DE102019215716A1 - Interconnection of conductors of a coil arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschalten von Leitern (9) einer Spulenanordnung (3) einer rotierenden elektrischen Maschine. Bei dem Verfahren werden Leiterenden der Leiter (9) in einem Urformverfahren miteinander elektrisch verbunden, oder es wird ein Verschaltungselement (23, 25) mit einer Leiterstruktur hergestellt und Leiterenden (17) der Leiter (9) werden mit der Leiterstruktur elektrisch verbunden, oder Leiterenden (17) der Leiter (9) werden durch Bonden miteinander elektrisch verbunden.The invention relates to a method for interconnecting conductors (9) of a coil arrangement (3) of a rotating electrical machine. In the process, conductor ends of the conductors (9) are electrically connected to one another in a primary molding process, or an interconnection element (23, 25) with a conductor structure is produced and conductor ends (17) of the conductors (9) are electrically connected to the conductor structure, or conductor ends (17) the conductors (9) are electrically connected to one another by bonding.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verschalten von Leitern einer Spulenanordnung einer rotierenden elektrischen Maschine.The invention relates to the interconnection of conductors of a coil arrangement of a rotating electrical machine.
Rotierende elektrische Maschinen weisen in der Regel ein Aktivteil (Stator oder Rotor) auf, das ein Blechpaket mit Nuten und eine Spulenanordnung mit Spulen, deren Windungen durch die Nuten des Blechpakets verlaufen, aufweist. Eine derartige Spulenanordnung wird auch als Spulenwicklung bezeichnet, auch wenn die Spulenanordnung nicht immer durch ein Wickeln im eigentlichen Wortsinn hergestellt wird. Die Spulenanordnung weist meist eine relativ komplexe dreidimensionale Geometrie auf und ihre Herstellung ist dementsprechend aufwändig und zeitintensiv. Spulenanordnungen werden beispielsweise aus Leitern wie Drähten und/oder Leiterstäben gefertigt, die nach ihrer Herstellung in die Nuten eingezogen beziehungsweise eingelegt und an den Enden der Spulenanordnung, die auch als Wickelköpfe bezeichnet werden, miteinander zu Spulen verschaltet werden. Zum Verschalten der Leiter werden beispielsweise Leiterenden der Leiter durch Löten oder Schweißen direkt oder über Verbindungsleiter miteinander elektrisch verbunden.Rotating electrical machines generally have an active part (stator or rotor) which has a laminated core with slots and a coil arrangement with coils, the turns of which run through the slots of the laminated core. Such a coil arrangement is also referred to as a coil winding, even if the coil arrangement is not always produced by winding in the actual sense of the word. The coil arrangement usually has a relatively complex three-dimensional geometry and its manufacture is accordingly complex and time-consuming. Coil arrangements are made, for example, from conductors such as wires and / or conductor bars which, after their production, are drawn or inserted into the grooves and interconnected to form coils at the ends of the coil arrangement, which are also referred to as winding heads. To interconnect the conductors, for example, conductor ends of the conductors are electrically connected to one another by soldering or welding, either directly or via connecting conductors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verschalten von Leitern einer Spulenanordnung einer rotierenden elektrischen Maschine zu vereinfachen.The invention is based on the object of simplifying the interconnection of conductors of a coil arrangement of a rotating electrical machine.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Spulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.The object is achieved according to the invention by a method with the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Leiter einer Spulenanordnung einer rotierenden elektrischen Maschine verschaltet. Dabei werden Leiterenden der Leiter in einem Urformverfahren miteinander elektrisch verbunden, oder es wird ein Verschaltungselement mit einer Leiterstruktur hergestellt und Leiterenden der Leiter werden mit der Leiterstruktur elektrisch verbunden, oder Leiterenden der Leiter werden durch Bonden miteinander elektrisch verbunden. Insbesondere können diese Verbindungsmethoden miteinander kombiniert werden. Beispielsweise werden einige Leiterenden, z. B. Leiterenden auf einer ersten Seite der Spulenanordnung, durch ein Urformverfahren miteinander elektrisch verbunden und andere Leiterenden, z. B. Leiterenden auf einer zweiten Seite der Spulenanordnung, werden durch die Leiterstruktur eines Verschaltungselements oder durch Bonden miteinander elektrisch verbunden. Oder einige Leiterenden, z. B. Leiterenden auf einer ersten Seite der Spulenanordnung, werden durch Bonden miteinander elektrisch verbunden und andere Leiterenden, z. B. Leiterenden auf einer zweiten Seite der Spulenanordnung, werden durch die Leiterstruktur eines Verschaltungselements miteinander elektrisch verbunden.With the method according to the invention, conductors of a coil arrangement of a rotating electrical machine are interconnected. In this case, conductor ends of the conductors are electrically connected to one another in a molding process, or an interconnection element with a conductor structure is produced and conductor ends of the conductors are electrically connected to the conductor structure, or conductor ends of the conductors are electrically connected to one another by bonding. In particular, these connection methods can be combined with one another. For example, some conductor ends, e.g. B. conductor ends on a first side of the coil arrangement, electrically connected to one another by a primary molding process and other conductor ends, z. B. conductor ends on a second side of the coil arrangement are electrically connected to one another by the conductor structure of an interconnection element or by bonding. Or some conductor ends, e.g. B. conductor ends on a first side of the coil arrangement are electrically connected to each other by bonding and other conductor ends, z. B. conductor ends on a second side of the coil arrangement are electrically connected to one another by the conductor structure of an interconnection element.