DE102010043042A1 - Electric machine e.g. internal-rotor electric motor, has bearing shields provided with bearings at front ends of stator and separated from stator, where radial position of bearing shields is adjusted with respect to stator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine wie beispielsweise einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an electrical machine such as an electric motor according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Bekannt sind Innenläufer-Elektromotoren mit einem außen liegenden Stator und einem innen liegenden Rotor, der über Lagerstellen in einem Gehäuse des Elektromotors drehbar gelagert ist. Bei der Herstellung des Elektromotors ist auf eine exakte Ausrichtung des Rotors koaxial zur Statorlängsachse zu achten, um einen konstanten, kleinen Luftspalt zwischen Rotormantelfläche und Statorinnenseite zu gewährleisten, was Voraussetzung für einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Laufruhe ist. Um dies zu erreichen, müssen die verschiedenen Komponenten des Elektromotors mit hoher Präzision gefertigt und zusammengebaut werden.Internal-rotor electric motors are known with an outer stator and an inner rotor, which is rotatably mounted via bearings in a housing of the electric motor. In the manufacture of the electric motor is to ensure an exact alignment of the rotor coaxial with the stator longitudinal axis to ensure a constant, small air gap between the rotor shell surface and stator inside, which is a prerequisite for high efficiency and high smoothness. To achieve this, the various components of the electric motor must be manufactured and assembled with high precision.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Maschine mit einfachen Maßnahmen und mit hoher Präzision herzustellen.The invention is based on the object to produce an electrical machine with simple measures and with high precision.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of
Die elektrische Maschine – ein Elektromotor oder ein Generator – ist vorzugsweise als Innenläufermotor ausgebildet, wobei grundsätzlich auch Außenläufermotoren in Betracht kommen. Die elektrische Maschine weist einen Stator sowie einen im oder am Stator gelagerten Rotor auf, der in Lagern aufgenommen ist, welche sich in Lagerschilden an den Stirnseiten des Stators befinden. Die Lagerschilde sind separat vom Stator ausgebildet, wobei die radiale Position der Lagerschilde in Bezug auf den Stator bei der Fertigung der elektrischen Maschine eingestellt werden kann.The electric machine - an electric motor or a generator - is preferably designed as an internal rotor motor, in principle, external rotor motors come into consideration. The electric machine has a stator and a rotor mounted in or on the stator, which is accommodated in bearings, which are located in end shields on the end faces of the stator. The end shields are formed separately from the stator, wherein the radial position of the end shields can be adjusted with respect to the stator in the manufacture of the electric machine.
Im Unterschied zu bekannten Ausführungen, bei denen die Lagerschilde Bestandteil eines Statorgehäuses sind bzw. vor der Ausrichtung des Rotors fest mit dem Gehäuse verbunden werden, ist bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine vorgesehen, die separat ausgebildeten Lagerschilde mit den Lagern vorläufig verstellbar am Stator bzw. einem Statorgehäuse anzuordnen, was die Möglichkeit eröffnet, die radiale Position des Rotors, der in den Lagern in den Lagerschilden drehbar aufgenommen ist, in Bezug auf den Stator bzw. das Statorgehäuse exakt einzustellen. Damit stehen an beiden axialen Stirnseiten des Rotors bzw. der Rotorwelle radiale Einstellmöglichkeiten zur Justierung des Rotors gegenüber dem Stator zur Verfügung. Schiefwinklige Ausrichtungen des Rotors in Bezug auf die Statorlängsachse können somit mit hoher Präzision ausgeglichen werden, so dass entsprechend kleine Luftspaltmaße zwischen Rotor und Stator mit einem einhergehenden hohen Wirkungsgrad und guter Laufruhe realisierbar sind. Die Lagerschilde können insbesondere unabhängig voneinander in Radialrichtung in ihrer Position am Stator bzw. Statorgehäuse festegelegt und fixiert werden. Die Fixierung erfolgt beispielsweise über Verschweißen wie Punktschweißen oder ggf. durch umlaufendes Verschweißen, um zusätzlich zur Lagefixierung auch einen dichten Abschluss zwischen Lagerschild und Stator bzw. Statorgehäuse zu erhalten.In contrast to known embodiments, in which the end shields are part of a stator or are firmly connected to the housing before the orientation of the rotor is provided in the inventive electric machine, the separately formed end shields with the bearings provisionally adjustable on the stator or a To arrange stator housing, which opens up the possibility of exactly adjusting the radial position of the rotor, which is rotatably received in the bearings in the bearing plates, with respect to the stator or the stator housing. Thus, radial adjustment options for adjusting the rotor relative to the stator are available at both axial end faces of the rotor or the rotor shaft. Skewed orientations of the rotor with respect to the stator longitudinal axis can thus be compensated with high precision, so that correspondingly small air gap dimensions between rotor and stator can be realized with a concomitant high efficiency and good running smoothness. The end shields can be fixed and fixed independently of one another in the radial direction in their position on the stator or stator housing. The fixation is carried out for example by welding such as spot welding or possibly by circumferential welding, in addition to fixing the position to obtain a tight seal between bearing plate and stator or stator.
