WO2014111200A2 - Kontaktierelement für eine elektrische maschine - Google Patents

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WO2014111200A2
WO2014111200A2 PCT/EP2013/075808 EP2013075808W WO2014111200A2 WO 2014111200 A2 WO2014111200 A2 WO 2014111200A2 EP 2013075808 W EP2013075808 W EP 2013075808W WO 2014111200 A2 WO2014111200 A2 WO 2014111200A2
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winding
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Thomas Devermann
Andreas Ewert
Jan Schlegel
Lukas Leitz
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62—Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/04—Connections between commutator segments and windings
    • H02K13/06—Resistive connections, e.g. by high-resistance chokes or by transistors

Definitions

  • the invention generally relates to a contacting element for an electrical machine, in particular in a motor vehicle.
  • Commutators are known as current inverters in electric motors, the commutators consisting of a thermosetting molding compound as carrier and lamellae of copper.
  • the lamellae serve both as an electrical contact surface to the current-carrying carbon brushes and to winding wires of a rotor winding, which are currently formed in most electrical machines made of copper.
  • the winding wires are installed in electrical machines such that they form a winding arrangement in order to be able to form a magnetic flux.
  • the electrical contact from the blade to the winding wire may be formed via a contacting hook provided at the end of the commutator blade. In an inner region of a justifyierhakens may be provided to improve the contacting a partial tinning. To make the contact, the end of a winding wire of the rotor winding in the
  • the winding wire can be crushed, thereby reducing its wire cross-section. Therefore, the wire cross section for the rotor winding in providing a constricting crimping of the winding wire to the contacting hook is chosen to be larger than would be necessary for the electrical properties of the electrical machine. This leads to limitations of the construction of the electric machine.
  • a contact element for an electrical contact in an electrical machine preferably in a motor vehicle, according to claim 1
  • a contacting element for providing an electrical contact to an electrical machine, in particular in a motor vehicle, comprising: a first formed from a first material
  • first contacting portion and the second contacting portion are connected by a multi-material connection.
  • One idea of the above contacting element is to provide electrical contact between a connection of the machine and a conductor to a winding arrangement in the interior of the electrical machine in such a way that a fabric-like or at least material-compatible contacting is provided from the contacting element to the winding arrangement.
  • the Kunststoffierelement provided as described allows a largely free choice of the winding material. Since a relatively large amount of winding material is required for the winding arrangement, it is possible to switch to a less expensive winding material without technical losses if the winding material used hitherto has become too expensive for economical use.
  • a contacting element is therefore understood in particular to mean a construction which provides an electrically conductive contact or an electrically conductive connection between a connection to the electrical machine and a winding arrangement of the electrical machine or a conductor to the winding arrangement.
  • a multi-substance compound in particular a compound which is formed from at least two different, conductive materials.
  • a contacting element which as described has a first contacting section made of a first material and a second contacting section connected thereto via a multi-material connection and made of a second material different from the first material, may be referred to as a multi-component system.
  • a first contacting section is to be understood here in particular as the section of the contacting element which is assigned to the winding arrangement.
  • the first contacting section is connected either directly to one end of a winding of the winding arrangement or to a conductor leading to the winding arrangement.
  • winding material is meant the material that makes up the conductive components of the winding assembly.
  • the first contacting portion may be designed as a commutator hook or slot.
  • the first material of the contacting element may be identical to the winding material.
  • the first material of the contacting element may be compatible with the winding material.
  • a second contacting section is to be understood as meaning, in particular, the section associated with the connection of the electrical machine.
  • the contacting element can be designed such that the winding-side contacting section is connected directly to the feed-side contacting section and thus the multi-substance compound is provided.
  • the contacting element can be designed such that the winding-side contacting section is connected indirectly to the feed-side contacting section via a contacting section providing the multi-material connection.
  • the winding material of the electrical machine is essentially formed from aluminum. Since aluminum is cheaper than copper, a total cost saving is provided in this way. It is considered to provide a conductor which electrically connects the first contacting portion of the contacting element with the winding material. Alternatively, it is provided that one end of a winding is electrically connected directly to the first contacting section of the contacting element.
  • Contacting element may be formed essentially of copper. This is the conventionally used material, for example, the fins of a commutator of a DC motor or the feed lines from an electronic commutator to winding terminals of an electronically commutated (EC) motor.
  • EC electronically commutated
  • a contacting element may be formed with a first contacting portion formed of aluminum or aluminum and a second portion formed of a second material compatible with copper or copper
  • the electric machine is one of a direct current motor, an EC motor, a generator and a transformer.
  • the contacting element will be provided on the commutator and provide electrical contact between a commutator blade and a line to the winding assembly.
  • the energy supply from the outside is then done in a conventional manner via a carbon brush, which grinds on the commutator and alternately has contact with one blade at a time when the commutator rotates.
  • a control terminal of a suitable control device for supplying and driving a field winding arrangement is connected to the supply-side contacting section.
  • a rotor of the EC motor is designed as a permanent magnet.
  • the electrical machine is a transformer
  • the multi-material compound of the winding-side contacting portion with the feeding-side contacting portion may be replaced by one of TIG, TIG, MIG, MAG, resistance, frictional welding, laser welding, flux soldering and solderless solder jointing, as well as be provided with or without ultrasound support. In this way, a mechanically and thermally stable connection is provided between the winding-side contacting section and the feeding-side contacting section.
  • a contactor assembly comprising a contactor as described above and a conductor connecting the winding-side contacting portion to the winding assembly, wherein the conductor is formed of at least a portion of the winding-side contacting portion of two portions formed of different materials.
  • an electric machine in particular in a motor vehicle, is provided, wherein a contact between a power supply and a winding arrangement in the electric machine is formed by a contacting element as described above and / or by a contacting arrangement as described above.
  • the contact element described provides a robust contact and a constant low contact resistance.
  • a carrier made of a plurality of materials, at least two, is used. This may be, for example, copper and aluminum.
  • the carrier material can be produced by roll-plating or friction-welding.
  • a construction as described above can be demonstrated, for example, by disassembling the electrical machine and by grinding patterns as well as by suitable physical and chemical analyzes.
  • FIG. 1 shows a cross section through an electric machine designed as a brushed DC motor
  • FIGS. 3a-3i show schematic representations of embodiments in which a winding-side conductor is fastened to a winding-side contacting section in the form of a commutator hook
  • FIGS. 4a-4b show a schematic representation of embodiments in which a winding-side conductor is fastened to a winding-side contacting section in the form of a slot
  • FIGS. 5a-5d show a schematic representation of embodiments in which a winding-side conductor is welded to a winding-side contacting section. Description of embodiments
  • FIG. 1 shows a partial cross section through an electric machine M designed as a brushed DC motor.
  • the electric machine M has a housing 8 in which an armature A is held on a bearing 6 via a shaft 4 assigned to it. It is not shown that the shaft 4 is further held at its opposite end to a second bearing.
  • the electric machine M also has a commutator 3.
  • the commutator 3 comprises slats 5, which are contacted via carbon brushes 1 and 2.
  • the carbon brushes 1 and 2 touch lamellae 5 of a commutator 3 formed in lamellae and in this way establish electrical contact between a connection, not shown, and a winding arrangement, not shown, in this case an armature winding arrangement.
  • a contacting portion 7 provides contact between the blade and a conductor 15 leading to the winding assembly.
  • the carbon brushes lose contact with the previously contacted lamellae of the commutator and get a contact in the direction of rotation next slats of the commutator, which are assigned to another winding arrangement at the anchor, so that in turn an armature magnetic field is formed, which in turn with the existing stator - Magnetic field interacts in such a way that a force acts on the armature A, so that it continues to rotate.
  • the commutator serves to Ker constant magnetic field at a predetermined angle to the stator magnet to be generated such that continuously a substantially constant torque can act on the armature A.
