Kontaktring, Stator und Elektromotor Die Erfindung betrifft einen Kontaktring zur Anordnung an einem Stator eines elektronisch kommutierten Elektromotors, einen Stator mit einem solchen Kontaktring und einen Elektromotor mit einem solchen Stator. Ein solcher Kontaktring, der nach dem Stand der Technik mehrteilig ausgebildet sein kann, bildet eine Stromschiene, die einzelne Anschlussfahnen bzw. -elemente zur Anbindung an eine Spannungsquelle mit einer Stator-Wicklung verbindet. Die An ^¬ schlussfahnen können dabei einteilig mit dem Kontaktring bzw. den einzelnen Kontaktringelementen ausgebildet sein.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kontaktring bereitzustellen, der eine gegenüber den nach dem Stand der Technik bekannten Kontaktringen einfachere Herstel- lung und Montage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst, der einen mehrteiligen Kontaktring unter Schutz stellt. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran- Sprüche. Außerdem werden durch die Ansprüche 17 und 18 ein

Stator mit einem solchen Kontaktring und ein Elektromotor mit einem solchen Stator unter Schutz gestellt.

Es wird ein Kontaktring zur Anordnung an einem Stator eines elektronisch kommutierten Elektromotors vorgeschlagen, wobei der Kontaktring aus zumindest zwei Paaren identischer, teilringförmiger, metallischer Elemente ausgebildet ist.

Dabei ist jeweils eines der Paare mit einer Anschlussfahne bzw. einem Anschlusselement zur Anbindung an eine Spannungs ^¬ quelle verbunden. Außerdem erstreckt sich eines der beiden Elemente eines Paares von der Anschlussfahne in einer ersten normalen Lage in einer ersten Umfangsrichtung des Stators und das andere Element erstreckt sich von der Anschlussfahne in einer zweiten, gegenüber der ersten normalen Lage gewendeten Lage in einer zweiten Umfangsrichtung des Stators.

Dabei weisen die einzelnen Elemente eine Kröpfung auf, so dass sich zwei einander zugewandte Elemente des Kontaktrings zweier benachbarter Anschlussfahnen im Bereich der Kröpfung überlappen bzw. kreuzen, ohne sich zu berühren.

Unter der zuvor genannten normalen Lage im Sinne dieser Erfindung ist zu verstehen, dass das entsprechende Element der ^¬ art angeordnet wird, so dass das entsprechend zugewandte Ele ^¬ ment der benachbarten Kontaktfahne in einer dazu gewendeten Lage angeordnet werden kann, ohne dass sich die beiden Ele ^¬ mente berühren.

Der vorgeschlagene Kontaktring bietet mehrere Vorteile. Zum einen setzt sich der Kontaktring aus identischen Elementen zusammen, so dass zwischen den Elementen nicht unterschieden werden muss. Dies vereinfacht sowohl die Fertigung als auch die Montage der Elemente.

Außerdem müssen die einzelnen Elemente nicht zeitgleich mon- tiert werden. Auch dies vereinfacht die Montage der Elemente. Vielmehr können die einzelnen Elemente nacheinander angeordnet werden, indem erst ein Element in einer normalen Lage und dann das entsprechend zugeordnete Element der benachbarten Kontaktfahne in der dazu gewendeten Lage angeordnet wird. Al- ternativ dazu lassen sich grundsätzlich auch zuerst alle in der normalen Lage anzuordnenden Elemente anordnen und anschließend alle dazu gewendeten Elemente bzw. die entspre ^¬ chend zugeordneten Elemente der benachbarten Kontaktfahnen in der dazu gewendeten Lage.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die einzelnen Elemente bei der Anordnung nicht umgeformt werden müssen, um die besagten Überlappungen bzw. Kreuzungen in den Bereichen der einzelnen Kröpfungen auszubilden. Auch dies vereinfacht die Montage der Elemente . Nach einer Ausführungsform überlappen sich die Kröpfungen der einander zugewandten Elemente in einem gemeinsamen Kröpfungsbereich komplementär. Dies vereinfacht die Montage und ermög ^¬ licht eine sehr kompakte Bauweise, die dazu beiträgt, Bauraum einzusparen .

Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Kontaktring aus zumindest drei Paaren identischer, teilringförmiger, metallischer Elemente ausgebildet. Eine Ausbildung des Kontaktrings mit z. B. drei Paaren derartiger Elemente eignet sich für ei- ne dreisträngige Stator-Wicklung, die gegenüber einer nur zweisträngigen Stator-Wicklung, für die sich eine Ausbildung des Kontaktrings mit zwei Paaren derartiger Elemente eignet, einen besseren Rundlauf eines Rotors des Elektromotors ge ^¬ währleistet .

Die einzelnen Elemente des Kontaktrings können dabei zweckmä ^¬ ßigerweise als flache Elemente ausgebildet sein, deren breite Seiten zur Stirnseite des Stators ausgerichtet sind. Dies er ^¬ möglicht eine sehr kompakte Bauweise.

Die Kröpfung der einzelnen Elemente kann dabei zwischen einem Anschlussfahnenende und einem freien Ende des Elements ausge ^¬ bildet sein. Die Kröpfung kann dabei in Längsrichtung des Stators ausgerichtet sein. Auch dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise.

Nach einer Ausführungsform sind die einzelnen Elemente in einzelne Abschnitte unterteilt und weisen dabei auf:

- einen ersten radialen Abschnitt zur Anbindung an die An- schlussfahne,

- einen sich an den ersten radialen Abschnitt anschließenden ersten Umfangsabschnitt , - einen sich an den ersten Umfangsabschnitt anschließenden, die Kröpfung aufweisenden Kröpfungsabschnitt,

- einen sich an den Kröpfungsabschnitt anschließenden zweiten radialen Abschnitt und

- einen sich an den zweiten radialen Abschnitt anschließenden zweiten Umfangsabschnitt zur Anbindung an die Stator-Wicklung .

Nach einer Ausführungsform liegen die einzelnen Abschnitte bis auf die Kröpfung des Kröpfungsabschnitts in einer Ebene. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise und trägt dazu bei, Bauraum einzusparen. Der Kröpfungsabschnitt kann dabei gegenüber den übrigen Abschnitten tiefgezogen sein. Da es sich um identische Elemente handelt, liegen auch die

Kröpfungen der jeweiligen normal angeordneten Elemente in einer Ebene und die Kröpfungen der jeweiligen dazu gewendet angeordneten Elemente in einer anderen Ebene. Auch dies trägt zur kompakten Bauweise bei.

Ferner kann einer der beiden Umfangsabschnitte des Elements gegenüber dem anderen Umfangsabschnitt innenliegend angeord ^¬ net sein. Nach einer Ausführungsform ist der erste Umfangsabschnitt gegenüber dem zweiten Umfangsabschnitt innenliegend angeordnet. Auch dies trägt zur kompakten Bauweise bei.

Zur Anbindung an die Stator-Wicklung kann der zweite Umfangs- abschnitt mit zwei Anschlussflächen, vorzugsweise mit zwei kreisförmigen Anschlussflächen versehen sein.

Jedes einzelne Element des Kontaktrings kann sich über einen Winkelbereich von ca. 100° bis 120° erstrecken, vorzugsweise über im Wesentlichen 115° erstrecken. In Bezug auf die zuvor genannte Ausbildung des Kontaktrings mit den drei Paaren der- artiger Elemente sind die drei Paaren im Wesentlichen 120° zueinander versetzt angeordnet. Jedes dieser Elemente kann ferner vorteilhafterweise als Stanzblechelement ausgebildet sein. Solche Stanzblechelemente lassen sich kostengünstig herstellen. Alternativ dazu können diese Elemente auch aus einem flachen Blech mittels eines La- sers herausgeschnitten sein.

Nach einer Ausführungsform sind die zwei einander zugewandten Elemente des Kontaktrings zweier benachbarter Anschlussfahnen gegeneinander elektrisch isoliert, indem im Bereich des ers- ten Umfangsabschnitts auf der dem Stator zugewandten Seite ein Isoliermittel vorgesehen ist, an welchem ein Wicklungs ^¬ draht der Stator-Wicklung anliegt. Dieses Isoliermittel un ^¬ terbindet einen Kurzschluss zwischen diesen beiden stromführenden Elementen.

