DE102008024004A1 - Method for connecting and positioning of electric machine, particularly electric motor, involves executing connection and position with or in housing by electromagnetic pulse welding technology - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbindung und/oder Positionierung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors, mit und/oder in einem Gehäuse, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung und/oder einer Positionierung einer elektrischen Maschine mittels elektromagnetischen Pulsschweißens und/oder Pulsfügens und/oder Pulsumformens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 und eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 oder 9 bei elektrischen Maschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The The invention relates to a connection and / or positioning of a electric machine, in particular an electric motor, with and / or in a housing, according to the preamble of claim 1, a method of preparation a connection and / or a positioning of an electrical Machine by means of electromagnetic pulse welding and / or pulse joining and / or Pulsumformens, according to the preamble of claim 8 and a device for execution A method according to any one of claims 8 or 9 in electrical machines according to the preamble of claim 10.
Bekannt ist es, elektrische Maschinen in Gehäuse zu montieren, wobei beispielsweise radiale Federelemente, beispielsweise Toleranzringe unter Aufwendung großer Kräfte verpresst werden bzw. axiale Federelemente in das Gehäuse eingeschrumpft werden.Known is to mount electrical machinery in housing, for example Radial spring elements, such as tolerance rings under use greater personnel be pressed or shrunk axial spring elements in the housing become.
Nachteilig bei dem bekannten System des Stands der Technik ist es, dass insbesondere zur Herstellung der Verbindung eine Vielzahl von Bearbeitungsschritten und Vorbereitungen nötig sind.adversely in the known system of the prior art, in particular for the preparation of the compound a variety of processing steps and preparations needed are.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile des Stands der Technik eine einfache und schnelle Verbindung bzw. Positionierung einer elektrischen Maschine sicherzustellen.task It is the object of the present invention to avoid the disadvantages The prior art, a simple and fast connection or positioning to ensure an electric machine.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verbindung und/oder Positionierung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors, mit und/oder in einem Gehäuse, wobei die Verbindung und/oder Positionierung durch eine elektromagnetische Pulsschweißtechnologie (EMPT) ausgeführt ist.The Task is solved by a connection and / or positioning of an electrical Machine, in particular an electric motor, with and / or in one Housing, where the connection and / or positioning by an electromagnetic Pulse welding technology (EMPT) is.
Das Verfahren der elektromagnetischen Pulsverformung nutzt die Kraftwirkung eines impulsförmigen Magnetfelds zur Beschleunigung und anschließenden Verformung von Deformationselementteilen aus elektrisch leitfähigem Material. Da das Magnetfeld elektrisch isolierende Materialien durchdringt, ist beispielsweise auch eine Bearbeitung nichtleitend beschichteter Elemente aus leitfähigem Material möglich. Die Verformung erfolgt dabei ohne Beschädigung der Oberflächen. Werkzeuge hierbei sind Spulen bzw. Feldübersetzer, insbesondere Konzentratoren, die von einem Stromimpuls durchflossen werden und dadurch ein ebenfalls pulsartiges magnetisches Feld erzeugen, das mittels Induktion und über die Erzeugung eines Wirbelstroms im Material auf die eingelegten, elektrisch leitfähigen Elemente eine pulsartige und abhängig von der Stromstärke sehr hohe Kraft ausübt. Es erfolgt eine sofortige plastische Verformung, wenn die Kraft über der Fließgrenze des Materials liegt. Die zum Feldaufbau notwendige elektrische Energie wird in großen Kondensatorbänken gespeichert. Je nach Konzipierung der Werkzeuge, der Auswahl der Werkstoffe und der Einstellung der Parameter kann mit diesem Verfahren geschweißt, gefügt oder umgeformt werden.The Method of electromagnetic pulse deformation uses the force effect a pulse-shaped one Magnetic field for acceleration and subsequent deformation of deformation element parts made of electrically conductive Material. Since the magnetic field penetrates electrically insulating materials, For example, a processing is non-conductive coated Elements made of conductive material possible. The deformation takes place without damaging the surfaces. Tools here are coils or field translators, in particular concentrators, which were traversed by a current pulse and thereby generate a likewise pulsed magnetic field, that by induction and over the generation of an eddy current in the material on the inserted, electrically conductive Elements a pulse-like and dependent from the current exerts very high power. There is an immediate plastic deformation when the force is above the yield point of the material lies. The electrical energy required for field construction will be in big capacitor banks saved. Depending on the design of the tools, the selection of the Materials and the setting of the parameters can be done with this method welded, together or reshaped.
