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WO2023110956A1 - Method for establishing an electrical contact in an electrical machine - Google Patents

Method for establishing an electrical contact in an electrical machine Download PDF

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Publication number
WO2023110956A1
WO2023110956A1 PCT/EP2022/085742 EP2022085742W WO2023110956A1 WO 2023110956 A1 WO2023110956 A1 WO 2023110956A1 EP 2022085742 W EP2022085742 W EP 2022085742W WO 2023110956 A1 WO2023110956 A1 WO 2023110956A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contacting
coupling element
contacting element
laser
receiving section
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2022/085742
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Heider
Thomas Devermann
Christian Solf
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
Publication of WO2023110956A1 publication Critical patent/WO2023110956A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H05K2203/107Using laser light

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a contact of a contact element in an electrical machine and an electrical machine with an electrical contact.
  • Insulation displacement connections have the disadvantage that a clamp with a complex design and a corresponding space requirement, as well as local accessibility for the clamping tool, is required.
  • a connection using resistance welding also requires space and accessibility for the welding electrodes and the electrode holder.
  • break-through contacts pin in a hole
  • the process control for selective soldering is very complex.
  • the process of selective soldering is classified as not robust and always requires a subsequent check of the connection quality - optically directly or in combination with an X-ray system.
  • the object of the present invention is to overcome this disadvantage and to provide methods which can also be used when there is little space available. Disclosure of Invention
  • the present invention describes a method for producing contacting of a contacting element, in particular a contacting wire and/or a contacting pin, in an electrical machine on an electronic unit, in particular a printed circuit board and/or an intermediate element which is designed to make electrical contact with the printed circuit board, comprising the following Steps: a) providing a coupling element for the electronics unit having a receiving section, b) arranging the contacting element on the receiving section of the coupling element, c) melting the contacting element with a laser emitting green or blue laser radiation until an electrically conductive, material connection between the contacting element and the Coupling element is formed.
  • the process time for contacting can be advantageously reduced using the method according to the invention, so that a corresponding cost advantage can be achieved.
  • the space required during the joining of the joining partners can be significantly reduced. Due to the selected wavelength, neighboring structures can be prevented from being damaged when there is little space available in the electrical machine. This is ensured in particular by the significantly better absorption of the radiation when it is coupled into the base material.
  • a coupling element can be understood in particular as an element which has an absorption factor for has "green” or “blue” laser radiation, which is at least greater than 20%, preferably greater than 30%, particularly advantageously greater than 40%.
  • a laser-emitting green laser radiation- is to be understood as meaning a laser which emits laser light with a wavelength of approximately 512 nm, with approximately a tolerance range of +/-20 nm being understood.
  • a laser-emitting blue laser radiation- is to be understood as meaning a laser which emits laser light with a wavelength of approximately 445 nm, with approximately also meaning a tolerance range of +/-20 nm.
  • a “green” or “blue” laser will be discussed in this context.
  • An intermediate element of the type in question here can be, for example, a wiring board for electronics.
  • a contacting element can be a contacting wire or a contacting pin, for example. It is conceivable that the contacting wire itself is part of the winding of an electrical machine. Contacting pins are also conceivable for the electrical and/or mechanical contacting of the winding with the control electronics. It is conceivable that such a contacting pin is welded to the printed circuit board by means of the method according to the invention, wherein the contacting pin can have an additional insulation displacement section on the motor side for connection to the windings.
  • a materially bonded connection is to be understood in particular as a contact that has materially bonded connection sections between the contacting element and the coupling element that are dimensioned in such a way that one satisfies the external loads and requirements for conductivity in an electrical machine of the type in question here
  • Guidance support structure is provided.
  • the laser advantageously has a continuous laser power of between 1 kW and 3 kW.
  • contacting wires with a diameter between 0.2 mm and 3 mm, particularly advantageously between 0.3 and 2.6 mm can be advantageously used connect between 0.5mm and 2mm to the electronics unit using laser welding. According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is conceivable that the welding process takes place in a protective gas atmosphere.
  • the production of an electrical contact by means of a “green” or “blue” laser has the advantage that the contacting element with the coupling element can be produced particularly efficiently.
  • the formation of spatter which can be particularly critical in the area of the electronics unit, can be reduced in a particularly advantageous manner. Due to the high degree of absorption for aluminum and copper in these wavelength ranges, the damage to neighboring structures can be reduced in a particularly advantageous manner.
  • "Green" and “blue” laser radiation is very well absorbed by copper compared to the infrared wavelength range. This allows lower use of a laser with lower power and intensities. Compared to lasers in the infrared wavelength range, the use of "green” or “blue” lasers can advantageously minimize the risk of damaging neighboring parts or components through a reflection.
  • the coupling element and, alternatively or additionally, also the contacting element are designed to absorb the green and/or blue laser radiation.
  • an absorption element can be understood in particular as an element that has an absorptivity for “green” or “blue” laser radiation that is at least greater than 20%, preferably greater than 30%, particularly advantageously greater than 40%.
  • the contacting element and, alternatively or additionally, the coupling element are made of a non-ferrous metal, in particular copper or aluminum. It is also conceivable that the coupling element and, alternatively or additionally, also the contacting element are made of copper. Since copper has a particularly high degree of absorption for "green” and “blue” laser radiation, the coupling of the laser radiation into the base material can be fundamentally improved and damage to surrounding electronic components can thus be advantageously prevented.
  • the receiving section has a recess for the contacting element.
  • the receiving section preferably has a through-opening, in particular a through-hole, in which the contacting element is arranged.
  • the diameter of the through hole is larger than the diameter of the contacting element.
  • a particularly optimized contacting can be provided in that the contacting element is pushed through the through-opening to such an extent that it has an overhang, in particular a free melting section, to the surface of the coupling element.
  • the contacting element preferably penetrates both the electronics unit and the coupling element completely. Before the contacting element is melted, it therefore preferably has a free melting section that protrudes beyond the coupling element.
  • the height of the free fusion section preferably correlates with the diameter of the bonding wire and the diameter of the through-hole as follows:
  • the electronics unit is a board, in particular a printed circuit board or an interconnection board.
  • a plate is to be understood in particular as a substantially flat, preferably substantially planar element, the flat surface of which is very large in relation to its thickness. In this case, the plate extends essentially in a plate plane.
  • the contacting element has a main extension direction.
  • the main extension direction is preferably to be understood as the axis of symmetry of the contacting wire in the area of the receiving section, in particular in the passage through the through-opening.
  • An advantageous development of the invention provides that the main extension direction of the contacting element is arranged essentially perpendicular to the electronics unit.
  • the main direction of the laser extension encloses a laser angle of between 1° and 10°, preferably between 3° and 8°, particularly preferably between 5° and 6°, with the main direction of extension of the contacting element.
  • a main direction of extension of the laser means the main direction of propagation of the laser radiation, in particular the axis of symmetry of the main direction of propagation of the laser radiation.
  • the laser is thus aligned at a slight angle to the contacting element.
  • the laser is oriented at an appropriate angle to the surface normal of the plane of the circuit board.
  • the laser is slightly inclined in relation to the joining partner, a possible “shooting through” of the laser can be advantageously prevented by a corresponding gap between the contacting element and the coupling element. Due to the high absorption of laser radiation from "blue” and “green” lasers in copper, multiple reflections in a gap are not to be expected. This can be the case with infrared lasers, whereby components and parts underneath the electronic unit can be damaged.
  • the coupling element is designed as a connecting plate which is arranged on the electronics unit, in particular connected to the electronics unit by means of a solder or is designed embedded in the electronics unit.
  • the coupling element extends essentially parallel to the electronic unit.
  • the connecting plate can be understood as a substantially flat, preferably substantially planar element, the planar area of which is very large in relation to its thickness.
  • the connecting plate is preferably aligned parallel to the plane of the printed circuit board.
  • a particularly preferred development of the invention provides that the connecting plate is arranged in the plane of the printed circuit board.
  • the connecting plate is firmly connected to the coupling element.
  • the connecting plate has a similar thickness between and , preferably between and, more preferably between and . If the connection plate is embedded in the printed circuit board, it can be of particular advantage for the process if it is flush with the printed circuit board.
  • the extent of the connecting plate in the plane of the board is preferably many times smaller than the extent of the printed circuit board in the plane of the board.
  • the size of the connection plate is preferably adapted to the size of the laser spot.
  • the volume of the connecting plate is preferably dimensioned in such a way that a sufficiently stable, materially bonded, electrically conductive connection can be provided between the coupling element and the contacting element. It is advantageous that such a coupling element can be matched to the wire in terms of its dimensions, ie its material cross section and its thermal absorption, so that the laser evenly heats the contacting element and coupling element and thus provides ideal boundary conditions for particularly fast process management.
  • the coupling element has a through-opening through which the contacting element is passed or pushed through.
  • the contacting and coupling elements are dimensioned in such a way that after the contacting element has been passed through the through-opening and before the contacting element has been melted with the laser, there is a gap between the coupling element and the contacting element, preferably a circumferential gap, particularly preferably an im Substantially constantly large gap remains circumferentially.
  • the diameter of the contacting element in the area of the receiving section is between 10% and 30%, in particular between 15% and 25%, particularly preferably essentially 20% larger than the width of the circumferential gap.
  • a cover element can be arranged in the area of the circumferential gap.
  • This covering element is preferably also made of aluminum or copper so that it can be melted on with the contacting element and stable contacting can be provided.
  • the cover element is designed as a sleeve.
  • the cover element is preferably formed in one piece with the coupling element. After the arrangement of the contacting element in the receiving section, the cover element preferably rests against the contacting element in a circumferential contacting manner.
  • the cover element is preferably designed to be flatter than the coupling element.
  • the receiving section is essentially funnel-shaped.
  • the funnel neck of the essentially funnel-shaped receiving section is preferably arranged facing the laser.
  • the contacting element is preferably passed through the funnel neck from the funnel opening side, so that the funnel opening can act as an insertion aid for the wire.