Das Isoliermittel kann dabei aus einem Kunststoff, vorzugs ^¬ weise in der Gestalt eines U-Profils ausgebildet sein, wel ^¬ ches stirnseitig am Stator angespritzt oder in den Stator eingeklipst sein kann.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann das jeweilige Element zumindest im Bereich des ersten Umfangsabschnitts auch selbst isoliert sein, indem es entsprechend umspritzt wird. Es wird ferner ein Stator eines elektronisch kommutierten

Elektromotors mit einem Kontaktring der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen.

Außerdem wird Elektromotor mit einem Stator der zuvor be- schriebenen Art vorgeschlagen.

Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines vorgeschla ^¬ genen Kontaktrings,

Fig. 2 eine Anordnung des in Fig. 1 gezeigten Kontaktrings an einem Stator,

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der in Fig. 2 gezeigten Anordnung,

Fig. 4 eine Darstellung eines Kontaktringelements in ver ^¬ schiedenen Ansichten,

Fig. 5 zwei einander zugewandte Elemente des Kontaktrings zweier benachbarter Anschlussfahnen,

Fig. 6 den in Fig. 1 gezeigten Kontaktring in einer Unteransicht,

Fig. 7 den in Fig. 6 gezeigten Kontaktring in einer Vorderansicht,

Fig. 8 einen Kontaktring mit ausgebeulten Anschlussflächen,

Fig. 9 den in Fig. 8 gezeigten Kontaktring in einer perspektivische Darstellung,

Fig. 10a eine Anordnung eines weiteren Kontaktrings an einem

Stator und

Fig. 10b die in Fig. 10a gezeigte Anordnung in einer

Schnittdarstellung .

Fig. 1 zeigt einen Kontaktring 10, der als solcher einen stromführenden Körper darstellt, der über die Anschlussfahnen 20U, 20V, 20W mit einer - hier nicht dargestellten - Spannungsquelle verbindbar ist. Der Kontaktring 10 setzt sich aus insgesamt sechs identi ^¬ schen, flachen, teilringförmigen, metallischen Elementen 2n, 2g bzw. drei Paaren identischer, flacher, teilringförmiger, metallischer Elemente 2n, 2g zusammen. Unter einem solchen

Paar sind jeweils die beiden Elemente zu verstehen, die einer der drei dargestellten flachen, metallischen und L-förmigen Anschlussfahnen 20U, 20V, 20W zugeordnet sind. Die einzelnen Elemente 2n, 2g sind z. B. als Stanzblechelemente ausgebildet und mit den zugeordneten Anschlussfahnen 20U, 20V, 20W an der Verbindungsstelle 22 punktverschweißt. Fig. 7 zeigt die

Schweißpunkte 34 an der Verbindungsstelle 22 in einer vergrö ^¬ ßerten Ansicht VA. Die Anschlussfahnen 20U, 20V, 20W sind um 120° zueinander versetzt angeordnet, so dass auch die jewei- ligen Paare um 120° zueinander versetzt angeordnet sind (vgl. Fig. 6) .

Fig. 1 zeigt ferner, wie die einzelnen Elemente 2n, 2g zueinander angeordnet sind. Während sich eines der beiden Elemen- te 2n eines einer Anschlussfahne 20U, 20V, 20W zugeordneten

Paares in einer ersten normalen Lage in einer ersten Umfangs- richtung erstreckt, erstreckt sich das andere Element 2g von der Anschlussfahne 20U, 20V, 20W in einer zweiten gegenüber der ersten normalen Lage gewendeten Lage in einer zweiten Um- fangsrichtung .

Dies bedingt, dass sich zwei einander zugewandte Elemente 2n, 2g zweier benachbarter Anschlussfahnen 20U, 20V, 20W im Bereich einer Kröpfung 8 überlappen, ohne sich zu berühren. Die Kröpfungen 8 überlappen sich dabei komplementär in einem gemeinsamen Kröpfungsbereich 32 (vgl. Fig. 1, Fig. 5) . Auch diese Kröpfungsbereiche 32 sind um 120° zueinander versetzt angeordnet (vgl. Fig. 6) . Die einzelnen Kröpfungen 8 sind zwischen einem Anschlussfahnenende 3 und einem freien Ende 18 des Elements 2n, 2g ausge ^¬ bildet. In einer Einbaulage des Kontaktrings 10 sind diese Kröpfungen in Längsrichtung eines Stators 40 ausgerichtet (vgl . Fig . 2 ) .

