DE20009800U1 - Hard disk drive with spindle motor and contact - Google Patents
Hard disk drive with spindle motor and contactInfo
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Description
29. Mai 2000 &iacgr;&ogr; Anwaltsakte: 14100.4-P663May 29, 2000 Attorney File: 14100.4-P663
Anmelder: Precision Motors Deutsche Minebea GmbH Max-Planck-Straße 14 D-78549 SpaichingenApplicant: Precision Motors Deutsche Minebea GmbH Max-Planck-Straße 14 D-78549 Spaichingen
Die Neuerung betrifft ein Festplattenlaufwerk mit Spindelmotor und Kontaktierung 20 gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1. Derartige Spindelmotoren werden in Festplattenlaufwerken zum Antrieb von Speicherplatten verwendet. Der auf einer Basisplatte des Festplattenlaufwerks angeordnete, aus Rotor und Stator bestehende, Spindelmotor zum Antrieb der Speicherpiatte(n) besitzt mindestens ein auf einer zentralen Welle angebrachtes Lager über das der Rotor gegenüber dem Stator drehbar gelagert ist. Der Stator besteht aus einem mit Wicklungen bewickelten Eisenblechpaket, hier kurz als "Wicklungspaket" bezeichnet, das mittels eines Wicklungspaketträgers, kurz "Wicklungsträger", auf der Basisplatte angeordnet und gegenüber dem im Rotor angebrachten und vorzugsweise von einem Eisenrückschluß ummantelten ringförmigen Permantmagneten mittels eines konzentrischen Luftspaltes beabstandet ist.The innovation relates to a hard disk drive with spindle motor and contact 20 according to the preamble of claim 1. Such spindle motors are used in hard disk drives to drive storage disks. The spindle motor for driving the storage disk(s), which is arranged on a base plate of the hard disk drive and consists of a rotor and stator, has at least one bearing mounted on a central shaft, via which the rotor is rotatably mounted relative to the stator. The stator consists of an iron sheet package wound with windings, referred to here as a "winding package" for short, which is arranged on the base plate by means of a winding package carrier, referred to as a "winding carrier" for short, and is spaced from the ring-shaped permanent magnet arranged in the rotor and preferably encased in an iron yoke by means of a concentric air gap.
Durch die sequentielle Bestromung der Wicklungen entstehen umlaufende magnetische Felder, die im Zusammenwirken mit den vorzugsweise radialThe sequential energization of the windings creates circulating magnetic fields, which in conjunction with the preferably radial
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ausgerichteten Polpaaren des Permanentmagneten das, für den Antrieb des Rotors erforderliche, Drehmoment entstehen lassen.aligned pole pairs of the permanent magnet generate the torque required to drive the rotor.
Die Schwierigkeit bei Festplattenlaufwerken mit Spindelmotoren zum Antrieb von Speicherplatten ist die elektrische Verbindung der innerhalb des Laufwerkes, also im "Reinraum", befindlichen Wicklungen mit der außerhalb des Laufwerkes angeordneten Leiterplatte. Diese Verbindung soll einfach, funktionssicher und kostengünstig herstellbar sein. Außerdem soll die Kontaktierung zur Leiterplatte hin möglichst einfach und schnell lösbar sein während die Durchführung durch die &iacgr;&ogr; Basisplatte hindurch hermetisch abgedichtet sein muß.The difficulty with hard disk drives with spindle motors for driving storage disks is the electrical connection of the windings inside the drive, i.e. in the "clean room", with the circuit board located outside the drive. This connection should be simple, reliable and inexpensive to produce. In addition, the contact to the circuit board should be as simple and quick to remove as possible, while the feedthrough through the base plate must be hermetically sealed.
Mit der DE 19748150 ist ein Spindelmotor mit Kontaktierung der oben genannten Art bekannt geworden, welcher eine schnelle und einfache Kontaktierung ermöglicht, ein Umspritzen des Wicklungspaketes außerhalb des Basisflansches und zeitlich gesehen vor der Kontaktierung erlaubt und zugleich die geforderte Isolation und Abdichtung des Kontaktierungsbereiches zuläßt.DE 19748150 has disclosed a spindle motor with contacting of the above-mentioned type, which enables quick and easy contacting, allows the winding package to be overmolded outside the base flange and in time before contacting, and at the same time allows the required insulation and sealing of the contacting area.
