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WO2009098265A1 - Verfahren zur befestigung eines lagerschildes an einem statorblechpaket sowie stator für einen elektromotorischen antrieb - Google Patents

Verfahren zur befestigung eines lagerschildes an einem statorblechpaket sowie stator für einen elektromotorischen antrieb Download PDF

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Publication number
WO2009098265A1
WO2009098265A1 PCT/EP2009/051336 EP2009051336W WO2009098265A1 WO 2009098265 A1 WO2009098265 A1 WO 2009098265A1 EP 2009051336 W EP2009051336 W EP 2009051336W WO 2009098265 A1 WO2009098265 A1 WO 2009098265A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
bearing plate
laminated
housing
depressions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/051336
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Zaps
Bernhard Kessler
Peter Pawlik
Tobias Buban
Marcus Podack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200810007578 external-priority patent/DE102008007578A1/de
Priority claimed from DE200810041743 external-priority patent/DE102008041743A1/de
Application filed by Brose Fahrzeugteile SE and Co KG filed Critical Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Publication of WO2009098265A1 publication Critical patent/WO2009098265A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies

Definitions

  • the invention relates to a method for fastening a bearing plate on a stator lamination stack as well as a stator for an electromotive drive.
  • Electromotive drives have a stator and a rotor.
  • the stator contains, inter alia, a laminated stator core, which is constructed in lamellar form from a multiplicity of individual laminations and is produced by means of a stamped packetizing process.
  • the outer jacket of the laminated stator core is cylindrical.
  • the laminated stator core has a radially outer yoke and teeth extending radially inwardly from the yoke.
  • the rotor is rotatably disposed within the stator to this.
  • Such an electromotive drive is usually used in a housing and has in its two axial end regions in each case a bearing plate.
  • this end shield is fitted to the outer jacket of the laminated stator core by means of an interference fit and then welded thereto in a further working step in order to ensure a desired minimum holding strength against axial and radial displacement or torsion.
  • the invention has for its object to provide a simplified method for attaching a bearing plate to a stator lamination. This object is achieved by a method having the features specified in claim 1.
  • a ready position of a laminated stator core which has a plurality of depressions on its outer jacket, initially takes place.
  • a bearing plate is positioned, which is preferably a sheet-metal deep-drawn part. This is followed by connecting the Lagerschil- of the stator laminated core by means of an electromagnetic pulse ⁇ see joining such that the bearing plate material becomes embedded in the recesses of the stator plate.
  • Another advantage of the invention is that the components to be joined together do not require tight manufacturing tolerances.
  • the recesses are already introduced in the stamped packetizing of the laminated stator core in this, so that the introduction of these depressions is associated with no additional costs and no additional work.
  • the bearing plate which is fastened to the laminated stator core, is a sheet-metal deep-drawn part produced by means of a deep-drawing process. This favors an electromagnetic pulse joining of the bearing plate to the stator lamination stack.
  • the laminated stator core has indentations in the form of a plurality of axially extending rows of recesses on its outer jacket, positioning of the end shield on the outer jacket of the laminated stator core is simplified at a desired position.
  • each of these rows of recesses has a plurality of recesses spaced apart from one another, the likelihood of a possible axial displacement or relative rotation between the end shield and the laminated stator core is further reduced if tensile, compression or torsional loads occur.
  • Figure 1 is a perspective sectional view of a stator lamination stack
  • Figure 2 is a perspective sectional view of a bearing plate
  • Figure 3 is a perspective sectional view, according to which the bearing plate is fixed to the stator lamination stack;
  • FIG. 4 shows an electric motor in an exploded view
  • Figure 5 shows the electric motor in a sectional perspective view
  • Figure 6 shows the engine in a sectional view
  • Figure 7 is a detail of the electric motor.
  • Embodiment relates to a method for fixing a bearing plate to a stator lamination stack and a stator for an electric motor drive.
  • a laminated stator core 2 is provided, as shown in FIG.
  • This laminated stator core which consists of a multiplicity of laminations, which have been assembled to form a stator lamination stack by a stamped packetizing process, has a cylindrical outer jacket 2a.
  • depressions 2b are introduced into the outer jacket of the laminated stator core, the length of which in the axial direction being greater than their length in the radial direction.
  • the recesses 2b form a plurality of rows of recesses 2c provided on the outer jacket 2a of the laminated stator core 2, each of these recessed rows 2c having a plurality of recesses 2b spaced apart from one another.
  • the depressions of these rows of recesses are preferably arranged such that they are arranged symmetrically in the axial direction over the entire length of the laminated stator core. This has the advantage that the laminated stator core can be connected to the end shield during assembly with the respective end shield also in the area of its respective other front side.
  • the radially outer region of the laminated stator core forms the yoke 2d. From this yoke 2d, teeth 2e extend radially inwards, wherein a cylindrical region remains free in the radially inner region of the stator lamination stack. In this free cylindrical region of the rotor is rotatably mounted relative to the stator positioned at the finished electromotive drive.
  • a bearing plate 1 is positioned on the outer jacket of the laminated stator core.
