DE102019215679A1

DE102019215679A1 - Contact device of a stator

Info

Publication number: DE102019215679A1
Application number: DE102019215679.7A
Authority: DE
Inventors: Marco Grimm; Oliver Haupt; Stefan Wüst
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung (10) eines Stators (4), aufweisend einen stirnseitig auf ein Statorpaket aufgesetzten oder aufsetzbaren Verschaltungsring (16), und eine Anzahl von Stromschienen (26) zur Verschaltung von Spulenenden (18) einer Statorwicklung (6) mit einer Anzahl von Phasenanschlüssen (8), wobei die oder jede Stromschiene (26) mindestens eine axial gerichtete Kontaktfahne (22) zur Kontaktierung mit einem jeweils zugeordneten Spulenende (18) aufweist, wobei mindestens eine Kontaktfahne (22) mit einer Drahtfangkontur (36) versehen ist, und wobei die Drahtfangkontur (36) so ausgebildet ist, dass wenn ein Spulenende (18) in Richtung der Kontaktfahne (22) bewegt wird, die Drahtfangkontur (36) das Spulenende (18) zumindest abschnittsweise in tangentialer und/oder radialer Richtung führt, und das Spulenende (18) zentriert an der Kontaktfahne (22) positioniert.

The invention relates to a contact device (10) of a stator (4), having an interconnection ring (16) placed or mountable on the end face of a stator stack, and a number of busbars (26) for interconnecting coil ends (18) of a stator winding (6) with a Number of phase connections (8), the or each busbar (26) having at least one axially directed contact lug (22) for contacting a respective associated coil end (18), at least one contact lug (22) being provided with a wire catching contour (36) , and wherein the wire catching contour (36) is designed so that when a coil end (18) is moved in the direction of the contact lug (22), the wire catching contour (36) guides the coil end (18) at least in sections in the tangential and / or radial direction, and the coil end (18) positioned centered on the contact tab (22).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung eines Stators. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stator und einen Elektromotor sowie eine Verwendung der Kontaktvorrichtung.The invention relates to a contact device of a stator. The invention also relates to a stator and an electric motor and a use of the contact device.

Kraftfahrzeuge weisen heutzutage üblicherweise eine Anzahl von Verstellteilen, beispielsweise eine Sitzverstellung, ein betätigbares Schloss, ein Fensterheber und/oder ein verstellbares Schiebedach auf, welche mittels eines jeweils zugeordneten elektromotorischen Verstellantriebs zwischen verschiedenen Stellpositionen verfahrbar sind.Nowadays motor vehicles usually have a number of adjustment parts, for example a seat adjustment, an actuatable lock, a window lifter and / or an adjustable sliding roof, which can be moved between different setting positions by means of an associated electric motor adjustment drive.

Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist in der Regel einen Stator mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeld- oder Statorwicklung in Form einzelner Spulen tragen, die ihrerseits aus einem Isolierdraht gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden (Wickeldrahtenden) einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise verschaltet und an Phasenanschlüsse zur Bestromung der Drehfeldwicklung geführt.A particularly brushless electric motor as an electrical three-phase machine usually has a stator with a number of, for example, star-shaped stator teeth, which carry an electrical rotating field or stator winding in the form of individual coils, which in turn are wound from an insulating wire. The coils with their coil ends (winding wire ends) are assigned to individual strands or phases and are interconnected in a predetermined manner and led to phase connections for energizing the rotating field winding.

Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischen Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Phasenenden der Phasenwicklungen werden zur Ansteuerung des Elektromotors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Drehfeldwicklung werden hierbei in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung verschaltet und mit den drei Phasenanschlüssen elektrisch kontaktiert.In the case of a brushless electric motor as a three-phase three-phase machine, the stator has three phases and thus at least three phase conductors or phase windings, each of which is supplied with electrical current in a phase-shifted manner in order to generate a rotating magnetic field in which a rotor or rotor, usually provided with permanent magnets, rotates. The phase ends of the phase windings are fed to motor electronics to control the electric motor. The coils of the rotating field winding are connected in a star connection or in a delta connection and electrically contacted with the three phase connections.

Zur Führung und Verschaltung der Spulenenden sind Kontaktvorrichtung als Verschaltsysteme oder Schalteinheiten üblich, welche stirnseitig auf den Stator beziehungsweise auf ein Statorpaket aufgesetzt werden. Derartige Kontaktvorrichtungen dienen insbesondere dazu, die Spulenenden der die Spulenwicklungen bildenden Wickeldrahtabschnitte elektrisch leitend zu verbinden, so dass einzelne Spulenenden elektrisch miteinander kurzgeschlossen sind, und somit die Spulen- oder Phasenwicklungen seriell bestrombar sind.For guiding and interconnecting the coil ends, contact devices are customary as interconnection systems or switching units, which are placed on the end face of the stator or a stator package. Such contact devices serve in particular to connect the coil ends of the winding wire sections forming the coil windings in an electrically conductive manner, so that individual coil ends are electrically short-circuited with one another, and thus the coil or phase windings can be energized in series.

Derartige Kontaktvorrichtungen weisen zur Verbindung oder Kontaktierung der Spulenenden häufig eine Anzahl von integrierten oder umspritzten Leiterbahnen oder Stromschienen als Verbindungsleiter auf. Bei der Montage des Elektromotors beziehungsweise Stators werden die Spulenenden mit den Stromschienen kontaktiert, so dass einer gemeinsamen Phase zugeordnete Spulenwicklungen über die Kontaktvorrichtung miteinander kurzgeschlossen sind.Such contact devices often have a number of integrated or overmolded conductor tracks or busbars as connecting conductors for connecting or contacting the coil ends. During the assembly of the electric motor or stator, the coil ends are contacted with the busbars, so that coil windings assigned to a common phase are short-circuited to one another via the contact device.

Die Kontaktierung der Spulenenden mit den Stromschienen erfolgt in der Regel mittels einer Stoffschlussverbindung, beispielsweise mittels Löten oder Schweißen.The coil ends are usually contacted with the busbars by means of a material connection, for example by means of soldering or welding.

Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflächen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.A “material connection” or a “material connection” between at least two interconnected parts is understood here and in the following in particular to mean that the interconnected parts may have an effect on their contact surfaces through material combination or crosslinking (for example due to atomic or molecular bonding forces) of an additive are held together.

Herkömmlicherweise wird beispielsweise ein Hartlöten verwendet, welches vergleichsweise unempfindlich gegenüber Lagetoleranzen oder einen Drahtschiefstand der Spulenenden ist, da hierbei eine Elektrode ein zu lötendes Spulenende gegen eine Kontakt- oder Schweißfahne der Stromschiene presst und dadurch eine Hartlötverbindung hergestellt wird.Conventionally, for example, brazing is used, which is comparatively insensitive to positional tolerances or wire inclination of the coil ends, since here an electrode presses a coil end to be soldered against a contact or welding lug of the busbar, thereby producing a brazed connection.

Aus der DE 10 2015 225 088 A1 ist eine Kontaktvorrichtung für einen Stator bekannt, bei welcher die Stromschienen im Bereich der Kontaktstellen mit den Spulenenden etwa haken- oder ösenförmig, also im Wesentlichen U-förmig, gebogen sind, wobei das jeweilige Spulenende hierbei konkav im Rundbereich einer solchen Biegung angeordnet ist. Zur Kontaktierung werden von außen her Schweißelektroden an die Stromschiene geführt und unter einer angelegten elektrischen Spannung die Schenkel der Biegung an die Stromschiene angepresst, und somit durch Widerstandsschweißen eine elektrisch leitende Schmelz- oder Schweißverbindung zwischen der Stromschiene und dem Spulenende bewirkt. Durch das Anpressen der Stromschiene an den Spulendraht werden Positionstoleranzen oder ein Drahtschiefstand der Spulenenden ausgeglichen.From the DE 10 2015 225 088 A1 a contact device for a stator is known in which the busbars are bent roughly hook or loop-shaped, i.e. essentially U-shaped, in the area of the contact points with the coil ends, the respective coil end being arranged concave in the round area of such a bend. For contacting, welding electrodes are led to the busbar from the outside and the legs of the bend are pressed against the busbar under an applied electrical voltage, thus creating an electrically conductive fusion or welded connection between the busbar and the coil end through resistance welding. By pressing the busbar against the coil wire, positional tolerances or a misalignment of the coil ends are compensated for.

