DE102007056365A1 - Brushless electrical machine for use as electric motor, has rotor shaft supported by roller bearing that provides front-sided housing, and rotor, where supporting of rotor takes place in area of inner diameter of magnet disk - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine bürstenlose elektrische Maschine, die als Scheibenläufermotor ausgebildet ist, gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerung nach dem Oberbegriff von Anspruch 31.The The invention relates to a brushless electric machine designed as a disc rotor motor, according to the preambles the claims 1 and 12 and a method for producing a storage after the preamble of claim 31.
Ein
derartiger Scheibenläufermotor,
bei dem die Magnetpole von einer auf einer Welle angeordneten Magnetscheibe
gebildet werden, die als Zwischenläufer zwischen zwei Statorhälften angeordnet ist,
ist aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die
Aus
der
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art so auszuführen, dass die Leistungsdichte des Magnetfeldes erhöht wird und deren Herstellung kostengünstig ist.Therefore the object of the invention is an electric machine of the type mentioned above so that the power density of the magnetic field increases is and their production is inexpensive.
Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese als Scheibenläufermotor ausgebildete elektrische Maschine weist einen in einem mehrteiligen Gehäuse gelagerten Rotor auf, der aus einer Rotorwelle mit einer auf dieser fixierten Permanentmagnetscheibe besteht. Die Stirnseiten der Permanentmagnetscheibe sind zur Erhöhung der Steifigkeit und der magnetischen Flußdichte mit Deckblechen versehen. Ebenfalls sind auf der Rotorwelle Statorhälften gelagert, die jeweils stirnseitig einen Luftspalt bildenden axialen Abstand zur Permanentmagnetscheibe aufweisen, der die Größe des Luftspaltes definiert. Durch die Lagerung des Rotors unmittelbar im Bereich des Innendurchmessers der Permanentmagnetscheibe ist es möglich, dass die Größe des Luftspaltes nicht durch eine Toleranzkette infolge mehrerer auf der Rotorwelle angeordneter Bauteilen beeinflusst wird. Ein vorgegebener Abstand zwischen Permanentmagnetscheibe und Statorhälften kann somit über die Lebensdauer des Rotors im Wesentlichen konstant gehalten werden.These Task is by an inventive electric machine with the features of claim 1 solved. This as a pancake motor trained electric machine has one in a multi-part casing mounted rotor, which consists of a rotor shaft with one on this fixed permanent magnet consists. The end faces of the permanent magnet disc are to increase the stiffness and the magnetic flux density provided with cover plates. Also mounted on the rotor shaft stator halves, each the front side an air gap forming axial distance to the permanent magnet disc have the size of the air gap Are defined. Due to the bearing of the rotor directly in the area the inner diameter of the permanent magnet disc, it is possible that the size of the air gap not by a tolerance chain due to several on the rotor shaft arranged components is influenced. A given distance between permanent magnet and stator halves can thus on the Life of the rotor are kept substantially constant.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Gehäuse aus zwei kraft- oder formschlüssig miteinander verbundenen Gehäuseschalen gebildet, die mittels mindestens eines Befestigungselementes miteinander verbunden sind. Allerdings ist es zweckmäßiger, mehrere über den Umfang verteilte, lösbare oder unlösbare Befestigungselemente anzuordnen. Als Befestigungselemente können beispielsweise Schrauben, Niete oder dergleichen dienen. Ebenso ist auch eine Schweiß- oder Klebeverbindung möglich, wobei diese auch nur auf Teilbereiche beschränkt werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the housing is made two positive or positive interconnected housing shells formed by means of at least one fastener with each other are connected. However, it is more convenient to have several over the Scope distributed, detachable or unsolvable To arrange fasteners. As fasteners, for example Screws, rivets or the like are used. Likewise, a welded or glued connection possible, although this can be limited to subareas.
