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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und eine Antiblockiervorrichtung.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Derartige elektrische Maschinen sind allgemein bekannt und werden in unterschiedlichen Anwendungen und Einsatzzwecke verwendet, beispielsweise in Antiblockiervorrichtungen von Kraftfahrzeugen. Die elektrische Maschine ist zum Beispiel als Permanentmagnetmotor mit einem Stator und einem Rotor mit Magnetpolen ausgebildet. Die deutsche Patentanmeldung
DE 43 076 778 A1 beschreibt einen Elektromotor, der in einer topfförmigen Aufnahme vorgesehen ist.
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Ständig wachsende Anforderungen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, in Bezug auf hohe Leistungsdichte bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad mit geringer Geräuschentwicklung und geringer Vibration, möglichst geringes Bauvolumen und niedriges Gewicht resultieren in der stets vorhandenen Forderung, eine verbesserte elektrische Maschine bereitzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine dahingehend verbesserte elektrische Maschine anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Antiblockiervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
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Demgemäß ist eine elektrische Maschine vorgesehen, insbesondere ein Permanentmagnetmotor, mit einem Systemgehäuse mit einer darin vorgesehenen Statoranordnung, welche einen Stator mit mehreren Statorzähnen und ein Statorgehäuse aufweist, wobei der Stator an mindestens zwei Befestigungspunkten in dem Statorgehäuse befestigt ist und wobei zwischen einer Außenfläche des Statorgehäuses und dem Systemgehäuse radiale Dämpfungs- und Verbindungselemente derart angeordnet sind, dass jedem Befestigungspunkt des Stators ein radiales Dämpfungs- und Verbindungselement zugeordnet ist.
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Mittels einer solchen erfindungsgemäßen elektrischen Maschine lassen sich in sehr einfacher Weise, Einkopplungen radialer Schwingungen und insbesondere auch hörbare Schwingungen von dem Stator in das Systemgehäuse und weiter in eine damit verbundene Vorrichtung zu verhindern oder zumindest signifikant zu reduzieren.
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Dadurch lassen sich auch elektrische Maschinen, deren Leistung z. B. durch hochenergetische Permanentmagnete und neuen Aufbau vergrößert ist, deren radiale Schwingungen dadurch bedingt aber höher sind, aufgrund des Vorhandenseins der radialen Schwingungsdämpfung dennoch verwenden. Der besondere Vorteil besteht darin, Motorkonstruktionen mit einer signifikant höheren Leistungsdichte (von 10% und mehr) ohne eine Erhöhung des für die elektrische Maschine aktiven Materials im Stator und Rotor zu verwenden.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, die Geräuschbildung und Vibrationen zu minimieren.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das jedem Befestigungspunkt des Stators zugeordnete radiale Dämpfungs- und Verbindungselement in einem Anordnungswinkel zum Befestigungspunkt angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der Anordnungswinkel gleich der Hälfte des Quotienten aus 360° und der halben Anzahl der Befestigungspunkte des Stators ist, wenn der Rotor der elektrischen Maschine sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn rotiert. Somit können für diesen Betriebsfall die radialen Schwingungen erheblich gedämpft werden.
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Für einen weiteren Betriebsfall ist vorgesehen, dass der Anordnungswinkel größer als die Hälfte oder gleich der Hälfte des Quotienten aus 360° und der halben Anzahl der Befestigungspunkte des Stators ist, wenn der Rotor der elektrischen Maschine immer oder hauptsächlich in der gleichen Drehrichtung rotiert.
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In einer weitren Ausführung kann das radiale Dämpfungs- und Verbindungselement mit einem Fuß an dem Statorgehäuse befestigt sein. Mit entsprechenden Querschnitten, z. B. Schwalbenschwanz, sind formschlüssige Befestigungen bei gleichzeitiger einfacher Montage realisierbar.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass sich das radiale Dämpfungs- und Verbindungselement parallel zu einer Mittelachse der elektrischen Maschine mindestens über eine Teillänge des Statorgehäuses erstreckt. Durch eine Längenvariation können Anpassungen an das Dämpfungsverhalten vorgenommen werden.
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In einer ersten Ausführungsform ist das radiale Dämpfungs- und Verbindungselement einstückig ausgebildet. In einer dazu alternativen Ausführungsform ist das radiale Dämpfungs- und Verbindungselement in seiner Längsrichtung parallel zu der Mittelachse der elektrischen Maschine so aufgebaut, dass es mindestens zwei gleiche Teile aufweist. Darüber hinaus sind natürlich auch andere, ggfs. ebenfalls vorteilhafte Variationen denkbar.
