WO2018104418A1 - Stator einer elektrischen maschine, elektrische maschine sowie verlege- und kontakteinrichtung für eine elektrische maschine - Google Patents

Stator einer elektrischen maschine, elektrische maschine sowie verlege- und kontakteinrichtung für eine elektrische maschine Download PDF

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WO2018104418A1
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WO
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stator
coil
contact
laying
guide groove
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PCT/EP2017/081767
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Martin Hoffmann
Stefan Wüst
Thomas Ziegler
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Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
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Publication date
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/03—Machines characterised by the wiring boards, i.e. printed circuit boards or similar structures for connecting the winding terminations
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    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to a stator of an electric machine, in particular for a motor vehicle, having a stator lamination stack which has a number of stator teeth and is provided with a multi-phase rotating field winding arranged on the stator teeth, each phase comprising at least one coil comprising a first and having a second coil end, as well as with a contact device for contacting and fixing the coil ends.
  • the invention further relates to an electrical machine with such a stator and a laying and contact device for such an electric machine. Under an electric machine is hereinafter understood in particular an electric motor, in particular for a power steering.
  • the power steering in this case supports a motor vehicle user when steering by the force applied by the motor vehicle user steering force is supported for example with a hydraulic system or with an electric motor.
  • EPS electric motor assisted steering
  • an electric motor arranged on the mechanics of the steering wheel supports and superimposes the steering motions of the motor vehicle user with a generated auxiliary power.
  • Brushless electric motors (brushless DC motor, BLDC motor) are increasingly being used for such electromotive drives. NEN the wear-prone brush elements of a rigid (mechanical) commutator are replaced by an electronic commutation of the motor current.
  • Such a brushless electric motor as electric (three-phase) machine has in principle a fixed (stationary) stator with a laminated stator core with a number of, for example, star-shaped stator teeth.
  • the stator teeth carry a rotating electrical field winding in the form of individual (stator) coils or coil windings (phase windings), which in turn are wound from an insulated wire (coil wire).
  • the phase windings are associated with the coil or phase ends of individual (motor) strands or (motor) phases and interconnected in a predetermined manner.
  • the stator has three phases and thus at least three phase conductors or phase windings, which are supplied in each case out of phase with electrical current to produce a magnetic rotating field in which a usually provided with permanent magnets rotor or rotor rotates.
  • the phase ends of the phase windings are guided to drive the electric motor via phase connections to an engine electronics.
  • the coil windings of the rotating field winding are in this case interconnected by means of the coil ends in a certain way.
  • the type of interconnection of the coil ends is determined by the winding scheme or the winding structure of the rotating field winding, wherein as a winding scheme, a star connection, a triangular circuit or a combination thereof is common.
  • contact devices are common, which are mounted on the stator end face of the stator.
  • a contact device has, for example, a laying ring and an interconnecting ring which can be placed thereon and between which the coil ends to be interconnected are sandwiched.
  • the contact device it is for example possible to design the contact device as a modular assembly, so that depending on the application and the desired interconnection a different contacting device is mounted on the stator.
  • such a modular contacting device disadvantageously has a comparatively high space requirement (packaging) in order to map the interconnection geometrically reliable.
  • such a contacting device has a comparatively high component complexity, whereby the individual manufacturing tolerances of the plurality of components continue to add up.
  • tolerance requirements with regard to a desired optimum positioning on the stator can only be realized comparatively cost-intensive.
  • an electric motor in which two end-side arranged, annular coil carriers are placed on the stator, on which the coil windings are wound. Between two adjacent stator teeth a hook or eye-like fastening element is arranged in the stator, in which a connecting line between the applied on the stator teeth coils is mounted and electrically connected.
  • the fastening element is coupled to a press-fit pin as a contact element, which is pressed into a ring-shaped circuit board (printed circuit board) as a connection ring for contacting.
  • the circuit board has a number of ring lines for connecting the coils to the rotating field winding.
  • EP 2 182 616 A2 describes an electric motor with two annular coil carriers placed on the front side of the stator, one of the coil carriers having a number of positioning aids by means of which an interconnection ring provided with a rotary position sensor (rotor position sensor) can be positioned.
  • the positioning aids are designed in the form of radially oriented insulation displacement contacts, wherein the phase ends of the coils in insulation displacement Insert the coil carrier and interconnect it by means of a terminal connector of the interconnection ring.
  • the invention has for its object to provide a particularly suitable stator.
  • the invention is further based on the object to provide an electric machine provided with such a stator and a laying and contact device for this purpose.
  • the stator according to the invention is suitable and configured for an electric machine, in particular for an electric or electromotive power steering in a motor vehicle.
  • the stator comprises a stanzlast jeweliuss particular laminated stator core, which has a number of, for example, inwardly directed stator teeth.
  • the stator teeth are provided with a multi-phase rotating field winding, wherein each phase comprises at least one coil or coil winding (phase winding) having a first and a second coil end.
  • the coils are in this case arranged in particular as individual coils on a respective stator tooth. Alternatively, double or multiple coils are conceivable, the coil winding is applied to two or more stator teeth.
  • an example circular contact device For laying, contacting and interconnecting the coil ends to the rotating field winding, an example circular contact device is provided.
  • the contact device has a laying on the stator lamination stack frontally mounted laying element (laying ring) for guiding the coil ends.
  • laying element On the laying element a Verschaltungselement (Verscigensring) is placed for interconnecting the coil ends with phase terminals on the stator front.
  • the laying element has a number of through-openings corresponding to the number of coil ends, each opening into a radially and / or tangentially extending guide groove. In other words, it is possible that the guide grooves are introduced radially or tangentially or radially and tangentially extending in the laying element.
  • the guide grooves have, in particular, an approximately V- or U-shaped cross-sectional shape, and are introduced into the laying element as depressions which are open on the interconnecting element side.
  • the coil ends protrude perpendicularly, this means along an axial direction of the stator (stator axis), through the passage openings, and are guided in particular radially angled along the respective guide groove to a contact point of the guide groove.
  • the coil ends are axially contacted and fixed at the contact points in each case by means of a contact element electrically conductively coupled to the interconnection element.
  • the guide grooves in this case each have a constriction in the axial direction, which secures the respectively guided in the guide groove or einitzende coil end against axial sliding out.
  • the coils are preferably wound from an insulating wire (enameled wire) as a coil wire, so that the coil ends are slightly bendable angled along the guide grooves can be laid.
  • an insulating wire enameled wire
  • the coil ends have the tendency to spring back into an axially projecting position after a deviation along the guide grooves, whereby a contact tion would be difficult with the Verschaltungselement. This is advantageously avoided by means of the bottlenecks integrated in the guide grooves and constructively simple.
  • the bottlenecks thus ensure that the coil ends are held in the plane of the guide grooves for easy contacting.
  • the coil ends are pressed into the guide grooves in the course of the angling, that is to say passed through the constriction and thus preferably held in position in the guide grooves in a form-fitting manner.
  • the coil end engages in the bottleneck such that the bottleneck blocks movement of the coil end in the axial direction.
  • the coil ends are held reliably and safely even during the axial contacting in the guide grooves.
  • the contact with the interconnection element and thus the assembly of the stator is simplified. This translates into the consequence advantageous to the manufacturing cost of the stator.
  • the preferably annular, as a one-piece injection molded part, laying element (laying ring) is thus formed as a mechanical support and positioning element for the coil ends.
  • the passage openings are preferably introduced radially on the inside into the laying ring, wherein the guide grooves are directed to the particular radially outside contact points.
  • the guide grooves support and guide the coil wire of the coil ends, in particular designed as an insulated wire. Furthermore, the coil ends are insulated by the guide in the guide grooves against conductive components of the stator and / or the electric motor. For example, the coil ends are thus isolated in an electric motor relative to a motor housing and / or a bearing plate.
  • a rotor position sensor for detecting a rotational position is preferably provided. or angular position of a rotor of the electric motor arranged.
  • the axial contacting of the Verschaltungsrings with the publisher's ring ensures a defined orientation, which translates advantageously with respect to a positioning of a rotor position sensor.
  • the rotor position sensor is designed, for example, as a Hall sensor.
  • further (on-site) sensor systems and additional functions for determining the state of the electrical machine such as, for example, a temperature sensor for detecting the motor or stator temperature in the region of the interconnection ring.
  • the stator lamination stack comprises a stator star and a hollow-cylindrical stator yoke pressed with the stator star, the stator teeth of the stator star being (radially) directed outward.
  • stator teeth are initially wound from the outside with the coil windings and then pressed the stator yoke on the stator.
  • stator star equipped with the coils and the stator yoke are joined together to form the junctions between the tooth tips of the stator teeth and the stator yoke.
  • the bottleneck is formed by retaining lugs projecting on both sides of the guide groove.
  • the retaining lugs thus at least partially overlap the circuit-ring-side opening of the guide groove, as a result of which its inside width is suitably reduced to a value smaller than the wire diameter of the coil end to be held.
  • the coils each have a coil or phase winding, which is applied to a placed on a stator toothed coil carrier (bobbin).
  • the coil windings forming the coils are each wound around a coil carrier which encompasses the respective stator tooth.
  • the coil carrier preferably made of an insulating material is for example a one-piece or multi-part, approximately rectangular tube section.
  • the bobbin preferably has frontal, that is directed perpendicular to the tooth longitudinal direction, flange collar, between which the existing winding space is limited. The bobbin thus prevents the rotating field winding from sliding down the teeth of the stator.
  • the coil carriers are first wound as individual segments, and then placed on the stator teeth.
  • the coils are preferably designed as individual, separate components.
  • stator tooth it is also conceivable for one or each stator tooth to be encapsulated directly with a plastic to form a coil carrier, or for the stator teeth to be wound with the rotating field winding without a spool.
  • An additional or further aspect of the invention provides that the lead-through openings of the laying element or laying ring each have a rotary field-winding-side cylinder opening with an inserted retaining groove.
  • a respective coil carrier in particular by means of the flange collar, at least partially.
  • the laying ring is supported on the bobbins of the laminated stator core.
  • the bobbins thus have a support function, which improve tolerance compensation and a tight fit of the laying ring or the contact device on the stator in the course of assembly. As a result, a particularly stable stator is realized.
  • the annular laying element has a radially inner side inner collar, which in the assembled state at least partially engages in a central annular opening of the Verschaltungselements and this clamped radially.
  • the laying element or the laying ring is thus set up as a centering aid for the interconnecting element or the Verschaltungsring. This simplifies the assembly of the stator.
  • the inner collar of the laying element is segmented executed with a number of first and second, approximately crenellated Kragenzähnen.
  • the first cantilever teeth are up to the laying element axially in the direction of the Verschaltungselements, and clamp fix this in the joining state.
  • the second collar teeth are formed on the opposite side of the first Kragenzähnen the laying element, and thus stand up in the direction of the rotating field winding or the stator lamination stack.
  • the second collar teeth engage in a form-fitting manner in a respective radially inward, receiving or receiving contour of the coil carriers, in particular their flange collars. This ensures a stable and secure installation of the laying element.
  • the Flanschkrägen the bobbin are provided with upstanding second Kragenzähnen, which engage in the joining state in complementary receiving contours of the laying element.
  • a (form-fitting) fastening function is realized by means of the collar teeth of the coil carriers in the direction of the laying element.
  • the interconnection element or the Verschaltungsring is designed as a, preferably multi-layered, round or square, printed circuit board with a number of interconnects.
  • the conductor tracks of the printed circuit board electrically connect the phase terminals, which are arranged on an outer side of the interconnection ring facing away from the stator laminated core, to the contact elements arranged on the opposite inner side of the interconnection ring.
  • the printed conductors are, for example, integrated axially stacked in the printed circuit board, which is designed, for example, as an annular PCB (printed circuit board).
  • the interconnects are multi-layered one above the other integrated in the circuit board.
  • the multilayer and in particular one-piece planar printed circuit board is thus designed as a particularly space-saving electrical distribution network for the electric machine or the electric motor.