Bei anderen Verbindungstechniken, wie beispielsweise einem Laserschweißen, besteht eine vergleichsweise hohe Empfindlichkeit gegenüber Lage- und Positionstoleranzen. Daher erfordern solche Verbindungsverfahren eine vergleichsweise hohe Positionsgenauigkeit bei der Positionierung des Spulenendes an der Stromschiene. Insbesondere ist hierbei eine unmittelbare (Punkt-)Anlage des abisolierten Spulenendes an der Stromschiene notwendig. Diese(r) Anlage oder Berührungskontakt sollte möglichst zentriert oder mittig an der gewünschten Kontaktstelle der Stromschiene, also möglichst ohne einen Drahtschiefstand, erfolgen, so dass eine zuverlässige, kontaktierende Schweißverbindung hergestellt werden kann.With other connection techniques, such as laser welding, there is a comparatively high sensitivity to positional and positional tolerances. Therefore, such connection methods require a comparatively high positional accuracy when positioning the coil end on the busbar. In particular, a direct (point) contact of the stripped coil end on the busbar is necessary here. This (r) contact or contact should be as centered as possible or in the middle of the desired contact point of the busbar, i.e. if possible without a wire inclination, so that a reliable, contacting welded connection can be established.

Der Laserschweißprozess erfolgt beispielsweise automatisch, wobei zur Überprüfung der Anlage zwischen dem jeweiligen Spulenende und der Stromschiene beispielsweise optische Kamerasysteme vorgesehen sind. Mittels einer solchen Kameraerkennung wird beispielsweise die Mitte der gewünschten Kontaktstelle an der Stromschiene und die Mitte des etwa kreisförmigen Querschnitts des Spulenendes erfasst. Hieraus wird ein Mittenversatz, also eine tangentiale und/oder radiale Abweichung zwischen den beiden Mitten oder Mittelpunkten bestimmt, und mit einem hinterlegten Schwellwert als Maß für eine zulässige (Lage-)Abweichung oder Drahtschiefstand verglichen. Ist der ermittelte Mittenversatz geringer als der Schwellwert wird der Laserschweißprozess durchgeführt. Ist der Mittenversatz größer als der Schwellwert würde der Laserschweißprozess zu einer undefinierten Schweißung führen, welche sicherheitstechnische Anforderungen hinsichtlich Stabilität und Abreißkraft wahrscheinlich nicht erfüllt. Daher wird bei einer Überschreitung des Schwellwerts kein Schweißprozess durchgeführt, und das Bauteil als Ausschuss verworfen oder manuell Nachbearbeitet. Dies bedeutet, dass zur erfolgreichen Herstellung oder Kontaktierung eines Stators oder Elektromotors jede einzelne Schweißung gelingen muss. Bei einem Stator mit beispielsweise zwölf Spulen und entsprechend vierundzwanzig Spulenenden ist es daher notwendig, dass jeder der vierundzwanzig Schweißprozesse erfolgreich durchgeführt werden kann.The laser welding process takes place automatically, for example, with optical camera systems, for example, being provided for checking the system between the respective coil end and the busbar. By means of such a camera detection, for example, the center of the desired contact point on the busbar and the center of the approximately circular cross section of the coil end are recorded. From this, a center offset, that is, a tangential and / or radial deviation between the two centers or midpoints, is determined and compared with a stored threshold value as a measure for a permissible (positional) deviation or wire skew. If the determined center offset is less than the threshold value, the laser welding process is carried out. If the center offset is greater than the threshold value, the laser welding process would lead to an undefined weld, which probably does not meet the safety requirements with regard to stability and tear-off force. Therefore, if the threshold value is exceeded, no welding process is carried out and the component is discarded as scrap or reworked manually. This means that for the successful production or contacting of a stator or electric motor, every single weld must be successful. In the case of a stator with, for example, twelve coils and correspondingly twenty-four coil ends, it is therefore necessary that each of the twenty-four welding processes can be carried out successfully.

Zur Verbesserung der Positionierung und Ausrichtung der Spulenenden ist es beispielsweise möglich, dass die Kontaktvorrichtung Durchführöffnungen aufweist, durch welche die Spulenenden axial geführt sind. Die beispielsweise länglichen Durchführöffnungen münden an einer Seite an die gewünschte Kontaktstelle, so dass das Spulenende einfach positionierbar ist. Die Durchführöffnungen weisen beispielsweise eine schlüssellochförmige Geometrie mit zwei Öffnungsbereichen unterschiedlicher lichter Weite auf. Das jeweilige Spulenende wird durch den größeren (ersten) Öffnungsbereich hindurchgeführt und anschließend in Richtung der Kontaktstelle durch den schmäleren (zweiten) Öffnungsbereich geführt.To improve the positioning and alignment of the coil ends, it is possible, for example, for the contact device to have feed-through openings through which the coil ends are guided axially. The for example elongated feed-through openings open on one side to the desired contact point, so that the coil end can be easily positioned. The lead-through openings have, for example, a keyhole-shaped geometry with two opening areas of different clear widths. The respective coil end is passed through the larger (first) opening area and then guided in the direction of the contact point through the narrower (second) opening area.

Die Führung der Spulenenden mittels der Durchführöffnungen erfolgt hierbei axial unterhalb einer Drahtoberkante, in deren Bereich die Schweißverbindung erfolgt. Insbesondere bei vergleichsweise dünnen Spulendrähten können (Ver-)Biegungen der Spulenenden oberhalb der Durchführöffnungen auftreten, beispielsweise aufgrund einer Vorzugsrichtung beim Wickeln der Spule oder aufgrund eines Kontaktes beim Aufsetzen der Kontaktvorrichtung auf die Statorstirnseite. Dadurch wird das Laserschweißen derartiger dünner Spulendrähte nachteilig erschwert, und somit ein vergleichsweise hoher Anteil an Ausschussteilen bewirkt.The coil ends are guided by means of the feed-through openings axially below an upper edge of the wire, in the area of which the welded connection is made. In particular with comparatively thin coil wires, the coil ends can bend above the feed-through openings, for example due to a preferred direction when winding the coil or due to a contact when the contact device is placed on the stator face. This disadvantageously makes the laser welding of such thin coil wires more difficult, and thus results in a comparatively high proportion of rejects.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Kontaktvorrichtung anzugeben. Die Kontaktvorrichtung soll insbesondere eine möglichst einfache und zuverlässige Kontaktierung der Spulenenden mit den Kontaktschienen, insbesondere bei einem Laserschweißverfahren, ermöglichen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator mit einer solchen Kontaktvorrichtung und einen besonders geeigneten Elektromotor mit einem derartigen Stator sowie eine besonders geeignete Verwendung einer solchen Kontaktvorrichtung anzugeben.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable contact device. The contact device should, in particular, enable the coil ends to be contacted with the contact rails as simply and reliably as possible, in particular in the case of a laser welding process. The invention is also based on the object of specifying a particularly suitable stator with such a contact device and a particularly suitable electric motor with such a stator as well as a particularly suitable use of such a contact device.

Hinsichtlich der Kontaktvorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Stators 9 sowie hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 und hinsichtlich der Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf die Kontaktvorrichtung angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Stator und/oder den Elektromotor und/oder die Verwendung übertragbar und umgekehrt.With regard to the contact device, the object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and with regard to the stator 9 and with regard to the electric motor with the features of claim 10 and with regard to the use with the features of claim 11. Advantageous refinements and developments are the subject of the subclaims. The advantages and configurations cited with regard to the contact device can also be applied analogously to the stator and / or the electric motor and / or the use, and vice versa.

Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.The conjunction “and / or” is to be understood here and below in such a way that the features linked by means of this conjunction can be designed both together and as alternatives to one another.