  • this bearing plate 1 is preferably a Blechtiefmonyeil. This has a hollow cylindrical, circumferential side wall Ia and a shaped axial end region Ib. If the endshield 1 shown in FIG. 2 is positioned in the desired manner on the outer jacket 2a of the laminated stator core 2, in a third step, the bearing shield is connected to the stator lamination stack by means of electromagnetic pulse joining such that bearing shield material is embedded in the depressions of the stator lamination stack. This creates a secure form-fitting attachment of the bearing plate on the laminated stator core, so that in later operation of the completed electromotive
  • the said depressions 2b on the outer jacket of the stator lamination stack can, as already stated above, be introduced during punching of the metal sheets and thus during the punching packetization process. This has the advantage that it requires no additional work and no additional costs to produce these recesses.
  • One advantage of the invention is that it is possible to dispense with welding of bearing plate and stator lamination stack, as provided in the prior art. This in turn has the advantage that a large-area heat. Heat generation, as occurs in the prior art during the welding process, is avoided. Such formation of heat could lead to undesired material distortion and also to undesired microstructural changes in the components. y
  • FIG. 3 shows a perspective sectional view according to which the bearing plate 1 is fastened to the stator lamination packet 2.
  • the locations of the bearing plate on which the bearing plate is connected by the electromagnetic pulse joining with the laminated stator core are designated in FIG. 3 by the reference numeral Ic.
  • the invention further relates to a rotating machine, in particular an electric motor, and a method for mounting a rotating machine, in particular a method for mounting an electric motor.
  • Electric motors have in a generally known manner a motor housing, a stator arranged in the housing, a rotatably mounted rotor and a contact unit, by means of which the electric motor can be supplied with electrical energy.
  • the contact unit may have a bearing for the rotor and is e.g. bolted to the motor housing to fix the contact unit to the motor housing.
  • a method for mounting a rotating machine provided, in particular an electric motor comprising a housing, a rotor, and a component disposed within the housing with an outer surface comprising at least one recess, comprising fixing the component to the housing by the housing in the region of the recess In particular by means of pulse joining or by means of a press ram is positively embedded in the recess.
  • a rotating machine in particular an electric motor, comprising a housing, a rotor and a component disposed within the housing with an outer surface having at least one recess, wherein the component is fixed to the housing by the housing in the region of the recess in particular by means of pulse joining or is positively embedded in the recess by means of a press ram.
  • the rotating machine which is in particular an electric motor, accordingly comprises the component arranged within the housing.
  • the outer surface of this component comprises at least one recess, that is, the outer contour of the component has a recessed geometry.
  • the component is, for example, a plastic injection-molded part and is arranged inside the housing and fixed thereto, in that housing material is embedded in the recess in a form-fitting manner in the region of the recess.
  • This positive connection is obtained according to the invention, in particular by means of pulse joining or using a press ram, which is used to press the housing in the region of the recess in a form-fitting manner into the depression.
  • Pulse-joining is a technique that is also known by the term "EMPT" (Electromagnetic Pulse Technology) and the force effect of a pulsed magnetic field directly for the acceleration of in particular flat or cylindrical structures made of electrical utilizes conductive material.
  • EMPT Electromagnetic Pulse Technology
  • the housing in the depression is pressed into this form-fitting manner.
  • the housing may be made of metal, for. As aluminum or steel, be made.
  • the component is designed as a contacting device which is set up to electrically contact the rotating machine, as a rotor bearing, by means of which the rotor is rotatably mounted inside the housing, or as a synchronizing integrated measuring device Rotor bearing be formed.
  • the rotor bearing can for example be designed as a disc.
  • the outer surface of the component may have at least one in particular integrally formed on the component centering finger, by means of which the component is arranged centered on a stator of the rotating machine.
  • the component can be provided, arranged on the stator, in particular to be fastened.
  • the rotating machine according to the invention may comprise the centering finger.
  • stator may have on its lateral surface a recess formed in particular as a groove in which the centering finger is guided.
  • the recess can be arranged in particular in the region of the centering finger on the outer surface of the component.
  • the centering finger which was produced for example by injection molding on the component is provided according to these variants, to intervene in the Statorau touchgeometrie.
  • the centering finger is located radially between the stator and the housing.
  • the stator thus forms a radial support which prevents deflection of the centering finger, in particular during pulse joining or pressing.
  • the centering finger may have the added effect of centering the stator in the housing in a rotationally symmetrical manner, e.g. the pulse result in the direction of symmetry positively influenced.
  • the positive connection can maintain their strength, since the centering finger can be made relatively thin and therefore, if, then only an insubstantial expansion in TemperatusSchwankache is expected and the depression can compensate for different Materialausdehenache.
  • FIGS. 4-7 shows an electric motor 101 as an example of a rotating machine in an exploded view.
  • FIG. 5 shows the electric motor 101 in a sectional perspective view and
  • FIG. 6 shows the electric motor 101 in a cutaway view.
  • the electric motor 101 has in the case of the present
  • Embodiment circular cylindrical motor housing 102 for example, made of aluminum, arranged within the motor housing 102 stator 103, disposed within the stator 103 a rotor 113 with shaft 114 and a contacting taktiervorides 104, by means of which the electric motor 101st can be contacted electrically.
  • the rotor 113 extends along the longitudinal axis 110 of the electric motor 101.
  • One of the base surfaces of the motor housing 102 designed as a circular cylinder represents an opening 109 of the motor housing 102.
