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DE102023212506A1 - Stator for an electrical machine, as well as an electrical machine comprising a stator, and method for producing a stator - Google Patents

Stator for an electrical machine, as well as an electrical machine comprising a stator, and method for producing a stator Download PDF

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Publication number
DE102023212506A1
DE102023212506A1 DE102023212506.4A DE102023212506A DE102023212506A1 DE 102023212506 A1 DE102023212506 A1 DE 102023212506A1 DE 102023212506 A DE102023212506 A DE 102023212506A DE 102023212506 A1 DE102023212506 A1 DE 102023212506A1
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DE
Germany
Prior art keywords
stator
base body
conductor elements
elements
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102023212506.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Bernd Lutz
Wilhelm Braun
Martin Winkler
Paul Geubel
Pascal Chaumet
Benoit Monzie
Anita Kraus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to CN202411827203.8A priority patent/CN120150409A/en
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Abstract

Stator (10), insbesondere für eine elektrische Maschine (12), eine Elektrische Maschine (12), sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stators (10), mit einem Statorgrundkörper (13), der einen Jochbereich (14) aufweist, von dem sich in Radialrichtung (7) Statorzähne (16) nach innen erstrecken, wobei auf den Statorzähnen (16) eine elektrische Wicklung (42) angeordnet ist, wobei Drahtenden (44) der elektrischen Wicklung (40) mit Leiterelementen (54) einer Verschaltungsanordnung (50) elektrisch verbunden sind, wobei sich die Leiterelemente (54) radial außerhalb des Statorgrundkörpers (13) in Umfangsrichtung (9) erstrecken.

Figure DE102023212506A1_0000
Stator (10), in particular for an electrical machine (12), an electrical machine (12), and a method for producing a stator (10), with a stator base body (13) which has a yoke region (14) from which stator teeth (16) extend inwards in the radial direction (7), wherein an electrical winding (42) is arranged on the stator teeth (16), wherein wire ends (44) of the electrical winding (40) are electrically connected to conductor elements (54) of a wiring arrangement (50), wherein the conductor elements (54) extend radially outside the stator base body (13) in the circumferential direction (9).
Figure DE102023212506A1_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine aufweisend einen Stator, und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a stator for an electrical machine, as well as to an electrical machine comprising a stator, and to a method for producing a stator according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Die DE 10 2015 200 086 A1 beschreibt ein Herstellungsverfahren eines Stators, bei dem auf mehrere Statorzähne Einzelzahn-Spulen mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht durchgewickelt werden. Dabei werden Verbindungsdrähte zwischen den einzelnen Spulen zwischen axialen Fortsätzen der Isoliermaske in Umfangsrichtung gespannt. Zur elektrischen Verschaltung der Einzelzahn-Spulen werden diese an den Verbindungsdrähten mit Leiterelementen elektrisch verbunden. Die Leiterelemente weisen an einem Ende Anschluss-Pins für die elektrische Kommentierung auf. Am anderen Ende ist an den Leiterelementen ein Schweißhaken ausgeformt, der die tangentialen Verbindungsdrähte der Spulen umschließt und mit diesen verschweißt ist. Bei der Ausführung werden die Leiterelemente zu einer Verschaltungsplatte zusammengefasst, die axial direkt oberhalb der elektrischen Spulen angeordnet ist. Diese Verschalteplatte beansprucht einen axialen Bauraum der elektrischen Maschine, der nicht bei allen Anwendungen gegeben ist. Außerdem muss für die Kontaktierung der Verbindungsdrähte bei der Montage ein großer Freiraum für die Positionierung der Schweiß-Zange vorgehalten werden. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Ausführung behoben werden.The DE 10 2015 200 086 A1 describes a stator manufacturing method in which single-tooth coils are wound with a continuous winding wire across several stator teeth. Connecting wires between the individual coils are stretched circumferentially between axial extensions of the insulating mask. For electrical interconnection of the single-tooth coils, they are electrically connected to conductor elements at the connecting wires. The conductor elements have connection pins at one end for electrical connection. At the other end, a welding hook is formed on the conductor elements, which encloses the tangential connecting wires of the coils and is welded to them. In this design, the conductor elements are combined to form a wiring plate that is arranged axially directly above the electrical coils. This wiring plate requires axial installation space in the electrical machine, which is not available in all applications. In addition, a large amount of free space must be provided for the positioning of the welding gun to make contact with the connecting wires during assembly. The design according to the invention is intended to eliminate these disadvantages.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Anordnung der Leiterelemente der Verschaltungsvorrichtung radial außerhalb des Statorgrundkörpers, axial überlappend mit der elektrischen Wicklung, die gesamte axiale Bauhöhe der elektrischen Maschine deutlich reduziert werden kann. Durch die ringförmige Anordnung der Verschaltungsvorrichtung um den Statorgrundkörper herum wird zwar ein größerer radialer Bauraum für den Stator in Anspruch genommen, was jedoch für bestimmte Anwendungen keine große Einschränkung darstellt, wenn dadurch die axiale Baulänge der elektrischen Maschine deutlich reduziert werden kann.The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that the overall axial height of the electrical machine can be significantly reduced by arranging the conductor elements of the interconnection device radially outside the stator base body, axially overlapping with the electrical winding. Although the annular arrangement of the interconnection device around the stator base body requires a larger radial installation space for the stator, this does not represent a major limitation for certain applications if it allows the axial length of the electrical machine to be significantly reduced.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Besonders günstig ist es, wenn die Leiterelemente der Verschaltungsanordnung axial nicht über die elektrische Wicklung, bzw. axial nicht über die Isoliermaske hinaus ragen. Die auf die Isoliermaske gewickelte elektrische Wicklung bildet an beiden axialen Enden des Statorgrundkörpers einen sogenannten Wickelkopf aus, dessen axiale Bauhöhe durch die Aktivteile der elektrischen Maschine vorgegeben wird. Wird nun die Verschaltungsanordnung axial im Bereich der Wickelköpfe und/oder des Statorgrundkörpers angeordnet, wird dadurch kein zusätzlicher axialer Bauraum benötigt, der nicht bereits durch die Aktivteile vorgegeben ist.The measures listed in the dependent claims enable advantageous further developments and improvements of the embodiments specified in the independent claims. It is particularly advantageous if the conductor elements of the interconnection arrangement do not protrude axially beyond the electrical winding or axially beyond the insulating mask. The electrical winding wound on the insulating mask forms a so-called winding head at both axial ends of the stator base body, the axial height of which is predetermined by the active parts of the electrical machine. If the interconnection arrangement is arranged axially in the area of the winding heads and/or the stator base body, no additional axial installation space is required that is not already predetermined by the active parts.

Die Verschaltungsanordnung ist ringförmig außerhalb des Außendurchmessers des Statorgrundkörpers angeordnet, wobei deren Umfangswinkel insbesondere mindestens 180° beträgt. Dabei sind in der Verschaltungsanordnung mehrere einzelne Leiterstreifen ringförmig angeordnet, deren einzelne Umfangswinkel zumindest teilweise miteinander überlappen. Dadurch erstreckt sich die gesamte Verschaltungsanordnung bevorzugt über den gesamten Winkelbereich von näherungsweise 180° bis 270°.The interconnection arrangement is arranged in a ring shape outside the outer diameter of the stator base body, with its circumferential angle being in particular at least 180°. Several individual conductor strips are arranged in a ring shape within the interconnection arrangement, the individual circumferential angles of which at least partially overlap with one another. As a result, the entire interconnection arrangement preferably extends over the entire angular range of approximately 180° to 270°.