Die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung ist für einen Stator geeignet und eingerichtet. Unter einer Kontaktvorrichtung ist hier und im Folgenden insbesondere eine Schalteinheit, also ein Verschaltungssystem, zur Kontaktierung und Verschaltung von Spulen eines Stators zu einer mehrphasigen Drehfeld- oder Statorwicklung zu verstehen.The contact device according to the invention is suitable and set up for a stator. Here and in the following, a contact device is to be understood in particular as a switching unit, that is to say an interconnection system, for contacting and interconnecting coils of a stator to form a polyphase rotating field or stator winding.

Die Kontaktvorrichtung weist einen stirnseitig auf ein Statorpaket, also an einer Statorstirnseite, aufgesetzten oder aufsetzbaren Verschaltungsring auf. Die Kontaktvorrichtung weist weiterhin eine Anzahl von Stromschienen oder Leiterbahnen als Verbindungsleiter zur Verschaltung der Spulenenden mit einer Anzahl von Phasenanschlüssen auf.The contact device has an interconnection ring that is placed or can be placed on a stator stack on the end face, that is to say on a stator end face. The contact device also has a number of busbars or conductor tracks as connecting conductors for interconnecting the coil ends with a number of phase connections.

Die oder jede Stromschiene weist mindestens eine axial gerichtete Kontaktfahne als Kontaktstelle zur Kontaktierung oder elektrisch leitenden Verbindung mit einem jeweils zugeordneten Spulenende auf. Die Kontaktfahnen sind hierbei beispielsweise als Schweißfahnen für eine Schweißverbindung, insbesondere für eine Laserschweißverbindung, mit den insbesondere abisolierten Spulenenden ausgeführt. Die Stromschienen und Kontaktfahnen sind hierbei beispielsweise als Stanzbiegeteile aus einem Kupfermaterial ausgeführt.The or each busbar has at least one axially directed contact tab as a contact point for contacting or electrically conductive connection with a respectively assigned coil end. The contact lugs are in this case designed, for example, as welding lugs for a welded connection, in particular for a laser welded connection, with the coil ends, in particular stripped of insulation. The busbars and contact lugs are designed, for example, as stamped and bent parts made of a copper material.

Erfindungsgemäß ist mindestens eine Kontaktfahne mit einer Drahtfangkontur für das zugeordnete Spulenende versehen. Die Drahtfangkontur ist hierbei so ausgebildet, dass wenn ein Spulenende in Richtung der Kontaktfahne bewegt wird, die Drahtfangkontur das Spulenende zumindest abschnittsweise in tangentialer und/oder radialer Richtung führt, und das Spulenende an der Kontaktfahne zentriert positioniert. Mit anderen Worten ist die Drahtfangkontur als eine tangentiale und/oder radiale Positionierungs- oder Zentrierhilfe für die Spulenenden ausgeführt.According to the invention, at least one contact lug is provided with a wire catching contour for the associated coil end. The wire catching contour is designed so that when a coil end is moved in the direction of the contact lug, the wire catching contour guides the coil end at least in sections in the tangential and / or radial direction, and the coil end is positioned centered on the contact lug. In other words, the wire catching contour is designed as a tangential and / or radial positioning or centering aid for the coil ends.

Durch die Drahtfangkontur wird eine zuverlässige und zentrierte Punktanlage des Spulenendes an der Kontaktfahne sichergestellt. Dadurch werden Positions- und Lagetoleranzen der Spulenenden verbessert, und Drahtschiefstände im Wesentlichen vollständig vermieden oder zumindest wesentlich reduziert. Somit ist eine besonders geeignete Kontaktvorrichtung eines Stators realisiert. Insbesondere ist somit eine einfache und zuverlässige Kontaktierung der Spulenenden ermöglicht.The wire catching contour ensures a reliable and centered point contact between the coil end and the contact lug. As a result, positional and positional tolerances of the coil ends are improved, and wire skewings are essentially completely avoided or at least significantly reduced. A particularly suitable contact device of a stator is thus implemented. In particular, simple and reliable contacting of the coil ends is thus made possible.

Die oder jede Kontaktfahne ist somit mit einer integrierten Drahtfang- oder Zentrierungskontur ausgeführt, welche das jeweilige Spulenende im Bereich der gewünschten Kontakt- oder Schweißstelle relativ zur Kontaktfahne selbst zentriert positioniert. Vorzugsweise ist die Drahtfangkontur hierbei an den Drahtdurchmesser des Spulenendes angepasst oder anpassbar, so dass eine stets zuverlässige und möglichst optimale Selbstzentrierung gewährleistet ist.The or each contact lug is thus designed with an integrated wire catching or centering contour which centers the respective coil end in the area of the desired contact or welding point relative to the contact lug itself. The wire catching contour is preferably adapted or adaptable to the wire diameter of the coil end, so that a self-centering that is always reliable and as optimal as possible is guaranteed.

Durch die erfindungsgemäßen Drahtfangkonturen wird ein besonders zuverlässiger und erfolgreicher Schweißprozess zur Kontaktierung der Spulenenden mit den Kontaktfahnen sichergestellt. Mit anderen Worten wird durch die Drahtfangkontur ein besserer und einfacherer Schweißprozess ermöglicht. Dadurch werden Ausschüsse und/oder manuelle Nachbearbeitungen bei der Herstellung des Stators oder eines Elektromotors vorteilhaft reduziert.The wire catching contours according to the invention ensure a particularly reliable and successful welding process for making contact between the coil ends and the contact lugs. In other words, the wire catching contour enables a better and simpler welding process. This advantageously reduces rejects and / or manual reworking in the manufacture of the stator or an electric motor.

Die Richtungsangaben „axial“, „radial“ und „tangential“ beziehen sich hier und im Folgenden insbesondere auf eine beispielhafte Montagesituation der Kontaktvorrichtung an einer Stirnseite eines Stators eines Elektromotors. Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Elektromotors, also senkrecht zu den Stirnseiten des Stators verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Elektromotors orientierte Richtung entlang eines Radius des Stators beziehungsweise des Elektromotors verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Stators oder des Elektromotors (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden.The directions “axially”, “radially” and “tangentially” relate here and in the following in particular to an exemplary installation situation of the contact device on an end face of a stator of an electric motor. Here and in the following, “axial” or an “axial direction” is understood to mean, in particular, a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation of the electric motor, that is to say perpendicular to the end faces of the stator. Correspondingly, here and in the following, “radial” or a “radial direction” is understood to mean, in particular, a direction oriented perpendicularly (transversely) to the axis of rotation of the electric motor along a radius of the stator or the electric motor. Here and in the following, “tangential” or a “tangential direction” is understood to mean in particular a direction along the circumference of the stator or the electric motor (circumferential direction, azimuthal direction), that is to say a direction perpendicular to the axial direction and to the radial direction.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die oder jede Drahtfangkontur an einem Freiende der jeweiligen Kontaktfahne einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformt. Die Stromschiene und die mindestens eine Kontaktfahne sowie deren Drahtfangkontur sind zweckmäßigerweise als ein gemeinsames Stanzbiegeteil ausgeführt, wobei die Drahtfangkontur in Richtung des Spulenendes beispielsweise gewinkelt gebogen ist. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Herstellung der Drahtfangkonturen ermöglicht, wodurch in der Folge die Kosten und der Montageaufwand der Kontaktvorrichtung und/oder des Stators beziehungsweise des Elektromotors vorteilhaft reduziert werden.In an advantageous embodiment, the or each wire catching contour is integrally formed on a free end of the respective contact lug, that is to say in one piece or monolithically. The busbar and the at least one contact lug and its wire catching contour are expediently designed as a common stamped and bent part, the wire catching contour being bent, for example, at an angle in the direction of the coil end. This enables the wire catching contours to be produced in a simple and inexpensive manner, as a result of which the costs and the assembly effort of the contact device and / or the stator or the electric motor are advantageously reduced.