Zur Verringerung der Toleranzkette wird zur Lagerung der Permanentmagnetscheibe erfindungsgemäß wird auf eine Lagerschale verzichtet, indem deren Funktion an der entsprechenden Stelle von der jeweiligen Gehäuseschale übernommen wird. Dazu werden in diesem Bereich der Gehäuseschale Laufbahnen zur Aufnahme der Wälzkörper eingearbeitet. Somit haben die Gehäuseschalen außer einer Schutzfunktion für ein elektromagnetisches Paket, gleichzeitig die Funktion äußerer Lagerschalen.to Reduction of the tolerance chain becomes the storage of the permanent magnet disc According to the invention is a bearing shell omitted by their function on the appropriate Position taken from the respective housing shell becomes. For this purpose, in this area of the housing shell raceways for recording incorporated the rolling elements. Consequently have the housing shells except a protective function for an electromagnetic package, at the same time the function of outer bearing shells.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind beidseitig der Permanentmagnetscheibe auf der Rotorwelle Fixierhülsen, die in axialer Richtung aus einem hülsenförmigen Grundkörper und einem dazu rechtwinklig abgewinkelten Flansch gebildet werden, entgegengesetzt angeordnet so aufgebracht, dass sie mit ihren Flanschen auf die Permanentmagnetscheibe und damit den Rotor eine Druckkraft erzeugen. Um eine axiale Verschiebung des elektromagnetischen Pakets zu verhindern, ist das Ende eines hülsenförmigen Grundkörpers einer Fixierhülse auf der Rotorwelle durch einen Anschlag axial fixiert.In a further advantageous embodiment of the invention, on both sides of the permanent magnet disc on the rotor shaft fixing sleeves, which are formed in the axial direction of a sleeve-shaped base body and a perpendicular thereto angled flange arranged opposite arranged so applied that they with their flanges on the permanent magnet disc and thus the rotor a Generate compressive force. In order to prevent an axial displacement of the electromagnetic packet, the end of a sleeve-shaped main body of a fixing sleeve on the rotor shaft is axially fixed by a stop.
Besonders vorteilhaft ist es, dass auf dem Umfang jeder Fixierhülse Lagerlaufbahnen eingebracht sind, so dass sie als innere Lagerschale einer entsprechenden Lagerung fungieren.Especially It is advantageous that on the circumference of each fixing sleeve bearing races are introduced so that they as an inner bearing shell of a corresponding Storage act.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Wälzlagerung am Innendurchmesser beidseitig der Permanentmagnetscheibe jeweils durch ein zweireihiges Schrägkugellager ausgeführt. Zur Unterstützung der durch die Lagerung der Fixierhülsen auf die Permanentmagnetscheibe ausgeübten Vorspannkraft, verlaufen die Tangenten der Laufbahnen für die Wälzkörper der Schrägkugellager unter einem Neigungswinkel von vorzugsweise 45° in Richtung Permanentmagnetscheibe. Die Senkrechten auf diese Tangenten kreuzen sich dabei auf der Rotationsachse.In An advantageous embodiment of the invention is the rolling bearing on the inner diameter on both sides of the permanent magnet disc respectively a double row angular contact ball bearing executed. to support by the storage of Fixierhülsen on the permanent magnet disc exerted Pretension, run the tangents of the raceways for the rolling elements of the Angular contact ball bearings at an angle of inclination of preferably 45 ° in the direction of the permanent magnet disc. The perpendiculars to these tangents intersect on the axis of rotation.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch eine bürstenlose elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bei dieser erfolgt die Lagerung des Rotors sowohl am Innen- als auch am Außendurchmesser der Permanentmagnetscheibe.The The object of the invention is further characterized by a brushless electrical machine with the features of claim 12 solved. at this is the storage of the rotor both on the inside and on the outside diameter the permanent magnet disc.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird diese Lagerung in Form einer Wälzlagerung ausgeführt. Die Verwendung der gleichen Art der Lagerung führt zu einer kostenoptimierten Herstellung des Scheibenläufermotors.In A particularly advantageous embodiment of the invention, this Storage in the form of a rolling bearing executed. The use of the same type of storage leads to a cost-optimized Production of the pancake motor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Permanentmagnetscheibe aus einem Grundkörper gebildet, auf dem mehrere über den Umfang verteilte Magnete angeordnet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der Grundkörper der Permanentmagnetscheibe aus nicht magnetisierbarem Material, wie beispielsweise Kunststoff, bestehen kann, wodurch eine kostengünstige Herstellung möglich ist, und nur bestimmte Bereiche des Grundkörpers mit Dauermagneten bestückt werden.In a further advantageous embodiment of the invention is the Permanent magnet disc formed from a basic body on which several over the Circumferentially distributed magnets are arranged. The advantage of this embodiment lies in the fact that the main body the permanent magnet disc made of non-magnetisable material, such as plastic, can exist, creating a cost-effective production possible is, and only certain areas of the body are fitted with permanent magnets.