  • the axial space of the stator and thus also a so equipped electrical machine is reduced.
  • the current carrying capacity of the printed circuit board is substantially improved by the multi-layer use of the printed conductors.
  • an increased degree of freedom in terms of the design and the architecture of the stator is made possible with regard to functional aspects.
  • an increased fill factor that is to say an increased number of coil turns, can thus be realized with the same axial extent of the stator, which advantageously translates to the efficiency of the electric machine equipped therewith.
  • connection variants in particular also for (multiply) redundant interconnections, can be realized easily and simply via a suitable choice of the layout or of the interconnect profile, without requiring a geometrically modified component design.
  • This allows a particularly high degree of prefabrication of the stator, since the interconnection element is exchangeable as a modular component depending on the application and the desired interconnection. This allows a particularly flexible and cost-effective stator.
  • the approximately annular interconnection element is made up of a number of individual (segmented) circular-sector-shaped partial rings formed or assembled.
  • the approximately annular circuit board of the Verschaltungsrings or element is divided into several sub-rings or segments.
  • contact points or connecting elements are suitably provided, by means of which the partial rings in the joint assembly of the interconnection element are mechanically and / or electrically conductively coupled together.
  • the contact elements are element-side for Schneidklemmtitle ist with the coil ends and switching element element side for a press-fit / -title ist formed with the Verschaltungs- element.
  • the contact element is designed as a multiple contact.
  • a solderless and low-tool connection and electrical contact between the laying element or the coil ends and the interconnection element is realized.
  • this advantageously results in a reduction of the mounting effort in the assembly of the stator, whereby its manufacturing costs are reduced.
  • a simple and inexpensive contacting and fixing of the coil ends is realized.
  • in the assembly of the stator lower expenses are possible with respect to residual dirt requirements.
  • the Verschaltungselement is also mechanically and reliably secured by the insulation displacement and Einpressrome ist to the laying element.
  • the configuration of the contact elements as insulation displacement contacts, the mounting of the contact device and thus of the stator is substantially simplified.
  • the contacting of the coils or coil ends is simplified since no additional stripping step is required for the insulated coil wire during assembly and interconnection.
  • the contact elements are in this case arranged in the assembled state such that both a contact by means of pressing and cohesively by soldering or laser welding is possible.
  • the stator according to the invention comprises contact elements which have a laying-element-side clamping plug with a central contact slot for insulation displacement contacting (high-pressure connection).
  • the clamping connector further comprises an axial support surface on which the interconnection element is supported in the assembled state.
  • the extension arms each have at least one injection-element-side press-fit pin, with the upper edges of the extension arms being offset in an offset manner relative to the support surface.
  • the stator is part of an electrical machine, in particular an electric motor, preferably for an electric or electromotive (electromechanical) power steering (EPS) of a motor vehicle.
  • the preferably brushless electric motor comprises a cylindrical motor housing, which receives the stator substantially in a form-fitting manner.
  • a rotor is preferably arranged rotatably together with a rotor-fixed motor shaft.
  • the motor shaft is in this case shaft end coupled, for example, on the one hand with a steering wheel and on the other hand with a steering mechanism of the motor vehicle.
  • the electrical machine is preferably designed with a multi-redundant rotating field winding, so that a safe and reliable operation is always guaranteed.
  • the motor housing in particular a pot-like bearing carrier, is thermally connected to the outside of the Verschaltungsele- element (wiring ring).
  • the outside of the Verschaltungselements by means of a bathleitmediums (thermal grease, réelleleitpad, etc.) is thermally coupled to the motor housing or the bearing carrier.
  • the bearing carrier is, for example, a B-side end shield of the machine with a bearing seat and a rolling bearing located in it for supporting the motor shaft.
  • the interconnection element and the bearing carrier are thermally coupled with the laying element.
  • the laying element for example made of a thermally conductive plastic, suitably has a heat sink function.
  • the invention further relates to a laying and contact device for an electric machine with a rotating field winding having a number of phases.
  • Each phase in this case comprises at least one coil having a first and a second coil end.
  • the laying and contact device is designed with a laying element for guiding and laying the coil ends and with a Verschaltungselement for interconnecting the coil ends with phase terminals of the electric machine.
  • the coil ends project vertically through feedthrough openings of the laying element and are each guided radially and / or tangentially along a guide groove of the laying element.
  • the guide grooves each open into a contact point at which the coil ends are axially connected by means of a contact element electrically conductively coupled to the connection element. clocked and fixed.
  • the guide grooves each have a constriction in the axial direction, which secures the coil end, guided or inserted in the guide groove in the assembled state, against an axial slipping out.
  • the laying and contacting means for forming an electrical distribution network is in a variety of different types or types of electric machines and electric motors (segmented electric machines, solid shaft, hollow shaft, IPM, SPM, reluctance ).
  • the laying and contact device can essentially be used with any electric machine with toothed motor parts and coils.
  • a power contact for the respective electric machine is realized by the laying and contact device, which can be mounted substantially in any (rotational) position. Furthermore, the laying and contact device is simple and inexpensive executable with a different number of contact elements. This is particularly advantageous in terms of use in an electric motor with a multi-redundant rotating field winding advantageous. This allows a particularly flexible and modular adaptation to a respective electric motor or to a respective electrical machine.
  • FIG. 1 a perspective view of an alternative embodiment of the contact device with a phase connection and with a laser-weldable coil end.
  • FIG. 1 shows a star-shaped stator component which is referred to below as stator star 2 and which is produced in the exemplary embodiment as a laminated core of stator laminations 4 stacked in layers.
  • the stator laminations 4 are stacked on one another to form a central, cylindrical opening 6 as a stator bore in a stacking direction 8 and stamped or stamped together, for example, with one another.
  • the stator star 2 is part of a in Fig. 2 shown in detail. th wound stator 10 of an electric machine, not shown, an electric motor power steering of a motor vehicle.
  • the laminated core of the stator 2 terminates at the upper side 12 and at the lower side 14, preferably each with at least one stator plate 4 closed in the circumferential direction.
  • the stator 2 in this embodiment comprises twelve radially outwardly extending stator teeth 16, which form a cylindrical pole piece 18 on the inner side located radially to the center.
  • the stator teeth 16 are provided in the figures by way of example only with reference numerals.
  • the pole piece 18, which in the assembled state faces a rotor of the electric motor, is only partially circumferentially closed in the stacking direction 8 to form pole shoe-side gaps 20 in order to reduce a magnetic short circuit.
  • the stator teeth 16 are ELId lake provided with wedge-shaped tooth tips 22 to form left and right of a Zahnspitzengrades located bearing surfaces 24.
  • FIG. 2 and 3 show the stator 10 with a stator lamination 25, which is force / frictionally joined from the stator 2 and a stator yoke 26 due to a pressing operation.
  • the stator yoke 26 is made of stacked yoke ring plates or stator laminations 28.
  • the coil windings 30 visible in FIG. 2 are placed around the stator teeth 16 of the stator star 2.
  • the coil windings 30 made of insulating wire are wound before the joining of the stator 2 and the Statorjochs as (single) coils on coil or winding support (bobbin) 32 and placed with these on the stator teeth 16.
  • the bobbin 32 are provided in the figures only by way of example with reference numerals.
  • Each of the frame-like bobbin 32 carries a coil winding or coil 30 as part of at least one stator or rotary field winding 34.
  • the coils 30 are each contactable via two coil ends 36.
  • the coil ends 36 are provided in the figures by way of example only with reference numerals.
  • the total of twenty-four illustrated coil ends 36 in FIG. 2 are for further contacting and interconnection by a laying and contact device 38 shown in FIG. 3 axially, that is oriented in the axial direction M (direction of the motor axis).
  • the energized windings generate the stator-side magnetic field, which interacts with permanent magnets of the rotor of the brushless electric motor rotating about the central stator or motor axis M.
  • the approximately annular contact means 38 serves for contacting and interconnecting the coil ends 36 in a triangular or a star connection or a combined star-triangle circuit.
  • the twenty-four coil ends 36 are interconnected into six (motor) phases U, V, W, IT, V and W ', to which a respective stator end-side phase connection 40 for contacting a motor control of the electric motor is assigned.
  • the rotating field winding 34 is interconnected, in particular, as two redundant mutually executed three-phase field windings with the phases U, V and W as well as IT, V and W '.
  • the redundant design is particularly advantageous in terms of safety aspects in an application in an electric motor power steering.
  • the contact device 38 comprises, as principal components, a laying ring 42 placed on the stator lamination 25 at the front as a laying element and a connecting ring 44 placed thereon as a connection element.
  • the laying ring 42 is in this case designed as a mechanical supporting and positioning element for the coil ends 36, which by means of contact elements 46 (FIG. 8 a, 8b, 8c) are electrically connected to the switching ring 44 for connecting the phases U, V, W, IT, V and W 'are contacted.
  • the laying ring 42 radially inward, has a number of rounds corresponding to the number of coil ends 36
  • Through openings 48 by means of which the coil ends 36 are guided from a bottom 50 to a top 52 of the laying ring 42.
  • the through-openings 48 each open into a guide groove 54 introduced into the upper side 52 of the laying ring 42, which in the figures are merely provided with reference numerals by way of example.
  • the approximately U-shaped or V-shaped guide groove 54 extends radially from the respective through-opening 48 to a radially outward contact point 56.
  • a constriction 58 of the guide groove 54 is provided approximately centrally between the through-opening 48 and the contact point 56 , The constriction 58 is in this case formed as two projecting into the guide groove 54 holding or clamping lugs 60, which reduce the inside width of the top slot opening of the guide groove 54.
  • the respective coil end 36 is guided radially angled in the mounting state in the guide groove 54 to the contact point 56 and contacted there axially by means of the contact element 46 and fixed.
  • the constriction 58 prevents during contacting an axial sliding out of the coil end 36 of the guide 54th
  • the Verlegering 42 has - as shown in particular in the Fig. 4 and Fig. 6 - radially on the inside a segmented or toothed inner collar 62, which surrounds the central ring opening of the laying ring 42 circumferentially.
  • the inner collar 62 in this case comprises crenellated collar teeth 64 and 66.
  • the collar teeth 64 and 66 are provided in the figures by way of example only with reference numerals.
  • the collar teeth 64 are formed on the upper side 52 of the laying ring 42 and stand up along the axial direction M in the direction of the Verschaltungsrings 44.
  • the collar teeth 64 act - as shown in FIG. 3 - as a centering aid during assembly of Verschaltungsrings 44.
  • the collar teeth 64 of the inner collar 62 at least partially engage in the central annular opening of the Verschaltungsrings 44.
  • the Verschaltungsring 44 is radially clamped by means of the collar teeth 64 of the laying ring 42 during assembly.
  • the collar teeth 66 are integrally formed on the underside 50 of the laying ring 42 opposite the upper side 52, and are upstanding along the axial direction M in the direction of the laminated stator core 25. As shown in particular in FIG.
  • the collar teeth 66 engage in the mounting state circumferentially in corresponding receptacles 68 of the bobbin 32 in a form-fitting manner.
  • the bobbin 32 is shown individually in FIG.
  • the recordings or receiving contours 68 are in this case incorporated in particular in the winding region of the bobbin 32 bounding, radially inward flange flange 70 of the bobbin 32. Due to the positive retention of the collar teeth 66 in the receptacles 68 of the coil carrier 32, a torsion-proof mounting of the laying ring 42 on the laminated stator core 25 is realized.
  • the through-openings 48 on the underside 50 of the laying ring 42 each have a cylinder opening 72, which are provided with a retaining groove 74 in the radially inward region of the laying ring 42. Due to the introduced retaining groove 74, the tubular cylinder openings 72 have an approximately semicircular cross-sectional shape.
  • the retaining grooves 74 is thus between the collar teeth 66 and the cylinder openings 72 a (joining) area exposed, in which the flange collar 70 of the respective bobbin 32 is at least partially used.
  • the radially guided coil ends 36 are contacted in an electrically conductive manner by means of the contact elements 46.