In einer denkbaren Ausgestaltung weist die Drahtfangkontur entlang der Bewegungsrichtung des Spulenendes eine etwa U- oder V-förmige Geometrie auf, welche zum Spulenende hin orientiert geöffnet ist. Unter einer etwa U- oder V-förmigen Geometrie werden insbesondere solche Geometrien verstanden, welche im Bereich der gewünschten (Punkt-)Anlage- oder Kontaktstelle an der Kontaktfahne eine vergleichsweise geringe lichte Weite, beispielsweise eine lichte Weite welche etwa dem Drahtdurchmesser des Spulendrahts entspricht, aufweist, und welche zu dem der Kontaktstelle abgewandten (Frei-)Ende der Geometrie zu einer breiteren lichten Weite aufweitet. Mit anderen Worten weisen derartige Geometrien eine lichte Weite auf, welche entlang der Bewegungsrichtung des Spulenendes kontinuierlich oder sukzessive reduziert wird. Die Drahtfangkontur weist somit eine etwa trichterförmige oder trichterartige Öffnung für das Spulenende auf, welche sich entlang der Bewegungsrichtung zur Kontaktstelle hin verjüngt und dadurch das Spulenende mittig und zentriert an der Kontaktfahne positioniert. Wesentlich ist somit, dass durch die Drahtfangkontur eine Selbstzentrierung des Spulendrahts entlang der beispielsweise tangentialen und/oder radialen Bewegungsrichtung bewirkt wird. Dadurch ist ein besonders geringer Mittenversatz zwischen dem Spulenende und der Kontaktfahne für den Schweißprozess sichergestellt.In a conceivable embodiment, the wire catching contour has an approximately U- or V-shaped geometry along the direction of movement of the coil end, which is open oriented towards the coil end. An approximately U- or V-shaped geometry is understood to mean in particular those geometries which in the area of the desired (point) contact or contact point on the contact lug have a comparatively small clear width, for example a clear width which roughly corresponds to the wire diameter of the coil wire, has, and which widens to the (free) end of the geometry facing away from the contact point to a wider inside width. In other words, such geometries have a clear width which is continuously or successively reduced along the direction of movement of the coil end. The wire catching contour thus has an approximately funnel-shaped or funnel-like opening for the coil end, which tapers towards the contact point along the direction of movement and thereby positions the coil end centrally and centered on the contact tab. It is therefore essential that the wire catching contour brings about self-centering of the coil wire along the, for example, tangential and / or radial direction of movement. This ensures a particularly small center offset between the coil end and the contact lug for the welding process.

In einer bevorzugten Ausführung weist der Verschaltungsring eine Anzahl von Steckaufnahmen auf, in welche die Stromschienen formschlüssig und/oder kraftschlüssig einsetzbar sind. Mit anderen Worten ist die Kontaktvorrichtung im Wesentlichen als eine sogenannte „gebaute“ Schalteinheit ausgeführt. Der Verschaltungsring und die beispielsweise spalt- oder schlitzförmigen Aufnahmen sind hierbei geeigneterweise als ein gemeinsames Spritzgussteil ausgeführt, in welches die Stromschienen beispielsweise hochkant form- und/oder kraftschlüssig eingesetzt oder eingesteckt werden. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Kontaktvorrichtung sichergestellt.In a preferred embodiment, the interconnection ring has a number of plug-in receptacles into which the busbars can be inserted in a form-fitting and / or force-fitting manner. In other words, the contact device is designed essentially as a so-called “built” switching unit. The interconnection ring and the, for example, gap-shaped or slot-shaped receptacles are here suitably designed as a common injection-molded part into which the busbars are inserted or plugged in, for example upright, form-fitting and / or force-fitting. This ensures a particularly simple and inexpensive manufacture of the contact device.

Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.A “form fit” or a “form fit connection” between at least two interconnected parts is understood here and below in particular to mean that the interconnected parts are held together at least in one direction by direct interlocking of contours of the parts themselves or by indirect interlocking takes place via an additional connecting part. The "blocking" of a mutual movement in this direction is therefore due to the shape.

Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden.A “force fit” or a “force fit connection” between at least two interconnected parts is understood here and in the following in particular to mean that the interconnected parts are prevented from sliding off one another due to a frictional force acting between them. If there is no “connecting force” causing this frictional force (this means the force that presses the parts against each other, for example a screw force or the weight itself), the force-fit connection cannot be maintained and thus released.

Die Stromschienen werden hierbei beispielsweise mittels eines Pressfits oder mittels eines Verstemmens in den Aufnahmen form- und/oder kraftschlüssig angeordnet.The busbars are arranged in the receptacles in a form-fitting and / or force-fitting manner, for example by means of a press fit or by means of caulking.

Die form- und/oder kraftschlüssige Fügung der Stromschienen mit dem Verschaltungsring bedingt eine gewisse Verschlechterung der absoluten Positionstoleranz der Kontaktfahnen gegenüber umspritzten Stromschienen. Diese Verschlechterung der absoluten Position der Kontaktfahnen wirkt sich jedoch aufgrund der Drahtfangkontur nicht negativ hinsichtlich der für den Schweißprozess notwendigen relativen Positionstoleranz zwischen Kontaktfahne und Spulenende aus. Dies bedeutet, dass die absoluten Positionstoleranzen für die Kontaktfahnen im Hinblick auf den Schweißprozess aufgeweitet werden.The positive and / or non-positive joining of the busbars with the interconnection ring causes a certain deterioration in the absolute position tolerance of the contact lugs compared to overmolded busbars. However, due to the wire catching contour, this deterioration in the absolute position of the contact lugs does not have a negative effect on the relative position tolerance between the contact lug and the coil end necessary for the welding process. This means that the absolute position tolerances for the contact lugs are widened with regard to the welding process.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die oder jede Kontaktfahne mit einer Einsteckkontur zur form- und/oder kraftschlüssigen Steckbefestigung in einer zugeordneten Steckaufnahme versehen. Die Einsteckkontur ist beispielsweise sägezahnartig oder tannenbaumartig ausgeführt, und verhindert mittels der als Widerhaken wirkenden Zähne eine Verlagerung der jeweiligen Kontaktfahne sowohl bei der (Steck-)Montage als auch während des Betriebs des Elektromotors oder Stators.In an advantageous further development, the or each contact lug is provided with an insertion contour for positive and / or non-positive plug-in fastening in an associated plug-in receptacle. The plug-in contour is, for example, sawtooth-like or fir tree-like, and by means of the teeth acting as barbs prevents the respective contact lug from being displaced both during (plug-in) assembly and during operation of the electric motor or stator.

Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Verschaltungsring eine Anzahl der Spulenenden entsprechende Anzahl von axialen Durchführöffnungen aufweist, durch welche die Spulenenden senkrecht hindurchgeführt oder hindurchführbar sind. Die Durchführöffnungen wirken somit als zusätzliche Positionierungshilfen im Zuge einer Kontaktierung und Verschaltung der Spulenenden.An additional or further aspect of the invention provides that the interconnection ring has a number of axial feed-through openings corresponding to the number of coil ends, through which the coil ends can be passed or can be passed perpendicularly. The feed-through openings thus act as additional positioning aids in the course of contacting and interconnecting the coil ends.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weisen die oder jede Durchführöffnung eine etwa schlüssellochförmige Geometrie mit einer kreisrunden Öffnung mit einer vergleichsweise großen lichten Weite zum Hindurchführen der Spulenenden, und mit einem darin einmündenden Führungsschlitz mit einer gegenüber dieser reduzierten lichten Weite im Bereich des Spulendrahtdurchmessers zur Führung der Spulenenden zu der jeweils zugeordneten Kontaktfahne. Die Kontaktfahne ist hierbei an einem der Öffnung gegenüberliegenden Ende des Führungsschlitzes angeordnet. Dadurch ist eine zusätzliche Positionierungs- und Zentrierhilfe für die Spulenenden realisiert.In an expedient embodiment, the or each lead-through opening has an approximately keyhole-shaped geometry with a circular opening with a comparatively large clear width for passing the coil ends through, and with a guide slot opening into it with a clear width reduced compared to this in the area of the coil wire diameter for guiding the coil ends the respectively assigned contact tab. The contact tab is arranged at an end of the guide slot opposite the opening. This provides an additional positioning and centering aid for the coil ends.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Drahtführungskontur axial oberhalb der Durchführöffnung, insbesondere axial oberhalb des Führungsschlitzes, angeordnet. Dies bedeutet, dass das Spulenende bei der Bewegung zur Kontaktfahne im Wesentlichen an zwei Stellen geführt und gestützt ist. Einerseits ist das Spulenende mittels der Durchführöffnungen axial unterhalb einer Drahtoberkante geführt. Andererseits ist das Freiende des Spulenendes, also der Bereich der Drahtoberkante, über die Drahtführungskontur geführt und somit gegen ein Verbiegen und/oder Abknicken gestützt. Dadurch wird eine besonders zuverlässige und effektive Führung und Positionierung insbesondere für Spulenenden mit einem vergleichsweise niedrigen Spulendrahtdurchmesser realisiert. In der Folge werden Ausschüsse und/oder manuelle Nachbearbeitungen bei der Herstellung von Statoren oder Elektromotoren mit solchen dünnen Spulenenden vorteilhaft reduziert.In a preferred development, the wire guide contour is arranged axially above the feed-through opening, in particular axially above the guide slot. This means that the coil end is guided and supported essentially at two points when moving towards the contact lug. On the one hand, the coil end is guided axially below an upper edge of the wire by means of the feed-through openings. On the other hand, the free end of the coil end, that is to say the area of the upper edge of the wire, is guided over the wire guide contour and is thus supported against bending and / or kinking. As a result, particularly reliable and effective guidance and positioning is achieved, in particular for coil ends with a comparatively small coil wire diameter. As a result, rejects and / or manual reworking in the production of stators or electric motors with such thin coil ends are advantageously reduced.