Zur Bildung der Lagerung des Rotors am Außenumfang de Permanentmagnetscheibe wird deren Außendurchmesser durch eine in den Umfang ihres Grundkörpers eingesetzte Lagerscheibe vergrößert, in die beidseitig zu ihrer Längsachse Lagerlaufbahnen eingearbeitet sind.to Formation of the bearing of the rotor on the outer circumference of the permanent magnet disc becomes its outer diameter by a bearing disc inserted into the circumference of its base body enlarged, in the two sides to its longitudinal axis Bearings are incorporated.
Zur Schmutzabdeckung wird das aus den Statorhälften und dem Rotor bestehende elektromagnetische Paket von einem Gehäuse umschlossen, das aus zwei miteinander verbindbaren Gehäuseschalen gebildet wird.to Dirt cover will be that consisting of the stator halves and the rotor electromagnetic package enclosed by a housing that consists of two connectable housing shells is formed.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind bei dieser Lösung zunächst beide Gehäuseschalen topfförmig gestaltet, wobei zur Erzielung einer Verbindung deren Außendurchmesser so aufeinander abgestimmt sind, dass diese ineinandersteckbar sind und sich in einem Bereich, dem Verbindungsbereich, überdecken. Dieser Verbindungsbereich kann dabei so gestaltet sein, dass die Verbindung der beiden Gehäuseschalen entweder lösbar aufgrund einer Verschraubung oder unlösbar durch Kleben, Schweißen etc. erfolgen kann. Die Art der gewählten Verbindung wird dabei bestimmt vom für die Gehäuseschalen eingesetzten Material und von der Montagefreundlichkeitsvorgabe.In Advantageous embodiment of the invention are initially both in this solution housing shells cup-shaped designed, wherein to achieve a compound whose outer diameter are coordinated so that they are nestable and overlap in one area, the connection area. This connection area can be designed so that the Connection of the two housing shells either solvable due a screw connection or unsolvable by gluing, welding etc. can take place. The type of connection chosen will be included determined by for the housing shells material used and the ease of installation.
Zur Kostenreduzierung ist es weiterhin vorteilhaft, die Enden der Gehäuseschalen mit Lagerlaufbahnen zu ersehen, so dass die Gehäuseschalen gleichzeitig als äußere Lagerschalen fungieren. Somit werden mit einer Gehäuseschale sowohl die äußeren Lagerschalen für die Lagerung am Innen- als auch für die Lagerung am Außendurchmesser der Permanentmagnetscheibe gebildet. Die erforderlichen inneren Lagerschalen für die Lagerung am Außenumfang werden durch die mit Lagerlaufbahnen versehene Lagerscheibe realisiert.to Cost reduction, it is also advantageous, the ends of the housing shells To see with bearing raceways, so that the housing shell at the same time as outer bearing shells act. Thus, with a housing shell, both the outer bearings for the Storage on the inside as well as for the storage at the outside diameter the permanent magnet disc formed. The required interior Bearing cups for the storage on the outer circumference are realized by bearing bearing raceways provided bearing disc.
