. Sollte es zum Ausfall der ersten Lötverbindung kommen, so ist die Funktionsfähigkeit des Elektromotors durch die zweite elektrische Verbindung zwischen Stecker und Leiterplatte auch weiterhin sichergestellt.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Blechstreifen an seinem unteren Ende derart geschlitzt ist, daß er die beiden Lötkontakte jeweils an einem Ende eines Teilstreifens hat, die dem den Stecker bildenden Ende gegenüberliegen. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung aus einem einzigen Blechstreifenrohling durch einen in einem einzigen Arbeitsschritt ausführbaren Stanz- und Biegevorgang ermöglicht.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann der Blechstreifen an seinem unteren Ende zwei oder mehr Schlitze derart aufweisen, daß er drei oder mehr Teilstreifen hat, die jeweils einen Lötkontakt an ihrem Ende haben, das dem den Stecker bildenden Ende gegenüberliegt. Die einzelnen Teilstreifen können jeweils als starrer oder flexibler Bereich ausgebildet sein, wobei mindestens ein starrer und mindestens ein flexibler Bereich vorhanden ist. Vorzugsweise werden zwei flexible Teilstreifen neben einem mittleren starren Teilstreifen ausgebildet.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn der erste Lötkontakt in einem mittleren Bereich des Blechstreifens zwischen dem zweiten Lötkontakt und dem Stecker angeordnet ist. Der Blechstreifen ist dabei nicht in Teilstreifen geschlitzt, sondern als ein einziger durchgehender Streifen ausgebildet.
In bevorzugten Ausführungsformen kann eine besondere Flexibilität dadurch erreicht werden, daß der gebogene Bereich des Blechstreifens in Form einer Zickzacklinie oder einer Wellenlinie gebogen ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steckverbindung im montierten Zustand;
Figur 2a, 2b
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckers,
Figur 3a, 3b
bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckers und
Figur 4a, 4b
eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckers.
Die in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen sind jeweils in Seitenansicht (Figur a) und in Vorderansicht (Figur b) dargestellt.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Leiterplatte 1 (Leiterkarte, Keramiksubstrat oder IMS-Substrat mit Leiterbild) ist in das Gehäuse 2 eines nicht näher dargestellten Elektromotors eingesetzt. Auf der Leiterplatte 1 sind die einzelnen Bauteile 3 der den Elektromotor steuernden Elektronik angeordnet und miteinander durch Lötverbindungen verbunden. Der Kontakt zu den Wicklungen des Stators des Elektromotors wird über eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung erzeugt, wovon in Figur 1 ein Stecker 4 schematisch dargestellt ist.
Der Stecker 4 besteht aus einem gebogenen Blechstreifen, der mit einem ersten Fußbereich 5 über eine Lötverbindung 6 elektrisch mit den Bauteilen 3 der Leiterplatte 1 verbunden ist. Der freie lange Schenkel 7 des Steckers 4, der im wesentlichen senkrecht zur Leiterplatte 1 zu den Wicklungen des Elektromotors zeigt, ist in eine als Klemmkontakt ausgebildete Buchse 8 eingesteckt. Die Buchse 8 wiederum ist mit einer Wicklung des Stators des Elektromotors elektrisch verbunden. Dabei können für mehrere Wicklungen jeweils eine eigene Buchse 8 oder eine einzige gemeinsame Buchse 8 vorgesehen sein.
Ein zweiter Fußbereich 9 des Steckers 4 ist ebenfalls über eine Lötverbindung 10 an die Leiterplatte 1 angelötet und mit den Elektronikbauteilen 3 elektrisch verbunden. Über den gebogen ausgebildeten Blechstreifenbereich 11 ist der zweite Fußbereich 9 mit dem ersten Fußbereich 5 des Steckers 4 flexibel elektrisch verbunden. Falls die Lötverbindung 6 am ersten Fußbereich 5 des Steckers 4, insbesondere durch bei Betrieb des Elektromotors auftretende Vibrationen, zerstört wird, so besteht dennoch über die Buchse 8, den Stecker 4, den flexiblen Blechstreifenbereich 11 und den zweiten Fußbereich 9 weiterhin eine elektrische Verbindung zwischen den Wicklungen des Stators und der den Elektromotor steuernden Elektronik. Die zweite Lötverbindung 10 ist dabei unempfindlich gegenüber derartigen Vibrationen, da der zweite Fußbereich 9 im Gegensatz zum ersten Fußbereich 5 des Steckers 4 keinen mechanischen Kontakt zum Motorgehäuse 2 hat.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Stecker 4 ist ein einziger, relativ schmaler Blechstreifen derart gebogen, daß sein einer Endbereich den langen Schenkel 7 zum Einstecken in die Buchse 8 bildet, ein benachbarter Bereich den ersten Fußbereich 5 bildet und der andere Endbereich den zweiten Fußbereich 9 bildet. Die flexible Verbindung 11 zwischen den beiden Fußbereichen 5 und 9 ist dabei ebenfalls durch den mehrfach hin- und hergebogenen Blechstreifen gebildet.