  • the receiving section is designed essentially in the shape of a tulip. The contour is preferably described by a parabola rotating about a main extension direction. It is also conceivable for the receiving section to have a stripping edge, so that the wire is stripped of insulation when it is inserted into the receiving section at a free end, which can form the fusible section.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the receiving section is designed to nestle against the contacting element.
  • the receiving section is designed to be elastically deformable in such a way that it yields when the contacting element is passed through and can invest in this. It is conceivable that for this purpose the receiving section is designed to be many times thinner than the coupling element surrounding the receiving section
  • the coupling element in particular the receiving section, can be equipped with an embedded solder paste. If this point is sufficiently heated by the laser, a solder joint is created. It is also conceivable that the solder is also supplied laterally as a tubular solder. This is particularly advantageous when the gap to be bridged between the coupling element and the contacting element is very large.
  • a solder paste or a solder paste prepreg pressed solder paste, e.g. in the shape of a circular ring that can be placed over the wire
  • the solder can be arranged on the coupling element either before or after the contacting element is passed through.
  • the invention also relates to an electrical machine - in particular an electronically commutated electric motor - with a stator having electrical windings with at least one contacting element forming the winding or at least one contacting element for interconnecting the windings, with an electronic unit having a coupling element with a receiving section for energizing the windings , is provided. It is proposed that the electrical contact between the contacting element and the coupling element be produced by melting the contacting element with a laser emitting green or blue laser radiation until an electrically conductive, material connection is formed between the contacting element and the coupling element.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the method
  • Figures 2a-2c sectional views of an electronics unit with a contacting element according to one embodiment of the invention
  • Figure 3 is a schematic sectional view of an electronics unit with a contacting element according to a further embodiment of the invention
  • Figure 4 is a schematic sectional view of an electronics unit with a contacting element according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 1 schematically shows the process sequence of a method 100 for producing the contacting of a contacting element 20.
  • a contacting element 20 can be, for example, a contacting wire or a contacting pin.
  • a coupling element 40 is provided in a first method step 110.
  • the coupling element 40 is preferably arranged on a circuit board 44a or an intermediate element 44b, such as a wiring board of an electronic unit 44.
  • the coupling element 40 preferably has a receiving section 15 .
  • the receiving section 15 can be a through-opening in the coupling element 40, for example.
  • a second method step 120 the contacting element 20 is arranged on the receiving section 15 .
  • the contacting element 20 is thus brought into the vicinity of the coupling element 40 .
  • contacting element 20 is preferably brought closer to coupling element 40 at a distance of more than 1 mm.
  • the contacting element 20 is melted with a laser 64 emitting green or blue laser radiation 210a, 210b until an electrically conductive, material connection is formed between the contacting element 20 and the coupling element 40.
  • the electronics unit 44 is designed as a printed circuit board 44a.
  • the printed circuit board 44a essentially extends in a horizontal plane.
  • the printed circuit board 44a has a through opening 90 .
  • the coupling element 40 is advantageously arranged in the area of the through opening 90 of the printed circuit board 44a.
  • the coupling element 40 is preferably connected to the circuit board 44a by means of a coupling means 42, such as a solder.
  • the coupling element 40 advantageously extends essentially parallel to the printed circuit board 44a.
  • the coupling element 40 preferably has a connection section 15 .
  • the two through openings 90, 91 of the coupling element 40 and the printed circuit board 44a are preferably arranged essentially collinear, in particular axially parallel to one another.
  • the through-openings 90, 91 are preferably arranged one above the other in such a way that a common through-opening for the contacting element 20 is provided.
  • the coupling element 40 is preferably designed as a copper plate.
  • a contacting element 20 preferably a copper wire or copper pin, is guided through the receiving area 15 of the coupling element 40.
  • the contacting element is passed through the common passage opening of the coupling element 40 and the printed circuit board 44a.
  • the contacting element 20 is designed as a copper wire and has an optionally insulated section 22 .
  • the stripped free end 21 of the copper wire is preferred carried out in such a way through the coupling element 40 that it stands over the coupling element 40 .
  • the contacting element 20 After its arrangement on the coupling element 40 (method step 120), the contacting element 20 thus preferably has a free fusible section 54 that protrudes beyond the surface of the coupling element 40.
  • the contacting element 42 preferably has a main extension direction 62 .
  • the main extension direction 62 is preferably aligned essentially perpendicularly to the extension plane of the printed circuit board 44a.
  • the fusible section 54 is melted with a laser 64 emitting green or blue laser radiation 210a, 210b until an electrically conductive, materially bonded connection is formed between the contacting element 20 and the coupling element 40. This results in a very good conductive material connection between the contacting element 20 and the coupling element 40.
  • the dimensions and material selection (e.g. thermal absorption) of the coupling element are matched to the contacting element 20 in such a way that the laser 64 heats both the coupling element 40 and the contacting element 20 essentially simultaneously, thereby reducing the cycle time and Quality of the process can be significantly improved.
  • a laser 64 which emits green or blue laser radiation 210a, 210b
  • the laser radiation 210a, 210b can be absorbed particularly well by the coupling element 40 and contacting element 20 (in comparison to the infrared wavelength range).
  • This allows the use of a laser 64 of particularly low power and intensity.
  • the use of green or blue lasers minimizes the risk of damaging neighboring parts or components in such an electric motor through a reflex.
  • Figure 2a shows a section of an electrical machine 24 before the step of melting 130 and after the steps 110, 120 of arranging the Coupling element 40 and the contacting element 20.
  • Both the coupling element 40 and the contacting element 20 are preferably designed as absorption elements for absorbing the laser radiation 210a, 210b.
  • Both the coupling element 40 and the contacting element 20 preferably have a non-ferrous metal, in particular copper or aluminum.
  • Both the coupling element 40 and the contacting element 20 are preferably made of copper.
  • Both the coupling element 40 and the contacting element 20 are preferably made of copper.
  • the coupling element 40 preferably has a through-opening 90 with an opening diameter 50, through which the contacting element 20 is passed or pushed through.
  • the contacting element 20 and the through-opening 90 of the coupling element 40 are dimensioned such that after the contacting element 20 has been passed through the through-opening 90 and before the contacting element 40 is melted 130 with the laser 64, a gap 92 remains between the coupling element 40 and the contacting element 20 .
  • the gap 92 is circumferential.
  • the spacing between the contacting element 20 and the coupling element is equidistant around the circumference.
  • the contacting wire 20 preferably has a wire diameter of between 0.2 and 3 mm, in particular between 0.3 mm and 2.6 mm, particularly preferably between 0.5 mm and 2 mm.
  • the fusible section 54 of the contacting element has a length of a few mm.
  • the optimal length of the melting section 54 preferably correlates with the wire diameter of the contacting wire 20 and the opening cross section 50 of the through opening 90.
  • the circumferential gap is between 0.1 mm and 0.4 mm, particularly preferably 0.2 mm.
  • the laser 64 is preferably arranged at a laser incidence angle ⁇ .
  • the main direction of extension of the laser 60 closes a laser setting angle a with the direction of main extension of the contacting element 20 of approximately 5°.
  • other angles of incidence are also conceivable, provided these are suitable for advantageously reducing or preventing a corresponding multiple reflection in the gap 92 .
  • the diameter of the contacting element in the area of the receiving section is between 10% and 30%, in particular between 15% and 25%, particularly preferably essentially 20% larger than the width of the circumferential gap.
  • solder paste or a solder paste prepreg pressed solder paste, e.g. in the form of a circular ring, which is placed over the wire can
  • This is applied before or after the passage of the contacting element 20 and serves as a filling material.
  • the contacting element 20 is soldered to the coupling element 40 .
  • FIGS. 2a and 2b The process control is then coordinated in such a way that the components transfer sufficient heat to the additional material.
  • FIGS. 2a and 2b The further course of the process is shown in FIGS. 2a and 2b. In the following description of these figures, only the changes are discussed, with reference to the drawings and/or the description of FIG.
  • the contacting element 20 After the contacting element 20 has been inserted through the coupling element 40, the latter is melted with a laser 64 emitting green or blue laser radiation 210a, 210b. Both the contacting element 20 and the receiving region 15 of the coupling element 40 are melted using a laser 64, which has a laser spot 52, which is preferably larger than the diameter of the contacting element 20 and particularly preferably larger than the opening cross section 92 of the coupling element 40.
  • the contacting element 20 forms a melt head 26 with a diameter 53 which is dimensioned such that the melt volume is sufficient to bridge the gap 92 .
  • Coupling element 40 and contacting element 20 are now melted until an electrically conductive, materially bonded connection is formed 130 between contacting element 20 and coupling element 40 (see FIG. 2c).
  • FIG. 2a A further exemplary embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the following description and the drawing are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, whereby with regard to components with the same designation, in particular with regard to components with the same reference numbers, in principle also to the drawings and/or the description of the other exemplary embodiments, in particular FIG. 2a , can be referenced.
  • the coupling element 40 is funnel-shaped in the area of the receiving section 15 .
  • the coupling element has a peripheral collar 70, which according to a further advantageous development of the invention can rest on the contacting element 20. It is also conceivable for the coupling element 20 to be elastic in the area of the surrounding collar in such a way that it can nestle against the coupling element 20 . It is also conceivable that the funnel-shaped projection is formed by the passage of the contacting element 20 through the coupling element 40 . The tulip-shaped collar 70 preferably protrudes beyond the plane of extent of the coupling element 40 .
  • the opening cross section tapers from a first opening cross section 56 to a second opening cross section 55.
  • the funnel-shaped cross section of the collar 70 preferably has an opening angle ⁇ of between 5° and 45°.
  • the funnel-shaped projection can thus advantageously act as an insertion bevel for the contacting element 20.
  • FIG. 2a Another exemplary embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the following description and the drawing are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, whereby with regard to components with the same designation, in particular with regard to components with the same reference numbers, in principle also to the drawings and/or the description of the other exemplary embodiments, in particular FIG. 2a , can be referenced.
  • a cover element 46 is arranged in the area of the gap 92 .
  • This covering element 46 is preferably also made of aluminum or copper, so that it can be melted on with the contacting element 20 and stable contacting can be provided.
  • the cover element 46 is designed as a collar.
  • the cover element 46 is preferably formed in one piece with the coupling element 20 .
  • the covering element 46 is preferably in place after the contacting element 20 has been arranged Recording section 15 circumferentially contacting the contacting element 20 at.
  • the covering element 46 is preferably designed to be flatter than the coupling element 40 . Underlying structures can be protected by the covering element 46 and the gap between the contacting element and the coupling element can be bridged.