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere eine kompaktere Bauweise einer Spulenanordnung gegenüber einer Spulenanordnung mit herkömmlich hergestellten Wickelköpfen, da Leiterenden durch flachere Strukturen als durch herkömmliche Wickelköpfe verbunden werden können. Außerdem ermöglicht die Erfindung die Herstellung von Spulenanordnungen für sehr kleine Motoren (Mikromotoren), für die herkömmliche Methoden zum Herstellen von Wickelköpfen aufgrund deren Platzbedarf ungeeignet sind. Insbesondere vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren das Verschalten von Leitern so genannter verteilter Wicklungen, bei denen jeweils zwei Leiter miteinander verbunden werden, die durch Nuten verlaufen, zwischen denen wenigstens eine weitere Nut angeordnet ist. Die Herstellung verteilter Wicklungen durch herkömmliche Verfahren ist besonders aufwändig; beispielsweise werden Leiterenden der Leiter dabei gebogen oder gebogen ausgeführt und aufwändig voneinander isoliert. Ferner ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Verkürzung der Wertschöpfungskette bei der Herstellung rotierender elektrischer Maschinen durch eine vereinfachte Verschaltung der Leiter der Spulenanordnungen.The method according to the invention enables, in particular, a more compact design of a coil arrangement compared to a coil arrangement with conventionally manufactured winding heads, since conductor ends can be connected by flatter structures than by conventional winding heads. In addition, the invention enables the production of coil arrangements for very small motors (micromotors), for which conventional methods for producing winding heads are unsuitable due to their space requirements. In particular, the method according to the invention simplifies the interconnection of conductors of so-called distributed windings, in which two conductors are connected to one another and run through grooves between which at least one further groove is arranged. The production of distributed windings by conventional methods is particularly complex; For example, the conductor ends of the conductors are bent or bent and are elaborately isolated from one another. Furthermore, the method according to the invention enables the value chain in the production of rotating electrical machines to be shortened by simplifying the interconnection of the conductors of the coil arrangements.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung werden Leiterenden durch Spritzgießen miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht vorteilhaft insbesondere eine einfache serienmäßige Verschaltung der Leiter gleichartiger Spulenanordnungen durch ein Spritzgießwerkzeug zum Verbinden von Leiterenden der Leiter.In one embodiment of the invention, conductor ends are electrically connected to one another by injection molding. This embodiment of the invention advantageously enables, in particular, a simple series connection of the conductors of identical coil arrangements by means of an injection molding tool for connecting conductor ends of the conductors.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Leiterenden galvanotechnisch miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Erfindung nutzt aus, dass die Leiter elektrisch leitfähig sind und durch ein elektrisch leitfähiges Material miteinander verbunden werden müssen und somit insbesondere galvanotechnisch miteinander elektrisch verbunden werden können.In a further embodiment of the invention, conductor ends are electrically connected to one another by electroplating. This embodiment of the invention takes advantage of the fact that the conductors are electrically conductive and have to be connected to one another by an electrically conductive material and can thus be electrically connected to one another, in particular by electroplating.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden Leiterenden durch 3D-Druck miteinander elektrisch verbunden. Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich vorteilhaft insbesondere für die Verschaltung der Leiter von Spulenanordnungen bei kleinen Stückzahlen herzustellender Spulenanordnungen oder Einzelanfertigungen von Spulenanordnungen, und/oder für die Herstellung geometrisch komplexer Verschaltungen der Leiter von Spulenanordnungen.In a further embodiment of the invention, conductor ends are electrically connected to one another by means of 3D printing. This embodiment of the invention is particularly suitable for the interconnection of the conductors of coil assemblies in the case of small numbers of coil assemblies to be produced or for individual production of coil assemblies, and / or for the production of geometrically complex interconnections of the conductors of coil assemblies.