Hierfür sind im/am Wicklungsträger Kontaktstifte vorgesehen, deren eines freie Ende als Lötstützpunkt ausgebildet ist, an welchem die Wicklungsdrahtenden des Wicklungspaketes angeschlossen werden, wobei die anderen Enden der Kontaktstifte durch eine Ausnehmung in der Basisplatte hindurchtreten und bei aufgesetztem Anschlußteil mit den federnden Anschlußfahnen bzw. Kontaktfedern durch an sich bekannte Verfahren verbunden bzw. kontaktiert werden können.For this purpose, contact pins are provided in/on the winding carrier, one free end of which is designed as a soldering terminal to which the winding wire ends of the winding package are connected, whereby the other ends of the contact pins pass through a recess in the base plate and, when the connecting part is attached, can be connected or contacted with the spring-loaded connecting lugs or contact springs by methods known per se.
Nachteil dieser Ausführungsform ist, daß mehrere elektrische Verbindungsstellen benötigt werden, nämlich erstens zwischen den Wicklungsdrahtenden und den als Lötstützpunkt ausgebildeten Enden der Kontaktstifte, zweitens zwischen den anderen freien Enden der Kontaktstifte und den federnden Anschlußfahnen bzw. Kontaktfedern und drittens zwischen den federnden Anschlußfahnen bzw. Kontaktfedern und den Kontaktflächen auf der Leiterplatte. Die Leiterplatte, auf der sich u.a. die Regelelektronik zur Ansteuerung des Spindelmotors befindet, wird rückseitig auf die Basisplatte aufgesetzt. Zwar wird die Montage desThe disadvantage of this design is that several electrical connection points are required, namely firstly between the winding wire ends and the ends of the contact pins designed as soldering points, secondly between the other free ends of the contact pins and the spring-loaded connection lugs or contact springs and thirdly between the spring-loaded connection lugs or contact springs and the contact surfaces on the circuit board. The circuit board, on which the control electronics for controlling the spindle motor are located, is placed on the back of the base plate. Although the assembly of the
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Wicklungspaketes in die Basisplatte insgesamt vereinfacht, nachteilig ist jedoch die Erhöhung der Herstellkosten durch die zusätzlich benötigten Kontaktstifte.The integration of the winding package into the base plate is simplified overall, but the disadvantage is the increase in manufacturing costs due to the additional contact pins required.
Weiterer Nachteil dieser Ausführung ist, daß durch die erhöhte Anzahl von Kontaktstellen eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für einen Defekt in diesem Bereich gegeben ist. Zudem kann es infolge kalter Lötstellen durch nicht exakt definierte und/oder sich ändernde elektrische Übergangswiderstände in den Kontaktstellen zu Leistungsverlusten kommen und damit zu Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit des Spindelmotors, was zu Störungen beim Schreiben &iacgr;&ogr; oder Lesen der Dateninformation auf der Festplatte führen kann.Another disadvantage of this design is that the increased number of contact points means that there is an increased probability of a defect in this area. In addition, cold solder joints can result from inaccurately defined and/or changing electrical contact resistances in the contact points, leading to power losses and thus to fluctuations in the rotation speed of the spindle motor, which can lead to problems when writing or reading data information on the hard disk.
Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, einen gattungsgemäßen Spindelmotor mit Kontaktierung gemäß der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Vorteile der DE 19748150 vollkommen beibehalten werden, undThe purpose of the present innovation is to further develop a generic spindle motor with contacting according to the type mentioned at the beginning in such a way that the advantages of DE 19748150 are fully retained, and
eine einfachere und damit kostengünstigere Kontaktierung im Hinblick auf Konstruktion, Herstellung, Montage und Wartung, und eine schnellere und sicherere Kontaktierung im Hinblick auf mechanische und elektrische Störungen möglich wird, wobei - ein Umspritzen des Wicklungspaketes vor der Montage in der Basisplatte und die geforderte Isolation und Abdichtung des Durchdringungsbereiches der Kontaktierung durch die Basisplatte immer noch gegeben sind.a simpler and therefore more cost-effective contacting with regard to design, manufacture, assembly and maintenance, and a faster and safer contacting with regard to mechanical and electrical faults is possible, whereby - an overmolding of the winding package before assembly in the base plate and the required insulation and sealing of the penetration area of the contact through the base plate are still provided.
Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Schutzanspruchs 1 gelöst.According to the innovation, this problem is solved by the technical teaching of claim 1.
