DE102011089667A1

DE102011089667A1 - Electrical machine of boost recuperation system for motor car, has centering sleeve that is guided in area of bearing bore of bearing plates, and is firmly connected to base portion in radial direction

Info

Publication number: DE102011089667A1
Application number: DE102011089667A
Authority: DE
Inventors: Peter Lang; Stefan Lober
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Also published as: CN103178658A; CN103178658B; FR2985107B1; FR2985107A1

Abstract

The electrical machine (1) has a housing (2) that is provided with bearing plates (4) with bearing bore (5) for supporting rotor shaft (3). The bearing plates are associated with control electronics (15) for operating the electrical machine main portion. The control electronics has a position sensor (20) which is fixedly provided on base portion (18), for detecting the angular position of rotor shaft. A centering sleeve (21) is guided in the area of bearing bore, and is firmly connected to the base portion in radial direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem Gehäuse gelagerten Rotorwelle, wobei das Gehäuse zur Lagerung der Rotorwelle wenigstens einen Lagerschild mit einer Lagerbuchse aufweist, und mit einer dem Lagerschild zugeordneten Ansteuerelektronik zum Betreiben der elektrischen Maschine.The invention relates to an electrical machine, in particular for motor vehicles, having a rotor shaft mounted in a housing, wherein the housing for supporting the rotor shaft has at least one end shield with a bearing bush, and with a drive electronics associated with the end shield for operating the electric machine.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Maschinen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Rotor ist auf einer drehbar gelagerten Rotorwelle angeordnet, wobei die Rotorwelle mittels Gleit- und/oder Wälzlagern in einem Gehäuse der elektrischen Maschine gehalten beziehungsweise gelagert ist. Häufig werden hierzu sogenannte Lagerschilde vorgesehen, die das Maschineninnere schützen und die elektrische Maschine oder zumindest einen Rotorraum stirnendig abschließen. Dabei weisen sie in dem jeweiligen Lagerschild eine Lagerbuchse zur gleitgelagerten Aufnahme der Rotorwelle auf, oder eine Lagerbohrung zur Aufnahme eines Wälzlagers für die Rotorwelle. Die Lagerbuchse kann als separates Einlegeteil in einer Lagerbohrung gehalten oder einstückig von dieser gebildet werden. Entsprechende elektrische Maschinen gehen beispielsweise aus der EP 1 650 849 A1 und der US 2005/0168082 A1 hervor. Dem Lagerschild ist darüber hinaus häufig auch eine Ansteuerelektronik zum Betreiben der elektrischen Maschine zugeordnet. Eine derartige Ansteuerelektronik kann beispielsweise eine Leistungselektronik und/oder eine Logikelektronik umfassen. Electric machines of the type mentioned are known from the prior art. The rotor is arranged on a rotatably mounted rotor shaft, wherein the rotor shaft is held or mounted by means of sliding and / or rolling bearings in a housing of the electric machine. Frequently, so-called end shields are provided for this purpose, which protect the inside of the machine and terminate the electric machine or at least one rotor space forehead end. In this case, they have in the respective bearing plate on a bearing bush for slidably receiving the rotor shaft, or a bearing bore for receiving a rolling bearing for the rotor shaft. The bearing bush can be held as a separate insert in a bearing bore or formed integrally therefrom. Corresponding electrical machines go for example from the EP 1 650 849 A1 and the US 2005/0168082 A1 out. The shield is also often associated with a control electronics for operating the electric machine. Such a control electronics may include, for example, a power electronics and / or a logic electronics.