  • the contact element 46 individually shown in Figures 8a to 8c is the publisher's side to
  • FIG. 8a shows the contact element 46 in a perspective view.
  • FIG. 8b the contact element 46 is shown with respect to a rear side facing the outer circumference of the laying ring 42 in the assembled state.
  • FIG. 8c shows a front side of the contact element 46 opposite the rear side.
  • the electrically conductive contact element 46 comprises a clamping plug 76, which is oriented tangentially or circumferentially on the laying ring 42 in the clamp-contacted state with the respective coil end 36.
  • the approximately rectangular clamping plug 76 has a bend in the regions of the axially directed side edges which, in the assembled state, is directed radially inwards.
  • a centrally disposed contact slot 78 is introduced, which is oriented along the axial direction M.
  • the clamping plug 76 is contacted to the coil end 36 by means of the contact slot 78 in the manner of an insulation displacement contact.
  • the contact slot 78 suitably has cutting edges which penetrate the insulating layer of the coil wire of the coil end 36 and thus connect the coil end 36 in an electrically conductive manner.
  • Auslegearm 82 is formed at the curved side edges of the terminal connector 76 each one executed with a press-in pin 80. Due to the bending of the side edges, the extension arms 82 are oriented in the direction of the contact slot 78. As can be seen in the plan view of Fig. 5, the contact element 46 has an approximately triangular cross-sectional shape, wherein the base by the clamping plug 76 and the legs are formed by the Auslegearme 82. The Auslegearme 82 are free end side spaced from each other, so that the respective coil end 36 can be guided between them. The extension arms 82 essentially grasp the opening or mouth of the guide groove 54 in the contact point 56.
  • the contact plug 76 is seated in the contacted state at least partially in a window-like recess 84 of the associated contact point 56, wherein the Auslegearme 82 are each supported on a support surface 86 of the contact point 56.
  • the upper edges 88 and the lower edges 90 of the Auslegearme 82 offset from those of the terminal connector 76 axially retracted.
  • between the lower edge 92 of the clamping plug 76 and the lower edge 90 of the Auslegearms 82 each have a first axial, approximately step-like offset and between the upper edge 88 of the Auslegearms 82 and the upper edge 88 of the contact plug 76, a second axial, approximately stepped offset formed.
  • the upper edge 94 of the contact plug 76 which is also referred to below as the contact surface, is designed in this case, in particular, to support the interposing ring 44 placed on the laying ring 42.
  • the Verschaltungsring 44 sits in the assembled state not on the Verlegering 42 but only on the bearing surfaces 94 of the contact elements 46, wherein the contact elements 46 are supported by the respective Auslegearme 82 on the support surface 86.
  • the press-fit pins 80 of the extension arms 82 are pressed in the course of assembly in each case a corresponding contact opening 96 of the Verschaltungsrings 46 in the manner of a Pressfitrome ist.
  • a simple, reliable and uniform contacting of the Einpressite 80 is ensured with the contact openings 96.
  • the Verschaltungsring 44 is first connected to the Einpressiten 80 of the extension arms 82, and then the Verschaltungsring 44 is placed with the contact elements 46 on the Verlegering 42.
  • an electrical coupling between the coil ends 36 and the Verschaltungsring 44 and a mechanical coupling between the Verlegering 42 and the Verschaltungsring 44 is generated by the contact elements 46.
  • FIG. 1 1 shows the stator 10 in a disassembled state.
  • the laying ring 42 of the contact device 38 'in this embodiment has only the collar teeth 66 as the inner collar 62.
  • the Verschaltungsring 44 interconnects the coil ends 36 to three phases U, V and W.
  • the contact element 46 of the contact device 38 ' is shown.
  • the contact element 46 has an unbent clamping plug 76 for insulation displacement contact with the phase end 36.
  • the extension arms 82 extend in this case in a plane with the clamping plug 76.
  • the contact element 46 is thus low in complexity and costs, for example, produced as a stamped part.
  • Fig. 13 shows a detail of an electric motor 98 as an electric machine with the stator 10.
  • the electric motor 98 includes a motor housing 100, in which the stator 10 is inserted.
  • the motor housing 100 has a cover-like bearing support 102, which covers the housing opening of the motor housing 100 at the front.
  • the particular B-side bearing support 102 has a lid edge 104 which rests circumferentially on the motor housing 100.
  • the bearing carrier 102 Radially offset on the inside of the lid edge 104, the bearing carrier 102 in the sectional view of FIG. 13 on a first step-like shoulder 106. Between the lid edge 104 and the shoulder 106, an annular space for the areas of the press-fit pins 80 upstanding from the interlocking ring 44 and the phase terminals 40 is thus released. Radially inside the shoulder 106, a second step-like shoulder 108 is provided, through which a central bearing seat 1 10 of the bearing carrier 102 is formed. Between the paragraphs 106 and 108, the bearing support 102 has a Verschaltungsring 44 toward oriented material thickening 1 12, which surrounds the bearing seat 1 10.
  • the thickening of material 1 12 is at the bottom, which means the Verschaltungsring 44 side facing a step formed by means of which the bearing carrier 102 - like 13 - at least partially engages in the ring opening of the interconnection ring 44 or the contacting device 38 '.
  • the bearing seat 1 10 at least partially engages in the contacting device 38 'and the opening 6 of the stator lamination 25, whereby a particularly compact and space-reduced electric motor 98 is formed.
  • an electronics housing 1 14 with an incorporated therein engine control 1 16 (ECU:
  • the motor controller 1 16 includes an electrical intermediate circuit 1 18 which is connected to a power circuit 120 with a number of semiconductor switches 122.
  • the engine control 16 further includes a suppressor assembly 124 and a controller 126, which is signal-technically coupled to a rotor position sensor, not shown, for detecting and monitoring the rotor position during operation of the electric motor.
  • the rotor position sensor is preferably arranged in the region of the contact device 38 ', for example on the switching ring 44.
  • the interconnecting ring 44 shown greatly simplified in FIG. 14, has three conductor tracks 128 stacked axially one above the other, wherein the conductor tracks 128 in the figures are merely provided with reference numerals by way of example.
  • the Verschaltungsring 44 is in this case in particular as a circuit board, for example as a PCB (printed circuit board) executed, in which the approximately circular conductor tracks 128 are integrated.
  • the interconnects 128 are in this case for the purpose of interconnection to the rotating field winding 38 respectively contacted on the one hand with the corresponding phase terminals 40 of the phases U, V and W and on the other hand with the corresponding contact openings 96 of the associated coil ends 36.
  • the circuit 44 of the contact device 38 'in this exemplary embodiment is segmented as composable partial rings 130a, 130b and 130c.
  • the partial rings 130a, 130b and 130c are in each case configured as a 120 ° circular sector segment, wel che are electrically and mechanically connected to each other at the corresponding contact points.
  • the outer or upper side 132 of the Verschaltungsrings 44 on the one hand, and the semiconductor switch 122 of the power circuit 120 on the other hand are connected by a heat conductive layer 134 to the bearing support 102 thermally conductive.
  • Due to the thermal coupling or connection to the motor housing 100 a heat dissipation of the self-heating of the contact device 38 'and the motor electronics 1 16 is realized.
  • the electric motor 98 has improved temperature stress resistance.
  • the heat coupling or heat dissipation is shown schematically in FIG. 13 with arrows.
  • the coil end 36 is guided approximately perpendicularly through the switching ring 44.
  • the coil end 36 is guided in particular directly to a phase connection 40, so that a simple soldering - or laser welding connection of the coil end 36 with the phase connection 40 is possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (10) einer elektrischen Maschine (98), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Statorblechpaket (25), welches eine Anzahl von nach innen gerichteten Statorzähnen (16) aufweist und mit einer auf den Statorzähnen (16) angeordneten, mehrere Phasen (U, V, W, U', V', W') umfassenden Drehfeldwicklung (34) versehen ist, wobei jede Phase (U, V, W, U', V', W') mindestens eine Spule (30) umfasst, die ein erstes und ein zweites Spulenende (36) aufweist, sowie mit einer Kontakteinrichtung (38, 38', 38'') umfassend ein stirnseitig auf das Statorblechpaket (25) aufgesetztes Verlegeelement (42) und ein auf dieses aufgesetztes Verschaltungselement (44) für die Verschaltung der Spulenenden (36) mit Phasenanschlüssen (40) an einer Statorstirnseite, wobei die Spulenenden (36) senkrecht durch Durchführöffnungen (48) des Verlegeelements (42) hindurchragen und jeweils radial abgewinkelt entlang einer Führungsnut (54) des Verlegeelements (42) geführt sowie an einer Kontaktstelle (56) der Führungsnut (54) mittels eines mit dem Verschaltungselement (42) elektrisch leitfähig gekoppelten Kontaktelements (46) axial kontaktiert und fixiert sind, und wobei die Führungsnuten (54) in Axialrichtung (M) jeweils eine Engstelle (58) aufweisen, welche das jeweils in der Führungsnut (54) geführte Spulenende (36) gegen ein axiales Herausgleiten sichert.

Description

Beschreibung
Stator einer elektrischen Maschine, elektrische Maschine sowie Verlege- und
Kontakteinrichtung für eine elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Statorblechpaket, welches eine Anzahl von Statorzähnen aufweist und mit einer auf den Statorzähnen angeordneten, mehrere Phasen umfassenden Drehfeldwicklung versehen ist, wobei jede Phase mindestens eine Spule umfasst, die ein erstes und mit ein zweites Spulenende aufweist, sowie mit einer Kontakteinrichtung zur Kontaktierung und Fixierung der Spulenenden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator sowie eine Verlege- und Kontakteinrichtung für eine solche elektrische Maschine. Unter einer elektrischen Maschine wird nachfolgend insbesondere ein Elektromotor, insbesondere für eine Servolenkung, verstanden.
Heutzutage weisen viele Kraftfahrzeuge eine Servolenkung auf, welche eine Lenkkraft, die zu einer Betätigung eines Lenkrads bei einem Lenken im Stillstand oder im Falle niedriger Fahrzeuggeschwindigkeiten benötigt wird, reduziert. Die Servolenkung unterstützt hierbei einen Kraftfahrzeugnutzer beim Lenken, indem die von dem Kraftfahrzeugnutzer aufgebrachte Lenkkraft beispielsweise mit einem Hydrauliksystem oder mit einem Elektromotor unterstützt wird.
Bei einer elektromotorischen Servolenkung (EPS: Electric Power Steering, EPAS: Electric Power Assisted Steering) unterstützt und überlagert ein an der Mechanik des Lenkrads (Lenksäule, Lenkgetriebe) angeordneter Elektromotor die Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugnutzers mit einer erzeugten Hilfskraft. Für derartige elektromotorische Antriebe werden zunehmend häufig sogenannte bürstenlose Elektromotoren (bürstenloser Gleichstrommotor, BLDC-Motor) eingesetzt, bei de- nen die verschleißanfälligen Bürstenelemente eines starren (mechanischen) Kommutators durch eine elektronische Kommutierung des Motorstroms ersetzt sind.
Ein derartiger bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist prinzipiell einen feststehenden (stationären) Stator mit einem Statorblechpaket mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf. Die Statorzähne tragen eine elektrische Drehfeldwicklung in Form einzelner (Stator-)Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen (Phasenwicklungen), welche ihrerseits aus einem Isolierdraht (Spulendraht) gewickelt sind. Die Phasenwicklungen sind mit deren Spulen- oder Phasenenden einzelnen (Motor-)Strängen beziehungsweise (Motor-)Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise verschaltet.
Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Phasenenden der Phasenwicklungen werden zur Ansteuerung des Elektromotors über Phasenanschlüsse an eine Motorelektronik geführt. Die Spulenwicklungen der Drehfeldwicklung werden hierbei mittels der Spulenenden in bestimmter weise miteinander verschaltet. Die Art der Verschaltung der Spulenenden ist durch das Wickelschema beziehungsweise den Wicklungsaufbau der Drehfeldwicklung bestimmt, wobei als Wickelschema eine Sternschaltung, eine Dreiecksschaltung oder eine Kombination hieraus üblich ist.
