WO2021148451A1

WO2021148451A1 - Stator mit einer kontaktvorrichtung

Info

Publication number: WO2021148451A1
Application number: PCT/EP2021/051166
Authority: WO
Inventors: Daniel FIEDERLING; Stefan Wüst
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-07-29
Also published as: DE102020203870A1; US20230098997A1; CN115136466A; WO2021148446A1; US20230088759A1; DE102020203869A1; DE102020203875A1; WO2021148449A1; DE202020005485U1; CN115088161A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (2) eines Elektromotors (1), aufweisend einen Statorgrundkörper (8), der Spulen (7, SP_n) mit jeweils zwei Spulenenden (10, SP_nm) einer mehrphasigen Statorwicklung (3) trägt, und eine stirnseitig am Statorgrundkörper (8) angeordnete Kontaktvorrichtung (5) mit einem Verschaltungsgehäuse (11), das eine Anzahl von Stromschienen (16, S_n) zur Verschaltung der Spulen (7, SP_n) und einer Anzahl von Phasenanschlüssen (4, P_n) aufnimmt, wobei jede Phase (U, V, W) der Statorwicklung (3) von mindestens einer der Spulen (7, SP_n) und mindestens einer der Stromschienen (16, S_n) sowie einem der Phasenanschlüsse (4, P_n) gebildet ist, und wobei die Abmessungen der Stromschienen (16, S_n) derart eingestellt sind, dass der elektrische Widerstand (R) aller Phasen (U, V, W) der Statorwicklung (3) gleich ist.

Description

Beschreibung

Stator mit einer Kontaktvorrichtung

Die Erfindung betrifft einen Stator mit einer Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung von Spulen einer Statorwicklung. Die Erfindung betrifft weiter einen Elektromotor, insbesondere einen elektronisch kommutierten Lenkungsmotor eines Kraftfahr zeugs, mit einem solchen Stator.

Kraftfahrzeuge weisen heutzutage üblicherweise eine Anzahl von Verstellteilen, beispielsweise eine Lenkung, eine Sitzverstellung, ein betätigbares Schloss, ein Fensterheber, ein verstellbares Schiebedach auf, welche mittels eines jeweils zu geordneten elektromotorischen Antriebs verstellbar bzw. zwischen verschiedenen Stellpositionen verfahrbar sind.

Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist in der Regel einen Stator mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeld- oder Stator- Wicklung in Form einzelner Spulen tragen, die aus einem Isolierdraht gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden (Wickeldrahtenden) einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Wei se verschaltet sowie an Phasenanschlüsse zur Bestromung der Drehfeldwicklung geführt.

Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige, elektronisch kommu- tierte Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektri schen Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor rotiert. Die Pha senenden der Phasenwicklungen werden zur Ansteuerung des Elektromotors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Drehfeldwicklung werden hierbei in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung verschaltet und mit den drei Phasenan schlüssen elektrisch kontaktiert.

Zur Führung und Verschaltung der Spulenenden sind Kontaktvorrichtungen als Verschaltsysteme oder Schalteinheiten üblich, welche stirnseitig auf den Stator beziehungsweise auf ein Statorpaket aufgesetzt werden. Derartige Kontaktvorrich tungen dienen insbesondere dazu, die Spulenenden der die Spulenwicklungen bildenden Wickeldrahtabschnitte elektrisch leitend zu verbinden, so dass einzelne Spulenenden elektrisch miteinander verbunden (kurzgeschlossen) und somit die Spulen- oder Phasenwicklungen seriell bestrombar sind.

Derartige Kontaktvorrichtungen weisen zur Verbindung oder Kontaktierung der Spulenenden häufig eine Anzahl von integrierten oder umspritzten Leiterbahnen oder Stromschienen als Verbindungsleiter auf. Bei der Montage des Elektromotors beziehungsweise Stators werden die Spulenenden mit den Stromschienen kontak tiert, so dass einer gemeinsamen Phase zugeordnete Spulen über die Kontaktvor richtung miteinander verbunden sind. Die Kontaktierung der Spulenenden mit den Stromschienen erfolgt in der Regel mittels einer Stoffschlussverbindung, bei spielsweise mittels Löten oder Schweißen, insbesondere mittels Laser-Schwei ßen.

Aus der DE 10 2010 039 335 A1 ist eine Kontakteinrichtung eines Stators eines Elektromotors bekannt, mittels welcher eine Anzahl von umfangsseitig des Stators angeordnete Spulen elektrisch kontaktiert werden. Die Kontakteinrichtung weist einen ringförmigen Kontaktträger aus einem elektrisch isolierenden Material sowie zur Kontaktierung der Spulen elektrisch leitende und über axial überstehende Phasenanschlüsse bestromte Leitungsbahnen auf, die in verschiedenen, parallel zur Kontaktträgerebene liegenden Ebenen aufgenommen sind.

Es ist denkbar, dass mittels einer solchen Kontakteinrichtung (Schalteinheit), die auf eine Statorbaugruppe mit einem Spulen tragenden Statorgrundkörper stirnsei tig gesetzt wird, nicht alle Spulen miteinander verbunden werden. Durch die Ver bindung der Spulen bzw. deren Spulenenden mit der Kontakteinrichtung entsteht ein mindestens zweiphasiger (2-phasiger), vorzugsweise ein dreiphasiger (3- phasiger) Elektromotor. Die Kontakteinrichtung, welche die Schnittstelle zwischen dem Stator und einer Motorelektronik bildet, weist eine Anzahl an Anschlussele menten (Anschlussklemmen) auf, welche in der Regel der Anzahl der Phasen ent spricht.