Die innere Lagerschale für die Lagerung am Innendurchmesser der Permanentmagnetscheibe wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung dadurch gebildet, dass auf einer Seite der Permanentmagnetscheibe im Bereich deren Grundkörpers diese mit einer Lagerlaufbahn versehen und für die Lagerung auf der anderen Seite der Permanentmagnetscheibe die Lagerlaufbahn direkt in die Rotorwelle eingearbeitet ist. Allerdings können in die Rotorwelle auch zwei Lagerlaufbahnen entsprechend zueinander beabstandet eingearbeitet werden, wobei die Breite der Permanentmagnetscheibe mit ihren seitlichen Deckblechen den Mindestabstand vorgibt. Somit fungiert die Rotorwelle gleichzeitig als innere Lagerschale.The inner bearing shell for the bearing on the inner diameter of the permanent magnet disc is formed in an advantageous embodiment of the invention in that on one side of the permanent magnet disk in the region of its base body this provided with a bearing track and for storage on the other Side of the permanent magnet disk, the bearing raceway directly into the Rotor shaft is incorporated. However, in the rotor shaft can also incorporated two bearing raceways spaced from each other be, with the width of the permanent magnet disc with their lateral Cover plates specifies the minimum distance. Thus, the rotor shaft acts at the same time as an inner bearing shell.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Lagerung des Scheibenläufers mit den Merkmalen des Anspruchs 34 gelöst. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die Baugruppe Rotor, die sich aus den Bauteilen Rotorwelle mit darauf fixierter Permanentmagnetscheibe zusammensetzt, wobei die Permanentmagnetscheibe stirnseitig von Deckblechen geschützt wird, bereits vormontiert ist, und in einer Aufspannung die für die Lagerung zuständigen und den Luftspalt begrenzenden Oberflächen fertig bearbeitet werden. Für diesen Arbeitsgang werden die fertig montierten und mit Wicklungen versehenen Statorhälften in die jeweiligen Gehäusehälften gelegt und mit diesen form- und kraftschlüssig verbunden.Farther The object of the invention is achieved by a method for the production the storage according to the invention of the pancake solved with the features of claim 34. It is special advantageous that the assembly rotor, made up of the components Rotor shaft with permanent magnet disc fixed thereon, wherein the permanent magnet disk is protected on the face side by cover plates, is already pre-assembled, and in a clamping for storage competent and the air gap limiting surfaces are finished. For this The finished assembled and winded stator halves in the respective housing halves laid and with these positive and non-positive connected.
Durch diese Maßnahme wird die Toleranzkette der miteinander in Eingriff stehenden Bauteile minimiert, was zu einer möglichst konstanten Breite des Luftspaltes führt.By This measure if the tolerance chain of the mutually engaged components is minimized, what a possible constant width of the air gap leads.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile.Further Advantages and advantageous developments of the invention are the subject the following figures and their parts description.
Es zeigen:It demonstrate:
Zur
Momentenübertragung
auf den Rotor sind beidseitig der Permanentmagnetscheibe
Die
Gehäuseschale
Zur
Montage werden die Statorhälften
Elastische
Bauteilverformungen, verursacht durch äußere auf die Rotorwelle
Bei
der nachfolgenden Beschreibung der
Umschlossen
werden alle Bauteile von einem Gehäuse, das sich wiederum aus
zwei Gehäuseschalen
Die
Höhe der
Lagerschale
Im
Gegensatz zu
Die
Montage der Bauteile erfolgt analog wie in
Untersuchungen
zur Verformung des Rotors durch äußere Kräfte ergaben,
dass durch dessen Lagerung am Innen- und Außendurchmesser der Permanentmagnetscheibe
- 11
- Rotorwellerotor shaft
- 1b1b
- LagerlaufbahnBearing race
- 22
- Gehäuseschale/äußere Lagerschale für WälzkörperHousing shell / outer bearing shell for rolling elements
- 2a2a
- LagerlaufbahnBearing race
- 2b2 B
- LagerlaufbahnBearing race
- 33