Zur Führung und Verschaltung der Spulenenden sind Kontakteinrichtungen üblich, die statorstirnseitig auf den Stator aufgesetzt werden. Eine derartige Kontakteinrichtung weist beispielsweise einen Verlegering und einen darauf aufsetzbaren Verschaltungsring auf, zwischen denen die zu verschaltenden Spulenenden sandwichartig einhegen. Zum Zwecke einer möglichst flexiblen Realisierung unterschiedlicher Wicklungsschemas ist es beispielsweise möglich, die Kontakteinrichtung als eine modulare Baugruppe auszuführen, sodass je nach Anwendung und gewünschter Verschal- tung eine unterschiedliche Kontaktiereinrichtung auf den Stator aufgesetzt ist. Insbesondere bei Anwendungen in welchen eine einfach oder mehrfach redundante Verschaltung der Drehfeldwicklung gewünscht ist, weist eine derartige modulare Kontaktiereinrichtung nachteiligerweise einen vergleichsweise hohen Bauraumbedarf (Packaging) auf, um die Verschaltung geometrisch zuverlässig abzubilden .
Des Weiteren weist eine derartige Kontaktiereinrichtung eine vergleichsweise hohe Baugruppenkomplexität auf, wobei sich weiterhin die einzelnen Fertigungstoleranzen der Vielzahl von Bauteilen addieren. Dadurch sind Toleranzanforderungen hinsichtlich einer gewünschten optimalen Positionierung auf dem Stator lediglich vergleichsweise kostenintensiv realisierbar.
Aus der EP 2 082 472 B1 ist ein Elektromotor bekannt, bei welchem zwei stirnseitig angeordnete, kreisringförmige Spulenträger auf den Stator aufgesetzt sind, auf welche die Spulenwicklungen gewickelt sind. Zwischen zwei benachbarten Statorzähnen ist ein haken- oder ösenartiges Befestigungselement in der Statornut angeordnet, in welches eine Verbindungsleitung zwischen den auf den Statorzähnen aufgebrachten Spulen eingehängt und elektrisch leitfähig angebunden ist. Das Befestigungselement ist mit einem Einpressstift als Kontaktelement gekoppelt, welcher zur Kontaktierung in eine ringförmige Platine (Leiterplatte) als Verschal- tungsring eingepresst wird. Die Platine weist hierbei zur Verschaltung der Spulen zur Drehfeldwicklung eine Anzahl von Ringleitungen auf.
Die EP 2 182 616 A2 beschreibt einen Elektromotor mit zwei stirnseitig auf den Stator aufgesetzten kreisringförmigen Spulenträgern, wobei einer der Spulenträger eine Anzahl von Positionierungshilfen aufweist, mittels denen ein mit einem Drehstellungssensor (Rotorlagensensor) versehener Verschaltungsring positionierbar ist. Die Positionierungshilfen sind hierbei in Form von radial orientierten Schneidklemmkontakten ausgeführt, wobei die Phasenenden der Spulen in Schneidklem- men des Spulenträgers einsitzen und mittels eines Klemmsteckers des Verschal- tungsrings verschaltet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde einen mit einem derartigen Stator versehene elektrische Maschine sowie eine Verlege- und Kontakteinrichtung hierfür anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Stators mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 1 sowie hinsichtlich der Verlege- und Kontakteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Stator ist für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische oder elektromotorische Servolenkung in einem Kraftfahrzeug, geeignet und ausgestaltet. Hierzu umfasst der Stator ein insbesondere stanzpaketiertes Statorblechpaket, welches eine Anzahl von, beispielsweise nach innen gerichteten, Statorzähnen aufweist. Die Statorzähne sind mit einer mehrphasigen Drehfeldwicklung versehen, wobei jede Phase mindestens eine Spule oder Spulenwicklung (Phasenwicklung) umfasst, die ein erstes und ein zweites Spulenende aufweist. Die Spulen sind hierbei insbesondere als Einzelspulen auf jeweils einem Statorzahn angeordnet. Alternativ sind auch Doppel- oder Mehrfachspulen denkbar, deren Spulenwicklung auf zwei oder mehreren Statorzähnen aufgebracht ist.
Zur Verlegung, Kontaktierung und Verschaltung der Spulenenden zur Drehfeldwicklung ist eine beispielsweise kreisringförmige Kontakteinrichtung vorgesehen. Die Kontakteinrichtung weist ein auf das Statorblechpaket stirnseitig aufgesetztes Verlegeelement (Verlegering) zur Führung der Spulenenden auf. Auf das Verlegeelement ist ein Verschaltungselement (Verschaltungsring) zur Verschaltung der Spulenenden mit Phasenanschlüssen an der Statorstirnseite aufgesetzt. Das Verlegeelement weist eine der Anzahl der Spulenenden entsprechende Anzahl von Durchführöffnungen auf, welche jeweils in eine radial und/oder tangential verlaufende Führungsnut münden. Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Führungsnuten radial oder tangential oder radial und tangential verlaufend in das Verlegeelement eingebracht sind.
Die Führungsnuten weisen insbesondere eine etwa V- oder U-förmigen Querschnittsform auf, und sind als verschaltungselementseitig offene Vertiefungen in das Verlegeelement eingebracht. Die Spulenenden ragen hierbei senkrecht, das bedeutet entlang einer Axialrichtung des Stators (Statorachse), durch die Durch- gangsöffnungen hindurch, und sind insbesondere radial abgewinkelt entlang der jeweiligen Führungsnut zu einer Kontaktstelle der Führungsnut geführt. Die Spulenenden sind an den Kontaktstellen jeweils mittels eines mit dem Verschaltungs- element elektrisch leitfähig gekoppelten Kontaktelements axial kontaktiert und fixiert. Die Führungsnuten weisen hierbei in Axialrichtung jeweils eine Engstelle auf, welche das jeweils in der Führungsnut geführte oder einsitzende Spulenende gegen ein axiales Herausgleiten sichert.
Dadurch ist eine besonders einfache Montage des Stators, insbesondere hinsichtlich einer Verschaltung der Spulenenden zu den Phasen beziehungsweise zur Drehfeldwicklung realisiert. Des Weiteren wird durch die axiale Kontaktierung mittels der Kontaktelemente automatisch eine Montage entlang der Axialrichtung des Stators ermöglicht, wodurch ein besonders zweckmäßiges und einfaches Fügen des Stators gewährleistet ist.
Bei einer Montage des Stators werden zunächst die Spulenenden durch die Durchführöffnungen des Verlegeelements geführt und anschließend radial
(und/oder tangential) entlang der Führungsnuten umgebogen. Die Spulen sind vorzugsweise aus einem Isolierdraht (Lackdraht) als Spulendraht gewickelt, sodass die Spulenenden leicht biegbar abgewinkelt entlang der Führungsnuten verlegbar sind. Dadurch weisen die Spulenenden jedoch aufgrund der vorhandenen Biegeelastizität die Tendenz auf - nach einem Abwinkein entlang der Führungsnuten - in eine axial abstehende Position zurück zu federn, wodurch eine Kontaktie- rung mit dem Verschaltungselement erschwert werden würde. Dies wird mittels der in den Führungsnuten integrierten Engstellen vorteilhaft und konstruktiv einfach vermieden.
Die Engstellen stellen somit sicher, dass die Spulenenden zur einfachen Kontaktierung in der Ebene der Führungsnuten gehalten werden. Mit anderen Worten werden die Spulenenden im Zuge der Abwinkelung in die Führungsnuten einge- presst, das bedeutet durch die Engstelle hindurchgeführt und somit in den Führungsnuten vorzugsweise formschlüssig in Position gehalten. Mit anderen Worten greift das Spulenende derart in die Engstelle ein, dass die Engstelle eine Bewegung des Spulenendes in axialer Richtung sperrt. Dadurch werden die Spulenenden zuverlässig und sicher auch während des axialen Kontaktierens in den Führungsnuten gehalten. Somit wird die Kontaktierung mit dem Verschaltungselement und somit die Montage des Stators vereinfacht. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf die Herstellungskosten des Stators.
Das vorzugsweise als einteiliges Spritzgussteil hergestellte, vorzugsweise kreisringförmige, Verlegeelement (Verlegering) ist somit als ein mechanisches Trag- und Positionierelement für die Spulenenden ausgebildet. Die Durchführöffnungen sind vorzugsweise radial innenseitig in den Verlegering eingebracht, wobei die Führungsnuten zu den insbesondere radial außenseitigen Kontaktstellen gerichtet sind. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige und einfache Kontaktierung mittels der Kontaktelemente ermöglicht.
Die Führungsnuten stützen und führen den insbesondere als Isolierdraht ausgeführten Spulendraht der Spulenenden. Des Weiteren werden die Spulenenden durch die Führung in den Führungsnuten gegenüber leitenden Komponenten des Stators und/oder des Elektromotors isoliert. Beispielsweise werden die Spulenenden somit in einem Elektromotor gegenüber einem Motorgehäuse und/oder einem Lagerschild isoliert.
Im Bereich des insbesondere kreisringförmigen Verschaltungselements (Verschal- tungsring) ist vorzugsweise ein Rotorlagesensor zur Erfassung einer Rotations- oder Winkellage eines Rotors des Elektromotors angeordnet. Durch die axiale Kontaktierung des Verschaltungsrings mit dem Verlegering wird eine definierte Ausrichtung gewährleistet, was sich vorteilhaft hinsichtlich einer Positionierung eines Rotorlagensensors überträgt. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige Anordnung des für die Kommutierung vorteilhaften Rotorlagesensors realisiert. Der Rotorlagesensor ist beispielsweise als ein Hallsensor ausgeführt. Des Weiteren ist es denkbar, weitere (Vor-Ort-)Sensoriken und Zusatzfunktionen zur Zustandsbe- stimmung der elektrischen Maschine, wie beispielsweise einen Temperatursensor zur Erfassung der Motor- oder Statortemperatur, im Bereich des Verschaltungsrings anzuordnen.
Das Statorblechpaket umfasst in einer geeigneten Ausführungsform einen Statorstern und ein mit dem Statorstern verpresstes, hohlzylindrisches Statorjoch, wobei die Statorzähne des Statorsterns (radial) nach außen gerichtet sind.
Dadurch ist ein einfacher und kostengünstiger Stator realisiert. Im Zuge einer Montage werden hierbei zunächst die Statorzähne von außen mit den Spulenwicklungen bewickelt und anschließend das Statorjoch auf den Statorstern gepresst. Mit anderen Worten werden während eines Fügeprozesses während eines Pressvorgangs der mit den Spulen bestückte Statorstern und das Statorjoch unter Bildung der Verbindungstellen zwischen den Zahnspitzen der Statorzähne und dem Statorjoch miteinander gefügt. Dadurch ist während des Bewickeins ein erleichterter Zugang zu den Statorzähnen ermöglicht, wodurch sich die Bestückung mit den Spulen- beziehungsweise Phasenwicklungen vereinfacht.
In einer geeigneten Weiterbildung ist die Engstelle durch beidseitig der Führungsnut in diese hineinragende Haltenasen gebildet. Die Haltenasen übergreifen somit zumindest teilweise die verschaltungsringseitige Öffnung der Führungsnut, wodurch deren lichte Weite geeigneterweise auf einen Wert kleiner dem Drahtdurchmesser des zu haltenden Spulenendes reduziert wird. Dadurch ist eine besonders einfache und zweckmäßige, formschlüssige Halterung für die Spulenenden realisiert. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weisen die Spulen jeweils eine Spulen- beziehungsweise Phasenwicklung auf, welche auf einen auf einen Statorzahn aufgesetzten Spulenträger (Spulenkörper) aufgebracht ist. Mit anderen Worten sind die die Spulen bildenden Spulenwicklungen jeweils um einen den jeweiligen Statorzahn umgreifenden Spulenträger gewickelt. Der vorzugsweise aus einem isolierenden Material hergestellte Spulenträger ist beispielsweise ein einteiliger oder mehrteiliger, etwa rechteckiger Rohrabschnitt. Der Spulenträger weist vorzugsweise stirnseitige, dass heisst senkrecht zur Zahnlängsrichtung gerichtete, Flanschkragen auf, zwischen denen der vorhandene Wickelraum begrenzt ist. Der Spulenträger verhindert somit ein Heruntergleiten der Drehfeldwicklung von den Zähnen des Stators. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass die Spulenträger zunächst als einzelne Segmente bewickelt werden, und anschließend auf die Statorzähne aufgesetzt werden. Mit anderen Worten sind die Spulen vorzugsweise als einzelne, separate Bauteile ausgeführt.