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Eine erfindungsgemäße Antiblockiervorrichtung eines Kraftfahrzeuges weist mindestens eine oben beschriebene, erfindungsgemäße elektrische Maschine auf.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Statoranordnung einer elektrischen Maschine;
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2 eine Draufsicht nach 1 zur Erläuterung von Positionen; und
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3 eine schematische Draufsicht einer elektrischen Maschine mit der Statoranordnung nach 1 und 2 in einem Systemgehäuse.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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In 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Statoranordnung 100 einer elektrischen Maschine 300 von der Antriebsseite (A-Seite) dargestellt. Die 2 zeigt die Draufsicht nach 1 zur Erläuterung von Positionen und 3 stellt eine schematische Draufsicht auf die elektrische Maschine 300 von der B-Seite her gesehen mit der Statoranordnung nach 1 und 2 in einem Systemgehäuse 301 dar.
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Die Statoranordnung 100 umfasst einen Stator 101, und ein Statorgehäuse 103. Der Stator 101 besteht aus einem Blechpaket mit Statorzähnen 201, deren Anzahl in diesem Ausführungsbeispiel zwölf beträgt und die radial nach innen gerichtet sind. Die Statorzähne 201 werden auch als Einzelzähne bezeichnet. Um die Statorzähne 201 sind Statorwicklungen 202 herum gewickelt und nur angedeutet. Der Stator 100 weist eine Mittelachse 200 auf, welche auch die Mittelachse eines nicht gezeigten Ankers bzw. Rotors ist und senkrecht auf den Zeichnungsebenen steht. Die Statorzähne 201 umgeben diesen Rotor, welcher innerhalb des Stators 101 um die Mittelachse 200 drehbar angeordnet ist. Der Rotor weist z. B. an seiner Umfangsfläche Magnete mit wechselnden Magnetpolen auf.
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Der Stator 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel an drei Befestigungspunkten 102 mit dem Statorgehäuse 103 verbunden, z. B. über Schrauben. Die Befestigungspunkte 102 befinden sich an laschenartigen Anformungen des Stators 101, welche an seinem Außendurchmesser radial nach außen hervorstehen und in korrespondierenden Aufnahmen im Statorgehäuse 103 aufgenommen sind.
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An der Außenseite des Statorgehäuses 103 sind in diesem Ausführungsbeispiel drei radiale Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 angeordnet. Ein solches radiales Dämpfungs- und Verbindungselement 104 besteht aus einem relativ elastischen Material und weist hier einen Querschnitt mit einer zum Statorgehäuse 103 weisenden geraden Unterseite und einer dazu parallelen, kürzeren Oberseite auf. Ober- und Unterseite sind durch Seitenrundungen verbunden. Die Unterseite liegt in der in 1 gezeigten, noch nicht eingebauten, Statoranordnung 100 tangential an der Außenfläche des Statorgehäuses 101 an.
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An der Unterseite des radialen Dämpfungs- und Verbindungselementes 104 ist, wie in 3 gezeigt ist, ein Fuß 105 in schwalbenschwanzförmigem Querschnitt angeformt, wobei der Fuß 105 in radialer Richtung geteilt ist. Die radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 sind in dem Statorgehäuse 103 in zu den Füßen 105 korrespondierenden Aufnahmen 106 formschlüssig aufgenommen. Sie können z. B. bei ihrer Montage in axialer Richtung, d. h. parallel zur Mittelachse 200, in die Aufnahmen 106 eingeschoben werden.
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Die radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 sind in einer Ausführung länglich ausgebildet und erstrecken sich parallel zu der senkrecht auf der Zeichnungsebene stehenden Mittelachse 200.
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Die Statoranordnung 100 ist in dem in 3 dargestellten Systemgehäuse 301, das auch als Motorgehäuse bezeichnet wird, so eingesetzt, dass die Außenflächen der Oberseiten der radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 an der Innenfläche des Systemgehäuses 301 anliegen und sich an deren gekrümmte Form anschmiegen und diese Form annehmen.
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Die Unterseiten der radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 schmiegen sich ebenfalls an die gekrümmte Außenfläche des Statorgehäuses 103 an, wobei ihre vorherige linienförmige Auflage (tangential in 1 und 2) jeweils eine vollflächigen Auflage bildet.
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Eine Anordnung der Positionen der radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 wird im Zusammenhang mit 2 erläutert.
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Jedem Befestigungspunkt 102 des Stators 101 ist ein radiales Dämpfungs- und Verbindungselement 104 in einem bestimmten Anordnungswinkel γ zugeordnet.