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Abstract

The invention relates to a method (100) for establishing a contact of a contacting element (20), in particular of a contacting wire and/or a contacting pin, in an electrical machine (10) on an electronic unit (44), in particular a printed circuit board (44a) and/or an intermediate element (44b) which is designed for electrical contact with the printed circuit board (44a). According to the invention, the method has the following steps: d) providing (110) a coupling element (40) for the electronic unit (44), said coupling element (40) having a receiving section (15), e) arranging (120) the contacting element (20) on the receiving section (15) of the coupling element (40), f) melting (130) the contacting element (20) using a laser (64) which emits green or blue laser radiation (210a, 210b) until an electrically conductive integral bond is formed between the contacting element (20) and the coupling element (40).

Description

Beschreibung Description

Titel title

Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung in einer elektrischen Maschine Method for producing an electrical contact in an electrical machine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung eines Kontaktierelementes in einer elektrischen Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einer elektrischen Kontaktierung. The invention relates to a method for producing a contact of a contact element in an electrical machine and an electrical machine with an electrical contact.

Stand der Technik State of the art

Derzeit werden Kupferdrähte von Spulen von elektrischen Maschinen zur Bestromung häufig mit Kaltkontaktiertechniken wie Schneidklemmverbindung realisiert, es sind jedoch andere auch Kontaktierungsformen, wie beispielsweise Widerstandsschweißungen oder Lötverbindung bekannt. Schneidklemmverbindungen weisen den Nachteil auf, dass eine konstruktiv aufwändige Klemme mit entsprechendem Bauraumbedarf, sowie eine örtliche Zugänglichkeit für das Klemmwerkzeug benötigt wird. Currently, copper wires from coils of electrical machines for energizing are often realized with cold contacting techniques such as insulation displacement connections, but other forms of contacting are also known, such as resistance welding or soldering connections. Insulation displacement connections have the disadvantage that a clamp with a complex design and a corresponding space requirement, as well as local accessibility for the clamping tool, is required.

Bei einer Verbindung mittels Widerstandsschweißen wird ebenfalls Bauraum und Zugänglichkeit für die Schweißelektroden und den Elektrodenhalter benötigt. Bei Durchbruchkontaktierungen (Pin in einer Bohrung), die mittels Selektivlöten verbunden werden, ist um die Lötstelle ein Freiraum für die Zugänglichkeit notwendig und als Sicherheitsabstand für benachbarte Bauteile erforderlich. Zudem ist die Prozessführung beim Selektivlöten sehr komplex. A connection using resistance welding also requires space and accessibility for the welding electrodes and the electrode holder. In the case of break-through contacts (pin in a hole) that are connected using selective soldering, there must be free space around the soldering point for accessibility and as a safety distance for neighboring components. In addition, the process control for selective soldering is very complex.

Der Prozess des Selektivlötens wird als nicht robust eingestuft und erfordert immer eine nachgelagerte Prüfung der Verbindungsqualität - optisch direkt oder in Kombination mit einem Röntgensystem. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu überwinden und Verfahren bereitzustellen, welche auch bei kleinem zur Verfügung stehendem Bauraum eingesetzt werden können. Offenbarung der Erfindung The process of selective soldering is classified as not robust and always requires a subsequent check of the connection quality - optically directly or in combination with an X-ray system. The object of the present invention is to overcome this disadvantage and to provide methods which can also be used when there is little space available. Disclosure of Invention

Vorteile Advantages

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierung eines Kontaktierelementes, insbesondere eines Kontaktierungsdrahtes und/oder eines Kontaktierungspins, in einer elektrischen Maschine auf einer Elektronikeinheit, insbesondere einer Leiterplatte und/ oder einem Zwischenelement, welches elektrisch kontaktierend zur Leiterplatte ausgebildet ist, aufweisend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Kopplungselementes für die Elektronikeinheit aufweisend einen Aufnahmeabschnitt, b) Anordnen des Kontaktierelementes am Aufnahmeabschnitt des Kopplungselementes, c) Aufschmelzen des Kontaktierelementes mit einem, grüne oder blaue Laserstrahlung emittierenden Laser bis eine elektrisch leitfähige, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktierelement und dem Kopplungselement ausgebildet ist. The present invention describes a method for producing contacting of a contacting element, in particular a contacting wire and/or a contacting pin, in an electrical machine on an electronic unit, in particular a printed circuit board and/or an intermediate element which is designed to make electrical contact with the printed circuit board, comprising the following Steps: a) providing a coupling element for the electronics unit having a receiving section, b) arranging the contacting element on the receiving section of the coupling element, c) melting the contacting element with a laser emitting green or blue laser radiation until an electrically conductive, material connection between the contacting element and the Coupling element is formed.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Kontaktierung eines Kontaktierelementes in einer elektrischen Maschine bereitzustellen, die einen deutlich reduzierten Bauraum benötigt. Darüber hinaus kann die Prozesszeit für die Kontaktierung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft reduziert werden, sodass sich ein entsprechender Kostenvorteil erreichen lässt. Der benötigte Platzbedarf während des Fügens der Fügepartner kann deutlich reduziert werden. Aufgrund der gewählten Wellenlänge kann verhindert werden, dass, bei geringem vorhandenen Platzangebot in der elektrischen Maschine, benachbarte Strukturen beschädigt werden. Dies ist insbesondere durch die deutlich bessere Absorption der Strahlung beim Einkoppeln ins Grundmaterial gewährleistet. With the method according to the invention, it is possible to provide contacting of a contacting element in an electrical machine that requires a significantly reduced installation space. In addition, the process time for contacting can be advantageously reduced using the method according to the invention, so that a corresponding cost advantage can be achieved. The space required during the joining of the joining partners can be significantly reduced. Due to the selected wavelength, neighboring structures can be prevented from being damaged when there is little space available in the electrical machine. This is ensured in particular by the significantly better absorption of the radiation when it is coupled into the base material.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einem Kopplungselement insbesondere ein Element verstanden werden, welches einen Absorptionsgrad für „grüne“ oder „blaue“ Laserstrahlung aufweist, welcher zumindest größer als 20%, vorzugweise größer als 30%, besonders vorteilhafterweise größer als 40% ist. In the context of the present invention, a coupling element can be understood in particular as an element which has an absorption factor for has "green" or "blue" laser radiation, which is at least greater than 20%, preferably greater than 30%, particularly advantageously greater than 40%.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem -grüne Laserstrahlung emittierenden Laser- ein Laser zur verstehen, welcher Laserlicht mit einer Wellenlänge von näherungsweise 512nm emittiert, wobei unter näherungsweise ein Toleranzrahmen von +/- 20nm zu verstehen ist. Entsprechend ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem -blaue Laserstrahlung emittierenden Laser- ein Laser zur verstehen, welcher Laserlicht mit einer Wellenlänge von näherungsweise 445nm emittiert, wobei unter näherungsweise ebenfalls ein Toleranzrahmen von +/- 20nm zu verstehen ist. Im Folgenden wird in diesem Zusammenhang von einem „grünen“ bzw. „blauen“ Laser die Rede sein. In the context of the present invention, a laser-emitting green laser radiation-is to be understood as meaning a laser which emits laser light with a wavelength of approximately 512 nm, with approximately a tolerance range of +/-20 nm being understood. Correspondingly, within the scope of the present invention, a laser-emitting blue laser radiation-is to be understood as meaning a laser which emits laser light with a wavelength of approximately 445 nm, with approximately also meaning a tolerance range of +/-20 nm. In the following, a “green” or “blue” laser will be discussed in this context.

Ein Zwischenelement der hier zur Rede stehenden Art kann beispielsweise eine Verschalteplatte für eine Elektronik sein. Bei einem Kontaktierelement kann es sich beispielsweise um einen Kontaktierungsdraht oder einen Kontaktierungspin handeln. Es ist denkbar, dass der Kontaktierungsdraht selbst Teil der Wicklung einer elektrischen Maschine ist. Zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung der Wicklung mit der Ansteuerelektronik sind auch Kontaktierungspins denkbar. Es ist denkbar, dass ein derartiger Kontaktierungspin mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Leiterplatte verschweißt ausgebildet ist, wobei der Kontaktierungspin motorseitig einen zusätzlichen Schneidklemmabschnitt zur Verbindung mit den Wicklungen aufweisen kann. An intermediate element of the type in question here can be, for example, a wiring board for electronics. A contacting element can be a contacting wire or a contacting pin, for example. It is conceivable that the contacting wire itself is part of the winding of an electrical machine. Contacting pins are also conceivable for the electrical and/or mechanical contacting of the winding with the control electronics. It is conceivable that such a contacting pin is welded to the printed circuit board by means of the method according to the invention, wherein the contacting pin can have an additional insulation displacement section on the motor side for connection to the windings.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einer stoffschlüssigen Verbindung insbesondere eine Kontaktierung zu verstehen, die derart dimensionierte stoffschlüssige Verbindungsabschnitte zwischen dem Kontaktierelement und dem Kopplungselement aufweist, dass eine den äußeren Belastungen und Anforderungen an die Leitfähigkeit in einer elektrischen Maschine der hier zur Rede stehenden Art genügende Leitstützstruktur bereitgestellt wird. Vorteilhafterweise weist der Laser eine kontinuierliche Laserleistung zwischen 1kW und 3kW auf. Vorteilhaft lassen sich insbesondere Kontaktierungsdrähte mit einem Durchmesser zwischen 0,2mm und 3mm, besonders vorteilhaft zwischen 0,3 und 2,6mm ganz besonders vorteilhaft zwischen 0,5mm und 2mm mittels Laserschweißen mit der Elektronikeinheit verbinden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es denkbar, dass der Schweißprozess in einer Schutzgasatomsphäre stattfindet. In the context of the present invention, a materially bonded connection is to be understood in particular as a contact that has materially bonded connection sections between the contacting element and the coupling element that are dimensioned in such a way that one satisfies the external loads and requirements for conductivity in an electrical machine of the type in question here Guidance support structure is provided. The laser advantageously has a continuous laser power of between 1 kW and 3 kW. In particular, contacting wires with a diameter between 0.2 mm and 3 mm, particularly advantageously between 0.3 and 2.6 mm, can be advantageously used connect between 0.5mm and 2mm to the electronics unit using laser welding. According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is conceivable that the welding process takes place in a protective gas atmosphere.

