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Title:
METHOD FOR ELECTRICAL CONTACTING AND FIXING OF A WINDING END OF THE STATOR WINDING OF AN ELECTRIC MOTOR DRIVE TO A CONTACT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/103730
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for electrical contacting and fixing of a winding end of the stator winding of an electric motor drive to a contact, wherein the winding end is introduced into a sleeve serving as a contact, and the sleeve is fixedly connected to the winding end by way of a magnetic deformation.

Inventors:
PODACK MARCUS (DE)
ZAPS KLAUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2009/051907
Publication Date:
August 27, 2009
Filing Date:
February 18, 2009
Export Citation:
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Assignee:
BROSE FAHRZEUGTEILE (DE)
PODACK MARCUS (DE)
ZAPS KLAUS (DE)
International Classes:
H02K15/00; B21D26/14; H01R4/10
Domestic Patent References:
WO1998023400A11998-06-04
Foreign References:
DE10149676A12002-05-02
DE2330479A11975-01-02
DE1488656A11969-10-23
Other References:
"Mit elektromagnetischen Pulsen fügen", INTERNET CITATION, 17 November 2007 (2007-11-17), pages 1 - 2, XP002524732, Retrieved from the Internet [retrieved on 20090422]
Attorney, Agent or Firm:
HASSA, OLIVER (DE)
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Claims:

Patentansprüche

1. Verfahren zum elektrischen Kontaktieren und Fixieren eines Wickelendes der Statorwicklung eines elektromotorischen An- triebs an einem Kontakt,

bei dem das Wickelende (3) in eine als Kontakt dienende Hülse (4) eingeführt wird und

bei dem die Hülse (4) mittels einer magnetischen Umformung mit dem Wickelende (3) fest verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Wickelende eine Vielzahl von Einzeldrahten (3a) aufweist, diese Einzeldrahte in jeweils eine Hülse eingesetzt werden und die Hülsen mittels einer gleichzeitig erfolgenden magnetischen Umformung jeweils mit einem Einzeldraht fest verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Wickelende aus einem Drahtbuschel besteht, dieses Drahtbuschel in eine Hülse eingesetzt wird und die Hülse mit- tels einer magnetischen Umformung mit dem Drahtbuschel fest verbunden wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vielzahl der Einzeldrahte oder das Drahtbuschel ohne vorheriges Abisolieren der Wicklungsenden der magnetischen Umformung unterworfen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein sehr hohes elektromagnetisches Feld unter Verwendung eines Feldkonzentrators (5) erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Feldkonzentrator (5) eine die Hülse oder die Hülsen umgebende Spule ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Feldkonzentrator (5) eine mit einem Luftspalt versehene Spule ist.

8. Stator für einen elektromotorischen Antrieb,

mit einem Statorblechpaket,

mit einer im Statorblechpaket vorgesehenen Statorwicklung, welche einen aus dem Statorblechpaket hinausragenden Wickelkopf aufweist, von welchem das Wickelende der Statorwicklung nach außen absteht, wobei das Wickelende (3) mit einer als Kontakt dienenden Hülse (4) mittels einer magnetischen Umfor- mung fest verbunden ist.

9. Stator nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Wickelende eine Vielzahl von Einzeldrahten aufweist und diese Einzeldrahte jeweils mit einer als Kontakt dienenden Hülse fest verbunden sind.

10. Stator nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass das Wickelende ein Drahtbüschel aufweist und dieses Drahtbüschel mit einer als Kontakt dienenden Hülse fest verbunden ist.

11. Stator nach einem der Ansprüche 8 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hülse im Kontaktbereich mit dem Wickelende deformiert ist.

Description:

Beschreibung

Verfahren zum elektrischen Kontaktieren und Fixieren eines Wickelendes der Statorwicklung eines elektromotorischen An- triebs an einem Kontakt

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren und Fixieren eines Wickelendes der Statorwicklung eines elektromotorischen Antriebs an einem Kontakt.

Die Wickelenden der Statorwicklung eines elektromotorischen Antriebs weisen in der Regel Einzeldrähte oder Drahtbüschel auf und werden mit Kontakten kontaktiert.

Bisher bekannte Verfahren zu einer derartigen Kontaktierung sind beispielsweise Crimpen, Heißverstemmen, Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen und Schneid-Klemm-Verfahren .

Die bisher bekannten Verfahren weisen Nachteile auf. Dazu ge- hört es beispielsweise, dass auf den Wickelenden vorhandene Lackschichten vor dem Kontaktieren entfernt werden müssen. Des Weiteren bedarf es bei bekannten Verfahren einer exakten Positionierung der Wickelenden an den Kontakten und einer sorgfältigen Befestigung der Wickelenden an den Kontakten, um eine dauerhafte Kontaktierung sicherzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kostengünstig und einfach zu realisierendes Verfahren zum elektrischen Kontaktieren und Fixieren eines Wickelendes der Statorwicklung eines elektromotorischen Antriebs an einem Kontakt anzugeben, welches die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen Stator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelost.

Demgemäß ist vorgesehen:

Ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren und Fixieren eines Wickelendes der Statorwicklung eines elektromotorischen Antriebs an einem Kontakt, bei dem das Wickelende (3) in eine als Kontakt dienende Hülse eingeführt wird und bei dem die

Hülse mittels einer magnetischen Umformung mit dem Wickelende fest verbunden wird.

Ein Stator für einen elektromotorischen Antrieb, mit einem Statorblechpaket, mit einer im Statorblechpaket vorgesehenen Statorwicklung, welche einen aus dem Statorblechpaket hinausragenden Wickelkopf aufweist, von welchem das Wickelende der Statorwicklung nach außen absteht, wobei das Wickelende mit einer als Kontakt dienenden Hülse mittels einer magnetischen Umformung fest verbunden ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Wickelende der Statorwicklung in eine als Kontakt dienende Hülse eingeführt und dann diese Hülse mittels einer magnetischen Umformung mit dem Wickelende fest verbunden. Im Rahmen dieser magnetischen Umformung wird kurzzeitig ein sehr hohes magnetisches Feld erzeugt und vorzugsweise unter Verwendung eines Feldkonzentra- tors, der die Hülse umgibt, an die miteinander zu verbindenden Bauteile angelegt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass das elektrische Kontaktieren und Fixieren, bei welchem gleichzeitig bei Bedarf auch ein Abisolieren des Wickelendes vorgenommen wird, in einer sehr kurzen Zeit erfolgt, die im

Bereich von 100 ms liegt. Des Weiteren werden - sofern das Wickelende eine Vielzahl von Einzeldrähten aufweist bzw. sofern mehrere Kontakte zu kontaktieren sind - alle Einzeldrähte gleichzeitig elektrisch mit einem jeweils zugehörigen Kon- takt kontaktiert und an diesem fixiert. Das elektrische Kontaktieren und Fixieren erfolgt im Sinne eines vereinfachten, aber doch flexiblen Prozessablaufs, bei welchem in einfacher Weise flexible Prozesswerkzeuge eingesetzt werden können. Ein Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich des Weiteren durch eine hohe Automatisierbarkeit , eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Wiederholgenauigkeit aus.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Durchführung der magnetischen Umformung ein mechanischer Kon- takt zwischen dem verwendeten Umformwerkzeug und den miteinander zu verbindenden Bauteilen, d. h. der Hülse und dem Wickelende, nicht zwingend notwendig ist. Es genügt, das Umformwerkzeug in der Nähe der miteinander zu verbindenden Bauteile zu positionieren und dann ein sehr hohes elektromagne- tisches Feld zu erzeugen, durch welches die Bauteile miteinander verbunden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen in Verbin- düng mit den Figuren der Zeichnung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wickelende eine Vielzahl von Einzeldrähten auf, wobei diese Einzeldrähte in jeweils eine Hülse eingesetzt werden und die Hülsen mit- tels einer gleichzeitig erfolgenden magnetischen Umformung jeweils mit einem Einzeldraht fest verbunden werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Wickelende aus einem Drahtbüschel, wobei dieses Drahtbüschel in eine

Hülse eingesetzt wird und die Hülse mittels einer magnetischen Umformung mit dem Drahtbüschel fest verbunden wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Vielzahl der Einzeldrähte oder das Drahtbüschel ohne vorheriges Abisolieren der Wicklungsenden der magnetischen Umformung unterworfen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein sehr hohes elektromagnetisches Feld unter Verwendung eines Feldkon- zentrators erzeugt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Feldkonzentrator eine die Hülse oder die Hülsen umgebende Spule.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Feldkonzentrator eine mit einem Luftspalt versehene Spule.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wickelende ei- ne Vielzahl von Einzeldrähten auf, wobei diese Einzeldrähte jeweils mit einer als Kontakt dienenden Hülse fest verbunden sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wickelende ein Drahtbüschel auf, wobei dieses Drahtbüschel mit einer als Kontakt dienenden Hülse fest verbunden ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hülse im Kontaktbereich mit dem Wickelende deformiert.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auch auf beliebige und geeignete Art und Weise miteinander kombinieren.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1 eine Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels vor der magnetischen Umformung,

