CN116325455A - 电动机器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机器装置(1)，该电动机器装置包括具有定子(3)和转子(4)的电动轴向通量机器(2)、支承定子(3)的部件(6)以及与转子(4)接触以便与转子一起旋转的转子轴(W)。转子(4)借助于至少一个轴承点(61、611、612；62、621、622)以可旋转安装的方式布置在电动机器装置(1)的内部。根据本发明，定子(3)具有与转子(4)轴向间隔开气隙(41)的至少一个定子半部(31、32)。提供至少一个间隔元件(200、201、202、203、204、205、320)，所述至少一个间隔元件用于将下述组件中的至少两者相对于彼此轴向地定向：第一定子半部(31)、第二定子半部(32)和转子(4)。

Description

电动机器装置

技术领域

本发明涉及电动机器装置，该电动机器装置包括具有定子和转子的电动轴向通量机器以及与转子接触以便与转子一起旋转的转子轴，其中，转子布置成借助于至少一个轴承点以可旋转的方式安装在电动机器装置中。此外，本发明还包括用于将电动机器装置的组件相对于彼此轴向定向的组装方法。

背景技术

在电动马达中，磁场流动通过的部分的位置非常重要。这既适用于电动马达的供所述结构相对于彼此定位的机械结构，也适用于旋转部分的角位置的准确认知，借助于所述准确认知来检测转子相对于定子的精确的当前位置。精确、刚性的机械结构是重要的，因为对于这些部分之间甚至小的位置偏差也可能对磁通量具有显著的影响(例如，由于改变的气隙)。因此，重要的是使电动马达的机械结构足够精确，以确保电动部分或磁性部分的必要精确取向。电动马达的供磁场流动通过的各部分中的尺寸偏差，不管该尺寸偏差是形状偏差还是位置偏差，都会损害电动马达的效率、使用寿命和/或性能。这特别地适用于作为电动马达的特定实施方式的特殊类型的轴流式机器。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有电动轴流式机器的机器装置，其中，可以减少部件公差的负面影响并且可以确保马达部件的足够准确取向。还可以找到用于这种电动机器装置的合适的组装方法。

该目的通过具有权利要求1的特征的电动机器装置来实现。本发明还通过根据权利要求8或12所述的组装方法来实现。

在用于机动车辆的电动马达的实际设计中，对特别准确地制造电动马达的各部件的需要经常与车辆构造中总是存在的对于大规模生产过程、公差不敏感性和低成本的要求相矛盾。

根据本发明，定子具有至少第一定子半部和第二定子半部，第一定子半部和第二定子半部与转子在相应不同的轴向侧上轴向地间隔开。以这种方式，在转子的两个轴向侧上于转子与对应的定子半部之间形成气隙。

根据本发明，提供至少一个间隔元件，所述至少一个间隔元件用于将下述组件中的至少两者相对于彼此轴向地定向：第一定子半部、第二定子半部和转子。除此之外，轴流式机器具有作为组件的转子和定子。影响马达效率的一个可能因素是转子与定子之间的气隙被调节所使用的精度。由于轴流式机器的气隙是由转子和一个定子半部相对于彼此的轴向定位来限定的，因此气隙可以容易地根据需要通过该间隔元件来调节。以这种方式，可以避免由太小的气隙引起的损坏。另一方面，如果注意气隙不会变得太大，则马达的效率会提高。

具有多个部分转子的轴流式机器也是可以设想的，所述多个部分转子中的每个部分转子由部分定子轴向地包围。部分转子又可以连接至这样的部分定子。例如，所有部分转子可以布置在同一转子轴上。通过这种布置，然后在每个部分转子与轴向相邻的部分定子之间存在气隙。然后，所有的气隙可以通过间隔元件被调节成使得轴向通量机器如所期望的那样运行，即，操作点可以根据预定的框架条件比如效率和耐用性来调节和优化。

因此，公差可以以特别简单的方式减小，且同时具有仍然可以实现的低成本和制造过程。

从属权利要求中详细说明了本发明的其他有利实施方式。

电动机器用于将电能转换成机械能和/或将机械能转换成电能，并且通常包括被称为定子、支架或电枢的静止部分，以及被称为转子或转轮并且被布置成相对于静止部分可移动的部分。

在设计为旋转机器的电动机器的情况下，特别要区分径向通量机器和轴向通量机器。径向通量机器的特征在于，磁场线在于转子与定子之间形成的气隙中沿径向方向延伸，而在轴向通量机器的情况下，磁场线在于转子与定子之间形成的气隙中沿轴向方向延伸。

电动机器被包围在壳体中。壳体还可以容纳控制电子器件和电力电子器件。此外，壳体可以是用于电动机器的冷却系统的一部分，并且可以被设计成使得冷却流体可以经由壳体供给至电动机器以及/或者热可以经由壳体表面散发至外部。另外，壳体保护电动机器和可能存在的任何电子器件免受外部影响。

转子是电动机器的旋转(转动)部分。特别地，当还有定子时，使用转子。转子通常包括转子轴和布置在转子轴上以用于共同旋转的一个或更多个转子本体或部分转子。转子轴也可以是中空的，这一方面减轻了重量，并且另一方面允许将润滑剂或冷却剂供应至转子本体。如果转子轴是中空的，则来自相邻单元的部件、例如轴可以突出到转子中或者穿过转子，而不会对电动机器的功能产生负面影响。转子轴本身也可以由多个部分转子轴构成。

无论何时提及轴向方向或轴向间距时，总是参照马达的旋转轴线、即转子的旋转轴线。这同样适用于术语径向或切向或周向等的使用。

像定子一样，转子包括绕组和/或永磁体。在轴流式机器中，转子和定子各自具有端面，每个端面轴向地界定封闭区域。定子表面或转子表面特别地可以设计成盖的形状，并且因此直接形成转子的端面或定子的端面或定子半部的端面。然而，也可以是具有下述表面的情况：这些表面仅用于图示定子的轴向端部区域和转子的轴向端部区域或定子半部的轴向端部区域。