Eine typische Charakteristik der in der Regel aus einem elektrisch gut leitenden Material, vorzugsweise aus Kuper oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium beziehungsweise aus einer Aluminiumlegierung, bestehenden Leitungsbahnen der Kontakteinrichtung ist darin zu sehen, dass diese auf dem kürzesten, häufig intui tivsten Weg verlegt sind. Dabei wird ein vorgegebener Mindestabstand zwischen benachbarten Leiterbahnen nicht unterschritten, wodurch der elektrische (ohm sche) Widerstand klein (gering, niedrig) gehalten wird. Der Leiterbahnquerschnitt ist dabei üblicherweise innerhalb einer Leiterbahn beziehungsweise zwischen den Leiterbahnen konstant.

Nachteilig bei dieser Verlegeart der Leiterbahnen ist, dass die Symmetrie der von außen messbaren (elektrische) Widerstände, insbesondere bei kleinen Spulenwi derständen, stark unterschiedlich sein kann, auch wenn die Spulenwiderstände selbst identisch sind. Diese Unsymmetrie kann sich nachteilig auf die Regelung und/oder auf die Steuerung des Elektromotors durch die Elektronik (Motorelektro nik) auswirken und eine erhöhte Drehmomentwelligkeit und/oder ein hohes Ge räuschniveau erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stator mit einer besonders geeig neten Kontaktvorrichtung anzugeben. Insbesondere soll mittels der Kontaktvor richtung eine Drehmomentwelligkeit und/oder ein Geräuschniveau möglichst nied rig gehalten werden. Vorzugsweise soll hierzu eine möglichst weitgehende Wider standssymmetrie der Phasen hergestellt werden. Des Weiteren soll ein besonders geeigneter Elektromotor mit einem derartigen Stator angegeben werden.

Bezüglich des Stators wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungs- gemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegen stand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf den Stator angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Elektromotor übertragbar und um gekehrt.

Der Stator weist einen sich entlang einer Statorachse erstreckenden Statorgrund körper auf, der eine Anzahl von Spulen einer mehrphasigen Statorwicklung trägt, wobei jede Spule zwei, insbesondere axial orientierte, Spulenenden aufweist. Der Stator weist des Weiteren eine stirnseitig an dem Statorgrundkörper angeordnete Kontaktvorrichtung mit einem, vorzugsweise ringförmigen, Verschaltungsgehäuse auf, das eine Anzahl von Stromschienen zur Verschaltung der Spulen und einer Anzahl von Phasenanschlüssen aufnimmt, deren jeder mit einer der Stromschie nen verbunden ist. Die Statorwicklung ist geeigneter Weise redundant, insbeson dere mit zwei mal drei Phasen, ausgeführt.

Jede Phase der Statorwicklung ist von mindestens einer der Spulen und mindes tens einer der Stromschienen sowie einem der Phasenanschlüsse gebildet, wobei die Abmessungen der Stromschienen derart eingestellt sind, dass der elektrische Widerstand aller Phasen der Statorwicklung gleich ist. Geeigneter Weise sind die Abmessungen der Stromschienen derart eingestellt, dass der elektrische Wider stand der Stromschienen gleich ist. Vorteilhafterweise ist (sind) hierzu die Schie nenlänge und/oder der Schienenquerschnitt der Stromschienen derart eingestellt, dass die elektrischen Widerstände der Phasen der Statorwicklung gleich sind. Zweckmäßigerweise weist jede Stromschiene mindestens einen Anschlusskontakt zur Kontaktierung mit einem der Spulenenden auf.

Auch kann mit einer geeigneten Form (Geometrie) der Stromschienen bei hinsicht lich des jeweiligen Widerstandes gegebener Leiterbahn- oder Stromschienenlänge ein im Vergleich hierzu geringer Abstand der mit dieser Stromschiene zu verbin denden Kontaktstellen, z. B. zu der verbindenden Spulenenden oder solcher mit einem Phasenanschluss, überbrückt werden, indem die entsprechende Strom schiene beispielsweise wellen-, mäander- oder schlaufenartig ausgeführt ist. Mit anderen Worten kann die entsprechende Stromschiene - auch wesentlich - länger sein, als der geringste Abstand zwischen den zu verbindenden Kontaktstellen der entsprechenden Spulen und/oder des jeweiligen Phasenanschlusses.

In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Spulen und deren Spulenenden derart am Statorgrundkörper angeordnet, dass jeweils ein Spulenende der Spulen auf einem radial inneren Umfang des Stators angeordnet ist. Insbesondere bei einer derarti gen Anordnung dieser Spulenenden ist es vorteilhaft ermöglicht, dass diejenigen Stromschienen, welche die Spulen der jeweiligen Phase verbinden, für jede der Phasen gleich sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Spulen in Sternschaltung verschaltetet. Zur Herstellung des Sternpunktes der Sternschaltung ist lediglich eine einzelne Strom schiene eingesetzt, die drei Anschlusskontakt und zwei sich zwischen diesen er streckende Stromschienenabschnitte aufweist, welche vorzugsweise unterschied liche Abschnittslängen aufweisen. Hierdurch kann die Einstellung der gewünsch ten Widerstandsysmmmetrie vorteilhaft vereinfacht werden.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass eine erhöhte Drehmomentwel ligkeit und/oder ein erhöhtes Geräuschniveau vermieden werden kann, wenn der elektrische Widerstand aller Phasen der Stator- oder Motorwicklung gleich ist. Da die elektrischen Widerstände der an der Statorwicklung beteiligten Spulen typi scherweise gleich oder identisch ist, kann die Widerstandssymmetrie erkannter maßen durch Anpassung der Widerstände der Leiterbahnen beziehungsweise Stromschienen optimiert werden.