Besonders vorteilhaft ist der Statorgrundkörper axial in ein Statorgehäuse eingefügt, das sich axial auch über die beiden Wickelköpfe erstreckt. Um nun die elektrische Kontaktierung der Wickeldrahtenden mit der radial außerhalb des Statorgehäuses angeordneten Verschaltungsanordnung zu ermöglichen, sind in der zylindrischen Wand des Statorgehäuses radiale Durchbrüche ausgespart, durch die die Drahtenden im axialen Bereich der Isoliermaske und/oder des Wickelkopfes in Radialrichtung hindurch geführt werden. Beispielsweise können genau drei radiale Durchbrüche mit jeweils etwa 120° Abstand angeordnet werden. Bei dieser Ausführung kann das Statorgehäuse, das bei konventionellen EC-Motoren verwendet wird, mit sehr geringem Aufwand an die radial außerhalb des Statorgehäuses angeordnete Verschaltungsvorrichtung angepasst werden.Particularly advantageously, the stator base body is inserted axially into a stator housing that also extends axially over the two winding overhangs. To enable electrical contact between the winding wire ends and the wiring arrangement arranged radially outside the stator housing, radial openings are cut out in the cylindrical wall of the stator housing through which the wire ends are guided in the axial region of the insulation mask and/or the winding overhang in the radial direction. For example, exactly three radial openings can be arranged, each spaced approximately 120° apart. With this design, the stator housing, which is used in conventional EC motors, can be adapted with very little effort to the wiring device arranged radially outside the stator housing.

Die Leiterstreifen der Verschaltungsanordnung können sehr kostengünstig als Stanz-Biegeteile ausgestanzt und umgebogen werden, an denen Kontaktelemente ausgebildet sind, die direkt mit den Drahtenden der elektrischen Spulen elektrisch verbunden werden können. Diese elektrische Verbindung kann mittels Hot Stacking oder Löten oder Schweißen - insbesondere Laser-Schweißen - hergestellt werden. Durch die exponierte Lage der Kontaktelemente radial außerhalb des Statorgrundkörpers kann der Kontaktierungsprozess praktisch ohne Bauraumbeschränkung durchgeführt werden.The conductor strips of the interconnection arrangement can be punched and bent very cost-effectively as stamped and bent parts, on which contact elements are formed that can be electrically connected directly to the wire ends of the electrical coils. This electrical connection can be established by hot stacking, soldering, or welding—especially laser welding. Due to the exposed position of the contact elements radially outside the stator base body, the contacting process can be carried out with virtually no space restrictions.

Die Leiterelemente können als Blechstreifen aus einem Metallblech ausgestanzt werden, so dass deren Querschnitt näherungsweise rechteckig ausgebildet ist. Diese Blechstreifen werden ringförmig um den Statorgrundkörper herum angeordnet, wobei die längere Seite des Querschnitts jeweils entweder in Axialrichtung oder in Radialrichtung ausgerichtet werden kann. Dabei werden dann die ringförmigen Leiterstreifen in Axialrichtung aufeinandergestapelt, oder in Radialrichtung nebeneinander angeordnet.The conductor elements can be punched out of a metal sheet as sheet metal strips, so that their cross-section is approximately rectangular. These sheet metal strips are arranged in a ring around the stator base body, with the longer side of the cross-section being able to be aligned either axially or radially. The ring-shaped conductor strips are then stacked on top of one another in the axial direction or arranged next to one another in the radial direction.

Dazu weist die Verschaltungsanordnung einen ringförmigen Träger aus Kunststoff auf, der die Leiterelemente aufnimmt. Dabei können die Biege-Stanzteile in den vorgefertigten Kunststoffträger eingepresst oder eingeclipst werden. Alternativ können die Biege-Stanzteile auch mit dem Kunststoff des ringförmigen Träger-Bauteils umspritzt werden. Dadurch sind die Leiterelemente zuverlässig gegeneinander isoliert und mechanisch fest positioniert.For this purpose, the interconnection arrangement has a ring-shaped plastic support that accommodates the conductor elements. The bent stamped parts can be pressed or clipped into the prefabricated plastic support. Alternatively, the bent stamped parts can also be overmolded with the plastic of the ring-shaped support component. This reliably insulates the conductor elements from each other and ensures their mechanically secure positioning.

Besonders günstig sind an dem ringförmigen Kunststoffträger einstückig Halteelemente angeformt, die sich vom Kunststoffring radial nach innen zum Startorgrundkörper hin erstrecken. Diese Halteelemente können sich an der Isoliermaske und/oder direkt am Startorgrundkörper abstützen und optional an diesen verrastet werden, wodurch die Verschaltungsanordnung zuverlässig mechanisch gegenüber dem Statorgrundkörper fixiert wird. Beispielsweise können über den Umfang verteilt drei Halteelemente als radiale Fortsätze angeformt werden, die gleichzeitig auch als Führung für die radial nach außen geführten Drahtenden genutzt werden können.Particularly advantageous is the use of integrally formed retaining elements on the annular plastic support, which extend radially inward from the plastic ring to the stator base body. These retaining elements can be supported on the insulation mask and/or directly on the stator base body and can optionally be locked to these, thereby reliably mechanically fixing the interconnection arrangement to the stator base body. For example, three retaining elements can be molded around the circumference as radial extensions, which can also be used as guides for the wire ends directed radially outward.

Dabei greifen die radialen Fortsätze der Halteelemente bevorzugt radial durch die radialen Durchbrüche des Statorgehäuses hindurch, wobei die radial inneren Enden der radialen Fortsätze beispielsweise an der Isoliermaske oder oder am Statorgrundkörper oder an der Innenseite der Stator-Gehäusewand festgeklemmt werden können. Zwischen dem Wickelkopf und dem Lagerdeckel kann auch eine Isolierplatte angeordnet werden, an der auch die Halteelemente der Verschaltungsanordnung befestigt werden können. Die Drahtenden der elektrischen Wicklung können von der Isoliermaske radial nach außen geführt werden, über die radialen Fortsätze der Halteelemente radial nach außen zum ringförmigen Kunststoffträger. Dazu können in den radialen Fortsätzen Aufnahmen ausgeformt sein, in die die Drahtenden axial von oben eingefügt werden. Die Drahtenden werden dann radial bis zu den Kontaktelementen der Leiterelemente hinausgeführt, die insbesondere axial und/oder radial aus dem Kunststoffträger herausragen. Die Kontaktelemente können beispielsweise Kontaktgabeln aufweisen, in die die Drahtenden eingelegt und anschließend darin fest elektrisch kontaktiert werden können.The radial extensions of the holding elements preferably extend radially through the radial openings in the stator housing, whereby the radially inner ends of the radial extensions can be clamped, for example, to the insulating mask or to the stator base body or to the inside of the stator housing wall. An insulating plate can also be arranged between the winding head and the bearing cover, to which the holding elements of the wiring arrangement can also be fastened. The wire ends of the electrical winding can be guided radially outwards from the insulating mask, via the radial extensions of the holding elements radially outwards to the annular plastic carrier. For this purpose, receptacles can be formed in the radial extensions, into which the wire ends are inserted axially from above. The wire ends are then guided radially out to the contact elements of the conductor elements, which protrude in particular axially and/or radially from the plastic carrier. The contact elements can, for example, have contact forks into which the wire ends can be inserted and then firmly electrically contacted.

Um die Verschaltungsanordnung präzise gegenüber dem Statorgrundkörper zu positionieren, sind an den radial inneren Enden der axialen Fortsätze der Halteelemente bevorzugt bogenförmige Führungsstege ausgebildet, die sich in Umfangsrichtung entlang der Innenseite des Statorgehäuses erstrecken. Diese bogenförmigen Führungsstege können sehr einfach radial zwischen der oberen Isoliermaske und der Innenseite der Stator-Gehäusewand eingeklemmt werden. Es können an den bogenförmigen Führungsstegen beispielsweise Rastelemente ausgebildet sein, die mit Gegenrastelementen an der Isoliermaske und/oder dem Statorgrundkörper zusammenwirken. Insbesondere können die Rastelemente axial in korrespondierende Aufnahme-Elemente am Außenumfang der Isoliermaske oder des Statorgrundkörpers eingepresst werden. Dabei können die Rastelemente bevorzugt einstückig mit den bogenförmigen Führungsstegen und einstückig mit den axialen Fortsätzen der Halteelemente und einstückig mit dem ringförmigen Kunststoffträger ausgebildet werden. Die bogenförmigen Führungsstege können in Umfangsrichtung auch miteinander verbunden sein, so dass sie sich einstückig über einen Großteil des Umfangs oder als geschlossener Kreisring innerhalb des Statorgehäuses erstreckenIn order to precisely position the interconnection arrangement relative to the stator base body, arcuate guide webs are preferably formed on the radially inner ends of the axial extensions of the holding elements, said guide webs extending in the circumferential direction along the inside of the stator housing. These arcuate guide webs can be very easily clamped radially between the upper insulating mask and the inside of the stator housing wall. For example, locking elements can be formed on the arcuate guide webs, which interact with counter-locking elements on the insulating mask and/or the stator base body. In particular, the locking elements can be pressed axially into corresponding receiving elements on the outer circumference of the insulating mask or the stator base body. The locking elements can preferably be formed integrally with the arcuate guide webs and integrally with the axial extensions of the holding elements and integrally with the annular plastic carrier. The curved guide webs can also be connected to each other in the circumferential direction so that they extend integrally over a large part of the circumference or as a closed circular ring within the stator housing