Vorliegend wird eine elektrische Maschine, insbesondere ein Einbaumotor, in ein Gehäuse montiert. Die Form der Gehäuses kann vollständig zylindrisch sein oder auch mit am Umfang zu unterbrechende Anschlussgeometrien versehen sein, in diesem Fall können die Konzentratoren eine angepasste Form besitzen.present is an electrical machine, in particular a built-in motor, in a housing assembled. The shape of the case can completely be cylindrical or with on the circumference to be interrupted connection geometries be provided, in this case can the concentrators have an adapted form.
In der vorgeschlagenen Verbindung bzw. im vorgeschlagenen Verfahren sind keine zusätzlichen Befestigungselemente nötig und auch nicht der Einsatz von aufwendigen und teuren Passungspaarungen. Es sind keine aufwendigen Vorbereitungen wie beim Kleben notwendig. Insbesondere abreitet eine berührungslos angreifende Umformkraft mit einer sehr hohen Wiederholgenauigkeit bei einer extrem kurzen Prozessfertigungsdauer.In the proposed compound or in the proposed method are no additional fasteners necessary and not even the use of expensive and expensive mating fits. There are no time-consuming preparations such as gluing necessary. In particular, one runs without contact attacking forming force with a very high repeatability with an extremely short process manufacturing time.
Sehr vielseitige Verbindungsmöglichkeiten gerade bei einer komplexen Vorrichtung wie einer elektrischen Maschine sind gegeben, wenn die Verbindung und/oder die Positionierung radial und/oder axial in bezug auf die elektrische Maschine und/oder das Gehäuse ausgeführt ist. Es entsteht zudem keine thermische Belastung der Elemente der elektrischen Maschine beim Schweißen. Es sind Verbindungen verschiedener Werkstoffe miteinander möglich, beispielhaft eine Verbindung von Stahl der elektrischen Maschine mit einem Gehäuse aus Aluminium.Very versatile connectivity straight in a complex device such as an electric machine are given when the connection and / or the positioning radially and / or axially with respect to the electric machine and / or the casing accomplished is. It also creates no thermal stress on the elements of electric machine during welding. They are different connections Materials possible with each other, exemplified a connection of steel of the electric machine with a housing made of aluminium.
Eine sichere Verbindung liegt vor, wenn die Verbindung eine radiale und/oder axiale Fixierung der elektrischen Maschine, insbesondere eines Stators des Elektromotors, bezüglich eines Anschlags des Gehäuses und/oder eines Bohrungsdurchmessers des Gehäuses ausgeführt ist. Die Lösung der Aufgabe liefert eine sichere axiale und konzentrische/radiale Fixierung in jedem Betriebszustand des Antriebs über einen weiten Temperaturbereich, insbesondere von 40°C bis 120°C. Die Fixierung ist unabhängig von der Form, die das umliegende Gehäuse hat. Es sind keine Hilfsstoffe notwendig und es liegt eine flexible Anwendung durch steuerbare Parameter vor.A secure connection exists when the connection is a radial and / or axial fixation of the electrical machine, in particular a stator of the electric motor, re a stop of the housing and / or a bore diameter of the housing is executed. The solution of the task provides secure axial and concentric / radial fixation in any operating condition of the drive over a wide temperature range, in particular of 40 ° C up to 120 ° C. The fixation is independent from the shape that has the surrounding housing. They are not auxiliaries necessary and there is a flexible application through controllable Parameters.
Vorteilhaft ist es, wenn eine radiale und/oder axiale Fixierung von Lagerschildern, insbesondere aus Stahl, bezüglich des Gehäuses und/oder des Bohrungsdurchmessers des Gehäuses ausgeführt ist.Advantageous it is when a radial and / or axial fixation of bearing plates, in particular of steel, with regard to of the housing and / or the bore diameter of the housing is executed.