  • Figures 2a -2b show for explanation in detail a schematic representation of an embodiment.
  • a conductor 15 leads to a winding arrangement, not shown, of an electrical machine.
  • the conductor 15 is formed of the same material as the first contacting portion 21 or at least of a compatible material that forms no or substantially no intermetallic phase with the first material.
  • the second contacting portion 23 is formed of a second material different from the first material.
  • the contacting section 23 is connected via a stripped end 25 of a feed conductor 24, which is formed from the second material, to a connection (not shown) of the electrical machine.
  • the feed conductor 24 is provided here with insulation 27.
  • the winding arrangement is the same material or material compatible with the first contacting portion 21 of the contacting element 9 and the connection material equal or material compatible with the second contacting portion 23 of the contacting element 9.
  • the mass transfer between the first material and the second material is thus provided by the contacting element 9, in that a solid multi-substance compound has been created between the first contacting section 21 and the second contacting section 23.
  • a mechanically and thermally stable electrical connection between the terminal and the winding assembly is provided because either fabric-like compounds or a particularly stable provided between the different materials compound is provided.
  • a contacting element 7 of FIG. 1, here as contacting element 10 "' is shown schematically in FIG. 2b.
  • a first contacting section 21', also referred to as commutator hook 21 ', formed on the first material is on one side
  • the first material can be identical to the material from which the windings of the electric machine are formed, for example aluminum
  • the commutator has a contacting section 23, also referred to as a lamella 23, formed from the second material and assigned to the connection of the electrical machine.
  • FIGS. 3a-3i show schematic representations of embodiments in which a winding-side conductor is fastened to a winding-side contacting section in the form of a commutator hook.
  • a contacting element 10 serves to provide an electrical contact between a connection of an electrical machine and a winding arrangement formed from a winding material in an electrical machine.
  • the contacting element 10 has a winding-side contacting section 13 formed from a first material, which may be a winding material or a material compatible therewith, and a second contacting section 11a to 11a formed from a second material different from the winding material and associated with the terminal wherein the first contacting portion 13 and the second contacting portion 1 1 a. to 1 1 i are connected by means of a multi-substance compound 16a to 16i.
  • the winding-side contacting sections 13 will be, for example, commutator hooks 13.
  • the commutator hook 13 is formed of a section aligned with the commutator blade and resting on the commutator carrier, and a portion bent back at an angle from the commutator carrier to which one end of a conductor 15 leading to the coil assembly is attached.
  • a commutator hook may be formed by a first protruding beyond the commutator and then bent back lamella. Further, the end of the conductor 15 connected to the commutator hook can be bent by bending back the projecting portion the lamella be clamped such that it is held on the lamella providing a conductive connection.
  • an electrical connection can thus be created via the first contacting portion 13 to the conductor 15 and thus to the winding arrangement.
  • a winding-side or first contacting section 13 made of a winding material or of a material compatible with the winding material, which is referred to as the first material, is in electrical contact with a conductor 15 is, which is also made of the winding material and leads to a winding arrangement. It is contemplated that the winding assembly is formed entirely of the conductor 15.
  • the winding-side contacting portion 13 may, for example, a
  • a first contacting section 13 which is formed from a first material, is directly connected to a contacting section 17a which provides a multi-material connection and which is likewise formed from the first material is.
  • the first contacting portion 13 is bent back such that a conductor 15 can be clamped between the first contacting portion 13 and the contacting portion 17 a.
  • the Kunststoffierabêt 17a is - as shown in the cross section - a large area electrically connected to a second Mixierabêt 1 1 a, wherein the second Debierab songs 1 1 a is formed of a second material.
  • the second contacting portion 11a is connected to the contacting portion 17a via a multi-junction 16a, which is characterized by one of TIG, TIG, MIG, MAG, resistance, frictional welding, laser welding, flux soldering and Solder connection is provided without flux.
  • the aforementioned methods can also be supported by means of an ultrasonic method.
  • the second contacting portion 1 1 a appears parallel to a longitudinal extension direction of the Kunststoffierabitess 17 a placed thereon.
  • the first contacting section 13 is thus indirectly connected to the second contacting section 11a via the contacting section 17a providing the multi-substance connection 16a.
  • a first contacting section 13 made of a first material is provided, which is connected directly to a contacting section 17b.
  • the first contacting portion 13 is bent back with respect to the contacting portion 17 b so that a conductor 15 between the first contacting portion 13 and the
  • Contacting portion 17b can be jammed.
  • a second contacting portion 11b formed of a second material is abutted against it.
  • a multi-substance compound 16b formed between the contacting portion 17b and the second contacting portion 11b has a smaller area than in the preceding example.
  • FIG. 3c shows a contacting element 10 in which a first contacting section formed from a first material is connected directly to a second contacting section 11c formed from a second material.
  • the first Druckierabterrorism is connected via a multi-compound 16c with the second Druckierabterrorism 1 1 c.
  • the second contacting portion 11c is provided integrally with the contacting portion 17c.
  • the first contacting portion 13 has such an acute angle with the contacting portion 17c that a conductor 15 between the first contacting portion 13 and the contacting portion 17c can be jammed.
  • the multi-material compound 16c between the first contacting portion 13 and the contacting portion 17c may be made in any of the aforementioned manners.
  • the first contacting portion 13 is thus directly with the second
  • FIG. 3d shows a contacting element 10, in which a first contacting section 13 formed from a first material is indirectly connected to one of a second material formed Remodelierabêt 1 1 d is connected.
  • the first contacting portion 13 is directly connected to a contact portion 17 d and takes with this an acute angle, that a conductor 15 between the first contacting portion 13 and the contacting portion 17 d can be clamped.
  • the contacting portion 17d tapers stepwise in its longitudinal direction, as seen from the junction with the first contacting portion 13. In the stage, the second contacting portion 1 1 d.
  • the first contacting section 13 is thus indirectly connected to the second contacting section 11 d via the contacting section 17 d providing the multi-substance connection 16 d.
  • FIG. 3e shows a contacting element 10, which has a first contacting section 13 formed from a first material, which is formed on a contacting section 17e formed from the first material.
  • the first contacting portion 13 has such an acute angle with the contacting portion 17e that a conductor 15 between the first contacting portion 13 and the contacting portion 17e can be jammed.
  • the contacting section 17e has a recess into which a second contacting section 11e formed from a second material is embedded. Between the second devisierabêt 1 1 e and the Mixierabêt 17e a multi-compound 16e is created.
  • the first contacting section 13 is thus indirectly connected to the second contacting section 11e via the contacting section 17e providing the multi-material connection 16e.
  • FIG. 3f shows a contacting element 10.
  • a first contacting section formed from a first material is formed on a contacting section 17f and has an acute angle therewith such that a conductor 15 is arranged between the first
  • the first contacting section 13 is thus indirectly connected to the second contacting section 11f via the contacting section 17f providing the multi-material connection 16f.
  • FIG. 3g shows a contacting element 10 in which a first contacting section 13 formed from a first material is applied to a contacting section 17g formed from the first material.
  • Contacting portion 17g occupy each other at such an acute angle that a conductor 15 between the first contacting portion 13 and the contacting portion 17g can be clamped.
  • the contacting portion 17g is recessed in a step of a second contacting portion 11g formed in a stretching direction of the contacting portion 17g, as viewed from the first contacting portion 13, which is steppedly enlarged. Between the second Greierabites 1 1 g and the Greierabêt 17g a multi-compound 16g is created.
  • the first contacting section 13 is therefore indirectly connected to the second contacting section 11 g via the contacting section 17g providing the multi-substance connection 16g.
  • FIG. 3h shows a contacting element 10 in which a first contacting section 13 formed from a first material is fastened to a second contacting section 11 formed of a second material.