Im Kunststoffträger der Verschaltungsanordnung sind bevorzugt drei oder vier separate Leiterelemente angeordnet, die die Einzelzahnspulen zu einer Sternschaltung oder zu einer Dreiecksschaltung der elektrischen Maschine verschalten. Dabei werden bevorzugt genau drei elektrische Phasen ausgebildet, die beispielsweise genau zwei oder drei oder vier oder sechs Einzelzahnspulen umfassen. Am ringförmigen Kunststoffträger ist dabei ein Anschluss-Stecker ausgebildet, in dem die Steckerkontakte der elektrischen Leiterelemente angeordnet sind. Dabei kann dieser Anschluss-Stecker mit korrespondierenden Pins kontaktiert werden, die über eine elektrische Verbindungsleitung mit der Steuerelektronik verbunden sind. Die Pins können dabei axial von oben, axial von unten, oder in Radialrichtung, oder in Tangentialrichtung in den Anschluss-Stecker eingefügt werden.Preferably, three or four separate conductor elements are arranged in the plastic carrier of the wiring arrangement, which connect the single-tooth coils to form a star connection or a delta connection of the electrical machine. Preferably, exactly three electrical phases are formed, which comprise, for example, exactly two or three or four or six single-tooth coils. A connection plug is formed on the ring-shaped plastic carrier, in which the plug contacts of the electrical conductor elements are arranged. This connection plug can be contacted with corresponding pins, which are connected to the control electronics via an electrical connecting cable. The pins can be inserted into the connection plug axially from above, axially from below, or in the radial direction, or in the tangential direction.

In einer alternativen Ausführung ist das Statorgehäuse im axialen Bereich der Verschaltungsanordnung nicht radial innerhalb der Leiterelemente, sondern radial außerhalb der Leiterelemente geordnet. Dazu weist das Statorgehäuse im axialen Bereich der Verschaltungsanordnung eine radiale Aufweitung auf, die die gesamte Verschaltungsanordnung über den gesamten Umfang umschließt. Dadurch ist die Verschaltungsanordnung durch das Statorgehäuse aus Metall besonders gut geschützt. Bei dieser Ausführung wird der Kunststoffträger über die radialen Halteelemente ebenfalls direkt am Startorgrundkörper oder an der Isoliermaske fixiert, wobei hierbei keine radialen Durchbrüche durch das Statorgehäuse notwendig sind.In an alternative design, the stator housing in the axial area of the interconnection arrangement is not arranged radially inside the conductor elements, but radially outside the conductor elements. For this purpose, the stator housing has a radial widening in the axial area of the interconnection arrangement, which encloses the entire interconnection arrangement over its entire circumference. As a result, the interconnection arrangement is particularly well protected by the metal stator housing. In this design, the plastic carrier is also fixed directly to the stator base body or to the insulation mask via the radial retaining elements, whereby No radial openings through the stator housing are necessary.

Der Stator wird bevorzugt in einer elektrischen Maschine verwendet, die beispielsweise als elektronisch kommutierter EC-Motor ausgebildet ist. Der Stator setzt sich dabei insbesondere aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten zusammen, die nach dem Bewickeln zu dem geschlossenen Statorring zusammengefügt werden. Radial innerhalb des Stators ist ein Rotor angeordnet, der im Statorgehäuse mittels eines Lagerdeckels gelagert ist. Dabei ragt die Verschaltungsanordnung insbesondere in Axialrichtung nicht über den Lagerdeckel hinaus, so dass das Statorgehäuse direkt beispielsweise an ein Getriebegehäuse angeflanscht werden kann. Dabei ragt die Rotorwelle beispielsweise durch den Lagedeckel hindurch und mit einem Abtriebselement in das Getriebegehäuse hinein. Die elektrische Wicklung des Stators setzt sich aus Einzelzahnspulen zusammen, die von einer Steuerelektronik der elektrischen Maschine angesteuert werden. Hierzu sind die Einzelzahnspulen über die Leiterelemente und deren Steckerkontakte mit der Elektronikeinheit verbunden. Die Elektronikeinheit ist dabei bevorzugt axial über der elektrischen Wicklung positioniert. Die einzelnen Statorsegmente weisen bevorzugt jeweils einzelne Isoliermasken auf. Dabei wird beispielsweise eine erste Isolier-Schale axial von oben und eine zweite Isolier-Schale axial von unten auf das Statorsegment aufgesetzt. Dabei decken die Isoliermasken einerseits den Statorzahn ab, und ragen radial über diesen hinaus in den Jochbereich. Im Jochbereich sind an den Isoliermasken axiale Fortsätze ausgebildet, durch die hindurch radial beispielsweise die Drahtenden der Einzelzahnspulen nach außen umgebogen sind. Beim Bewickeln der Statorzähne werden beispielsweise mehrere Einzelzahnspulen - insbesondere 2 oder 3 oder 4 - mittels eines ununterbrochenen Wickeldrahts (oder einer Doppelwicklung) durchgewickelt, wobei insbesondere zwei Drahtenden, die an einem einzigen Halteelement hinausgeführt werden, den Anfang und/oder das Ende einer einzigen elektrischen Phase bilden.The stator is preferably used in an electrical machine, for example, an electronically commutated EC motor. The stator is composed in particular of individual T-shaped stator segments, which are joined together to form the closed stator ring after winding. A rotor is arranged radially inside the stator and is mounted in the stator housing by means of a bearing cover. The interconnection arrangement does not protrude beyond the bearing cover, particularly in the axial direction, so that the stator housing can be flange-mounted directly, for example, to a gearbox housing. The rotor shaft protrudes, for example, through the bearing cover and, with an output element, into the gearbox housing. The electrical winding of the stator is composed of single-tooth coils, which are controlled by the control electronics of the electrical machine. For this purpose, the single-tooth coils are connected to the electronics unit via the conductor elements and their plug contacts. The electronics unit is preferably positioned axially above the electrical winding. The individual stator segments preferably each have individual insulating masks. For example, a first insulating shell is placed axially from above and a second insulating shell is placed axially from below on the stator segment. The insulating masks cover the stator tooth on the one hand and project radially beyond it into the yoke area. In the yoke area, axial extensions are formed on the insulating masks through which, for example, the wire ends of the single-tooth coils are bent radially outwards. When winding the stator teeth, for example, several single-tooth coils - in particular 2 or 3 or 4 - are wound using a continuous winding wire (or a double winding), whereby in particular two wire ends that are led out on a single holding element form the beginning and/or the end of a single electrical phase.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren werden zuerst die Statorzähne mit der elektrischen Wicklung bewickelt, wobei die freien Drahtenden der Spulen axial nach oben abstehen. Zur Ausbildung der Verschaltungsanordnung wird der Kunststoffträger mit den Halteelementen auf den Statorgrundkörper aufgesetzt, derart dass die Leiterelemente radial außerhalb des Außenumfangs des Statorgrundkörpers angeordnet werden. Danach werden die freien Drahtenden in Führungen der Halteelemente eingelegt und elektrisch mit Kontaktelementen der Leiterelemente verbunden. Da die Kontaktelemente frei zugänglich sind, kann der elektrische Kontakt sehr günstig mittels Hot Stacking (Heißverprägen) oder mittels Schweißen ausgebildet werden, indem beispielsweise Schweiß-Zangen die Kontaktelemente mit den Drahtenten thermisch verbinden.According to the manufacturing method according to the invention, the stator teeth are first wound with the electrical winding, with the free wire ends of the coils projecting axially upwards. To form the interconnection arrangement, the plastic carrier with the holding elements is placed on the stator base body such that the conductor elements are arranged radially outside the outer circumference of the stator base body. The free wire ends are then inserted into guides of the holding elements and electrically connected to contact elements of the conductor elements. Since the contact elements are freely accessible, the electrical contact can be formed very inexpensively by hot stacking (hot stamping) or by welding, for example by using welding tongs to thermally connect the contact elements to the wire ends.