Insbesondere zum motorischen Betrieb einer elektrischen Maschine ist es von Bedeutung, die Winkellage der Rotorwelle zu kennen, sodass die unterschiedlichen Phasen beziehungsweise Wicklungen der elektrischen Maschine entsprechend angesteuert beziehungsweise bestromt werden können. In particular, for the motor operation of an electric machine, it is important to know the angular position of the rotor shaft, so that the different phases or windings of the electric machine can be controlled or energized accordingly.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 aus und hat den Vorteil, dass die Winkellage der Rotorwelle, und damit die Winkellage des Rotors, besonders genau erfassbar ist, ohne dass hierfür eine aufwendige Elektronik benötigt wird. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass die Ansteuerelektronik einen auf einem Grundkörper angeordneten Lagesensor zur Erfassung der Winkellage der Rotorwelle aufweist, und dass eine Zentrierhülse in der Lagerbuchse oder in der Lagerbohrung bereichsweise geführt ist und zumindest radial mit dem Grundkörper fest verbunden ist. Die Zentrierhülse ist also zumindest radial fest mit dem Grundkörper verbunden. Das bedeutet, dass eine seitliche Bewegung der Zentrierhülse direkt auf den Grundkörper übertragen wird. Dies kann beispielsweise durch eine formschlüssige Verbindung zwischen Zentrierhülse und Grundkörper erreicht werden. Weiterhin ist die Zentrierhülse in der Lagerbuchse oder der Lagerbohrung geführt. Dazu ist die Zentrierhülse zweckmäßigerweise mit ihrer Mantelaußenwand in einem für die Zentrierung ausreichend großen Axialbereich beziehungsweise -abschnitt formschlüssig in der Lagerbuchse beziehungsweise Lagerbohrung radial beziehungsweise seitlich gehalten. Da die Lagerbuchse gleichzeitig auch das Lager für die Rotorwelle bildet, beziehungsweise da die Lagerbohrung das Wälzlager für die Rotorwelle hält, wird die Zentrierhülse automatisch entsprechend der Lagerung der Rotorwelle ausgerichtet. Durch die feste radiale Verbindung zu dem Grundkörper, an welchem auch der Lagesensor befestigt ist, ergibt sich eine besonders kurze Toleranzkette von der Rotorwelle zu dem Lagesensor, sodass eine genaue Ausrichtung des Grundkörpers und damit des Lagesensors bezüglich der Rotorwelle gewährleistet wird. Vorzugsweise ist der Lagersensor als magnetischer Sensor ausgebildet und axial zu der Rotorwelle angeordnet, wobei die Rotorwelle entsprechend an ihrem einen Wellenende mindestens einen Lagegebermagneten aufweist. Durch die Zentrierung des Grundkörpers an der Lagerbuchse beziehungsweise Lagerbohrung des Lagerschilds mittels der insbesondere kreiszylinderförmigen Zentrierhülse wird auf einfache Art und Weise eine genaue Ausrichtung des Lagersensors zu der Rotorwelle beziehungsweise zu dem Lagegebermagneten gewährleistet. Ist die Lagerbohrung gestuft ausgebildet, weist die Lagerbohrung also eine konzentrisch dazu ausgebildete weitere Bohrung, insbesondere mit einem größeren Durchmesser als die übrige Lagerbohrung auf, so ist die Zentrierhülse vorzugsweise alternativ oder zusätzlich in der weiteren Bohrung der Lagerbohrung geführt. The electric machine according to the invention is characterized by the features of claim 1 and has the advantage that the angular position of the rotor shaft, and thus the angular position of the rotor, can be detected particularly accurately, without the need for elaborate electronics. According to the invention, it is provided that the control electronics has a position sensor arranged on a base body for detecting the angular position of the rotor shaft, and that a centering sleeve is guided in regions in the bearing bush or in the bearing bore and at least radially fixed to the main body. The centering sleeve is therefore at least radially fixedly connected to the base body. This means that a lateral movement of the centering sleeve is transferred directly to the base body. This can be achieved for example by a positive connection between centering and body. Furthermore, the centering sleeve is guided in the bearing bush or the bearing bore. For this purpose, the centering sleeve is expediently held radially or laterally in a form-fitting manner in the bearing bush or bearing bore with its jacket outer wall in an axial region or section which is sufficiently large for the centering. Since the bearing bush at the same time also forms the bearing for the rotor shaft, or because the bearing bore holds the rolling bearing for the rotor shaft, the centering sleeve is automatically aligned according to the bearing of the rotor shaft. Due to the fixed radial connection to the base body, to which also the position sensor is attached, a particularly short tolerance chain results from the rotor shaft to the position sensor, so that an accurate alignment of the base body and thus of the position sensor with respect to the rotor shaft is ensured. Preferably, the bearing sensor is designed as a magnetic sensor and arranged axially relative to the rotor shaft, wherein the rotor shaft has at least one position sensor magnet corresponding to its one shaft end. By centering the body on the bearing bush or bearing bore of the bearing plate by means of the particular circular cylindrical centering a precise alignment of the bearing sensor to the rotor shaft or to the position sensor magnet is ensured in a simple manner. If the bearing bore is stepped, the bearing bore thus has a further bore formed concentrically therewith, in particular with a larger diameter than the rest of the bearing bore, then the centering sleeve is preferably guided alternatively or additionally in the further bore of the bearing bore.

Vorzugsweise ist die Zentrierhülse einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet. Dadurch lässt sich die Zentrierhülse bereits mit der Fertigung des Grundkörpers mitformen und insofern die Toleranzkette weiter verkleinern. Alternativ kann die Zentrierhülse einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sein, was ebenfalls zu einer verbesserten Toleranzkette führt. Preferably, the centering sleeve is formed integrally with the main body. As a result, the centering sleeve can be mitformen with the production of the body and thus reduce the tolerance chain further. Alternatively, the centering sleeve may be formed integrally with the housing, which also leads to an improved tolerance chain.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper eine Zentrieraufnahme für die insofern separate Zentrierhülse aufweist. Die Zentrieraufnahme und die Zentrierhülse sind zweckmäßigerweise derart ausgebildet, dass sie zusammen eine radial formschlüssige Verbindung bilden. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Verbindung eine Presspassung darstellt. Hierdurch wird eine einfache Zentrierung des Grundkörpers zu der Zentrierhülse ermöglicht. Gegebenenfalls können zusätzlich noch Zentrierschrägen an der Zentrieraufnahme und/oder an der Zentrierhülse vorgesehen sein, um ein Zusammenführen zu erleichtern. According to an alternative embodiment of the invention, it is provided that the base body has a centering receptacle for the thus far separate centering sleeve. The centering receptacle and the centering sleeve are expediently designed such that together they form a radially positive connection. In particular, it is provided that the connection represents a press fit. As a result, a simple centering of the body is made possible to the centering. Optionally, additionally centering bevels on the centering and / or on the Centering be provided to facilitate merging.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Zentrieraufnahme als Zentriervorsprung und/oder als Zentriervertiefung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Zentriervorsprung einstückig mit dem Grundkörper und kreiszylinderförmig ausgebildet, wobei sein Außendurchmesser derart gewählt ist, dass er zusammen mit der Innenwand der Zentrierhülse eine radial formschlüssige Verbindung, insbesondere eine Pressverbindung eingeht. Die Zentriervertiefung weist vorzugsweise einen kreiszylinderförmigen Querschnitt auf mit einem Außendurchmesser, der derart gewählt ist, dass die Zentrieraufnahme zusammen mit der Mantelaußenwand beziehungsweise -seite der Zentrierhülse eine radialformschlüssige Verbindung, insbesondere eine Pressverbindung eingeht. In beiden Fällen wird eine genaue Ausrichtung beziehungsweise Zentrierung des Grundkörpers zu der Zentrierhülse und damit zu der Lagerbuchse gewährleistet. It is preferably provided that the centering receiver is designed as a centering projection and / or as a centering recess. Preferably, the centering projection is formed integrally with the main body and a circular cylindrical shape, wherein its outer diameter is selected such that it forms a radially positive connection, in particular a press connection together with the inner wall of the centering. The centering recess preferably has a circular-cylindrical cross-section with an outer diameter which is selected such that the centering receiver forms a radial-form-locking connection, in particular a press connection, together with the outer jacket wall or side of the centering sleeve. In both cases, a precise alignment or centering of the body is ensured to the centering and thus to the bearing bush.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zentrierhülse als Einpasshülse für ein die Rotorwelle in der Lagerbohrung lagerndes Wälzlager ausgebildet ist. Die Einpasshülse ist vorzugsweise zwischen dem Außenring des Wälzlagers und der Lagerbohrung angeordnet und erleichtert die Montage der elektrischen Maschine, indem sie einen Einpassring für das Lager ersetzt. Insbesondere kann somit ein aufwendiges Bearbeiten der Lagerbohrung des Lagerschilds zur Herstellung vorteilhafter Kontaktflächen im Wesentlichen vermieden werden. According to an advantageous development of the invention, it is provided that the centering sleeve is designed as a fitting sleeve for a roller bearing bearing the rotor shaft in the bearing bore. The fitting sleeve is preferably arranged between the outer ring of the rolling bearing and the bearing bore and facilitates the assembly of the electrical machine by replacing a fitting ring for the bearing. In particular, a costly machining of the bearing bore of the bearing plate for producing advantageous contact surfaces can thus be substantially avoided.

Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Grundkörper als Kühlkörper ausgebildet ist. Dazu ist der Grundkörper vorzugsweise aus einem entsprechenden Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit gefertigt. Der Grundkörper dient somit gleichzeitig zum Anordnen des Lagesensors bezüglich er Rotorwelle und zum Abführen von Wärme aus der elektrischen Maschine, insbesondere aus der Ansteuerelektronik. Furthermore, it is preferably provided that the base body is designed as a heat sink. For this purpose, the base body is preferably made of a corresponding material with a good thermal conductivity. The base body thus serves at the same time for arranging the position sensor with respect to the rotor shaft and for dissipating heat from the electrical machine, in particular from the control electronics.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kühlkörper und/oder die Zentrierhülse mehrere Kühlrippen aufweisen. Hierdurch wird die Kühlleistung des Kühlkörpers erhöht und gleichzeitig die Zentrierhülse als Kühlmittel zur Abfuhr von Wärme genutzt. Vorzugsweise weist die Zentrierhülse an ihrer Außenseite und/oder an ihrer Innenseite jeweils eine oder mehrere Kühlrippen, die insbesondere radial ausgerichtet sind, auf. It is particularly preferred that the heat sink and / or the centering sleeve have a plurality of cooling fins. As a result, the cooling capacity of the heat sink is increased while the centering used as a coolant for dissipating heat. Preferably, the centering sleeve has on its outer side and / or on its inner side in each case one or more cooling ribs, which are in particular radially aligned, on.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Grundkörper als Einhausung für eine Kontaktbürsteneinrichtung der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst die Kontaktbürsteneinrichtung an der Rotorwelle angeordnete Schleifringe oder Kommutatorlamellen sowie im Gehäuse feststehend angeordnete Kontaktbürsten, insbesondere Kohlebürsten, die mit den Kommutatorlamellen oder Schleifringen auf bekannte Art und Weise zusammenwirken. Durch die Einhausung der Kontaktbürsteneinrichtung mittels des Grundkörpers wird diese vor äußeren Einflüssen geschützt. Darüber hinaus wird hierdurch eine besonders kompakte Ausführungsform der elektrischen Maschine geschaffen. According to an advantageous development of the invention it is provided that the main body is designed as a housing for a contact brush device of the electric machine. Preferably, the contact brush device comprises arranged on the rotor shaft slip rings or Kommutatorlamellen and fixedly arranged in the housing contact brushes, in particular carbon brushes, which cooperate with the commutator or slip rings in a known manner. By enclosing the contact brush device by means of the body this is protected from external influences. In addition, this creates a particularly compact embodiment of the electric machine.

Zweckmäßigerweise ist der Grundkörper an dem Lagerschild befestigt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels Verschrauben, Verklipsen und/oder Verrasten des Grundkörpers an dem Lagerschild. Die Befestigung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie einen radialen Toleranzausgleich des Grundkörpers zu dem Lagerschild erlaubt, sodass die radiale Ausrichtung des Grundkörpers bezüglich der Rotorwelle allein durch die in die Lagerbuchse beziehungsweise Lagerbohrung eingreifende Zentrierhülse vorgegeben wird. Appropriately, the body is attached to the bearing plate. This is preferably done by screwing, Verklipsen and / or locking the body to the end plate. The attachment is preferably designed such that it allows a radial tolerance compensation of the main body to the bearing plate, so that the radial orientation of the base body with respect to the rotor shaft is determined solely by the engaging in the bearing bush or bearing bore centering.