Die Herstellung einer elektrischen Kontaktierung mittels eines “grünen“ oder „blauen“ Lasers weist den Vorteil auf, dass das Kontaktierelement mit dem Kopplungselement besonders effizient hergestellt werden kann. Gleichzeitig kann die Spritzerbildung, welche insbesondere im Bereich der Elektronikeinheit kritisch sein kann besonders vorteilhaft reduziert werden. Aufgrund des hohen Absorptionsgrades für Aluminium und Kupfer in diesen Wellenlängenbereichen, kann die Beschädigungen benachbarter Strukturen besonders vorteilhaft reduziert werden. „Grüne“ und „blaue“ Laserstrahlung wird von Kupfer im Vergleich zum infraroten Wellenlängenbereich sehr gut absorbiert. Das erlaubt geringere die Verwendung eines Lasers mit geringerer Leistung und Intensitäten. Durch die Verwendung von „grünen oder „blauen“ Lasern kann somit im Vergleich zu Lasern im infraroten Wellenlängenbereich das Risiko benachbarte Bauteile oder Komponenten durch einen Reflex zu beschädigen, vorteilhaft minimiert werden. The production of an electrical contact by means of a “green” or “blue” laser has the advantage that the contacting element with the coupling element can be produced particularly efficiently. At the same time, the formation of spatter, which can be particularly critical in the area of the electronics unit, can be reduced in a particularly advantageous manner. Due to the high degree of absorption for aluminum and copper in these wavelength ranges, the damage to neighboring structures can be reduced in a particularly advantageous manner. "Green" and "blue" laser radiation is very well absorbed by copper compared to the infrared wavelength range. This allows lower use of a laser with lower power and intensities. Compared to lasers in the infrared wavelength range, the use of "green" or "blue" lasers can advantageously minimize the risk of damaging neighboring parts or components through a reflection.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. Advantageous developments of the method according to the invention are possible as a result of the features listed in the dependent claims.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Kopplungselement und alternativ hierzu oder zusätzlich auch das Kontaktierelement als zur Absorption der grünen und/ oder blauen Laserstrahlung ausgebildet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einem Absorptionselement insbesondere ein Element verstanden werden, welches einen Absorptionsgrad für „grüne“ oder „blaue“ Laserstrahlung aufweist, welcher zumindest größer als 20%, vorzugweise größer als 30%, besonders vorteilhaft größer als 40% ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen das Kontaktierelement und alternativ hierzu oder zusätzlich das Kopplungselement aus einem Buntmetall, insbesondere Kupfer oder Aluminium auf. Es ist auch denkbar, dass das Kopplungselement und alternativ hierzu oder zusätzlich auch das Kontaktierelement aus Kupfer besteht. Da Kupfer einen besonders hohen Absorptionsgrad für „grüne“ und „blaue“ Laserstrahlung aufweist kann die Einkopplung der Laserstrahlung ins Grundmaterial grundsätzlich verbessert werden und somit die Beschädigung umliegender Elektronikbauteile vorteilhaft verhindert werden. According to an advantageous development, the coupling element and, alternatively or additionally, also the contacting element are designed to absorb the green and/or blue laser radiation. In the context of the present invention, an absorption element can be understood in particular as an element that has an absorptivity for “green” or “blue” laser radiation that is at least greater than 20%, preferably greater than 30%, particularly advantageously greater than 40%. According to an advantageous development of the invention, the contacting element and, alternatively or additionally, the coupling element are made of a non-ferrous metal, in particular copper or aluminum. It is also conceivable that the coupling element and, alternatively or additionally, also the contacting element are made of copper. Since copper has a particularly high degree of absorption for "green" and "blue" laser radiation, the coupling of the laser radiation into the base material can be fundamentally improved and damage to surrounding electronic components can thus be advantageously prevented.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmeabschnitt eine Ausnehmung für das Kontaktierelement aufweist. Vorzugweise weist der Aufnahmeabschnitt eine Durchgangsöffnung, insbesondere eine Durchgangsbohrung aufweist, in welcher das Kontaktierelement angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser der Durchgangsbohrung größer als der Durchmesser des Kontaktierelementes. Eine besonders optimierte Kontaktierung kann dadurch bereitgestellt werden, dass das Kontaktierelement durch die Durchgangsöffnung soweit durchgesteckt wird, dass es einen Überhang, insbesondere einen freien Schmelzabschnitt zur Oberfläche des Kopplungselementes aufweist. Das Kontaktierelement durchgreift vorzugweise sowohl die Elektronikeinheit als auch das Kopplungselement vollständig. Vor dem Aufschmelzen des Kontaktierelementes weist dieses somit vorzugweise einen freien, über das Kopplungselement überstehenden Schmelzabschnitt auf. Die Höhe des freien Schmelzabschnittes korreliert vorzugweise wiefolgt mit dem Durchmesser des Kontaktierungsdrahtes und dem Durchmesser der Durchgangsbohrung: An advantageous development of the invention provides that the receiving section has a recess for the contacting element. The receiving section preferably has a through-opening, in particular a through-hole, in which the contacting element is arranged. According to a preferred embodiment of the invention, the diameter of the through hole is larger than the diameter of the contacting element. A particularly optimized contacting can be provided in that the contacting element is pushed through the through-opening to such an extent that it has an overhang, in particular a free melting section, to the surface of the coupling element. The contacting element preferably penetrates both the electronics unit and the coupling element completely. Before the contacting element is melted, it therefore preferably has a free melting section that protrudes beyond the coupling element. The height of the free fusion section preferably correlates with the diameter of the bonding wire and the diameter of the through-hole as follows:

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Elektronikeinheit eine Platte, insbesondere eine Leiterplatte oder eine Verschalteplatte. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einer Platte insbesondere ein im Wesentlichen flaches, vorzugweise im Wesentlichen planes Element zu verstehen, dessen ebene Fläche im Verhältnis zu seiner Dicke sehr groß ist. Die Platte erstreckt sich dabei im Wesentlichen in einer Plattenebene. Das Kontaktierelement weist nach seiner Anordnung im Aufnahmeabschnitt eine Haupterstreckungsrichtung auf. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter der Haupterstreckungsrichtung vorzugweise die Symmetrieachse des Kontaktierungsdrahtes im Bereich des Aufnahmeabschnittes, insbesondere in der Durchführung durch die Durchgangsöffnung zu verstehen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Haupterstreckungsrichtung des Kontaktierelementes im Wesentlichen senkrecht zur Elektronikeinheit angeordnet ist. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserhaupterstreckungsrichtung mit der Haupterstreckungsrichtung des Kontaktierelementes einen Laseranstellwinkel zwischen 1° und 10°, vorzugweise zwischen 3° und 8°, besonders vorzugsweisezwischen 5° und 6° einschließt. According to a preferred development of the invention, the electronics unit is a board, in particular a printed circuit board or an interconnection board. In the context of the present invention, a plate is to be understood in particular as a substantially flat, preferably substantially planar element, the flat surface of which is very large in relation to its thickness. In this case, the plate extends essentially in a plate plane. After its arrangement in the receiving section, the contacting element has a main extension direction. In the context of the present invention, the main extension direction is preferably to be understood as the axis of symmetry of the contacting wire in the area of the receiving section, in particular in the passage through the through-opening. An advantageous development of the invention provides that the main extension direction of the contacting element is arranged essentially perpendicular to the electronics unit. A particularly advantageous development of the invention provides that the main direction of the laser extension encloses a laser angle of between 1° and 10°, preferably between 3° and 8°, particularly preferably between 5° and 6°, with the main direction of extension of the contacting element.

Unter einer Laserhaupterstreckungsrichtung ist in diesem Zusammenhang die Hauptausbreitungsrichtung der Laserstrahlung, insbesondere die Symmetrieachse der Hauptausbreitungsrichtung der Laserstrahlung zu verstehen. Der Laser ist somit leicht winklig zum Kontaktierelement ausgerichtet. Alternativ ist der Laser unter einem entsprechenden Winkel zur Oberflächennormalen der Ebene der Leiterplatte ausgerichtet. In this context, a main direction of extension of the laser means the main direction of propagation of the laser radiation, in particular the axis of symmetry of the main direction of propagation of the laser radiation. The laser is thus aligned at a slight angle to the contacting element. Alternatively, the laser is oriented at an appropriate angle to the surface normal of the plane of the circuit board.

Bei leichter Schrägstellung des Lasers gegenüber dem Fügepartner kann ein mögliches „Durchschießen“ des Lasers durch einen entsprechenden Spalt zwischen dem Kontaktierelement und dem Kopplungselement vorteilhaft verhindert werden. Durch die hohe Absorption der Laserstrahlung von „blauen“ und „grünen“ Lasern in Kupfer sind Mehrfachreflexionen in einem Spalt nicht zu erwarten. Dies kann bei Infrarotlasern der Fall sein, wobei Komponenten und Bauteile unterhalb der Elektronikeinheit beschädigt werden können. If the laser is slightly inclined in relation to the joining partner, a possible "shooting through" of the laser can be advantageously prevented by a corresponding gap between the contacting element and the coupling element. Due to the high absorption of laser radiation from "blue" and "green" lasers in copper, multiple reflections in a gap are not to be expected. This can be the case with infrared lasers, whereby components and parts underneath the electronic unit can be damaged.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Kopplungselement als Verbindungsplatte ausgebildet ist, welche auf der Elektronikeinheit angeordnet, insbesondere mittels einem Lot mit der Elektronikeinheit verbunden ausgebildet ist oder in die Elektronikeinheit eingelassen ausgebildet ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich das Kopplungselement im Wesentlichen parallel zur Elektronikeinheit. Die Verbindungsplatte kann insbesondere als ein im Wesentlichen flaches, vorzugweise im Wesentlichen planes Element verstanden werden, dessen ebene Fläche im Verhältnis zu seiner Dicke sehr groß ist. Die Verbindungsplatte ist vorzugsweise parallel zur Plattenebene der Leiterplatte ausgerichtet. Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verbindungsplatte in der Plattenebene der Leiterplatte angeordnet ist. An advantageous development of the invention provides that the coupling element is designed as a connecting plate which is arranged on the electronics unit, in particular connected to the electronics unit by means of a solder or is designed embedded in the electronics unit. According to a particularly advantageous development of the invention, the coupling element extends essentially parallel to the electronic unit. In particular, the connecting plate can be understood as a substantially flat, preferably substantially planar element, the planar area of which is very large in relation to its thickness. The connecting plate is preferably aligned parallel to the plane of the printed circuit board. A particularly preferred development of the invention provides that the connecting plate is arranged in the plane of the printed circuit board.

Vorteilhafterweise ist die Verbindungsplatte fest mit dem Kopplungselement verbunden ausgebildet. Vorzugweise weist die Verbindungsplatte eine ähnliche Dicke zwischen und , vorzugweise zwischen und, besonders vorzugweise zwischen auf. Ist die Verbindungsplatte in die Leiterplatte eingelassen ausgebildet, so kann es von besonderem Vorteil für den Prozess sein, wenn diese bündig mit der Leiterplatte abschließt. Die Erstreckung der Verbindungsplatte in Plattenebene ist vorzugweise um ein Vielfaches kleiner als die Erstreckung der Leiterplatte in Plattenebene. Die Größe der Verbindungsplatte ist vorzugweise an die Größe des Laserspots angepasst. Das Volumen der Verbindungsplatte ist vorzugweise derart dimensioniert, dass eine ausreichend stabile stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Kontaktierelement bereitgestellt werden kann. Es ist dabei von Vorteil, dass ein derartiges Kopplungselement in seiner Dimensionierung, d.h. in seinem Materialquerschnitt und seiner thermischen Absorption so auf den Draht abgestimmt werden kann, dass der Laser Kontaktierelement und Kopplungselement gleichmäßig erwärmt und so ideale Randbedingungen für eine besonders schnelle Prozessführung vorliegen. Advantageously, the connecting plate is firmly connected to the coupling element. Preferably the connecting plate has a similar thickness between and , preferably between and, more preferably between and . If the connection plate is embedded in the printed circuit board, it can be of particular advantage for the process if it is flush with the printed circuit board. The extent of the connecting plate in the plane of the board is preferably many times smaller than the extent of the printed circuit board in the plane of the board. The size of the connection plate is preferably adapted to the size of the laser spot. The volume of the connecting plate is preferably dimensioned in such a way that a sufficiently stable, materially bonded, electrically conductive connection can be provided between the coupling element and the contacting element. It is advantageous that such a coupling element can be matched to the wire in terms of its dimensions, ie its material cross section and its thermal absorption, so that the laser evenly heats the contacting element and coupling element and thus provides ideal boundary conditions for particularly fast process management.