转子与定子之间的间隙被称为气隙。该气隙是转子的端面与定子的端面之间的间隙。这也适用于定子和转子都没有被盖封闭或封围，但磁体/电磁体是敞开且没有盖。

在电动轴向通量机器中，磁通量定向成与电动机器的旋转轴线平行。因此，在轴向通量机器中形成的气隙大致上形成为呈围绕旋转轴线的环形盘的形状。

在轴向通量机器的情况下，在设计方面除其他之外，在呈I形布置的轴向通量机器与呈H形布置的轴向通量机器之间作出区分。呈I形布置的轴向通量机器被理解为是指下述电动机器：在该电动机器中，电动机器的单个转子盘布置在电动机器的定子的两个定子半部之间并且可以受到旋转的电磁场的作用。呈H形布置的轴向通量机器被理解为下述电动机器：在该电动机器中，电动机器的转子的两个转子盘将电动机器的定子容纳在轴向地位于所述两个转子盘之间的环形空间中，两个转子盘可以经由该环形空间经受旋转的电磁场。呈H形布置的电动机器的两个转子盘机械地连接至彼此。这通常通过(转子)轴或轴状连接元件进行，该轴或轴状连接元件径向向内(在电动机器的磁体的径向内侧)突出穿过定子并且将两个转子盘径向向内地连接至彼此。H形布置的特殊形式由电动机器表示，电动机器的两个转子盘在外侧(电动机器的磁体的径向外侧)径向地连接至彼此。然后，该电动机器的定子在内侧(通常在一侧)径向地紧固至对电动机器进行支承的部件。H形布置的这种特殊形式也被称为J型布置。

根据本发明的有利实施方式，可以提供的是在定子与转子之间形成轴承。这种构型的优点在于下述事实：机器装置或机器装置的部件相对于彼此具有改善的倾翻稳定性。

此处提供的是，至少第一定子半部或第二定子半部借助于轴承点安装在转子轴上。然后，第一定子半部或第二定子半部相对于转子或转子的相应的端面的轴向取向可以借助于至少一个间隔元件来确定。

轴承点可以特别地是具有轴承内环和轴承外环的轴承。

根据本发明的另一优选改进方案，还可以提供的是，轴承具有第一轴承点和与第一轴承点轴向间隔开的第二轴承点。以这种方式，可以实现倾翻稳定性的改善。特别地，两个定子半部然后借助于两个轴承点安装在转子轴上。以这种方式，轴向取向的定子半部中的至少一者可以借助于至少一个间隔元件来固定。

因此，间隔元件可以设置在位于定子半部中的一者与转子之间的轴向链中的任何位置处。多个间隔元件也可以一个接一个地设置在一个位置处或者也可以设置在轴向链内的不同位置处。以这种方式，定子半部和转子相对于彼此的定位可以尽可能准确地实现，并且也可以容易地实现。

根据另一特别优选的实施方式，可以提供的是，转子相对于支承定子的部件通过至少一个轴承借助于至少一个第一轴承点来安装。通过将转子支承在支承定子的部件上，而不是借助于轴承点将转子直接连接至定子，定子的结构上的机械应力减小。这能够实现定子的更有成本效益的设计，或者能够实现定子设计在电机的磁性性能方面甚至更加优化并且优化电动机器的效率。

在另一实施方式中，可以提供的是，间隔元件布置成轴向地位于至少一个轴承点与转子之间，或者轴向地位于至少一个轴承点与两个定子半部中的一者之间。用于间隔元件的保持器也可以以简单的方式设置在这些点处。特别地，多个间隔元件也可以设置在这些不同的位置处。

在这些实施方式中，可以提供的是，间隔元件是调节盘，该调节盘布置在轴承点中的一个轴承点的轴承内环或轴承外环的轴向端面上。

通常，附加地多个间隔元件、特别是调节盘还可以设置在电动机器装置中。为了调节轴向位置或使定子半部和转子相对于彼此轴向地定向，然后可以从所述多个间隔元件选择合适数目的具有相同厚度的间隔元件或合适数目的不同厚度的间隔元件。

替代性地或附加地，还可以提供的是，间隔元件是另一部件比如套筒的径向区域。特别地，可以设置具有各种宽度的径向区域的套筒，使得可以选择合适的套筒。在这种情况下，套筒具有例如：轴向延伸部段，该轴向延伸部段例如与轴承外环径向地交叠；和具有预定轴向延伸/宽度的邻接径向区域。径向区域在径向方向上延伸并且然后轴向地位于对应的表面之间，例如定子与轴承外环之间或者转子与轴承内环之间、或者转子承载部与轴承内环之间。

此外，可以提供的是，借助于间隔元件将第一定子半部相对于第二定子半部轴向地定向。因此，间隔元件轴向地布置在这两个定子半部之间，使得两个定子半部的端面轴向地抵接在间隔元件上。特别地，还可以提供的是，该间隔元件布置在转子的径向外侧，并且优选地在安装状态下与转子轴向地嵌套。如果间隔元件布置在转子的径向外侧，则非轴向嵌套位置也是可以的。以这种方式，在组装过程中实现了两个定子半部相对于彼此的简单、最终的定位或定子半部与彼此的整体连接。调节盘、调节环、套筒或间隔套筒的径向套筒部段此处可以被认为是间隔元件。特别地，还可以提供下述间隔元件：该间隔元件可以以可变的方式调节两个定子半部之间的实际距离。

此外，本发明的目的通过根据权利要求8或12的将上面所描述的电动机器装置中的组件相对于彼此轴向定向的组装方法来实现。

首先，选择两个组件的两个端面，使得选择了总共四个端面。针对这些端面中的分配至同一组件的每两个端面，确定这些端面之间的实际距离。然后将这些实际距离与存储的、即预定的目标距离进行比较，使得针对经测量的每对端面来确定实际距离与目标距离的偏差。因此，针对两个组件中的每一个组件确定偏差。基于以这种方式确定的两个偏差，然后选择具有由目标/实际比较预先确定的厚度的至少一个间隔元件，并且使用所述至少一个间隔元件将这两个组件相对于彼此定向。

可以存储具有不同厚度的多个间隔元件。然后也可以使用多个间隔元件来将这两个组件定向，这然后获得了必要的总厚度。这些多个间隔元件可以具有相同厚度或不同厚度。

组件可以是：电动机器装置的第一定子半部、第二定子半部或转子。以这种方式，组件中的两个组件可以相对于彼此定向。以这种方式，定子的第一半部可以首先与转子定向。然后，第二定子半部可以与转子和第一定子半部的这种组件来定向，使得转子的两个轴向侧上的气隙可以相对于相应的定子半部进行调节。