Die Widerstände werden dabei entweder durch eine Ouerschnittsänderung oder durch eine Längenänderung aller oder bestimmter Stromschienen (Leiterbahnen) erzeugt. Dabei können die Stromschienen untereinander unterschiedliche Quer schnitte aufweisen. Auch kann entlang einer einzelnen Stromschiene der Quer schnitt variieren. Durch die Längenänderung, z. B. durch eine zusätzliche Schlaufe oder eine Wellenform, werden die Stromschienen (Leiterbahnen) nicht mehr un bedingt auf dem kürzesten oder intuitivsten Weg verlegt. Die Querschnitte können dabei auch innerhalb einer einzelnen Stromschiene variieren. Die Herstellung einer solchen Widerstandsymmetrie lässt sich bei Elektromotoren mit in Sternschaltung und in Dreieckschaltung verschalteten Spulen sowie bei Elektromotoren mit redundanten Wicklungen, z. B. zwei dreiphasigen Stator- Wicklungen (2 x 3 Phasen), realisieren. Aufgrund der sehr guten Widerstands symmetrie können derartige Elektromotoren besonders exakt geregelt werden und erzeugen dabei keine oder nur geringe Drehmomentwelligkeiten bzw. Geräusche.

In einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die mit dem Phasenanschluss zu verbindende Stromschiene ein Fügeende auf, das eine korrespondierende, vorzugsweise rechteckförmige, Aussparung eines Verbindungsabschnitts des Phasenanschlusses durchgreift. Zweckmäßigerweise weist die mit dem Phasen anschluss zu verbindende Stromschiene ein Fügeende (Fixierende) auf, das die korrespondierende Aussparung des Verbindungsabschnitts des Phasenanschlus- ses durchgreift. Geeigneter Weise ist das Fügeende der Stromschiene in der Ver bindung (Fügeverbindung) mit dem Phasenanschluss unter Bildung eines die Aussparung zumindest bereichsweise überdeckenden, beispielsweise pilzkopf förmigen, Fixierkopfes verformt bzw. umgeformt. Besonders bevorzugt ist diese Verbindung als Schweißverbindung, zweckmäßigerweise mittels Laserschweißen, hergestellt. Geeigneter Weise sind die Phasenanschlüsse als Schneid-Klemm- Kontakte ausgebildet.

Bei Elektromotoren mit redundanter Statorwicklung, d. h. bei redundanten Motoren mit entsprechend mehreren Teilsystemen, bei denen lediglich ein Teilsystem ge- regelt wird, ist die Abweichung des Stromes zum anderen Teilsystem im motori schen Betrieb gering, was wiederum die Regelbarkeit verbessert. Zudem kann der (Gleich-)Strom der bestromten Statorwicklung bzw. der Phasen genauer abge schätzt werden. In einer bevorzugten Anwendung ist der vorstehend beschriebene Stator Teil ei nes Elektromotors eines Kraftfahrzeugs. Der erfindungsgemäße Elektromotor ist hierbei vorzugsweise ein Lenkungsmotor, beispielsweise inklusive eines Getrie bes, für die Lenkung des Kraftfahrzeugs. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 in schematischer und vereinfachter Darstellung einen Elektro motor eines Kraftfahrzeugs, Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Stator und eine auf diesen stirnseitig aufgesetzte bzw. aufsetzbare Kontaktvorrichtung mit einem Verschaltungsgehäuse und mit aus diesem herausra genden Phasenanschlüssen (Phasenkontakte) und Kontaktfah nen von Stromschienen zur Verschaltung von Spulen einer re dundant ausgeführten Statorwicklung,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung die Kontaktvorrichtung ohne Verschaltungsgehäuse und mit Fügeverbindungen zwischen Fügeenden einzelner Stromschienen und Verbindungsabschnit ten der Phasenanschlüsse,

Fig. 4 in einer Draufsicht die Kontaktvorrichtung ohne Verschaltungs gehäuse mit Blick auf die mit den Stromschienen unterschiedli cher Schienenlänge, Schienenquerschnitte und Schienenform verschalteten Spulen und deren Spulenenden eines ersten und zweiten Teilsystems der redundanten Statorwicklung, und

Fig. 5a und 5b schematisch die Spulen und deren Verschaltung zu den (re dundanten) Phasen des ersten bzw. zweiten Teilsystems in Sternschaltung.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer und vereinfachter Darstellung einen Elektromotor 1 zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Der Elektromotor 1 weist einen Stator 2 mit einer mehrphasigen Drehfeld- oder Statorwicklung 3 auf, welche zur Bestro- mung mittels nachfolgend auch als Phasenkontakten bezeichneten Phasenan- Schlüssen 4 einer Kontaktvorrichtung 5 (Figuren 2 bis 4) mit einer Motorelektronik 6 verbunden ist. Im bestromten Zustand erzeugt die Statorwicklung 3 ein magneti sches Drehfeld, welches einen nicht näher gezeigten Rotor des Elektromotors 1 antreibt. Der Elektromotor 1 ist insbesondere ein elektronisch kommutierter Len kungsmotor eines Kraftfahrzeugs.

In der schematischen Darstellung ist die Statorwicklung 3 dreiphasig mit drei (Mo- tor-)Phasen U, V, W ausgeführt. Jede Phase U, V, W ist aus einer Phasenwick lung gebildet, welche im Ausführungsbeispiel durch eine Verschaltung zweier Spu le (Spulenwicklung) 7 der Statorwicklung 3 gebildet ist. Die Phasen U, V, W sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer Sternschaltung mit dem Sternpunkt B mitei nander verschaltet.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Ansicht die Kontaktvorrichtung oder Schalteinheit 5 für den Stator 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Statorwicklung 3 redundant mit zwei mal drei Phasen U, V, W ausgeführt. Im Montagezustand ist die Kontakt vorrichtung 5 stirnseitig auf den Stator 2 beziehungsweise auf dessen als Stator- paket ausgeführten Statorgrundkörper 8 aufgesetzt, der sich entlang der Stator achse A und somit in Axialrichtung (axial) erstreckt. Dieser beziehungsweise das Statorpaket des Stators 2 umfasst beispielsweise zwölf nach innen gerichtete Statorzähne, auf welche die Stator- beziehungsweise Drehfeldwicklung 3 des Elektromotors 1 in zwei Teilsystemen mit jeweils drei Phasen U., V, W aufgebracht ist.

Die Spulen 7 sind im Ausführungsbeispiel auf isolierende Wicklungsträger oder Spulenträger 9 gewickelt und mit diesen auf die Statorzähne des Statorgrund körpers 8 aufgesetzt. Jeder der rahmenartigen Wicklungsträger 9 trägt hierbei eine Spule 7 als Teil der Statorwicklung 3. Die Spulen 7 weisen jeweils zwei axial ge richtete Spulenenden 10 auf. Die Spulen und deren Spulenenden sind in Fig. 2 lediglich beispielhaft mit den Bezugszeichen 7 beziehungswiese 10 versehen.

Die Spulenenden 10 der Spulen 7 werden mittels der stirnseitig auf den Stator 2 aufgesetzten Kontaktvorrichtung 5 zu der in diesem Ausführungsbeispiel redun danten dreiphasigen (3-phasigen) Stator- oder Drehfeldwicklung 3 verschaltet. Im elektromotorischen Betrieb erzeugen die jeweils bestromten Wicklungen der Statorwicklung 3 ein statorseitiges Magnetfeld, welches in Wechselwirkung mit Permanentmagneten eines um die zentrale Stator- oder Motorachse A rotierenden Rotors des bürstenlosen Elektromotors 1 tritt. Mittels der Motorelektronik 6 kann auf andere Phasen U, V, Wzu deren Bestromung umgeschaltet werden, bei spielsweise wenn in Folge eines Defektes einzelne Phasen U, V, W ausfallen.

Die Kontaktvorrichtung 5 weist ein kreisringförmiges Verschaltungsgehäuse 11 aus elektrisch isolierendem Material auf. Die Spulenenden 10 der Spulen 7 wer den durch radial innenseitige, axiale Durchführöffnungen 12 des Verschaltungs gehäuses 11 geführt und auf der Oberseite des Verschaltungsgehäuses 1 mit Kontaktfahnen 13 zur Verschaltung kontaktiert. Die Durchführöffnungen 12 und Kontaktfahnen 13 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.

Die Kontaktvorrichtung 5 ist mittels axialen Rastzungen 14 des Verschaltungsge häuses 11 form- und/oder kraftschlüssig an dem Statorgrundkörper 8 befestigt oder befestigbar. Die Rastzungen 14 sind hierbei am Außenumfang verteilt und an der dem Statorgrundkörper 8 zugewandten (Unter-)Seite des Verschaltungsge häuses 11 angeordnet. Der Statorgrundkörper 8 weist hierbei an seinem Außen umfang axial verlaufende Nuten 15 auf, in welche die Rastzungen 14 zur Befesti gung klemmend eingreifen. Die an der entsprechenden Stirnseite des Stators 2 angeordnete Kontaktvorrichtung 5 ist am Statorgrundkörper 8 lösbar verrastet o- der klemm befestigt.

Wie in Verbindung mit Fig. 3 erkennbar ist, weist die Kontaktvorrichtung 5 eine Anzahl von Stromschienen 16 als Verbindungsleiter zur Verschaltung der Spulen enden 10 beziehungsweise deren Kontaktfahnen 13 mit den Phasenanschlüssen 4 auf. Das Verschaltungsgehäuse 11, in welches die Stromschienen 16 zumindest abschnittsweise konzentrisch zueinander verlaufend aufgenommenen sind, ist als Kunststoff-Umspritzung der Stromschienen 16 ausgeführt. Dabei sind die endsei tigen Kontaktfahnen 13 der Stromschienen 16 sowie Fügeenden 17 einiger der bestimmungsgemäß für eine Verbindung mit den Phasenanschlüssen 4 vorgese henen Stromschienen 16 zugänglich, also zumindest abschnittsweise nicht vom Verschaltungsgehäuse 11 umschlossen. Die im Ausführungsbeispiel sechs Phasenanschlüsse 4 stellen drei Anschlusspaa re für die Phasen U, V, W der durch die Spulen 7 und deren Verschaltung gebilde te dreiphasigen Stator- oder Drehfeldwicklung 3 bereit. Jedes der Anschlusspaare mit den drei Phasen U, V, W und den zugeordneten Stromschienen 16 bildet eines von zwei redundanten Teilsystemen der Statorwicklung 3.

Die axial gerichteten Fügeenden 17 sind als Kontaktstellen für die Verbindung mit den zugeordneten Phasenanschlüssen 4 vorgesehen und einstückig, also einteilig oder monolithisch, an den Stromschienen 16 angeformt. Ebenso sind die axial gerichteten Kontaktfahnen 13 als Kontaktstellen zur Kontaktierung oder elektrisch leitenden Verbindung mit dem jeweils zugeordneten Spulenende 10 einstückige Bestandteile der Stromschienen 16. Die Kontaktfahnen 13 sind insbesondere als Schweißfahnen für eine Schweißverbindung, vorzugsweise für eine Laser schweißverbindung, mit den insbesondere abisolierten Spulenenden 10 ausge führt. Die Stromschienen 16 mit deren Fügeenden 17 und Kontaktfahnen 13 sind hierbei beispielsweise als Stanzbiegeteile aus einem Kupfermaterial ausgeführt.

Die Phasenkontakte 4 sind in dieser Ausführungsform als etwa rechteckförmige Kontaktfahnen in Form eines Stanzbiegeteils ausgeführt. Die Langseiten des je weiligen Phasenanschlusses 4 sind hierbei in Axialrichtung A orientiert, wobei die Schmalseiten etwa radial orientiert sind. Der jeweilige Phasenanschluss 4 ragt an der das Verschaltungsgehäuse 11 tragenden Statorstirnseite axial empor. Zur Ab stützung und Stabilisierung sitzt der Phasenkontakt 4 im Montage- oder Fügezu stand des Elektromotors 1 in einer nachfolgend als Trägerabschnitt 18 bezeichne- ten Halteaufnahme des Verschaltungsgehäuses 11 der Kontaktvorrichtung 5 ein. Die Phasenanschlüsse 4 sind als Schneid-Klemm-Kontakte oder -Verbindung und hierzu freiendseitig mit einem Aufnahmeschlitz 19 für einen jeweiligen Messerkon takt der Motorelektronik 6 versehen.

Wie aus den Figuren 3 und 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist der je weilige Phasenanschluss 4 einen sich axial erstreckenden Kontaktabschnitt 4a und einen zu diesem orthogonal verlaufenden Verbindungsabschnitt 4b auf, in den eine nicht näher bezeichnete, vorzugsweise rechteckförmige Aussparung einge bracht ist. Die mit dem jeweiligen Phasenanschluss 4 zu verbindende Stromschie ne 16 durchgreift mit deren Fügeende 17 die korrespondierende Aussparung des Verbindungsabschnitts 4b des Phasenanschlusses 4. Das mit dem jeweiligen Phasenanschluss 4 zu verbinden Fügeende 17 der entsprechenden Stromschiene 16 ist als eine Querschnittsreduzierung oder Verjüngung 20 der Stromschiene 16 an deren dem jeweiligen Phasenanschluss 4 zugewandten Schienen- oder Ver bindungsende ausgeführt. Vorzugsweise ist das Fügeende 17 etwa L-förmig, wo bei der vertikale L-Schenkel die Verjüngung 20 bildet. Die Querschnittsfläche der Verjüngung 20 ist hierbei keiner als diejenige des sich daran anschließenden Ab schnitts des Fügeendes 17. Das Fügeende 17 ist im Bereich der Verjüngung 20 im Querschnitt kleiner als der Querschnitt der Aussparung im auslegerartigen Verbin dungsabschnitt 4b des Phasenanschlusses 4. In dem gezeigten Fügezustand wird zwischen dem Fügeende 17 der Stromschie ne 16 und dem Verbindungsabschnitt 4b des Phasenanschlusses 4 eine form- und stoffschlüssige Verbindung 23 hergestellt, insbesondere eine Schweißverbindung, zweckmäßigerweise mittels Laserschweißen. Diese wird durchgeführt, wenn die Fügeverbindung hergestellt und die Komponenten (Stromschienen 16 und/oder Phasenanschlüsse 4) der Kontaktvorrichtung 5 umspritzt, also das Verschaltungs gehäuse 11 fertiggestellt ist. Dieses weist dann einen vorzugsweise ebenen, ring förmigen Basisabschnitt 21 auf. In diesem Zustand ragt das Fügeende 17 durch eine Öffnung 22 im Verschaltungsgehäuse 11 hindurch zu deren vom Basisab schnitt 21 gebildeten Oberseite. Das Fügeende 17 bzw. dessen Verjüngung 20 der Stromschiene 16 ist in der mittels Laserschweißen hergestellten Verbindung (form- und stoffschlüssige Fügeverbindung) mit dem Phasenanschluss 4 verformt. Diese Verbindungen sind im Anschluss an die Umspritzung der entsprechenden Abschnitte der Stromschienen 16 zugänglich. Die Verbindungsabschnitte 4b der Phasenanschlüsse 4 verlaufen bezogen auf den ringförmigen Basisabschnitts 21 des Verbindungsgehäuses 11 in Umfangs richtung oder tangential, während die Fügeenden 17 der an die Phasenanschlüsse 4 anzuschließenden Stromschienen 16 axial orientiert sind. Auf diese Weise kön- nen die stromschienenseitigen Fügeenden 17 die phasenanschlussseitigen Aus sparungen 20 durchgreifen. Die Kontaktfahnen 13 der Stromschienen 16 sind ge genüber den Verbindungsabschnitten 4b der Phasenanschlüsse 4 und deren Ver- bindungs- oder Kontaktstellen mit den Stromschienen 16 in einem radial inneren Bereich des Verschaltungsgehäuses 11 positioniert.

Fig. 4 zeigt die Kontaktvorrichtung 5 (ohne Verschaltungsgehäuse 11) gemäß Fig. 3 in einer Draufsicht mit den Stromschienen und Phasenanschlüssen der beiden dreihasigen Teilsysteme sowie deren Verschaltung mit den Spulen. Dabei sind aus Gründen der Übersichtlichkeit und der Unterscheidbarkeit der jeweils drei Phasen (U, V, W) der beiden Teilsysteme in Fig. 4 lediglich bei dem links gezeig ten Teilsystem die zur Verbindung der jeweils zwei Spulen der Phase (U, V, W) vorgesehenen Stromschienen entsprechend Fig. 3 gezeigt, während bei dem rechts gezeigten Teilsystem die zur Verbindung der jeweils zwei Spulen der Phase (U, V, W) vorgesehenen Stromschienen als Strichlinie veranschaulicht sind.

Im Folgenden sind die Phasenanschlüsse, die Spulen und deren Spulenenden sowie die Stromschienen mit indizierten Buchstaben anstelle der in den Figuren 1 bis 3 verwendeten Ziffern (4, 7, 10, 16) versehen. Dabei sind für die Phasenan- Schlüsse die Bezeichnung P_n (mit n = 1, 2, ..., 6) und für Spulen die Bezeichnung SPn (mit n = 1 , 2, ... , 12) sowie für die Spulenenden des ersten Teilsystems (in Fig. 4 die linke Figurenhälfte und Fig. 5a) die Bezeichnung SPnm (mit n = 1, 2, ...,

6 und m = 1 , 2, ... , 6) und für die Stromschienen die Bezeichnung Sn (mit n = 1 , 2, ... , 14) verwendet.

Die Fig. 5a und 5b veranschaulichen schematisch die beiden dreiphasigen Teil systeme mit den zugeordneten Spulen, Stromschienen und Phasenanschlüssen. Bei dem in Fig. 4 rechts gezeigten und in Fig. 5b schematisch veranschaulichten Teilsystem sind aus Gründen der Übersichtlichkeit die Spulenenden nicht näher bezeichnet.

In der linken Figurenhälfte der Fig. 4 sind radial innen drei im Querschnitt etwa U- förmige Stromschienen Sn erkennbar, welche jeweils zwei Spulenenden SPnm ver- binden. Hierbei handelt es sich um Spulenenden SPnm von denjenigen Spulen SPn, die innerhalb einer der Phasen U, V, W miteinander verbunden sind. Die bei der hier dreiphasigen Ausführung des ersten Teilsystems eingesetzten Strom schienen Sn sind hinsichtlich deren Abmessungen, d. h. deren Länge und Quer schnitt sowie deren Form oder Geometrie gleich. Dies gilt analog für die lediglich als Strichlinien dargestellten Stromschienen Sn des anderen, in Fig. 4 rechts ge zeigten zweiten Teilsystems.

Konkret sind bei dem in Fig. 4 links gezeigten Teilsystem in Verbindung mit Fig. 5a eine erste Spule SPi und eine zweite Spule SP2 über eine erste Stromschiene S1 innerhalb der gleichen Phase - hier beispielsweise der Phase U - über jeweils eines deren Spulenenden SP12 und SP22 verbunden. Das andere Spulenende SP11 der ersten Spule SP1 ist über eine zweite Stromschiene S2 mit einem Spu lenende SP41 einer vierten Spule SP4 einer zweiten Phase - hier beispielsweise der Phase V - und mit einem Spulenende SP51 einer fünften Spule SP5 der dritten Phase - hier beispielsweise der Phase W - verbunden. Hierzu weist die zweite Stromschiene S2, welche den Sternpunkt B der Sternschaltung bildet, nicht näher bezeichnete Anschlusskontakte und zwischen diesen zwei Stromschienenab schnitte S21 und S22 unterschiedlicher Abschnittslänge auf. Das andere Spulenen de SP21 der zweiten Spule SP2 ist mit einer dritten Stromschiene S3 verbunden, die ihrerseits mit dem Verbindungsabschnitt 4b des hier mit Pi bezeichneten Pha senanschluss 4 der Phase U in der beschriebenen form- und stoffschlüssige Fü geverbindung verbunden ist.