Der erfindungsgemäße Stator ist für einen Elektromotor geeignet und eingerichtet. Der Stator weist ein Statorpaket mit einer Anzahl von radial gerichteten Statorzähnen auf, welche mit Spulen einer mehrphasigen Statorwicklung versehen sind. Jede Spule weist ein erstes und zweites Spulenende auf, welche entlang einer Axialrichtung orientiert sind. Auf die Stirnseite des Statorpakets ist eine vorstehend beschriebene Kontaktvorrichtung aufgesetzt, mittels welcher die Spulenenden der Spulen zu Phasensträngen oder Motorphasen verschaltet, und mit Phasenanschlüssen kontaktiert sind. Durch die Kontaktvorrichtung wird die Kontaktierung und Verschaltung des Stators wesentlich vereinfacht, so dass ein besonders geeigneter, kostengünstiger und einfach herstellbarer Stator realisiert ist.The stator according to the invention is suitable and set up for an electric motor. The stator has a stator core with a number of radially directed stator teeth which are provided with coils of a polyphase stator winding. Each coil has first and second coil ends which are oriented along an axial direction. A contact device described above is placed on the end face of the stator core, by means of which the coil ends of the coils are interconnected to form phase strands or motor phases and are contacted with phase connections. Through the Contact device, the contacting and interconnection of the stator is significantly simplified, so that a particularly suitable, inexpensive and easy to manufacture stator is implemented.

In einer bevorzugten Anwendung ist der vorstehend beschriebene Stator Teil eines Elektromotors eines Kraftfahrzeugs. Der erfindungsgemäße Elektromotor ist hierbei beispielsweise als ein Verstellantrieb für ein Stellelement des Kraftfahrzeugs ausgebildet.In a preferred application, the stator described above is part of an electric motor of a motor vehicle. The electric motor according to the invention is designed, for example, as an adjusting drive for an actuating element of the motor vehicle.

Erfindungsgemäße wird eine vorstehend beschriebene Kontaktvorrichtung zur Verschaltung und Kontaktierung einer Anzahl von Spulen eines Stators zu einer mehrphasigen Stator- oder Drehfeldwicklung verwendet.According to the invention, a contact device described above is used for interconnecting and contacting a number of coils of a stator to form a polyphase stator or rotating field winding.

Verwendungs- oder verfahrensgemäß wird die Kontaktvorrichtung hierbei stirnseitig auf ein Statorpaket des Stators aufgesetzt. Die axial gerichteten Spulenenden der Spulen sind hierbei etwa parallel zu den Kontaktfahnen der Stromschienen orientiert. Das oder jedes Spulenende wird anschließend mittels eines Drahtdruckwerkzeugs entlang einer etwa tangentialen und/oder radialen Bewegungsrichtung in Richtung der zugeordneten Kontaktfahne bewegt. Hierbei wird das Spulenende geeigneterweise zumindest abschnittsweise mittels einer Drahtfangkontur der Kontaktfahne geführt, gestützt und zentriert an einer Mitte der Kontaktfahne positioniert. Das Drahtdruckwerkzeug bewirkt hierbei in Zusammenwirkung mit der Drahtfangkontur eine Punktanlage des Spulenendes an der Kontaktfahne. Anschließend wird eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Spulenende und der Kontaktfahne mittels eines Schweißprozesses insbesondere mittels eines Laserschweißprozesses, hergestellt. Vorzugsweise werden alle Spulenenden mit entsprechenden Kontaktfahnen kontaktiert, so dass in einfacher und effektiver Weise eine Verschaltung und Kontaktierung der Spulenenden mit den Phasenanschlüssen realisiert ist. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige Verschaltung und/oder Herstellung eines Stators ermöglicht.In accordance with the use or the method, the contact device is placed on the end face of a stator packet of the stator. The axially directed coil ends of the coils are oriented approximately parallel to the contact lugs of the busbars. The or each coil end is then moved by means of a wire printing tool along an approximately tangential and / or radial direction of movement in the direction of the associated contact tab. Here, the coil end is suitably guided, supported and centered at a center of the contact lug, at least in sections by means of a wire catching contour of the contact lug. The wire printing tool, in cooperation with the wire catching contour, causes the coil end to rest on the contact lug. A cohesive and electrically conductive connection is then established between the coil end and the contact lug by means of a welding process, in particular by means of a laser welding process. Preferably, all coil ends are contacted with corresponding contact lugs, so that the coil ends can be interconnected and contacted with the phase connections in a simple and effective manner. This enables a particularly expedient interconnection and / or manufacture of a stator.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in schematischer und vereinfachter Darstellung einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs,
2 in perspektivischer Darstellung eine Kontaktvorrichtung eines Stators,
3 in perspektivischer Explosionsdarstellung den Stator und die Kontaktvorrichtung,
4 bis 6 in unterschiedlichen Ansichten eine Kontaktfahne der Kontaktvorrichtung mit einer Drahtfangkontur, und
7 bis 10 in aufeinanderfolgenden perspektivischen Darstellungen einen Kontaktierungsvorgang eines Spulenendes mit der Kontaktfahne.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:

1 a schematic and simplified representation of an electric motor of a motor vehicle,
2 a perspective view of a contact device of a stator,
3 in a perspective exploded view the stator and the contact device,
4th to 6th in different views a contact lug of the contact device with a wire catching contour, and
7th to 10 in successive perspective representations a contacting process between a coil end and the contact tab.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

Die 1 zeigt in schematischer und stark vereinfachter Darstellung einen Elektromotor 2 eines Kraftfahrzeugs. Der Elektromotor 2 weist einen Stator 4 mit einer mehrphasigen Drehfeld- oder Statorwicklung 6 auf, welche zur Bestromung mittels Phasenkontakten 8 einer Kontaktvorrichtung 10 (2, 3) mit einer Motorelektronik 12 verbunden ist. Im bestromten Zustand erzeugt die Statorwicklung 6 ein magnetisches Drehfeld, welches einen nicht näher gezeigten Rotor des Elektromotors 2 antreibt.The 1 shows an electric motor in a schematic and greatly simplified representation 2 of a motor vehicle. The electric motor 2 has a stator 4th with a multi-phase rotating field or stator winding 6th on which for energization by means of phase contacts 8th a contact device 10 ( 2 , 3 ) with engine electronics 12th connected is. When energized, the stator winding generates 6th a rotating magnetic field, which a rotor, not shown in detail, of the electric motor 2 drives.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Statorwicklung 6 insbesondere dreiphasig mit drei (Motor-)Phasen U, V, W ausgeführt. Jede Phase U, V, W ist aus einer Phasenwicklung gebildet, welche im Wesentlichen durch eine Verschaltung jeweils mindestens einer Spule der Statorwicklung gebildet ist. Die Phasen U, V, W sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer Dreieckschaltung miteinander verschaltet.In the illustrated embodiment, the stator winding 6th especially three-phase with three (motor) phases U , V , W. executed. Every phase U , V , W. is formed from a phase winding, which is essentially formed by an interconnection in each case of at least one coil of the stator winding. The phases U , V , W. are connected to one another in a delta connection in this exemplary embodiment.