  • the contacting device 104 is designed in the form of a circular cylinder and comprises a rotor bearing 105 integrated in the contacting device 104, by means of which the rotor 113 is rotatably mounted via the shaft 114.
  • the contacting device 104 with integrated rotor bearing 105 is designed, for example, as a plastic injection-molded part.
  • the electric motor 101 also has a further rotor bearing 115, by means of which the rotor 113 is rotatably supported via the shaft 114.
  • the lateral surface of the contacting device 104 are formed integrally with 'this centering finger 106.
  • the lateral surface of the contacting device 104 is also provided with recesses 107 in the region of the centering fingers 106.
  • One of the centering fingers 106 and the recess 107 associated with this centering finger 106 is shown in detail in FIG.
  • the contacting device 104 is initially brought to the stator 103 at the end, so that the centering fingers 106 engage in grooves 108 arranged on the lateral surface of the stator 103 in the direction of the longitudinal axis 110.
  • the stator 103 is introduced with arranged contacting device 104 in the opening 109 of the housing 102 so that the centering fingers 106 are radially between the outer surface of the stator 103 and an inner wall 111 of the motor housing 102 and engage in the grooves 108.
  • the motor housing 102 is firmly fixed in the regions 112 of the depressions 107 by means of pulse joining.
  • the material of the motor housing 102 is embedded in the recesses 107 in the regions 112 of the depressions 107, as a result of which the contacting device 104 and the inner wall 111 form a positive connection in the relevant regions 112. Due to the centering fingers 106, which between the inner wall 111 of the
  • stator 103 forms a radial support in the regions 112 of the recesses 107, which prevent dodging of the centering fingers 106 during pulse joining.
  • centering fingers 106 center the stator 103 rotationally symmetrically within the motor housing 102, whereby the pulse-yielding result in the direction of symmetry is positively influenced.
  • the material of the motor housing 102 for the positive connection can be introduced from outside into the recesses 107 by means of a press ram.
  • an electric motor (101) comprising a housing (102), a rotor (113) and within the housing (102) arranged component (104, 105) with at least one depression (107) comprising outer surface, comprising fixing the component (104, 105) on the housing (102) by the housing (102) in the region (112) of the recess (107) in particular by means of pulse joining or by means of a press-fit into the recess ( 107) is embedded.
  • That the component is designed as a contacting device (104) with integrated rotor bearing (105).
  • Rotating machine in particular electric motor (101), comprising a housing (102), a rotor (113) and a within the housing (102) arranged component (104, 105) with at least one recess (107) having outer surface wherein the component (104, 105) is fixed to the housing (102) by the housing (102) in the region (112) of the recess (107), in particular by means of pulse joining or by means of a Pressstempeis is positively embedded in the recess (107).
  • That the component is designed as a contacting device (104) with integrated rotor bearing (105).
  • the invention is not necessarily limited to the above figures, dimensions and materials.
  • the design of the electric motor may also differ from the illustrated construction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines Lagerschildes (11) an einem Statorblechpaket (2), bei welchem ein Statorblechpaket (2) bereitgestellt wird, welches an seinem Außenmantel (2a) mehrere Vertiefungen (2b) aufweist. An diesem Statorblechpaket (2 ( wird ein Lagerschild (1) in gewünschter Weise positioniert. Das Lagerschild (1) wird mit dem Statorblechpaket (2) mittels eines elektromagnetischen Pulsfügens derart verbunden, das sich Lagerschildmaterial in die Vertiefungen (2b) des Statorblechpaketes formschlüssig einbettet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Befestigung eines Lagerschildes an einem Statorblechpaket sowie Stator für einen elektromotorischen An- trieb
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines Lagerschildes an einem Statorblechpaket sowie einen Stator für einen elektromotorischen Antrieb.
Elektromotorische Antriebe weisen einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator enthält unter anderem ein Statorblechpaket, welches lamellenförmig aus einer Vielzahl von Einzelblechen aufgebaut ist und mittels eines Stanzpaketiervorgan- ges hergestellt wird. Der Außenmantel des Statorblechpaketes ist zylinderförmig ausgebildet. Das Statorblechpaket weist ein radial außenliegendes Joch und sich vom Joch radial nach innen erstreckende Zähne auf. Der Rotor ist innerhalb des Stators drehbeweglich zu diesem angeordnet. Ein derartiger elektromotorischer Antrieb ist in der Regel in ein Gehäuse eingesetzt und weist in seinen beiden axialen Endbereichen jeweils ein Lagerschild auf.