In Figur 3 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Steckers 4 gezeigt, die aus einem relativ breiten Blechstreifen besteht. Unterhalb des in die Buchse 8 einsteckbaren, breiten oberen Bereichs 7 ist der Blechstreifen durch einen Schlitz 12 in zwei relativ schmale Teilstreifen 13 und 14 als Blechstreifenfortsätze unterteilt. Ein kürzerer Teilstreifen 13 weist an seinem Ende den ersten Fußbereich 5 für die erste Lötverbindung 6 auf, während ein zweiter Teilstreifen 14 an seinem Ende den zweiten Fußbereich 9 für die zweite Lötverbindung 10 aufweist. Dabei ist der zweite Teilstreifen 14 in seinem unteren Bereich 15 in Winkeln zickzackförmig oder mit Abrundungen wellenförmig hin- und hergebogen, um auf diese Weise die flexible Verbindung 11 zu bilden.
Der Teilstreifen 14 mit der flexiblen Verbindung 11 hat eine größere Länge als der benachbarte Teilstreifen 13, die jedoch durch die zickzackförmige Biegung derart ausgeglichen wird, daß sich die beiden Fußbereiche 5 und 9 nebeneinander auf gleicher Höhe befinden. Dabei sind die beiden Fußbereiche 5 und 9 identisch gebogen und senkrecht zur Längsrichtung des Blechstreifens geformt, so daß der obere, in die Buchse 8 einsteckbare Bereich 7 des Blechstreifens nach dem Anlöten senkrecht zur Leiterplatte 1 ausgerichtet ist.
Die zum Aufnehmen der Montagekräfte erforderliche Festigkeit erhält der obere Steckerbereich 7 über den geraden Teilstreifen 13, während die gegenüber Vibrationen unempfindliche flexible Verbindung 11 zur Leiterplatte 1 über den zweiten Teilstreifen 14 gebildet wird.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform des Steckers 4 gezeigt, die ähnlich ist zu der Ausführungsform gemäß Figur 3. Unterhalb des in die Buchse 8 einsteckbaren, breiten oberen Bereichs 7 ist der Blechstreiten jedoch durch zwei Schlitze 12a und 12b in drei relativ schmale Teilstreifen 13, 14 und 16 als Blechstreifenfortsätze unterteilt. Ein kürzerer Teilstreifen 13 weist an seinem Ende den ersten Fußbereich 5 für die erste Lötverbindung 6 auf, während die beiden längeren, flexiblen Teilstreifen 14 und 16 an ihren Enden jeweils einen Fußbereich 9 bzw. 17 für die weiteren Lötverbindungen aufweisen. Insgesamt kann dieser Stecker 4 somit an drei verschiedenen Stellen an einer Leiterplatte 1 angelötet werden.

Claims (6)

  1. Elektrische Steckverbindung zwischen mindestens einer Wicklung des Stators eines Elektromotors und einer Leiterplatte einer den Elektromotor steuernden Elektronik, mit einem an einem ersten elektrischen Lötkontakt an die Leiterplatte angelöteten Stecker, der im montierten Zustand in eine mit den Wicklungen verbundene Buchse eingesteckt ist, wobei der Stecker über eine flexible Verbindung einen zweiten elektrischen Lötkontakt zur Leiterplatte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lötkontakte (5, 9) und der Stecker (7) aus einem einzigen Blechstreifen (4) gebildet sind und die flexible Verbindung durch einen gebogenen Bereich (11) des Blechstreifens (4) gebildet ist.
  2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (4) an seinem unteren Ende derart geschlitzt ist, daß er die beiden Lötkontakte (5, 9) jeweils an einem Ende eines Teilstreifens (13, 14) hat, die dem den Stecker bildenden Ende (7) gegenüberliegen.
  3. Steckverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechstreifen (4) an seinem unteren Ende zwei oder mehr Schlitze (12a, 12b) derart aufweist, daß er drei oder mehr Teilstreifen (13, 14, 16) hat, die jeweils einen Lötkontakt (5, 9, 17) an ihrem Ende haben, das dem den Stecker bildenden Ende (7) gegenüberliegt.
  4. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Lötkontakt (5) in der Mitte des Blechstreifens (4) zwischen dem zweiten Lötkontakt (9) und dem Stecker (7) angeordnet ist.
  5. Steckverbindung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gebogenen Bereich (11) des Blechstreifens (4) in Form einer Zickzacklinie (15) gebogen ist.
  6. Steckverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gebogenen Bereich (11) des Blechstreifens (4) in Form einer Wellenlinie gebogen ist.
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