Die 2 zeigt in perspektivischer Ansicht die Kontaktvorrichtung oder Schalteinheit 10 für den Stator 4. In der 3 ist der Stator 4 und die Kontaktvorrichtung 10 in einem teilweise auseinandergenommenen Zustand gezeigt. Wie insbesondere in der 3 ersichtlich ist, ist die Kontaktvorrichtung 10 im Montagezustand stirnseitig auf den Stator 4 beziehungsweise auf ein Statorpaket 13 aufgesetzt.The 2 shows the contact device or switching unit in a perspective view 10 for the stator 4th . In the 3 is the stator 4th and the contact device 10 shown in a partially disassembled condition. As in particular in the 3 can be seen is the contact device 10 in the assembled state on the front of the stator 4th or on a stator package 13th put on.

Das Statorpaket des Stators 4 umfasst beispielsweise zwölf nach innen gerichteten Statorzähne, auf welche die Stator- beziehungsweise Drehfeldwicklung 6 des Elektromotors 2 aufgebracht ist.The stator package of the stator 4th includes, for example, twelve inwardly directed stator teeth on which the stator or rotating field winding 6th of the electric motor 2 is upset.

Die Spulenwicklungen sind insbesondere als Einzelspulen 14 beispielsweise auf isolierende Wicklungsträger oder Spulenträger 15 gewickelt, und mit diesen auf die Statorzähne des Statorpakets aufgesetzt. Jeder der rahmenartigen Wicklungsträger trägt hierbei eine Spule oder Spulenwicklung 14 als Teil der Statorwicklung 6. Die Einzelspulen 14 weisen jeweils zwei etwa axial gerichtete Spulenenden 16 auf. Die Einzelspulen 14 und Spulenenden 16 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.The coil windings are in particular as individual coils 14th for example on insulating winding carriers or coil carriers 15th wound, and placed with these on the stator teeth of the stator. Each of the frame-like winding supports carries a coil or coil winding 14th as part of the stator winding 6th . The single coils 14th each have two approximately axially directed coil ends 16 on. The single coils 14th and coil ends 16 are provided with reference symbols in the figures merely by way of example.

Die Spulenenden 16 der (Einzel-)Spulen werden mittels der stirnseitig auf den Stator 4 aufgesetzten Kontaktvorrichtung 10 zu der in diesem Ausführungsbeispiel 3-phasigen Stator- oder Drehfeldwicklung 6 verschaltet. Im elektromotorischen Betrieb erzeugen die bestromten Wicklungen 14 der Statorwicklung 6 ein statorseitiges Magnetfeld, welches in Wechselwirkung mit Permanentmagneten eines um die zentrale Stator- oder Motorachse rotierenden Rotors des bürstenlosen Elektromotors 2 tritt.The coil ends 16 the (single) coils are placed on the stator by means of the front side 4th attached contact device 10 to the 3-phase stator or rotating field winding in this exemplary embodiment 6th interconnected. In the electromotive operation, the energized windings generate 14th the stator winding 6th a stator-side magnetic field, which interacts with permanent magnets of a rotor of the brushless electric motor rotating around the central stator or motor axis 2 occurs.

Die Kontaktvorrichtung 10 weist einen kreisringförmigen Verschaltungsring 18 auf. Die Spulenenden 16 der Spulen werden durch radial innenseitige, axiale Durchführöffnungen 20 geführt, und auf der Oberseite des Verschaltungsrings 18 mit Kontaktfahnen 22 zur Verschaltung kontaktiert. Die Durchführöffnungen 20 und Kontaktfahnen 22 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.The contact device 10 has an annular interconnection ring 18th on. The coil ends 16 of the coils are inserted through axial through-openings on the radially inner side 20th out, and on the top of the interconnection ring 18th with contact flags 22nd contacted for interconnection. The through openings 20th and contact flags 22nd are provided with reference symbols in the figures merely by way of example.

Die Kontaktvorrichtung 10 ist mittels axialen Rastzungen 24 des Verschaltungsrings 18 form- und/oder kraftschlüssig an dem Statorpaket 13 befestigt oder befestigbar. Die Rastzungen 24 sind hierbei am Außenumfang verteilt und an der dem Statorpaket 13 zugewandten (Unter-)Seite des Verschaltungsrings 18 angeordnet. Das Statorpaket 13 weist hierbei an seinem Außenumfang axial verlaufende Nuten 25 auf, in welche die Rastzungen 24 zur Befestigung klemmend eingreifen. Die Kontaktvorrichtung 10 ist an dem Statorpaket 13 zerstörungsfrei lösbar verrastet oder klemmbefestigt.The contact device 10 is by means of axial locking tongues 24 of the interconnection ring 18th form-fitting and / or force-fitting on the stator package 13th attached or attachable. The locking tongues 24 are distributed on the outer circumference and on the stator core 13th facing (lower) side of the connection ring 18th arranged. The stator package 13th has axially extending grooves on its outer circumference 25th on which the locking tongues 24 Engage in a clamping manner for fastening. The contact device 10 is on the stator package 13th nondestructively detachable latched or clamped.

Die Kontaktvorrichtung 10 weist eine Anzahl von Stromschienen oder Leiterbahnen 26 als Verbindungsleiter zur Verschaltung der Spulenenden 16 beziehungsweise der Kontaktfahnen 22 mit den Phasenanschlüssen 8 auf.The contact device 10 has a number of busbars or conductor tracks 26th as a connecting conductor for interconnecting the coil ends 16 or the contact flags 22nd with the phase connections 8th on.

Die etwa axial gerichteten Kontaktfahnen 22 sind als Kontaktstellen zur Kontaktierung oder elektrisch leitenden Verbindung mit dem jeweils zugeordneten Spulenende 16 einstückig, also einteilig oder monolithisch, an den Stromschienen 26 angeformt. Die Kontaktfahnen 22 sind hierbei insbesondere als Schweißfahnen für eine Schweißverbindung, vorzugsweise für eine Laserschweißverbindung, mit den insbesondere abisolierten Spulenenden 16 ausgeführt. Die Stromschienen 26 und Kontaktfahnen 22 sind hierbei beispielsweise als gemeinsame Stanzbiegeteile aus einem Kupfermaterial ausgeführt.The approximately axially directed contact lugs 22nd are used as contact points for contacting or electrically conductive connection with the respectively assigned coil end 16 one-piece, i.e. one-piece or monolithic, on the busbars 26th molded. The contact flags 22nd are in this case in particular as welding lugs for a welded connection, preferably for a laser welded connection, with the coil ends, in particular with stripped insulation 16 executed. The power rails 26th and contact flags 22nd are designed here, for example, as common stamped and bent parts made of a copper material.

Wie insbesondere in der 3 ersichtlich ist, ist die Kontaktvorrichtung 10 als eine gebaute Schalteinheit ausgeführt, bei welcher die Stromschienen 26 formschlüssig und/oder kraftschlüssig in korrespondierende Steckaufnahmen 28 des Verschaltungsrings 18 eingesetzt oder eingesteckt sind. Der Verschaltungsring 18 und die beispielsweise spalt-, taschen- oder schlitzförmigen Aufnahmen 28 sind hierbei als ein gemeinsames Spritzgussteil ausgeführt, in welches die Stromschienen 26 hochkant form- und/oder kraftschlüssig axial eingesetzt oder eingesteckt werden.As in particular in the 3 can be seen is the contact device 10 designed as a built-in switching unit in which the busbars 26th form-fitting and / or force-fitting in corresponding plug-in receptacles 28 of the interconnection ring 18th inserted or plugged in. The interconnection ring 18th and the, for example, gap, pocket or slot-shaped receptacles 28 are designed as a common injection-molded part into which the busbars 26th Can be inserted or inserted upright, form-fitting and / or force-fitting, axially.