  • the first Druckierabterrorism 13 takes with the second Mixierabrough 1 1 h such an acute angle that between a see the first Mixierabêt 13 and the second Mixierabêt 1 1 h arranged conductor between the first Mixierabêt 13 and the second Druckierabrough 1 1 h are clamped can.
  • the first contacting portion 13 is directly connected to the second contacting portion 1 1 h via a multi-substance compound 16h.
  • a contacting portion 17h is identical to the second contacting portion 11h.
  • the first contacting portion 13 is thus directly with the second
  • FIG. 3i shows a contacting element 10, in which the first contacting section is formed from a section of a first material 13.2 and a section of a further material 13.1.
  • the first contacting portion 13 is formed on the side 13.2 formed of the first material with a material formed of the first material
  • Contacting portion 17i occupy such an acute angle that a conductor 15 interposed between the side 13.2 of the first contacting portion 13 and the contacting portion 17i formed from the first material can be jammed therebetween.
  • the contacting portion 17i is recessed in a recess of a second contacting portion 11a formed in a stepwise direction of the contacting portion 17i, as viewed from the first contacting portion 13, stepwisely widening from a second material.
  • the contacting portion i is connected to the contacting portion 17i via a multi-material compound 16i.
  • the first contacting section 13 is thus indirectly connected via its section formed from the first material 13.1 to the second contacting section 11 via the contacting section 17i providing the multi-substance compound 16i.
  • Figures 4a and 4b are schematic representations of embodiments in which the winding-side conductor is attached to a winding-side contacting portion in the form of a slot.
  • FIGS. 4a-4b are shown.
  • the slot is formed completely within the winding-side contacting section, so that in the manufacture of the contacting between the conductor 15 and the winding-side contacting section 14b, the conductor extends up to can be pushed through down without a multi-substance compound would arise.
  • the Kunststoffierabites 17'a and 17'b is connected directly in this embodiment with the feed side contacting portion 1 1 and thus forms a multi-compound 16 '.
  • FIGS. 5a-5d show schematic representations of four embodiments 10 "of a contacting element with feed-side contacting surface 11 and welded conductor 15.
  • a winding-side material is formed from winding material
  • the conductor 15 leading to the winding assembly is formed of the winding material and welded or soldered or conductively bonded to the winding-side contacting portion 18a.
  • FIG. 5 b shows, in a modification of the representation of FIG. 5 a, that the contacting surface 1 1 is formed only in a surface section of a winding-side contacting section 18 b formed from the winding material.
  • the multi-compound 16 "thus has the shape of a half trough.
  • the contacting element shown in FIG. 5c corresponds to that shown in FIG. 5a, except that here the conductor 15 which leads to the winding arrangement is formed from two different materials. Namely, the conductor 15 is formed at least in a portion of the winding-side contacting portion 18c from a portion 15.2 formed of the winding material and a portion 15.1 made of another material. The portion 15.2 formed of the winding material is welded to the winding side contacting portion 18c of the contacting member 10 ", and the portion 15.1 formed of the other material is of the winding side
  • the contacting element shown in FIG. 5d corresponds to that shown in FIG. 5b, except that here the conductor 15 leading to the winding arrangement is formed as in the embodiment shown in FIG. 5c.
  • the contacting section 17 "a to 17" d providing the multi-substance compound 16 " is in each case connected directly to the supply-side contacting section 11 in the embodiments shown in Figures 5a to 5d
  • Kunststoffierabitess with the feed-side contacting portion by one of TIG, TIG, MIG, MAG, resistance, friction welding, laser welding, solder joint with flux and solder joint without flux, and with or without ultrasound support, is provided.
  • a contacting arrangement comprising a contacting element as described above and a winding side
  • an electric machine in particular in a motor vehicle, which is formed in such a way that contact with a winding arrangement in the electric machine is formed by a contact element formed as above and / or by a contact arrangement provided as above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kontaktierelement (10; 10'; 10''; 10''') zur Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zu einer elektrischen Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend: einen aus einem ersten Material gebildeten ersten Kontaktierabschnitt (13; 14; 18; 21'); und einen aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildeten zweiten Kontaktierabschnitt (11; 17'; 11; 23), wobei der erste Kontaktierabschnitt und der zweite Kontaktierabschnitt mittels einer Mehrstoff-Verbindung (16; 16'; 16''; 16''') verbunden sind.

Description

Beschreibung
Titel
Kontaktierelement für eine elektrische Maschine
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft allgemein ein Kontaktierelement für eine elektrische Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
Stand der Technik Bekannt sind Kommutatoren als Stromwender in Elektromotoren, wobei die Kommutatoren aus einer duroplastischen Formmasse als Träger und Lamellen aus Kupfer bestehen.
Die Lamellen dienen sowohl als elektrische Kontaktfläche hin zu den stromführenden Kohlebürsten als auch zu Wicklungsdrähten einer Rotorwicklung, die derzeit in den meisten elektrischen Maschinen aus Kupfer gebildet sind. Die Wicklungsdrähte sind in elektrischen Maschinen derart verbaut, dass sie eine Wicklungsanordnung bilden, um einen magnetischen Fluss ausbilden zu können. Der elektrische Kontakt von der Lamelle zum Wicklungsdraht hin kann über einen Kontaktierhaken gebildet werden, der an dem Ende der Kommutatorlamelle vorgesehen ist. In einem inneren Bereich eines Kontaktierhakens kann zur Verbesserung der Kontaktierung eine partielle Verzinnung vorgesehen sein. Zum Herstellen der Kontak- tierung wird das Ende eines Wicklungsdrahtes der Rotorwicklung in den
Kontaktierhaken eingelegt und festgedrückt.
Da Kupfer als Wicklungsmaterial teuer ist, wird nach preiswerterem Ersatz gesucht. So werden heutzutage zunehmend Wicklungsdrähte aus Aluminium anstelle aus Kupfer erwogen. lm Falle einer Verwendung von Aluminiumdraht zur Kontaktierung mit einem aus Kupfer gefertigten Kontaktierhaken des Kommutators sind Verfahren bekannt, die auf Weichlöten beruhen. Diese sind jedoch nachteilhaft bezüglich einer Haltbarkeit bei dauerhaft anhaltend hohen Betriebstemperaturen der elektrischen Maschine. Auch eine mechanische Belastbarkeit einer derartigen Anordnung ist nicht ausreichend.
Ferner kann sich bei der Kontaktierung zwischen dem Kupfer der Kommutatorlamellen und dem Material der Wicklungsanordnung des Übergangswiderstands erhöhen, da nicht stabile intermetallische Phasen auftreten können.
Beim Zusammenbau und Befestigung am Kommutator kann der Wicklungsdraht gequetscht werden, wodurch sich sein Drahtquerschnitt verringert. Daher wird der Drahtquerschnitt für die Rotorwicklung bei Vorsehen einer einschnürenden Quetschverbindung vom Wicklungsdraht zum Kontaktierhaken größer gewählt als es für die elektri- sehen Eigenschaften der elektrischen Maschine notwendig wäre. Dies führt zu Einschränkungen der Konstruktion der elektrischen Maschine.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf einfache Art und Weise ein verbessertes Kontaktierelement bereitzustellen, insbesondere eines, das eine zuverlässi- ge Kontaktierung zwischen einem Anschluss einer elektrischen Maschine und einem Leiter zu einer Wicklungsanordnung in der elektrischen Maschine bereitstellt, insbesondere bei einem aus einem vom Material des Anschlusses verschiedenen Material des Leiters. Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein Kontaktierelement für einen elektrischen Kontakt in einer elektrischen Maschine, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, gemäß Anspruch 1 , eine Kontaktieranordnung gemäß dem nebengeordneten Anspruch 8 sowie durch eine elektrische Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, gemäß dem nebengeordneten Anspruch 1 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Kontaktierelement zur Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zu einer elektrischen Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug geschaffen, umfassend: einen aus einem ersten Material gebildeten ersten
Kontaktierabschnitt; und einen aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildeten zweiten Kontaktierabschnitt, wobei der erste Kontaktierabschnitt und der zweite Kontaktierabschnitt mittels einer Mehrstoff-Verbindung verbunden sind.