Dabei kann der Statorgrundkörper in das Statorgehäuse axial eingefügt werden, nachdem die Verschaltungsanordnung mit dem Statorgrundkörper verbunden wurde, oder alternativ zuerst der bewickelte Statorgrundkörper in das Statorgehäuse eingefügt werden, und danach erst die Verschaltungsanordnung mit dem Statorgrundkörper verbunden werden. Dabei können dann insbesondere die bogenförmigen Führungselemente der Halteelemente radial zwischen der Innenwand des Statorgehäuses und der Isoliermaske und/oder Statorgrundkörper eingeklemmt werden. Die Halteelemente sind dann direkt am Statorgrundkörper oder indirekt über die Isoliermaske und/oder eine über dem Wickelkopf befestigte Isolierplatte mit dem Statorgrundkörper verbundenThe stator base body can be inserted axially into the stator housing after the interconnection arrangement has been connected to the stator base body, or alternatively, the wound stator base body can be inserted into the stator housing first, and only then can the interconnection arrangement be connected to the stator base body. In this case, the curved guide elements of the retaining elements can be clamped radially between the inner wall of the stator housing and the insulating mask and/or stator base body. The retaining elements are then connected to the stator base body directly or indirectly via the insulating mask and/or an insulating plate attached above the winding head.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:

  • 1 schematisch eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
  • 2 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ohne Statorgehäuse,
  • 3 und 4 zwei weitere Teildarstellungen der Ausführung gemäß 2, und
  • 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator.
They show:
  • 1 schematically shows a first embodiment of an electrical machine according to the invention,
  • 2 a further embodiment of an electrical machine according to the invention without a stator housing,
  • 3 and 4 two further partial representations of the execution according to 2 , and
  • 5 another embodiment of an electrical machine with a stator according to the invention.

In 1 ist ein Schnitt durch eine elektrische Maschine 10 dargestellt, wie sie beispielsweise für ein Brems-Aggregat im Kraftfahrzeug verwendet wird. Die elektrische Maschine 10 weist einen Stator 10 auf, bei dem in einem Statorgehäuse 11 ein Statorgrundkörper 13 eingefügt ist, der eine elektrische Wicklung 42 trägt. Dabei ragt die elektrische Wicklung 42 mit Wickelköpfen 46 axial an beiden Enden über den Statorgrundkörper 13 hinaus. Der Statorgrundkörper 13 ist in eine zylindrische Wand 15 des Statorgehäuses 11 eingefügt. Im axialen Bereich einer der beiden Wickelköpfe 46 sind Drahtenden 44 der elektrischen Wicklung 42 in Radialrichtung 7 aus dem Statorgehäuse 11 heraus geführt, und dort mit einer Verschaltungsanordnung 50 elektrisch verbunden. Die Verschaltungsanordnung 50 weist einen Kunststoffträger 52 auf, in dem mehrere Leiterelemente 54 eingefügt sind. Dabei erstreckt sich der Kunststoffträger 52 mit den Leiterelementen 54 über einen Umfangswinkel 92 von vorzugsweise mehr als 180° um den Statorgrundkörper 13 - und insbesondere auch um das Statorgehäuse 11 - herum. Die Drahtenden 44 sind elektrisch mit Kontaktelementen 57 der Leiterelemente 54 verbunden, wobei die Leiterelemente 54 Steckerkontakte 65 für einen Anschluss-Stecker 66 ausbilden, der am Kunststoffträger 52 angeordnet ist. Beispielsweise wird die elektrische Wicklung 42 mittels einer Sternschaltung oder einer Dreiecksschaltung zu drei elektrischen Phasen U, V, W verschaltet. Vom Anschluss-Stecker 66 führen elektrische Leitungen 68 zu einer Steuerelektronik 20, die in einem Elektronikgehäuse 24 angeordnet ist. Die Steuerelektronik 20 weist beispielsweise eine Elektronikplatine 23 auf, auf der elektronische Bauelemente 25 für die elektronische Kommentierung der elektrischen Wicklung 42 angeordnet sind. Bei dieser Ausführung ist das Statorgehäuse 11 und die ringförmige Verschaltungsanordnung 50 innerhalb eines Gehäuses 80 der elektrischen Maschine 10 angeordnet, die Bestandteil eines Brems-Aggregats ist. Das Elektronikgehäuse 24 ist hier axial oberhalb des Statorgrundkörpers 13 gegenüberliegend zu der Verschaltungsanordnung 54 angeordnet. Innerhalb des Statorgrundkörper13 ist ein nicht näher dargestellter Rotor 70 mittels Rotorlagern 71, 69 angeordnet, wobei ein erstes Rotorlager 71 in einem Lagerdeckel 72 angeordnet ist, der das axial offene Statorgehäuse 11 abschließt. Axial gegenüberliegend ist an einem Boden 78 des Statorgehäuses 11 ein zweites Rotorlager 69 angeordnet, das die Rotorwelle 74 aufnimmt. Das Statorgehäuse 11 ist auf der axialen Seite des Lagerdeckels 72 mit einem Statorflansch 17 axial an einem Getriebegehäuse 22 angeflanscht, das beispielsweise als Hydraulik-Block für eine Hydraulik-Pumpe ausgebildet sein kann. Auf der axial gegenüberliegenden Seite kann die Rotorwelle 72 optional durch das zweite Rotorlager 69 axial hindurch ragen, und sich bis zur Steuerelektronik 20 hin erstrecken. Dabei kann beispielsweise auf der Rotorwelle 74 ein Signalgeber 81 angeordnet sein, der mit einem Rotorlagen-Sensor 82 zusammenwirkt, der Bestandteil der Steuerelektronik 20 ist, und insbesondere auf der Elektronikplatine 23 angeordnet ist. Das Gehäuse 80 der elektrischen Maschine 12 kann beispielsweise einstückig mit dem Elektronikgehäuse 24 ausgebildet sein, wobei die Elektronikplatine 23 in das Elektronikgehäuse 24 einsetzbar ist, und dann mit einem Elektronikdeckel 27 dicht verschließbar ist. Die Elektronikplatine 23 weist insbesondere zur Ausbildung eines Massekontaktes 28 eine elektrische Verbindung zum Statorgehäuse 11 auf.In 1 A section through an electrical machine 10 is shown, such as is used for a brake unit in a motor vehicle. The electrical machine 10 has a stator 10, in which a stator base body 13, which carries an electrical winding 42, is inserted into a stator housing 11. The electrical winding 42 projects axially beyond the stator base body 13 with winding heads 46 at both ends. The stator base body 13 is inserted into a cylindrical wall 15 of the stator housing 11. In the axial region of one of the two winding heads 46, wire ends 44 of the electrical winding 42 are guided out of the stator housing 11 in the radial direction 7, where they are electrically connected to a wiring arrangement 50. The wiring arrangement 50 has a plastic carrier 52, in which several conductor elements 54 are inserted. The plastic carrier 52 extends with the conductor elements 54 over a circumferential angle 92 of preferably more than 180° around the stator base body 13 - and in particular also around the stator housing 11. The wire ends 44 are electrically connected to contact elements 57 of the conductor elements 54, wherein the conductor elements 54 form plug contacts 65 for a connection plug 66 arranged on the plastic carrier 52. For example, the electrical winding 42 is connected to three electrical phases U, V, W by means of a star connection or a delta connection. Electrical lines 68 lead from the connection plug 66 to control electronics 20 arranged in an electronics housing 24. The control electronics 20 has, for example, an electronics circuit board 23 on which electronic components 25 for the electronic commenting of the electrical winding 42 are arranged. In this embodiment, the stator housing 11 and the annular interconnection arrangement 50 are arranged within a housing 80 of the electric machine 10, which is a component of a brake unit. The electronics housing 24 is arranged axially above the stator base body 13, opposite the interconnection arrangement 54. A rotor 70 (not shown in detail) is arranged within the stator base body 13 by means of rotor bearings 71, 69, with a first rotor bearing 71 being arranged in a bearing cover 72 that closes off the axially open stator housing 11. Axially opposite, on a base 78 of the stator housing 11, a second rotor bearing 69 is arranged, which receives the rotor shaft 74. The stator housing 11 is flanged axially to a gear housing 22 on the axial side of the bearing cover 72 by means of a stator flange 17, which can be designed, for example, as a hydraulic block for a hydraulic pump. On the axially opposite side, the rotor shaft 72 can optionally protrude axially through the second rotor bearing 69 and extend as far as the control electronics 20. For example, a signal transmitter 81 can be arranged on the rotor shaft 74, which interacts with a rotor position sensor 82, which is a component of the control electronics 20 and is arranged in particular on the electronics circuit board 23. The housing 80 of the electric machine 12 can, for example, be formed integrally with the electronics housing 24, wherein the electronics circuit board 23 can be inserted into the electronics housing 24 and then tightly closed with an electronics cover 27. The electronics circuit board 23 has an electrical connection to the stator housing 11, in particular for forming a ground contact 28.