Wie bereits erwähnt weist das Kopplungselement gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine Durchgangsöffnung auf, durch welche das Kontaktierelement durchgeführt beziehungsweise durchgesteckt wird. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Kontaktier- und Kopplungselement derart dimensioniert, dass nach dem Durchführen des Kontaktierelementes durch die Durchgangsöffnung und vor dem Aufschmelzen des Kontaktierelementes mit dem Laser zwischen dem Kopplungselement und dem Kontaktierelement ein Spalt, vorzugweise ein umlaufender Spalt, besonders vorzugweise ein im Wesentlichen umlaufend konstant großer Spalt verbleibt. As already mentioned, according to an advantageous development of the invention, the coupling element has a through-opening through which the contacting element is passed or pushed through. According to an advantageous embodiment of the invention, the contacting and coupling elements are dimensioned in such a way that after the contacting element has been passed through the through-opening and before the contacting element has been melted with the laser, there is a gap between the coupling element and the contacting element, preferably a circumferential gap, particularly preferably an im Substantially constantly large gap remains circumferentially.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Durchmesser des Kontaktierelementes im Bereich des Aufnahmeabschnittes zwischen 10% und 30%, insbesondere zwischen 15% und 25%, besonders vorzugweise im Wesentlichen 20% größer ist als die Breite des umlaufenden Spaltes. Bei einem derartigen korrelierenden Flächenverhältnis zwischen dem Kontaktierelement und dem zu überbrückenden Spalt ist zum einen der Prozess des Ein- oder Durchführens des Kontaktierelementes vorteilhaft optimiert und gleichzeitig wird sichergestellt, dass ausreichend Schmelzvolumen zur Überbrückung des Spaltes bereitgestellt wird, sodass eine stabile Kontaktierung zur Verfügung gestellt werden kann. According to an advantageous development of the invention, the diameter of the contacting element in the area of the receiving section is between 10% and 30%, in particular between 15% and 25%, particularly preferably essentially 20% larger than the width of the circumferential gap. With such a correlating area ratio between the contacting element and the gap to be bridged, on the one hand the process of inserting or leading through the contacting element is advantageously optimized and at the same time it is ensured that sufficient Melting volume is provided to bridge the gap, so that a stable contact can be made available.

Um Mehrfachreflexionen im Spalt und damit einhergehende ungewünschte Beeinflussung von umliegenden Bauteilen zu verhindern, kann im Bereich des umlaufenden Spaltes ein Abdeckelement angeordnet sein. Vorzugweise ist dieses Abdeckelement ebenfalls aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet, dass es entsprechend mit dem Kontaktierelement aufgeschmolzen werden kann und eine stabile Kontaktierung zur Verfügung gestellt werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Abdeckelement als Manschette ausgebildet. Vorzugweise ist das Abdeckelement einteilig mit dem Kopplungselement ausgebildet. Vorzugweise liegt das Abdeckelement nach dem Anordnen des Kontaktierelementes im Aufnahmeabschnitt umlaufend kontaktierend am Kontaktierelement an. In order to prevent multiple reflections in the gap and the associated undesired influence on surrounding components, a cover element can be arranged in the area of the circumferential gap. This covering element is preferably also made of aluminum or copper so that it can be melted on with the contacting element and stable contacting can be provided. According to an advantageous development of the invention, the cover element is designed as a sleeve. The cover element is preferably formed in one piece with the coupling element. After the arrangement of the contacting element in the receiving section, the cover element preferably rests against the contacting element in a circumferential contacting manner.

Vorzugweise ist das Abdeckelement flacher als das Kopplungselement ausgebildet. The cover element is preferably designed to be flatter than the coupling element.

Es ist auch denkbar, dass zur Vermeidung der Mehrfachreflexionen im Spalt der Aufnahmeabschnitt im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet ist. Vorzugweise ist der Trichterhals des im Wesentlichen trichterförmigen Aufnahmeabschnittes dem Laser zugewandt angeordnet. Vorzugweise wird beim Einlegen des Kontaktierelementes, insbesondere des Wicklungsdrahtes das Kontaktierelement von der Trichteröffnungsseite durch den Trichterhals durchgeführt, sodass die Trichteröffnung im Sinne einer Einführhilfe für den Draht wirken kann. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmeabschnitt im Wesentlichen tulpenförmig ausgebildet ist. Die Kontur wird dabei vorzugweise durch eine um eine Haupterstreckungsrichtung rotierende Parabel beschrieben. Es ist auch denkbar, dass der Aufnahmeabschnitt eine Abisolationskante aufweist, sodass der Dreht beim Einführen in den Aufnahmeabschnitt an einem freien Ende, welches den Schmelzabschnitt ausbilden kann, abisoliert wird. It is also conceivable that, in order to avoid multiple reflections in the gap, the receiving section is essentially funnel-shaped. The funnel neck of the essentially funnel-shaped receiving section is preferably arranged facing the laser. When inserting the contacting element, in particular the winding wire, the contacting element is preferably passed through the funnel neck from the funnel opening side, so that the funnel opening can act as an insertion aid for the wire. An advantageous further development of the invention provides that the receiving section is designed essentially in the shape of a tulip. The contour is preferably described by a parabola rotating about a main extension direction. It is also conceivable for the receiving section to have a stripping edge, so that the wire is stripped of insulation when it is inserted into the receiving section at a free end, which can form the fusible section.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Aufnahmeabschnitt an das Kontaktierelement anschmiegbar ausgebildet ist. So ist es beispielsweise denkbar, dass der Aufnahmeabschnitt derart elastisch verformbar ausgebildet ist, dass er sich beim Durchführen des Kontaktierelementes nachgeben und an dieses anlegen kann. Es ist denkbar, dass der Aufnahmeabschnitt zu diesem Zweck im ein Vielfaches dünnwandiger ausgebildet ist, als das den Aufnahmeabschnitt umgebende Kopplungselement A further advantageous embodiment of the invention provides that the receiving section is designed to nestle against the contacting element. For example, it is conceivable that the receiving section is designed to be elastically deformable in such a way that it yields when the contacting element is passed through and can invest in this. It is conceivable that for this purpose the receiving section is designed to be many times thinner than the coupling element surrounding the receiving section

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann das Kopplungselement, insbesondere der Aufnahmeabschnitt mit einer eingebetten Lotpaste bestückt ausgebildet sein. Wird diese Stelle vom Laser ausreichend erwärmt entsteht eine Lötstelle. Es ist auch denkbar, dass das Lot auch als Röhrenlot seitlich zugeführt wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der zu überbrückende Spalt zwischen Kopplungselement und Kontaktierelement sehr groß ausgebildet ist. Durch das Anordnen einer Lotpaste oder eines Lotpasten- Preprags (gepresste Lotpaste, z.B. als Kreisringform, die über den Draht gelegt werden kann) am Spalt kann dieser besonders zuverlässig durch das Lot als Füllmaterial überbrückt werden. Das Lot kann sowohl vor, als auch nach dem Durchführen des Kontaktierelementes am Kopplungselement angeordnet werden. According to an advantageous development of the method, the coupling element, in particular the receiving section, can be equipped with an embedded solder paste. If this point is sufficiently heated by the laser, a solder joint is created. It is also conceivable that the solder is also supplied laterally as a tubular solder. This is particularly advantageous when the gap to be bridged between the coupling element and the contacting element is very large. By arranging a solder paste or a solder paste prepreg (pressed solder paste, e.g. in the shape of a circular ring that can be placed over the wire) at the gap, this can be bridged particularly reliably by the solder as the filling material. The solder can be arranged on the coupling element either before or after the contacting element is passed through.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine - insbesondere ein elektronisch kommutierter Elektromotor - mit einem Stator aufweisend elektrische Wicklungen mit zumindest einem die Wicklung bildenden Kontaktierelement oder zumindest einem Kontaktierelement zum Verschalten der Wicklungen, wobei zur Bestromung der Wicklungen eine Elektronikeinheit, aufweisend ein Kopplungselement mit einem Aufnahmeabschnitt, vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktierelement und dem Kopplungselement durch Aufschmelzen des Kontaktierelementes mit einem, grüne oder blaue Laserstrahlung emittierenden Laser bis eine elektrisch leitfähige, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktierelement und dem Kopplungselement ausgebildet ist, hergestellt wird. The invention also relates to an electrical machine - in particular an electronically commutated electric motor - with a stator having electrical windings with at least one contacting element forming the winding or at least one contacting element for interconnecting the windings, with an electronic unit having a coupling element with a receiving section for energizing the windings , is provided. It is proposed that the electrical contact between the contacting element and the coupling element be produced by melting the contacting element with a laser emitting green or blue laser radiation until an electrically conductive, material connection is formed between the contacting element and the coupling element.

Zeichnungen drawings

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktierung eines Kontaktierelementes dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen. In the drawings, exemplary embodiments of the method for producing contacting of a contacting element are shown and explained in more detail in the following description. Show it The same parts are given the same reference numbers in the different design variants.

Figur 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens, Figure 1 shows a schematic representation of the method,

Figuren 2a-2c Schnittdarstellungen einer Elektronikeinheit mit einem Kontaktierungselement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Elektronikeinheit mit einem Kontaktierungselement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung einer Elektronikeinheit mit einem Kontaktierungselement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Figures 2a-2c sectional views of an electronics unit with a contacting element according to one embodiment of the invention, Figure 3 is a schematic sectional view of an electronics unit with a contacting element according to a further embodiment of the invention, Figure 4 is a schematic sectional view of an electronics unit with a contacting element according to a further embodiment of the invention.