Eine Idee des obigen Kontaktierelements ist, einen elektrischen Kontakt zwischen einem Anschluss der Maschine und einem Leiter zu einer Wicklungsanordnung im Inne- ren der elektrischen Maschine derart bereitzustellen, dass eine stoffgleiche oder zumindest Stoffverträg liehe Kontaktierung vom Kontaktierelement zur Wicklungsanordnung hin bereitgestellt ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Wicklungsanordnung elektrisch mit dem Kontaktie- relement zu verbinden, ohne dass an diesem Verbindungsbereich eine Mehrstoff- Verbindung entsteht. Durch eine Mehrstoff-Verbindung können intermetallischer Phasen entstehen, die einen deutlich erhöhten Übergangswiderstand aufweisen. Dies ist für die elektrischen Eigenschaften der elektrischen Maschine nachteilig. Dieser Nachteil wird durch das vorgeschlagene Kontaktierelement im Bereich der Kontaktierung zwischen der Wicklungsanordnung und der Energiezufuhr vermieden.
Das wie beschrieben bereitgestellte Kontaktierelement ermöglicht eine weitgehend freie Wahl des Wicklungsmaterials. Da für die Wicklungsanordnung relativ viel Wicklungsmaterial erforderlich ist, ist es möglich, ohne technische Einbu ßen auf ein preis- werteres Wicklungsmaterial auszuweichen, wenn das bislang verwendete Wicklungsmaterial zu teuer für einen wirtschaftlichen Einsatz geworden ist.
Mit anderen Worten ist es auf diese Weise möglich, ein hohes Materialaufkommen in einer Wicklungsanordnung preiswert zu gestalten, wobei ein elektrisch guter und me- chanisch zuverlässiger Kontakt zum Anschluss der Maschine gewährleistet bleibt.
Es wird erwogen, ein wie beschriebenes Kontaktierelement vorgefertigt bereitzustellen, so dass bei einer Herstellung der elektrischen Maschine, beim Kontaktieren der Wicklungsanordnung, nur eine stoffgleiche oder zumindest Stoffverträg liehe Kontaktierung zwischen der Wicklungsanordnung und dem vorgefertigten Kontaktierelement vorgenommen wird, so dass die Herstellung der elektrischen Maschine einfach ist und den- noch ein mechanisch stabiler und temperaturbeständiger, guter elektrischer Kontakt von au ßen über einen Anschluss der elektrischen Maschine hin zur Wicklungsanordnung bereitgestellt ist. Unter einer Stoffverträg liehen Kontaktierung wird insbesondere eine Kontaktierung zwischen unterschiedlichen Materialien verstanden, bei denen keine oder im Wesentlichen keine intermetallischen Phasen auftreten, oder zwischen unterschiedlichen, aber weitgehend ähnlichen Materialien verstanden. Unter einem Kontaktierelement wird also vorliegend insbesondere eine Konstruktion verstanden, die einen elektrisch leitenden Kontakt oder eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Anschluss zur elektrischen Maschine und einer Wicklungsanordnung der elektrischen Maschine oder einem Leiter zur Wicklungsanordnung hin bereitstellt.
Unter einer Mehrstoff-Verbindung wird hier insbesondere eine Verbindung verstanden, die aus wenigstens zwei unterschiedlichen, leitfähigen Materialien gebildet ist.
Ein Kontaktierelement, das wie beschrieben einen ersten Kontaktierabschnitt aus ei- nem ersten Material und einen daran über eine Mehrstoff-Verbindung verbundenen zweiten Kontaktierabschnitt aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material aufweist, kann als Mehrstoff-System bezeichnet werden.
Unter einem ersten Kontaktierabschnitt wird hier insbesondere der Abschnitt des Kontaktierelements verstanden, der der Wicklungsanordnung zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist der erste Kontaktierabschnitt entweder direkt mit einem Ende einer Wicklung der Wicklungsanordnung oder mit einem zur Wicklungsanordnung führenden Leiter verbunden. Mit Wicklungsmaterial ist das Material gemeint, aus dem die leitfähigen Bestandteile der Wicklungsanordnung bestehen. Bei einem Gleichstrommotor kann der erste Kontaktierabschnitt als Kommutatorhaken oder Schlitz ausgeführt sein.
Das erste Material des Kontaktierelements kann mit dem Wicklungsmaterial identisch sein. Alternativ kann das erste Material des Kontaktierelements verträglich mit dem Wicklungsmaterial sein. Unter einem zweiten Kontaktierabschnitt wird hier insbesondere der dem Anschluss der elektrischen Maschine zugeordnete Abschnitt verstanden. Weiterhin kann das Kontaktierelement derart ausgebildet sein, dass der wicklungsseiti- ge Kontaktierabschnitt unmittelbar mit dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt verbunden und derart die Mehrstoff-Verbindung bereitgestellt ist.
Alternativ kann das Kontaktierelement derart ausgebildet sein, dass der wicklungsseiti- ge Kontaktierabschnitt mittelbar mit dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt über einen die Mehrstoff-Verbindung bereitstellenden Kontaktierabschnitt verbunden ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das Wicklungsmaterial der elektrischen Maschine im Wesentlichen aus Aluminium gebildet ist. Da Aluminium preiswerter als Kupfer ist, ist auf diese Weise insgesamt eine Preisersparnis bereitgestellt. Es wird erwogen, einen Leiter vorzusehen, der den ersten Kontaktierabschnitt des Kontaktierelements mit dem Wicklungsmaterial elektrisch verbindet. Alternativ ist vorgesehen, dass ein Ende einer Wicklung direkt mit dem ersten Kontaktierabschnitt des Kontaktierelements elektrisch verbunden ist.
Insbesondere kann in dem Falle einer Verwendung von Aluminium als das Wicklungsmaterial dessen Isolierung mittels Eloxation gebildet werden. Es erübrigt sich somit die im herkömmlichen Fall von Kupferdraht als das Wicklungsmaterial erforderliche Draht- lackierung.
Gemäß einer Ausführungsform kann das der zweite Kontaktierabschnitt des
Kontaktierelements im Wesentlichen aus Kupfer gebildet sein. Dies ist das herkömmlich verwendete Material, beispielsweise bei den Lamellen eines Kommutators eines Gleichstrommotors oder den Zuführleitungen von einem elektronischen Kommutator an Wicklungsanschlüsse eines elektronisch kommutierten (Electronically Commutated, EC) Motors.
Es wird erwogen, ein Kontaktierelement mit einem ersten, aus Aluminium oder mit Aluminium verträglichen Material gebildeten ersten Kontaktierabschnitt und mit einem zweiten, aus Kupfer oder mit Kupfer verträglichen Material gebildeten zweiten
Kontaktierabschnitt bereitzustellen, wobei der erste Kontaktierabschnitt der Wicklungs- anordnung zugeordnet ist und der zweite Kontaktierabschnitt dem Anschluss der elektrischen Maschine zugeordnet ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine eines von einem Gleich- strommotor, einem EC-Motor, einem Generator und einem Transformator ist. Im Falle eines Gleichstrommotors wird das Kontaktierelement auf dem Kommutator vorgesehen sein und einen elektrischen Kontakt zwischen einer Kommutatorlamelle und einer Leitung zur Wicklungsanordnung hin bereitstellen. Die Energiezufuhr von au ßen erfolgt dann in an sich bekannter Weise über eine Kohlebürste, die auf dem Kommutator schleift und bei Rotation des Kommutators alternierend Kontakt mit jeweils einer Lamelle hat.