Dieses Lagerschild wird bei bekannten elektromotorischen An- trieben mittels einer Presspassung auf den Außenmantel des Statorblechpaketes gefügt und danach in einem weiteren Arbeitsschritt mit diesem verschweißt, um eine gewünschte Min- desthaltefestigkeit gegen axiale und radiale Verschiebung bzw. Verdrehung sicherzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren zur Befestigung eines Lagerschildes an einem Statorblechpaket anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- düng sind in den abhängigen Ansprüchen 2 - 5 angegeben. Die Ansprüche 6 - 8 haben einen Stator zum Gegenstand, wie er mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt zunächst eine Bereit- Stellung eines Statorblechpaketes, welches an seinem Außenmantel mehrere Vertiefungen aufweist. An diesem Außenmantel des Statorblechpaketes wird ein Lagerschild positioniert, bei welchem es sich vorzugsweise um ein Blechtiefziehteil handelt. Anschließend erfolgt ein Verbinden des Lagerschil- des mit dem Statorblechpaket mittels eines elektromagneti- ■ sehen Pulsfügens derart, dass sich Lagerschildmaterial in die Vertiefungen des Statorblechpaketes einbettet.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine feste Verbindung zwischen dem Statorblechpaket und dem Lagerschild erreicht. Durch diese formschlüssige feste Verbindung ist sichergestellt, dass beim Auftreten von Zug-, Druck- und Torsionsbelastungen keine axiale Verschiebung und auch keine Verdrehung des Lagerschildes relativ zum Statorblechpaket auftre- ten. Diese formschlüssige feste Verbindung wird beim erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, ohne dass es eines Schweißvorganges bedarf und ohne dass zusätzliche Verbindungseie- mente wie beispielsweise Nieten oder Schrauben benötigt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass das Befestigen des Lagerschildes am Statorblechpaket materialschonend erfolgt. Insbesondere ist die Hitzeeinwirkung auf die zu verbindenden Bauteile nur gering und tritt nur im Bereich der Verbindungsstellen auf, so dass sowohl ein unerwünschtes hitzebedingtes Verformen der Bauteile als auch unerwünschte hitzebedingte Gefügeänderungen der Bauteile vermieden werden.
Des Weiteren wird durch den Entfall der Notwendigkeit eines Schweißprozesses die Prozesszeit verringert.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die miteinander zu verbindenden Bauteile keine engen Herstel- lungstoleranzen benötigen.
In vorteilhafter Weise werden die Vertiefungen bereits beim Stanzpaketieren des Statorblechpaketes in dieses eingebracht, so dass das Einbringen dieser Vertiefungen mit kei- nerlei zusätzlichen Kosten und auch keinem zusätzlichen Arbeitsaufwand verbunden ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lagerschild, welches am Statorblechpaket befestigt wird, um ein mittels eines Tief- ziehvorganges hergestelltes Blechtiefziehteil . Dies begünstigt ein elektromagnetisches Pulsfügen des Lagerschildes an das Statorblechpaket.
Weist das Statorblechpaket an seinem Außenmantel Vertiefun- gen in Form mehrerer in Axialrichtung verlaufender Vertiefungsreihen auf, dann ist das Positionieren des Lagerschildes am Außenmantel des Statorblechpaketes an einer gewünschten Position vereinfacht.
Weist jede dieser Vertiefungsreihen mehrere voneinander beabstandete Vertiefungen auf, dann ist die Wahrscheinlichkeit einer eventuellen axialen Verschiebung oder einer relativen Verdrehung zwischen dem Lagerschild und dem Statorblechpaket beim Auftreten von Zug-, Druck- oder Torsions- belastungen weiter reduziert. Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
Figur 1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Statorblechpaketes ;
Figur 2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Lagerschildes ;
Figur 3 eine perspektivische Schnittdarstellung, gemäß welcher das Lagerschild am Statorblechpaket befestigt ist;
Figur 4 einen Elektromotor in einer Explosionsansicht;
Figur 5 den Elektromotor in einer geschnitten perspektivischen Darstellung;
Figur 6 den Motor in einer geschnittenen Darstellung; und
Figur 7 ein Detail des Elektromotors.
In den Figuren 1 bis 3 einerseits und in den Figuren 4 bis 7 andererseits sind jeweils gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale - sofern nichts Anderes ausgeführt ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße
Ausgestaltung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines Lagerschildes an einem Statorblechpaket sowie einen Stator für einen elektromotorischen Antrieb. Gemäß dem Verfahren wird zunächst in einem ersten Verfahrensschritt ein Statorblechpaket 2 bereitgestellt, wie es in der Figur 1 dargestellt ist. Dieses Statorblechpaket, das aus einer Vielzahl von Blechlamellen besteht, die durch ei- nen Stanzpaketiervorgang zu einem Statorblechpaket zusammengesetzt wurden, weist einen zylinderförmigen Außenmantel 2a auf. Im Rahmen dieses Stanzpaketiervorganges werden in den Außenmantel des Statorblechpaketes Vertiefungen 2b eingebracht, deren Länge in Axialrichtung jeweils größer ist als deren Länge in Radialrichtung. Die Vertiefungen 2b bilden mehrere am Außenmantel 2a des Statorblechpaketes 2 vorgesehene Vertiefungsreihen 2c, wobei jede dieser Vertiefungsreihen 2c mehrere voneinander beabstandete Vertiefungen 2b aufweist. Die Vertiefungen dieser Vertiefungsreihen sind vor- zugsweise so angeordnet, dass sie in Axialrichtung über die • gesamte Länge des Statorblechpaketes symmetrisch angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass das Statorblechpaket beim Zusammensetzen mit dem jeweiligen Lagerschild auch im Bereich seiner jeweils anderen Stirnseite mit dem Lagerschild verbunden werden kann.