Figur 1 zeigt schematisch den Verfahrensablauf eines Verfahrens 100 zur Herstellung der Kontaktierung eines Kontaktierelementes 20. Ein derartiges Kontaktierungselement 20 kann beispielsweise ein Kontaktierungsdraht oder ein Kontaktierungspin sein. In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird ein Kopplungselement 40 bereitgestellt. Das Kopplungselement 40 wird vorzugweise an einer Leiterplatte 44a oder einem Zwischenelement 44b, wie beispielsweise einer Verschalteplatte einer Elektronikeinheit 44 angeordnet. Das Kopplungselement 40 weit vorzugweise einen Aufnahmeabschnitt 15 auf. Der Aufnahmeabschnitt 15 kann beispielsweise eine Durchgangsöffnung im Kopplungselement 40 sein. FIG. 1 schematically shows the process sequence of a method 100 for producing the contacting of a contacting element 20. Such a contacting element 20 can be, for example, a contacting wire or a contacting pin. In a first method step 110, a coupling element 40 is provided. The coupling element 40 is preferably arranged on a circuit board 44a or an intermediate element 44b, such as a wiring board of an electronic unit 44. The coupling element 40 preferably has a receiving section 15 . The receiving section 15 can be a through-opening in the coupling element 40, for example.

In einem zweiten Verfahrensschritt 120 wird das Kontaktierelement 20 am Aufnahmeabschnitt 15 angeordnet. Das Kontaktierelement 20 wird in diesem Verfahrensschritt 120 somit in einen Nahbereich des Kopplungselementes 40 gebracht. Vorzugweise wird während dem Verfahrensschritt 120 das Kontaktierelement 20 näher als 1mm Abstand an das Kopplungselement 40 herangeführt. In einem dritten Verfahrensschritt 130 wird das Kontaktierungselement 20 mit einem, grüne oder blaue Laserstrahlung 210a, 210b emittierenden Laser 64 aufgeschmolzen, bis eine elektrisch leitfähige, stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kontaktierelement 20 und dem Kopplungselement 40 ausgebildet ist. In a second method step 120 the contacting element 20 is arranged on the receiving section 15 . In this method step 120 , the contacting element 20 is thus brought into the vicinity of the coupling element 40 . During method step 120, contacting element 20 is preferably brought closer to coupling element 40 at a distance of more than 1 mm. In a third method step 130, the contacting element 20 is melted with a laser 64 emitting green or blue laser radiation 210a, 210b until an electrically conductive, material connection is formed between the contacting element 20 and the coupling element 40.

In den Figuren 2a bis 2c ist das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gemäß der in Figur 2a dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektronikeinheit 44 als Leiterplatte 44a ausgebildet. Die Leiterplatte 44a erstreckt sich im Wesentlichen in einer Horizontalebene. Die Leiterplatte44a weist eine Durchgangsöffnung 90 auf. Im Bereich der Durchgangsöffnung 90 der Leiterplatte 44a ist vorteilhaft das Kopplungselement 40 angeordnet. Das Kopplungselement 40 ist vorzugweise mittels eines Kopplungsmittels 42, wie beispielsweise einem Lot mit der Leiterplatte 44a verbunden. Das Kopplungselement 40 erstreckt sich gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft im Wesentlichen parallel zur Leiterplatte 44a. In the figures 2a to 2c, the method is shown according to an embodiment of the invention. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 2a, the electronics unit 44 is designed as a printed circuit board 44a. The printed circuit board 44a essentially extends in a horizontal plane. The printed circuit board 44a has a through opening 90 . The coupling element 40 is advantageously arranged in the area of the through opening 90 of the printed circuit board 44a. The coupling element 40 is preferably connected to the circuit board 44a by means of a coupling means 42, such as a solder. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 2, the coupling element 40 advantageously extends essentially parallel to the printed circuit board 44a.

Vorzugweise weist das Kopplungselement 40 einen Anbindungsabschnitt 15 auf. Der Anbindungsabschnitt 15 ist gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls als Durchgangsöffnung 91 ausgebildet. Vorzugweise sind die beiden Durchgangsöffnungen 90, 91 von Kopplungselement 40 und Leiterplatte 44a im Wesentlichen kollinear, insbesondere achsparallel zueinander angeordnet. Vorzugweise sind die Durchgangsöffnungen 90, 91 derart übereinander angeordnet, dass sie eine gemeinsame Durchgangsöffnung für das Kontaktierelement 20 bereitgestellt wird. The coupling element 40 preferably has a connection section 15 . According to the embodiment of the invention shown in FIG. The two through openings 90, 91 of the coupling element 40 and the printed circuit board 44a are preferably arranged essentially collinear, in particular axially parallel to one another. The through-openings 90, 91 are preferably arranged one above the other in such a way that a common through-opening for the contacting element 20 is provided.

Gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Kopplungselement 40 vorzugweise als Kupferplatte ausgebildet. Nach dem ersten Verfahrensschritt 110, dem Bereitstellen des Kopplungselements 40, insbesondere dem Anordnen oder Anlöten des Kopplungselementes 40 auf der Leiterplatte 44a, wird ein Kontaktierungselement 20, vorzugweise ein Kupferdraht oder Kupferpin durch den Aufnahmebereich 15 des Kopplungselementes 40 geführt. Gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird das Kontaktierungselement durch die gemeinsame Durchgangsöffnung von Kopplungselement 40 und Leiterplatte 44a geführt. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 2, the coupling element 40 is preferably designed as a copper plate. After the first method step 110, the provision of the coupling element 40, in particular the arrangement or soldering of the coupling element 40 on the printed circuit board 44a, a contacting element 20, preferably a copper wire or copper pin, is guided through the receiving area 15 of the coupling element 40. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 2, the contacting element is passed through the common passage opening of the coupling element 40 and the printed circuit board 44a.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kontaktierungselement 20 als Kupferdraht ausgebildet und weist einen gegebenenfalls einen isolierten Abschnitt 22 auf. Das abisolierte freie Ende 21 des Kupferdrahtes wird vorzugweise derart durch das Kopplungselement 40 durchgeführt, dass es zur über das Kopplungselement 40 steht. Das Kontaktierungselement 20 weist somit nach seiner Anordnung am Kopplungselement 40 (Verfahrensschritt 120) vorzugweise einen freien, über die Fläche des Kopplungselementes 40 überstehenden Schmelzabschnitt 54 auf. Das Kontaktierelement 42 weist vorzugweise eine Haupterstreckungsrichtung 62 auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Haupterstreckungsrichtung 62 vorzugweise im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsebene der Leiterplatte 44a ausgerichtet. According to an advantageous development of the invention, the contacting element 20 is designed as a copper wire and has an optionally insulated section 22 . The stripped free end 21 of the copper wire is preferred carried out in such a way through the coupling element 40 that it stands over the coupling element 40 . After its arrangement on the coupling element 40 (method step 120), the contacting element 20 thus preferably has a free fusible section 54 that protrudes beyond the surface of the coupling element 40. The contacting element 42 preferably has a main extension direction 62 . According to an advantageous development of the invention, the main extension direction 62 is preferably aligned essentially perpendicularly to the extension plane of the printed circuit board 44a.

Nach dem Durchführen 120 des Kontaktierungselementes 20 durch das Kopplungselement 40 wird der Schmelzabschnitt 54 mit einem, grüne oder blaue Laserstrahlung 210a, 210b emittierenden Laser 64 aufgeschmolzen, bis eine elektrisch leitfähige, stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kontaktierelement 20 und dem Kopplungselement 40 ausgebildet ist. Dabei ergibt sich eine sehr gut leitende stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktierelement 20 und dem Kopplungselement 40. After the contacting element 20 has been passed 120 through the coupling element 40, the fusible section 54 is melted with a laser 64 emitting green or blue laser radiation 210a, 210b until an electrically conductive, materially bonded connection is formed between the contacting element 20 and the coupling element 40. This results in a very good conductive material connection between the contacting element 20 and the coupling element 40.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Kopplungselement in seiner Dimensionierung und der Materialauswahl (z.B. thermische Absorption) derart auf das Kontaktierelement 20 abgestimmt, dass der Laser 64 sowohl das Kopplungselement 40, als auch das Kontaktierungselement 20 im Wesentlichen gleichzeitig erwärmt, wodurch Taktzeit und Qualität des Prozesses signifikant verbessert werden können. Durch die Verwendung eines Lasers 64, welcher grüne oder blaue Laserstrahlung 210a, 210b emittiert, kann die Laserstrahlung 210a, 210b vom Kopplungselement 40 und Kontaktierelement 20 besonders gut (im Vergleich infraroten Wellenlängenbereich) absorbiert werden. Das erlaubt die Verwendung eines Lasers 64 von besonders geringer Leistung und Intensität. Zum anderen wird durch die Verwendung von grünen oder blauen Lasern das Risiko benachbarte Bauteile oder Komponenten in einem derartigen Elektromotor durch einen Reflex zu beschädigt, minimiert. According to a particularly advantageous development of the invention, the dimensions and material selection (e.g. thermal absorption) of the coupling element are matched to the contacting element 20 in such a way that the laser 64 heats both the coupling element 40 and the contacting element 20 essentially simultaneously, thereby reducing the cycle time and Quality of the process can be significantly improved. By using a laser 64, which emits green or blue laser radiation 210a, 210b, the laser radiation 210a, 210b can be absorbed particularly well by the coupling element 40 and contacting element 20 (in comparison to the infrared wavelength range). This allows the use of a laser 64 of particularly low power and intensity. On the other hand, the use of green or blue lasers minimizes the risk of damaging neighboring parts or components in such an electric motor through a reflex.

Figur 2a zeigt einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine 24 vor dem Schritt des Aufschmelzens 130 und nach den Schritten 110, 120 des Anordnens des Kopplungselementes 40 und des Kontaktierelementes 20. Sowohl das Kopplungselement 40 als auch das Kontaktierelement 20 sind vorzugweise als Absorptionselemente zur Absorption der Laserstrahlung 210a, 210b ausgebildet. Sowohl das Kopplungselement 40 als auch das Kontaktierelement 20 weisen vorzugweise ein Buntmetall, insbesondere Kupfer oder Aluminium auf. Vorzugweise sind Sowohl das Kopplungselement 40 als auch das Kontaktierelement 20 aus Kupfer ausgebildet. Vorzugweise bestehen sowohl das Kopplungselement 40 als auch das Kontaktierelement 20 aus Kupfer. Figure 2a shows a section of an electrical machine 24 before the step of melting 130 and after the steps 110, 120 of arranging the Coupling element 40 and the contacting element 20. Both the coupling element 40 and the contacting element 20 are preferably designed as absorption elements for absorbing the laser radiation 210a, 210b. Both the coupling element 40 and the contacting element 20 preferably have a non-ferrous metal, in particular copper or aluminum. Both the coupling element 40 and the contacting element 20 are preferably made of copper. Both the coupling element 40 and the contacting element 20 are preferably made of copper.