在最后的步骤中，也可以将定子半部相对于彼此定向，其中，不能中止与转子的连接。

组件的各种表面可用作待选择的端面，其中，这些表面都旨在彼此大致上平行、至少成对地大致上平行，使得可以确定轴向偏差。特别地，端面应该被选择成使得所有端面定向成在安装状态下彼此大致上平行。以这种方式，偏差在轴向方向上形成累积链，偏差可以在组件的组装中相对于彼此在一个或更多个位置处被补偿。端面可以是可以指定给各个组件的各种元件上的表面。特别地，端面可以是来自包括下述各者的组中的元件的端面：轴承点、轴承内环、轴承外环、转子轴、定子环、转子磁体、转子磁体盖、定子磁体和定子磁体盖。

各种表面、比如壳体部分、端部部分、轴或环上的磁体或肩部的端部平面或者轴承内环的直接轴向端面或轴承外环的直接轴向端面可以考虑作为端面。

为了至少使相对于彼此轴向定向的两个部件的偏差以简单的方式减少，另一改进方案提供了将间隔元件插入这两个组件的两个轴向相邻的端面之间。以这种方式，特别地可以调节组件之间的气隙。

间隔元件的厚度可以适于在间隔元件布置于合适的位置中的情况下使总偏差减小到零。

这可以特别地理解为意味着使用仅一个间隔元件，该间隔元件消除了两个组件之间的差异。

为了能够消除此处任何符号的偏差，可以提供的是，选择期望的距离，使得此处必须使用中等厚度的间隔元件，以使得两个组件能够相对于彼此被期望地定向。特别地，这意味着即使实际距离没有偏离目标距离，也使用间隔元件。然后，仍然可以校正的最大偏差的特征一方面在于没有使用间隔元件来实现期望取向的事实。以这种方式，与目标距离的偏差也可以在两个方向上进行校正。

示例性的组装过程描述如下：

为了对转子的两侧上的气隙进行调节，可以首先在转子的第一轴向侧选择两个端面。这些端面中的一者应该有利地直接规定转子的转子磁体的轴向位置，因为气隙最终应该在转子磁体与定子磁体之间被调节。

转子的第一端面可以是转子磁体的第一轴向端面。然后选择一表面作为第二端面，该第二表面直接规定了与组件中第一定子半部的接触表面的轴向位置。为此，例如，可以选择转子轴的肩部，第一定子半部在组装时抵靠该转子轴的肩部而放置。注意确保的是经测量的端面彼此大致上平行。

然后可以用合适的工具对转子的两个端面之间的距离进行测量。然后可以将测量的该实际距离与预定目标距离进行比较，并且可以确定偏差。这也可以理解为意味着使用工具从合适的测量基准进行两次测量，并且然后形成测量值之间的差。

也可以以相同的方式确定用于第一定子半部的两个端面的偏差。端面最初应该被选择为对定子磁体的轴向位置进行直接确定的端面。这可以优选是定子磁体本身的端面或定子磁体的磁体盖的端面。然后，第二端面应该还确定第一定子半部与转子之间的界面的轴向位置。如果第一定子半部借助于轴承点安装在转子轴上，则在组装期间抵靠转子轴的肩部而放置的轴承环的端面优选地适于此目的。这优选地是轴承内环的面向转子的侧部。然后对从定子磁体的端面至轴承内环的端面的实际轴向距离进行测量。类似地，然后确定该实际距离与目标距离的偏差。

转子的面向第二定子半部的轴向另一第二侧上的对应的实际距离以类似的方式来确定。

轴承点可以分配给转子组件或第一定子半部组件或第二定子半部组件。根据分配，可以通过轴承外环的端面至转子磁体的端面、轴承内环的端面至转子磁体的端面、轴承外环的端面至定子磁体的端面、或者如上所述通过轴承内环的端面至定子磁体的端面来确定实际距离中的一个实际距离。

确定转子的第一轴向侧和第二轴向侧上的实际距离与期望距离的偏差。根据所确定的偏差，针对每一侧，确定间隔元件在每种情况下必须具有的厚度，以减少偏差，或者如果可能的话，消除偏差。

由于端面的轴向位置中的公差发生在两个方向上，因此可以对于所有组件、即转子和两个定子半部产生正偏差和负偏差。

因此，提出了一种系统，该系统包括如上所述的一组间隔元件和组件，该系统适于执行所描述的组装方法。该组间隔元件包括各种厚度或宽度、即轴向宽度的间隔元件，使得可以对最大可能范围的偏差进行补偿。可以提供的是，目标距离被归一化成使得限定了偏差的下限、上限以及实际偏差与目标偏差的零偏差，其中，区域偏差可以由所述一组间隔元件补偿。最大偏差、即上限由具有最大预定宽度的间隔元件来补偿，零偏差由具有最大宽度一半的间隔元件来补偿，而最小偏差、即下限通过省略排放元件来补偿。间隔元件的宽度、即轴向范围不仅由偏差的量决定，而且由偏差符号决定。负号是指宽度比用于零偏差的间隔元件的宽度小。另一方面，正号总是导致更宽的间隔元件。然后，剩余的间隔元件关于其宽度或厚度在没有间隔元件与最大范围的间隔元件之间的范围内移动。当与目标值的偏差是静态和随机的时，这种分布是可能的。如果公差在一个方向上偏移，也可以提供围绕零偏差的间隔元件的非对称厚度或宽度分布。

为了对转子的一侧或另一侧的确定偏差进行补偿，间隔元件轴向地设置在轴承内环与转子轴的肩部之间。替代性地或附加地，间隔元件也可以轴向地设置在轴承外环与定子承载部之间，定子承载部也可以设计为定子凸缘。特别地，在实际距离恰好对应于期望距离、即具有零偏差时，设置中等厚度的间隔元件。

替代性地，必要厚度的间隔元件也可以通过使用多个间隔元件来实现，特别是在不同的点处使用多个间隔元件来实现。可以说，间隔元件可以处于“串联连接”。例如，选择利用若干个间隔元件将转子和定子两者填补到“0”或者填补到适合的总厚度。