2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Verschaltungsanordnung 54 im axialen Bereich des Statorgrundkörpers 13 und/oder des Wickelkopfes 46 angeordnet ist. Es ist auch eine Ausführung denkbar, bei der der Kunststoffträger 52 vollständig innerhalb der axialen Erstreckung des Statorgrundkörpers 13 angeordnet ist. Bei dieser Ausführung ist das Statorgehäuse 11 nicht dargestellt, um die Fixierung der Verschaltungsanordnung 50 am Statorgrundkörper 13 besser sehen zu können. Das Statorgehäuse 11 kann in einer nicht dargestellten Variante im axialen Bereich der Verschaltungsanordnung 50 eine radiale Aufweitung aufweisen, so dass die radial außerhalb des Statorgrundkörpers 13 angeordnete Verschaltungsanordnung 50 radial innerhalb der radialen Aufweitung des Statorgehäuses 11 angeordnet, und von der radialen Aufweitung über den ganzen Umfang umschlossen ist. Der Statorgrundkörper 13 weist einen radial äußeren Jochbereich 14 auf, von dem sich in Radialrichtung 7 nach innen Statorzähne 14 erstrecken. Auf den Statorzähnen 14 ist eine Isoliermaske 30 angeordnet, die die elektrische Wicklung 42 gegenüber dem Statorgrundkörper 13 elektrisch isoliert. Die Isoliermaske 30 weist im axialen Bereich der Wickelköpfe 46 Führungselemente 32 auf, an denen der Wickeldraht 41 zwischen verschiedenen Einzelzahnspulen 40 der elektrischen Wicklung 42 geführt wird. Dabei können auch mehrere Einzelzahnspulen 40 mittels eines ununterbrochenen Wickeldrahts 41 durchgewickelt werden. Auch die Drahtenden 44 der elektrischen Wicklung 42 können in den Führungselementen 32 der Isoliermaske 30 fixiert werden und radial nach außen zur Verschaltungsanordnung 50 hin umgebogen werden. Am Kunststoffkörper 52 sind Halteelemente 58 angeformt, die sich in Radialrichtung 7 nach innen erstrecken und sich an der Isoliermaske 30 und/oder am Statorgrundkörper 13 abstützen. Dazu sind an den Halteelementen 58 bogenförmige Führungsstege 60 ausgebildet, an denen bevorzugt Klemm- oder Rastelemente 62 angeordnet sind, mittels denen die Verschaltungsanordnung 50 fest am Statorgrundkörper 13 fixiert ist. Die Rastelemente 60 greifen dabei beispielsweise in Gegenrastelemente 63 an der Isoliermaske 30 ein. Die bogenförmigen Führungsstege 60 sind bevorzugt radial innerhalb der zylindrischen Wand 15 des Statorgehäuses 11 angeordnet, wobei die bogenförmigen Führungselemente 60 und/oder die Rastelemente 62 die Halteelemente 58 zwischen der zylindrischen Wand 15 und der Isoliermaske 30 und/oder dem Statorgrundkörper 13 festklemmen. Die Drahtenden 44 werden dabei in Aufnahmen 59 der Halteelemente 58 aufgenommen und radial durch die radialen Durchbrüche 18 in der Wand 15 des Statorgehäuses 11 geführt. In 2 sind an den freien Enden der Leiterelementen 54 Kontaktelemente 57 ausgebildet, an denen die Drahtenden 44 elektrisch kontaktiert werden können, beispielsweise mittels Warmverprägen (hot stacking) oder mittels Schweißverbindungen 97. Insbesondere sind die Kontaktelemente 57 als Kontaktgabeln 98 ausgebildet, in die die Drahtenden 44 eingelegt und darin eingeklemmt oder eingepresst oder stoffschlüssig mit dieser verbunden werden. Im Ausführungsbeispiels der 2 werden genau sechs Drahtenden 44 radial nach außen zu den Leiterelementen 54 geführt, wobei der Anschluss-Stecker 66 genau drei Phasen U, V, W für die Bestromung der - insbesondere zwölf - Einzelzahnspulen 40 aufweist. Im Stator 10 ist ein Rotor 70 mittels der Rotorlager 71, 69 gelagert, wobei die Rotorwelle 74 in Axialrichtung 8 durch das erste Rotorlager 71 hindurch ragt. Auf der aus dem Statorgehäuse 11 herausragenden Rotorwelle 74 ist als Abtriebselement 76 beispielsweise eine Getriebeschnecke angeordnet, die mit einem im Getriebegehäuse 22 angeordneten korrespondierenden Getriebe-Element kämmt. 2 shows a further exemplary embodiment in which the interconnection arrangement 54 is arranged in the axial region of the stator base body 13 and/or the winding overhang 46. A design is also conceivable in which the plastic carrier 52 is arranged completely within the axial extent of the stator base body 13. In this design, the stator housing 11 is not shown in order to better see the fixing of the interconnection arrangement 50 to the stator base body 13. In a variant not shown, the stator housing 11 can have a radial widening in the axial region of the interconnection arrangement 50, so that the interconnection arrangement 50 arranged radially outside the stator base body 13 is arranged radially within the radial widening of the stator housing 11 and is enclosed by the radial widening over the entire circumference. The stator base body 13 has a radially outer yoke region 14, from which stator teeth 14 extend inward in the radial direction 7. An insulating mask 30 is arranged on the stator teeth 14, which electrically insulates the electrical winding 42 from the stator base body 13. The insulating mask 30 has guide elements 32 in the axial region of the winding heads 46, along which the winding wire 41 is guided between various single-tooth coils 40 of the electrical winding 42. In this case, several single-tooth coils 40 can also be wound through using a continuous winding wire 41. The wire ends 44 of the electrical winding 42 can also be fixed in the guide elements 32 of the insulating mask 30 and bent radially outward toward the interconnection arrangement 50. Formed onto the plastic body 52 are retaining elements 58 which extend inward in the radial direction 7 and are supported on the insulating mask 30 and/or the stator base body 13. For this purpose, arcuate guide webs 60 are formed on the retaining elements 58, on which clamping or locking elements 62 are preferably arranged, by means of which the interconnection arrangement 50 is firmly fixed to the stator base body 13. The locking elements 60 engage, for example, in counter-locking elements 63 on the insulating mask 30. The arcuate guide webs 60 are preferably arranged radially within the cylindrical wall 15 of the stator housing 11, with the arcuate guide elements 60 and/or the locking elements 62 clamping the retaining elements 58 between the cylindrical wall 15 and the insulating mask 30 and/or the stator base body 13. The wire ends 44 are received in receptacles 59 of the holding elements 58 and guided radially through the radial openings 18 in the wall 15 of the stator housing 11. In 2 Contact elements 57 are formed at the free ends of the conductor elements 54, to which the wire ends 44 can be electrically contacted, for example by means of hot stacking or by means of welded connections 97. In particular, the contact elements 57 are designed as contact forks 98, into which the wire ends 44 are inserted and clamped or pressed in or connected to it by means of a material fit. In the embodiment example of the 2 Exactly six wire ends 44 are led radially outwards to the conductor elements 54, with the connection plug 66 having exactly three phases U, V, W for supplying current to the - in particular twelve - single-tooth coils 40. A rotor 70 is mounted in the stator 10 by means of the rotor bearings 71, 69, with the rotor shaft 74 projecting in the axial direction 8 through the first rotor bearing 71. On the rotor shaft 74 projecting from the stator housing 11, a gear worm, for example, is arranged as an output element 76, which meshes with a corresponding gear element arranged in the gear housing 22.

In 3 ist die ringförmige Verschaltungsanordnung 50 aus 2 mit einem axial offenen Kunststoffträger 52 dargestellt. Hierbei sind die Leiterelemente 54 in den schalenförmigen Kunststoffträger 52 axial eingesetzt. Die Leiterelemente 54 sind dabei als Stanz-Biegeteile 56 ausgebildet, bei denen sich Blechstreifen 55 über einen bestimmten Umfangswinkel 92 um den Statorgrundkörper 13 herum erstrecken. Die Blechstreifen 55 sind hier beispielsweise axial übereinander - elektrisch gegeneinander isoliert - angeordnet. Die Kontaktelemente 57 stehen hierbei in Axialrichtung 8 von den Blechstreifen 55 ab, und sind dann in Radialrichtung 7 zur Isoliermaske 30 hin umgebogen. Bevorzugt sind die Kontaktelemente 57 im Umfangsbereich der Halteelemente 58 angeordnet, so dass die Drahtenden 44 in den Aufnahmen 59 der Halteelemente 58 direkt zu den Kontaktelementen 57 geführt und an diesen elektrisch kontaktiert werden. Die Aufnahmen 59 sind hier beispielsweise als radiale Schlitze in den bogenförmigen Führungselementen 60 ausgebildet. Die Halteelemente 58 sind als radiale Fortsätze 99 ausgebildet, die sich radial nach innen zur Isoliermaske 30 hin erstrecken. An der radialen Innenseite der radialen Fortsätze 99 sind dann die bogenförmigen Führungselemente 60 angeordnet, von denen sich hier die Rastelemente 62 axial nach unten erstrecken. Bei dieser Ausführung ist eines der Leiterelemente 54 als Sternpunkt 94 ausgebildet, der alle Phasen U, V, W elektrisch miteinander verbindet. Die drei anderen Leiterelemente 54 weisen jeweils an ihren dem Kontaktelement 57 gegenüberliegenden freien Ende den Steckerkontakt 65 des Anschluss-Steckers 66 auf. Der Anschluss-Stecker 66 ist hier beispielsweise als tangentialer Fortsatz 67 am Kunststoffträger 52 ausgebildet, wobei die Pins der elektrischen Anschluss-Leitungen 68 hier beispielsweise in Axialrichtung 8 in den Anschluss-Stecker 66 eingefügt werden können. Die Steckerkontakte 65 können dabei als in Axialrichtung 8 abstehende Federkontakte ausgebildet sein, in die die Pins der elektrischen Anschluss-Leitungen 68 eingeklemmt werden können. Werden die Leiterelemente 54 in den schalenförmigen Kunststoffträger 52 eingeklemmt oder eingeclipst, kann danach der Kunststoffträger 52 bei Bedarf mit einem Deckel aus Kunststoff verschlossen werden. Der Kunststoffträger 52 erstreckt sich hier über einen Umfangswinkel 92 über 180°, vorzugsweise über 270°.In 3 the ring-shaped interconnection arrangement 50 is made of 2 with an axially open plastic carrier 52. Here, the conductor elements 54 are axially inserted into the shell-shaped plastic carrier 52. The conductor elements 54 are designed as stamped and bent parts 56, in which sheet metal strips 55 extend over a specific circumferential angle 92 around the stator base body 13. The sheet metal strips 55 are arranged here, for example, axially one above the other - electrically insulated from one another. The contact elements 57 protrude from the sheet metal strips 55 in the axial direction 8 and are then bent in the radial direction 7 towards the insulating mask 30. The contact elements 57 are preferably arranged in the circumferential region of the holding elements 58, so that the wire ends 44 in the receptacles 59 of the holding elements 58 are guided directly to the contact elements 57 and are electrically contacted thereon. The receptacles 59 are designed here, for example, as radial slots in the curved guide elements 60. The holding elements 58 are designed as radial extensions 99 that extend radially inward toward the insulating mask 30. The arcuate guide elements 60 are then arranged on the radial inner side of the radial extensions 99, from which the locking elements 62 extend axially downward. In this embodiment, one of the conductor elements 54 is designed as a star point 94 that electrically connects all phases U, V, and W. The three other conductor elements 54 each have the plug contact 65 of the connection plug 66 at their free end opposite the contact element 57. The connection plug 66 is designed here, for example, as a tangential extension 67 on the plastic carrier 52, wherein the pins of the electrical connection lines 68 can be inserted into the connection plug 66, for example, in the axial direction 8. The plug contacts 65 can be designed as spring contacts projecting in the axial direction 8, into which the pins of the electrical connecting lines 68 can be clamped. If the conductor elements 54 are clamped or clipped into the shell-shaped plastic carrier 52, the plastic carrier 52 can then be closed with a plastic cover if necessary. The plastic carrier 52 extends over a circumferential angle 92° over 180°, preferably over 270°.

In 4 sind die Leiterelemente 54 gemäß der Ausführung in 2 ohne Kunststoffträger 52 dargestellt, um deren geometrische Anordnung genau erkennen zu können. Gemäß der 3 sind die Leiterelemente 54 axial beanstandet übereinander angeordnet und überlappen alle mit den axialen Bereichen der Isoliermaske 30 und/oder des Statorgrundkörpers 13. Die ringförmigen Blechstreifen 55 der Leiterelemente 54 weisen hier einen rechteckigen Querschnitt 53 auf, dessen Abmessung 48 in Radialrichtung 7 größer ist, als deren Abmessung 49 in Axialrichtung 8. Die Kontaktelemente 57 der Leiterelemente 54 stehen in Axialrichtung 8 zum ersten Rotorlager 71 hin von den ringförmigen Blechstreifen 55 ab. Dabei erstrecken sich die Leiterelemente 54 in Axialrichtung 8 nicht über den nicht dargestellten Lagerdeckel 72 hinaus, so dass durch die ringförmig um den Statorgrundkörper 13 herum angeordnete Verschaltungsanordnung 50, die axial mit der Isoliermaske 30 und/oder dem Statorgrundkörper 13 überlappt, die elektrische Maschine 10 optimal in Axialrichtung 8 verkürzt werden kann. Bei dieser Ausführung sind alle Drahtenden 44 an einem axialen Ende des Statorgrundkörpers 13 an der gleichen Isoliermaske 30 angeordnet. Die Leiterelemente 54 können in einer alternativen Ausführung auch als Einlegeteile von dem Kunststoffträger 52 umspritzt werden, wie dies beispielhaft in 5 dargestellt ist.In 4 the conductor elements 54 are designed according to the design in 2 without plastic carrier 52 in order to be able to clearly see their geometric arrangement. According to the 3 the conductor elements 54 are arranged axially spaced one above the other and all overlap with the axial regions of the insulating mask 30 and/or the stator base body 13. The annular sheet metal strips 55 of the conductor elements 54 here have a rectangular cross-section 53, the dimension 48 of which in the radial direction 7 is larger than their dimension 49 in the axial direction 8. The contact elements 57 of the conductor elements 54 protrude from the annular sheet metal strips 55 in the axial direction 8 towards the first rotor bearing 71. In this case, the conductor elements 54 do not extend beyond the bearing cover 72 (not shown) in the axial direction 8, so that the electrical machine 10 can be optimally shortened in the axial direction 8 by the circuit arrangement 50 arranged in a ring around the stator base body 13, which axially overlaps the insulating mask 30 and/or the stator base body 13. In this embodiment, all wire ends 44 are arranged at one axial end of the stator base body 13 on the same insulating mask 30. In an alternative embodiment, the conductor elements 54 can also be overmolded as inserts of the plastic carrier 52, as shown by way of example in 5 is shown.

In 5 ist das Statorgehäuse 11 als axial offener Topf ausgebildet, der mit dem Lagerdeckel 72 verschlossen ist. Im Lagerdeckel 72 ist das erste Rotorlager 71 befestigt, durch das axial die Rotorwelle 74 aus dem Statorgehäuse 11 herausragt. Auf dem freien Ende der Rotorwelle 74 ist wieder das Abtriebselement 76 angeordnet, das mit einem entsprechenden Getriebe-Bauteil im Getriebegehäuse 22 zusammenwirkt. Das Statorgehäuse 11 weist in den Umfangsbereichen, an denen die Halteelemente 58 des Kunststoffträgers 52 angeordnet sind, radiale Durchbrüche 18 durch die zylindrische Wand 15 auf. Dadurch können die Halteelemente 58 radial in das Statorgehäuse 11 bis zur Isolierungsmaske 30 hineinragen. Somit werden mit dem radialen Fortsatz 99 des Halteelements 58 auch die Drahtenden 44 der elektrischen Wicklung 42 durch die radialen Durchbrüche 18 hindurchgeführt. Die bogenförmige Führungselemente 60, die an den radial inneren Enden der Halteelemente 58 angeformt sind, erstrecken sich dann entlang der Innenseite der zylindrischen Wand 15 in Umfangsrichtung 9 über die tangentiale Ausdehnung der radialen Durchbrüche 18 hinaus. Die Halteelemente 58 weisen hierbei Abdeckplatten 61 auf, die die radialen Durchbrüche 18 in der zylindrischen Wand 15 überdecken. Die Verschaltungsanordnung 50 ist hier als Spritzguss-Bauteil ausgebildet, bei dem die Biege-Stanzteile 56 der Leiterelemente 54 über den gesamten Umfangsbereich der Verschaltungsanordnung 50 umspritzt sind. Dabei ragen die Kontaktelemente 57 axial aus dem Kunststoffträger 52 heraus, um die Drahtenden 44 elektrisch zu kontaktieren. Ebenfalls sind die Steckerkontakte 65 der Leiterelemente 54 von dem umspritzten Kunststoff freigespart, sodass diese mit den Pins der elektrischen Anschluss-Leitungen 68 von der Steuerelektronik 20 im Anschluss-Stecker 66 kontaktiert werden können.In 5 the stator housing 11 is designed as an axially open pot, which is closed with the bearing cover 72. The first rotor bearing 71, through which the rotor shaft 74 projects axially from the stator housing 11, is fastened in the bearing cover 72. The output element 76, which interacts with a corresponding gear component in the gear housing 22, is again arranged on the free end of the rotor shaft 74. The output element 76 interacts with a corresponding gear component in the gear housing 22. The stator housing 11 has radial openings 18 through the cylindrical wall 15 in the circumferential regions where the holding elements 58 of the plastic carrier 52 are arranged. This allows the holding elements 58 to project radially into the stator housing 11 up to the insulation mask 30. Thus, with the radial extension 99 of the holding element 58, the wire ends 44 of the electrical winding 42 are also guided through the radial openings 18. The arcuate guide elements 60, which are formed on the radially inner ends of the holding elements 58, then extend along the inner side of the cylindrical wall 15 in the circumferential direction 9 beyond the tangential extent of the radial openings 18. The holding elements 58 have cover plates 61 that cover the radial openings 18 in the cylindrical wall 15. The The interconnection arrangement 50 is designed here as an injection-molded component in which the bent stamped parts 56 of the conductor elements 54 are overmolded over the entire circumferential area of the interconnection arrangement 50. The contact elements 57 protrude axially from the plastic carrier 52 to electrically contact the wire ends 44. Likewise, the plug contacts 65 of the conductor elements 54 are free of the overmolded plastic so that they can be contacted with the pins of the electrical connection lines 68 of the control electronics 20 in the connection plug 66.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise der Kunststoffring 52 der Verschaltungsanordnung 50 eine andere Kontur aufweisen, insbesondere eckig oder rund ausgebildet sein. Die Anzahl und die Geometrie der Leiterelemente 54 und deren Kontaktelemente 57 kann an die Anzahl der Einzelzahnspulen 40 angepasst werden. So können beispielsweise die Leiterstreifen 55 auch radial nebeneinander angeordnet werden, wobei deren axiale Ausdehnung 49 dann größer ist als deren radiale Ausdehnung 48. Ebenso kann die Ausbildung der Halteelemente 58 und der Isoliermaske 30 - und insbesondere deren mechanische Verbindung mit dem Statorgrundkörper 13 - variiert werden. Der Stator 10 ist vorzugsweise aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten zusammengesetzt, die jeweils einen radial äußeren Jochbereich 14 aufweisen, von dem sich in Radialrichtung 7 nach innen jeweils ein Statorzahn 16 erstreckt. Der Statorgrundkörper 13 ist aus axial übereinander gestapelten Blechlamellen zusammengesetzt, die bevorzugt ausgestanzt werden. Auf den einzelnen Statorsegmenten sind jeweils Isoliermasken 30 aufgesetzt, auf die die Einzelzahnspulen 40 gewickelt sind. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder für die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.It should be noted that, with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a wide variety of combinations of the individual features are possible. For example, the plastic ring 52 of the interconnection arrangement 50 can have a different contour, in particular be square or round. The number and geometry of the conductor elements 54 and their contact elements 57 can be adapted to the number of single-tooth coils 40. For example, the conductor strips 55 can also be arranged radially next to one another, with their axial extent 49 then being greater than their radial extent 48. Likewise, the design of the holding elements 58 and the insulating mask 30 - and in particular their mechanical connection to the stator base body 13 - can be varied. The stator 10 is preferably composed of individual T-shaped stator segments, each of which has a radially outer yoke region 14, from which a stator tooth 16 extends inward in the radial direction 7. The stator base body 13 is composed of axially stacked sheet metal laminations, which are preferably punched out. Insulating masks 30 are placed on each of the individual stator segments, onto which the single-tooth coils 40 are wound. The invention is particularly suitable for the rotary drive of components or for the adjustment of parts in motor vehicles, but is not limited to this application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2015 200 086 A1 [0002]DE 10 2015 200 086 A1 [0002]

Claims (14)