Jedes einzelne Element 2n, 2g unterteilt sich in mehrere Ab- schnitte und weist dabei im Einzelnen auf (vgl. Fig. 4) :

- einen ersten radialen Abschnitt 4 zur Anbindung an eine der Anschlussfahnen 20U, 20V, 20W,

- einen sich an den ersten radialen Abschnitt 4 anschließenden ersten Umfangsabschnitt 6,

- einen sich an den ersten Umfangsabschnitt 6 anschließenden, die Kröpfung 8 aufweisenden Kröpfungsabschnitt 9,

- einen sich an den Kröpfungsabschnitt 9 anschließenden zweiten radialen Abschnitt 10 und

- einen sich an den zweiten radialen Abschnitt 10 anschlie- ßenden zweiten Umfangsabschnitt 12 zur Anbindung an zwei

Spulenwicklungen 28a, 28b.

In Bezug auf den Kontaktring 10 bewirken die beiden radialen Abschnitte 4, 10, dass der erste Umfangsabschnitt 6 gegenüber dem zweiten Umfangsabschnitt 12 innenliegend angeordnet ist.

Die einzelnen Abschnitte 4, 6, 10, 12 liegen bis auf den Kröpfungsabschnitt 9 in einer Ebene (vgl. Fig. 5, Fig. 7) . Der Kröpfungsabschnitt 9 ist gegenüber den übrigen Abschnit- ten 4, 6, 10, 12 tiefgezogen und bildet somit die Kröpfung 8, die in der besagten Einbaulage des Kontaktrings 10 (vgl. Fig. 2) in Längsrichtung des Stators 40 ausgerichtet ist. Der Kröpfungsabschnitt 9 umfasst eine Biegung 16 im Übergangsbe ^¬ reich zum ersten Umfangsabschnitt 6 einerseits und eine Bie- gung 16 im Übergangsbereich zum zweiten radialen Abschnitt 10 andererseits .

Der zweite Umfangsabschnitt 12 ist mit zwei im Wesentlichen kreisförmigen Anschlussflächen 14a, 14b zur Anbindung an die zwei Spulenwicklungen 28a, 28b versehen. Jedes einzelne Element 2n, 2g erstreckt sich über einen Win ^¬ kelbereich von ca. 100° bis 120°, vorzugsweise über ca. 115°.

Da es sich um identische Elemente 2n, 2g handelt, liegen auch die Kröpfungen 8 der jeweiligen normal angeordneten Elemente 2n in einer Ebene und die Kröpfungen 8 der jeweiligen dazu gewendet angeordneten Elemente 2g in einer anderen Ebene (vgl . Fig . 7 ) . Fig. 2 zeigt den Kontaktring 10 am Stator 40 eines bürstenlosen Gleichstrommotors 50. Der Stator 40 umfasst metallische Stator-Segmente 24, welche jeweils eine Spulenwicklung tra ^¬ gen. Die einzelnen Spulenwicklungen bilden in der Summe die Stator-Wicklung. Die Stator-Wicklung umfasst dabei in diesem Ausführungsbeispiel insgesamt drei Wicklungsstränge bzw. 6 Spulenwicklungen, die über eine elektronische Brückenschal ^¬ tung bestromt werden.

Die einzelnen Elemente 2n, 2g sind mit einer ihrer beiden breiten Seiten zur Stirnseite des Stators 40 ausgerichtet.

Der Kontaktring 10 ist dabei derart stirnseitig am Stator 40 angeordnet, dass er zum einen mittels der jeweiligen ersten Umfangsabschnitte 6 an einer Kunststoffumspritzung 26 des Stators 40 aufliegt, durch die er positioniert und fixiert ist. Zum anderen liegt der Kontaktring 10 mittels der jeweiligen kreisförmigen Anschlussflächen 14a, 14b der jeweiligen zweiten Umfangsabschnitte 12 an jeweils zwei Wicklungsdrähten 28a, 28b auf. Während einer dieser Wicklungsdrähte 28a den Anfang einer Spulenwicklung darstellt, stellt der andere Wicklungsdraht 28b das Ende einer anderen Spulenwicklung dar.