Die Verbindung ist leicht und variabel einzusetzen, wenn die Form des Gehäuses zylindrisch ist oder die Form des Gehäuses mit am Umfang zu unterbrechenden Anschlussgeometrien versehen ist, wobei die elektromagnetisches Pulstechnologie an den Anschlussgeometrien einzusetzen ist.The connection is easy and variable to use, if the shape of the housing is cylindrical or the shape of the housing with on the circumference to un is provided with breaking connecting geometries, wherein the electromagnetic pulse technology is to be used on the connection geometries.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn ein vorab gesondert geprüfter Einbaumotor dem Gehäuse zu befestigen ist. Die Verbindung und/oder Positionierung ist so schonend, dass die Prüfung des Motors ohne weiteres vorab erfolgen kann und die Zuverlässigkeit auch nach der Verbindung sicher weiter gewährleistet ist.Especially It is advantageous if a previously separately tested built-in motor towards the housing attach is. The connection and / or positioning is so gentle that the exam the engine can be done easily in advance and the reliability even after the connection is safely guaranteed.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung und/oder einer Positionierung einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors, mittels elektromagnetischen Pulsschweißens und/oder Pulsfügens und/oder Pulsumformens, wobei eine radiale und/oder axiale Verbindung und/oder Positionierung der elektrischen Maschine, insbesondere des Elektromotors relativ zu dem Gehäuse mittels des elektromagnetischen Pulsschweißens und/oder Pulsfügens und/oder Pulsumformens vorgenommen wird, insbesondere unter Einbeziehung einer Verbindung und/oder Positionierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.The Task is also solved by a process for the preparation of a compound and / or a Positioning of an electrical machine, in particular an electric motor, by means of electromagnetic pulse welding and / or pulse joining and / or Pulse forming, wherein a radial and / or axial connection and / or Positioning of the electrical machine, in particular of the electric motor relative to the housing by means of electromagnetic pulse welding and / or pulse joining and / or Pulse shaping is made, in particular involving a connection and / or positioning according to one of claims 1 to 7th
Eine sehr vielseitige Fixierung ist möglich, wenn mittels eines Konzentrators zur Umlenkung und/oder Verstärkung der für das elektromagnetische Pulsschweißen und/oder Pulsfugen und/oder Pulsumformen benötigten elektromagnetischen Felder ein an die Form der elektrischen Maschine, insbesondere des Elektromotors und des Gehäuses angepasstes Verfahren erreicht wird.A very versatile fixation is possible if by means of a concentrator for deflecting and / or amplifying the for the electromagnetic pulse welding and / or pulse joints and / or pulse shaping required electromagnetic Fields to the shape of the electric machine, in particular of the Electric motor and the housing adapted method is achieved.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 oder 9 bei elektrischen Maschinen, insbesondere zur Fixierung einer elektrischen Maschine in einem Gehäuse, wobei ein Konzentrator zur Umlenkung und/oder Verstärkung der für das elektromagnetische Pulsschweißen und/oder Pulsfugen und/oder Pulsumformen benötigten elektromagnetischen Felder ein an die Form der elektrischen Maschine, insbesondere des Elektromotors und des Gehäuses angepasste Form und/oder Verbindungseigenschaften aufweist.The Task is also solved by a device for execution A method according to any one of claims 8 or 9 in electrical Machines, in particular for fixing an electric machine in a housing, wherein a concentrator for deflecting and / or amplifying the electromagnetic pulse welding and / or pulse joints and / or pulse shaping required electromagnetic Fields to the shape of the electric machine, in particular of the Electric motor and the housing has adapted shape and / or connection properties.
Unterschiedlichste Formen können verbunden werden, wenn der Konzentrator mit einer an die Außenform der elektrischen Maschine angepassten Form zumindest einen Übertragungsbereich zur Übertragung der elektrischen/magnetischen Felder an einer vorbestimmten Stelle aufweist.diverse Can shape be connected when the concentrator with a to the outside shape the electrical machine adapted form at least one transmission area for transmission the electric / magnetic fields at a predetermined location having.
Beispielsweise das Einsetzen eines herausragenden Gehäuseteils ist möglich, wenn der Konzentrator eine einen Innenbereich umgreifende kreisförmige Öffnung aufweist, die insbesondere an einer Seite eine Ausnehmung aufweist und/oder unterbrochen ist, wobei an zumindest einem vorbestimmten Übertragungsbereich des Kon zentrators ein magnetischer Puls auf die in den Innenbereich eingesetzte, zu verbindende elektrische Maschine ausgestrahlt wird.For example the insertion of an outstanding housing part is possible, if the concentrator has a circular opening enclosing an inner area, which in particular has a recess on one side and / or is interrupted, wherein at least one predetermined transmission range the con centrator a magnetic pulse on the inside used to be connected electrical machine is emitted.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind. Die Anführungen in den folgenden Ausführungsformen sind nicht einschränkend sondern lediglich beispielhaft zu verstehen.Further Features and advantages of the invention will be apparent from the claims and the description below, in the embodiments of the subject matter the invention in conjunction with the drawings are explained in more detail. The cues in the following embodiments are not limiting but merely by way of example.
Es zeigen:It demonstrate:
- 11
- Elektromotorelectric motor
- 22
- Gehäusecasing
- 33
- Verbindungconnection
- 44
- Umfangscope
- 55
- Anschlussgeometrieconnection geometry
- 66
- Konzentratorconcentrator
- 77
- Öffnungopening
- 88th
- Seitepage
- 99
- ÜbertragungsbereichFrequency response
- 1010
- Innenbereichinterior
- 1111
- Verbindungsbereichconnecting area
- 1212
- Motorgehäusemotor housing
- 1313
- Rotorrotor
- 1414
- Statorstator
- 1515
- Leitungmanagement
- 1616
- SpuleKitchen sink
- 1717
- Kondensatorcapacitor
- 1818
- Ausnehmungrecess
Claims (12)
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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ID=42282384
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