In einer alternativen Ausführungsform ist es ebenso denkbar, dass ein oder jeder Statorzahn zur Ausbildung eines Spulenträgers direkt mit einem Kunststoff umspritzt ist, oder dass die Statorzähne spulenträgerlos mit der Drehfeldwicklung bewickelt sind.
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Durchführöffnungen des Verlegeelements beziehungsweise Verlegerings jeweils eine dreh- feldwicklungsseitige Zylinderöffnung mit einer eingebrachten Haltenut aufweisen. In der Haltenut sitzt im Montagezustand ein jeweiliger Spulenträger, insbesondere mittels des Flanschkragens, zumindest teilweise ein. Dadurch wird der Verlegering an den Spulenkörpern des Statorblechpakets abgestützt. Mit anderen Worten weisen die Spulenkörper somit eine Stützfunktion auf, welche einen Toleranzausgleich und einen Festsitz des Verlegerings beziehungsweise der Kontakteinrichtung auf dem Statorstern im Zuge der Montage verbessern. Dadurch ist ein besonders stabiler Stator realisiert.
In einer geeigneten Ausgestaltung weist das kreisringförmige Verlegeelement einen radial innenseitigen Innenkragen auf, welcher im Montagezustand zumindest teilweise in eine zentrale Ringöffnung des Verschaltungselements eingreift und dieses radial klemmfixiert. Das Verlegeelement beziehungsweise der Verlegering ist somit als eine Zentrierhilfe für das Verschaltungselement beziehungsweise den Verschaltungsring eingerichtet. Dadurch wird die Montage des Stator vereinfacht.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Innenkragen des Verlegeelements segmentiert mit einer Anzahl von ersten und zweiten, etwa zinnenartigen Kragenzähnen ausgeführt. Die ersten Kragenzähne stehen dem Verlegeelement axial in Richtung des Verschaltungselements empor, und klemmfixieren dieses im Füge- zustand. Die zweiten Kragenzähne sind auf der den ersten Kragenzähnen gegenüberliegenden Seite des Verlegeelements angeformt, und stehen somit in Richtung der Drehfeldwicklung beziehungsweise des Statorblechpakets empor. Im Montagezustand greifen die zweiten Kragenzähne formschlüssig in eine jeweilige, radial innenseitige, Aufnahme oder Aufnahmekontur der Spulenträger, insbesondere deren Flanschkragen, ein. Dadurch ist eine stabile und verdrehsichere Montage des Verlegeelements gewährleistet.
Alternativ ist es ebenso denkbar, dass die Flanschkrägen der Spulenkörper mit emporstehenden zweiten Kragenzähnen versehen sind, welche im Fügezustand in komplementäre Aufnahmekonturen des Verlegeelements eingreifen. Dadurch ist eine (formschlüssige) Befestigungsfunktion mittels der Kragenzähne von den Spulenträgern in Richtung des Verlegeelements realisiert.
In einer zweckmäßigen Ausführung ist das Verschaltungselement beziehungsweise der Verschaltungsring als eine, vorzugsweise mehrlagige, runde oder eckige, Leiterplatte mit einer Anzahl von Leiterbahnen ausgeführt. Die Leiterbahnen der Leiterplatte verbinden die an einer dem Statorblechpaket abgewandten Außenseite des Verschaltungsrings angeordneten Phasenanschlüsse elektrisch mit den an der gegenüberliegenden Innenseite des Verschaltungsrings angeordneten Kontaktelementen. Dadurch ist eine besonders einfache und kompakte Führung und Ver- schaltung der Spulenenden zu den Phasenanschlüssen ermöglicht, welche eine besonders aufwandsarme Verschaltung der Phasen zur Drehfeldwicklung gewähr- leisten. Dadurch ist im Montagezustand ein besonders vorteilhaftes elektrisches Verteilernetz für die elektrische Maschine gebildet.
In einer besonders kompakten und zweckmäßigen Ausführungsform sind die Leiterbahnen beispielsweise axial übereinandergestapelt in der beispielsweise als kreisringförmiges PCB (printed circuit board) ausgeführten Leiterplatte integriert. Mit anderen Worten sind die Leiterbahnen mehrlagig übereinander in der Leiterplatte integriert. Die mehrlagige und insbesondere einteilig flächige Leiterplatte ist somit als ein besonders platzsparendes elektrisches Verteilernetz für die elektrische Maschine beziehungsweise den Elektromotor ausgeführt. Dadurch wird der axiale Bauraum des Stators und somit auch einer damit ausgestatteten elektrischen Maschine reduziert. Des Weiteren wird die Stromtragfähigkeit der Leiterplatte durch den Mehrlageneinsatz der Leiterbahnen wesentlich verbessert. In der Folge wird ein erhöhter Freiheitsgrad hinsichtlich der Ausgestaltung und der Architektur des Stators im Hinblick auf funktionale Aspekte ermöglicht. Insbesondere wird somit ein erhöhter Füllfaktor, das bedeutet eine erhöhte Anzahl an Spulenwindungen, bei gleicher axialer Ausdehnung des Stators realisierbar, was sich vorteilhaft auf die Leistungsfähigkeit der damit ausgestatteten elektrischen Maschine überträgt.
Prinzipiell sind die Anzahl der Lagen von Leiterbahnen sowie die technologische Ausführung der Leiterplatte unterschiedlich ausführbar. Insbesondere sind über eine geeignete Wahl des Layouts beziehungsweise des Leiterbahnverlaufs unterschiedliche Verschaltungsvarianten, insbesondere auch für (mehrfach) redundante Verschaltungen, problemlos und einfach realisierbar, ohne dass dabei eine geometrisch veränderte Bauteilausführung notwendig ist. Dies ermöglicht einen besonders hohen Vorfertigungsgrad des Stators, da das Verschaltungselement als ein modulares Bauteil je nach Anwendung und gewünschter Verschaltung austauschbar ist. Dadurch wird ein besonders flexibler und kostengünstiger Stator ermöglicht.
In einer geeigneten Ausbildung ist das etwa kreisringförmige Verschaltungselement aus einer Anzahl einzelner (segmentierter) kreisringsektorförmiger Teilringe gebildet beziehungsweise zusammengesetzt. Mit anderen Worten ist die etwa kreisringförmige Leiterplatte des Verschaltungsrings beziehungsweise -elements in mehrere Teilringe oder Segmente aufgeteilt. An den radial gerichteten und einander zugewandten Sektorwänden der Teilringe sind geeigneterweise Kontaktstellen beziehungsweise Verbindungselemente vorgesehen, mittels welchen die Teilringe im Fügeverbund des Verschaltungselements mechanisch und/oder elektrisch leitfähig miteinander gekoppelt sind.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Kontaktelemente verlege- elementseitig zur Schneidklemmkontaktierung mit den Spulenenden und verschal- tungselementseitig für eine Einpresszone/-kontaktierung mit dem Verschaltungs- element ausgebildet. Mit anderen Worten ist das Kontaktelement als ein Mehrfachkontakt ausgestaltet. Dadurch ist eine lötfreie und werkzeugarme Verbindung und elektrische Kontaktierung zwischen dem Verlegeelement beziehungsweise den Spulenenden und dem Verschaltungselement realisiert. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf eine Reduzierung des Montageaufwands bei der Montage des Stators, wodurch dessen Herstellungskosten reduziert werden. Des Weiteren ist eine einfache und kostengünstige Kontaktierung und Fixierung der Spulenenden realisiert. Insbesondere werden weiterhin bei der Montage des Stators geringere Aufwände hinsichtlich Restschmutzanforderungen ermöglicht.
Geeigneterweise wird das Verschaltungselement durch die Schneidklemm- und Einpresskontaktierung ebenfalls mechanisch und betriebssicher an dem Verlegeelement befestigt.
Durch die Ausgestaltung der Kontaktelemente als Schneidklemmkontakte wird die Montage der Kontakteinrichtung und somit des Stators wesentlich vereinfacht. Insbesondere wird die Ankontaktierung der Spulen beziehungsweise Spulenenden vereinfacht, da kein zusätzlicher Abisolationsschritt für den isolierten Spulendraht bei der Montage und Verschaltung benötigt wird.
In einer alternativen Weiterbildungsform ist zur Kontaktierung und Verschaltung der Spulenenden mit den Phasenanschlüssen ebenso ein Laserschweißprozess möglich. Insbesondere sind die Kontaktelemente hierbei im Montagezustand derart angeordnet, dass sowohl eine Kontaktierung mittels Einpressens als auch stoffschlüssig mittels Lötens beziehungsweise Laserschweißens möglich ist.
Der erfindungsgemäße Stator umfasst in einer bevorzugten Ausführung Kontaktelemente, die einen verlegeelementseitigen Klemmstecker mit einem zentralen Kontaktschlitz zur Schneidklemmkontaktierung (Hochdruckverbindung) aufweisen. Der Klemmstecker umfasst weiterhin eine axiale Auflagefläche, auf welcher das Verschaltungselement im Montagezustand abgestützt ist. An den Klemmstecker sind zwei zumindest teilweise zum Kontaktschlitz aufeinander zu gebogene Auslegearme angeformt. Die Auslegearme weisen, je nach zu führender Stromstärke, jeweils mindestens einen verschaltungselementseitigen Einpressstift auf, wobei die Oberkanten der Auslegearme axial zur Auflagefläche eingezogen versetzt angeordnet sind. Dadurch ist ein besonders vorteilhaftes Kontaktelement realisiert, welches einerseits eine zuverlässige und sichere elektrische Kontaktierung der Spulenenden mit dem Verschaltungselement ermöglicht, sowie andererseits eine mechanische Stützfunktion zur Montage und Halterung des Verschaltungsele- ments bewirkt.
In einer bevorzugten Anwendung ist der Stator Teil einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors, vorzugsweise für eine elektrische oder elektromotorische (elektromechanische) Servolenkung (EPS) eines Kraftfahrzeugs. Der vorzugsweise bürstenlose Elektromotor umfasst ein zylinderförmiges Motorgehäuse, welches den Stator im Wesentlichen formschlüssig aufnimmt. Innerhalb des Stators ist vorzugsweise ein Rotor zusammen mit einer rotorfesten Motorwelle drehbeweglich angeordnet. Die Motowelle ist hierbei wellenendseitig beispielsweise einerseits mit einem Lenkrad und andererseits mit einer Lenkmechanik des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Durch den erfindungsgemäßen Stator ist ein besonders zuverlässige und effektive elektrische Maschine realisiert. Bei einer Anwendung für eine elektromotorische Servolenkung ist die elektrische Maschine vorzugsweise mit einer mehrfach redundanten Drehfeldwicklung ausgeführt, sodass stets ein sicherer und zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist. In einer geeigneten Weiterbildung ist das Motorgehäuse, insbesondere ein topfartiger Lagerträger, wärmeleittechnisch an die Außenseite des Verschaltungsele- ments (Verschaltungsrings) angebunden. Zu diesem Zwecke ist es beispielsweise denkbar, dass die Außenseite des Verschaltungselements mittels eines Wärmeleitmediums (Wärmeleitpaste, Wärmeleitpad, etc.) wärmeleitfähig an das Motorgehäuse beziehungsweise den Lagerträger gekoppelt ist. Dadurch ist eine einfache Entwärmung der im Betrieb entstehenden Eigenerwärmung des Verschaltungselements sowie insbesondere eine thermische Kopplung oder Anbindung an das Motorgehäuse und/oder einer Motorsteuerung realisiert. Mit anderen Worten ist die Leiterplatte beziehungsweise das Verschaltungselement mittels des Lagerträgers entwärmbar, wodurch die Lebensdauer der elektrischen Maschine verbessert wird. Der Lagerträger ist beispielsweise ein B-seitiges Lagerschild der Maschine mit einem Lagersitz und einem darin einsitzenden Wälzlager zur Lagerung der Motorwelle.
Zusätzlich ist es beispielsweise möglich, dass das Verschaltungselement und der Lagerträger mit dem Verlegeelement wärmeleittechnisch gekoppelt sind. Insbesondere weist das, beispielsweise aus einem wärmeleitenden Kunststoff hergestellte, Verlegeelement hierbei geeigneterweise eine Kühlkörperfunktion auf.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verlege- und Kontakteinrichtung für eine elektrische Maschine mit einer Drehfeldwicklung mit einer Anzahl von Phasen. Jede Phase umfasst hierbei mindestens eine Spule, die ein erstes und ein zweites Spulenende aufweist. Die Verlege- und Kontakteinrichtung ist mit einem Verlegeelement zur Führung und Verlegung der Spulenenden und mit einem Verschaltungselement zur Verschaltung der Spulenenden mit Phasenanschlüssen der elektrischen Maschine ausgeführt.
Im Montagezustand ragen die Spulenenden senkrecht durch Durchführöffnungen des Verlegeelements hindurch und sind jeweils radial und/oder tangential entlang einer Führungsnut des Verlegeelements geführt. Die Führungsnuten münden jeweils in eine Kontaktstelle, an welcher die Spulenenden mittels eines mit dem Verschaltungselement elektrisch leitfähig gekoppelten Kontaktelements axial kon- taktiert und fixiert sind. Die Führungsnuten weisen hierbei in Axialrichtung jeweils eine Engstelle auf, welche das im Montagezustand jeweils in der Führungsnut geführte oder einliegende Spulenende gegen ein axiales Herausgleiten sichert.
Die erfindungsgemäße Verlege- und Kontakteinrichtung ist hierbei nicht auf eine Ausgestaltung der elektrischen Maschine mit einem Statorstern und einem
Statorjoch beschränkt. Vielmehr ist die Verlege- und Kontakteinrichtung zur Bildung eines elektrischen Verteilernetzes bei einer Vielzahl von unterschiedlichen Typen oder Arten von elektrischen Maschinen und Elektromotoren (segmentierte elektrische Maschinen, Vollwelle, Hohlwelle, IPM, SPM, Reluktanz ...). Die Verlege- und Kontakteinrichtung ist im Wesentlichen bei jeder elektrischen Maschine mit gezahnten Motorteilen und Spulen einsetzbar.
Vorteilhaft ist, dass durch die Verlege- und Kontakteinrichtung eine Leistungskon- taktierung für die jeweilige elektrische Maschine realisiert ist, welche im Wesentlichen in beliebiger (Rotations-)Position montierbar ist. Des Weiteren ist die Verlege- und Kontakteinrichtung einfach und kostengünstig mit einer unterschiedlichen Anzahl Kontaktelementen ausführbar. Dies ist insbesondere hinsichtlich eines Einsatzes bei einem Elektromotor mit einer mehrfach redundant ausgeführten Drehfeldwicklung vorteilhaft. Dadurch ist eine besonders flexible und modulare Anpassung an einen jeweiligen Elektromotor beziehungsweise an eine jeweilige elektrische Maschine ermöglicht.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in vereinfachten und schematischen Darstellungen:
Fig. 1 in Perspektive einen Statorstern mit radialen Statorzähnen,
Fig. 2 in Perspektive einen Stator mit in ein zylinderförmiges Statorjoch eingesetzten Statorstern mit auf den Statorzähnen aufgesteckten, bewickelten Spulenkörpern,
Fig. 3 in Perspektive den Stator mit einer darauf aufgesetzten Kontakteinrichtung, ausschnittsweise in Perspektive einen Verlegering der Kontakteinrichtung,
ausschnittsweise in Draufsicht eine Oberseite des Verlegerings, ausschnittsweise in Perspektive den Verlegering mit Blick auf eine Unterseite,
in Perspektive ein Spulenkörper des Stators,
in perspektivischen Darstellungen ein Kontaktelement der Kontakteinrichtung,
ausschnittsweise in Perspektive eine Führungsnut des Verlegerings mit einem einliegenden Spulenende,
ausschnittsweise den Verlegering mit Blick entlang einer Führungsnut,
eine Explosionsdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Stators,
ausschnittsweise in Perspektive ein Kontaktelement des alternativen Stators,
ausschnittsweise eine Schnittdarstellung durch einen Elektromotor mit dem alternativen Stator,
in Draufsicht einen Verschaltungsring der Kontakteinrichtung des alternativen Stators, und
ausschnittsweise in Perspektive eine alternative Ausgestaltung der Kontakteinrichtung mit einem Phasenanschluss und mit einem damit laserverschweißbaren Spulenende.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 1 zeigt eine nachfolgend als Statorstern 2 bezeichnete sternförmige Statorkomponente, die im Ausführungsbeispiel als Blechpaket aus in Lagen übereinander gestapelten Statorblechen 4 hergestellt ist. Die Statorbleche 4 sind unter Bildung einer zentralen, zylindrischen Öffnung 6 als Statorbohrung in einer Stapelrichtung 8 aufeinander geschichtet und beispielsweise miteinander verprägt oder stanzpakettiert. Der Statorstern 2 ist Teil eines in Fig. 2 ausschnittsweise gezeig- ten bewickelten Stators 10 einer nicht näher dargestellten elektrischen Maschine einer elektromotorischen Servolenkung eines Kraftfahrzeugs. Das Blechpaket des Statorsterns 2 schließt an dessen Oberseite 12 und an dessen Unterseite 14 vorzugsweise jeweils mit mindestens einem in Umfangrichtung geschlossenen Statorblech 4 ab.
Der Statorstern 2 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwölf radial nach außen verlaufende Statorzähne 16, die an der radial zur Mitte gelegenen Innenseite einen zylinderförmigen Polschuh 18 bilden. Die Statorzähne 16 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Der Polschuh 18, der dem in Montagezustand einem Rotor des Elektromotors zugewandt ist, ist in Stapelrichtung 8 unter Bildung von polschuhseitigen Lücken 20 nur teilweise umfangsseitig geschlossen, um einen magnetischen Kurzschluss zu verringern. Die Statorzähne 16 sind freiendseitig mit keilförmigen Zahnspitzen 22 unter Bildung von links und rechts eines Zahnspitzengrades befindlichen Anlageflächen 24 versehen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen den Stator 10 mit einem Statorblechpaket 25, welches aus dem Statorstern 2 und einem Statorjoch 26 aufgrund eines Pressvorgangs kraft-/reibschlüssig gefügt ist. Das Statorjoch 26 ist aus aufeinander gestapelten Rückschlussringblechen oder Statorblechen 28 gefertigt. Im Montagezustand sind die in der Fig. 2 sichtbaren Spulenwicklungen 30 um die Statorzähne 16 des Statorstern 2 gelegt. Die aus Isolierdraht hergestellten Spulenwicklungen 30 werden vor dem Fügen des Statorsterns 2 und des Statorjochs 26 als (Einzel-)Spulen auf Spulen- oder Wicklungsträger (Spulenkörper) 32 gewickelt und mit diesen auf die Statorzähne 16 aufgesetzt. Die Spulenkörper 32 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
Jeder der rahmenartigen Spulenkörper 32 trägt eine Spulenwicklung oder Spule 30 als Teil mindestens einer Stator- beziehungsweise Drehfeldwicklung 34. Die Spulen 30 sind jeweils über zwei Spulenenden 36 kontaktierbar. Die Spulenenden 36 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Die insgesamt vierundzwanzig dargestellten Spulenenden 36 in der Fig. 2 sind zur weiteren Kontaktierung und Verschaltung durch eine in Fig. 3 dargestellte Verlege- und Kontakteinrichtung 38 axial, das bedeutet in Axialrichtung M (Richtung der Motorachse) orientiert. Im elektromotorischen Betrieb erzeugen die bestromten Wicklungen das statorseitige Magnetfeld, das in Wechselwirkung mit Permanentmagneten des um die zentrale Stator- oder Motorachse M rotierenden Rotors des bürstenlosen Elektromotors tritt. Die etwa kreisringförmige Kontakteinrichtung 38 dient zur Kontaktierung und Verschaltung der Spulenenden 36 in einer Dreiecksoder einer Sternschaltung oder einer kombinierten Stern-Dreiecksschaltung.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind die vierundzwanzig Spulenenden 36 zu sechs (Motor-)Phasen U, V, W, IT, V und W' verschaltet, denen jeweils ein statorstirnseitiger Phasenanschluss 40 zur Kontaktierung an eine Motorsteuerung des Elektromotors zugeordnet ist. Die Drehfeldwicklung 34 ist in dieser Ausführung insbesondere als zwei redundante zueinander ausgeführte, dreiphasige Drehfeldwicklungen mit den Phasen U, V und W sowie IT, V und W' verschaltet. Die redundante Ausführung ist hierbei hinsichtlich sicherheitstechnischer Aspekte in einer Anwendung bei einer elektromotorischen Servolenkung besonders vorteilhaft.
Die Kontakteinrichtung 38 umfasst als prinzipielle Bauteile einen auf das Statorblechpaket 25 stirnseitig aufgesetzten Verlegering 42 als Verlegeelement sowie einen auf diesen aufgesetzten Verschaltungsring 44 als Verschaltungselement. Der Verlegering 42 ist hierbei als ein mechanisches Trag- und Positionierelement für die Spulenenden 36 ausgebildet, welche mittels Kontaktelementen 46 (Fig. 8a, Fig. 8b, Fig. 8c) elektrisch mit dem Verschaltungsring 44 zur Verschaltung der Phasen U, V, W, IT, V und W' kontaktiert sind.
Nachfolgend ist anhand der Figuren 4 bis 10 der Aufbau des Verlegerings 42 und der Kontaktelemente 46 näher erläutert.
Wie insbesondere in der Fig. 5 ersichtlich, weist der Verlegering 42 radial innenseitig eine der Anzahl der Spulenenden 36 entsprechende Anzahl an runden Durchführöffnungen 48 auf, mittels welchen die Spulenenden 36 von einer Unterseite 50 zu einer Oberseite 52 des Verlegerings 42 geführt werden. Die Durchführöffnungen 48 münden jeweils in eine in die Oberseite 52 des Verlegerings 42 eingebrachte Führungsnut 54, welche in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen sind.
Die im Querschnitt etwa U- oder V-förmige Führungsnut 54 (Fig. 10) verläuft radial von der jeweiligen Durchführöffnung 48 bis zu einer radial außenseitigen Kontaktstelle 56. Zwischen der Durchführöffnung 48 und der Kontaktstelle 56 ist etwa mittig eine Engstelle 58 der Führungsnut 54 vorgesehen. Die Engstelle 58 ist hierbei als zwei in die Führungsnut 54 hineinragende Halte- oder Klemmnasen 60 ausgebildet, welche die lichte Weite der oberseitigen Schlitzöffnung der Führungsnut 54 reduzieren. Wie insbesondere in der Fig. 9 ersichtlich, ist das jeweilige Spulenende 36 im Montagezustand radial abgewinkelt in der Führungsnut 54 zu der Kontaktstelle 56 geführt und dort mittels des Kontaktelements 46 axial kontaktiert und fixiert. Die Engstelle 58 verhindert während des Kontaktierens ein axiales Herausgleiten des Spulenendes 36 aus der Führungsnut 54.