Die Neuerung zeichnet sich dadurch aus, daß im/am Wicklungsträger mindestens eine Anschlußfahne angeordnet ist, welche an ihrem einen freien Ende im Bereich der Wicklungen als Lötstützpunkt ausgebildet ist zur Herstellung einer dauerhaften galvanischen Verbindung zwischen den Wicklungsdrähten und der Anschlußfahne, die an ihrem anderen freien Ende als Kontaktfeder ausgebildet ist, über welche dieThe innovation is characterized by the fact that at least one connection lug is arranged in/on the winding carrier, which is designed at one free end in the area of the windings as a soldering point for producing a permanent galvanic connection between the winding wires and the connection lug, which is designed at its other free end as a contact spring, via which the
zur Kontaktierung entsprechender Kontaktflächen auf einer Leiterplatte erforderliche Kontaktkraft ausgeübt wird.The contact force required to contact corresponding contact surfaces on a circuit board is exerted.
Hierbei ist unter "Lötstützpunkt" zu verstehen, daß dort ein mechanisch stabiler, elektrischer Leiter vorliegt, welcher für eine einwandfreie Lötverbindung ein entsprechend geeignetes Material und eine entsprechend geeignete Oberfläche aufweist.In this context, the term "soldering terminal" means that there is a mechanically stable electrical conductor which has a suitable material and a suitable surface for a perfect soldering connection.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Kontaktierung der Wicklungsdrahtenden &iacgr;&ogr; des Wicklungspaketes mit den Anschlußfahnen bereits vor dem endgültigen Zusammenbau des Spindelmotors vorgenommen werden kann. Ferner kann das bereits mit den Anschlußfahnen kontaktierte Wicklungspaket vollständig umspritzt werden, ohne daß dies die spätere Kontaktierung mit der Leiterplatte erschwert oder beeinträchtigt.This has the advantage that the winding wire ends of the winding package can be contacted with the connection lugs before the spindle motor is finally assembled. Furthermore, the winding package that is already contacted with the connection lugs can be completely overmolded without this making subsequent contact with the circuit board more difficult or impairing it.
Ein weiterer Vorteil ist, daß die Kontaktierung der Wicklungsdrahtenden mit den jeweiligen Anschlußfahnen vollkommen maschinell erfolgen kann. In einem ersten Schritt werden dabei die Wicklungsdrahtenden maschinell um die Anschlußfahnen gewickelt und in einem zweiten Schritt können diese Kontaktstellen dann z.B. durch maschinelles Löten verbunden werden.A further advantage is that the contacting of the winding wire ends with the respective connection lugs can be done entirely by machine. In a first step, the winding wire ends are wound around the connection lugs by machine and in a second step these contact points can then be connected, for example by machine soldering.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Neuerung ist, daß durch das Einbringen der Anschlußfahnen in den Wicklungsträger zum einen ein spezielles Anschlußteil selbst zur Aufnahme der Anschlußfahnen entbehrlich wird, zum andern entfallen auch die Kontaktstifte, welche beim Stand der Technik die Wicklungsdrahtenden der Wicklung mit den Kontaktfedern verbinden.Another significant advantage of the innovation is that by introducing the connection lugs into the winding carrier, on the one hand a special connection part itself for receiving the connection lugs is no longer required, and on the other hand the contact pins which in the state of the art connect the winding wire ends of the winding to the contact springs are also eliminated.
Durch die geringere Anzahl an Bauteilen werden also die Herstell- und Montagekosten gesenkt, zugleich fallen die zeit- und kostenintensiven Handlötungen zur elektrischen Verbindung zwischen Kontaktstiften und Kontaktfedern weg.The smaller number of components reduces manufacturing and assembly costs, while at the same time eliminating the time-consuming and costly manual soldering required to create the electrical connection between contact pins and contact springs.
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Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die Gefahr des Auftretens von kalten Lötstellen erheblich reduziert wird.This has the further advantage that the risk of cold solder joints occurring is significantly reduced.
Bei der vorliegenden Erfindung kann durch den mindestens in Teilbereichen vorzugsweise rechteckförmigen Querschnitt der federnden Anschlußfahnen bzw. Kontaktfedern in/am Wicklungsträger also die Lage der elektrischen Kontaktpunkte zwischen Anschlußfahnen und Steuerelektronik im wesentlichen festgelegt und ein Verdrehen der Anschlußfahnen in Bezug auf den Wicklungsträger und/oder die Kontaktflächen auf der Leiterplatte verhindert werden.In the present invention, the position of the electrical contact points between the connection lugs and the control electronics can be essentially fixed by the preferably rectangular cross-section of the resilient connection lugs or contact springs in/on the winding carrier, at least in some areas, and a twisting of the connection lugs in relation to the winding carrier and/or the contact surfaces on the circuit board can be prevented.