Fig. 3 zeigt, dass zwei einander zugewandte Elemente 2n, 2g zweier benachbarter Anschlussfahnen 20V, 20W gegeneinander elektrisch isoliert sind, um einen Kurzschluss zwischen den beiden stromführenden Elementen 2n, 2g zu unterbinden. Dies ist dadurch sichergestellt, dass in dem jeweiligen Bereich des ersten Umfangsabschnitts 6 auf der dem Stator 40 zuge- wandten Seite zwei Isoliermittel 30 vorgesehen sind, an wel ^¬ chen die beiden Wicklungsdrähte 28a, 28b anliegen.

Diese Isoliermittel 30 sind dabei aus einem Kunststoff in der Gestalt eines U-Profils ausgebildet, welches stirnseitig am Stator 26 angespritzt sein kann. Alternativ dazu können diese Isoliermittel 30 auch in die Kunststoffumspritzung 26 einge- klipst sein. Alternativ dazu können diese Isoliermittel 30 auch an dem jeweiligen Element 2n, 2g selbst angespritzt sein. Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann das jeweilige Element 2n, 2g zumindest im Bereich des ersten Um- fangsabschnitts auch selbst isoliert sein, indem es entspre ^¬ chend umspritzt wird. Fig. 8 und Fig. 9 veranschaulichen ein alternatives Kontakt ^¬ ringelement 2n, 2g mit im Wesentlichen kreisrunden Anschlussbereichen 14a*, 14b*, deren Anschlussflächen 14a, 14b mit Schweißbeulen 36, 38 versehen sind. Die Anschlussbereiche können grundsätzlich auch eine andere Formgebung aufweisen, die von der zuvor genannten im Wesentlichen kreisrunden Form abweicht, etwa eine viereckige oder mehreckige Form.

Je nach Betrachtung des Kontaktringelements 2n, 2g umfasst jede der Anschlussflächen 14a, 14b eine Erhebung 36 und eine Vertiefung 38. Eine sich in Bezug auf die normale Lage 2n als Erhebung 36 der Anschlussfläche 14a, 14b darstellende

Schweißbeule, stellt sich in Bezug auf die zur normalen Lage 2n gewendete Lage 2g als Vertiefung 38 der Anschlussfläche 14a, 14b dar und umgekehrt.

Vergleicht man ferner die beiden Anschlussflächen 14a, 14b miteinander, so sind die Erhebungen 36a, 36b bzw. die Vertie ^¬ fungen 38a, 38b in radialer Richtung zueinander versetzt ausgebildet. Dies wird im Einzelnen durch die beiden Schnittdar- Stellungen A - A und B - B veranschaulicht. Grundsätzlich kann nach einem weiteren alternativen Kontaktringelement in Bezug auf die beiden Anschlussflächen auch nur eine einzige Schweißbeule - d. h., je nach Betrachtung eine Erhebung oder eine Vertiefung - vorgesehen sein.

Derartige Schweißbeulen bzw. Erhebungen oder Vertiefungen dienen dem Zweck, einen Schweißvorgang zu begünstigen.

Fig. 10a und Fig. 10b veranschaulichen einen weiteren Stator 40 mit einem Kontaktring, der aus Kontaktringelementen der zuvor beschriebenen Art zusammengesetzt ist. Der Kontaktring weist dabei bezüglich der Anschlussbereiche 14a*, 14b* je zwei Schweißbeulen pro Anschlussfläche 14a, 14b auf. Man er ^¬ kennt, dass die einzelnen Kontaktpunkte bzw. Schweißpunkte zwischen den Drähten und den Kontaktringelementen von der Lage des jeweiligen Kontaktringelements abhängen. Auch ist zu erkennen, dass immer nur eine der beiden Schweißbeulen pro Anschlussfläche 14a, 14b den Kontaktpunkt bzw. Schweißpunkt mit dem jeweils zugeordneten Draht ausbildet.

Auf die Funktionsweise eines solchen bürstenlosen Gleichstrommotors bzw. elektronisch kommutierten Elektromotors wird im Folgenden nicht näher eingegangen. Diese ist dem Fachmann bekannt .

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die

Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderun- gen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den An- Sprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt .