Die Erfindung betrifft eine Verschaltungsvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine wie einen Elektromotor für ein Kraftfahrzeug, zur Verschaltung von Formstabenden einer Wicklung, vorzugsweise einer Statorwicklung.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren zur Montage einer solchen Verschaltungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer solchen Verschaltungsvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine

Elektromotoren bzw. E-Maschinen (elektrische Maschinen) sind aus dem Stand der Technik weitläufig bekannt und sind typische elektromechanische Wandler, die elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandeln. In herkömmlichen

Elektromotoren erzeugen stromdurchflossene Leiterspulen bzw. Leiterwicklungen Magnetfelder, deren gegenseitige Anziehungs- und Abstoßungskräfte in eine

Bewegung, meist eine Drehbewegung, umgesetzt werden. Üblicherweise ist der herkömmliche Elektromotor mit einem feststehenden Au ßenteil und einem sich darin drehenden Innenteil vorgesehen. Dabei besitzt herkömmlicher Weise das eine dieser Teile einen Permanentmagneten und das jeweils andere Teil elektrische Spulen bzw. Wicklungen, oder beide Teile weisen Spulen auf.

Dabei wird der feststehende, magnetisch wirkende Teil eines Elektromotors als Stator bezeichnet, welcher im Falle eines„Innenläufers" in Bezug auf einen Rotor au ßen liegt und beispielsweise mit einem Elektromotorgehäuse verbunden ist; im anderen Fall, d.h. der Stator liegt in Bezug auf den Rotor innen, wird der Elektromotor auch als„Außenläufer" bezeichnet.

Der sich bewegende, meistens rotierende, magnetisch wirkende Teil des Elektromotors wird hingegen weitläufig - wie vorstehend bereits erwähnt - als Rotor bezeichnet und umfasst üblicherweise eine Achse, einen Anker und eine Spule, wenn der Anker kein Permanentmagnet ist. Somit wird nach der Art der Anordnung von Anker und Spulen zwischen Innenläufern und Au ßenläufern unterschieden.

Je nach Art der Anordnung von Anker und Spulen sowie Art und Größe des Elektromotors können unterschiedliche Wicklungsarten der Spulen bzw. Leiterspulen zum Einsatz kommen. Neben den weitläufig bekannten manuellen Wicklungen finden unter anderem auch Formspulenwicklungen und insbesondere bei größeren

Elektromotoren und stärkeren Strömen Stabwicklungen vermehrt Anwendung.

Bei der Stabwicklung bzw. Formstabwicklung sind die Spulenpakte teilweise durch Stäbe gebildet, welche beispielsweise in entsprechende Nuten des Stators im Falle einer Statorwicklung eingesetzt werden und je nach Schaltungsschema des Elektromotors an den jeweiligen Stirnseiten des Stators verschaltet bzw. verbunden werden.

Bei Verwendung einer solchen Stabwicklung bzw. Formstabwicklung stehen in einem ersten Einsetzschritt die in den jeweiligen Nuten des Stators eingesetzten bzw. liegenden Formstäbe über eine Stirnseite des Stators in der Regel hinaus. Um eine entsprechende Verschaltung der herausstehenden Enden der jeweiligen Formstäbe vorzunehmen, wird herkömmlicherweise in einem weiteren Verschaltungsschritt eine Verschaltungsbaugruppe zur Kontaktierung und Verschaltung der jeweiligen Enden auf die Stirnseite des Stators aufgesetzt. Dadurch gelangen die Enden der jeweiligen Formstäbe in jeweilige Löcher in der Verschaltungsbaugruppe und werden

anschließend nach einem bestimmten Schaltungsschema kontaktiert, beispielsweise durch Verschweißen mit andern Kontaktstabenden, etc.

Arten von solchen Verschaltungen bzw. Schaltungsschemata können beispielsweise eine Sternschaltung, eine Ebenenverbindung (Oberschicht und

Unterschicht), Umlenkbrückenverbindung oder Phasenschlussleitung sein.

Allerdings ist die Kontaktierung der Vielzahl von herausstehenden

Formstabenden mit einer solchen Verschaltungsbaugruppe schwierig durchzuführen. Zwar bietet eine Verschaltungsbaugruppe, beispielsweise in Form eines

Verschaltungsringelements, eine Unterstützung bei der gleichzeitigen Einführung der Vielzahl von Formstabenden in die jeweils vorgesehenen Löcher der

Verschaltungsbaugruppe, wenngleich die Formstabenden aufgrund von gewissen Toleranzen von ihrer Position abweichen.

Die Kompensation dieser Toleranzen ermöglicht die Verschaltungsbaugruppe anhand von Einführschrägen an den Löchern der Verschaltungsbaugruppe, beispielsweise an den Löchern in dem Verschaltungsring der Verschaltungsbaugruppe oder an jeweiligen Verschaltungskontakten.

Diese Einführschrägen sind neben dem Toleranzausgleich insbesondere auch zur leichteren Einführung von dicken Formstabenden mit rundem oder abgerundetem Drahtquerschnitt dienlich.

Allerdings gelangen die aufgrund von Toleranzen in ihrer Position

abweichenden Formstabenden beim Einführen in die jeweiligen Löcher der

Verschaltungsbaugruppe mit ihren teilweise sehr scharfen Schnittkanten in Berührung mit den Einführschrägen, was zu erhöhten Reibungskräften und erhöhter Abrasion des Trägers der Verschaltungsbaugruppe führen kann. Dadurch wird die Durchführung des Montagevorgangs der Verschaltungsbaugruppe an dem Stator erschwert oder im schlechtesten Fall unmöglich.

Zudem erfordern die Einführschrägen einen längeren Einführweg der

Formstabenden in die jeweiligen Löcher und damit einen größeren Bauraum in der Fügerichtung. Ferner ist es erforderlich, dass während der Montage das Blockieren erkannt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen

Verschaltungsbaugruppen und Montageverfahren für solche Verschaltungsbaugruppen derart weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile zumindest teilweise

überwunden werden können. Insbesondere ist eine Zielsetzung der Erfindung, die gattungsgemäßen Verschaltungsbaugruppen und Montageverfahren für solche Verschaltungsbaugruppen derart auszugestalten, dass eine einfache Montage der Verschaltungsbaugruppe ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Verschaltungsvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, ist zur Verschaltung von Formstabenden einer Wicklung wie einer Statorwicklung vorgesehen und umfasst ein Verschaltungselement, vorzugsweise ein ringförmiges Verschaltungselement, das eine oder mehrere Öffnungen zum Einführen von mindestens einem Formstabende aufweist, wobei die eine oder mehreren Öffnungen jeweils einen Einführabschnitt und einen daran angrenzenden Kontaktierungsabschnitt aufweist/aufweisen, die derart ausgestaltet sind, dass das mindestens eine Formstabende in den Einführabschnitt eingeführt werden kann und bei Relativbewegung zwischen der Öffnung und dem eingeführten Formstabende das eingeführte Formstabende in den

Kontaktierungsabschnitt gelangt und mittels einer Führung durch den

Kontaktierungsabschnitt der Abstand des mindestens einen eingeführten

Formstabendes zu einem Kontakt, insbesondere einem Kontaktstabende, verringert wird. Erfindungsgemäß wird somit das Verfahren zur Montage der

Verschaltungsbaugruppe in mehrere nacheinander durchzuführende funktionale Schritte zum Bewegen des Verschaltungselements, nämlich einem Aufsetzen und anschließendem Verdrehen des Verschaltungselements, unterteilt. Insbesondere wird Verschaltungsbaugruppe zunächst nicht direkt in der zum Schweißen erforderlichen Position auf den Stator bzw. auf die jeweiligen Formstabenden aufgesteckt, sondern zunächst auf den Stator aufgesetzt und etwas linear versetzt bzw. um die Mittelachse der elektrischen Maschine bzw. des Elektromotors verdreht an einer Position angeordnet, die größere Einführöffnungsabschnitte aufweist, die derart ausgestaltet sind, dass Positionstoleranzen der jeweiligen Formstabenden in ausreichendem Maße berücksichtigt sind, d.h. dass die Formstabenden auch bei großen innerhalb der Toleranzen liegenden Positionsabweichungen in die jeweiligen Einführöffnungen eingeführt werden können. Anschließend erfolgt eine Verschiebung bzw. Verdrehung der Verschaltungsbaugruppe in eine Kontaktierungsposition in einem

Kontaktierungsabschnitt, bei der jeweilige Formstabenden mit Kontakten kontaktiert werden können, so dass die Drahtkantenradien zusammen mit der Gestaltung der Einführöffnungen die Einführung unterstützen.

Dadurch können erfindungsgemäß sämtliche zu kontaktierenden Formstäbe gleichzeitig berührungslos in die Verschaltungsbaugruppe eingeführt werden. Die nachfolgende Querbewegung bzw. Verdrehung nutzt die Kantenradien der Formstäbe zum Einführen in die Kontaktierungspositionen und verhindert dabei ein Abschaben oder blockieren des Verschaltungsträgers oder der Verschaltungskontakte durch Schnittkanten. Dabei kann die Bewegung durch Werkzeuge unterstützt werden.

Die erfindungsgemäße Verschaltungsvorrichtung kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass der Kontaktierungsabschnitt eine die Führung ausbildende Führungseinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, bei Relativbewegung zwischen der Öffnung und des Formstabendes den Abstand des Formstabendes zu dem Kontakt zu verringern und/oder das Formstabende an den Kontakt heranzuführen.

Weiterhin kann die erfindungsgemäße Verschaltungsvorrichtung so ausgeführt werden, dass der Einführabschnitt und der daran angrenzende

Kontaktierungsabschnitt (zusammen) eine Öffnung in Form eines Langlochs oder in Form eines Kreisbogens ausbilden, wobei sich eine Öffnungsfläche bei dem

Einführabschnitt hin zu dem Kontaktierungsabschnitt verringert.

Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Verschaltungsvorrichtung derart umgesetzt werden, dass der Kontaktierungsabschnitt einen in einer Längsrichtung oder Umfangsrichtung zum Einführabschnitt hin gerichteten und mittig angeordneten Zapfenabschnitt aufweist, der den Abstand zwischen zwei zu kontaktierenden

Formstabenden vorgibt bzw. festlegt. Vorzugsweise werden jeweils zwei

Formstabenden in eine jeweilige Öffnung eingeführt und über die Führung, gebildet durch eine Öffnungswand und mittigem Zapfenabschnitt, in eine Position in dem Kontaktierungsabschnitt gebracht, bei der die Formstabenden mit den Kontakten verbunden werden können, beispielsweise durch Schweißen oder sonstige dem Fachmann bekannte Verbindungsverfahren.

Ferner kann die erfindungsgemäße Verschaltungsvorrichtung so verwirklicht werden, dass das Verschaltungselement eine Trägerplatte und eine

Kontaktierungsplatte aufweist, wobei in der Trägerplatte die eine oder mehreren Öffnungen ausgebildet sind und in der Kontaktierungsplatte eine oder mehrere

Kontaktierungsöffnungen zusammen mit den Kontakten ausgebildet sind, wobei die eine oder mehreren Kontaktierungsöffnungen in Bezug auf die eine oder mehreren Öffnungen überlappend angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist insbesondere ein Elektromotor für ein Kraftfahrzeug, wobei die elektrische Maschine einen Stator und die

erfindungsgemäße Verschaltungsvorrichtung aufweist, wobei das erfindungsgemäße Verschaltungselement der Verschaltungsvorrichtung an mindestens einem Ende des Stators, vorzugsweise einer oberen Stirnseite des Stators, auf dem Stator

herausstehenden Formstabenden aufgesetzt ist. Alternativ kann das

Verschaltungselement auch an beiden Stirnseiten des Stators aufgesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage einer Verschaltungsvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, ist zur Verschaltung von Formstabenden einer Wicklung vorgesehen, vorzugsweise zur Montage der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung, wobei die Verschaltungsvorrichtung ein Verschaltungselement aufweist, das mehrere

Öffnungen zum Einführen von mindestens einem Formstabende aufweist, wobei die Öffnungen jeweils einen Einführabschnitt und einen daran angrenzenden Kontaktierungsabschnitt aufweisen, die derart ausgestaltet sind, dass das mindestens eine Formstabende in den Einführabschnitt eingeführt werden kann und bei

Relativbewegung zwischen der Öffnung und dem Formstabende das Formstabende in den Kontaktierungsabschnitt gelangt und anhand einer Führung durch den

Kontaktierungsabschnitt der Abstand des mindestens einen Formstabendes zu einem Kontakt verringert wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Aufsetzen des Verschaltungselements auf die Formstabenden, vorzugsweise auf die von einem Ende eines Stators der elektrischen Maschine herausstehenden Formstabenden, so dass die jeweiligen Formstabenden in die jeweiligen

Einführabschnitte eingesteckt sind,

Bewegen, vorzugsweise Verdrehen, des Verschaltungselements relativ zu den Formstabenden, so dass die Formstabenden in den Kontaktierungsabschnitt gelangen und mittels einer Führung durch den Kontaktierungsabschnitt der Abstand der Formstabenden zu jeweiligen Kontakten verringert wird.

Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen

Verschaltungsvorrichtung verwiesen wird.

Gleiches gilt sinngemäß für die folgende bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, weshalb auch diesbezüglich auf die entsprechenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen

Verschaltungsvorrichtung verwiesen wird.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren im Anschluss an das Aufsetzen und Bewegen den folgenden Schritt aufweisen:

Verbinden der Formstabenden mit den jeweiligen Kontakten, vorzugsweise mittels Schweißen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine und einer erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung;

Figur 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen

Verschaltungsvorrichtung von Figur 1 ; Figur 3 schematische Darstellungen eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung von Figur 2 in vergrößerter Ansicht; und

Figur 4schematische Darstellungen eines bevorzugten Funktionsprinzips der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung von Figur 2.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stators 100 einer nicht näher dargestellten erfindungsgemäßen elektrischen Maschine und einer

erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung 10 im entfernten Zustand (Figur 1 a)) und im aufgesetzten Zustand (Figur 1 b)).

Im in Figur 1 dargestellten Fall handelt es sich um den Stator 100 einer elektrischen Maschine in Form eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug. Der Stator 100 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Stator und wird beispielsweise durch ein Blechpaket mit jeweiligen Wickelköpfen an den jeweiligen Enden des Stators 100 gebildet, wobei in diesem Ausführungsbeispiel eine Statorwicklung in Form einer Formstabwicklung an dem Stator 100 vorgesehen ist. Wie in Figur 1 a) zu erkennen ist, stehen an der Oberseite bzw. oberen Stirnseite des Stators 100 jeweilige

Formstabenden 12 hervor.

Wie Figur 1 b) entnommen werden kann, weist die erfindungsgemäße

Verschaltungsvorrichtung 10 ein nachstehend noch näher beschriebenes ringförmiges Verschaltungselement 14 auf, das in diesem Fall nur auf die obere ringförmige

Stirnseite des Stators 100 auf die herausstehenden Formstabenden 12 aufgesetzt ist. Das ringförmige Verschaltungselement 14 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine ringförmige Trägerplatte 30 und eine ringförmige Kontaktierungsplatte 40 gebildet, wobei in der Trägerplatte 30 nachstehend noch näher beschriebene Öffnungen 16 ausgebildet sind und in der Kontaktierungsplatte 40 mehrere Kontaktierungsöffnungen zusammen mit den Kontakten 50 ausgebildet sind, wobei die Kontaktierungsöffnungen in Bezug auf die Öffnungen 16 überlappend angeordnet sind.