Die Anschlußfahnen können mindestens teilweise axial in/am Wicklungsträger verschiebbar angeordnet sein, wobei ein axialer Anschlag vorgesehen ist, welcher die axiale Verschiebung begrenzt. Dieser Anschlag kann z.B. in Form eines radialen Bundes an den Anschlußfahnen angebracht sein, welcher Bund an der Oberseite des Wicklungsträgers zur Anlage kommt. Der Anschlag kann beispielsweise durch einen Präge- oder Stauchvorgang an der Anschlußfahne erzielt werden. Bei der Montage muß in diesem Fall also die Anschlußfahne von oben her durch den Wicklungsträger eingeführt werden.The connection lugs can be arranged so that they can be moved at least partially axially in/on the winding support, with an axial stop being provided which limits the axial displacement. This stop can be attached to the connection lugs in the form of a radial collar, for example, which collar rests on the top of the winding support. The stop can be achieved, for example, by an embossing or compression process on the connection lug. In this case, the connection lug must be inserted through the winding support from above during assembly.
Bevorzugt werden Anschlußfahnen mit über die gesamte Länge durchgehendem Rechteckquerschnitt.Connection lugs with a rectangular cross-section that runs along their entire length are preferred.
Die Anschlußfahnen können den Wicklungsträger in axialer und/oder radialer Richtung durchdringen, oder in einer anderen Ausführungsform am Außenmantel des Wicklungsträgers festgelegt sein.The connection lugs can penetrate the winding carrier in the axial and/or radial direction, or in another embodiment can be fixed to the outer casing of the winding carrier.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlußfahnen innenseitig, d.h. im Bereich zwischen Wicklungspaket und Welle, angeordnet.In a preferred embodiment, the connection lugs are arranged on the inside, i.e. in the area between the winding package and the shaft.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous features and embodiments of the innovation are the subject of the subclaims.
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Im folgenden wird die Neuerung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.The innovation is explained in more detail below using drawings showing several implementation options. The drawings and their descriptions reveal further features and advantages of the innovation.
Es zeigen:Show it:
Figur 1: einen Schnitt durch einen Spindelmotor für Festplattenlaufwerke mit Kontaktierung nach der Neuerung mit senkrecht aus der Basisplatte herausgeführter Kontaktfeder;Figure 1: a section through a spindle motor for hard disk drives with contacting according to the innovation with a contact spring leading vertically out of the base plate;
Figur 2: eine Draufsicht auf den neuerungsgemäßen Wicklungsträger mit Anschlußfahnen;Figure 2: a plan view of the new winding carrier with connection lugs;
Figur 3 einen Schnitt durch die aus Wicklungsträger, Wicklungspaket und Anschlußfahnen bestehende Statorbaugruppe;Figure 3 shows a section through the stator assembly consisting of winding carrier, winding package and connecting lugs;
Figur 4: einen Schnitt durch einen Spindelmotor für Festplattenlaufwerke mit Kontaktierung nach der Neuerung mit senkrecht aus der Basisplatte herausgeführter und danach abgebogener Kontaktfeder.Figure 4: a section through a spindle motor for hard disk drives with contacting according to the innovation with a contact spring leading vertically out of the base plate and then bent.
In Figur 1 ist ein Schnitt durch einen Spindelmotor mit Kontaktierung für ein Festplattenlaufwerk zum Antrieb der Speicherplatten nach der Neuerung gezeigt.Figure 1 shows a section through a spindle motor with contact for a hard disk drive to drive the storage disks according to the innovation.
Mittels der auf der statorseitigen Welle 1 angeordneten Lager 2 ist der Rotor 4 gegenüber der Welle 1 drehbar gelagert, wobei die Außenringe der Lager 2 drehfest mit dem Rotor 4 verbunden sind. Ein zentral auf dem Rotor 4 befestigter und mit einer umlaufenden Dichtung 3 versehener Deckel 20 schützt den "Reinraum" des Festplattenlaufwerkes gegen Verunreinigungen durch die Lager 2, welche insbesondere durch Schmiermittel hervorgerufen werden.The rotor 4 is rotatably mounted relative to the shaft 1 by means of the bearings 2 arranged on the stator-side shaft 1, with the outer rings of the bearings 2 being connected to the rotor 4 in a rotationally fixed manner. A cover 20 fastened centrally to the rotor 4 and provided with a circumferential seal 3 protects the "clean room" of the hard disk drive against contamination by the bearings 2, which is caused in particular by lubricants.