Die Phasenkontakte 8 sind in dieser Ausführungsform beispielsweise als eine etwa rechteckförmige Kontaktfahne oder als ein Anschlusspin in Form eines Stanzbiegeteils ausgeführt. Die Langseiten des Phasenkontakts sind hierbei entlang einer Axialrichtung des Stators 4 orientiert, wobei die Schmalseiten etwa radial orientiert sind. Die Phasenkontakte 8 sind freiendseitig mit einem nicht näher bezeichneten Aufnahmeschlitz für einen jeweiligen Messerkontakt der Motorelektronik 12 versehen.The phase contacts 8th are designed in this embodiment, for example, as an approximately rectangular contact tab or as a connection pin in the form of a stamped and bent part. The long sides of the phase contact are here along an axial direction of the stator 4th oriented, the narrow sides being oriented approximately radially. The phase contacts 8th are free-end with an unspecified receiving slot for a respective blade contact of the engine electronics 12th Mistake.

Der Phasenkontakt 8 ragt an der den Verschaltungsring 18 tragenden Statorstirnseite dieser entlang der Axialrichtung empor. Zur Abstützung und Stabilisierung sitzt der Phasenkontakt 8 im Montage- oder Fügezustand des Elektromotors 2 in einer Halteaufnahme 30 eines Verschaltungsrings 18 der Kontaktvorrichtung 10 ein.The phase contact 8th protrudes from the interconnection ring 18th supporting stator face this up along the axial direction. The phase contact is in place for support and stabilization 8th in the assembly or joining state of the electric motor 2 in a holding shot 30th a connection ring 18th the contact device 10 a.

Wie insbesondere in der Explosionsdarstellung der 3 ersichtlich ist, weisen die Kontaktfahnen 22 jeweils eine sägezahnförmig oder tannenbaumförmig ausgebildete, Einsteckkontur 31 für eine form- und/oder kraftschlüssige (Steck-)Befestigung in einer jeweils zugeordneten Steckaufnahme 32 der Kontaktvorrichtung 10 auf. Die Steckaufnahmen 32 sind hierbei etwa kragenförmig im Bereich der jeweiligen Durchführöffnung 22 angeordnet.As in particular in the exploded view of the 3 can be seen, have the contact lugs 22nd each a sawtooth-shaped or fir tree-shaped, plug-in contour 31 for a form-fitting and / or force-fitting (plug-in) fastening in a respectively assigned plug-in receptacle 32 the contact device 10 on. The plug-in receptacles 32 are approximately collar-shaped in the area of the respective feed-through opening 22nd arranged.

Die als Widerhaken wirkenden Zähne der Einsteckkontur 31 beziehungsweise des Einsteckendes der Kontaktfahnen 22 verhindern eine Verlagerung der Kontaktfahnen 22 und/oder der Stromschienen 26 sowohl bei der (Steck-)Montage in die Steckaufnahme 32, als auch während des Betriebs des Elektromotors 2 beziehungsweise Stators 4. Dies bedeutet, dass die Stromschienen 26 einerseits form- und/oder kraftschlüssig in den Steckaufnahmen 28 einsitzen, und andererseits mittels den schienenendseitigen Einsteckkonturen 31 der jeweiligen Kontaktfahnen 22 zusätzlich form- und/oder kraftschlüssig in den Steckaufnahmen 32 gehalten sind. Dadurch ist eine besonders stabile und betriebssichere Befestigung der Stromschienen 26 an oder in der Kontaktvorrichtung 10 gewährleistet.The teeth of the plug-in contour, which act as barbs 31 or the insertion end of the contact lugs 22nd prevent the contact lugs from shifting 22nd and / or the busbars 26th both during (plug-in) assembly in the plug-in receptacle 32 , as well as during the operation of the electric motor 2 or stator 4th . This means that the power rails 26th on the one hand positively and / or non-positively in the plug-in receptacles 28 sit, and on the other hand by means of the rail end-side plug-in contours 31 of the respective contact flags 22nd additionally form-fitting and / or force-fitting in the plug-in receptacles 32 are held. This enables the busbars to be fastened in a particularly stable and reliable manner 26th on or in the contact device 10 guaranteed.

Die 4 bis 6 zeigen ausschnittsweise jeweils eine Kontaktfahne 22 und eine Durchführöffnung 20. In der 4 ist eine perspektivische Darstellung der Kontaktfahne 22 und der Durchführöffnung 20 entlang einer etwa tangentialen Bewegungsrichtung B (8) mit Blick auf eine Vorderseite der Kontaktfahne 22 gezeigt. Die 5 zeigt eine perspektivische Darstellung und die 6 eine Draufsicht auf die Kontaktfahne 22 und die Durchführöffnung 20.The 4th to 6th each show a detail of a contact tab 22nd and a feed-through opening 20th . In the 4th Figure 3 is a perspective view of the tab 22nd and the feed-through opening 20th along an approximately tangential direction of movement B. ( 8th ) with a view of the front of the contact tab 22nd shown. The 5 shows a perspective view and the 6th a top view of the contact tab 22nd and the feed-through opening 20th .

Wie in den Darstellungen der 4 bis 6 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, weist die Durchführöffnung 20 eine etwa schlüssellochförmige Geometrie mit einer etwa kreisrunden Öffnung 33 mit einer vergleichsweise großen lichten Weite, und mit einem darin einmündenden, länglichen Führungsschlitz 34 mit einer gegenüber dieser reduzierten lichten Weite auf. Die Öffnung 33 verjüngt sich hierbei zu dem Führungsschlitz 34 hin. Das jeweilige Spulenende 16 wird durch die Öffnung 33 hindurchgeführt und anschließend entlang des Führungsschlitzes 34 zu der Kontaktfahne 22 bewegt. Die lichte Weite des Führungsschlitzes 34 entspricht etwa dem Spulendrahtdurchmesser des Spulenendes 16.As in the representations of the 4th to 6th can be seen comparatively clearly, has the lead-through opening 20th an approximately keyhole-shaped geometry with an approximately circular opening 33 with a comparatively large clear width and with an elongated guide slot opening into it 34 with a clear width that is reduced compared to this. The opening 33 here tapers to the guide slot 34 down. The respective end of the coil 16 is through the opening 33 passed through and then along the guide slot 34 to the contact tab 22nd emotional. The clear width of the guide slot 34 corresponds roughly to the coil wire diameter of the coil end 16 .

Die Kontaktfahne 22 ist mit einer freiendseitigen und etwa tangential und/oder radial gerichteten Drahtfangkontur oder Drahtfanggeometrie 36 versehen. Wie insbesondere in der 6 erkenntlich ist, weist die Drahtfangkontur 36 eine etwa U- oder V-förmige Geometrie, mit zwei vertikalen U-Schenkeln 38 und einem horizontalen U-Schenkel 40 auf. Der horizontale U-Schenkel 40 ist parallel zu der Kontaktfahne 22 angeordnet. Die vertikalen U-Schenkel 38 sind gegenüber dem U-Schenkel 40 geneigt oder schräg angeordnet. Der Winkel zwischen den U-Schenkeln 40 und 38 ist beispielsweise auf 100° dimensioniert. Dadurch nimmt die lichte Weite der U-Öffnung vom U-Schenkel 40 ausgehend zu. Dadurch ist eine etwa trichter- oder trapezförmige Aussparung zwischen den U-Schenkeln 38, 40 freigestellt.The contact flag 22nd is with a free-end and approximately tangentially and / or radially directed wire catching contour or wire catching geometry 36 Mistake. As in particular in the 6th is recognizable, shows the wire catching contour 36 an approximately U- or V-shaped geometry, with two vertical U-legs 38 and a horizontal U-leg 40 on. The horizontal U-leg 40 is parallel to the contact lug 22nd arranged. The vertical U-legs 38 are opposite the U-leg 40 inclined or inclined. The angle between the U-legs 40 and 38 is dimensioned for example to 100 °. This increases the clear width of the U-opening from the U-leg 40 starting to. This creates an approximately funnel-shaped or trapezoidal recess between the U-legs 38 , 40 optional.

