WO2023116960A1 - Einrichtung zur elektrischen kontaktierung einer elektromotorwicklung eines elektromotors mit einer leiterplatte einer motorsteuerung - Google Patents

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WO2023116960A1
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electric motor
circuit board
printed circuit
electrical conductor
connection
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Jonas Ludwig Boch
Christian ROLL
Ludger Holtmann
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Hanon Systems Efp Deutschland Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a device for electrically contacting an electric motor winding of an electric motor with a printed circuit board of a motor controller.
  • the device is used in particular as a mounting device for electrical contacting between a contact level of the printed circuit board and motor phases of an electric motor winding of an electric motor.
  • An engine control (English Engine Control Unit, ECU) for an electric motor includes electronics, which takes over the control, regulation and monitoring of engine functions.
  • the electronic components are mounted on a printed circuit board and are electrically connected to one another.
  • assembly devices are used which enable the relative position between the contact level of the printed circuit board and the contact area on the motor to be compensated.
  • the position compensation is necessary due to manufacturing and assembly tolerances of the components manufactured by different manufacturers. Thus, positional deviations occur between the electrical contact area on the electric motor and the contact level on the printed circuit board of the motor controller, which must be compensated accordingly with the device for electrical contacting.
  • the spiral spring is decoupled by the housing elements and as such is not intended as an electrical conductor between the circuit board and the electric motor winding.
  • the contact pressure of the spiral spring acts on a hold-down device against the contact plane.
  • the reduced force of the inserted contact element which in turn has elastic properties, acts on the actual contact level.
  • the electrical contact elements provided for electrical contacting which can be in the form of stamped grids, have receptacles for electrical conductors. These receptacles for the electrical conductors have hitherto been designed in the form of cable lugs, so that the electrical conductors, which are contacted at their opposite end with the motor phases of the electric motor winding, are shoed to the electrical contact elements.
  • the known solution for making electrical contact between an electric motor winding and a printed circuit board of the motor controller therefore has a number of electrical interfaces, which increases the risk of contacting problems and ohmic losses.
  • the large number of individual parts to be assembled also has a negative impact on the assembly process.
  • Another disadvantage is that the procurement of the individual parts is associated with increased effort and higher costs.
  • a further disadvantage of the known solution is that when the electrical conductors are installed, the receptacles have to be reshaped, for example by crimping, in order to fix the electrical conductors in the receptacles of the contact elements for electrical contacting of the electric motor winding. Inserting the electrical conductors into the receptacles and fixing them require additional assembly steps.
  • the connections between the receptacle for the electrical contact elements and the electrical conductors are susceptible to vibration. At the connection point between the receptacle and the electrical conductor, the electrical conductors can come loose from the receptacle, as a result of which the electrical contact between the printed circuit board of the motor controller and the electric motor winding of the electric motor is interrupted.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for electrically contacting an electric motor winding of an electric motor with a printed circuit board of a motor controller, which enables compensation of a relative position between an electric motor winding of an electric motor and a printed circuit board of a motor controller, is easy to assemble and at the same time has a reduced Installation space required.
  • a device for electrically contacting a is proposed Electric motor winding of an electric motor with a printed circuit board of a motor controller, which is provided for controlling the electric motor.
  • the device has an electrical conductor element which can be arranged between the printed circuit board of a motor controller and a housing of the electric motor, thereby electrically contacting an electrical contact surface of the printed circuit board of the motor controller with the electric motor winding of the electric motor.
  • the electrical conductor element has a first connection element with a bent-on part facing the contact surface of the printed circuit board.
  • a second connection element for electrical contacting at a connection position of the electric motor winding is provided at the end of the electrical conductor element opposite the first connection element.
  • the electrical conductor element is partially designed as an elastic structure, which compensates for a relative positioning of the contact surface of the printed circuit board with respect to the connection position of the electric motor winding.
  • the conductor element that electrically connects the circuit board of the motor controller and the electric motor winding of the electric motor is designed to be elastically deformable at least in some areas, so that the electrical conductor element as such compensates for a relative positioning of the circuit board with respect to the connection position of the electric motor winding.
  • the electrical conductor element has an elastic structure in some areas, which makes it possible to compensate for positional shifts between the motor controller and the electric motor, in particular between the circuit board of the motor controller and the connection position for the electric motor winding on the electric motor.
  • the device according to the invention thus combines the function of the electrical conductor for electrical contacting of the printed circuit board of the motor controller with the electric motor winding of the electric motor and elastic deformability for tolerance compensation or position compensation of a relative positioning of the Motor control circuit board opposite the electric motor winding.
  • the elastic structure of the electrical conductor element can preferably be formed between the first connection element and the second connection element.
  • the elastic structure of the electrical conductor element can have a pretension in at least one spatial direction when the device according to the invention is in the installed state.
  • the elastic structure can consequently be designed in such a way that it is tensioned during assembly for arrangement between the conductor element and the motor housing in order to exert the desired pretension.
  • the contact surface of the printed circuit board is an electrically conductive contact area, in which electrical contacting with the pressed-on bent part of the electrical conductor element is made possible.
  • the contact surface is usually a metallic surface area with a predetermined size and shape.
  • the elastic structure of the electrical conductor element is designed in such a way that a relative positioning of the contact surface of the printed circuit board with respect to the connection position of the electric motor winding can be compensated in all spatial directions.