Konzentrisch innerhalb des Rotors 4 und gegenüber dem Wicklungspaket 8 beabstandet, ist der von einem hülsenförmigen Eisenrückschluß 6 ummantelteConcentrically within the rotor 4 and spaced from the winding package 8, the
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Ringmagnet 7 angeordnet. Eisenrückschluß 6 und Ringmagnet 7 sind drehfest mit dem Rotor 4 verbunden.Ring magnet 7 is arranged. Iron yoke 6 and ring magnet 7 are connected to the rotor 4 in a rotationally fixed manner.
Am Wicklungsträger 11 sind Anschlußfahnen 13 derart befestigt, daß sie den Wicklungsträger im Wesentlichen in axialer Richtung durchdringen und oberhalb, in der Nähe der Wicklungsdrahtenden 14, sowie unterhalb im Bereich der Basisplatte aus dem Wicklungsträger 11 herausragen. Das obere aus dem Wicklungsträger 11 herausragende Teil der Anschlußfahne 13 ist als Lötstützpunkt 13a mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt ausgebildet und dient zur Kontaktierung derConnection lugs 13 are attached to the winding support 11 in such a way that they penetrate the winding support essentially in the axial direction and protrude from the winding support 11 above, near the winding wire ends 14, and below in the area of the base plate. The upper part of the connection lug 13 protruding from the winding support 11 is designed as a soldering point 13a with a preferably rectangular cross-section and serves to contact the
&iacgr;&ogr; Wicklungsdrahtenden 14 der Wicklungen 9 des Wicklungspaketes 8 mittels galvanischer Verbindung. Das untere aus dem Wicklungsträger 11 herausragende Teil der Anschlußfahnen 13 ist als Kontaktfeder 13b ausgebildet mit ebenfalls vorzugsweise rechteckigem Querschnitt, und dient zur kraftschlüssigen Kontaktierung von entsprechenden Kontaktflächen, beispielsweise in Form von durchkontaktierten Durchbrüchen oder Bohrungen, auf der - hier nicht dargestellten - Leiterplatte. Die Anschlußfahnen 13 sind durch einen etwa axial vorspringenden Ansatz 22 des Wicklungsträgers 11 geführt, welcher zum einen zur Isolierung der Anschlußfahnen 13 gegenüber der Basisplatte 5 dient, zum anderen durch die vergrößerte Überdeckung eine sichere Führung der Anschlußfahnen 13 im Wicklungsträger 11 während der Montage und beim Betrieb des Spindelmotors gewährleistet. Dazu ist der Ansatz 22 des Wicklungsträgers 11 derart durch eine entsprechende Ausnehmung 12 in der Basisplatte 5 geführt, daß der Ansatz 22 in etwa bündig mit der Unterseite der Basisplatte abschließt. Der Ansatz 22 kann als Verdrehsicherung zwischen Wicklungsträger 11 und Basisplatte 5 dienen.Î winding wire ends 14 of the windings 9 of the winding package 8 by means of a galvanic connection. The lower part of the connection lugs 13 protruding from the winding carrier 11 is designed as a contact spring 13b, also preferably with a rectangular cross-section, and is used for the frictional contacting of corresponding contact surfaces, for example in the form of plated-through openings or holes, on the circuit board (not shown here). The connection lugs 13 are guided through an approximately axially projecting shoulder 22 of the winding carrier 11, which on the one hand serves to insulate the connection lugs 13 from the base plate 5, and on the other hand ensures secure guidance of the connection lugs 13 in the winding carrier 11 during assembly and operation of the spindle motor due to the increased overlap. For this purpose, the projection 22 of the winding carrier 11 is guided through a corresponding recess 12 in the base plate 5 in such a way that the projection 22 is approximately flush with the underside of the base plate. The projection 22 can serve as an anti-twist device between the winding carrier 11 and the base plate 5.
Über die kraftschlüssige Kontaktierung entsprechender Kontaktflächen mittels der, als Kontaktfeder 13b ausgebildeten, unteren freien Enden der Anschlußfahnen 13 und der, an die, als Lötstützpunkt 13a ausgebildeten, oberen freien Enden der Anschlußfahnen 13 angelöteten Wicklungsdrahtenden 14 entsteht somit eine durchgehende galvanische Verbindung zwischen Leiterplatte und Wickelungspaket, über welche die Wicklungen sequentiell bestromt werden können, um das für den Antrieb des Rotors erforderliche Drehmoment zu erzeugen.The force-fitting contacting of corresponding contact surfaces by means of the lower free ends of the connection lugs 13, designed as contact springs 13b, and the winding wire ends 14 soldered to the upper free ends of the connection lugs 13, designed as soldering points 13a, thus creates a continuous galvanic connection between the circuit board and the winding package, via which the windings can be sequentially supplied with current in order to generate the torque required to drive the rotor.