Gemäß der in Figur 2a dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist das Kopplungselement 40 vorzugweise eine Durchgangsöffnung 90 mit einem Öffnungsdurchmesser 50 auf, durch welche das Kontaktierelement 20 durchgeführt beziehungsweise durchgesteckt wird. Vorzugweise sind das Kontaktierelement 20 und die Durchgangsöffnung 90 des Kopplungselementes 40 derart dimensioniert, dass nach dem Durchführen des Kontaktierelementes 20 durch die Durchgangsöffnung 90 und vor dem Aufschmelzen 130 des Kontaktierelementes 40 mit dem Laser 64 zwischen dem Kopplungselement 40 und dem Kontaktierelement 20 ein Spalt 92 verbleibt. Vorzugweise ist der Spalt 92 umlaufend ausgebildet. Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem Kontaktierelement 20 und dem Kopplungselement umlaufend äquidistant ausgebildet. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 2a, the coupling element 40 preferably has a through-opening 90 with an opening diameter 50, through which the contacting element 20 is passed or pushed through. Preferably, the contacting element 20 and the through-opening 90 of the coupling element 40 are dimensioned such that after the contacting element 20 has been passed through the through-opening 90 and before the contacting element 40 is melted 130 with the laser 64, a gap 92 remains between the coupling element 40 and the contacting element 20 . Preferably, the gap 92 is circumferential. Preferably, the spacing between the contacting element 20 and the coupling element is equidistant around the circumference.

Vorzugweise weist der Kontaktierungsdraht 20 einen Drahtdurchmesser zwischen 0,2 und 3mm, insbesondere zwischen 0,3mm und 2,6mm, besonders vorzugweise zwischen 0,5mm und 2mm auf. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Schmelzabschnitt 54 des Kontaktierungselementes eine Länge von einigen wenigen mm auf. Bevorzugt korreliert die optimale Länge des Schmelzabschnittes 54 mit dem Drahtdurchmesser des Kontaktierungsdrahtes 20 und dem Öffnungsquerschnitt 50 des Durchgangsöffnung 90. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der umlaufende Spalt zwischen 0,1mm und 0,4mm, besonders vorzugweise 0,2mm groß. The contacting wire 20 preferably has a wire diameter of between 0.2 and 3 mm, in particular between 0.3 mm and 2.6 mm, particularly preferably between 0.5 mm and 2 mm. According to an advantageous development of the invention, the fusible section 54 of the contacting element has a length of a few mm. The optimal length of the melting section 54 preferably correlates with the wire diameter of the contacting wire 20 and the opening cross section 50 of the through opening 90. According to an advantageous development of the invention, the circumferential gap is between 0.1 mm and 0.4 mm, particularly preferably 0.2 mm.

Vorzugweise ist der Laser 64 unter einem Laseranstellwinkel a angeordnet. Wie in Figur 2a zu erkennen ist, schließt die Laserhaupterstreckungsrichtung 60 mit der Haupterstreckungsrichtung 62 des Kontaktierelementes 20 einen Laseranstellwinkel a von näherungsweise 5° ein. Es sind jedoch auch andere Anstellwinkel denkbar, sofern diese geeignet sind eine entsprechende Mehrfachreflexion im Spalt 92 vorteilhaft zu reduzieren beziehungsweise zu verhindern. The laser 64 is preferably arranged at a laser incidence angle α. As can be seen in FIG. 2a, the main direction of extension of the laser 60 closes a laser setting angle a with the direction of main extension of the contacting element 20 of approximately 5°. However, other angles of incidence are also conceivable, provided these are suitable for advantageously reducing or preventing a corresponding multiple reflection in the gap 92 .

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Durchmesser des Kontaktierelementes im Bereich des Aufnahmeabschnittes zwischen 10% und 30%, insbesondere zwischen 15% und 25%, besonders vorzugweise im Wesentlichen 20% größer ist als die Breite des umlaufenden Spaltes. Bei einem derartigen korrelierenden Flächenverhältnis zwischen dem Kontaktierelement und dem zu überbrückenden Spalt ist zum einen der Prozess des Ein- oder Durchführens des Kontaktierelementes vorteilhaft optimiert und gleichzeitig wird sichergestellt, dass ausreichend Schmelzvolumen zur Überbrückung des Spaltes bereitgestellt wird, sodass eine stabile Kontaktierung zur Verfügung gestellt werden kann. Gemäß der in Figur 2a dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Laser 64 winklig ausgerichtet. Bei leichter Schrägstellung des Lasers 64 gegenüber dem Fügepartner wird das „Durchschießen“ der Laserstrahlung 210a, 210b durch den Spalt 92 vorteilhaft verhindert. Durch die hohe Absorption der blauen oder grünen Laserstrahlung 210a, 210b in Kupfer können Mehrfachreflexionen im Spalt 92 vorteilhaft verhindert werden. According to an advantageous development of the invention, the diameter of the contacting element in the area of the receiving section is between 10% and 30%, in particular between 15% and 25%, particularly preferably essentially 20% larger than the width of the circumferential gap. With such a correlating area ratio between the contacting element and the gap to be bridged, on the one hand the process of inserting or leading through the contacting element is advantageously optimized and at the same time it is ensured that sufficient melt volume is provided to bridge the gap, so that stable contacting is provided can. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 2a, the laser 64 is oriented at an angle. With a slight inclination of the laser 64 relative to the joining partner, the “shooting through” of the laser radiation 210a, 210b through the gap 92 is advantageously prevented. Due to the high absorption of the blue or green laser radiation 210a, 210b in copper, multiple reflections in the gap 92 can advantageously be prevented.

Sollte der Spalt 92 zwischen dem Kopplungselement 40 und dem Kontaktierungselement 20 so groß sein, dass er beim Schweißen nicht sicher überbrückt werden kann, ist es möglich eine Lotpaste oder ein Lotpasten- Preprag (gepresste Lotpaste, z.B. als Kreisringform, die über den Draht gelegt werden kann) zu verwenden. Diese wird vor oder nach dem Durchführen des Kontaktierungselementes 20 aufgebracht und dient als Füllmaterial. In diesem Fall wird das Kontaktierungselement 20 mit dem Kopplungselement 40 verlötet. If the gap 92 between the coupling element 40 and the contacting element 20 is so large that it cannot be safely bridged during welding, it is possible to use a solder paste or a solder paste prepreg (pressed solder paste, e.g. in the form of a circular ring, which is placed over the wire can) to use. This is applied before or after the passage of the contacting element 20 and serves as a filling material. In this case, the contacting element 20 is soldered to the coupling element 40 .

Die Prozessführung ist dann so abgestimmt das die Bauteile ausreichend Wärme an das Zusatzmaterial übertragen. In den Figuren 2a und 2b ist der weitere Verfahrensverlauf dargestellt. In der nachfolgenden Beschreibung zu diesen Figuren wird lediglich auf die Veränderungen eingegangen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der Figur 2a verwiesen werden kann. The process control is then coordinated in such a way that the components transfer sufficient heat to the additional material. The further course of the process is shown in FIGS. 2a and 2b. In the following description of these figures, only the changes are discussed, with reference to the drawings and/or the description of FIG.

Nach dem Durchstecken des Kontaktierungselementes 20 durch das Kopplungselement 40 wird dieses mit einem grüne oder blaue Laserstrahlung 210a, 210b emittierenden Laser 64 aufgeschmolzen. Mit einem Laser 64, welcher einen Laserspot 52 aufweist, welcher vorzugweise größer als der Durchmesser des Kontaktierungselementes 20 und besonders bevorzugt größer als der Öffnungsquerschnitt 92 des Kopplungselementes 40 ist, wird sowohl das Kontaktierungselement 20 als auch der Aufnahmebereich 15 des Kopplungselementes 40 aufgeschmolzen. Das Kontaktierungselement 20 formt dabei einen Schmelzkopf 26 mit einem Durchmesser 53 aus, welcher derart dimensioniert ist, dass das Schmelzvolumen ausreichend ist, den Spalt 92 zu überbrücken. After the contacting element 20 has been inserted through the coupling element 40, the latter is melted with a laser 64 emitting green or blue laser radiation 210a, 210b. Both the contacting element 20 and the receiving region 15 of the coupling element 40 are melted using a laser 64, which has a laser spot 52, which is preferably larger than the diameter of the contacting element 20 and particularly preferably larger than the opening cross section 92 of the coupling element 40. The contacting element 20 forms a melt head 26 with a diameter 53 which is dimensioned such that the melt volume is sufficient to bridge the gap 92 .

Kopplungselement 40 und Kontaktierungselement 20 werden nunmehr so lange aufgeschmolzen, bis eine elektrisch leitfähige, stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kontaktierelement 20 und dem Kopplungselement 40 ausgebildet 130 ist (siehe Figur 2c) Coupling element 40 and contacting element 20 are now melted until an electrically conductive, materially bonded connection is formed 130 between contacting element 20 and coupling element 40 (see FIG. 2c).

In der Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figur 2a, verwiesen werden kann. A further exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. The following description and the drawing are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, whereby with regard to components with the same designation, in particular with regard to components with the same reference numbers, in principle also to the drawings and/or the description of the other exemplary embodiments, in particular FIG. 2a , can be referenced.

Gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der ist das Kopplungselement 40 im Bereich des Aufnahmeabschnittes 15 trichterförmig ausgebildet. Das Kopplungselement weist dabei einen umlaufenden Kragen 70 auf, welcher gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung am Kontaktierelement 20 anliegen kann. Es ist auch denkbar, dass das Kopplungselement 20 im Bereich des umlaufenden Kragens derart elastisch ausgebildet ist, dass es sich an das Kopplungselement 20 anschmiegen kann. Es ist auch denkbar, dass die trichterförmige Auskragung durch das Durchführen des Kontaktierelementes 20 durch das Kopplungselement 40 ausgeformt wird. Vorzugweise steht der tulpenförmige Kragen 70 über Erstreckungsebene des Kopplungselementes 40 hinaus. According to the embodiment shown in FIG. 3, the coupling element 40 is funnel-shaped in the area of the receiving section 15 . The coupling element has a peripheral collar 70, which according to a further advantageous development of the invention can rest on the contacting element 20. It is also conceivable for the coupling element 20 to be elastic in the area of the surrounding collar in such a way that it can nestle against the coupling element 20 . It is also conceivable that the funnel-shaped projection is formed by the passage of the contacting element 20 through the coupling element 40 . The tulip-shaped collar 70 preferably protrudes beyond the plane of extent of the coupling element 40 .