- Gehäuseschale/äußere Lagerschale für WälzkörperHousing shell / outer bearing shell for rolling elements
- 3a3a
- LagerlaufbahnBearing race
- 3b3b
- LagerlaufbahnBearing race
- 44
- Wälzkörperrolling elements
- 55
- Rotorrotor
- 5a5a
- Grundkörperbody
- 5b5b
- Magnetmagnet
- 5c5c
- LagerlaufbahnBearing race
- 66
-
Statorhälfte
1 stator half1 - 6.16.1
-
Stirnfläche Statorhälfte
1 End face of the stator half1 - 77
-
Statorhälfte
2 stator half2 - 7.17.1
-
Stirnfläche Statorhälfte
2 End face of the stator half2 - 88th
- Deckblechcover sheet
- 99
- Fixierhülse/innere Lagerschale für WälzkörperFixing sleeve / inner Bearing shell for rolling elements
- 1010
- axiale Verstelleinrichtung/Spannmutteraxial Adjusting / clamping nut
- 1111
- radialer Anschlagradial attack
- 1212
- axialer Anschlagaxial attack
- 1313
- Befestigungselementfastener
- 1414
- Wälzkörperrolling elements
- 1515
- Lagerscheibebearing disk
- 15a15a
- LagerlaufbahnenBearing raceways
- 15b15b
- LagerlaufbahnBearing race
- 1616
- Längsachselongitudinal axis
- 1717
- –-
- 1818
- KäfigCage
- 1919
- Rotationsachseaxis of rotation
- 2020
- Luftspaltair gap
- 2121
- Anschlagattack
- AA
-
axiale
Ausdehnung Gehäuseschale
2 axial expansion of the housing shell2 - A1A1
- Teilbereichsubregion
- A2A2
- Teilbereichsubregion
- BB
-
axiale
Ausdehnung Gehäuseschale
3 axial expansion of the housing shell3 - B1B1
- Teilbereichsubregion
- B2B2
- Teilbereichsubregion
- CC
- ÜberdeckungsbereichCoverage area
- DD
- Topfhöhepot height
- Ee
- Lagerbereichstorage area
Claims (31)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102007056365A DE102007056365A1 (en) | 2006-12-01 | 2007-11-22 | Brushless electrical machine for use as electric motor, has rotor shaft supported by roller bearing that provides front-sided housing, and rotor, where supporting of rotor takes place in area of inner diameter of magnet disk |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006056745 | 2006-12-01 | ||
DE102006056745.5 | 2006-12-01 | ||
DE102007006270.4 | 2007-02-08 | ||
DE102007006270 | 2007-02-08 | ||
DE102007056365A DE102007056365A1 (en) | 2006-12-01 | 2007-11-22 | Brushless electrical machine for use as electric motor, has rotor shaft supported by roller bearing that provides front-sided housing, and rotor, where supporting of rotor takes place in area of inner diameter of magnet disk |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102007056365A1 true DE102007056365A1 (en) | 2008-06-05 |
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ID=39339134
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DE102007056365A Withdrawn DE102007056365A1 (en) | 2006-12-01 | 2007-11-22 | Brushless electrical machine for use as electric motor, has rotor shaft supported by roller bearing that provides front-sided housing, and rotor, where supporting of rotor takes place in area of inner diameter of magnet disk |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102007056365A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022073560A1 (en) * | 2020-10-07 | 2022-04-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electrical machine having a bearing of a connection shaft connected to a rotor |
DE102022111318A1 (en) | 2022-05-06 | 2023-11-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rolling bearing arrangement, axial flow machine and method for assembling a rolling bearing arrangement in an axial flow machine |
-
2007
- 2007-11-22 DE DE102007056365A patent/DE102007056365A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022073560A1 (en) * | 2020-10-07 | 2022-04-14 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Electrical machine having a bearing of a connection shaft connected to a rotor |
DE102022111318A1 (en) | 2022-05-06 | 2023-11-09 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rolling bearing arrangement, axial flow machine and method for assembling a rolling bearing arrangement in an axial flow machine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120823 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120823 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140218 |
|
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