Den radial äußeren Bereich des Statorblechpaketes bildet das Joch 2d. Von diesem Joch 2d aus erstrecken sich Zähne 2e radial nach innen, wobei im radial inneren Bereich des Sta- torblechpaketes ein zylindrischer Bereich frei bleibt. In diesem freien zylindrischen Bereich ist beim fertig gestellten elektromotorischen Antrieb der relativ zum Stator drehbeweglich gelagerte Rotor positioniert.
In einem nachfolgenden zweiten Schritt wird ein Lagerschild 1, wie es in der Figur 2 veranschaulicht ist, am Außenmantel des Statorblechpaketes positioniert. Bei diesem Lagerschild 1 handelt es sich vorzugsweise um ein Blechtiefziehteil . Dieses weist eine hohlzylindrische, umlaufende Seitenwand Ia und einen geformten axialen Abschlussbereich Ib auf. Ist das in der Figur 2 gezeigte Lagerschild 1 in gewünschter Weise am Außenmantel 2a des Statorblechpaketes 2 positioniert, dann erfolgt in einem dritten Schritt eine Verbindung des Lagerschildes mit dem Statorblechpaket mittels eines elektromagnetischen Pulsfügens derart, dass sich Lagerschildmaterial in die Vertiefungen des Statorblechpaketes einbettet. Dadurch entsteht eine sichere formschlüssige Befestigung des Lagerschildes am Statorblechpaket, so dass im späteren Betrieb des fertig gestellten elektromotorischen
Antriebs auch bei einem Auftreten von Zug-, Druck- oder Torsionsbelastungen eine relative axiale Verschiebung und auch eine Verdrehung zwischen Lagerschild und Statorblechpaket sicher verhindert wird.
Die genannten Vertiefungen 2b am Außenmantel des Statorblechpaketes können - wie bereits oben ausgeführt wurde - bereits beim Stanzen der Bleche und damit im Rahmen des Stanzpaketiervorganges eingebracht werden. Dies hat den Vor- teil, dass es keinerlei zusätzlichen Arbeitsaufwands und auch keiner zusätzlichen Kosten bedarf, um diese Vertiefungen herzustellen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf ein Ver- schweißen von Lagerschild und Statorblechpaket, wie es beim Stand der Technik vorgesehen ist, verzichtet werden kann. Dies wiederum hat den Vorteil, dass eine großflächige Wärmebzw. Hitzebildung, wie sie beim Stand der Technik beim Schweißvorgang auftritt, vermieden wird. Eine derartige Hit- zebildung könnte zu einem unerwünschten Materialverzug und auch zu unerwünschten Gefügeänderungen der Bauteile führen. y
Dies wird beim erfindungsgemäßen Verfahren durch die Verwendung eines elektromagnetischen Pulsfügens verhindert, bei welchem die Hitzebelastung gering ist und nur in den lokal begrenzten Bereichen auftritt, an denen das Lagerschild mit dem Statorblechpaket verbunden wird.
Die Figur 3 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung, gemäß welcher das Lagerschild 1 am Statorblechpaket 2 befestigt ist. Die Stellen des Lagerschildes, an denen das Lagerschild durch das elektromagnetische Pulsfügen mit dem Statorblechpaket verbunden ist, sind in der Figur 3 mit den Bezugszeichen Ic bezeichnet.
Nachfolgend wird ein weiterer Aspekt im Zusammenhang mit Elektromotoren und insbesondere im Zusammenhang mit der oben genannten Pulsschweißtechnik zum eleganten Verbinden von Elementen des Elektromotors erläutert:
Die Erfindung betrifft ferner eine rotierende Maschine, ins- besondere einen Elektromotor, und ein Verfahren zum Montieren einer rotierenden Maschine, insbesondere ein Verfahren zum Montieren eines Elektromotors .
Elektromotoren weisen in allgemein bekannter Weise ein Motorgehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Stator, einen drehbar gelagerten Rotor und eine Kontakteinheit auf, mittels derer der Elektromotor mit elektrischer Energie ver- sorgt werden kann. Die Kontakteinheit kann eine Lagerung für den Rotor aufweisen und ist z.B. mit dem Motorgehäuse verschraubt, um die Kontakteinheit am Motorgehäuse zu Fixieren.
Es besteht als ferner der Bedarf, ein Verfahren zum Montie- ren einer rotierenden Maschine und eine entsprechende rotierende Maschine anzugeben, die ein erleichtertes Montieren der elektrischen Maschine erlaubt.
Hier zu wird bereitgestellt: Ein Verfahren zum Montieren einer rotierenden Maschine vorgesehen, insbesondere eines Elektromotors, die ein Gehäuse, einen Rotor, und ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Bauteil mit einer wenigstens einer Vertiefung umfassenden Außenfläche aufweist, aufweisend Fixieren des Bauteils am Gehäuse, indem das Gehäuse im Bereich der Vertiefung insbesondere mittels Pulsfügen oder mittels eines Pressstempels formschlüssig in die Vertiefung eingebettet wird.
Eine rotierende Maschine, insbesondere ein Elektromotor, aufweisend ein Gehäuse, einen Rotor und ein innerhalb des Gehäuses angeordnetes Bauteil mit einer wenigstens einer Vertiefung aufweisenden Außenfläche, wobei das Bauteil am Gehäuse fixiert ist, indem das Gehäuse im Bereich der Ver- tiefung insbesondere mittels Pulsfügen oder mittels eines Pressstempels formschlüssig in die Vertiefung eingebettet ist.