Figur 2 eine Skizze einer Draufsicht auf das in der Figur

1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel,

Figur 3 eine Skizze des ersten Ausführungsbeispiels nach der magnetischen Umformung und

Figur 4 eine Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels vor der magnetischen Umformung.

In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale - sofern nichts Anderes ausgeführt ist - mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Kontaktieren und Fixieren eines Wickelendes der Statorwicklung eines elektromotorischen Antriebs an einem Kontakt. Ein derartiger elektromotorischer Antrieb weist ein Statorblechpaket auf, dessen Zähne mit der Statorwicklung bewickelt sind. Diese Statorwicklung weist aus dem Statorblechpaket axial hinausragende Wickelköpfe auf, von welchen jeweils Wickelenden der Statorwicklung nach außen abstehen. Ein solches abstehendes Wickelende wird vorzugsweise im Rahmen des Zusammenbaus des Stators mit einem Kontakt elektrisch kontaktiert.

Die Figur 1 zeigt eine Skizze eines ersten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in vereinfachter Weise angenommen, dass das Wickelende 3 lediglich einen Ein-

zeldraht 3a aufweist. Dieser Einzeldraht 3a steht aus dem Wickelkopf nach außen ab. Der Wickelkopf 2 ragt aus dem Statorblechpaket 1 nach außen hinaus.

Der Kontakt 4, mit welchem der Einzeldraht 3a elektrisch kontaktiert werden soll, ist gemäß der Erfindung als Hülse ausgeführt .

Zur Vorbereitung der Kontaktierung wird das Ende des Einzel- drahtes 3a in der Figur 1 von unten in die Hülse 4 eingeführt. Dabei ist es nicht notwendig, dass das Ende des Einzeldrahtes 3a die Hülse 4 berührt.

Des Weiteren wird zur Vorbereitung der Kontaktierung ein Um- formwerkzeug, bei dem es sich um einen Feldkonzentrator 5 handelt, in der Nähe der miteinander zu kontaktierenden Bauteile platziert. Bei diesem Feldkonzentrator 5 handelt es sich um eine Spule, die die Hülse 4 umgibt. Diese Spule ist - wie noch anhand der Figur 2 veranschaulicht wird - mit einem Luftspalt versehen.

Unter Verwendung dieser Spule wird zum Zwecke der elektrischen Kontaktierung und Fixierung des Einzeldrahtes 3a an der Hülse 4 kurzzeitig ein sehr hohes elektromagnetisches Feld erzeugt. Durch dieses elektromagnetische Feld erfährt das Hülsenmaterial in dem eng begrenzten lokalen Bereich, der durch den Feldkonzentrator vorgegeben ist, eine Kraft, die in eine sprungartige Relativbewegung umgesetzt wird. Diese erfolgt unter hoher Geschwindigkeit, die beispielsweise im Be- reich von 600 m/s liegt. Das Hülsenmaterial trifft mit dieser hohen Geschwindigkeit auf den Einzeldraht 3a und wird mit diesem elektrisch kontaktiert und fest verbunden. Eines vorherigen Abisolierens des Einzeldrahtes 3a bedarf es dabei nicht .

Der vorstehend beschriebene Umformvorgang beruht darauf, dass ein zeitlich veränderliches Magnetfeld in dem als Hülse ausgebildeten Kontakt einen Strom induziert. Dieser induzierte Strom bewirkt in dem Kontakt ein Gegenfeld, das dem von außen angelegten Feld entgegengerichtet ist. Da die Spule fest positioniert ist, wirkt die Kraft auf den Kontakt, der sich demzufolge mit hoher Geschwindigkeit auf das Wickelende zu bewegt und dieses fest umschließt.