Die Drahtfangkontur 36 an dem Freiende der Kontaktfahne 22 einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformt, und ist axial oberhalb der Durchführöffnung 20, insbesondere axial oberhalb des Führungsschlitzes 34, angeordnet.The wire catching contour 36 at the free end of the contact lug 22nd in one piece, ie in one piece or monolithically, molded on, and is axially above the feed-through opening 20th , in particular axially above the guide slot 34 , arranged.

Die Drahtfangkontur 26 ist dadurch so ausgebildet, dass wenn das Spulenende 16 in Richtung der Kontaktfahne 22 bewegt wird, die Drahtfangkontur 26 das Spulenende 16 zumindest abschnittsweise in tangentialer und/oder radialer Richtung führt, und das Spulenende 16 somit an der Kontaktfahne 22 beziehungsweise dem U-Schenkel 40 zentriert in einer Punktanlage positioniert. Wie beispielsweise in der Draufsicht der 6 ersichtlich ist, ist die Öffnung der Drahtfangkontur 26 axial fluchtend zum Führungsschlitz 34 angeordnet, so dass eine besonders sichere und stabile Führung des Spulenendes 16 gewährleistet ist.The wire catching contour 26th is designed so that when the coil end 16 in the direction of the contact tab 22nd is moved, the wire catching contour 26th the end of the coil 16 leads at least in sections in the tangential and / or radial direction, and the coil end 16 thus on the contact tab 22nd or the U-leg 40 positioned centered in a point system. As, for example, in the top view of the 6th can be seen, is the opening of the wire catching contour 26th axially aligned with the guide slot 34 arranged so that a particularly safe and stable guidance of the coil end 16 is guaranteed.

Nachfolgend ist anhand der 7 bis 10 ein Kontaktierungsprozess zur Kontaktierung des Spulenendes 16 mit der Kontaktfahne 22 näher erläutert.The following is based on the 7th to 10 a contacting process for contacting the coil end 16 with the contact flag 22nd explained in more detail.

Das axial gerichtete Spulenende 16 wird durch die Öffnung 33 der Durchführöffnung 20 geführt, und somit parallel zu der Kontaktfahne 22 positioniert (7). Anschließend wird das Spulenende 16 mittels eines Drahtdruckwerkzeugs 42 entlang der etwa tangentialen und/oder radialen Bewegungsrichtung B in Richtung der Kontaktfahne 22 bewegt (8). Hierbei wird das Spulenende 18 zumindest abschnittsweise mittels der Drahtfangkontur 36 der Kontaktfahne 22 geführt, gestützt und zentriert an einer Mitte der Kontaktfahne 22 positioniert (9, 10). Das Drahtdruckwerkzeug 42 bewirkt hierbei in Zusammenwirkung mit der Drahtfangkontur 36 und dem Führungsschlitz 34 eine zentrierte Punktanlage des Spulenendes 16 an der Kontaktfahne 22.The axially directed end of the coil 16 is through the opening 33 the feed-through opening 20th out, and thus parallel to the contact lug 22nd positioned ( 7th ). Then the coil end 16 by means of a wire printing tool 42 along the approximately tangential and / or radial direction of movement B. in the direction of the contact tab 22nd emotional ( 8th ). This is the end of the coil 18th at least in sections by means of the wire catching contour 36 the contact tab 22nd guided, supported and centered at a center of the contact tab 22nd positioned ( 9 , 10 ). The wire printing tool 42 causes this in cooperation with the wire catching contour 36 and the guide slot 34 a centered point system of the coil end 16 on the contact tab 22nd .

Anschließend wird eine stoffschlüssige und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Spulenende 16 und der Kontaktfahne 22 mittels eines Laserschweißprozesses hergestellt. Hierzu wird ein nicht näher dargestellter Laserstrahl auf das Spulenende 16 und die Kontaktfahne 22 eingestrahlt, und somit eine punktuelle stoffschlüssige Schweißverbindung erzeugt.Then an integral and electrically conductive connection is made between the coil end 16 and the contact flag 22nd manufactured using a laser welding process. For this purpose, a laser beam (not shown) is applied to the end of the coil 16 and the contact flag 22nd irradiated, and thus a punctual integral welded connection is created.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22: ElektromotorElectric motor
44th: Statorstator
66th: StatorwicklungStator winding
88th: PhasenkontaktPhase contact
1010: KontaktvorrichtungContact device
1212th: MotorelektronikEngine electronics
1313th: StatorpaketStator package
1414th: EinzelspuleSingle coil
1515th: WicklungsträgerWinding carrier
1616: SpulenendeEnd of coil
1818th: Verschaltungsring20 DurchführöffnungConnection ring 20 feed-through opening
2222nd: KontaktfahneContact flag
2424: RastzungeLocking tongue
2525th: NutGroove
2626th: StromschieneBusbar
2828: SteckaufnahmePlug-in socket
3030th: HalteaufnahmeHolding fixture
3131: EinsteckkonturPlug-in contour
3232: SteckaufnahmePlug-in socket
3333: Öffnungopening
3434: FührungsschlitzGuide slot
3636: DrahtfangkonturWire catching contour
3838: U-SchenkelU-leg
4040: U-SchenkelU-leg
4242: Drahtdruckwerkzeug Wire printing tool
U, V, WAND MANY MORE: Phasephase
BB.: BewegungsrichtungDirection of movement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015225088 A1 [0010]

Claims

Contact device (10) of a stator (4), having - A connecting ring (18) placed or attachable on the end face of a stator assembly, and - A number of busbars (26) for interconnecting coil ends (16) of a stator winding (6) with a number of phase connections (8), - wherein the or each busbar (26) has at least one axially directed contact lug (22) for making contact with a respectively assigned coil end (16), - At least one contact lug (22) being provided with a wire catching contour (36), and - The wire catching contour (36) being designed so that when a coil end (16) is moved in the direction of the contact lug (22), the wire catching contour (36) guides the coil end (16) at least in sections in the tangential and / or radial direction, and the coil end (16) positioned centered on the contact lug (22).

Contact device (10) according to Claim 1 , characterized in that the or each wire catching contour (36) is integrally formed on a free end of the respective contact tab (22).

Contact device (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the wire catching contour (36) has an approximately U- or V-shaped geometry along the direction of movement (B) of the coil end (16), which is open oriented towards the coil end (16).

Contact device (10) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the interconnection ring (18) has a number of plug-in receptacles (28) into which the busbars (26) can be inserted in a form-fitting and / or force-fitting manner.

Contact device (10) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the contact lugs (22) are each provided with a plug-in contour (31) for form-fitting and / or force-fitting plug-in fastening in an associated plug-in receptacle (32).

Contact device (10) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the interconnection ring (18) has a number of axial feed-through openings (20) corresponding to the number of coil ends (16), through which the coil ends (16) can be passed or can be passed perpendicularly.

Contact device (10) according to Claim 6 , characterized in that the or each feed-through opening (20) has an approximately keyhole-shaped geometry with a circular opening (33) for passing the coil ends (16) through and with a guide slot (34) opening into it for guiding the coil ends (16) to the respectively assigned Has contact lug (22).

Contact device (10) according to Claim 6 or 7th , characterized in that the wire guide contour (36) is arranged axially above the feed-through opening (20), in particular above the guide slot (34).

Stator (4) of an electric motor (2), comprising - a stator assembly (13) with a number of stator teeth which are provided with coils (14) of a polyphase stator winding (6), each coil (14) having a first and a second coil end ( 16), which are oriented along an axial direction, and a contact device (10) arranged on the end face of the stator core (13) according to one of the Claims 1 to 8th .

Electric motor (2) of a motor vehicle, having a stator (4) according to Claim 9 .

Use of a contact device (10) according to one of the Claims 1 to 8th for interconnecting a number of coils of a stator (4) to form a polyphase stator winding (6).