Die rotierende Maschine, bei der es sich insbesondere um ei- nen Elektromotor handelt, umfasst demnach das innerhalb des Gehäuses angeordnete Bauteil. Die Außenfläche dieses Bauteils umfasst wenigstens eine Vertiefung, d.h. die Außenkontur des Bauteils weist eine vertiefte Geometrie auf. Das Bauteil ist z.B. ein Kunststoffspritzgussteil und ist inner- halb des Gehäuses angeordnet und an diesem fixiert, indem Gehäusematerial im Bereich der Vertiefung formschlüssig in die Vertiefung eingebettet ist. Diese formschlüssige Verbindung erhält man erfindungsgemäß insbesondere mittels Pulsfügen oder unter Verwendung eines Pressstempels, der verwendet wird, das Gehäuse im Bereich der Vertiefung formschlüssig in die Vertiefung hinein zu pressen. Pulsfügen ist eine Technik, die auch unter dem Begriff "EMPT" (Elektromagnetische Puls Technologie) bekannt ist und die Kraftwirkung eines im- pulsförmigen Magnetfeldes direkt zur Beschleunigung insbe- sondere flacher oder zylindrischer Strukturen aus elektrisch leitfähigem Material ausnutzt. Durch Anlegen des Magnetfeldes wird das Gehäuse im Bereich der Vertiefung in diese formschlüssig hinein gepresst.
Ein Vorteil des eben genannten Verfahrens kann sein, dass mit relativ geringem Passungsaufwand oder mittels zusätzlicher Bearbeitung oder Befestigungsaufwand eine ausreichend feste Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Bauteil erzeugt werden kann. Das Gehäuse kann beispielsweise aus Metall, z. B. Aluminium oder Stahl, gefertigt sein.
Das Bauteil ist gemäß Varianten der erfindungsgemäßen rotierenden Maschine als eine Kontaktiervorrichtung, die eingerichtet ist, die rotierende Maschine elektrisch zu kontak- tieren, als eine Rotorlagerung, mittels der der Rotor drehbar innerhalb des Gehäuses gelagert ist, oder als eine Kon- ' taktiervorrichtung mit integrierter Rotorlagerung ausgebildet sein. Die Rotorlagerung kann beispielsweise als eine Scheibe ausgeführt sein.
Die Außenfläche des Bauteils kann wenigstens einen insbesondere einstückig am Bauteil angeformten Zentrierfinger aufweisen, mittels dem das Bauteil an einem Stator der rotierenden Maschine zentriert angeordnet ist. Das Bauteil kann vorgesehen sein, am Stator angeordnet, insbesondere befestigt zu werden. Um eine genaue Anordnung zu erleichtern, kann die erfindungsgemäße rotierende Maschine den Zentrierfinger aufweisen.
Für eine erleichterte Montage kann der Stator an seiner Mantelfläche eine insbesondere als Nut ausgebildete Ausnehmung aufweisen, in der der Zentrierfinger geführt ist.
Die Vertiefung kann insbesondere im Bereich des Zentrierfin- gers an der Außenfläche des Bauteils angeordnet sein. Der Zentrierfinger, der beispielsweise spritztechnisch am Bauteil erzeugt wurde, ist gemäß diesen Varianten vorgesehen, in die Statoraußengeometrie einzugreifen. Somit liegt der Zentrierfinger radial zwischen dem Stator und dem Gehäuse. Der Stator bildet somit eine radiale Abstützung, die ein Ausweichen des Zentrierfingers insbesondere beim Pulsfügen oder Verpressen verhindert.
Der Zentrierfinger kann den zusätzlichen Effekt aufweisen, dass der Stator im Gehäuse rotationssymmetrisch zentriert wird, was z.B. das Pulsfügeergebnis in Richtung Symmetrie positiv beeinflusst.
Auch bei unterschiedlichen Materialkombinationen, z.B. Kunststoff-Bauteil und Stahl-Gehäuse kann die formschlüssige Verbindung ihre Festigkeit beibehalten, da der Zentrierfinger relativ dünn ausgebildet sein kann und von daher, wenn, dann nur eine unwesendliche Ausdehnung bei TemperatusSchwankungen zu erwarten ist und die Vertiefung unterschiedliche Materialausdehnenungen ausgleichen kann.
Nachfolgend werden diese allgemein dargestellten Ausführungsbeispiele anhand konkreter Beispiel in den Figuren 4 - 7 genauer erläutert. Die Fig. 4 zeigt einen Elektromotor 101 als Beispiels einer rotierenden Maschine in einer Explosionsansicht. Die Fig. 5 zeigt den Elektromotor 101 in einer geschnitten perspektivischen und die Fig. 6 zeigt den Elektromotor 101 in einer geschnittenen Darstellung.