Ein für den jeweiligen Umformvorgang geeignetes Magnetfeld kann unter Verwendung eines Kondensators erzeugt werden, welcher als Energiespeicher zunächst langsam aufgeladen wird und dann kurzzeitig über die Spule 5 entladen wird, wobei im Be- reich der Spule um die Hülse 4 ein sehr hohes Magnetfeld aufgebaut wird.

Der durch dieses Magnetfeld in der Hülse fließende Strom ist gegenläufig zu dem durch die Spule fließenden Strom gerich- tet. Dadurch versuchen die magnetischen Kräfte, die Spule zu expandieren und die Hülse zu komprimieren. Durch eine geeignete Wahl des Materials der Hülse, vorzugsweise Kupfer, Aluminium oder Messing kann gewahrleistet werden, dass die gewünschte Kompression der Hülse erfolgt, so dass die ebenfalls gewünschte elektrische Kontaktierung des Wickelendes an der Hülse und die Fixierung des Wickelendes an der Hülse sicher erreicht werden.

Die Figur 2 zeigt eine Skizze einer Draufsicht auf das in der Figur 1 gezeigte erste Ausfuhrungsbeispiel. Aus dieser Darstellung ist insbesondere ersichtlich, dass der Feldkon- zentrator 5, mittels dessen die bei der magnetischen Umformung auftretenden Kräfte auf die gewünschten Bereiche der Hülse 4 konzentriert werden, mit einem Luftspalt versehen

ist. Dadurch entsteht eine erste Polhälfte 5a und eine zweite Polhälfte 5b. Diese Ausbildung des Feldkonzentrators 5 bewirkt, dass auf seiner Innenwand ein Strom fließen kann. Diese Innenwand befindet sich in unmittelbarer Nähe der umzufor- menden Hülse 4. Durch den auf der Innenwand des Feldkonzentrators 5 fließenden Strom wird eine besonders hohe magnetische Kraft erzeugt, durch welche die Hülse 4 zusammenge- presst und dadurch mit dem Wickelende 3 elektrisch kontaktiert wird.

Dieser zusammengepresste Zustand der Hülse ist in der Figur 3 veranschaulicht, welche eine Skizze des ersten Ausführungsbeispiels nach erfolgter magnetischer Umformung zeigt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass der untere Randbe- reich der Hülse, in welchem die magnetische Umformung angewendet wurde, derart zusammengepresst ist, dass das Wickelende der Statorwicklung mit der zusammengepressten Hülse 4a e- lektrisch kontaktiert und an dieser fixiert ist.

Die Figur 4 zeigt eine Skizze eines zweiten Ausführungsbeispiels vor der magnetischen Umformung. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel weist das Wickelende der Statorwicklung eine Vielzahl von Einzeldrähten 3a auf, die von jeweils einer Hülse 4 umgeben sind. Um die Hülsen 4 ist ein Feldkonzentra- tor 5 derart gelegt, dass er alle Hülsen umfasst. Der FeId- konzentrator 5 ist mit einem Luftspalt versehen, wodurch eine erste Polhälfte 5a und eine zweite Polhälfte 5b gebildet werden. Die Einzeldrähte 3a stehen aus dem Wickelkopf 2 nach außen heraus.

Die in der Figur 4 gezeigte Anordnung erlaubt es, alle Hülsen 4 gleichzeitig einer magnetischen Umformung zu unterwerfen, so dass in einem einzigen Arbeitsschritt, der nur einen kurzen Zeitraum im Bereich von 100 ms benötigt, eine elektrische

Kontaktierung aller Hülsen mit dem jeweiligen Einzeldraht 3a erfolgen kann.

Nach alledem erfolgt bei der vorliegenden Erfindung das elektrische Kontaktieren und Fixieren eines Wickelendes der Statorwicklung eines elektromotorischen Antriebs an einem Kontakt dadurch, dass das Wickelende in eine als Kontakt dienende Hülse eingeführt wird und dann die Hülse mittels einer magnetischen Umformung mit dem Wickelende fest verbunden wird. Das Wickelende kann aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehen, die im Rahmen einer magnetischen Umformung gleichzeitig mit jeweils einer Hülse verbunden werden. Das Wickelende kann auch aus einem Drahtbüschel bestehen, welches in eine als Kontakt dienende Hülse eingeführt und durch eine magnetische Umformung mit dieser verbunden wird.

Die vorliegende Erfindung sei nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auf beliebige Art und Weise modifizieren, ohne vom Gegenstand der vor- liegenden Erfindung abzuweichen.




 
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