Im Falle eines EC-Motors wird ein Steueranschluss eines geeigneten Steuergeräts zur Versorgung und Ansteuerung einer Feldwicklungsanordnung mit dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt verbunden. In diesem Falle wird erwogen, einen Rotor des EC- Motors als Permanentmagnet auszuführen.
In dem Falle, dass es sich bei der elektrischen Maschine um einen Transformator handelt, wird erwogen, das beschriebene Kontaktierelement zumindest auf der Seite des Transformators einzusetzen, auf der die Wicklungsanordnung die meisten Wicklungen aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Mehrstoff- Verbindung des wicklungsseitigen Kontaktierabschnitts mit dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt durch eines von WIG-, TIG-, MIG-, MAG-, Widerstands-, Reib-Schweißen, Laser-Schweißen, Lötverbindung mit Flussmittel und Lötverbindung ohne Flussmittel, sowie mit oder ohne Ultraschallunterstützung bereitgestellt sein. Auf diese Weise ist eine mechanisch und thermisch stabile Verbindung zwischen dem wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt und dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Kontaktieranordnung bereitgestellt, umfassend ein wie oben beschriebenes Kontaktierelement und einen den wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt mit der Wicklungsanordnung verbindenden Leiter, wobei der Leiter zumindest in einem Bereich des wicklungsseitigen Kontaktierabschnitts aus zwei aus unterschiedlichen Materialien gebildeten Abschnitten gebildet ist. Gemäß einem noch weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt, wobei ein Kontakt zwischen einer Energieversorgung und einer Wicklungsanordnung in der elektrischen Maschine durch ein wie zuvor beschriebenes Kontaktierelement und/oder durch eine wie zuvor beschriebene Kontaktieranordnung gebildet ist.
Das beschriebene Kontaktierelement stellt einen robusten Kontakt und einen konstant niedrigen Übergangswiderstand bereit.
Im Falle eines Gleichstrommotors wird beispielsweise ein Träger aus mehreren Materialien, mindestens zwei, verwendet. Dabei kann es sich beispielsweise um Kupfer und Aluminium handeln. Der Trägerwerkstoff kann durch Walzplattieren oder Reibschweißen hergestellt werden.
Nachweisbar wird ein wie oben beschriebener Aufbau beispielsweise durch ein Zerlegen der elektrischen Maschine und durch Schliffbilder sowie durch geeignete physikalische und chemische Analysen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden ähnliche Bezugszeichen für gleichartig oder ähnlich wirkende Komponenten verwendet, sofern nichts Abweichendes vermerkt wurde. Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch eine als bürstenbehafteter Gleichstrommotor ausgeführte elektrische Maschine;
Figuren 2a - 2b als Erläuterung dienende schematische Darstellungen
Ausführungsform;
Figuren 3a - 3i schematische Darstellungen von Ausführungsformen, bei denen ein wicklungsseitiger Leiter an einem wicklungsseiti- gen Kontaktierabschnitt in Form eines Kommutatorhakens befestigt ist; Figuren 4a - 4b eine schematische Darstellung von Ausführungsformen, bei denen ein wicklungsseitiger Leiter an einem wicklungsseiti- gen Kontaktierabschnitt in Form eines Schlitzes befestigt ist; und
Figuren 5a - 5d eine schematische Darstellung von Ausführungsformen, bei denen ein wicklungsseitiger Leiter an einem wicklungsseiti- gen Kontaktierabschnitt angeschweißt ist. Beschreibung von Ausführungsformen
Figur 1 zeigt einen teilweisen Querschnitt durch eine als bürstenbehafteter Gleichstrommotor ausgeführte elektrische Maschine M. Die elektrische Maschine M weist ein Gehäuse 8 auf, in welchem ein Anker A über eine ihm zugeordnete Welle 4 an einem Lager 6 gehalten ist. Nicht gezeigt ist, dass die Welle 4 ferner an ihrem gegenüberliegenden Ende an einem zweiten Lager gehalten ist.
Die elektrische Maschine M weist ferner einen Kommutator 3 auf. Der Kommutator 3 umfasst Lamellen 5, die über Kohlebürsten 1 und 2 kontaktiert werden. Die Kohlebürs- ten 1 und 2 berühren dazu Lamellen 5 eines in Lamellen gebildeten Kommutators 3 und stellen auf diese Weise einen elektrischen Kontakt zwischen einem nicht gezeigten Anschluss und einer nicht gezeigten Wicklungsanordnung her, in diesem Fall einer Anker-Wicklungsanordnung. Ein Kontaktierabschnitt 7 stellt einen Kontakt zwischen der Lamelle und einem zur Wicklungsanordnung hin führenden Leiter 15 bereit.
Eine Stromzuführung für die Wicklungsanordnung des Ankers A erfolgt über den in Lamellen 5 gebildeten Kommutator 3 über die Kohlebürsten 1 und 2. Wird der Anker A auf diese Weise mit Strom versorgt, so bildet sich ein Anker-Magnetfeld aus, das mit einem bestehenden Stator-Magnetfeld derart in Wechselwirkung tritt, dass Drehmo- ment auf den Anker A wirkt, so dass sich dieser dreht. Dabei verlieren die Kohlebürsten den Kontakt zu den bislang kontaktierten Lamellen des Kommutators und erhalten einen Kontakt zu in Drehrichtung nächstfolgenden Lamellen des Kommutators, die einer weiteren Wicklungsanordnung am Anker zugeordnet sind, so dass sich wiederum ein Anker-Magnetfeld ausbildet, das wiederum mit dem bestehenden Stator- Magnetfeld derart in Wechselwirkung tritt, dass eine Kraft auf den Anker A wirkt, so dass sich dieser weiterdreht. Mit anderen Worten dient der Kommutator dazu, das An- ker-Magnetfeld fortwährend in einem vorgegebenen Winkel zum Stator-Magnet derart zu erzeugen, dass fortwährend ein im Wesentlichen konstantes Drehmoment auf den Anker A wirken kann. Die Figuren 2a -2b zeigen zur Erläuterung im Detail eine schematische Darstellung einer Ausführungsform. Figur 2a stellt eine einfach dargestellte Nachbildung einer Ausführungsform dar: Ein Kontaktierelement 9, das funktional dem Kontaktierelement 7 aus Figur 1 entspricht, ist aus einem aus einem ersten Material gebildeten ersten Kontaktierabschnitt 21 und einem daran befestigten, aus einem zweiten Material gebil- deten zweiten Kontaktierabschnitt 23 gebildet. Ein Leiter 15 führt zu einer nicht gezeigten Wicklungsanordnung einer elektrischen Maschine.
Der Leiter 15 ist aus demselben Material wie der erste Kontaktierabschnitt 21 gebildet oder zumindest aus einem dazu verträglichen Material, das keine oder im Wesentli- chen keine intermetallische Phase mit dem ersten Material ausbildet.
Der zweite Kontaktierabschnitt 23 hingegen ist aus einem zweiten Material gebildet, das vom ersten Material verschieden ist. Der Kontaktierabschnitt 23 ist über ein abisoliertes Ende 25 eines Zuführungs-Leiters 24, der aus dem zweiten Material gebil- det ist, mit einem nicht gezeigten Anschluss der elektrischen Maschine verbunden. Der Zuführungs-Leiter 24 ist hier im Übrigen mit einer Isolierung 27 versehen dargestellt.
Auf diese Weise ist die Wicklungsanordnung stoffgleich oder stoffverträglich mit dem ersten Kontaktierabschnitt 21 des Kontaktierelements 9 und der Anschluss stoffgleich oder stoffverträglich mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 23 des Kontaktierelements 9 verbunden. Der Stoffübergang zwischen dem ersten Material und dem zweiten Material wird somit durch das Kontaktierelement 9 bereitgestellt, indem zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 21 und dem zweiten Kontaktierabschnitt 23 eine feste Mehrstoff- Verbindung geschaffen wurde.
Somit ist eine mechanisch und thermisch stabile elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss und der Wicklungsanordnung bereitgestellt, weil entweder stoffgleiche Verbindungen oder eine zwischen den unterschiedlichen Materialien besonders stabil bereitgestellte Verbindung geschaffen sind. Ausgehend von dieser eher isolierten beispielhaften Betrachtung ist in Figur 2b ein Kontaktierelement 7 der Figur 1 , hier als Kontaktierelement 10"', schematisch gezeigt: Ein aus dem ersten Material gebildeter, erster Kontaktierabschnitt 21 ', auch als Kommutatorhaken 21 ' bezeichnet, ist auf einem Träger 29 des hier lediglich als Aus- schnitt dargestellten Kommutators 3 aus Figur 1 befestigt. Das erste Material kann mit dem Material übereinstimmen, aus dem die Wicklungen der elektrischen Maschine gebildet sind, beispielsweise Aluminium. Bei dem ersten Material kann es sich alternativ um ein mit Aluminium verträgliches Material handeln. Ferner weist der Kommutator einen aus dem zweiten Material gebildeten, dem Anschluss der elektrischen Maschine zugeordneten Kontaktierabschnitt 23, auch als Lamelle 23 bezeichnet, auf.
Die Figuren 3a - 3i zeigen schematische Darstellungen von Ausführungsformen, bei denen ein wicklungsseitiger Leiter an einem wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt in Form eines Kommutatorhakens befestigt ist.
Gemäß einer Ausführungsform dient ein Kontaktierelement 10 zur Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zwischen einem Anschluss einer elektrischen Maschine und einer aus einem Wicklungsmaterial gebildeten Wicklungsanordnung in einer elektrischen Maschine. Das Kontaktierelement 10 weist einen aus einem ersten Material, das ein Wicklungsmaterial oder ein damit verträgliches Material sein kann, gebildeten, wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt 13 und einen aus einem vom Wicklungsmaterial verschiedenen zweiten Material gebildeten, dem Anschluss zugeordneten zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 a bis 1 1 i auf, wobei der erste Kontaktierabschnitt 13 und der zweite Kontaktierabschnitt 1 1 a. bis 1 1 i mittels einer Mehrstoff-Verbindung 16a bis 16i verbunden sind.
Im Falle eines bürstenbehafteten Gleichstrommotors wird es sich bei den wicklungsseitigen Kontaktierabschnitten 13 beispielsweise um Kommutatorhaken 13 handeln. Der Kommutatorhaken 13 ist aus einem mit der Kommutatorlamelle fluchtenden, auf dem Kommutatorträger aufliegenden Abschnitt und einem winklig vom Kommutatorträger zurückgebogenen Abschnitt gebildet, an welchem ein Ende eines zur Wicklungsanordnung führenden Leiters 15 befestigt ist. Im einfachsten Fall kann ein Kommutatorhaken durch eine zunächst über den Kommutatorträger hinausragende und anschließend zurückgebogene Lamelle gebildet sein. Ferner kann das mit dem Kommutatorhaken verbundene Ende des Leiters 15 durch Zurückbiegen des hinausragenden Abschnitts der Lamelle derart beklemmt sein, dass es an der Lamelle eine leitende Verbindung bereitstellend festgehalten ist.
Über den mit dem Anschluss verbundenen zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 a bis 1 1 i kann somit über den ersten Kontaktierabschnitt 13 zu dem Leiter 15 und somit zur Wicklungsanordnung eine elektrische Verbindung geschaffen werden.
Gemeinsam ist den in den Figuren 3a - 3i gezeigten Ausführungsformen, dass ein wicklungsseitiger oder erster Kontaktierabschnitt 13, der aus einem Wicklungsmaterial oder aus einem mit dem Wicklungsmaterial verträglichen Material, das als erstes Material bezeichnet ist, gefertigt ist, mit einem Leiter 15 in elektrischem Kontakt steht, der ebenfalls aus dem Wicklungsmaterial gefertigt ist und zu einer Wicklungsanordnung führt. Es wird erwogen, dass die Wicklungsanordnung insgesamt aus dem Leiter 15 gebildet ist.
Der wicklungsseitige Kontaktierabschnitt 13 kann beispielsweise einen
Kommutatorhaken darstellen. In diesem Falle stellt ein zuführseitiger
Kontaktierabschnitt 1 1 dann eine Lamelle eines Kommutators dar. Figur 3a zeigt ein Kontaktierelement 10. Ein erster Kontaktierabschnitt 13, der aus einem ersten Material gebildet ist, ist unmittelbar verbunden mit einem eine Mehrstoff- Verbindung bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17a, der ebenfalls aus dem ersten Material gebildet ist. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist derart zurückgebogen, dass ein Leiter 15 zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem Kontaktierabschnitt 17a verklemmt werden kann. Der Kontaktierabschnitt 17a ist - wie aus dem Querschnitt ersichtlich - großflächig mit einem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 a elektrisch verbunden, wobei der zweite Kontaktierabschnitt 1 1 a aus einem zweiten Material gebildet ist. Der zweite Kontaktierabschnitt 1 1 a ist mit dem Kontaktierabschnitt 17a über eine Mehrstoff- Verbindung 16a verbunden, welche durch eines von WIG-, TIG-, MIG-, MAG-, Widerstands-, Reib-Schweißen, Laser-Schweißen, Lötverbindung mit Flussmittel und Lötverbindung ohne Flussmittel bereitgestellt ist. Die vorgenannten Verfahren können ferner mittels eines Ultraschallverfahrens unterstützt werden. Mit anderen Worten erscheint der zweite Kontaktierabschnitt 1 1 a parallel zu einer Längserstreckungs- richtung des Kontaktierabschnitts 17a darauf aufgesetzt. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 a über den die Mehrstoff-Verbindung 16a bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17a verbunden. Gemäß Figur 3b ist ein erster Kontaktierabschnitt 13 aus einem ersten Material vorgesehen, der unmittelbar mit einem Kontaktierabschnitt 17b verbunden ist. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist in Bezug auf den Kontaktierabschnitt 17b derart zurückgebogen, dass ein Leiter 15 zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem
Kontaktierabschnitt 17b verklemmt werden kann. In Längserstreckungsrichtung des aus dem ersten Material gebildeten Kontaktierabschnitt 17b ist ein aus einem zweiten Material gebildeter zweiter Kontaktierabschnitt 1 1 b auf Stoß dagegengesetzt. Eine zwischen dem Kontaktierabschnitt 17b und dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 b gebildete Mehrstoff- Verbindung 16b weist eine kleinere Fläche als im vorangehenden Beispiel auf.
Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 b über den die Mehrstoff- Verbindung 16b bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17b verbunden. Die Figur 3c zeigt ein Kontaktierelement 10, in welchem ein aus einem ersten Material gebildeter erster Kontaktierabschnitt unmittelbar mit einem aus einem zweiten Material gebildeten zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 c verbunden. Der erste Kontaktierabschnitt ist über eine Mehrstoff- Verbindung 16c mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 c verbunden. Mit anderen Worten ist der zweite Kontaktierabschnitt 1 1 c einstückig mit dem Kontaktierabschnitt 17c bereitgestellt. Der erste Kontaktierabschnitt 13 weist mit dem Kontaktierabschnitt 17c einen derartig spitzen Winkel auf, dass ein Leiter 15 zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem Kontaktierabschnitt 17c verklemmt werden kann. Die Mehrstoff-Verbindung 16c zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem Kontaktierabschnitt 17c kann auf eine die vorgenannte Weise hergestellt sein.
Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit unmittelbar mit dem zweiten
Kontaktierabschnitt 1 1 c verbunden, so dass auf diese Weise die Mehrstoff- Verbindung 16c bereitgestellt ist. Figur 3d stellt ein Kontaktierelement 10 dar, in welchem ein aus einem ersten Material gebildeter erster Kontaktierabschnitt 13 mittelbar mit einem aus einem zweiten Material gebildeten Kontaktierabschnitt 1 1 d verbunden ist. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist unmittelbar mit einem Kontaktierabschnitt 17d verbunden und nimmt mit diesem einen derart spitzen Winkel ein, dass ein Leiter 15 zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem Kontaktierabschnitt 17d verklemmt werden kann. Der Kontaktierabschnitt 17d verjüngt sich stufenartig in seiner Längserstreckungsrichtung, gesehen von der Verbindungsstelle mit dem ersten Kontaktierabschnitt 13. In die Stufe eingelassen ist der zweite Kontaktierabschnitt 1 1 d. Zwischen dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 d und dem Kontaktierabschnitt 17d ist eine Mehrstoffverbindung 16d geschaffen. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 d über den die Mehrstoff- Verbindung 16d bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17d verbunden.
Figur 3e zeigt ein Kontaktierelement 10, das einen aus einem ersten Material gebilde- ten ersten Kontaktierabschnitt 13 aufweist, der an einem aus dem ersten Material gebildeten Kontaktierabschnitt 17e gebildet ist. Der erste Kontaktierabschnitt 13 weist mit dem Kontaktierabschnitt 17e einen derart spitzen Winkel auf, dass ein Leiter 15 zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem Kontaktierabschnitt 17e verklemmt werden kann. Der Kontaktierabschnitt 17e weist eine Ausnehmung auf, in die ein aus einem zweiten Material gebildeter zweiter Kontaktierabschnitt 1 1 e eingelassen ist. Zwischen dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 e und dem Kontaktierabschnitt 17e ist eine Mehrstoff- Verbindung 16e geschaffen.
Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 e über den die Mehrstoff- Verbindung 16e bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17e verbunden.
Figur 3f zeigt ein Kontaktierelement 10. Ein aus einem ersten Material gebildeter erster Kontaktierabschnitt ist an einem Kontaktierabschnitt 17f gebildet und weist mit diesem einen derart spitzen Winkel auf, dass ein Leiter 15 zwischen dem ersten
Kontaktierabschnitt 13 und dem Kontaktierabschnitt 17f verklemmt werden kann. In Erstreckungsrichtung des Kontaktierabschnitt 17f, gesehen vom ersten
Kontaktierabschnitt, ist ein aus einem zweiten Material gebildeter zweiter
Kontaktierabschnitt 1 1 f auf Stoß verbunden. Zwischen dem zweiten
Kontaktierabschnitt 1 1 f und dem Kontaktierabschnitt 17f ist eine Mehrstoff- Verbindung 16f geschaffen. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 f über den die Mehrstoff- Verbindung 16f bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17f verbunden.
Figur 3g zeigt ein Kontaktierelement 10, bei dem ein aus einem ersten Material gebildeter erster Kontaktierabschnitt 13 an einem aus dem ersten Material gebildeten Kontaktierabschnitt 17g angelegt ist. Der erste Kontaktierabschnitt 13 und der
Kontaktierabschnitt 17g nehmen zueinander einen derart spitzen Winkel ein, dass ein Leiter 15 zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem Kontaktierabschnitt 17g verklemmt werden kann. Der Kontaktierabschnitt 17g ist in einer Stufe eines in Erstre- ckungsrichtung des Kontaktierabschnitt 17g, gesehen vom ersten Kontaktierabschnitt 13, sich stufenartig vergrößernden zweiten Kontaktierabschnitts 1 1 g, der aus einem zweiten Material gebildet ist, eingelassen. Zwischen dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 g und dem Kontaktierabschnitt 17g ist eine Mehrstoff- Verbindung 16g geschaffen.
Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 g über den die Mehrstoff- Verbindung 16g bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17g verbunden.
Figur 3h zeigt ein Kontaktierelement 10, bei dem ein aus einem ersten Material gebildeter erster Kontaktierabschnitt 13 an einem aus einem zweiten Material gebildeter zweiter Kontaktierabschnitt 1 1 h befestigt ist. Der erste Kontaktierabschnitt 13 nimmt mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 h einen derart spitzen Winkel ein, dass ein zwi- sehen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 h angeordneter Leiter zwischen dem ersten Kontaktierabschnitt 13 und dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 h verklemmt werden kann. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist über eine Mehrstoff- Verbindung 16h mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 h unmittelbar verbunden. In dieser Ausführungsform ist ein Kontaktierabschnitt 17h identisch mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 h.
Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist somit unmittelbar mit dem zweiten
Kontaktierabschnitt 1 1 h verbunden, so dass auf diese Weise die Mehrstoff-Verbindung 16h bereitgestellt ist. Figur 3i zeigt ein Kontaktierelement 10, bei dem der erste Kontaktierabschnitt aus einem Abschnitt aus einem ersten Material 13.2 und einem Abschnitt aus einem weiteren Material 13.1 gebildet ist. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist an der aus dem ersten Material gebildeten Seite 13.2 mit einem aus dem ersten Material gebildeten
Kontaktierabschnitt 17i verbunden. Der erste Kontaktierabschnitt 13 und der
Kontaktierabschnitt 17i nehmen einen derart spitzen Winkel ein, dass ein zwischen der aus dem ersten Material gebildeten Seite 13.2 des ersten Kontaktierabschnitts 13 und dem Kontaktierabschnitt 17i gelegter Leiter 15 dazwischen verklemmt werden kann. Der Kontaktierabschnitt 17i ist in einer Aussparung eines sich in Erstreckungsrichtung des Kontaktierabschnitts 17i, gesehen vom ersten Kontaktierabschnitt 13, stufenartig verbreiternden aus einem zweiten Material gebildeten zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 i eingelassen. Der Kontaktierabschnitt i ist mit dem Kontaktierabschnitt 17i über eine Mehrstoff- Verbindung 16i verbunden. Der erste Kontaktierabschnitt 13 ist über seinen aus dem ersten Material 13.1 gebildeten Abschnitt somit mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt 1 1 i über den die Mehrstoff- Verbindung 16i bereitstellenden Kontaktierabschnitt 17i verbunden.
Die Figuren 4a und 4b schematische Darstellungen von Ausführungsformen, bei denen der wicklungsseitige Leiter an einem wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt in Form eines Schlitzes befestigt ist.
Im Einzelnen sind in den Figuren 4a - 4b zwei Ausführungsformen eines
Kontaktierelements 10' dargestellt, bei dem ein aus dem Wicklungsmaterial gebildeter, wicklungsseitiger Kontaktierabschnitt 14a, 14b mit einem Schlitz versehen ist. Der ebenfalls aus dem Wicklungsmaterial gebildete Leiter 15 ist zur Kontaktierung in den Schlitz eingeschoben und beispielsweise durch Verpressen oder Leitkleben oder Schweißen festgelegt. In der Ausführungsform gemäß Figur 4a ist der Schlitz im Kontaktierabschnitt 14a bis zu dem aus dem zweiten Material gebildeten, zuführseitigen Kontaktierabschnitt 17'a ausgeführt.
Gemäß Figur 4b hingegen ist der Schlitz vollständig innerhalb des wicklungsseitigen Kontaktierabschnitts gebildet, so dass bei der Herstellung der Kontaktierung zwischen dem Leiter 15 und dem wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt 14b der Leiter bis nach unten hin durchgeschoben werden kann, ohne dass eine Mehrstoff-Verbindung entstehen würde.