Vorzugsweise weist die Zentrierhülse wenigstens eine Mantelwandöffnung, insbesondere mindestens eine Kontaktbürstenöffnung und/oder mindestens eine Lüftungs- und/oder Entwässerungsöffnung auf. Durch die Kontaktbürstenöffnung können die außerhalb der Zentrierhülse gehaltenen Kontaktbürsten durch die Wand der Zentrierhülse bis zu den Kommutatorlamellen oder den Schleifringen auf der Rotorwelle gelangen. Die Lüftungs- und/oder Entwässerungsöffnungen erlauben, wie der Name bereits sagt, eine Lüftung und/oder Entwässerung insbesondere der innerhalb der Zentrierhülse liegenden Komponenten der Kontaktbürsteneinrichtung.The centering sleeve preferably has at least one jacket wall opening, in particular at least one contact brush opening and / or at least one ventilation and / or drainage opening. Through the contact brush opening held outside the centering contact brushes can pass through the wall of the centering sleeve up to the commutator or the slip rings on the rotor shaft. The ventilation and / or drainage openings, as the name implies, permit ventilation and / or drainage, in particular of the components of the contact brush device located within the centering sleeve.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen im FolgendenIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. To show this in the following

1 eine Längsschnittdarstellung einer elektrischen Maschine gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, 1 a longitudinal sectional view of an electrical machine according to a first embodiment,

2 eine Längsschnittdarstellung der elektrischen Maschine gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels, 2 a longitudinal sectional view of the electric machine according to a second embodiment,

3 eine Querschnittdarstellung der elektrischen Maschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, 3 a cross-sectional view of the electric machine according to another embodiment,

4 eine Querschnittsdarstellung der elektrischen Maschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und 4 a cross-sectional view of the electric machine according to another embodiment and

5 eine perspektivische Darstellung eines Kühlkörpers der elektrischen Maschine. 5 a perspective view of a heat sink of the electric machine.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 1 eines Kraftfahrzeuges, die insbesondere ein Boost-Rekuperationssystem bildet, in einer Längsschnittdarstellung eines Endabschnittes der elektrischen Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein hier nicht näher dargestellter Rotor mit einer Rotorwelle 3 drehbar gelagert ist. Dazu weist das Gehäuse 2 zumindest einen Lagerschild 4 auf. Der Lagerschild 4 ist mittig mit einer Lagerbohrung 5 versehen, in welcher ein Wälzlager 6 gehalten ist, wobei zur Lagerung ein Außenring des Wälzlagers 6 der Lagerbohrung 5 und ein Innenring der Rotorwelle 3 der Lagerung zugeordnet ist. Ein Wellenende 7 der Rotorwelle 3 ragt durch den Lagerschild 4 hindurch, sodass das Wellenende 7 axial nach außen vorsteht. Dem Wellenende 7 ist dabei eine Kontaktbürsteneinrichtung 8 zugeordnet, die auf der Rotorwelle 3 angeordnete Schleifringe 9 und 10 sowie dem Lagerschild 4 zugeordnete Kommutatorbürsten 11, 12 aufweist, die in einem Kontaktbürstenhalter 13 gehalten sind, der an dem Lagerschild 4 befestigt ist. An ihrer freien Stirnseite des Wellenendes 7 weist die Rotorwelle 3 einen Lagegebermagneten 14 auf, der drehfest mit der Rotorwelle 3 verbunden ist. 1 shows a first embodiment of an electrical machine 1 a motor vehicle, which in particular forms a boost recuperation system, in a longitudinal sectional view of an end portion of the electric machine 1 , The electric machine 1 has a housing 2 on, in which a not shown here rotor with a rotor shaft 3 is rotatably mounted. For this purpose, the housing 2 at least one bearing plate 4 on. The bearing plate 4 is centered with a bearing bore 5 provided in which a rolling bearing 6 is held, wherein for storage an outer ring of the rolling bearing 6 the bearing bore 5 and an inner ring of the rotor shaft 3 associated with the storage. A wave end 7 the rotor shaft 3 protrudes through the bearing plate 4 through, so the shaft end 7 projecting axially outwards. The wave end 7 is a contact brush device 8th assigned to the rotor shaft 3 arranged slip rings 9 and 10 as well as the bearing plate 4 associated commutator brushes 11 . 12 that in a contact brush holder 13 are held on the bearing plate 4 is attached. At its free end of the shaft end 7 has the rotor shaft 3 a position sensor magnet 14 on, the rotation with the rotor shaft 3 connected is.

Die Schleifringe 9 und 10 sind mit der hier nicht dargestellten Rotorwicklung auf der Rotorwelle 3 elektrisch wirkverbunden und werden durch die Kontaktbürsten 11, 12 elektrisch kontaktiert. Die Kontaktbürsten 11, 12 sind darüber hinaus mit einer Ansteuerelektronik 15 elektrisch wirkverbunden, die zum Betreiben der elektrischen Maschine 1 dient. Die Ansteuerelektronik 15 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen als eine Leiterplatte 16 ausgebildet, auf welcher entsprechende Komponenten einer Leistungselektronik und einer Logikelektronik angeordnet und miteinander verschaltet sind. Die Ansteuerelektronik 15 ist in einer vertieften Aufnahme 17 eines Grundkörpers 18 derart angeordnet, dass sie sich axial an die Rotorwelle 3 anschließt, wobei die Leiterplatte 16 im Wesentlichen senkrecht zur Rotorwelle 3 beziehungsweise deren Rotationsachse 19 ausgerichtet ist. Die Ansteuerelektronik 15 weist dabei einen Lagesensor 20 auf, der dem Stirnende der Rotorwelle 3 beziehungsweise dem Lagegebermagneten 14 zugeordnet ist, um dessen Winkelposition zu erfassen. Hierdurch lässt sich die Winkelposition der Rotorwelle 3 und damit die des Rotors erfassen und die elektrische Maschine 1 entsprechend ansteuern. The slip rings 9 and 10 are with the rotor winding, not shown here on the rotor shaft 3 electrically connected and are through the contact brushes 11 . 12 electrically contacted. The contact brushes 11 . 12 are also with a control electronics 15 electrically operatively connected, to operate the electric machine 1 serves. The control electronics 15 is in the present embodiment essentially as a circuit board 16 formed on which corresponding components of a power electronics and a logic electronics are arranged and interconnected. The control electronics 15 is in a deepened recording 17 of a basic body 18 arranged so that it is axially against the rotor shaft 3 connects, with the circuit board 16 essentially perpendicular to the rotor shaft 3 or its axis of rotation 19 is aligned. The control electronics 15 has a position sensor 20 on, the front end of the rotor shaft 3 or the position sensor magnet 14 is assigned to detect its angular position. This allows the angular position of the rotor shaft 3 and thus capture the rotor and the electric machine 1 control accordingly.

Der Grundkörper 18 ist an dem Lagerschild 4 befestigt, insbesondere mittels einer Verschraubung, und weist einen im Wesentlichen H-förmigen Längsschnitt auf, wobei ein Abschnitt die Aufnahme 17 für die Ansteuerelektronik 15, und ein anderer Abschnitt eine Aufnahme 20 für die Kontaktbürsteneinrichtung 8 bildet, sodass die Kommutatoreinrichtung 8 im Wesentlichen durch den Grundkörper 18 und den Lagerschild 4 eingehaust ist. The main body 18 is on the end shield 4 fastened, in particular by means of a screw connection, and has a substantially H-shaped longitudinal section, wherein a portion of the receptacle 17 for the control electronics 15 , and another section a recording 20 for the contact brush device 8th forms, so the commutator device 8th essentially through the body 18 and the end shield 4 is housed.

Mit dem Grundkörper 18 ist eine Zentrierhülse 21 einstückig ausgebildet. Die Zentrierhülse 21 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht von dem Querbalken des H-förmigen Grundkörpers 18 aus in die Aufnahme 20 hinein. Dabei ist die Zentrierhülse 21 derart lang in Axialerstreckung ausgebildet, dass sie bereichsweise axial bis in die Lagerbohrung 5 hineinreicht, so dass sie durch die Lagerbohrung 5 geführt beziehungsweise ausgerichtet ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Außendurchmesser der Zentrierhülse 21 derart gewählt ist, dass die Zentrierhülse 21 in die Lagerbohrung 5 einpressbar ist und insofern eine Presspassung mit dieser bildet. Der Grundkörper 18 wird somit mittels der Zentrierhülse 21 an der Lagerbohrung 5 ausgerichtet, sodass der Lagersensor 20 eine optimale Ausrichtung bezüglich des Lagegebermagneten 4 erfährt. Die Befestigung des Grundkörpers 18 an dem Lagerschild 4 erlaubt zweckmäßigerweise einen radialen Toleranzausgleich, sodass die radiale Ausrichtung des Grundkörpers 18 bezüglich der Lagerbohrung 5 und damit bezüglich der Rotorwelle 3 allein mittels der Zentrierhülse 21 vorgegeben wird. With the main body 18 is a centering sleeve 21 integrally formed. The centering sleeve 21 extends substantially perpendicularly from the transverse bar of the H-shaped main body 18 out into the recording 20 into it. Here is the centering sleeve 21 formed so long in axial extent that they partially axially into the bearing bore 5 extends into it, allowing it through the bearing bore 5 is guided or aligned. It is provided that the outer diameter of the centering sleeve 21 is chosen such that the centering sleeve 21 into the bearing bore 5 is einpressbar and thus forms an interference fit with this. The main body 18 is thus by means of the centering sleeve 21 at the bearing bore 5 aligned so that the bearing sensor 20 an optimal alignment with respect to the position sensor magnet 4 experiences. The attachment of the main body 18 on the bearing plate 4 expediently allows a radial tolerance compensation, so that the radial orientation of the body 18 concerning the bearing bore 5 and thus with respect to the rotor shaft 3 solely by means of the centering sleeve 21 is given.

Die Zentrierhülse 21 weist in zumindest einem Winkelabschnitt eine Mantelwandöffnung 22 auf, die als Kontaktbürstenöffnung ausgebildet ist, die das Durchgreifen der Zentrierhülse 21 mit den Kontaktbürsten 11, 12 erlaubt, um die innerhalb der Zentrierhülse 21 liegenden Schleifringe 9, 10 elektrisch kontaktieren zu können, während der Kontaktbürstenhalter 13 im Wesentlichen außerhalb der Zentrierhülse 21 liegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Mantelwandöffnung 22 axial randoffen ausgebildet, sodass der Kontaktbürstenhalter 13 axial in diese Öffnung einführbar ist. Der Kontaktbürstenhalter 13 weist dabei vorzugsweise eine Vertiefung zur bereichsweisen Aufnahme der Mantelwand der Zentrierhülse 21 auf, wodurch die Mantelwand der Zentrierhülse 21 bereichsweise von dem Kontaktbürstenhalter 13 radial umgriffen wird, und wodurch der Kontaktbürstenhalter 13 formschlüssig radial an der Zentrierhülse 21 gehalten ist. Wie dargestellt, weist der Kontaktbürstenhalter 13 bevorzugt in Fortführung der Zentrierhülse 21 einen Vorsprung 23 auf, der die Mantelwand der Zentrierhülse 21 ergänzt, so dass diese im Übrigen wieder geschlossen vorliegt, und entsprechend in der Lagerbuchse 5 einliegt. Zweckmäßigerweise erstreckt sich die Mantelwandöffnung 22 über nur einen kleinen Umfangswinkelbereich der Zentrierhülse 21. The centering sleeve 21 has in at least one angle section a jacket wall opening 22 on, which is designed as a contact brush opening, which is the penetration of the centering sleeve 21 with the contact brushes 11 . 12 allowed to go inside the centering sleeve 21 lying slip rings 9 . 10 to contact electrically, while the contact brush holder 13 essentially outside the centering sleeve 21 lies. In the present embodiment, the jacket wall opening is 22 designed axially open edge, so that the contact brush holder 13 axially inserted into this opening. The contact brush holder 13 in this case preferably has a depression for the area-wise reception of the jacket wall of the centering sleeve 21 on, whereby the shell wall of the centering sleeve 21 partially from the contact brush holder 13 is radially encompassed, and whereby the contact brush holder 13 positively radially on the centering sleeve 21 is held. As shown, the contact brush holder 13 preferably in continuation of the centering sleeve 21 a lead 23 on, the shell wall of the centering sleeve 21 added, so that it is otherwise closed again, and accordingly in the bearing bush 5 rests. The shell wall opening expediently extends 22 over only a small circumferential angle range of the centering sleeve 21 ,

Der Grundkörper 18 ist als Kühlkörper 24 ausgebildet und aus einem entsprechenden Material mit guter Wärmeleitfähigkeit gefertigt. Der Kühlkörper 24 weist vorteilhafterweise Kühlrippen 25 auf, wie insbesondere in 3 bis 5 gezeigt. The main body 18 is as a heat sink 24 formed and made of an appropriate material with good thermal conductivity. The heat sink 24 advantageously has cooling fins 25 on, in particular in 3 to 5 shown.

Vorteilhafterweise weist die Zentrierhülse 21 zusätzlich zu der Mantelwandöffnung 22 und der Kontaktbürsteneinrichtung 8 mindestens eine Lüftungs- und/oder Entwässerungsöffnung auf, die einen Luftstrom durch den Innenraum der Zentrierhülse 21 insbesondere zur Kühlung der Kontaktbürsteneinrichtung 8 erlaubt. Der Lagerschild 4 weist hierzu ebenfalls Öffnungen 26 auf, durch welche ein Luftstrom in das Innere des Gehäuses 2 zu dem Rotor und dem hier nur angedeuteten Stator 27 gelangt. Advantageously, the centering sleeve 21 in addition to the mantle wall opening 22 and the contact brush device 8th at least one ventilation and / or drainage opening, which is a flow of air through the interior of the centering sleeve 21 in particular for cooling the contact brush device 8th allowed. The bearing plate 4 also has openings for this purpose 26 through which a flow of air into the interior of the housing 2 to the rotor and here only indicated stator 27 arrives.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 1, wobei bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, sodass insofern auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden soll im Wesentlichen auf die Unterschiede eingegangen werden. 2 shows a second embodiment of an electric machine 1 , Wherein already known elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the above description. In the following, the differences should be dealt with essentially.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Zentrierhülse 21 nicht einstückig mit dem Grundkörper 18 ausgebildet ist. Stattdessen ist vorgesehen, dass die Zentrierhülse 21 als separate Einpasshülse 28 für das Wälzlager 6 ausgebildet ist. Hierzu ist die Zentrierhülse 21 zwischen dem Außenring des Wälzlagers 6 und der Lagerbohrung 5 verspannt gehalten und erstreckt sich bis in eine als Zentrieraufnahme 29 des Grundkörpers 18 ausgebildete Vertiefung, deren Außenkontur vorzugsweise der Außenkontur der Zentrierhülse 21 entspricht und vorteilhafterweise eine Presspassung mit der Zentrierhülse 21 bildet. Die Zentrierhülse 21 wird somit bei der Montage in die Zentrieraufnahme 29 axial eingepresst. Hierdurch wird der Grundkörper 18 bezüglich der Zentrierhülse 21 insbesondere radial ausgerichtet. Dadurch, dass die Zentrierhülse 21 gleichzeitig den Einpassring 28 für das Wälzlager 6 bildet, wird auch hierdurch eine hohe Genauigkeit der Zuordnung des Lagersensors 20 zu dem Lagergebermagneten 14 und damit eine genaue Erfassung der Winkellage der Rotorwelle 3 gewährleistet. The second embodiment differs from the previous embodiment in that the centering sleeve 21 not in one piece with the main body 18 is trained. Instead, it is provided that the centering sleeve 21 as a separate fitting sleeve 28 for the rolling bearing 6 is trained. For this purpose, the centering sleeve 21 between the outer ring of the rolling bearing 6 and the bearing bore 5 held clamped and extends into one as centering 29 of the basic body 18 formed recess whose outer contour is preferably the outer contour of the centering sleeve 21 corresponds and advantageously a press fit with the centering sleeve 21 forms. The centering sleeve 21 is thus during assembly in the centering 29 pressed axially. This will be the main body 18 with respect to the centering sleeve 21 in particular radially aligned. Because of the centering sleeve 21 at the same time the Einpassring 28 for the rolling bearing 6 forms, thereby also a high accuracy of the assignment of the bearing sensor 20 to the bearing magnet 14 and thus an accurate detection of the angular position of the rotor shaft 3 guaranteed.

Zum Schutz der Ansteuerelektronik 15 kann die Aufnahme 17, wie in 1 und 2 dargestellt, mittels eines Deckels 30 verschlossen werden. To protect the control electronics 15 can the recording 17 , as in 1 and 2 represented by means of a lid 30 be closed.

Die Einpasshülse 28 ist vorteilhafterweise auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 vorgesehen, in dem Fall dient sie jedoch lediglich um Einpassen des Wälzlagers 6 und ist entsprechend axial kürzer ausgebildet. Sie übt insofern keine Doppelfunktion aus, wie sie in 2 dargestellt ist. The fitting sleeve 28 is advantageously also in the embodiment according to 1 provided, but in the case it is only to fit the bearing 6 and is formed correspondingly shorter axially. It exercises so far no double function, as in 2 is shown.

Ein weiterer Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Mantelwandöffnung 22 nicht axial randoffen ausgebildet ist, sondern einen geschlossenen Mantelwandrand aufweist. Der Kommutatorbürstenhalter 13 ist dabei radial durch diese Mantelwandöffnung 22 in die Zentrierhülse 21 eingeschoben. Another difference from the previous embodiment is that the shell wall opening 22 not axially open edge is formed, but has a closed shell wall edge. The commutator brush holder 13 is radially through this shell wall opening 22 in the centering sleeve 21 inserted.