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Verschaltungselement eine Leiterplatte mit eine Leiterstruktur bildenden Leiterbahnen hergestellt. Beispielsweise werden eine Leiterbahn und ein Leiterende durch Löten miteinander elektrisch verbunden. Die Leiterplatte kann insbesondere mehrlagig mit in verschiedenen Ebenen verlaufenden Leiterbahnen ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung bekannter Technologie zur Leiterplattenherstellung, um zum Verschalten der Leiter benötigte Leiterstrukturen zu erzeugen. Mehrlagige Leiterplatten mit in verschiedenen Ebenen verlaufenden Leiterbahnen eignen sich insbesondere zum Herstellen komplexer Verschaltungen, die in einer Ebene nicht realisierbar sind, beispielsweise da sich Leiterbahnen in der Ebene kreuzen würden.In a further embodiment of the invention, a circuit board with conductor tracks forming a conductor structure is produced as the interconnection element. For example, a conductor track and a conductor end are electrically connected to one another by soldering. The printed circuit board can in particular have a multilayer design with conductor tracks running in different planes. This embodiment of the invention enables the use of known technology for the production of printed circuit boards in order to produce the conductor structures required for interconnecting the conductors. Multi-layer printed circuit boards with conductor tracks running in different planes are particularly suitable for producing complex interconnections that cannot be implemented in one plane, for example because conductor tracks would cross in the plane.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Verschaltungselement eine Stanzgitteranordnung hergestellt. Beispielsweise weist die Stanzgitteranordnung Einpressstifte auf und ein Einpressstift wird durch Einpressen in ein Leiterende mit dem Leiterende elektrisch verbunden (so genannte Press-Fit-Technologie). Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung geometrisch relativ einfacher Verschaltungen von Leitern einer Spulenanordnung und ermöglicht ein Verschalten mit der Press-Fit-Technologie ohne Löten.In a further embodiment of the invention, a lead frame arrangement is produced as the interconnection element. For example, the lead frame arrangement has press-fit pins and a press-fit pin is electrically connected to the conductor end by being pressed into a conductor end (so-called press-fit technology). This embodiment of the invention is particularly suitable for producing geometrically relatively simple interconnections of conductors of a coil arrangement and enables interconnection with the press-fit technology without soldering.
Eine erfindungsgemäße Spulenanordnung einer rotierenden elektrischen Maschine umfasst Leiter, die mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche miteinander verschaltet sind.A coil arrangement according to the invention of a rotating electrical machine comprises conductors that are interconnected using a method according to one of the preceding claims.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die mit den Zeichnungen illustriert sind. Dabei zeigen:
-
1 eine Spulenanordnung mit durch ein Urformverfahren verschalteten Leitern, -
2 eine Spulenanordnung mit durch eine Leiterplatte verschalteten Leitern, -
3 durch eine mehrlagige Leiterplatte verschaltete Leiter einer Spulenanordnung, -
4 eine mehrlagige Leiterplatte mit Lotperlen zum Verschalten von Leitern einer Spulenanordnung, -
5 durch eine Stanzgitteranordnung verschaltete Leiter einer Spulenanordnung, -
6 durch Bonddrähte verschaltete Leiter einer Spulenanordnung.
-
1 a coil arrangement with conductors interconnected by a molding process, -
2 a coil arrangement with conductors interconnected by a printed circuit board, -
3 Conductors of a coil arrangement interconnected by a multi-layer circuit board, -
4th a multi-layer printed circuit board with solder balls for interconnecting conductors of a coil arrangement, -
5 conductors of a coil arrangement interconnected by a lead frame arrangement, -
6th Conductors of a coil arrangement interconnected by bonding wires.
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in the figures.
An einer von den Segmentabschnitten
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LeitersegmentConductor segment
- 33
- SpulenanordnungCoil arrangement
- 55
- GrundkörperBase body
- 99
- Leiterladder
- 1717th
- LeiterendeEnd of ladder
- 1919th
- ZylinderabschnittCylinder section
- 2121
- SegmentabschnittSegment section
- 2222nd
- VerbindungsleiterConnecting conductor
- 2323
- LeiterplatteCircuit board
- 2424
- LeiterbahnTrack
- 2525th
- StanzgitteranordnungLead frame arrangement
- 2626th
- StanzgitterabschnittLead frame section
- 2727
- EinpressstiftPress-fit pin
- 2929
- Vertiefungdeepening
- 3131
- RingachseRing axis
- 3232
- LotperleSolder bead
- 3434
- BonddrahtBond wire
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019215716.5A DE102019215716A1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Interconnection of conductors of a coil arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019215716.5A DE102019215716A1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Interconnection of conductors of a coil arrangement |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102019215716A1 true DE102019215716A1 (en) | 2021-04-15 |
Family
ID=75155298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102019215716.5A Pending DE102019215716A1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Interconnection of conductors of a coil arrangement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102019215716A1 (en) |
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-
2019
- 2019-10-14 DE DE102019215716.5A patent/DE102019215716A1/en active Pending
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Legal Events
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| R081 | Change of applicant/patentee |
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