Die der zweiten Phase V zugeordnete vierte Spule SP4 ist mit deren anderen Spu lenende SP42 mit einer vierten Stromschiene S4 verbunden, die mit einem Spulen ende SP32 einer dritten Spule SP3 verbunden ist, welche mit der vierten Spule SP4 die Phase V bildet. Das andere Spulenende SP31 der dritten Spule SP3 ist mit ei ner fünften Stromschiene Ss verbunden, die ihrerseits mit dem Verbindungsab schnitt 4b des hier mit P2 bezeichneten Phasenanschluss 4 der Phase V in der beschriebenen form- und stoffschlüssige Fügeverbindung verbunden ist. Die der dritten Phase W zugeordnete fünfte Spule SPs ist mit deren anderen Spu lenende SP52 mit einer sechsten Stromschiene S6 verbunden, die mit einem Spu lenende SP 62 einer sechsten Spule SP6 verbunden ist, welche mit der fünften Spu le SPs die Phase W bildet. Das andere Spulenende SP61 der sechsten Spule SP6 ist mit einer siebten Stromschiene S7 verbunden, die ihrerseits mit dem Verbin dungsabschnitt 4b des hier mit P3 bezeichneten Phasenanschluss 4 der Phase W in der beschriebenen form- und stoffschlüssige Fügeverbindung verbunden ist.

Die Abmessungen der Stromschienen S1, S4 und S6, welche die Spulenpaare SP12, SP34 und SP56 der Phasen U, V bzw. W verbinden, sind hinsichtlich deren Abmessungen gleich und können somit vorteilhafterweise als Gleichteile bereit gestellt werden. Die Abmessungen der Stromschienen S2, S3, Ss und S7 sind un terschiedlich, wobei deren Schienenlänge und/oder Schienenquerschnitt derart eingestellt ist, dass die elektrischen Widerstände R aller drei Phasen U, V, W gleich und somit der elektrischen Widerstand des mittels der Kontaktvorrichtung 5 in Sternschaltung ausgeführten ersten Teilsystems der Statorwicklung 3 symmet risch ist.

Die Symmetrie (Widerstandssymmetrie) kann vorteilhafterweise als Quotient aus der Differenz des maximalen und minimalen Widerstandes zwischen zwei Phasen und dem mittlerer Widerstand zwischen den Phasen angegeben werden (Symmet rie = maximaler Widerstand zwischen zwei Phasen - minimaler Widerstand zwi schen zwei Phasen) / mittlerer Widerstand zwischen den Phasen). Der Wert der Symmetrie ist vorteilhafterweise < 1 %.

Diese Widerstandssymmetrie ist auch beim in Fig. 4 rechts gezeigten Teilsystem mittels der dort eingesetzten Stromschienen eingestellt. Zur Vereinfachung sind hier die Spulenenden der weiteren sechs Spulen S7 bis S12 dieses (zweiten) Teil systems mit den Phasenanschlüssen P4, Ps, und RQ nicht näher bezeichnet.

Konkret sind bei dem in Fig. 4 rechts gezeigten Teilsystem in Verbindung mit Fig. 5b eine siebte Spule SP7 und eine achte Spule SPs über eine achte Stromschiene Ss innerhalb der gleichen Phase - hier beispielsweise der Phase U - über jeweils eines deren Spulenenden verbunden. Das andere Spulenende der siebten Spule SP₇ ist über eine neunte Stromschiene S9, welche wiederum den Sternpunkt B der Sternschaltung bildet, mit einem Spulenende einer zehnten Spule SP10 einer zwei ten Phase - hier beispielsweise der Phase V - und mit einem Spulenende einer elften Spule SP11 der dritten Phase - hier beispielsweise der Phase W - verbun den. Hierzu weist die Stromschiene S9 drei nicht näher bezeichnete Anschlusskon takte und zwischen diesen zwei Stromschienenabschnitten S91 und S92 unter schiedlicher Abschnittslänge auf. Das andere Spulenende der achten Spule SPe ist mit einer zehnten Stromschiene S10 verbunden, die ihrerseits mit dem Verbin dungsabschnitt 4b des hier mit P4 bezeichneten Phasenanschluss 4 der Phase U in der beschriebenen form- und stoffschlüssige Fügeverbindung verbunden ist.

Die der zweiten Phase V zugeordnete Spule SP10 ist mit deren anderen Spulen ende mit einer elften Stromschiene Sn verbunden, die mit einem Spulenende ei ner neunten Spule SP9 verbunden ist, welche mit der Spule SP10 die Phase V bil det. Das andere Spulenende der Spule SP9 ist mit einer zwölften Stromschiene S12 verbunden, die ihrerseits mit dem Verbindungsabschnitt 4b des hier mit P5 be zeichneten Phasenanschluss 4 der Phase V in der beschriebenen form- und stoff schlüssige Fügeverbindung verbunden ist.

Die der dritten Phase W zugeordnete Spule SP11 ist mit deren anderen Spulenen de mit einer dreizehnten Stromschiene S13 verbunden, die mit einem Spulenende einer zwölften Spule SP12 verbunden ist, welche mit der Spule SP11 die Phase W bildet. Das andere Spulenende der Spule SP12 ist mit einer vierzehnten Strom schiene S14 verbunden, die ihrerseits mit dem Verbindungsabschnitt 4b des hier mit RQ bezeichneten Phasenanschluss 4 der Phase W in der beschriebenen form- und stoffschlüssige Fügeverbindung verbunden ist.

Die Abmessungen der Stromschienen Ss, Sn und S13 sind wiederum hinsichtlich deren Abmessungen und derjenigen der Stromschienen S1, S4 und S6 gleich. Die Abmessungen der Stromschienen S9, S10, S12 und S14 sind unterschiedlich, wobei deren Schienenlänge und/oder Schienenquerschnitt wiederum derart eingestellt ist, dass die elektrischen Widerstände R aller drei Phasen U, V, W gleich und so- mit der elektrischen Widerstand des mittels der Kontaktvorrichtung 5 in Stern schaltung ausgeführten zweiten Teilsystems der Statorwicklung 3 symmetrisch ist. Die Abmessungen der Stromschienen S2 und S9 sind im Ausführungsbeispiel gleich, während die Abmessungen der Stromschienen S10, S12 und S14 unterei nander und auch gegenüber den Stromschienen S3, Ss und S7 verschieden sind.