3 zeigt eine Querschnittsdarstellung der elektrischen Maschine 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entlang der Linie A-A in 1. Hierbei ist insbesondere das radiale Umgreifen der Zentrierhülse 21 durch den Kontaktbürstenhalter 13 erkennbar sowie die auf einer Stirnseite des Grundkörpers 18 angeordneten Kühlrippen 25. Der Grundkörper 18 weist Schraubenöffnungen 31 auf, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind und einen radialen Toleranzausgleich insbesondere entsprechend der gewählten Schraubengröße zulassen. 3 shows a cross-sectional view of the electric machine 1 according to the first embodiment along the line AA in 1 , In this case, in particular, the radial encompassing of the centering sleeve 21 through the contact brush holder 13 recognizable as well as on one end face of the main body 18 arranged cooling fins 25 , The main body 18 has screw holes 31 on, which are preferably distributed uniformly over the circumference and allow a radial tolerance compensation, in particular according to the selected screw size.

4 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung, gemäß welcher auch die Zentrierhülse 21 mit Kühlrippen 32 versehen ist. Die Kühlrippen 32 sind an der Außenseite der Zentrierhülse 21 ausgebildet/angeordnet und derart ausgerichtet, dass sie sich radial nach außen erstrecken. Alternativ hierzu können die Kühlrippen 32 auch auf der Innenseite der Zentrierhülse 21 entsprechend angeordnet sein. Ebenso ist es denkbar, sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite entsprechende Kühlrippen 32 vorzusehen. 4 shows an advantageous development, according to which also the centering sleeve 21 with cooling fins 32 is provided. The cooling fins 32 are on the outside of the centering sleeve 21 formed / arranged and aligned so that they extend radially outward. Alternatively, the cooling fins 32 also on the inside of the centering sleeve 21 be arranged accordingly. It is also conceivable, both on the outside and on the inside corresponding cooling ribs 32 provided.

5 zeigt den Kühlkörper 24 beziehungsweise den Grundkörper 18 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus 1 in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Zentrierhülse 21. Hierbei ist insbesondere die axial randoffene Mantelwandöffnung 22 zu erkennen, in welcher der Kontaktbürstenhalter 13 axial einschiebbar ist. Vorteilhafterweise weist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel in 5 die Zentrierhülse 21 an ihrem freien Ende einen Absatz 33 auf, sodass der Endabschnitt der Zentrierhülse 21 einen verjüngten Außendurchmesser aufweist, mit welchem die Zentrierhülse 21 in die Lagerbohrung 5 eingreift. Mit dem sich daran anschließenden Außendurchmesser, der entsprechend größer ist, ist die Zentrierhülse 21 bevorzugt bereichsweise in einer weiteren Bohrung (hier nicht dargestellt) der Lagerbohrung 5, die konzentrisch zu dieser ausgebildet ist und einen größeren Durchmesser aufweist, geführt, wobei die weitere Bohrung die Lagerbohrung 5 zu einer gestuften Lagerbohrung macht. 5 shows the heat sink 24 or the main body 18 according to the first embodiment 1 in a perspective view overlooking the centering sleeve 21 , In this case, in particular, the axial edge-open jacket wall opening 22 to recognize in which the contact brush holder 13 is axially inserted. Advantageously, according to the illustrated embodiment in 5 the centering sleeve 21 at the free end of a paragraph 33 on, so that the end portion of the centering sleeve 21 has a tapered outer diameter, with which the centering sleeve 21 into the bearing bore 5 intervenes. With the adjoining outer diameter, which is correspondingly larger, is the centering sleeve 21 preferably in some areas in a further bore (not shown here) of the bearing bore 5 , which is formed concentrically to this and has a larger diameter, guided, wherein the further bore of the bearing bore 5 to a stepped bearing bore.