Der Kontaktierabschnitt 17'a und 17'b ist in dieser Ausführungsform unmittelbar mit dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt 1 1 verbunden und bildet so eine Mehrstoff- Verbindung 16'.
Die Figuren 5a - 5d zeigen schematische Darstellungen von vier Ausführungsformen 10" eines Kontaktierelements mit zuführseitiger Kontaktierfläche 1 1 und angeschwei ß- tem Leiter 15.
Gemäß Figur 5a ist ein aus Wicklungsmaterial gebildeter, wicklungsseitiger
Kontaktierabschnitt 18a mit der aus dem zweiten Material gebildeten, zuführseitigen Kontaktierfläche 1 1 stirnseitig auf Stoß verbunden und bildet so eine Mehrstoff- Verbindung 16". Am wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt 18a ist ein aus dem Wicklungsmaterial gebildeter, zur Wicklungsanordnung hin führender Leiter 15 angeschweißt.
Der Leiter 15, der zu der Wicklungsanordnung hin führt, ist aus dem Wicklungsmaterial gebildet und mit dem wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt 18a verschweißt oder verlötet oder leitend verklebt.
Figur 5b zeigt in Abwandlung der Darstellung von Figur 5a, dass die Kontaktierfläche 1 1 nur in einem Oberflächenabschnitt eines aus dem Wicklungsmaterial gebildeten, wicklungsseitigen Kontaktierabschnitts 18b gebildet ist. Die Mehrstoff- Verbindung 16" weist so die Form eines Halbtrogs auf.
Das in Figur 5c gezeigte Kontaktierelement entspricht dem in Figur 5a gezeigten, nur dass hier der Leiter 15, der zur Wicklungsanordnung hin führt, aus zwei unterschiedli- chen Materialien gebildet ist. Der Leiter 15 ist nämlich zumindest in einem Bereich des wicklungsseitigen Kontaktierabschnitts 18c aus einem aus dem Wicklungsmaterial gebildeten Abschnitt 15.2 und einem aus einem anderen Material bestehenden Abschnitt 15.1 gebildet. Der aus dem Wicklungsmaterial gebildete Abschnitt 15.2 ist am wicklungsseitigen Kontaktierabschnitt 18c des Kontaktierelements 10" angeschweißt. Der aus dem anderen Material gebildete Abschnitt 15.1 ist vom wicklungsseitigen
Kontaktierabschnitt 18c des Kontaktierelements 10" abgewandt. Das in Figur 5d gezeigte Kontaktierelement entspricht dem in Figur 5b gezeigten, nur dass hier der Leiter 15, der zur Wicklungsanordnung hin führt, wie in der in Figur 5c gezeigten Ausführungsform gebildet ist.
Der die Mehrstoff- Verbindung 16" bereitstellende Kontaktierabschnitt 17"a bis 17"d ist in den in Figuren 5a bis 5d gezeigten Ausführungsformen jeweils unmittelbar mit dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt 1 1 verbunden. In den beschriebenen Ausführungsformen wird erwogen, dass die Mehrstoff- Verbindung des wicklungsseitigen Kontaktierabschnitts mit dem zuführseitigen Kontaktierabschnitt durch eines von WIG-, TIG-, MIG-, MAG-, Widerstands-, Reib- Schweißen, Laser-Schweißen, Lötverbindung mit Flussmittel und Lötverbindung ohne Flussmittel, sowie mit oder ohne Ultraschallunterstützung, bereitgestellt wird.
Darüber hinaus wird eine Kontaktieranordnung erwogen, umfassend ein wie vorstehend beschriebenes Kontaktierelement und einen den wicklungsseitigen
Kontaktierabschnitt mit der Wicklungsanordnung verbindenden Leiter 15, wobei der Leiter 15 aus zwei aus unterschiedlichen Materialien gebildeten Abschnitten 15.1 , 15.2 gebildet ist.
Schließlich ist eine elektrische Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, bereitgestellt, die derart gebildet ist, dass ein Kontakt zu einer Wicklungsanordnung in der elektrischen Maschine durch ein wie vorstehend gebildetes Kontaktierelement und/oder durch eine wie vorstehend bereitgestellte Kontaktieranordnung gebildet ist.

Claims

Ansprüche
1 . Kontaktierelement (10; 10'; 10"; 10"') zur Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zu einer Wicklungsanordnung einer elektrischen Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend:
einen aus einem ersten Material gebildeten ersten Kontaktierabschnitt (13; 14; 18; 21 '); und
einen aus einem vom ersten Material verschiedenen zweiten Material gebildeten zweiten Kontaktierabschnitt (1 1 ; 17'; 1 1 ; 23), wobei der erste Kontaktierabschnitt (13; 14; 18; 21 ') und der zweite
Kontaktierabschnitt (1 1 ; 17'; 1 1 ; 23) mittels einer Mehrstoff- Verbindung (16; 16'; 16"; 16"') verbunden sind.
2. Kontaktierelement nach Anspruch 1 , wobei der erste Kontaktierabschnitt (13;
14; 18; 21 ') unmittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt (1 1 c; 1 1 h; 17'; 1 1 ; 23) verbunden und derart die Mehrstoff- Verbindung (16c; 16h; 16'; 16"; 16"') bereitgestellt ist.
3. Kontaktierelement nach Anspruch 1 , wobei der erste Kontaktierabschnitt (13) mittelbar mit dem zweiten Kontaktierabschnitt (1 1 a; 1 1 b; 1 1 d; 1 1 e; 1 1 f ; 1 1 g; I i i) über einen die Mehrstoff- Verbindung (16a; 16b; 16d; 16e; 16f; 16g; 16i) bereitstellenden dritten Kontaktierabschnitt (17a; 17b; 17d; 17e; 17f; 17g; 17i) verbunden ist.
4. Kontaktierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Material im Wesentlichen aus oder mit Aluminium oder einem mit Aluminium verträglichen Material gebildet ist.
5. Kontaktierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zweite Material im Wesentlichen aus oder mit Kupfer oder einem mit Kupfer verträglichen Material gebildet ist.
6. Kontaktierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine eines von einem Gleichstrommotor, einem EC-Motor, einem Generator und einem Transformator ist.
Kontaktierelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrstoff-Verbindung (16; 16'; 16"; 16"') des ersten Kontaktierabschnitts (13; 14; 18; 21 ') mit dem zweiten Kontaktierabschnitt (1 1 ; 17'; 1 1 ; 23) durch eines von WIG- , TIG-, MIG-, MAG-, Widerstands-, Reib-Schweißen, Laser-Schweißen, Lötverbindung mit Flussmittel und Lötverbindung ohne Flussmittel, sowie mit oder ohne Ultraschallunterstützung, bereitgestellt ist.
Kontaktieranordnung zur Bereitstellung eines elektrischen Kontakts zu einer Wicklungsanordnung einer elektrischen Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend
ein Kontaktierelement (10; 10'; 10"; 10"') nach einem der voranstehenden Ansprüche; und
einen den ersten Kontaktierabschnitt (18c; 18d) des Kontaktierelements mit der Wicklungsanordnung verbindenden Leiter (15).
Kontaktieranordnung nach dem voranstehenden Anspruch, wobei der Leiter (15) zumindest im Bereich des ersten Kontaktierabschnitts (18c; 18d) aus einem aus einem dritten Material gebildeten ersten Leiterabschnitt (15.1 ) und einem aus einem vierten Material gebildeten, mit dem ersten Kontaktierabschnitt (18c; 18d) verbundenen zweiten Leiterabschnitt (15.2) gebildet ist.
Kontaktieranordnung nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das vierte Material identisch oder verträglich zum ersten Material ist.
Elektrische Maschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei ein Kontakt zwischen einem Anschluss der Maschine und einer Wicklungsanordnung in der elektrischen Maschine durch ein Kontaktierelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder durch eine Kontaktieranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 10 gebildet ist.
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