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Vorliegende Erfindung betrifft einen Rotorlagesensor und speziell einen Rotorlagesensor-Rotorträger für eine elektrische Maschine, der einerseits mit einem Rotorträger und andererseits mit einem Rotorlagesensor-Rotor drehfest verbindbar ist, einen derartigen Rotorlagesensor-Rotorträger, sowie einen Rotorträger mit einem derartigen Rotorlagesensor-Rotorträger.
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Bei elektrischen Maschinen, insbesondere permanentmagneterregten Synchronmaschinen, ist die Ermittlung einer rotatorischen Lage des Rotors erforderlich, um die Elektromaschine anzutreiben. Eine derartige Lage wird üblicherweise über einen sogenannten Rotorlagesensor bestimmt, der wiederum aus einem Rotorlagensensor-Rotor und einem Rotorlagensensor-Stator besteht. Dabei kann der Rotorlagesensor-Rotor drehfest mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden sein und gegenüber dem Rotorlagesensor-Stator drehbar ausgebildet sein.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
US 2012/0104904 , ist ein Rotorlagesensor bekannt, dessen Rotor drehfest mit einem Rotorträger der elektrischen Maschine verbunden ist. Dazu weist der Rotorträger der elektrischen Maschine einen sich axial erstreckenden Ring auf, dessen Außenumfang einem Innenumfang des Rotorlagesensors-Rotors entspricht. Um diesen Ring des Rotorträgers drehfest mit dem Rotorlagesensor-Rotor zu verbinden, ist an dem Ring der elektrischen Maschine eine Aussparung vorgesehen, in der eine sich nach radial innen erstreckende, an dem Rotorlagesensor-Rotor ausgebildete Nase aufnehmbar ist. Ist die an dem Rotorlagesensor-Rotor ausgebildete Nase in der Aufnahme des Rotorträgerrings angeordnet, so wird diese darin verpresst. Dies erfolgt über eine Kraftaufwendung auf die Nase von radial innen, so dass eine Verformung der Nase an dem Rotorträgerring entsteht, der den Rotorlagesensor-Rotor drehfest befestigt.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass der Rotorträger ein zusätzlich angeformtes Ringelement aufweisen muss, das sich zudem in axialer Richtung erstreckt, so dass axialer Bauraumbedarf für das Anbringen des Rotorlagesensors nötig ist. Zum anderen muss für die Verbindung zwischen dem Ring und dem Rotorlagesensor-Rotor radial innen Bauraum vorhanden sein, um die beiden Bauteile miteinander zu verbinden.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Möglichkeit zu schaffen, einen Rotorlagesensor-Rotor derart an einem Rotorträger zu befestigen, dass möglichst wenig radial nach innen benötigter Bauraum erforderlich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotorlagesensor-Rotorträger gemäß Patentanspruch 1, einen Rotorlagesensor-Rotor gemäß Patentanspruch 8, eine Baueinheit für einen Rotorlagesensor gemäß Patentanspruch 10, sowie einen Rotorträger gemäß Patentanspruch 12.
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Gemäß einem ersten Aspekt vorliegender Erfindung wird ein Rotorlagesensor-Rotorträger für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt, der einerseits mit einem Rotorträger und andererseits mit einem Rotorlagesensor-Rotor drehfest verbindbar ist. Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, dass der Rotorlagesensor-Rotorträger zur drehfesten Verbindung des Rotorlagesensor-Rotors und/oder des Rotorträgers mindestens eine, vorzugsweise im Wesentlichen axiale Auskragung aufweist, die dazu ausgelegt ist, in mindestens eine am Rotorlagesensor-Rotor und/oder am Rotorträger ausgebildete Aufnahme einzugreifen. Durch die sich axial erstreckende Auskragung, die in eine am Rotorlagesensor-Rotor bzw. am Rotorträger ausgebildete Aufnahme eingreifen kann, kann zum einen radialer Bauraum eingespart werden, und zum anderen ist auch bei ausgefülltem radial innerem Bauraum die Auskragung von axial zugänglich und kann weiter bearbeitet werden. Dadurch steht der gesamte radial innere Bauraum für andere Elemente zur Verfügung, so dass zum einen radialer als auch axialer Bauraum eingespart werden kann und besonders kompakte Bauteile ausgebildet werden können.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der Rotorlagesensor-Rotorträger eine im Wesentlichen L-Form auf mit mindestens einem ersten sich im Wesentlichen axial erstreckenden Schenkel und einem von dem sich axial erstreckenden Schenkel nach radial außen erstreckenden radialen Verbindungselement. Dieses radiale Verbindungselement kann direkt mit dem Rotorträger verbunden werden bzw. kann einstückig mit dem Rotorträger ausgebildet sein.