Wie anhand beispielsweise der Stromschienen S7 und S12 ersichtlich ist, ist deren Stromschienenlänge im Vergleich zum Abstand zwischen dem Spulenende SP61 und dem Phasenanschluss P3 beziehungsweise zwischen dem entsprechenden Spulenende der Spule SP10 und dem Phasenanschluss P5 nur gering und daher eine geeignete Form (Geometrie) der Stromschienen S7 und S12 gewählt, indem die entsprechende Stromschiene S7 und S12 zur Bereitstellung des jeweils not wendigen elektrischen Widerstandes schlaufenartig beziehungsweise wellen- oder mäanderartig geformt ist.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel be schränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fach mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlas sen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbei spielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kom binierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Zudem kann die Erfindung nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraft fahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei Tür- und Fleckklappensystemen, bei Fensterhebern, bei Fahrzeugschlössern, bei verstellbaren Sitz- und Innen raumsystemen sowie bei elektrischen Antrieben, Steuerungen, Sensoren und de ren Anordnung im Fahrzeug. Bezugszeichenliste

1 Elektromotor

2 Stator 3 Statorwicklung

4 Phasenanschluss/-kontakt

4a Kontaktabschnitt

4b Verbindungsabschnitt

5 Kontaktvorrichtung 6 Motorelektronik

7 Spule

8 Statorgrundkörper/-paket

9 Spulen-/Wicklungsträger

10 Spulenende 11 Verschaltungsgehäuse

12 Durchführöffnung

12a Öffnung

12b Führungsschlitz

13 Kontaktfahne 14 Rastzunge

15 Nut

16 Stromschiene

17 Fügeende

18 Trägerabschnitt/Flalteaufnahme 19 Aufnahmeschlitz

20 Verjüngung

21 Basisabschnitt

A Statorachse/Axialrichtung B Sternpunkt

Pn Phasenanschluss

Sn Stromschiene

Snm Stromschienenabschnitt SPn Spule

SPnm Spulenende

U, V, W Phase

Claims

Ansprüche

1. Stator (2) eines Elektromotors (1 ), aufweisend einen Statorgrundkörper (8), der eine Anzahl von Spulen (7, SPn) mit jeweils zwei Spulenenden (10, SPnm) einer mehrphasigen Statorwicklung (3) trägt, und eine stirnseitig an dem Statorgrundkörper (8) angeordnete Kontaktvorrichtung (5) mit einem Verschaltungsgehäuse (11), das eine Anzahl von Stromschienen (16, Sn) zur Verschaltung der Spulen (7, SPn) und einer Anzahl von Phasenan schlüssen (4, P_n) aufnimmt, deren jeder mit einer der Stromschienen (16, Sn) verbunden ist,

- wobei jede Phase (U, V, W) der Statorwicklung (3) von mindestens einer der Spulen (7, SPn) und mindestens einer der Stromschienen (16, Sn) sowie einem der Phasenanschlüsse (4, P_n) gebildet ist, und

- wobei die Abmessungen der Stromschienen (16, Sn) derart eingestellt sind, dass der elektrische Widerstand (R) aller Phasen (U, V, W) der

Statorwicklung (3) gleich ist.

2. Stator (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Stromschienen (16, Sn) derart eingestellt sind, dass der elektrische Widerstand der Stromschienen (16, Sn) gleich ist.

3. Stator (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienenlänge und/oder der Schienenquerschnitt der Stromschie nen (16, Sn) derart eingestellt ist/sind, dass die elektrischen Widerstände der Phasen (U, V, W) der Statorwicklung (3) gleich sind.

4. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Verbindung der Spulen (7, SPn) in der jeweiligen Phase (U, V, W) eingesetzten Stromschienen (16, Sn) für jede der Phasen (U, V, W) gleich ist.

5. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromschiene (16, Sn) mindestens einen Anschlusskontakt (13) zur Kontaktierung mit einem der Spulenenden (10) aufweist.

6. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Spulen (7, SPn) in Sternschaltung verschaltetet sind, und - dass zur Herstellung des Sternpunktes (B) der Sternschaltung eine ein zelne Stromschiene (16, Sn) mit drei Anschlusskontakt (13) sowie einem ersten und einem zweiten Stromschienenabschnitt (Snm) eingesetzt ist.

7. Stator (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienenabschnitte (Snm) unterschiedliche Abschnittslängen aufweisen.

8. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (3) redundant mit zwei mal drei Phasen (U, V, W) ausgeführt ist.

9. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

- dass die mit dem Phasenanschluss (4, P_n) zu verbindende Stromschie ne (16, Sn) ein Fügeende (17) aufweist, das eine korrespondierende Aussparung eines Verbindungsabschnitts (4b) des Phasenanschlusses (4, P_n) durchgreift, und/oder - dass der Phasenanschlusses (4, P_n) als Klemm- oder Schneid-Klemm-

Kontakt ausgebildet ist.

10. Elektromotor (1) mit einem Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.