Der Elektromotor 101 weist ein im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels kreiszylinderförmiges Motorgehäuse 102 beispielsweise aus Aluminium, einen innerhalb des Motorgehäuses 102 angeordneten Stator 103, einen innerhalb des Stators 103 angeordneten Rotor 113 mit Welle 114 und eine Kon- taktiervorrichtung 104 auf, mittels der der Elektromotor 101 elektrisch kontaktiert werden kann. Der Rotor 113 verläuft längs der Längsachse 110 des Elektromotors 101. Eine der Grundflächen des als Kreiszylinder ausgeführten Motorgehäuses 102 stellt eine Öffnung 109 des Motorgehäuses 102 dar.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Kontaktiervorrichtung 104 kreiszylinderförmig ausgeführt und umfasst eine in die Kontaktiervorrichtung 104 integrierte Rotorlagerung 105, mittels derer der Rotor 113 über die WeI- Ie 114 drehbar gelagert ist. Die Kontaktiervorrichtung 104 mit integrierter Rotorlagerung 105 ist beispielsweise als ein Kunststoffspritzgussteil ausgeführt. Der Elektromotor 101 weist ferner eine weitere Rotorlagerung 115 auf, mittels derer der Rotor 113 über die Welle 114 drehbar gelagert ist.
An der Mantelfläche der Kontaktiervorrichtung 104 sind mit 'dieser einstückig Zentrierfinger 106 angeformt. Die Mantelfläche der Kontaktiervorrichtung 104 ist außerdem im Bereich der Zentrierfinger 106 mit Vertiefungen 107 versehen. Eine der Zentrierfinger 106 und die diesem Zentrierfinger 106 zugeordnete Vertiefung 107 ist in der Fig. 7 im Detail gezeigt .
Für die Montage des Elektromotors 101 wird im Falle des vor- liegenden Ausführungsbeispiels zunächst die Kontaktiervorrichtung 104 stirnseitig an den Stator 103 herangeführt, so dass die Zentrierfinger 106 in an der Mantelfläche des Stators 103 in Richtung der Längsachse 110 angeordnete Nuten 108 greifen.
Anschließend wird der Stator 103 mit angeordneter Kontaktiervorrichtung 104 in die Öffnung 109 des Gehäuses 102 eingeführt, so dass die Zentrierfinger 106 radial zwischen der Mantelfläche des Stators 103 und einer Innenwandung 111 des Motorgehäuses 102 liegen und in die Nuten 108 greifen. Um die Kontaktiervorrichtung 104 mit integrierter Rotorlagerung 105 mit dem Motorgehäuse 102 fest zu verbinden, wird das Motorgehäuse 102 in den Bereichen 112 der Vertiefungen 107 mittels Pulsfügen fest fixiert. Dabei bettet sich das Material des Motorgehäuses 102 in den Bereichen 112 der Vertiefungen 107 in die Vertiefungen 107 ein, wodurch die Kontaktiervorrichtung 104 und die Innenwandung 111 in den relevanten Bereichen 112 einen Formschluss bilden. Aufgrund der Zentrierfinger 106, die zwischen der Innenwandung 111 des
Motorgehäuses 102 und der Mantelfläche des Stators 103 angeordnet sind, bildet der Stator 103 eine radiale Abstützung in den Bereichen 112 der Vertiefungen 107, die ein Ausweichen der Zentrierfinger 106 beim Pulsfügen verhindern. Au- ßerdem zentrieren die Zentrierfinger 106 den Stator 103 innerhalb des Motorgehäuses 102 rotationssymmetrisch, wodurch das Pulsfügeergebnis in Richtung Symmetrie positiv beein- flusst wird.
Anstelle des Pulsfügens kann auch das Material des Motorgehäuses 102 für den Formschluss von außen mittels eines Pressstempels in die Vertiefungen 107 eingebracht werden.
Weitere Ausführungsbeispiele:
1. Verfahren zum Montieren einer rotierenden Maschine, insbesondere eines Elektromotors (101), die ein Gehäuse (102), einen Rotor (113) und ein innerhalb des Gehäuses (102) angeordnetes Bauteil (104, 105) mit einer wenigstens einer Ver- tiefung (107) umfassenden Außenfläche aufweist, aufweisend Fixieren des Bauteils (104, 105) am Gehäuse (102), indem das Gehäuse (102) im Bereich (112) der Vertiefung (107) insbesondere mittels Pulsfügen oder mittels eines Pressstempels formschlüssig in die Vertiefung (107) eingebettet wird. 2. Verfahren nach Ausführungsbeispiel 1, wobei:
- dass das Bauteil als eine Kontaktiervorrichtung (104), die eingerichtet ist, die rotierende Maschine (101) elektrisch zu kontaktieren, - dass das Bauteil als eine Rotorlagerung (105), mittels der der Rotor (113) drehbar innerhalb des Gehäuses (102) gelagert ist, oder
- dass das Bauteil als eine Kontaktiervorrichtung (104) mit integrierter Rotorlagerung (105) ausgebildet ist.
3. Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 oder 2, wobei die Außenfläche des Bauteils (104, 105) wenigstens einen insbesondere einstückig am Bauteil (104, 105) angeformten Zentrierfinger (106) aufweist, mittels dem das Bauteil (104, 105) an einem Stator (103) der rotierenden Maschine (101) zentriert angeordnet ist.
4. Verfahren nach Ausführungsbeispiel 3, wobei die Vertiefung (107) im Bereich (112) des Zentrierfin- gers (106) an der Außenfläche des Bauteils (104, 105) angeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 3 oder 4, wobei der Stator (103) an seiner Mantelfläche eine insbeson- dere als Nut (108) ausgebildete Ausnehmung aufweist, in der der Zentrierfinger (106) geführt ist.