Durch die vorteilhafte Ausführung der elektrischen Maschine 1 wird also eine genaue radiale Ausrichtung des Lagesensors 20 zu dem Lagegebermagneten 14 gewährleistet. Der Lagesensor 20 wird innerhalb des Grundkörpers 18, der vorteilhafterweise als Kühlkörper 24 ausgebildet ist, positioniert. Durch die direkte Zentrierung des Kühlkörpers 24 an der Lagerbohrung 5 erfolgt eine genaue radiale Ausrichtung des Kühlkörpers 24 zu der Rotorwelle 3 und damit des Lagersensors 20 zu dem Lagegebermagneten 14. Die Lagerbohrung 5 wird vorteilhafterweise als Bohrung von der Statorseite der elektrischen Maschine 1 aus in einer Aufspannung mit einer Statorfixierung 33, die bevorzugt ebenfalls als Zentrieraufnahme ausgebildet ist, bearbeitet beziehungsweise gefertigt. Somit ist eine vorteilhafte Zentrierung von Stator 27, Lagerbohrung 5 beziehungsweise Rotorwelle 3 und Kühlkörper 24 möglich. Ist die Zentrierhülse 21 geschlossen, also mit durchgehender Mantelaußenwand ausgebildet, so kann über außen und/oder innen angeordnete Kühlrippen 32 eine Kühlung des Schleifringsystems 8 erfolgen. Alternativ zu dem beschriebenen Schleifringsystem kann die Kontaktbürsteneinrichtung 8 auch als Kommutatoreinrichtung ausgebildet sein, wobei dann anstelle der Schleifringe 9, 10 Kommutatorlamellen auf der Rotorwelle und die Kontaktbürsten 11, 12 entsprechend an der Kontaktbürsteneinrichtung 8 angeordnet sind. Durch Vorsehen einer oder mehrerer Mantelwandöffnungen 22, die als Lüftungsöffnungen ausgebildet sind, kann eine gezielte Zu- und/oder Abluftführung erfolgen. Vorzugsweise ist die Zentrierhülse hierzu geschlitzt ausgebildet. Der Kontaktbürstenhalter 13 übernimmt die Abdichtung an der Mantelwandöffnung 22 beziehungsweise an der Durchführung der Kontaktbürsten 11, 12 in den Innenraum der Zentrierhülse 21. Die Zentrierhülse 21 ist vorzugsweise aus Metall oder Kunststoff gefertigt. Die Fertigung aus Metall bietet sich insbesondere dann an, wenn die Zentrierhülse 21 in die Lagerbohrung 5 und/oder die Zentrieraufnahme 29 eingepresst wird. Bildet die Zentrierhülse gleichzeitig die Einpasshülse 28, so ist sie bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Auch kann ein Materialmix vorgesehen sein, bei welchem der Kühlkörper 24 aus einem Material, insbesondere Metall, mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, und bei welchem die Zentrierhülse 21 aus Kunststoff an diesem angeformt ist. Alternativ zu dem Wälzlager 6 kann in der Lagerbohrung 5 eine Lagerbuchse zur Gleitlagerung der Rotorwelle 3 angeordnet sein. Die Zentrierhülse 21 ist dann entsprechend vorzugsweise in der Lagerbuchse und/oder in der Lagerbohrung 5 geführt. Ebenso ist es denkbar, dass die Lagerbohrung 5 als Lagerbuchse ausgebildet und insofern die Zentrierhülse 21 nur in der Lagerbuchse geführt ist. Due to the advantageous embodiment of the electric machine 1 So is an accurate radial orientation of the position sensor 20 to the position sensor magnet 14 guaranteed. The position sensor 20 becomes within the body 18 , which advantageously as a heat sink 24 is formed, positioned. Due to the direct centering of the heat sink 24 at the bearing bore 5 a precise radial alignment of the heat sink takes place 24 to the rotor shaft 3 and thus the warehouse sensor 20 to the position sensor magnet 14 , The bearing bore 5 becomes Advantageously, as a bore from the stator side of the electric machine 1 out in one clamping with a stator fixation 33 , which is preferably also designed as a centering, edited or manufactured. Thus, an advantageous centering of stator 27 , Bearing bore 5 or rotor shaft 3 and heat sink 24 possible. Is the centering sleeve 21 closed, that is formed with a continuous outer wall shell, so can on the outside and / or inside arranged cooling fins 32 a cooling of the slip ring system 8th respectively. As an alternative to the described slip ring system, the contact brush device 8th be designed as a commutator, in which case instead of the slip rings 9 . 10 Commutator blades on the rotor shaft and the contact brushes 11 . 12 corresponding to the contact brush device 8th are arranged. By providing one or more shell wall openings 22 , which are designed as ventilation openings, a targeted supply and / or exhaust air can be done. Preferably, the centering sleeve is slotted for this purpose. The contact brush holder 13 takes over the seal on the mantle wall opening 22 or at the implementation of contact brushes 11 . 12 in the interior of the centering sleeve 21 , The centering sleeve 21 is preferably made of metal or plastic. The production of metal is particularly useful when the centering sleeve 21 into the bearing bore 5 and / or the centering receiver 29 is pressed. At the same time, the centering sleeve forms the fitting sleeve 28 , so it is preferably made of plastic. Also, a material mix may be provided in which the heat sink 24 is formed of a material, in particular metal, with high thermal conductivity, and in which the centering sleeve 21 made of plastic is molded onto this. Alternative to the rolling bearing 6 can in the bearing bore 5 a bearing bush for sliding bearing of the rotor shaft 3 be arranged. The centering sleeve 21 is then correspondingly preferably in the bearing bush and / or in the bearing bore 5 guided. It is also conceivable that the bearing bore 5 designed as a bearing bush and insofar the centering sleeve 21 only guided in the bearing bush.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1650849 A1 [0002]
US 2005/0168082 A1 [0002]

Claims

Electric machine ( 1 ), in particular for a motor vehicle, with one in a housing ( 2 ) mounted rotor shaft ( 3 ), the housing ( 2 ) for supporting the rotor shaft ( 3 ) at least one end shield ( 4 ) with a bearing bush and / or a bearing bore ( 5 ), and with a bearing plate ( 4 ) associated control electronics ( 15 ) for operating the electric machine ( 1 ), characterized in that the control electronics ( 15 ) one on a base body ( 18 ) fixedly arranged position sensor ( 20 ) for detecting the angular position of the rotor shaft ( 3 ), wherein a centering sleeve ( 21 ) in the bearing bush and / or in the bearing bore ( 5 ) In some areas and at least radially fixed to the main body.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that the centering sleeve ( 21 ) in one piece with the main body ( 18 ) or with the housing ( 2 ) is trained.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that the basic body ( 18 ) a centering receiver ( 29 ) for the centering sleeve ( 21 ) having.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the centering receptacle ( 29 ) as a projection and / or recess on / in the base body ( 18 ) is trained.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the centering sleeve ( 21 ) as a fitting sleeve ( 28 ) for a rotor shaft ( 3 ) in the bearing bore ( 5 ) rolling bearing ( 6 ) is trained.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 18 ) as a heat sink ( 24 ) is trained.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the heat sink ( 24 ) and / or the centering sleeve ( 21 ) a plurality of cooling fins ( 25 . 32 ) exhibit.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 18 ) a contact brush device ( 8th ) of the electric machine ( 1 ) einhaust at least partially.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the basic body ( 18 ) attached to the bearing plate, in particular screwed.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the centering sleeve ( 21 ) at least one jacket wall opening ( 22 ), in particular a commutator brush opening and / or a ventilation and / or drainage opening.