Die Verlegering 42 weist - wie insbesondere in der Fig. 4 und Fig. 6 dargestellt - radial innenseitig einen segmentierten oder gezahnten Innenkragen 62 auf, welcher die zentrale Ringöffnung des Verlegerings 42 umfangsseitig einfasst. Der Innenkragen 62 umfasst hierbei zinnenartige Kragenzähne 64 und 66. Die Kragenzähne 64 und 66 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
Die Kragenzähne 64 sind an der Oberseite 52 des Verlegerings 42 angeformt und stehen dieser entlang der Axialrichtung M in Richtung des Verschaltungsrings 44 empor. Die Kragenzähne 64 wirken - wie in Fig. 3 ersichtlich - als eine Zentrierhilfe bei der Montage des Verschaltungsrings 44. Hierzu greifen die Kragenzähne 64 des Innenkragens 62 zumindest teilweise in die zentrale Ringöffnung des Verschaltungsrings 44 ein. Insbesondere wird der Verschaltungsring 44 mittels der Kragenzähne 64 des Verlegerings 42 bei der Montage radial klemmfixiert. Die Kragenzähne 66 sind an der der Oberseite 52 gegenüberliegenden Unterseite 50 des Verlegerings 42 angeformt, und stehen dieser entlang der Axialrichtung M in Richtung des Statorblechpakets 25 empor. Wie insbesondere in der Fig. 6 dargestellt, greifen die Kragenzähne 66 im Montagezustand umfangsseitig in entsprechende Aufnahmen 68 der Spulenträger 32 formschlüssig ein. Der Spulenträger 32 ist in der Fig. 7 einzeln dargestellt. Die Aufnahmen oder Aufnahmekonturen 68 sind hierbei insbesondere in die den Wickelbereich der Spulenträger 32 begrenzenden, radial innenseitigen, Flanschkragen 70 der Spulenträger 32 eingebracht. Durch die formschlüssige Halterung der Kragenzähne 66 in den Aufnahmen 68 der Spulenträger 32 ist eine verdrehsichere Montage des Verlegerings 42 auf dem Statorblechpaket 25 realisiert.
Wie anhand der Fig. 6 deutlich wird, weisen die Durchführöffnungen 48 an der Unterseite 50 des Verlegerings 42 jeweils eine Zylinderöffnung 72 auf, welche mit einer Haltenut 74 im radial innenseitigen Bereich des Verlegerings 42 versehen sind. Durch die eingebrachte Haltenut 74 weisen die rohrartigen Zylinderöffnungen 72 eine etwa halbkreisförmige Querschnittsform auf. Durch die Haltenuten 74 ist somit zwischen den Kragenzähnen 66 und den Zylinderöffnungen 72 ein (Füge- )Bereich freigestellt, in welchen der Flanschkragen 70 des jeweiligen Spulenträgers 32 zumindest teilweise einsetzbar ist. Dadurch ist eine besonders stabile Halterung des Verlegerings 42 an den Spulenträgern 32 beziehungsweise an dem damit versehenen Statorblechpaket 25 realisiert.
Im Bereich der Kontaktstellen 56 werden die radial geführten Spulenenden 36 mittels der Kontaktelemente 46 elektrisch leitfähig kontaktiert. Das in den Figuren 8a bis 8c einzeln dargestellte Kontaktelement 46 ist verlegeringseitig zur
Schneidklemmkontaktierung mit den Spulenenden 36 und verschaltungsringseitig für eine Pressfitkontaktierung mit dem Verschaltungsring 44 ausgebildet. Das Kontaktelement 46 ist beispielsweise als ein metallisches Stanz-Biegeteil hergestellt. Die Fig. 8a zeigt das Kontaktelement 46 in einer perspektivischen Darstellung. In der Fig. 8b ist das Kontaktelement 46 mit Blick auf eine im Montagezustand dem Außenumfang des Verlegerings 42 zugewandte Rückseite dargestellt. Die Fig. 8c zeigt eine der Rückseite gegenüberliegende Frontseite des Kontaktelements 46. Das elektrisch leitfähige Kontaktelement 46 umfasst einen Klemmstecker 76, welcher im klemmkontaktierten Zustand mit dem jeweiligen Spulenende 36 tangential beziehungsweise umfangsseitig am Verlegerings 42 orientiert ist. Wie insbesondere in einer zusammenschauenden Betrachtung der Fig. 8a mit den Figuren 5 und 9 ersichtlich, weist der etwa rechteckige Klemmstecker 76 in den Bereichen der axial gerichteten Seitenkanten eine Biegung auf, welche im Montagezustand radial innenseitig gerichtet ist. In den Körper des Klemmsteckers 76 ist ein zentral angeordneter Kontaktschlitz 78 eingebracht, welcher entlang der Axialrichtung M orientiert ist.
Wie anhand der Fig. 9 deutlich erkennbar, wird der Klemmstecker 76 mittels des Kontaktschlitzes 78 nach Art eines Schneidklemmkontakts mit dem Spulenende 36 kontaktiert. Hierzu weist der Kontaktschlitz 78 geeigneterweise Schneidkanten auf, welche die Isolierschicht des Spulendrahts des Spulenendes 36 durchdringen und das Spulenende 36 somit elektrisch leitfähig verbinden.
An den gebogenen Seitenkanten des Klemmsteckers 76 ist jeweils ein mit einem Einpressstift 80 ausgeführter Auslegearm 82 angeformt. Durch die Biegung der Seitenkanten sind die Auslegearme 82 auf den Kontaktschlitz 78 gerichtet orientiert. Wie in der Draufsicht der Fig. 5 erkenntlich, weist das Kontaktelement 46 eine etwa dreieckige Querschnittsform auf, wobei die Basis durch den Klemmstecker 76 und die Schenkel durch die Auslegearme 82 gebildet sind. Die Auslegearme 82 sind freiendseitig voneinander beabstandet, sodass das jeweilige Spulenende 36 zwischen diesen hindurchführbar ist. Die Auslegearme 82 fassen hierbei im Wesentlichen die Öffnung oder Mündung der Führungsnut 54 in die Kontaktstelle 56 ein.
Der Kontaktstecker 76 sitzt im kontaktierten Zustand zumindest teilweise in einer fensterartigen Aussparung 84 der zugeordneten Kontaktstelle 56 ein, wobei die Auslegearme 82 jeweils auf einer Auflagefläche 86 der Kontaktstelle 56 abgestützt sind. Zu diesem Zwecke sind die Oberkanten 88 und die Unterkanten 90 der Auslegearme 82 gegenüber denen des Klemmsteckers 76 axial eingezogen versetzt. Mit anderen Worten ist zwischen der Unterkante 92 des Klemmsteckers 76 und der Unterkante 90 des Auslegearms 82 jeweils ein erster axialer, etwa stufenartiger Versatz und zwischen der Oberkante 88 des Auslegearms 82 und der Oberkante 88 des Kontaktsteckers 76 ein zweiter axialer, etwa stufenartiger Versatz ausgebildet. Die nachfolgend auch als Auflagefläche bezeichnete Oberkante 94 des Kontaktsteckers 76 ist hierbei insbesondere zur Abstützung des auf den Verlegering 42 aufgesetzten Verschaltungsring 44 ausgebildet. Mit anderen Worten sitzt der Verschaltungsring 44 im Montagezustand nicht auf dem Verlegering 42 sondern lediglich auf den Auflageflächen 94 der Kontaktelemente 46 auf, wobei die Kontaktelemente 46 mittels der jeweiligen Auslegearme 82 an der Auflagefläche 86 abgestützt sind.
Die Einpressstifte 80 der Auslegearme 82 werden im Zuge der Montage in jeweils eine korrespondierende Kontaktöffnung 96 des Verschaltungsrings 46 nach Art einer Pressfitkontaktierung eingepresst. Durch die Auflage der Auslegearme 82 auf den Auflageflächen 86 einerseits sowie aufgrund der Abstützung des Verschaltungsrings 44 an den Auflageflächen 94 andererseits, ist eine einfache, zuverlässige und gleichmäßige Kontaktierung der Einpressstifte 80 mit den Kontaktöffnungen 96 gewährleistet. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass zunächst die Spulenenden 36 mittels der Klemmstecker 72 schneidkontaktiert werden und anschließend der Verschaltungsring 44 über die Pressfitkontaktierung mit den Einpressstiften 80 elektrisch leitfähig mit den Spulenenden 36 gekoppelt wird. Alternativ ist es aber beispielsweise ebenso denkbar, dass der Verschaltungsring 44 zunächst mit den Einpressstiften 80 der Auslegearme 82 verbunden wird, und anschließend der Verschaltungsring 44 mit den Kontaktelementen 46 auf den Verlegering 42 aufgesetzt wird. Vorteilhafterweise wird durch die Kontaktelemente 46 sowohl eine elektrische Kopplung zwischen den Spulenenden 36 und dem Verschaltungsring 44 als auch eine mechanische Kopplung zwischen dem Verlegering 42 und dem Verschaltungsring 44 erzeugt.
Anhand der Figuren 1 1 bis 14 ist nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel des Stators 10 erläutert. Das Ausführungsbeispiel der Figuren 1 1 bis 14 unterscheidet sich vom vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in dem Aufbau der Kontakteinrichtung 38'. Die Fig. 1 1 zeigt den Stator 10 in einem auseinandergenommenen Zustand. Wie in der Fig. 1 1 ersichtlich weist der Verlegering 42 der Kontakteinrichtung 38' in dieser Ausführungsform lediglich die Kragenzähne 66 als Innenkragen 62 auf. Der Verschaltungsring 44 verschaltet die Spulenenden 36 zu drei Phasen U, V und W.
In der Fig. 12 ist das Kontaktelement 46 der Kontakteinrichtung 38' dargestellt. In dieser Ausführung weist das Kontaktelement 46 einen ungebogenen Klemmstecker 76 zur Schneidklemmkontaktierung mit dem Phasenende 36 auf. Die Auslegearme 82 verlaufen hierbei in einer Ebene mit dem Klemmstecker 76. Das Kontaktelement 46 ist somit aufwandsarm und kosten reduziert beispielsweise als ein Stanzteil herstellbar.
Die Fig. 13 zeigt ausschnittsweise einen Elektromotor 98 als elektrische Maschine mit dem Stator 10. Der Elektromotor 98 umfasst ein Motorgehäuse 100, in welches der Stator 10 eingesetzt ist. Das Motorgehäuse 100 weist einen deckelartigen Lagerträger 102 auf, welcher die Gehäuseöffnung des Motorgehäuses 100 stirnseitig abdeckt. Der insbesondere B-seitige Lagerträger 102 weist einen Deckelrand 104 auf, welcher umfangsseitig an dem Motorgehäuse 100 anliegt.
Radial innenseitig zum Deckelrand 104 versetzt weist der Lagerträger 102 in der Schnittdarstellung der Fig. 13 einen ersten stufenartigen Absatz 106 auf. Zwischen dem Deckelrand 104 und dem Absatz 106 ist somit ein ringförmiger Bauraum für die dem Verschaltungsring 44 emporstehenden Bereiche der Einpressstifte 80 sowie der Phasenanschlüsse 40 freigestellt. Radial innenseitig zum Absatz 106 ist ein zweiter stufenartiger Absatz 108 vorgesehen, durch welchen ein zentraler Lagersitz 1 10 des Lagerträgers 102 ausgebildet ist. Zwischen den Absätzen 106 und 108 weist der Lagerträger 102 eine zum Verschaltungsring 44 hin orientierte Materialverdickung 1 12 auf, welche den Lagersitz 1 10 umgibt. Durch die Materialverdickung 1 12 ist an der Unterseite, das bedeutet der dem Verschaltungsring 44 zugewandten Seite, ein Absatz gebildet, mittels welchen der Lagerträger 102 - wie in Fig. 13 ersichtlich - zumindest teilweise in die Ringöffnung des Verschaltungs- rings 44 beziehungsweise der Kontaktiereinrichtung 38' eingreift. Mit anderen Worten greift der Lagersitz 1 10 zumindest teilweise in die Kontaktiereinrichtung 38' und die Öffnung 6 des Statorblechpakets 25 ein, wodurch ein besonders kompakter und bauraumreduzierter Elektromotor 98 gebildet ist.