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Alternativ kann der Rotorlagesensor-Rotorträger auch C-förmig ausgebildet sein und einen ersten und einen zweiten sich im Wesentlichen axial erstreckenden Schenkel und ein die sich axial erstreckende Schenkel verbindendes radiales Verbindungselement aufweisen. Die C-förmige Ausbildung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Rotorträger der elektrischen Maschine und der Rotorlagesensor-Rotorträger als separate Bauteile ausgebildet sind, und erst im Zuge der Montage miteinander verbunden werden.
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Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Länge der axialen Erstreckung mindestens eines der Schenkel des Rotorlagesensor-Rotorträgers derart dimensioniert ist, dass in einem von den Schenkeln und dem Verbindungselement ausgebildeten Innenraum eine Verschraubung eines Rotorlagesensor-Stators derart aufnehmbar ist, dass der Rotorlagesensor-Rotor und der Rotorlagesensor-Stator konzentrisch zueinander anordenbar sind. Da üblicherweise der Rotorlagesensor-Stator direkt an einem Gehäuse der elektrischen Maschine angeschraubt wird und konzentrisch außerhalb oder innerhalb des Rotorlagesensor-Rotors angeordnet ist, muss axialer Bauraum für die Befestigung des Rotorlagesensor-Stators an dem Gehäuse vorgesehen sein. Da dieser axial benötige Bauraum nun im Innenraum des Rotorlagesensor-Rotorträgers vorgesehen ist, kann axialer Bauraum eingespart werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Auskragungen des Rotorlagesensor-Rotorträgers am ersten und/oder zweiten Schenkel ausgebildet. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Schenkel mehrere umfänglich verteilte Auskragungen aufweisen. Dadurch kann ein axialer Zugang zur weiteren Befestigung zwischen dem Rotorlagesensor-Rotorträger und einem daran zu befestigenden Rotorlagesensor-Rotor geschaffen werden. Die mehreren umfänglich verteilten Auskragungen haben zudem den Vorteil, dass die Kraftbeaufschlagung über mehrere Elemente verteilt wird, so dass die Gefahr einer Beschädigung verringert wird.
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Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft einen Rotorlagesensor-Rotor für einen Rotorlagesensor, der an einem Rotorlagesensor-Rotorträger, wie oben beschrieben, befestigbar ist. Dazu weist vorteilhafterweise der Rotorlagesensor-Rotor an seinem Innenumfang mindestens eine an die mindestens eine Auskragung des Rotorlagesensor-Rotorträgers angepasste Aufnahme auf, wobei vorzugsweise die Anzahl der vorgesehenen Aufnahmen der Anzahl der ausgebildeten Auskragungen entspricht.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Aufnahmen am Rotorlagesensor-Rotor statt der wie aus dem Stand der Technik am Rotorlagesensor-Rotor ausgebildeten nach radial innen gerichteten Nasen ermöglicht eine Befestigung zwischen Rotorlagesensor-Rotor und Rotorlagesensor-Rotorträger ohne radialen Bauraumbedarf.
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Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft eine Baueinheit für einen Rotorlagesensor, der an einem Rotorträger eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug, befestigbar ist, mit einem Rotorlagesensor-Rotor und einem Rotorlagesensor-Rotorträger, wie oben beschrieben. Dabei ist der Rotorlagesensor-Rotor am Rotorlagesensor-Rotorträger vorzugsweise mittels der mindestens einen am Rotorlagesensor-Rotorträger ausgebildeten, in der mindestens einen am Rotorlagesensor-Rotor ausgebildeten Aufnahme aufgenommenen Auskragung befestigt, wobei vorzugsweise die Auskragung in der Aufnahme verstemmt ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Verstemmung wird eine drehfeste und axiale feste Verbindung zwischen dem Rotorlagesensor-Rotor und dem Rotorlagesensor-Rotorträger geschaffen, wobei die Verstemmung von axial erfolgen kann, so dass ein radialer Zugang nicht benötigt wird.