Stator (10) - insbesondere für eine elektrischen Maschine (12) - mit einem Statorgrundkörper (13), der einen Jochbereich (14) aufweist, von dem sich in Radialrichtung (7) Statorzähne (16) nach innen erstrecken, wobei auf den Statorzähnen (16) eine elektrische Wicklung (42) angeordnet ist, wobei Drahtenden (44) der elektrischen Wicklung (40) mit Leiterelementen (54) einer Verschaltungsanordnung (50) elektrisch verbunden sind, wobei sich die Leiterelemente (54) radial außerhalb des Statorgrundkörpers (13) in Umfangsrichtung (9) erstrecken.Stator (10) - in particular for an electrical machine (12) - with a stator base body (13) which has a yoke region (14) from which stator teeth (16) extend inwards in the radial direction (7), wherein an electrical winding (42) is arranged on the stator teeth (16), wherein wire ends (44) of the electrical winding (40) are electrically connected to conductor elements (54) of a wiring arrangement (50), wherein the conductor elements (54) extend radially outside the stator base body (13) in the circumferential direction (9). Stator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wicklung (42) axial über den Statorgrundkörper (13) hinausragt und einen Wickelkopf (46) des Stators (10) bildet, und die Leiterelemente (54) in Axialrichtung (8) überlappend mit dem Wickelkopf (46) und/oder mit dem Statorgrundkörper (13) angeordnet sind.Stator (10) after Claim 1 , characterized in that the electrical winding (42) projects axially beyond the stator base body (13) and forms a winding head (46) of the stator (10), and the conductor elements (54) are arranged in the axial direction (8) overlapping with the winding head (46) and/or with the stator base body (13). Stator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verschaltungsanordnung (50) mit den Leiterelementen (54) ringsegmentförmig über einen Winkelbereich (92) von über 180° - insbesondere von etwa 270° - um den Statorgrundkörper (13) herum erstreckt.Stator (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the interconnection arrangement (50) with the conductor elements (54) extends in the form of a ring segment over an angular range (92) of more than 180° - in particular of approximately 270° - around the stator base body (13). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungsanordnung (50) mit den Leiterelementen (54) radial außerhalb eines Statorgehäuses (11) aus Metall angeordnet ist, in dem der Statorgrundkörper (13) axial eingefügt ist, wobei insbesondere im Statorgehäuse (11) radiale Durchbrüche (18) ausgebildet sind, durch die Drahtenden (44) der elektrischen Wicklung (42) radial zu den Leiterelementen (54) herausgeführt werden.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the interconnection arrangement (50) with the conductor elements (54) is arranged radially outside a stator housing (11) made of metal, in which the stator base body (13) is axially inserted, wherein radial openings (18) are formed in particular in the stator housing (11), through which wire ends (44) of the electrical winding (42) are led out radially to the conductor elements (54). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (54) als Biege-Stanzteile (56) ausgebildet sind, und die Drahtenden (44) radial außerhalb des Statorgrundkörpers (13) elektrisch mit den Leiterelementen (54) verbunden sind - insbesondere mittels Hot Stacking oder mittels einer Schweißverbindung (97).Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor elements (54) are designed as bent stamped parts (56), and the wire ends (44) are electrically connected to the conductor elements (54) radially outside the stator base body (13) - in particular by means of hot stacking or by means of a welded connection (97). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (54) als Blechstreifen (55) mit rechteckigem Querschnitt (53) ausgebildet sind, wobei die Blechstreifen (55) in Axialrichtung (8) übereinander, oder in Radialrichtung (7) nebeneinander in der Verschaltungsanordnung (50) angeordnet sind.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor elements (54) are designed as sheet metal strips (55) with a rectangular cross-section (53), wherein the sheet metal strips (55) are arranged one above the other in the axial direction (8) or next to one another in the radial direction (7) in the interconnection arrangement (50). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungsanordnung (50) einen ringförmigen Kunststoffträger (52) aufweist, in den die Leiterelemente (54) eingefügt sind - insbesondere mit dem Kunststoffträger (54) umspritzt sind.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the interconnection arrangement (50) has an annular plastic carrier (52) into which the conductor elements (54) are inserted - in particular are overmolded with the plastic carrier (54). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ringförmigen Kunststoffträger (52) radial nach innen ragende Halteelemente (58) angeformt sind, die die Verschaltungsanordnung (50) an dem Statorgrundkörper (13) fixieren.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that radially inwardly projecting holding elements (58) are formed on the annular plastic carrier (52) and fix the interconnection arrangement (50) to the stator base body (13). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Statorgrundkörpers (13) eine Isoliermaske (30) angeordnet ist, die axial über den Statorgrundkörper (13) hinaus ragt, und auf die Isoliermaske (30) Einzelzahnspulen (40) als die elektrische Wicklung (42) gewickelt sind, wobei die Drahtenden (44) in Aufnahmen (59) der Halteelemente (58) eingefügt sind, und die Drahtenden (44) von der Isoliermaske (30) mit den Halteelementen (58) durch die radialen Durchbrüche (18) im Statorgehäuse (11) radial nach außen zu den Leiterelementen (54) geführt sind.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an insulating mask (30) is arranged on the stator base body (13), which projects axially beyond the stator base body (13), and single-tooth coils (40) are wound on the insulating mask (30) as the electrical winding (42), wherein the wire ends (44) are inserted into receptacles (59) of the holding elements (58), and the wire ends (44) are guided from the insulating mask (30) with the holding elements (58) through the radial openings (18) in the stator housing (11) radially outwards to the conductor elements (54). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (58) bogenförmige Führungsstege (60) aufweisen, die sich radial innerhalb des Statorgehäuses (11) in Umfangsrichtung (9) erstrecken - und insbesondere an den Führungsstegen (60) Rastelemente (62) ausgebildet sind, die den Kunststoffträger (52) an der Isoliermaske (30) befestigen.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the holding elements (58) have arcuate guide webs (60) which extend radially inside the stator housing (11) in the circumferential direction (9) - and in particular on the guide webs (60) locking elements (62) are formed which fasten the plastic carrier (52) to the insulating mask (30). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die - insbesondere genau drei oder vier - Leiterelemente (54) eine Dreiecksschaltung oder eine Sternschaltung ausbilden, und am Kunststoffträger (52) radial außerhalb des Statorgrundkörpers (13) ein Anschluss-Stecker (66) für die elektrische Verbindung (68) - von vorzugsweise drei Phasen - mit einer Steuerelektronik (20) ausgebildet ist.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the - in particular exactly three or four - conductor elements (54) form a delta connection or a star connection, and a connection plug (66) for the electrical connection (68) - of preferably three phases - with control electronics (20) is formed on the plastic carrier (52) radially outside the stator base body (13). Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (11) im axialen Bereich des Kunststoffträgers (52) eine radiale Aufweitung (91) aufweist, so dass der Kunststoffträger (52) in der radialen Aufweitung (91) aufgenommen ist und radial innerhalb einer Umfangswand (15) des Statorgehäuses (11) angeordnet ist.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator housing (11) has a radial widening (91) in the axial region of the plastic carrier (52), so that the plastic carrier (52) is received in the radial widening (91) and is arranged radially within a peripheral wall (15) of the stator housing (11). Elektrische Maschine (12) mit einem Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Stators (10) ein Rotor (70) mittels eines Lagerdeckels (72) gelagert ist, der das Statorgehäuse (11) axial verschließt und die Verschaltungsanordnung (50) über den Anschluss-Stecker (66) mit einer Steuerelektronik (20) verbunden ist, mittels der die Einzelzahnspulen (40) elektronisch kommutierbar sind - und insbesondere sich eine Rotorwelle (74) des Rotors (70) mit einem Abtriebselement (76) durch den Lagerdeckel (72) axial nach außen erstreckt, und an das Statorgehäuse (11) ein Getriebegehäuse (22) zur Aufnahme des Abtriebselements (76) angeflanscht ist.Electrical machine (12) with a stator (10) according to one of the preceding claims, wherein within the stator (10) a rotor (70) is mounted by means of a bearing cover (72) which axially closes the stator housing (11) and the circuit arrangement (50) is connected via the connection plug (66) to an electronic control unit (20), by means of which the single-tooth coils (40) are electrically mechanically commutable - and in particular a rotor shaft (74) of the rotor (70) with an output element (76) extends axially outwards through the bearing cover (72), and a gear housing (22) for receiving the output element (76) is flanged to the stator housing (11). Verfahren zum Herstellen eines Stators (10), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - Bewickeln des Statorgrundkörpers (13) mit Einzelzahnspulen (40), wobei mehrere freie Drahtenden (44) in Axialrichtung (8) von den Einzelzahnspulen (40) abstehen - Axiales Aufsetzen der Verschaltungsanordnung (50) auf den bewickelten Statorgrundkörper (13) derart, dass die radial nach innen ragenden Halteelemente (58) des Kunststoffträgers (52) am Statorgrundkörper (13) befestigt werden - Umbiegen der axial nach oben abstehenden Drahtenden (44) radial nach außen und elektrisches Kontaktieren der freien Drahtenden (44) mit den Leiterelementen (54) - insbesondere mittels Hot Stacking oder Verschweißen - Vorzugsweise axiales Fügen des Statorgrundkörpers (13) in des Statorgehäuse (11) aus Metall - vor oder nachdem die Verschaltungsanordnung (50) mit dem Statorgrundkörper (13) verbunden wurde.Method for producing a stator (10), in particular according to one of the preceding claims, characterized by the following method steps: - Winding the stator base body (13) with single-tooth coils (40), wherein a plurality of free wire ends (44) protrude in the axial direction (8) from the single-tooth coils (40) - Axial placement of the interconnection arrangement (50) on the wound stator base body (13) in such a way that the radially inwardly projecting holding elements (58) of the plastic carrier (52) are fastened to the stator base body (13) - Bending the axially upwardly projecting wire ends (44) radially outwards and electrically contacting the free wire ends (44) with the conductor elements (54) - in particular by means of hot stacking or welding - Preferably axially joining the stator base body (13) in the stator housing (11) made of metal - before or after the interconnection arrangement (50) has been connected to the stator base body (13).
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