  • the electrical conductor element is elastic in every spatial direction.
  • the material of the electrical conductor element is suitable for changing its shape under the action of force and for returning to its original shape when the force acting is removed.
  • the electrical conductor element is designed as a bent flat conductor, at least in the area of the elastic structure, with a width of the flat conductor is greater than a thickness of the flat conductor.
  • the elastic structure of the electrical conductor element can be designed in a spiral shape.
  • the elastic structure of the electrical conductor element can preferably be designed as a spiral spring.
  • the electrical conductor element can have a round cross section.
  • the elastic spring structure of the electrical conductor element is designed in a meandering manner. This configuration is particularly suitable for configurations of the electrical conductor element in the form of a flat conductor, the width of which is greater than its thickness.
  • the cross section of the flat conductor in the area of the elastic structure can be rectangular or oval.
  • connection element and the second connection element can be plastic parts molded onto the electrical conductor element.
  • the connection elements can thus be manufactured using the injection molding process.
  • the first connection element can preferably have a counter-holder which faces the surface of the printed circuit board and which applies the contact pressure of the bent-on part of the electrical conductor element to the contact surface of the Printed circuit board limited to the spring force exerted by the pressing part.
  • the contact pressure of the contact part on the contact surface of the printed circuit board is decoupled from the contact pressure exerted on the printed circuit board by the elastic structure.
  • the compressive force exerted by the elastic structure of the electrical conductor element is transmitted directly to the printed circuit board by the counterholder.
  • the pressing force of the pressing bent part on the contact surface of the conductor element is significantly lower than the pressing force exerted by the elastic structure of the elastic conductor element due to the counter-holder.
  • the bent-on part has an elastically flexible structure which is pressed onto the contact surface of the printed circuit board when the device is installed.
  • the bending structure of the pressing-on bending part is designed on the end face of the first connecting element in such a way that it projects slightly beyond the counter-holder arranged on the end face when the device is not in the installed state.
  • the bending structure of the press-on part can advantageously be designed in such a way that it exerts a contact pressure on the contact surface of the printed circuit board that is smaller than the contact pressure that is exerted on the surface of the printed circuit board by the prestressing of the electrical conductor element by means of the counter-holder.
  • the press-on part can preferably be a stamped part, in particular a lamellar comb.
  • the electrical contacting between the electrical conductor element and the printed circuit board is provided by the pressed-on bent part of the electrical conductor element lying against the contact surface of the printed circuit board.
  • the electrical contact to the electric motor winding can be made by various connections be educated. For example, it can be provided that the electrical contact between the electrical conductor element and the electric motor winding is formed at the connection position with a welded connection, an insulation displacement connection or a soldered connection.
  • the electrical conductor element is designed to be lockable with the first connection element on the printed circuit board.
  • a plug receptacle in the form of a plug housing can be formed on the printed circuit board, with the first connection element forming a plug which can be plugged into the plug housing formed on the printed circuit board.
  • a locking device can also be provided in that an elevation formed on the first connection element, which protrudes beyond the front edge of the counter-holder, is designed so that it can be inserted into the printed circuit board.
  • the device according to the invention Due to the fact that the device according to the invention is designed essentially in one piece, the number of interfaces in the electrical contacting is reduced, as a result of which the risk of ohmic losses can be kept low. In other words, the one-piece concept reduces losses due to contact resistance. It is also advantageous that the size of the device can be reduced compared to the solutions known from the prior art due to the integration of the elastic structure as part of the electrical conductor element.
  • the device according to the invention enables simplified installation for electrically contacting the printed circuit board with the electric motor winding, since the device according to the invention only has to be positioned on the electric motor between the printed circuit board and the connection position of the electrical contacting of the electric motor winding. The reduction in assembly steps leads to an overall reduction in costs.
  • FIG. 1 a schematic sectional view of an exemplary embodiment of the device according to the invention for electrically contacting an electric motor winding of an electric motor with a printed circuit board of a motor controller,
  • Fig. 2 a perspective representation of the invention
  • Fig. 3 a schematic plan view representation of a second
  • Fig. 4 a schematic plan view representation of a third
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of an exemplary embodiment of the device according to the invention for making electrical contact between an electric motor winding 13 of an electric motor 1 and a printed circuit board 2 of a motor controller.
  • the device according to the invention is mounted between the printed circuit board 2 and the motor housing 3 of the electric motor 1 .
  • the device has an electrical conductor element 4 which has a first connection element 5 on one end facing the printed circuit board 2 .
  • the first connecting element 5 is an injection-molded plastic part with an edge 6 formed on the face side, which serves as a counter-holder with respect to the surface of the printed circuit board 2 .
  • connection element 5 The end of the electrical conductor element 4 accommodated in the first connection element 5 is designed as a bent-on part 7 with a bent structure, which makes contact with a contact surface 12 of the printed circuit board 2 and thereby forms an electrical connection.
  • a second connection element 8 is formed at the opposite end of the electrical conductor element 4, which is also an injection-molded plastic part.
  • the second connection element 8 is designed geometrically in such a way that it is inserted into a receptacle in the motor housing 3 of the electric motor 1 .
  • a connection end of the electrical conductor element 4 is received by the second connection element 8 in such a way that it makes contact with the electric motor winding 13 at a connection position 9 .