6. Rotierende Maschine, insbesondere Elektromotor (101), aufweisend ein Gehäuse (102), einen Rotor (113) und ein in- nerhalb des Gehäuses (102) angeordnetes Bauteil (104, 105) mit einer wenigstens einer Vertiefung (107) aufweisenden Außenfläche, wobei das Bauteil (104, 105) am Gehäuse (102) fixiert ist, indem das Gehäuse (102) im Bereich (112) der Vertiefung (107) insbesondere mittels Pulsfügen oder mittels eines Pressstempeis formschlüssig in die Vertiefung (107) eingebettet ist.
7. Maschine nach Ausführungsbeispiel 6, wobei: - dass das Bauteil als eine Kontaktiervorrichtung (104), die eingerichtet ist, die rotierende Maschine (101) elektrisch zu kontaktieren,
- dass das Bauteil als eine Rotorlagerung (105), mittels der der Rotor (113) drehbar innerhalb des Gehäuses (102) gela- gert ist, oder
- dass das Bauteil als eine Kontaktiervorrichtung (104) mit integrierter Rotorlagerung (105) ausgebildet ist.
8. Maschine nach einem der Ausführungsbeispiele 6 oder 7, wobei die Außenfläche des Bauteils (104, 105) wenigstens einen insbesondere einstückig am Bauteil (104, 105) angeformten Zentrierfinger (106) aufweist, mittels dem das Bauteil (104, 105) an einem Stator (103) zentriert angeordnet ist.
9. Maschine nach Ausführungsbeispiel 8, wobei die Vertiefung (107) im Bereich (112) des Zentrierfingers (106) an der Außenfläche des Bauteils (104, 105) angeordnet ist.
10. Maschine nach einem der Ausführungsbeispiele 8 oder 9, wobei der Stator (103) an seiner Mantelfläche eine insbesondere als Nut (108) ausgebildete Ausnehmung aufweist, in der der Zentrierfinger (106) geführt ist.
Alle oben näher dargestellten abstrakten und konkreten Ausführungsbeispiele, Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich - sofern auch zweckmäßig - auf beliebige und geeignete Art und Weise miteinander kombinieren. Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand einesbevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sei sie nicht darauf beschränkt, sondern lässt sich -auf beliebige Art und Weise modifizieren, ohne vom Gegenstand der vorlie- genden Erfindung abzuweichen.
Insbesondere sei die Erfindung nicht notwendigerweise auf die oben angegebenen Zahlenangaben, Abmessungen und Materialien beschränkt. Auch kann die Konstruktion des Elektromo- tors gegebenenfalls von der dargestellten Konstruktion abweichen.
Bezugszeichenliste
1 Lagerschild
Ia umlaufende Seitenwand des Lagerschildes Ib axialen Abschlussbereich des Lagerschildes
2 Statorblechpaket
2a zylinderförmiger Außenmantel des Statorblechpakets
2b Vertiefungen im Außenmantel des Statorblechpakets 2c Vertiefungsreihe aus den Vertiefungen
2d Joch des Statorblechpakets
2e sich vom Joch erstreckende Zähne des Statorblechpakets
101 Elektromotor
102 Motorgehäuse
103 Stator
104 Kontaktiervorrichtung
105 Rotorlagerung 106 Zentrierfinger
107 Vertiefungen
108 Nuten
109 Öffnung
110 Längsachse 111 Innenwandung
112 Bereich
113 Rotor
114 Welle
115 Rotorlagerung

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Befestigung eines Lagerschildes an einem
Statorblechpaket mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Statorblechpaketes . (2 ), welches an seinem Außenmantel (2a) mehrere Vertiefungen (2b) aufweist,
- Positionieren des Lagerschildes (1) am Außenmantel (2a) des Statorblechpaketes (2) und - Verbinden des Lagerschildes (1) mit dem Statorblechpaket (2) mittels eines elektromagnetischen Pulsfügens derart, dass sich Lagerschildmaterial in die Vertiefungen (2b) des Statorblechpaketes einbettet.
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 Statorblechpaket, welches an seinem Außenmantel mehrere Vertiefungen aufweist, mittels eines Stanzpaketiervorganges hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Lagerschild mittels eines Tiefziehvorganges hergestellt 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 ein Statorblechpaket bereitgestellt wird, welches an seinem Außenmantel Vertiefungen in Form mehrerer in Axial- richtung verlaufender Vertiefungsreihen (2c) aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede Vertiefungsreihe (2c) mehrere voneinander beabstandete Vertiefungen (2) aufweist.
6. Stator für einen elektromotorischen Antrieb, mit einem Statorblechpaket und einem am Außenmantel des Statorblechpaketes befestigten Lagerschild, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Statorblechpaket (2) an seinem Außenmantel (2a) mehrere Vertiefungen (2b) aufweist, welche mit eingebettetem Lagerschildmaterial gefüllt sind.
7. Stator 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 das Statorblechpaket (2) an seinem Außenmantel Vertiefungen in Form mehrerer in Axialrichtung verlaufender Vertiefungsreihen (2c) aufweist.
8. Stator nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vertiefungsreihen (2c) jeweils mehrere voneinander beabstandete Vertiefungen (2b) aufweisen.
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