Gemäß der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung verjüngt sich der Öffnungsquerschnitt ausgehend von einem ersten Öffnungsquerschnitt 56 hin zu einem zweiten Öffnungsquerschnitt 55. Auf diese Weise kann das Einführen des Kontaktierungselementes 20 in das Kopplungselement 40 erleichtert werden. Der Trichterförmige Querschnitt des Kragens 70 weist dabei vorzugweise einen Öffnungswinkel ß auf, welcher zwischen 5° und 45° beträgt. Die trichterförmige Auskragung kann somit vorteilhaft als Einführschräge für das Kontaktierelement 20 wirken. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 3, the opening cross section tapers from a first opening cross section 56 to a second opening cross section 55. In this way, the insertion of the contacting element 20 into the coupling element 40 can be facilitated. The funnel-shaped cross section of the collar 70 preferably has an opening angle β of between 5° and 45°. The funnel-shaped projection can thus advantageously act as an insertion bevel for the contacting element 20.

In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figur 2a, verwiesen werden kann. Another exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. The following description and the drawing are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, whereby with regard to components with the same designation, in particular with regard to components with the same reference numbers, in principle also to the drawings and/or the description of the other exemplary embodiments, in particular FIG. 2a , can be referenced.

Gemäß der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich des Spaltes 92 ein Abdeckelement46 angeordnet. Vorzugweise ist dieses Abdeckelement 46 ebenfalls aus Aluminium oder Kupfer ausgebildet, sodass es entsprechend mit dem Kontaktierelement 20 aufgeschmolzen werden kann und eine stabile Kontaktierung zur Verfügung gestellt werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Abdeckelement 46 als Manschette ausgebildet. Vorzugweise ist das Abdeckelement 46 einteilig mit dem Kopplungselement 20 ausgebildet. Vorzugweise liegt das Abdeckelement 46 nach dem Anordnen des Kontaktierelementes 20 im Aufnahmeabschnitt 15 umlaufend kontaktierend am Kontaktierelement 20 an. Vorzugweise ist das Abdeckelement 46 flacher als das Kopplungselement 40 ausgebildet. Durch das Abdeckelement 46 können unterliegende Strukturen geschützt und der Spalt zwischen Kontaktierelement und dem Kopplungselement überbrückt werden. According to the embodiment of the invention shown in FIG. 4, a cover element 46 is arranged in the area of the gap 92 . This covering element 46 is preferably also made of aluminum or copper, so that it can be melted on with the contacting element 20 and stable contacting can be provided. According to an advantageous development of the invention, the cover element 46 is designed as a collar. The cover element 46 is preferably formed in one piece with the coupling element 20 . The covering element 46 is preferably in place after the contacting element 20 has been arranged Recording section 15 circumferentially contacting the contacting element 20 at. The covering element 46 is preferably designed to be flatter than the coupling element 40 . Underlying structures can be protected by the covering element 46 and the gap between the contacting element and the coupling element can be bridged.

Claims

Ansprüche Expectations 1. Verfahren (100) zur Herstellung einer Kontaktierung eines Kontaktierelementes (20), insbesondere eines Kontaktierungsdrahtes und/oder eines Kontaktierungspins, in einer elektrischen Maschine (10) auf einer Elektronikeinheit (44), insbesondere einer Leiterplatte (44a) und/ oder einem Zwischenelement (44b), welches elektrisch kontaktierend zur Leiterplatte (44a) ausgebildet ist, aufweisend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen (110) eines Kopplungselementes (40) für die Elektronikeinheit (44) aufweisend einen Aufnahmeabschnitt (15), b) Anordnen (120) des Kontaktierelementes (20) am Aufnahmeabschnitt (15) des Kopplungselementes (40), c) Aufschmelzen (130) des Kontaktierelementes (20) mit einem, grüne oder blaue Laserstrahlung (210a, 210b) emittierenden Laser (64) bis eine elektrisch leitfähige, stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kontaktierelement (20) und dem Kopplungselement (40) ausgebildet ist. 1. Method (100) for producing a contact of a contacting element (20), in particular a contacting wire and/or a contacting pin, in an electrical machine (10) on an electronics unit (44), in particular a printed circuit board (44a) and/or an intermediate element (44b), which is designed to make electrical contact with the printed circuit board (44a), having the following steps: a) providing (110) a coupling element (40) for the electronics unit (44) having a receiving section (15), b) arranging (120) of the contacting element (20) on the receiving section (15) of the coupling element (40), c) melting (130) of the contacting element (20) with a laser (64) emitting green or blue laser radiation (210a, 210b) until an electrically conductive, materially bonded Connection between the contacting element (20) and the coupling element (40) is formed. 2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (40) und/oder das Kontaktierelement (20) als Absorptionselement zur Absorption der Laserstrahlung (210a, 210b) ausgebildet ist, insbesondere das Kopplungselement (40) und/oder das Kontaktierelement (20) ein Buntmetall, insbesondere Kupfer oder Aluminium aufweist, insbesondere aus Kupfer ausgebildet ist. 2. The method (100) according to claim 1, characterized in that the coupling element (40) and/or the contacting element (20) is designed as an absorption element for absorbing the laser radiation (210a, 210b), in particular the coupling element (40) and/or the contacting element (20) comprises a non-ferrous metal, in particular copper or aluminum, and is in particular made of copper. 3. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (15) eine Durchgangsöffnung (90), insbesondere eine Durchgangsbohrung aufweist, in welcher das Kontaktierelement (20) angeordnet ist. 3. The method (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiving section (15) has a through-opening (90), in particular a through-hole, in which the contacting element (20) is arranged. 4. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktierelement (20) die Elektronikeinheit (44) und das Kopplungselement (40) durchgreift, wobei das Kopplungselement (40) einen freien, über das Kopplungselement (44) überstehenden Schmelzabschnitt (54) aufweist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupterstreckungsrichtung (62) des Kontaktierelementes (20) im Wesentlichen senkrecht zur Elektronikeinheit (44) angeordnet ist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserhaupterstreckungsrichtung (60) mit der Haupterstreckungsrichtung (62) des Kontaktierelementes (20) einen Laseranstellwinkel (a) zwischen 1° und 10°, vorzugweise zwischen 3° und 8°, besonders vorzugsweisezwischen 5° und 6° einschließt. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserspot (52) des Lasers (64) größer ist, als der Durchmesser des Kontaktierelementes (20) an seinem Schmelzabschnitt (54). Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (40) als Verbindungsplatte ausgebildet ist, welche auf der Elektronikeinheit (44) angeordnet, insbesondere mittels einem Lot mit der Elektronikeinheit verbunden ausgebildet ist oder in die Elektronikeinheit (44) eingelassen ausgebildet ist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufschmelzen (130) des Kontaktierelementes (20) zwischen dem Anbindungsabschnitt (15) des Kopplungselementes (40) und dem Kontaktierelement (20) ein umlaufender Spalt (92) ausgebildet ist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kontaktierelementes (20) im Bereich des Aufnahmeabschnittes (15) zwischen 10% und 30%, insbesondere zwischen 15% und 25%, besonders vorzugweise im Wesentlichen 20% größer ist als die Breite des umlaufenden Spaltes (92). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des umlaufenden Spaltes (92) ein Abdeckelement (46) angeordnet ist, welches vorzugweise aus Kupfer ausgebildet ist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement (40) im Bereich des Aufnahmeabschnittes (15) an das Kontaktierelement (20) anschmiegbar ausgebildet ist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Aufnahmeabschnitt (15) des Kopplungselementes (40) trichterförmig ausgebildet ist, insbesondere einen tulpenförmigen Kragen (70) aufweist. Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Aufnahmeabschnittes (15) des Kopplungselementes (40), insbesondere im Bereich des umlaufenden Spaltes (92) zwischen dem Aufnahmeabschnitt (15) und dem Kontaktierelement (20) ein Lot, vorzugweise eine Lotpaste, besonders vorzugweise ein gepresstes Lotpastenelement angeordnet ist, wobei der Laser (64) beim Aufschmelzen (130) des Kontaktierelementes (20) das Lot aufschmilzt und das Kontaktierelement (20) mit dem Kopplungselement (40) verlötet. Elektrische Maschine - insbesondere ein elektronisch kommutierter Elektromotor - mit einem Stator aufweisend elektrische Wicklungen mit zumindest einem die Wicklung bildenden Kontaktierelement (20) oder zumindest einem Kontaktierelement (20) zum Verschalten der Wicklungen, wobei zur Bestromung der Wicklungen eine Elektronikeinheit (44) aufweisend ein Kopplungselement (40) mit einem Aufnahmeabschnitt (15), vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung zwischen dem Kontaktierelement (20) und dem Kopplungselement (40) nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist. 4. The method (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the contacting element (20) extends through the electronic unit (44) and the coupling element (40), wherein the coupling element (40) has a free overhanging the coupling element (44). Having melting portion (54). Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the main extension direction (62) of the contacting element (20) is arranged essentially perpendicular to the electronics unit (44). Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser main extension direction (60) with the main extension direction (62) of the contacting element (20) has a laser setting angle (a) between 1° and 10°, preferably between 3° and 8°, more preferably between 5° and 6°. Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the laser spot (52) of the laser (64) is larger than the diameter of the contacting element (20) at its melting section (54). Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling element (40) is designed as a connecting plate which is arranged on the electronics unit (44), in particular connected to the electronics unit by means of a solder or is integrated into the electronics unit (44) is formed embedded. Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that before the melting (130) of the contacting element (20) a circumferential gap (92) is formed between the connection section (15) of the coupling element (40) and the contacting element (20). . Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the contacting element (20) in the region of the receiving section (15) is between 10% and 30%, in particular between 15% and 25%, particularly preferably essentially 20% larger is the width of the circumferential gap (92). Method according to one of the preceding claims, characterized in that a cover element (46), which is preferably made of copper, is arranged in the region of the circumferential gap (92). Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling element (40) in the region of the receiving section (15) is designed to nestle against the contacting element (20). Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving section (15) of the coupling element (40) is funnel-shaped, in particular has a tulip-shaped collar (70). Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that in the area of the receiving section (15) of the coupling element (40), in particular in the area of the circumferential gap (92) between the receiving section (15) and the contacting element (20), a solder , Preferably a solder paste, particularly preferably a pressed solder paste element is arranged, wherein the laser (64) during melting (130) of the contact element (20) melts the solder and solders the contact element (20) to the coupling element (40). Electrical machine - in particular an electronically commutated electric motor - with a stator having electrical windings with at least one contacting element (20) forming the winding or at least one contacting element (20) for interconnecting the windings, with an electronic unit (44) having a coupling element for energizing the windings (40) is provided with a receiving section (15), characterized in that the electrical contact between the contacting element (20) and the coupling element (40) is produced by a method according to one of the preceding claims.
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