Es kann zweckmäßig sein, zumindest in einem der Lagerschilde eine Leistungselektronik aufzunehmen. Mit dem Einsetzen des Lagerschilds an die Stirnseite des Stators bzw. Statorgehäuses gelangt die Elektronik in Kontakt mit den Wicklungen am Stator, die über die Leistungselektronik bestromt werden.It may be appropriate to include power electronics in at least one of the end shields. With the insertion of the bearing plate to the front side of the stator or stator housing, the electronics come into contact with the windings on the stator, which are energized via the power electronics.
Vorzugsweise ist ein Statorgehäuse vorgesehen, beispielsweise in Hülsen- bzw. Ringform, welcher Träger des Stators mit den Statorwicklungen ist und an das auch die Anbindung der Lagerschilde durchgeführt wird. Das Statorgehäuse besteht beispielsweise aus Aluminium, insbesondere einem Strangpressrohr, welches auf den Stator aufgeschrumpft wird, wobei ggf. auch eine Ausführung des Statorgehäuses als FE-Blech oder einem sonstigen Material in Betracht kommt.Preferably, a stator housing is provided, for example in sleeve or ring shape, which is the carrier of the stator with the stator windings and to which the connection of the end shields is performed. The stator housing consists for example of aluminum, in particular an extruded tube, which is shrunk onto the stator, wherein optionally also an embodiment of the stator housing as FE sheet or other material comes into consideration.
Auch die Lagerschilde, in denen die Lager zur drehbaren Lagerung des Rotors aufgenommen sind, können aus Aluminium bestehen und beispielsweise als Fließpressteil oder Tiefziehteil ausgebildet sein.Also, the end shields, in which the bearings are added for rotatably supporting the rotor, may be made of aluminum and formed, for example, as extruded or deep-drawn part.
Bei einem Verfahren zur Fertigung einer elektrischen Maschine wird der Stator in eine Halte- und Zentriereinrichtung gehalten, wobei der Rotor, der in den Lagern der Lagerschilde aufgenommen ist, gleichzeitig zentriert wird. Anschließend werden die Lagerschilde in der gewünschten Position des Rotors fest mit dem Stator verbunden. Um dies durchzuführen, wird der Rotor in der gefundenen, korrekten Position zentriert gehalten und werden anschließend die Lagerschilde mit dem Stator verbunden, beispielsweise durch Punktschweißen oder linienförmiges Schweißen, wobei entweder der Stator bzw. das Statorgehäuse gedreht wird und die Schweißvorrichtung stationär gehalten ist oder der Stator bzw. das Statorgehäuse ortsfest fixiert und die Schweißvorrichtung um den Stator gedreht wird.In a method for manufacturing an electric machine, the stator is held in a holding and centering device, wherein the rotor, which is accommodated in the bearings of the end shields, is simultaneously centered. Subsequently, the end shields in the desired position of the rotor are firmly connected to the stator. To accomplish this, the rotor is kept centered in the found, correct position and then the end shields are connected to the stator, for example by spot welding or line welding, either rotating the stator or the stator housing and holding the welding device stationary or Fixed stator or the stator housing fixed and the welding device is rotated about the stator.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass der Stator und der Rotor jeweils zueinander um einen definierten Winkelbetrag verdreht werden, wobei die Relativlage in Radialrichtung gesehen zueinander bestimmt und ausgeglichen wird. Es können in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten der Stator und der Rotor jeweils um einen begrenzten Winkelbetrag zueinander verdreht werden und der Rotor gegenüber dem Stator neu justiert werden. Auf diese Weise können Auslenkungen der Rotorachse gegenüber der Statorachse optimal ausgeglichen und ein über den Umfang konstanter, minimaler Spalt zwischen Rotor und Stator eingestellt werden.According to a further expedient embodiment, it is provided that the stator and the rotor in each case by a defined Angle amount to be rotated, the relative position is determined in the radial direction to each other and compensated. It can be rotated in each case by a limited angular amount to each other in several successive steps, the stator and the rotor and the rotor are readjusted relative to the stator. In this way, deflections of the rotor axis relative to the stator axis can be optimally compensated and a circumferentially constant, minimal gap between the rotor and stator can be set.
Insgesamt ergibt sich durch die Vorrichtung bzw. das Verfahren der Vorteil, dass verhältnismäßig grob tolerierte Bauteile für die Herstellung der Maschine verwendet werden können und dennoch eine exakte, mit hoher Präzision festzulegende Ausrichtung des Rotors in Bezug auf den Stator möglich ist.Overall, the device or the method has the advantage that relatively coarsely tolerated components can be used for the production of the machine and yet an exact, to be determined with high precision alignment of the rotor with respect to the stator is possible.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Der in
Da die beiden Lagerschilde
In
In den
Die Halte- und Zentriereinrichtung
Zugleich wird der Statorring
So bald die gewünschte Position des Stators
In
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