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Figur 2 zeigt die Unteransicht auf den Wicklungsträger 11 mit Anschlußfahnen 13 bzw. Kontaktfedern 13b. Über die mittig angeordnete Bohrung 23 erfolgt die Lagezentrierung auf dem Kragen 15 der Basisplatte 5.Figure 2 shows the bottom view of the winding carrier 11 with connection lugs 13 or contact springs 13b. The position is centered on the collar 15 of the base plate 5 via the centrally arranged hole 23.
Im unteren Bereich ist der axial vorspringende, kreissegmentförmige Ansatz 22 zu sehen, durch welchen die als Kontaktfeder 13b ausgebildeten Anschlußfahnen 13 hindurchgeführt sind. Diesem Ansatz 22 diametral gegenüber befindet sich ein weiterer, zapfenförmiger, etwa axial vorspringender Ansatz 21, der in Verbindung mit einer entsprechenden Aussparung in der Basisplatte 5 als Verdrehsicherung dient. &iacgr;&ogr; Alternativ hierzu kann der Ansatz 21 entfallen, wobei dann der Ansatz 22 des Wicklungsträgers 11 als Verdrehsicherung dient.In the lower area, the axially projecting, circular segment-shaped projection 22 can be seen, through which the connection lugs 13 designed as contact springs 13b are guided. Diametrically opposite this projection 22 is another, pin-shaped, approximately axially projecting projection 21, which in conjunction with a corresponding recess in the base plate 5 serves as an anti-twist device. Alternatively, the projection 21 can be omitted, in which case the projection 22 of the winding carrier 11 serves as an anti-twist device.
Figur 3 zeigt eine aus Wicklungsträger 11, Wicklungspaket 8 mit Wicklungen 9 sowie Eisenblechpaket 10, und Anschlußfahnen 13 bestehende Statorbaugruppe im Schnitt mit Kontaktfedern 13b und Lötstützpunkten 13a, an welche Lötstützpunkte 13a die freien Wicklungsdrahtenden 14 der Wicklungen 9 angelötet sind.Figure 3 shows a stator assembly consisting of winding carrier 11, winding package 8 with windings 9 as well as iron sheet package 10, and connection lugs 13 in section with contact springs 13b and soldering terminals 13a, to which soldering terminals 13a the free winding wire ends 14 of the windings 9 are soldered.
Der Wicklungsträger 11 zeichnet sich durch eine geringe Bauhöhe aus und ist mit An- bzw. Auflageflächen 27a, 27b, 27c und 28a, 28b versehen, wobei erstere Auflageflächen 27 eine sichere Montage und lagerichtige Befestigung in der Basisplatte 5 ermöglichen, letztere Auflageflächen 28 die Positionierung und lagerichtige Fixierung des Wicklungspaketes 8 auf dem Wicklungsträger 11 ermöglichen.The winding carrier 11 is characterized by a low overall height and is provided with contact or support surfaces 27a, 27b, 27c and 28a, 28b, whereby the former support surfaces 27 enable secure assembly and correct positional fastening in the base plate 5, the latter support surfaces 28 enable the positioning and correct positional fixation of the winding package 8 on the winding carrier 11.
Um eine gasdichte und damit dauerhaft oxidations- bzw. korrosionsfreie Kontaktverbindung zur Leiterplatte hin zu gewährleisten, ist eine möglichst hohe Flächenpressung zwischen den sich berührenden Kontaktflächen anzustreben.In order to ensure a gas-tight and thus permanently oxidation- and corrosion-free contact connection to the circuit board, the highest possible surface pressure between the touching contact surfaces should be aimed for.
Hierzu sind die Enden der Kontaktfedern 13b zu Kontaktkalotten 24 ausgeformt, wodurch sich eine kleinere Stützfläche an der Berührungsstelle zwischen Kontaktfeder und Gegenkontaktfläche auf der Leiterplatte ergibt. Bei gleicher Kontakt- bzw. Federkraft erhöht sich dadurch die Flächenpressung nach Hertz, was -For this purpose, the ends of the contact springs 13b are formed into contact caps 24, which results in a smaller support surface at the contact point between the contact spring and the counter contact surface on the circuit board. With the same contact or spring force, the surface pressure increases according to Hertz, which -
&Ggr;"&Ggr;"
nach der Theorie der elektrischen Kontakte - zu einer gasdichten und damit korrosionssicheren Kontaktierung führt.according to the theory of electrical contacts - leads to a gas-tight and therefore corrosion-proof contact.