Zum Zwecke des Aufsetzens des Verschaltungselements 14 auf die obere Stirnseite des Stators 100 weist das Verschaltungselement 14 die vorgenannten mehreren Öffnungen 16 zum Einführen von der Formstabenden 18 auf, wie

insbesondere in Figur 2 veranschaulicht ist, wobei Figur 2 eine schematische

Darstellung der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung 10 von Figur 1 zeigt. Insbesondere ist eine perspektivische Ansicht auf das Verschaltungselement 14 von oben in Fig. 2a) dargestellt, während eine perspektivische Ansicht auf das

Verschaltungselement 14 von unten in Fig. 2b) dargestellt ist. Wie in Figur 2 zu erkennen ist, sind mehrere Öffnungen 16 in dem

Verschaltungselement 14 vorgesehen. Figur 3 zeigt dabei eine schematische

Darstellung eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung 10 von Figur 2 in vergrößerter Darstellung.

Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, weisen die Öffnungen 16 jeweils einen Einführabschnitt 20 und einen daran angrenzenden Kontaktierungsabschnitt 22 auf, die derart ausgestaltet sind, dass die jeweiligen Formstabenden 12 in den Einführabschnitt 20 eingeführt werden können und bei Relativbewegung zwischen der jeweiligen Öffnung 16 und dem jeweiligen eingeführten Formstabende 12 das eingeführte Formstabende in den Kontaktierungsabschnitt 22 gelangt und mittels einer Führung durch den Kontaktierungsabschnitt 22 der Abstand des Formstabendes 12 zu einem Kontakt 50, mit dem das jeweilige Formstabende 12 zu kontaktieren ist, verringert wird.

Figur 4 zeigt in diesem Zusammenhang eine schematische Darstellung des bevorzugten Funktionsprinzips der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung 10 von Figur 2 in vergrößerter Darstellung.

Im dargestellten Fall weist der Kontaktierungsabschnitt 22 einen in einer Längsrichtung zum Einführabschnitt 20 hin gerichteten und mittig angeordneten Zapfenabschnitt 26 auf, der den Abstand zwischen zwei zu kontaktierenden

Formstabenden 12 vorgibt. Wie insbesondere in den Figuren 3a) bis d) und 4a) bis b) zu erkennen ist, weist der Kontaktierungsabschnitt 22 eine die Führung ausbildende Führungseinrichtung 24 (gebildet durch eine Öffnungswand und den Zapfenabschnitt 26) auf, die eingerichtet ist, bei Relativbewegung zwischen der Öffnung 16 und der beiden Formstabenden 12 den Abstand der beiden Formstabenden 12 zu den jeweiligen Kontakten 50 zu verringern und die Formstabenden 12 an die Kontakte 50 heranzuführen.

Wie weiterhin in den Figuren 3 und 4 zu erkennen ist, bilden der

Einführabschnitt 20 und der daran angrenzende Kontaktierungsabschnitt eine Öffnung in Form eines rechteckförmigen Langlochs oder nahezu eines quadratischen Lochs aus, wobei sich eine Öffnungsfläche bei dem Einführabschnitt 20 hin zu dem

Kontaktierungsabschnitt 22 aufgrund des Zapfenabschnitts 26 verringert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage der erfindungsgemäßen Verschaltungsvorrichtung 10 gestaltet sich wie folgt:

Zunächst wird das Verschaltungselement 14 auf die Formstabenden 18, welche an der oberen Stirnseite des Stators 100 hervorstehen, aufgesetzt, so dass die Formstabenden 12 in den Einführabschnitt 20 eingesteckt sind, wie in Figuren 3a) und 4a) dargestellt ist.

Anschließend wird das Verschaltungselement 14 relativ zu den Formstabenden 12 bewegt, in dem in den Figuren 3b) bis 3d) dargestellten Fall verdreht, so dass die Formstabenden 12 in den Kontaktierungsabschnitt 22 gelangen und anhand der Führungseinrichtung 24 durch den Kontaktierungsabschnitt 22 der Abstand der Formstabenden 12 zu jeweiligen Kontakten 50 verringert wird, wie dies in Fig. 3b) bis d) und Fig. 4b exemplarisch dargestellt ist.

Danach werden die jeweiligen Formstabenden 12 mit den jeweiligen Kontakten 50 verbunden, vorzugsweise mittels Schweißen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.