  • the connection position 9 is an area formed on the motor housing 3 for contacting the electrical conductor element 4 with an electrical conductor of the electric motor winding 13.
  • An elastic structure 10 of the electrical conductor element 4 is formed between the first connection element 5 and the second connection element 8 .
  • the electrical conductor element 4 in the region of the elastic structure 10 is designed as a meandering flat conductor.
  • the elastic structure 10 enables an elastic deformation of the electrical conductor element 4 in the area between the first connection element 5 and the second connection element 8 in such a way that a relative positioning of the circuit board 2 with respect to the motor housing 3 or the connection position 9 is compensated both in the axial and in the radial direction becomes.
  • the elastic structure 10 has a prestressing force in the assembled state.
  • FIG. 2 shows a perspective representation of the device according to the invention for making electrical contact between an electric motor winding of an electric motor 1 and a printed circuit board 2 of a motor controller. Unlike in FIG.
  • the printed circuit board 2 is not shown in the exemplary embodiment shown in FIG. 2 in order to better explain the structure of the device according to the invention.
  • the illustration in FIG. 2 shows the device according to the invention with the first connection element 5 formed at the upper end of the electrical conductor element 4 in the form of a circular plastic part which is injection-molded onto the electrical conductor element 4 .
  • the connection end of the electrical conductor element 4 is accommodated in the form of the pressed-on bent part 7 on the end face of the connection element 5 facing the circuit board 2 .
  • the bent pressing part 7 has a bending structure with pressing elements 11 which are bent slightly upwards to make contact with the contact surface of the conductor element 2 and protrude beyond the counter-holder 6 of the first connecting element 5 at the end in the dismantled state.
  • connection element 8 formed at the opposite end of the electrical conductor element 4 is a plastic part molded onto the electrical conductor element 4, which is inserted in the motor housing 3 of the electric motor 1 in such a way that the connection end of the electrical conductor element 4 is connected to the electric motor winding of the electric motor at the connection position 9 1 can be contacted.
  • the electrical conductor element 4 between the first connection element 5 and the second connection element 8 is designed as a flat conductor bent in a meandering shape, with the flat conductor bent in a meandering shape forming an elastic structure 10 which enables the electrical conductor element 4 in the area between the first and the second connection element is elastically deformable in such a way that positional displacements between the contact surface of the electrical circuit board 2 and the connection position 9 of the electric motor winding of the electric motor 1 can be compensated for.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a second one Embodiment of the device according to the invention, wherein the elastic structure 10 of the electrical conductor element 4 is formed spirally.
  • FIG. 3 shows the device according to the invention in the assembled state, with the electrical printed circuit board 2 not being shown.
  • the electrical conductor element 4 is in contact with the electric motor winding 13 of the electric motor 1 (not shown) at the connection positions 9 .
  • the electrical conductor element 4 has second connection elements 8 in the form of injection-molded plastic parts.
  • the reference area 12 of the printed circuit board 2 (not shown) is shown.
  • the bent-on part 7 is in contact with the printed circuit board 2 in the contact area 12 with the pressing elements 11 .
  • the press-on part 7 is accommodated by the first connecting element 5 .
  • the elastic structure 10 compensates for differences in position between the connection positions 9 and the contact area 12.
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a third exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • the electrical conductor element 4 has a radially helical spring in the area of the elastic structure 10 .
  • the elastic structure 10 in the form of radial spiral springs compensates for differences in position between the connection positions 9 and the contact area 12 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung (13) eines Elektromotors (1 ) mit einer Leiterplatte (2) einer Motorsteuerung (ECU). Die Einrichtung weist ein elektrisches Leiterelement (4) auf, welches zwischen der Leiterplatte (2) und einem Gehäuse (3) des Elektromotors (1 ) anordenbar ist und dabei eine elektrische Kontaktfläche (12) der Leiterplatte (2) mit der Elektromotorwicklung (13) des Elektromotors (1 ) elektrisch kontaktiert. Das elektrische Leiterelement (4) weist ein erstes Anschlusselement (5) mit einem der Kontaktfläche (12) der Leiterplatte (2) zugewandten Anpressbiegeteil (7) und ein zweites Anschlusselement (8) zur elektrischen Kontaktierung aann einer Anschlussposition (9) der Elektromotorwicklung (13) auf, wobei das elektrische Leiterelement (4) bereichsweise als elastische Struktur (10) ausgebildet ist, welche eine relative Positionierung der Kontaktfläche (12) der Leiterplatte (2) gegenüber der Anschlussposition (9) der Elektromotorwicklung (13) ausgleicht.

Description

Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors mit einer Leiterplatte einer Motorsteuerung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors mit einer Leiterplatte einer Motorsteuerung. Die Einrichtung dient insbesondere als Montageeinrichtung zur elektrischen Kontaktierung zwischen einer Kontaktebene der Leiterplatte und Motorphasen einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors.
Eine Motorsteuerung (englisch Engine Control Unit, ECU) für einen Elektromotor umfasst eine Elektronik, welche die Steuerung, Regelung und Überwachung von Motorfunktionen übernimmt. Dabei sind die Komponenten der Elektronik auf einer Leiterplatte aufgebracht und miteinander elektrisch kontaktiert. Zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors mit einer Leiterplatte der Motorsteuerung werden Montageeinrichtungen eingesetzt, welche einen Ausgleich der relativen Position zwischen der Kontaktebene der Leiterplatte und dem Kontaktbereich am Motor ermöglichen. Notwendig ist der Positionsausgleich aufgrund von Fertigungs-ZMontagetoleranzen der jeweils von unterschiedlichen Herstellern gefertigten Komponenten. So treten zwischen dem elektrischen Kontaktbereich am Elektromotor und der Kontaktebene an der Leiterplatte der Motorsteuerung Lageabweichungen auf, welche mit der Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung entsprechend ausgeglichen werden müssen. Bei bekannten Lösungen erfolgt ein solcher Positions- oder Lageausgleich zwischen der Motorsteuerung und dem Kontaktbereich zur elektrischen Kontaktierung am Elektromotor mittels eines Federelements in Form einer Spiralfeder, welche in ineinander verschiebbare Gehäuseelemente eingefasst ist. Dabei sind elektrische Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung mit der Kontaktebene der Leiterplatte von dem Gehäuseelement aufgenommen, welches im montierten Zustand der Kontaktebene der Leiterplatte zugewandt ist. Die Spiralfeder wird bei der Montage vorgespannt, so dass sie nach der Montage aufgrund ihrer Vorspannung einen Anpressdruck auf die Kontaktebene der Leiterplatte der Motorsteuerung ausübt. Dabei werden die Kontaktelemente dauerhaft mit der Kontaktebene der Leiterplatte kontaktiert. Gleichzeitig erfolgt ein Positionsausgleich zwischen der Leiterplatte beziehungsweise der Motorsteuerung und dem Kontaktbereich zur elektrischen Kontaktierung der Elektromotorwicklungen des Elektromotors durch eine Längenausdehnung der Spiralfeder. Die Spiralfeder ist durch die Gehäuseelemente entkoppelt und als solches nicht als elektrischer Leiter zwischen der Leiterplatte und der Elektromotorwicklung vorgesehen. Der Anpressdruck der Spiralfeder wirkt auf einen Niederhalter gegen die Kontaktebene. Auf die eigentliche Kontaktebene wirkt somit die reduzierte Kraft des eingelegten Kontaktelements, welches wiederum elastische Eigenschaften aufweist.
Die zur elektrischen Kontaktierung vorgesehenen elektrischen Kontaktelemente, welche als Stanzgitter ausgebildet sein können, weisen Aufnahmen für elektrische Leiter auf. Diese Aufnahmen für die elektrischen Leiter sind bislang in Form von Kabelschuhen ausgebildet, so dass die elektrischen Leiter, welche an ihrem gegenüberliegenden Ende mit den Motorphasen der Elektromotorwicklung kontaktiert werden, an die elektrischen Kontaktelemente angeschuht werden.
Die bekannte Lösung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung mit einer Leiterplatte der Motorsteuerung weist somit mehrere elektrische Schnittstellen auf, wodurch sich die Gefahr von Kontaktierungsproblemen und ohmschen Verlusten erhöht. Die hohe Anzahl der zu montierenden Einzelteile hat weiterhin einen nachteiligen Einfluss auf den Montageprozess. Nachteil ist außerdem, dass die Beschaffung der Einzelteile mit einem erhöhten Aufwand und mit höheren Kosten verbunden ist.
Aus Sicht der Montage besteht weiterhin das Problem, dass durch die an den elektrischen Kontaktelementen ausgebildeten Aufnahmen, welche die Form von Kabelschuhen aufweisen können, für die elektrische Kontaktierung mit elektrischen Leitern ein erhöhter Platzbedarf erforderlich ist. Insbesondere bei einer radial zur Kontaktebene des Steuergeräts ausgebildeten Aufnahme zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern ist der Platzbedarf erhöht.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Lösung besteht darin, dass bei der Montage der elektrischen Leiter eine Umformung der Aufnahmen beispielsweise durch Krimpen erforderlich ist, um die elektrischen Leiter zur elektrischen Kontaktierung der Elektromotorwicklung in den Aufnahmen der Kontaktelemente zu fixieren. Das Einführen der elektrischen Leiter in die Aufnahmen und die Fixierung erfordern zusätzliche Montageschritte. Darüber hinaus sind die Verbindungen zwischen der Aufnahme der elektrischen Kontaktelemente und den elektrischen Leitern anfällig gegenüber Vibrationen. So kann es an der Verbindungsstelle zwischen Aufnahme und elektrischem Leiter zu einem Lösen der elektrischen Leiter aus der Aufnahme kommen, wodurch die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte der Motorsteuerung und der Elektromotorwicklung des Elektromotors unterbrochen wird.
Es wird eine Lösung gefordert, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors mit einer Leiterplatte einer Motorsteuerung bereitzustellen, welche einen Ausgleich einer relativen Position zwischen einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors und einer Leiterplatte einer Motorsteuerung ermöglicht, einfach zu montieren ist und gleichzeitig einen verringerten Einbauraum erfordert.
Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorgeschlagen wird eine Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors mit einer Leiterplatte einer Motorsteuerung, welche zur Steuerung des Elektromotors vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist die Einrichtung ein elektrisches Leiterelement auf, welches zwischen der Leiterplatte einer Motorsteuerung und einem Gehäuse des Elektromotors anordenbar ist und dabei eine elektrische Kontaktfläche der Leiterplatte der Motorsteuerung mit der Elektromotorwicklung des Elektromotors elektrisch kontaktiert. Das elektrische Leiterelement weist ein erstes Anschlusselement mit einem der Kontaktfläche der Leiterplatte zugewandten Anpressbiegeteil auf. An dem dem ersten Anschlusselement gegenüberliegenden Ende des elektrischen Leiterelements ist ein zweites Anschlusselement zur elektrischen Kontaktierung an einer Anschlussposition der Elektromotorwicklung vorgesehen. Erfindungsgemäß ist das elektrische Leiterelement bereichsweise als elastische Struktur ausgebildet, welche eine relative Positionierung der Kontaktfläche der Leiterplatte gegenüber der Anschlussposition der Elektromotorwicklung ausgleicht.
Nach der Konzeption der Erfindung ist das die Leiterplatte der Motorsteuerung und die Elektromotorwicklung des Elektromotors elektrisch verbindende Leiterelement zumindest bereichsweise elastisch verformbar ausgebildet, so dass das elektrische Leiterelement als solches eine relative Positionierung der Leiterplatte gegenüber der Anschlussposition der Elektromotorwicklung kompensiert. Mit anderen Worten, das elektrische Leiterelement weist eine bereichsweise ausgebildete elastische Struktur auf, die es ermöglicht, Lagebeziehungsweise Positionsverschiebungen zwischen der Motorsteuerung und dem Elektromotor, insbesondere zwischen der Leiterplatte der Motorsteuerung und der Anschlussposition für die Elektromotorwicklung an dem Elektromotor auszugleichen.
Die erfindungsgemäße Einrichtung vereint somit die Funktion des elektrischen Leiters zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte der Motorsteuerung mit der Elektromotorwicklung des Elektromotors sowie eine elastische Verformbarkeit zum Toleranzausgleich bzw. Lageausgleich einer relativen Positionierung der Leiterplatte der Motorsteuerung gegenüber der Elektromotorwicklung.
Die elastische Struktur des elektrischen Leiterelements kann vorzugsweise zwischen dem ersten Anschlusselement und dem zweiten Anschlusselement ausgebildet sein. Dabei kann die elastische Struktur des elektrischen Leiterelements im montierten Zustand der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Vorspannung in mindestens eine Raumrichtung aufweisen. Die elastische Struktur kann demzufolge derart ausgebildet sein, dass sie bei der Montage zur Anordnung zwischen dem Leiterelement und dem Motorgehäuse gespannt wird, um die gewünschte Vorspannung auszuüben.
Die Kontaktfläche der Leiterplatte ist ein elektrisch leitender Kontaktbereich, in welchem eine elektrische Kontaktierung mit dem Anpressbiegeteil des elektrischen Leiterelements ermöglicht ist. Üblicherweise handelt es sich bei der Kontaktfläche um einen metallischen Oberflächenbereich mit einer vorgegebenen Größe und Form.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann vorgesehen sein, dass die elastische Struktur des elektrischen Leiterelements derart ausgebildet ist, dass eine relative Positionierung der Kontaktfläche der Leiterplatte gegenüber der Anschlussposition der Elektromotorwicklung in allen Raumrichtungen ausgleichbar ist. Gemäß dieser Ausgestaltung der elastischen Struktur ist eine Elastizität des elektrischen Leiterelements in jede Raumrichtung gegeben.
Der Werkstoff des elektrischen Leiterelements ist geeignet, seine Form unter Krafteinwirkung zu verändern und bei Wegfall der einwirkenden Kraft in die Ursprungsform zurückzukehren.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann vorgesehen sein, dass das elektrische Leiterelement zumindest im Bereich der elastischen Struktur als gebogener Flachleiter ausgebildet ist, wobei eine Breite des Flachleiters größer ist als eine Dicke des Flachleiters.
Zum Erreichen der elastischen Verformbarkeit kann die elastische Struktur des elektrischen Leiterelements spiralförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise kann die elastische Struktur des elektrischen Leiterelements als Spiralfeder ausgebildet sein. Im Bereich der als Spiralfeder ausgebildeten elastischen Struktur kann das elektrische Leiterelement einen runden Querschnitt aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann vorgesehen sein, dass die elastische Federstruktur des elektrischen Leiterelements mäanderförmig ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere für Ausgestaltungen des elektrischen Leiterelements in Form eines Flachleiters, bei dem die Breite größer ist als seine Dicke. Dabei kann der Querschnitt des Flachleiters im Bereich der elastischen Struktur rechteckig oder oval ausgebildet sein.
Hinsichtlich der Form und geometrischen Ausgestaltung der elastischen Struktur bestehen keine Beschränkungen, sofern sie nur eine elastische Verformung in einer Weise ermöglichen, dass eine Lageverschiebung zwischen der Leiterplatte der Motorsteuerung und dem Anschlussbereich der Motorwicklung des Elektromotors kompensiert werden kann und gleichzeitig eine ausreichend hohe Vorspannung auf die Leiterplatte der Motorsteuerung und der der Leiterplatte gegenüberliegenden Fläche ausgeübt wird, um die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte der Motorsteuerung und der Elektromotorwicklung des Elektromotors zu gewährleisten.
Das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement können an dem elektrischen Leiterelement angespritzte Kunststoffteile sein. Die Fertigung der Anschlusselemente kann somit im Spritzgussverfahren erfolgen.
Vorzugsweise kann das erste Anschlusselement einen der Oberfläche der Leiterplatte zugewandten Gegenhalter aufweisen, welcher den Anpressdruck des Anpressbiegeteils des elektrischen Leiterelements an die Kontaktfläche der Leiterplatte auf die von dem Anpressbiegeteil ausgeübte Federkraft begrenzt. Dadurch ist der Anpressdruck des Anpressbiegeteils an die Kontaktfläche der Leiterplatte vom Anpressdruck, welcher von der elastischen Struktur an die Leiterplatte ausgeübt wird, entkoppelt. Durch den Gegenhalter wird die von der elastischen Struktur des elektrischen Leiterelements ausgeübte Druckkraft direkt auf die Leiterplatte übertragen. Dabei ist die Anpresskraft des Anpressbiegeteils an die Kontaktfläche des Leiterelements aufgrund des Gegenhalters wesentlich niedriger als die von der elastischen Struktur des elastischen Leiterelements ausgeübte Anpresskraft. Das Anpressbiegeteil weist eine elastisch biegsame Struktur auf, welche bei der Montage der Einrichtung an die Kontaktfläche der Leiterplatte angepresst wird. Die Biegestruktur des Anpressbiegeteils ist an der Stirnfläche des ersten Anschlusselements so ausgebildet, dass es den an der Stirnfläche angeordneten Gegenhalter im nicht montierten Zustand der Einrichtung leicht überragt. Bei der Montage der Einrichtung wird der Gegenhalter und die Biegestruktur des Anpressbiegeteils gegen die Leiterplatte gepresst, wobei der Federweg der Biegestruktur durch den Gegenhalter begrenzt wird.
Die Biegestruktur des Anpressbiegeteils kann vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass es einen Anpressdruck auf die Kontaktfläche der Leiterplatte ausübt, welcher kleiner ist als der Anpressdruck, welcher durch die Vorspannung des elektrischen Leiterelements mittels des Gegenhalters auf die Oberfläche der Leiterplatte ausgeübt wird.
Das Anpressbiegeteil kann vorzugsweise ein Formstanzteil, insbesondere ein Lamellenkamm, sein.
Indem das Anpressbiegeteil des elektrischen Leiterelements an der Kontaktfläche der Leiterplatte anliegt, ist die elektrische Kontaktierung zwischen dem elektrischen Leiterelement und der Leiterplatte bereitgestellt. Am gegenüberliegenden Ende des elektrischen Leiterelements kann die elektrische Kontaktierung zur Elektromotorwicklung durch verschiedene Verbindungen gebildet sein. Beispielweise kann vorgesehen sein, dass die elektrische Kontaktierung zwischen dem elektrischen Leiterelement und der Elektromotorwicklung an der Anschlussposition mit einer Schweißverbindung, einer Schneid-Klemm-Verbindung oder einer Lötverbindung ausgebildet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann vorgesehen sein, dass das elektrische Leiterelement mit dem ersten Anschlusselement an der Leiterplatte arretierbar ausgebildet ist. Dabei kann an der Leiterplatte eine Steckaufnahme in Form eines Steckergehäuses ausgebildet sein, wobei das erste Anschlusselement einen Stecker bildet, welcher in das an der Leiterplatte ausgebildete Steckergehäuse einsteckbar ist. Ferner kann eine Arretierung auch vorgesehen sein, indem eine an dem ersten Anschlusselement ausgebildete Erhöhung, welche über den stirnseitigen Rand des Gegenhalters hinausragt, in die Leiterplatte einsteckbar ausgebildet ist.
Dadurch, dass die erfindungsgemäße Einrichtung im wesentlichen einstückig ausgebildet ist, wird die Anzahl der Schnittstellen bei der elektrischen Kontaktierung verringert, wodurch die Gefahr von ohmschen Verlusten geringgehalten werden kann. Mit anderen Worten, durch das einteilige Konzept verringern sich die Verluste durch Übergangswiderstände. Von Vorteil ist weiterhin, dass durch die Integration der elastischen Struktur als Bestandteil des elektrischen Leiterelements die Baugröße der Einrichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verringert werden kann. Überdies ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung eine vereinfachte Montage zur elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte mit der Elektromotorwicklung, da die erfindungsgemäße Einrichtung lediglich zwischen der Leiterplatte und der Anschlussposition der elektrischen Kontaktierung der Elektromotorwicklung an dem Elektromotor positioniert werden muss. Die Verringerung der Montageschritte führt insgesamt zu einer Reduktion der Kosten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors mit einer Leiterplatte einer Motorsteuerung,
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen
Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors mit einer Leiterplatte einer Motorsteuerung,
Fig. 3: eine schematische Draufsichtdarstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung und
Fig. 4: eine schematische Draufsichtdarstellung eines dritten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Wiederkehrende Merkmale sind den Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung 13 eines Elektromotors 1 mit einer Leiterplatte 2 einer Motorsteuerung. Im gezeigten Beispiel ist die erfindungsgemäße Einrichtung zwischen der Leiterplatte 2 und dem Motorgehäuse 3 des Elektromotors 1 montiert. Die Einrichtung weist ein elektrisches Leiterelement 4 auf, welches an einem der Leiterplatte 2 zugewandten Ende ein erstes Anschlusselement 5 aufweist. Bei dem ersten Anschlusselement 5 handelt es sich um ein angespritztes Kunststoffteil mit einem stirnseitig ausgebildeten Rand 6, welcher als Gegenhalter gegenüber der Oberfläche der Leiterplatte 2 dient. Das in dem ersten Anschlusselement 5 aufgenommene Ende des elektrischen Leiterelements 4 ist als Anpressbiegeteil 7 mit einer Biegestruktur ausgebildet, welche mit einer Kontaktfläche 12 der Leiterplatte 2 kontaktiert ist und dadurch eine elektrische Verbindung bildet. Am gegenüberliegenden Ende des elektrischen Leiterelements 4 ist ein zweites Anschlusselement 8 ausgebildet, wobei es sich ebenfalls um ein angespritztes Kunststoffteil handelt. Das zweite Anschlusselement 8 ist geometrisch so ausgebildet, dass es in eine Aufnahme des Motorgehäuses 3 des Elektromotors 1 einsteckt aufgenommen ist. Dabei ist ein Anschlussende des elektrischen Leiterelements 4 von dem zweiten Anschlusselement 8 so aufgenommen, dass es an einer Anschlussposition 9 mit der Elektromotorwicklung 13 kontaktiert ist. Die Anschlussposition 9 ist ein am Motorgehäuse 3 ausgebildeter Bereich zur Kontaktierung des elektrischen Leiterelements 4 mit einem elektrischen Leiter der Elektromotorwicklung 13.
Zwischen dem ersten Anschlusselement 5 und dem zweiten Anschlusselement 8 ist eine elastische Struktur 10 des elektrischen Leiterelements 4 ausgebildet. Dabei ist das elektrische Leiterelement 4 im Bereich der elastischen Struktur 10 als mäanderförmig gebogener Flachleiter ausgebildet. Die elastische Struktur 10 ermöglicht eine elastische Verformung des elektrischen Leiterelements 4 im Bereich zwischen dem ersten Anschlusselement 5 und dem zweiten Anschlusselement 8 derart, dass eine relative Positionierung der Leiterplatte 2 gegenüber dem Motorgehäuse 3 beziehungsweise der Anschlussposition 9 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung ausgeglichen wird. Dabei weist die elastische Struktur 10 im montierten Zustand eine Vorspannkraft auf. Aufgrund der durch die elastische Struktur ausgeübte Vorspannkraft drückt das erste Anschlusselement 5 mit dem stirnseitig am Anschlusselement 5 ausgebildeten Anpressbiegeteil 7 gegen den Kontaktbereich der Leiterplatte 2. Das am gegenüberliegenden Ende des elektrischen Leiterelements 4 befindliche zweite Anschlusselement 8 ist infolge der Anpresskraft am Motorgehäuse 3 in Position gehalten. Der am ersten Anschlusselement 5 an der Stirnfläche in Form eines Randes ausgebildete Gegenhalter 6 überträgt die durch die Vorspannkraft der elastischen Struktur 10 ausgeübte Anpresskraft an die Leiterplatte 10. Die Anpresskraft des Anpressbiegeteils 7 an die Kontaktfläche der Leiterplatte 2 ist somit von der durch die Vorspannkraft der elastischen Struktur 10 ausgeübten Anpresskraft entkoppelt. Die Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung eines Elektromotors 1 mit einer Leiterplatte 2 einer Motorsteuerung. Anders als in der Figur 1 ist die Leiterplatte 2 in dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zur besseren Erläuterung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Einrichtung nicht gezeigt. Die Darstellung der Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung mit dem am oberen Ende des elektrischen Leiterelements 4 ausgebildeten ersten Anschlusselement 5 in Form eines kreisrunden Kunststoffteils, welches an das elektrische Leiterelement 4 angespritzt ist. Das Anschlussende des elektrischen Leiterelements 4 ist an der der Leiterplatte 2 zugewandten Stirnfläche des Anschlusselement 5 in Form des Anpressbiegeteils 7 aufgenommen ausgebildet. Das Anpressbiegeteil 7 weist eine Biegestruktur mit Anpresselementen 11 auf, welche zur Kontaktierung mit der Kontaktfläche des Leiterelements 2 leicht nach oben gebogen sind und im demontierten Zustand den Gegenhalter 6 des ersten Anschlusselements 5 stirnseitig überragen. Das am gegenüberliegenden Ende des elektrischen Leiterelements 4 ausgebildete zweite Anschlusselement 8 ist ein an dem elektrischen Leiterelement 4 angespritztes Kunststoffteil, welches derart in dem Motorgehäuse 3 des Elektromotors 1 eingesetzt ist, dass das Anschlussende des elektrischen Leiterelements 4 an der Anschlussposition 9 mit der Elektromotorwicklung des Elektromotors 1 kontaktierbar ist. Im gezeigten Beispiel ist das elektrische Leiterelement 4 zwischen dem ersten Anschlusselement 5 und dem zweiten Anschlusselement 8 als mäanderförmig gebogener Flachleiter ausgebildet, wobei der mäanderförmig gebogene Flachleiter eine elastische Struktur 10 bildet, welche es ermöglicht, dass das elektrische Leiterelement 4 im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusselement elastisch derart verformbar ist, dass Lageverschiebungen zwischen der Kontaktfläche der elektrischen Leiterplatte 2 und der Anschlussposition 9 der Elektromotorwicklung des Elektromotors 1 kompensierbar sind.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei die elastische Struktur 10 des elektrischen Leiterelements 4 spiralförmig ausgebildet ist. Die Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung im montierten Zustand, wobei die elektrische Leiterplatte 2 nicht gezeigt ist. Das elektrische Leiterelement 4 ist an den Anschlusspositionen 9 mit der Elektromotorwicklung 13 des Elektromotors 1 (nicht dargestellt) kontaktiert. An den Anschlusspositionen 9 weist das elektrische Leiterelement 4 zweite Anschlusselemente 8 in Form von angespritzten Kunststoffteilen auf. Mit dem Bezugszeichen 12 ist der Kontaktbereich der Leiterplatte 2 (nicht dargestellt) gezeigt. Das Anpressbiegeteil 7 ist im Kontaktbereich 12 mit den Anpresselementen 11 mit der Leiterplatte 2 kontaktiert. Dabei ist das Anpressbiegeteil 7 von dem ersten Anschlusselement 5 aufgenommen. Ein Gegenhalter 6, welcher als stirnseitig überstehender Rand des ersten Anschlusselements 5 ausgebildet ist, begrenzt die Anpresskraft des Anpressbiegeteils 7 an den Kontaktbereich 12. Die elastische Struktur 10 gleicht Positionsunterschiede zwischen den Anschlusspositionen 9 und dem Kontaktbereich 12 aus.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Draufsichtdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung. Im Unterschied zu der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltung weist das elektrisches Leiterelement 4 im Bereich der elastischen Struktur 10 eine radial spiralförmige Feder auf. Die elastische Struktur 10 in Form von radialen spiralförmigen Federn gleicht Positionsunterschiede zwischen den Anschlusspositionen 9 und dem Kontaktbereich 12 aus.
Bezugszeichenliste
1 Elektromotor
2 Leiterplatte
3 Motorgehäuse
4 elektrisches Leiterelement
5 erstes Anschlusselement
6 Rand / Gegenhalter
7 Anpressbiegeteil
8 zweites Anschlusselement
9 Anschlussposition
10 elastische Struktur
11 Anpresselemente
12 Kontaktbereich / Kontaktfläche
13 Elektromotorwicklung

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Elektromotorwicklung (13) eines Elektromotors (1 ) mit einer Leiterplatte (2) einer Motorsteuerung (ECU), die Einrichtung aufweisend ein elektrisches Leiterelement (4), welches zwischen der Leiterplatte (2) und einem Gehäuse (3) des Elektromotors (1 ) anordenbar ist und dabei eine elektrische Kontaktfläche (12) der Leiterplatte (2) mit der Elektromotorwicklung (13) des Elektromotors (1 ) elektrisch kontaktiert, wobei das elektrische Leiterelement (4) ein erstes Anschlusselement (5) mit einem der Kontaktfläche (12) der Leiterplatte (2) zugewandten Anpressbiegeteil (7) und ein zweites Anschlusselement (8) zur elektrischen Kontaktierung an einer Anschlussposition (9) der Elektromotorwicklung (13) aufweist, wobei das elektrische Leiterelement (4) bereichsweise als elastische Struktur (10) ausgebildet ist, welche eine relative Positionierung der Kontaktfläche (12) der Leiterplatte (2) gegenüber der Anschlussposition (9) der Elektromotorwicklung (13) ausgleicht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Struktur (10) des elektrischen Leiterelements (4) zwischen dem ersten Anschlusselement (5) und dem zweiten Anschlusselement (8) ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Struktur (10) des elektrischen Leiterelements (4) im montierten Zustand eine Vorspannung in mindestens eine Raumrichtung aufweist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Struktur (10) des elektrischen Leiterelements (4) derart ausgebildet ist, dass eine relative Positionierung der Kontaktfläche (12) der Leiterplatte gegenüber der Anschlussposition (9) der Elektromotorwicklung (13) in allen Raumrichtungen ausgleichbar ist. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leiterelement (4) zumindest im Bereich der elastischen Struktur (10) als gebogener Flachleiter ausgebildet ist, wobei eine Breite des Flachleiters größer ist als eine Dicke des Flachleiters. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Struktur (10) des elektrischen Leiterelements (4) spiralförmig, vorzugsweise als Spiralfeder ausgebildet ist. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Struktur (10) des elektrischen Leiterelements (4) mäanderförmig ausgebildet ist. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (5) und das zweite Anschlusselement (8) an dem elektrischen Leiterelement (4) angespritzte Kunststoffteile sind. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (5) einen der Oberfläche der Leiterplatte (2) zugewandten Gegenhalter (6) aufweist, welcher den Anpressdruck des Anpressbiegeteils an die Kontaktfläche (12) der Leiterplatte (2) begrenzt. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung zwischen dem elektrischen Leiterelement (4) und der Elektromotorwicklung (13) mit 16 einer Schweißverbindung, einer Schneid-Klemm-Verbindung oder einer Lötverbindung ausgebildet ist. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Leiterelement (4) mit dem ersten Anschlusselement (5) an der Leiterplatte (2) arretierbar ist. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpressbiegeteil (7) ein Formstanzteil, insbesondere ein Lamellenkamm ist.
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