Statt der Ausformung zu Kalotten, können die Enden der Kontaktfedern 13b bespielsweise auch teilkugel- oder prismenförmig ausgebildet sein. Es kann aber auch eine V-förmige Biegung oder eine einfache kurze Abkröpfung vorgesehen sein.Instead of being shaped like domes, the ends of the contact springs 13b can also be partially spherical or prism-shaped, for example. However, a V-shaped bend or a simple short offset can also be provided.
Die Gestaltung der Kontaktfeder 13b kann in Bezug auf Form, Funktion und Beschaffenheit mit einer einseitig eingespannten Blattfeder verglichen werden, wobei &iacgr;&ogr; wegen der Quersteifigkeit ein etwa rechteckiger Querschnitt bevorzugt wird.The design of the contact spring 13b can be compared with a leaf spring clamped on one side in terms of shape, function and nature, whereby an approximately rectangular cross-section is preferred due to the transverse stiffness.
Es entspricht dem Stand der Technik, daß die mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte in einem durch die Höhe der Bauteile bestimmten parallelen Abstand unterhalb der Basisplatte 5 an dieser befestigt ist.It corresponds to the state of the art that the circuit board equipped with electronic components is attached to the base plate 5 at a parallel distance below the base plate 5 determined by the height of the components.
Wenn nun die zu kontaktierenden Flächen direkt, also ohne Durchkontaktierung, in das Leiterbahn-Layout der innen liegenden zur Basisplatte hin gerichteten Kupferkaschierung einbezogen werden, sind die Kontaktflächen nicht mehr senkrecht, sondern parallel zur Basisplatte 5 ausgerichtet. Zur kraftschlüssigen Kontaktierung dieser parallel ausgerichteten Kontaktflächen müssen die unteren freien Enden der Kontaktfahnen 13 radial ein- oder auswärts abgebogen ausgebildet sein.If the surfaces to be contacted are now included directly, i.e. without through-plating, in the conductor track layout of the internal copper cladding directed towards the base plate, the contact surfaces are no longer aligned vertically, but parallel to the base plate 5. In order to make force-fitting contact with these parallel contact surfaces, the lower free ends of the contact lugs 13 must be bent radially inwards or outwards.
Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausführung mit radial auswärts abgebogenen Kontaktfahnen. Hierbei schließt das als Kontaktfeder 13b' ausgebildete freie Ende der Anschlußfahne 13 mit der Ebene der Basisplatte 5 etwa einen Winkel von 15° bis 45° ein bzw. mit der Achse 25 des Wicklungsträgers 11 etwa einen Winkel von bis 75°.Figure 4 shows a preferred embodiment with contact lugs bent radially outwards. In this case, the free end of the connection lug 13, designed as a contact spring 13b', forms an angle of approximately 15° to 45° with the plane of the base plate 5 or an angle of approximately 75° with the axis 25 of the winding carrier 11.
Vorzugsweise erfolgt die Montage der aus Wicklungsträger 11, darauf befestigtem Wicklungspaket 8, und den mit den Kontaktfahnen 13 kontaktierten bzw. angelöteten Wicklungsdrahtenden 14, bestehende Statorbaugruppe in der in Figur 3Preferably, the stator assembly consisting of the winding carrier 11, the winding package 8 attached thereto, and the winding wire ends 14 contacted or soldered to the contact lugs 13, is assembled in the manner shown in Figure 3.
' ' &iacgr;&ogr; ''&iacgr;&ogr;
dargestellten Form auf der Basisplatte 5, also mit gerade herausgeführten Kontaktfahnen 13b. Dabei werden gleichzeitig der Kragen 15 auf der Basisplatte 5 in die Bohrung 23 und der axial vorspringende Ansatz 22 des Wicklungsträgers 11 in die entsprechende Aussparung 12 der Basisplatte 5 eingeführt und durch an sich bekannte Maßnahmen, wie z. B. Pressen oder Kleben miteinander fest verbunden. Jetzt erst werden die unteren freien Enden der Anschlußfahnen 13 radial nach außen hin in Pfeilrichtung 29 und weiter in Pfeilrichtung 30 abgebogen und zwar in die mit 13b" bezeichnete Stellung, also etwa parallel zur Unterseite der Basisplatte 5, wobei sie schließlich, nach elastischer Rückfederung, in die der Kontaktfeder 13b' &iacgr;&ogr; entsprechende Stellung übergehen.shown form on the base plate 5, i.e. with straight-out contact lugs 13b. At the same time, the collar 15 on the base plate 5 is introduced into the bore 23 and the axially projecting extension 22 of the winding carrier 11 is introduced into the corresponding recess 12 of the base plate 5 and firmly connected to one another by known measures such as pressing or gluing. Only now are the lower free ends of the connection lugs 13 bent radially outwards in the direction of arrow 29 and further in the direction of arrow 30, namely into the position marked 13b", i.e. approximately parallel to the underside of the base plate 5, where they finally, after elastic springback, move into the position corresponding to the contact spring 13b' �iacgr;&ogr;.
Beim Aufsetzen der Leiterplatte während der Endmontage werden die Kontaktfedern 13 in Pfeilrichtung 30 aus ihrer, mit 13b' bezeichneten, Ausgangslage elastisch federnd in die, mit 13b" bezeichnete, Arbeitslage gebracht. Der bei diesem überwiegend reversibel, also im elastischen Bereich, ablaufenden Biegevorgang zurückgelegte Federweg der Kontaktfeder, aus Stellung 13b' in 13b", entspricht dabei im wesentlichen dem aus dem ersten Umformprozeß der Anschlußfahne 13, nämlich aus Stellung 13b in Stellung 13b', resultierenden Überbiegungs- bzw. Rückfederungsanteil.When the circuit board is placed in place during final assembly, the contact springs 13 are brought in the direction of arrow 30 from their initial position, designated 13b', into the working position, designated 13b". The spring travel of the contact spring from position 13b' to 13b", which is predominantly reversible, i.e. in the elastic range, during this bending process, which takes place in the bending process, essentially corresponds to the overbending or springback component resulting from the first forming process of the connection lug 13, namely from position 13b to position 13b'.
Nach Befestigung der Leiterplatte an entsprechenden, den Abstand bestimmenden, Anlageflächen an der Basisplattenunterseite verläuft das als Kontaktfeder 13b" ausgestaltete freie Ende der Anschlußfahne 13 in Arbeitsstellung also im wesentlichen parallel zur Leiterplatte bzw. zur Unterseite der Basisplatte 5.After the circuit board has been attached to the corresponding contact surfaces on the underside of the base plate, which determine the distance, the free end of the connection lug 13, which is designed as a contact spring 13b", runs essentially parallel to the circuit board or to the underside of the base plate 5 in the working position.
Werkstoff, Abmessungen und der Federweg der Kontaktfeder zwischen den Stellungen 13b' und 13b" bzw. der entsprechende Arbeitshub der Kontaktkalotte zwischen den Positionen 24' und 24" bestimmen die Kraft, mit der sich die Kontaktfeder über die Kontaktkalotten 24 an der zugeordneten Kontaktfläche auf der Leiterplatte abstützt.The material, dimensions and the spring travel of the contact spring between positions 13b' and 13b" or the corresponding working stroke of the contact cap between positions 24' and 24" determine the force with which the contact spring is supported via the contact caps 24 on the associated contact surface on the circuit board.
Der Wicklungsträger 11 besitzt zahlreiche Anlageflächen zur sicheren Befestigung mit dem Basisflansch 5. Hierbei umgreift die Bohrung 23 den Kragen 15 in der Basisplatte 5 derart, daß die radiale Anlagefläche 27c an der zylinderförmigen äußeren Mantelfläche des Bundes zur Anlage kommt. Zum anderen liegen die horizontal ausgerichteten Anlageflächen 27a, 27b auf der entsprechenden Oberfläche der Basisplatte 5 auf. Zur Positionierung und Befestigung des Wicklungspaketes 8 auf dem Wicklungsträger 11 dienen die Anlageflächen 28a (radial) und 28b (axial).The winding carrier 11 has numerous contact surfaces for secure attachment to the base flange 5. The bore 23 surrounds the collar 15 in the base plate 5 in such a way that the radial contact surface 27c comes into contact with the cylindrical outer surface of the collar. On the other hand, the horizontally aligned contact surfaces 27a, 27b rest on the corresponding surface of the base plate 5. The contact surfaces 28a (radial) and 28b (axial) serve to position and attach the winding package 8 to the winding carrier 11.
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