以这种方式，两个定子半部相对于转子定向成使得在转子磁体与定子磁体之间产生期望宽度的气隙。

最后，然后在定子半部之间的轴向区域中设置另一间隔元件，使得定子半部之间的轴向界面调节也在此处发生。为此目的，确定定子半部的径向外部区域的端面与定子磁体的端面的实际距离的偏差。替代性地，还可以确定距定子环的径向内部区域的端面或定子环的轴承外环或轴承内环的径向内部区域的端面的偏差。特别地，转子的实际厚度也是最初确定的，以便然后在确定两个定子半部之间的正确调节厚度时考虑。

以这种方式，两个定子半部与转子定向，即定子磁体与转子磁体定向，并且定子半部或定子环相对于彼此定向。

也可以评估和减少/校正平行度或角度偏差的误差。为此，必须在围绕周向分布的多个点处进行测量，并且不同厚度、即具有不同调节厚度的间隔元件必须布置成分布在周向上。为此目的也可以使用所谓“平行连接”的间隔元件，以在周向上的不同点处实现不同的调节厚度，以便能够减少例如角度误差、平行度误差等。在这种情况下，不仅间隔元件的厚度改变，而且在一个位置中放置成一者在另一者之上的间隔元件的数目也改变。

为了对电动机器装置的两个子组件相对于彼此的位置进行精确地调节，也可以组合多个调节元件。多个调节元件可以堆叠成一者在另一者之上，使得所需的调节尺寸由调节元件厚度的总和形成。附加地或替代性地，多个调节元件也可以在子组件的接触表面上分布成彼此相邻，或者布置成分布在子组件的周向上。将相同厚度的多个调节元件或相同厚度的多个调节元件堆叠件平行布置使所需元件的数目增加，但同时也使得能够使用较小和/或形状更简单的调节元件。这也使得在电动机器装置中的不同点处使用结构相同的调节元件变得更容易，即使子组件的接触表面在相应的连接点处看起来不同也是如此。

还提出了一种具有电动机器装置的传动系和一种具有这种传动系的机动车辆。

下面参照附图更详细地说明本发明和技术领域两者。应该注意的是，本发明并不意在受所示的示例性实施方式的限制。特别地，除非另有明确说明，否则还可以提取附图中概述的主题的部分方面，并将这些部分方面与来自本说明书和/或附图中的其他部件和知识相结合。特别地，应该注意的是，附图以及特别是所示的大小比例本质上仅是示意性的。相同的附图标记指示相同的物体，因此也可以使用根据其他附图的解释。

附图说明

在附图中：

图1以示意性图示通过轴向截面示出了用以说明技术环境的呈I形布置的轴向通量马达，

图2示出了具有间隔元件的第一机器装置，

图3示出了具有间隔元件的第二机器装置，

图4示出了用以说明组装方法的端面的图示，

图5示出了用以说明另一组装方法的端面的图示，以及

图6示出了其厚度沿周向方向变化的间隔元件的图示。

图7示出了其厚度沿周向方向变化的间隔元件的图示。

具体实施方式

图1示出了电动机器装置1，该电动机器装置包括：电动轴向通量机器2，该电动轴向通量机器呈I形布置、用于驱动能够电动驱动的机动车辆；部件6，该部件以壳体7的形式支承定子3；以及输出元件100，该输出元件设计为与转子4接触以便与转子一起旋转的输出轴。轴向通量机器2具有定子3和转子4。转子4借助于彼此轴向间隔开的两个轴承点611、612以可旋转的方式安装在电动机器装置1中。此外，设计为输出轴的输出元件100借助于另一轴承点622被支承在轴向通量机器2的壳体7的侧壁中。轴承点611、612借助于定子环80上的转子轴W或两个定子半部31和32在轴向上和在径向上均支承转子4。定子环80由第一定子环81和第二定子环82组成。两个定子环81、82在转子4的径向外侧彼此联接，并与转子径向重叠。定子3也由位于转子4的左侧和右侧的两个定子半部31、32组成。在第一定子磁体51与转子磁体53之间以及在第二定子磁体52与转子磁体53之间均存在气隙41。这些气隙41的宽度负责机器装置1的效率，并且对于其功能而言是必需的。这些气隙取决于组件、第一定子半部31、第二定子半部32以及转子4或其磁体51、52、53的轴向宽度或厚度的公差，以及其相对于彼此的轴向取向。

可以清楚地看到，轴接地元件11和/或转子位置传感器12布置在沿径向方向位于转子轴W与定子3之间并且沿轴向方向位于定子3的轴向范围X内的空间中。转子轴W经由内齿部连接至输出轴100的外齿部，其中，输出轴100经由另外的外齿部与壳体7外侧的传动级22的齿轮啮合。

设计为具有集成转子位置传感器12的滚子轴承的轴承点611被示出在轴向通量机器2的左手侧。轴承内环110和轴承外环120均具有与用于滚子本体的滚道相邻的连接轮廓，转子位置传感器12附接至连接轮廓。在图1中，内环110与外环120之间的可用于转子位置传感器12的区域被示为阴影线的横截面区域。转子位置传感器12的部分连接至轴承内环110，并且转子位置传感器12的其他部分连接至轴承外环120。转子位置传感器12检测经由轴承外环120连接至定子3的电磁体以便与定子的电磁体一起旋转的传感器部分相对于转子位置传感器12的经由轴承内环连接至转子4的永久磁体以便与转子的永久磁体一起旋转的部分的角位置。因此，永久磁体相对于电磁体的角位置可以经由转子位置传感器12连续地检测。该信息对于轴向通量机器2的电磁体的适当控制而言是必需的。

图2示出了具有作为间隔元件的调节盘200、201和202以及套筒30的径向区域203的电动机器装置1。套筒30沿轴向方向延伸，并且具有有预定轴向厚度的径向延伸的径向区域203。

此处，定子半部31和32相对于转子4的距离和轴向定位首先借助于在轴向上位于内侧的调节盘200、201、202来实现。在这种情况下，在轴向上位于内侧是指转子4。此处的轴线是指输出轴100的旋转轴线。这意味着调节盘200、201、202在轴向上位于两个定子环81与82之间。

图2示出了具有在马达组件的若干可能位置处的作为间隔元件的调节盘200、201、202的轴流式机器2。通过选择正确的调节盘厚度，可以补偿在相邻组件的形状方面的偏差，并且可以相对于彼此调节与调节盘200、201、202相邻的组件的准确轴向位置。即使可以经由多个调节盘来补偿检测的偏差，但通常旨在使用一调节盘来补偿两个组件的偏差。

将不再进一步讨论图1中所示的轴向通量马达的精确功能和详细的部件描述。在这方面，参照随后公布的DE 10 2020 122 255 A1的公开，其公开内容应当以与轴向通量马达的结构有关的方式被包括。

关于气隙调节的轴向通量马达的定向过程或组装过程如下面所描述的：

图2中所示的轴流式机器2包括三个主组件，三个主组件中的每个主组件被单独地预组装，并且然后随后彼此连接。这三个组件包括两个定子半部31、32和转子4。在呈I形布置或H形布置的轴流式机器2中，存在至少两个径向延伸的气隙41，两个气隙中的每个气隙位于转子4的端面与定子3的定子半部31、32的端面之间，并且磁场(优选地轴向)流动通过气隙。相应的转子侧与相关联的定子侧之间的轴向距离对应于气隙宽度，并且对轴流式机器2的性能具有显著影响。为使轴流式机器2可靠地工作并且表现出其预期性能，气隙宽度仅能偏离目标值非常小的范围。如果气隙41变得太小，则存在以相对于定子3的速度旋转的转子4将与定子接触并且因此损坏转子4和/或定子3的风险。如果气隙41太大，这表示磁阻太高，使得轴流式机器2不能再传递其最大扭矩。如果两个气隙41具有不同宽度，则不均匀的力作用在转子4的两侧和定子3上，使得马达结构暴露于可避免的力和振动激励。由于即使在气隙的宽度方面的很小偏差仍对轴流式机器2具有很大的影响，因此精确调节气隙的宽度是有意义的。

当组装图2中所示的轴流式机器2时，从两个定子半部31、32中的一个定子半部开始，然后相对于该定子半部31、32准确地轴向定位转子4，并且然后通过将第二定子半部32、31准确地轴向定向到转子4来组装第二定子半部是有意义的。两个定子半部31、32之间的轴向距离由两个定子半部31、32中的每个定子半部关于转子4定向的两个定向过程造成。因此，必须能够在两个定子半部31、32的连接点处进行轴向长度调节，以使得两个定子半部31、32能够准确地定向到转子4，并且然后确保定子半部31、32的牢固和永久连接。

原则上，从发动机的哪侧开始定向和连接主组件并不重要。此处描述的测量、定向和组装构思从两侧都起作用。下面从轴流式机器2的输出侧的第一定子半部31开始(图2中右侧所示的)。从另一侧的必要过程可以相应地转移。

在图4中结合图2图示了组装过程：

首先，两个右手组件，转子4和第一定子半部31相对于彼此定向。此处，具有第一轴肩部71的转子轴W包括在转子4的组件中。轴承点61包括在第一定子半部31的组件中。在第一定子半部31的输出侧，将轴向尺寸，即，稍后连接至转子轴W的轴承内环110的端面A(表面A)与在其后面测量第一定子磁体51的定子表面B(区域B)之间的实际距离AB_实际与预定的目标距离AB_目标进行比较，并且然后确定偏差ΔAB。测量转子轴W的轴承力稍后轴向支承在其上的轴肩部71(表面D)与转子磁体53位于其后面的转子表面E(表面E)之间的实际距离ED_实际。此处，转子表面E在转子4的右侧，其面向第一定子半部31。将实际距离ED_实际与目标距离ED_目标进行比较，并且确定偏差ΔED。然后，两个实际距离AB_实际、ED_实际与相应的目标距离AB_目标、ED_目标的偏差ΔAB、ΔED可以用来计算调节盘200在轴承内环110的端面A与转子轴W的轴肩部D之间所需的宽度或厚度，该调节盘必须安置成补偿相应的偏差ΔAB、ΔED(参见图2)。为此，可以使偏差ΔAB、ΔED相加，例如，并且相加至调节盘200的正常厚度。具有正常厚度的调节盘200精确地设置成用于其中偏差ΔAB、ΔED加起来恰好为零的情况。此处，必须注意ΔAB、ΔED偏差的符号。根据偏差ΔAB、ΔED在转子4和定子半部31上如何发生，选择比正常厚度更厚或更薄的调节盘[调节盘厚度＝正常厚度+(AB_实际-AB_目标)+(ED_目标-ED_实际)]。然后，选择的调节盘200安置在轴肩部D或轴承环110的端面A的前面，使得调节盘位于轴肩部D与端面A之间。然后，该示例性实施方式的转子轴W被插入到输出侧第一定子半部31的轴承点61中并通过轴螺母24旋拧到轴承点61中。

代替将调节盘200设置在内轴承环110与肩部71之间，对应尺寸的调节盘也可以设置在外轴承环120的端面与第一定子环81的肩部之间。当确定调节盘200的必要厚度时，必须考虑用于定位定子环81的调节盘200轴向朝向或远离转子4的分配，这在这里导致要应用于正常厚度的校正因子的符号变化。在这种情况下，在外轴承环120与定子环81之间布置在外轴承环120上的调节盘200的厚度的变化会导致定子环81与转子4之间的轴向位移与在轴承内环110前面位于轴承的相同轴向侧的调节盘200的厚度的变化相比具有相同的量但具有不同的符号。换句话说，如果使用上述方法已经确定在轴承内环110上需要比正常厚度薄了尺寸ΔX的调节盘200，然后如果由在轴承的相同轴向侧位于轴承外环120上的调节盘200进行相同校正，则在那里使用比该调节盘200的正常厚度厚尺寸ΔX的调节盘200。代替调节盘200，也可以在轴承内环110或轴承外环120上设置套筒30。然后，调节盘200将由相等轴向厚度的套筒30的径向区域203替换。如果轴承内环或轴承外环轴向固定在两侧，安装在轴承环的端面上的调节盘(或其他类型的调节元件)的厚度也会影响轴承环的相对侧的轴承的轴向位置。因此，轴承应当例如通过能够适应于轴承环端面的实际轴承的元件轴向固定在背离调节元件的侧部上。替代性地，轴承环也可以轴向布置在两个调节元件之间，使得可以通过在保持轴承环和两个相邻调节元件的总轴向厚度恒定(使得当一个元件的量变薄时，另一元件变厚)的同时改变调节元件的厚度来使轴承环轴向移位。因此，轴承环也可以通过不能容易适应于轴承环的实际位置的部件比如轴安全环、凹槽、部件肩部或相邻部件的轮廓被轴向固定。

此后，以相同的方式计算设置在第二定子半部32与转子4之间的用于调节盘201的厚度(参见图2)。首先，在背离输出的第二定子半部32上，测量轴承点62的轴承内环110的端面H(表面H)与定子磁体52位于其后面的定子表面I(表面I)之间的距离IH_实际，将该距离与标称尺寸IH_目标进行比较，并确定偏差ΔIH。在这种情况下，端面I面向转子4。

然后，以同样的方式，测量轴承力稍后轴向支承在其上的第二肩部72——轴肩部F(表面F)与转子磁体53位于其后面的转子表面G(表面G)之间的距离GF_实际，将该距离与其目标尺寸GF_目标进行比较，并且确定偏差ΔIGF。同样在轴向通量机器2的该侧，用于调节盘201的必要厚度如上所述由两个实际距离GF_实际、IH_实际与相应的目标距离GF_目标、IH_目标的偏差ΔGF、ΔIH确定。然后，校正调节盘201可以滑动到转子轴W上。

此处，调节盘也可以替代性地设置在第二定子环82的突出部与轴承外环120之间，或者替代性地也可以由套筒30的径向区域203(图2)替换。

在最终组装第二定子半部32之前，确定调节盘202在定子半部31、32之间的必要厚度。调节盘202设置在轴向端面J与C之间，轴向端面形成了第一定子环81与第二定子环82的轴向延伸的径向外部部段的接触点。

存在这样做的三种可能性。第一选项是将第二定子半部32滑动到已经配装有校正调节盘200、201的转子轴W上，并测量两个表面J与C之间的距离JC_is，然后再次移除第二定子半部32并插入调节盘202，该调节盘的厚度对应于实际测量的距离JC_实际，以在重新组装定子半部时被定位在表面J与C之间。

第二优选选项是测量上述端面A、C、D、F、H、J的实际距离AC_实际、DF_实际、HJ_实际，必须考虑转子4的右侧和左侧的两个调节盘201、202的先前指定的厚度，并且由此确定用于调节盘202的校正厚度，该调节盘必须安装在两个定子半部31、32(表面J与C)之间。当已经选择并插入调节盘202时，示例性实施方式的两个定子半部31、32可以被旋拧在一起。

在图5中示出了第三可能性。此处，首先，在不组装组件的情况下使用如上确定的调节盘200、201。

与定子半部31、32与转子4之间的偏差的确定类似，然后这里再次测量一个组件的实际轴向距离AC_实际、DF_实际、HJ_实际、ad_实际、fh_实际。具体地，实际距离ad_实际、fh_实际提供了关于调节盘200、201的实际厚度的信息。表面a、d表示输出侧调节盘200的端部表面，并且面向(内环110的)表面A和(第一肩部71的)表面D。对应地，另一调节盘201的表面f和h面向表面F、第二肩部72和另一内环110的H。

将这些实际距离AC_实际、DF_实际、HJ_实际、ad_实际、fh_实际与对应的目标距离(AC_目标、DF_目标、HJ_目标、ad_目标、fh_目标)进行比较，使得可以确定带符号的偏差(ΔAC、ΔDF、ΔHJ、Δad、Δfh)。

如果这些偏差(ΔAC、ΔDF、ΔHJ、Δad、Δfh)中的至少两个偏差是已知的，则针对调节盘202或定子连接环320(参见图3)，可以在不存在净偏差时作出关于所需厚度或厚度与正常厚度的偏差的陈述。

理想地，确定所有偏差(ΔAC、ΔDF、ΔHJ、Δad、Δfh)。然后，考虑符号，根据下式确定调节盘202或定子连接环320与正常厚度CJ_正常的差ΔCJ：

ΔCJ＝ΔAC+ΔDF+ΔHJ+Δad+Δfh。

最后，然后选择具有厚度CJ_正常+ΔCJ的调节盘202或定子连接环320并将其安置在两个定子半部31、32之间，使得相应地调节定子半部31、32与转子4之间的气隙41。

在图2中的示例性实施方式中，在左侧所示的轴承点62的轴承外环120上存在套筒30，轴承点62轴向支承在该套筒上。该套筒30具有径向区域203。可以设置具有不同轴向厚度的径向区域203的套筒30，然后套筒可以用作相同厚度的调节盘201、202的替代方案。在套筒30与转子位置传感器12之间存在另一调节盘，利用该调节盘可以调节转子位置传感器12距设置有凹部(测量基准)的转子轴W的端面的准确轴向距离。

代替周向环形调节盘200、201、202、204、205或套筒30，还可以使用在圆周上分布的若干调节元件202a至202e，这些调节元件的厚度可以根据相邻部件的公差情况而变化。在图6中以示例的方式示出了对应图示。这里示出了调节元件202a至202e，这些调节元件的沿周向方向布置在两个定子半部31、32之间，并且在这里沿顺时针方向在厚度上增大。

图6示出了定子3的等距图示，定子具有两个定子半部31、32中的一个定子半部的公差相关的倾斜位置。两个定子半部31、32具有围绕其圆周均匀分布的孔、在此借助于分布在孔之间的八个调节元件202a至202e相对于彼此定向、具有不同的厚度、并借助于螺钉210彼此连接。为使图6中能够更容易识别螺钉210和调节元件202a至202e，图中左侧所示的定子壳体32没有完全被图示为超过圆周的一半，也就是说，定子壳体32在圆周的约180°上设置有突围部(平行阴影线的区域)，由此螺钉210和调节元件202a至202e被暴露于该区域中。此处，调节元件202a至202e设计为围绕螺钉210布置的圆形环或环形盘。为了能够使两个定子半部31、32的平坦螺栓表面彼此成一定角度定向，具有不同厚度的调节元件202a至202e在定子3的圆周上布置成使得调节元件202a至202e的厚度可以从具有最小厚度的调节元件202a附接至的一个点(在图上方中)测量，在该图示中的定子半部31、32的暴露圆周上逐渐增大，并且从具有最大厚度的调节元件202e附接至的点(在图下方中)测量，其中调节元件202b至202d的厚度沿着剩余圆周再次减小。在这些圆形调节元件202a至202e的情况下，或者在通过其轮廓防止扭曲的调节元件的情况下，一个孔/钻孔就足以确保简单的安装。

以这种方式，沿周向方向的公差也可以得到补偿。通过在圆周的一个侧部上使用比在相对侧部上更厚的调节元件，旨在由调节元件相对定向的相邻组件的端面相对于彼此倾斜。因此，可以减小平面度误差、平行度误差、轴向跳动误差、角度误差和倾斜位置等几何误差对电动机器的影响。如果端面是波状的或具有部分平坦度偏差，则围绕圆周分布的调节件的厚度可以调节成使得每个调节件具有针对其单独安装位置的校正厚度。调节件在圆周上的厚度分布不一定遵循规则图案或连续变化，并且其可以基于每个单独电动机器的单独状况。替代性地，也可以使用圆周调节盘或调节环，其厚度当在操作时看是不一致的。

如果不仅两个倾斜表面要相对于彼此定向在限定的角度位置并轴向定位，而且另外地或替代性地如果要补偿偏离平坦表面的紧固表面的周向波度或其他形状误差，则调节盘厚度不需要具有圆周上的规则路线，但可以针对每个位置单独确定和分配。

一般来说，测量端面是有意义的，端面的轴向位置必须相对于彼此进行测量，而不是仅在一个点处测量，而是在若干点处测量，以便能够检测形状偏差，比如平面度误差、波度和倾斜。端面被测量得越精确并且其单独形状可以被评估得越精确，随后安装的调节元件的厚度就可以被选择得越准确和可靠。对于在圆周上具有不同调节厚度的复杂调节过程，在分布于圆周上的许多点处对端面进行计量记录是几乎不可避免的。

在测量过程期间，对部件或组件施加轴向预加载可能是有用的。例如，这种轴向力可以用于克服轴承间隙或从接触表面压出初始波度(或其他偏差)，以获得更准确、更显著和/或更可重现的测量结果。还可以使用在测量过程期间施加在部件或组件上的力来模拟或至少部分接近电动机器操作期间其上的载荷，以便能够计量记录由于部件的弹性而在操作期间产生的形状。例如，这些力也可以在测量期间由电动机器的磁体(永磁体或电磁体)产生，或者在测量过程期间从外部机械或磁性地作用于待测量的部件。

上述测量和计算过程——通过上述测量和计算过程记录子组件的轴向尺寸并计算所需的调节盘厚度——可以全部用于补偿除了轴向公差之外的角度误差和/或波度。代替对于子组件4、31、32的每个步骤测量与校正调节元件厚度的计算相关的仅一个轴向距离，或者使用在操作时分布的若干轴向测量的平均轴向值来推导两个端面相对于彼此的相关轴向距离，必须在许多点处确定端面或紧固表面的形状，并且必须记录这些表面相对于彼此的取向。如果轴流式机器2的每个子组件4、31、32的有效表面的形状和轴承61、62、601、602是已知的，则其还可以用于每个周向位置，在这些周向位置处，两个子组件4、31、32之间的调节元件将用于计算该位置的校正轴向调节元件厚度。

图7示出了定子半部31的简化3D图像，定子半部的接触表面上布置有四个调节元件堆叠件220，每个调节元件堆叠件具有两个调节元件230。为了便于组装并防止调节元件230无意中滑动，长形调节元件230具有两个孔231，利用所述孔可以将调节元件推动到螺钉210上，以紧固定子半部31或其他延伸部。例如，在如图6中所示的圆形调节元件的情况下，或者在通过其轮廓防止扭曲的调节元件的情况下，一个开口足以确保容易组装。

如果在轴流式机器2的圆周上布置有多个调节元件230或调节元件220的堆叠件，这也使得相对容易针对每个周向位置调节特别协调的校正措施。因此，不仅可以通过彼此平行移动的或通过校正选择在圆周上一致的调节盘厚度远离彼此的组件4、31、32来调节子组件4、31、32之间的轴向位置，而且连接表面的与公差相关的倾斜度和/或外周波度还通过在圆周上分布在子组件4、31、32之间的具有不同厚度的调节元件来补偿。

图3示出了本发明的另一示例性实施方式，其中调节盘204、205各自布置在轴承点601、602的背离转子4的侧部上。调节盘204、205位于轴承内环110与轴紧固环310之间。在该示例性实施方式中，两个定子半部31、32之间的长度补偿由在端面C与J之间的具有不同宽度的定子连接环320来实现，定子连接环还承担支承定子3和承载供应元件的任务。

在本发明公开中所使用的术语“径向”、“轴向”、“切向”和“周向方向”总是参照轴向通量机器2的旋转轴线R。

附图标记列表

1 电动机器装置

2 轴向通量机器

3 定子

31 抵接部

4 转子

41 抵接部

6(用于定子的)支承部件

7 壳体

11 轴接地环

12 转子位置传感器

22 传动级

24 轴螺母

30 套筒

31 第一定子半部

32 第二定子半部

41 气隙

51 第一定子磁体

52 第二定子磁体

53 转子磁体

61(转子与定子之间的)轴承点

611 第一轴承点

612 第二轴承点

62(转子与壳体之间的)轴承点

621 第一轴承点

622 第二轴承点

71 第一肩部

72 第二肩部

80 定子环

81 第一定子环

82 第二定子环

100 输出元件

110 轴承内环

120 轴承外环

200 第一调节盘

201 第二调节盘

202 第三调节盘

202a-202e调节盘

203 径向区域

204、205 调节盘

210 螺钉

220 调节元件堆叠件

230 调节元件

231 孔

310 轴紧固环

320定子连接环

X(定子的)轴向延伸部

W 转子轴

R 旋转轴线

Claims (12)

1.一种电动机器装置(1)，包括：

电动轴流式机器(2)，所述电动轴流式机器优选地用于驱动可电驱动的机动车辆，所述电动轴流式机器具有定子(3)并且具有转子(4)，

其中，所述转子(4)借助于至少一个轴承点(61、62、601、602)以可旋转安装的方式布置在所述电动机器装置(1)的内部，

其特征在于，

所述定子(3)具有至少第一定子半部(31)和第二定子半部(32)，所述第一定子半部和所述第二定子半部与所述转子(4)在相应的不同轴向侧上轴向地间隔开气隙(41)，并且，

设置有至少一个间隔元件(200、201、202、203、204、205、320)，所述至少一个间隔元件用于将下述组件中的至少两者相对于彼此轴向地定向：所述第一定子半部(31)、所述第二定子半部(32)和所述转子(4)。

2.根据权利要求1所述的电动机器装置(1)，

其特征在于，

所述第一定子半部(31)或所述第二定子半部(32)借助于所述至少一个轴承点(61、62、601、602)联接至转子轴(100)，所述转子(4)与所述转子轴(100)以不可旋转的方式接触，并且所述第一定子半部(31)或所述第二定子半部(32)相对于所述转子(4)的轴向取向借助于所述至少一个间隔元件(200、201、203、204、205)来确定。

3.根据权利要求1所述的电动机器装置(1)，

其特征在于，

所述第一定子半部(31)借助于第一轴承点(61、601)联接至转子轴(100)，并且所述第二定子半部(32)借助于第二轴承点(62、602)联接至所述转子轴，所述转子(4)与所述转子轴(100)以不可旋转的方式接触，并且所述第一定子半部(31)和/或所述第二定子半部(32)相对于所述转子(4)的轴向取向借助于所述至少一个间隔元件(200、201、203、204、205)来确定。

4.根据权利要求2或3所述的电动机器装置(1)，

其特征在于，

所述间隔元件(200、201、203、204、205)轴向地布置在至少一个所述轴承点(61、62、601、602)与所述转子(4)之间，或者轴向地布置在至少一个所述轴承点(61、62、601、602)与两个所述定子半部(31、32)中的一者之间。

5.根据权利要求4所述的电动机器装置(1)，

其特征在于，

所述间隔元件是调节盘(200、201、204、205)，所述调节盘布置在所述轴承点(61、62、601、602)中的一个轴承点的轴承内环(110)或轴承外环(120)的轴向端面上。

6.根据权利要求4所述的电动机器装置(1)，

其特征在于，

所述间隔元件是套筒(30)的径向区域(203)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的电动机器装置(1)，

其特征在于，

借助于间隔元件(202、320)，所述第一定子半部(31)相对于所述第二定子半部(32)轴向地定向，其中，所述间隔元件(202、320)轴向地布置在两个所述定子半部(31、32)之间，并且轴向地布置在这两个定子半部(31、32)的端面(C、J)中的每一者上，并且优选地布置在所述转子(4)的径向外侧。

8.一种用于将根据权利要求1至7中的任一项所述的电动机器装置(1)中的组件(4、31、32)相对于彼此轴向地定向的组装方法，

其特征在于，

为两个组件(4、31、32)分别选择两个端面(A、B、C、D、E、F、G、H)，

针对这些两个端面(A、B、C、D、E、F、G、H)，确定相对于彼此的实际轴向距离(AB_实际、ED_实际、GF_实际、IH_实际)，

将以这种方式确定的实际距离(AB_实际、ED_实际、GF_实际、IH_实际)与预定的目标距离(AB_目标、ED_目标、GF_目标、IH_目标)进行比较，

针对所述两个组件(4、31、32)确定所述实际距离(AB_实际、ED_实际、GF_实际、IH_实际)与这些目标距离(AB_目标、ED_目标、GF_目标、IH_目标)的至少两个偏差(ΔAB、ΔED、ΔGF、ΔIH)，

并且根据所述两个偏差(ΔAB、ΔED、ΔGF、ΔIH、ΔCJ)选择预定厚度的至少一个间隔元件(200、201、202、203、204、205、320)，并且使用所述至少一个间隔元件将所述两个组件(4、31、32)相对于彼此定向。

9.根据权利要求8所述的组装方法，其特征在于，两个端面(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)各自属于来自包括下述各者的组中的恰好一个组件：所述第一定子半部(31)、所述第二定子半部(32)和所述转子(4)。

10.根据权利要求8或9中的任一项所述的组装方法，其特征在于，所述端面(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)是来自包括下述各者的组中的元件的端面：所述轴承点(61、62、601、602)、所述轴承内环(110)、所述轴承外环(120)、所述转子轴(100)、定子环(81、82)、转子磁体和定子磁体(51、52)。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的组装方法，

其特征在于，

所述间隔元件(200、201、202、203、204、205、320)插入所述两个组件(4、31、32)的两个轴向相邻的端面(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J)之间，使得在所述两个组件(4、31、32)之间调节气隙(41)。

12.一种用于将根据权利要求1至7中的任一项所述的电动机器装置(1)中的组件(4、31、32)相对于彼此轴向地定向的组装方法，其特征在于，

对于三个组件(4、31、32)和两个间隔元件(200、201)，针对每两个端面(A、C、D、F、H、J、a、d、f、h)，确定相对于彼此的实际轴向距离(AC_实际、DF_实际、HJ_实际、ad_实际、fh_实际)，

其中，所述两个端面(A、C、D、F、H、J、a、d、f、h)各自属于一个组件(4、31、32)或间隔元件(200、201)，

将以这种方式确定的实际距离(AC_实际、DF_实际、HJ_实际、ad_实际、fh_实际)与预定的目标距离(AC_目标、DF_目标、HJ_目标、ad_目标、fh_目标)进行比较，

确定针对所述组件(4、31、32)和/或所述间隔元件(200、201、203、204、205)的所述实际距离(AC_实际、DF_实际、HJ_实际、ad_实际、fh_实际)与这些目标距离(AC_目标、DF_目标、HJ_目标、ad_目标、fh_目标)的偏差(ΔAC、ΔDF、ΔHJ、Δad、Δfh)，

并且根据所述偏差(ΔAC、ΔDF、ΔHJ、Δad、Δfh)选择预定厚度的至少一个间隔元件(202、320)，并且使用所述至少一个间隔元件将两个定子半部(31、32)相对于彼此定向。

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