Im Montagezustand des Elektromotors 98 ist auf den Lagerträger 102 ein Elektronikgehäuse 1 14 mit einer darin aufgenommenen Motorsteuerung 1 16 (ECU:
electronic control unit) aufgesetzt. Die Motorsteuerung 1 16 umfasst einen elektrischen Zwischenkreis 1 18 welcher an einen Leistungsschaltkreis 120 mit einer Anzahl von Halbleiterschaltern 122 geführt ist. Die Motorsteuerung 1 16 weist weiterhin eine Entstörbaugruppe 124 sowie einen Controller 126, welcher signaltechnisch mit einem nicht näher dargestellten Rotorlagesensor zur Erfassung und Überwachung der Rotorlage im Betrieb des Elektromotors gekoppelt ist. Der Rotorlagesensor ist hierbei vorzugsweise im Bereich der Kontakteinrichtung 38', beispielsweise am Verschaltungsring 44, angeordnet.
Wie in der Schnittdarstellung der Fig. 13 deutlich ersichtlich wird, weist der in Fig. 14 stark vereinfacht dargestellte Verschaltungsring 44 drei axial übereinander gestapelt angeordnete Leiterbahnen 128 auf, wobei die Leiterbahnen 128 in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen sind. Der Verschaltungsring 44 ist hierbei insbesondere als eine Leiterplatte, beispielsweise als ein PCB (printed circuit board), ausgeführt, in welcher die etwa kreisringförmigen Leiterbahnen 128 integriert sind. Die Leiterbahnen 128 sind hierbei zum Zwecke der Verschaltung zur Drehfeldwicklung 38 jeweils einerseits mit den entsprechenden Phasenanschlüssen 40 der Phasen U, V und W sowie andererseits mit den entsprechenden Kontaktöffnungen 96 der zugeordneten Spulenenden 36 kontaktiert.
Wie in der Fig. 14 schematisch dargestellt, ist der Verschaltungsring 44 der Kontakteinrichtung 38' in diesem Ausführungsbeispiel segmentiert als zusammensetzbare Teilringe 130a, 130b und 130c ausgeführt. Die Teilringe 130a, 130b und 130c sind hierbei jeweils als ein 120° Kreisringsektor-Segment ausgestaltet, wel- che untereinander an den entsprechenden Kontaktstellen elektrisch und mechanisch verbunden sind.
Die Außen- oder Oberseite 132 des Verschaltungsrings 44 einerseits, sowie die Halbleiterschalter 122 der Leistungsschaltung 120 andererseits sind mittels einer wärmeleitenden Schicht 134 an den Lagerträger 102 wärmeleittechnisch angebunden. Dadurch ist eine Entwärmung der Motorelektronik 1 16 sowie der Kontakteinrichtung 38' über den Lagerträger 102 zum Motorgehäuse 100 hin möglich. Durch die thermische Kopplung beziehungsweise Anbindung an das Motorgehäuse 100 ist eine Entwärmung der Eigenerwärmung der Kontakteinrichtung 38' sowie der Motorelektronik 1 16 realisiert. Dadurch weist der Elektromotor 98 eine verbesserte Temperaturstressbeständigkeit auf. Die Wärmekopplung beziehungsweise Entwärmung ist in der Fig. 13 schematisch mit Pfeilen dargestellt.
In der Fig. 15 ist eine vereinfachte Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Kontakteinrichtung 38" gezeigt. In dieser Ausführung ist das Spulenende 36 etwa senkrecht durch den Verschaltungsring 44 hindurchgeführt. Das Spulenende 36 ist hierbei insbesondere direkt an einen Phasenanschluss 40 geführt, sodass eine einfache Löt- oder Laserschweißverbindung des Spulenendes 36 mit dem Phasenanschluss 40 möglich ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
So ist es beispielsweise denkbar, das Statorblechpaket 25 mit Doppelspulen zu bestücken, wobei eine Spulenwicklung 30 auf zwei Spulenträger 32 gewickelt ist. Der Verlegering 42 und der Verschaltungsring 44 der Kontakteinrichtung 38, 38' weisen hierbei eine entsprechend reduzierte Anzahl an für die Verschaltung zur Drehfeldwicklung 34 beteiligten Elementen auf. Bezugszeichenliste
2 Statorstern
4 Statorblech
6 Öffnung
8 Stapelrichtung
10 Stator
12 Oberseite
14 Unterseite
16 Statorzahn
18 Polschuh
20 Lücke
22 Zahnspitze
24 Anlagefläche
25 Statorblechpaket
26 Statorjoch
28 Statorblech
30 Spulenwicklung/Spule
32 Spulenträger
34 Drehfeldwicklung
36 Spulenende
38, 38', 38" Verlege- und Kontakteinrichtung
40 Phasenanschluss
42 VerlegeringA/erlegeelement
44 Verschaltungsring/Verschaltungselement
46 Kontaktelement
48 Durchführöffnung
50 Unterseite
52 Oberseite
54 Führungsnut
56 Kontaktstelle
58 Engstelle
60 Haltenase/Klemmnase Innen kragen
6 Kragenzahn
Aufnahme
Flansch kragen
Zylinderöffnung
Haltenut
Klemmstecker
Kontaktschlitz
Einpressstift
Auslegearm
Aussparung
Auflagefläche
Oberkante
Unterkante
Unterkante
Oberkante/Auflagefläche
Kontaktöffnung
Maschine/Elektromotor
Motorgehäuse
Lagerträger
Deckelrand
, 108 Absatz
Lagersitz
Materialverdickung
Elektronikgehäuse
Motorsteuerung
Zwischenkreis
Leistungsschaltkreis
Halbleiterschalter
Entstörbaugruppe
Controller
Leiterbahn
a, 130b, 130c Teilring 132 Oberseite
134 Schicht
M Axialrichtung/Motorachse/Statorachse U, V, W, IT, V, W Phase

Claims

Ansprüche
1 . Stator (10) einer elektrischen Maschine (98), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Statorblechpaket (25), welches eine Anzahl von Statorzähnen (16) aufweist und mit einer auf den Statorzähnen (16) angeordneten, mehrere Phasen (U, V, W, U', V, W) umfassenden Drehfeldwicklung (34) versehen ist, wobei jede Phase (U, V, W, IT, V, W) mindestens eine Spule (30) umfasst, die ein erstes und ein zweites Spulenende (36) aufweist, sowie mit einer Kontakteinrichtung (38, 38', 38") umfassend einen stirnseitig auf das Statorblechpaket (25) aufgesetztes Verlegeelement (42) und ein auf dieses aufgesetztes Verschaltungselement (44) für die Verschaltung der Spulenenden (36) mit Phasenanschlüssen (40) an einer Statorstirnseite,
- wobei die Spulenenden (36) senkrecht durch Durchführöffnungen (48) des Verlegeelements (42) hindurchragen und jeweils radial und/oder tangential abgewinkelt entlang einer Führungsnut (54) des Verlegeelements (42) geführt sowie an einer Kontaktstelle (56) der Führungsnut (54) mittels eines mit dem Verschaltungselement (42) elektrisch leitfähig gekoppelten Kontaktelements (46) axial kontaktiert und fixiert sind, und
- wobei die Führungsnuten (54) in Axialrichtung (M) jeweils eine Engstelle (58) aufweisen, welche das jeweils in der Führungsnut (54) geführte Spulenende (36) gegen ein axiales Herausgleiten sichert.
2. Stator (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Engstelle (58) durch beidseitig der Führungsnut (54) in diese hineinragende Haltenasen (60) gebildet ist.
3. Stator (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spulen (30) jeweils eine Spulenwicklung aufweisen, welche auf einen Spulenträger (32) aufgebracht ist, welcher auf einen Statorzahn (16) aufgesetzt ist.
4. Stator (10) nach einem der Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Durchführöffnungen (48) des Verlegeelements (42) jeweils eine drehfeldwicklungsseitige Zylinderöffnung (72) mit einer eingebrachten Haltenut (74) aufweisen, in welcher ein Spulenträger (32) zumindest teilweise einsitzt.
5. Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verlegeelement (42) einen radial innenseitigen Innenkragen (62) aufweist, welcher im Montagezustand zumindest teilweise in eine zentrale Ringöffnung des Verschaltungselements (44) eingreift und dieses radial klemmfixiert.
6. Stator (10) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Innenkragen (62) des Verlegeelements (42) segmentiert mit einer Anzahl von ersten und zweiten Kragenzähnen (64, 66) ausgeführt ist, wobei die ersten Kragenzähne (64) axial in Richtung des Verschaltungselements (44) emporstehen und das Verschaltungselement (44) klemmfixieren, und wobei die zweiten Kragenzähne (66) axial in Richtung der Drehfeldwicklung (34) emporstehen und formschlüssig in eine jeweilige, radial innenseitige, Aufnahme (68) der Spulenträger (32) eingreifen.
7. Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
wobei das Verschaltungselement (44) als eine, vorzugsweise mehrlagige, Leiterplatte mit einer Anzahl von Leiterbahnen (128) ausgeführt ist, welche die an einer dem Statorblechpaket (25) abgewandten Außenseite (132) des Verschaltungselements (44) angeordneten Phasenanschlüsse (40) mit den an der gegenüberliegenden Innenseite des Verschaltungselements (44) angeordneten Kontaktelementen (46) elektrisch verbinden.
8. Stator (10) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verschaltungselement (44) aus einer Anzahl einzelner kreisring- sektorförmiger Teilringe (130a, 130b, 130c) gebildet ist.
9. Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktelemente (46) verlegeringseitig zur Schneidklemmkontaktie- rung mit den Spulenenden (36) und verschaltungsringseitig für eine Ein- presskontaktierung mit dem Verschaltungselement (44) ausgebildet sind.
10. Stator (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Kontaktelement (46) einen verlegeelementseitigen Klemmstecker (76) mit einem zentralen Kontaktschlitz (78) und einer axialen Auflagefläche (94) für das Verschaltungselement (44) umfasst, und
- dass an den Klemmstecker (76) zwei zumindest teilweise zum Kontaktschlitz (78) aufeinander zu gebogene Auslegearme (82) mit jeweils einem verschaltungselementseitigen Einpressstift (80) angeformt sind, deren Oberkante (88) axial zur Auflagefläche (94) eingezogen versetzt ist.
1 1 . Elektrische Maschine (98), insbesondere Elektromotor, vorzugsweise für eine Servolenkung, mit einem Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Elektrische Maschine (98) nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Motorgehäuse (100), insbesondere ein topfartiger Lagerträger (102), wärmeleittechnisch an die Außenseite (132) des Verschaltungsele- ments (44) angebunden ist.
13. Verlege- und Kontakteinrichtung (38, 38', 38") für eine elektrische Maschine (98) mit einer Drehfeldwicklung (34) mit einer Anzahl von Phasen (U, V, W, IT, V, W'),wobei jede Phase (U, V, W, IT, V, W) mindestens eine Spule (30) umfasst, die ein erstes und ein zweites Spulenende (36) aufweist, mit einem Verlegeelement (42) zur Führung und Verlegung der Spulenenden (36) und mit einem Verschaltungselement (44) zur Verschaltung der Spulenenden (36) mit Phasenanschlüssen (40) der elektrischen Maschine (98),
- wobei im Montagezustand die Spulenenden (36) senkrecht durch Durchführöffnungen (48) des Verlegeelements (42) hindurchragen und jeweils radial und/oder tangential entlang einer Führungsnut (54) des Verlegeelements (42) geführt sowie an einer Kontaktstelle (56) der Führungsnut (54) mittels eines mit dem Verschaltungselement (42) elektrisch leitfähig gekoppelten Kontaktelements (46) axial kontaktiert und fixiert sind, und
- wobei die Führungsnuten (54) in Axialrichtung (M) jeweils eine Engstelle (58) aufweisen, welche das im Montagezustand jeweils in der Führungsnut (54) geführte Spulenende (36) gegen ein axiales Herausgleiten sichert.
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