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Dies ist in 2 für den rechts angeordneten Befestigungspunkt 102 dargestellt, wobei 2 von der Antriebsseite her gesehen ist. Das zu diesem Befestigungspunkt 102 zugehörige radiale Dämpfungs- und Verbindungselement 104 ist in dem Anordnungswinkel γ im Uhrzeigersinn von dem Befestigungspunkt 102 an der Außenfläche des Statorgehäuses 103 von der Antriebsseite her gesehen angeordnet.
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Auf diese Weise sind auch die anderen radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 den anderen Befestigungspunkten 102 des Stators 101 zugeordnet.
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Diese Anordnung ist hier beispielhaft für einen Stator 101 mit drei Befestigungspunkten 102 gezeigt. Selbstverständlich ist dies auch für Statoren 101 mit mehr als drei Befestigungspunkten 102 möglich, z. B. bei vier, fünf, oder auch weniger, z. B. bei zwei Befestigungspunkten.
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Eine Anzahl NDV der radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 entspricht jeweils der Anzahl NBP der Befestigungspunkte 102 des Stators 101 in seinem Statorgehäuse. NDV = NBP (1)
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Der Anordnungswinkel γ ergibt sich aus folgendem Zusammenhang: γ = 0,5·360°/NBP (2)
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Dieser Zusammenhang (2) gilt für elektrische Maschinen 300, deren Rotor im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn rotiert, wie zum Beispiel bei elektrischen Motoren für Verstellantriebe oder bei elektrischen Motoren für Antiblockiervorrichtungen von Bremsen.
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Somit ist in diesem Fall der Wert des Anordnungswinkels γ gleich der Hälfte des Quotienten aus 360 und der halben Anzahl NBP der Befestigungspunkte 102.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach 2 beträgt der Anordnungswinkel dabei 60°.
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In einem anderen Fall, in welchem der Rotor der elektrischen Maschine 300 immer oder hauptsächlich in der gleichen Drehrichtung rotiert, gilt der folgende Zusammenhang: γ ≥ 0,5·360°/NBP (3)
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Mit anderen Worten ist in diesem anderen Fall der Wert des Anordnungswinkels γ größer als die oder gleich der Hälfte des Quotienten aus 360 und der halben Anzahl NBP der Befestigungspunkte 102. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Wert für den Anordnungswinkels γ dann größer oder gleich 60°.
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Die elektrische Maschine 300 ist in diesem Beispiel als Permanentmagnetmotor mit der Mittelachse 200 aufgebaut und weist das Systemgehäuse 301 auf, das z. B. topfförmig mit Befestigungen zur Anbringung ausgebildet ist. In dem Systemgehäuse 301 ist die Statoranordnung 100 aufgenommen.
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Die Statoranordnung 100 ist somit durch die radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 mit dem Systemgehäuse 301 verbunden. Aufgrund der Dämpfungseigenschaften der radialen Dämpfungs- und Verbindungselemente 104 ist eine schwingungstechnische Entkopplung der Statoranordnung 100 mit dem darin aufgenommenen, nicht gezeigten Anker von dem Systemgehäuse 301 gebildet. Die schwingungstechnische Entkopplung betrifft sowohl hörbare Schwingungen als auch Schwingungen in unterschiedlichen Frequenzen, die durch die Entkopplung auf das Systemgehäuse 301 und auch auf die damit verbundenen weiteren Systeme nicht oder nur in einem bedeutend reduzierten Maß übertragbar sind.
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Obgleich die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sei sie nicht darauf beschränkt, sondern lässt sich auf beliebige Art und Weise modifizieren, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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So kann z. B. jedes radiale Dämpfungs- und Verbindungselement 104 in seiner Längsrichtung (parallel zur Mittelachse 200) aus mehr als einem Stück besteht. Dabei kann z. B. der Fuß 105 durchgängig sein, oder das jeweilige radiale Dämpfungs- und Verbindungselement 104 aus mehreren in einer Reihe angeordneten gleichen Teilen bestehen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Statoranordnung
- 101
- Stator
- 102
- Befestigungspunkt
- 103
- Statorgehäuse
- 104
- Dämpfungs- und Verbindungselement
- 105
- Fuß
- 106
- Aufnahme
- 200
- Mittelachse
- 201
- Statorzahn
- 202
- Statorwicklung
- 300
- Elektrische Maschine
- 301
- Systemgehäuse
- NBP
- Anzahl Befestigungspunkte
- NDV
- Anzahl Dämpfungs- und Verbindungselemente
- γ
- Anordnungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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