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Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft einen Rotorträger für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Baueinheit für einen Rotorlagesensor, wie eben beschrieben. Dabei kann insbesondere, wie ebenfalls oben beschrieben, der Rotorträger integral mit dem Rotorlagesensor-Rotorträger ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, den Rotorträger mit einem separat gefertigten Rotorlagesensor-Rotorträger zu verbinden, beispielsweise über am Rotorträger ausgebildete Aussparungen, in die mindestens eine Auskragung des Rotorlagesensor-Rotorträgers eingreifen kann. Eine derartige Befestigung ist ebenfalls nur deshalb möglich, da erfindungsgemäß der Rotorlagesensor-Rotorträger axiale Auskragungen aufweist, die in Aufnahmen am Rotorträger eintauchen können. Dadurch ist auch hier eine axiale Bearbeitung, beispielsweise ein Verstemmen für die drehfeste und axiale Befestigung des Rotorträgers mit dem Rotorlagesensor-Rotorträger, erreicht. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn sich die Aussparungen an einem axialen Abschnitt des Rotorträgers befinden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, den Zeichnungen und der Beschreibung definiert.
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Im Folgenden soll das Prinzip der Erfindung anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die gezeigten Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rotorlagesensor-Rotorträgers in
- a. perspektivischer Ansicht;
- b. in Schnittdarstellung;
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2: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Rotorlagesensors mit Rotorlagesensor-Rotor und Rotorlagesensor-Stator in Aufsicht;
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3: eine schematische Darstellung des in 1 dargestellten Rotorlagesensor-Rotorträgers mit daran angeordnetem Rotorlagesensor in
- a. perspektivischer Ansicht;
- b. in Schnittdarstellung;
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4: den in 3 dargestellten Zusammenbau des Rotorlagesensor-Rotorträgers mit Rotorlagesensor im Zusammenbau mit einem Rotorträger in
- a. schematischer perspektivischer Darstellung; und
- b. Schnittdarstellung.
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Rotorlagesensor-Rotorträger 2 in perspektivischer Darstellung (1a) und als Schnittdarstellung (1b). Wie insbesondere 1a zu entnehmen ist, weist der erfindungsgemäße Rotorlagesensor-Rotorträger 2 sich im Wesentlichen axial erstreckende Auskragungen 4, 6 auf, die wie die 1a zeigt, an seinem Innenumfang (Auskragung 4) und an seinem Außenumfang (Auskragung 6) angeordnet sind. Dabei weisen die Auskragungen 6 am Außenumfang zudem Nasen 8 auf, die sich nach radial außen erstrecken.
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Des Weiteren zeigt insbesondere der Schnitt aus 1b, dass der Rotorlagesensor-Rotorträger in C-Form ausgebildet ist, und einen ersten Schenkel 10 und einen zweiten Schenkel 12 aufweist, die über ein sich radial erstreckendes Verbindungselement 14 miteinander verbunden sind. Wie weiterhin der 1b zu entnehmen ist, sind die Auskragungen 4 am Innendurchmesser im Wesentlichen axial ausgerichtet, während sich die am Außendurchmesser angeordneten Auskragungen 6 mit der Nase 8 nach radial außen krümmen. Diese Nase 8 wird, wie später mit Bezug auf 4 näher beschrieben, für eine Aufnahme der Auskragungen 6 an einem Rotorträger verwendet. Die radial innen ausgebildeten Auskragungen 4 sind dagegen dazu ausgelegt, in Aufnahmen eines Rotorlagesensor-Rotors einzutauchen und diesen drehfest am Rotorlagesensor-Rotorträger 2 festzulegen.
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Ein derartiger Rotorlagesensor-Rotor 16 ist in 2 in der schematischen Darstellung einer Aufsicht auf einen Rotorlagesensor 17 dargestellt. Weiterhin zeigt 2 einen radial außerhalb des Rotorlagensensor-Rotors 16 angeordneten Rotorlagesensor-Stator 18. Der Rotorlagesensor-Rotor 16 weist erfindungsgemäße Ausnehmungen 20 auf, die an seinem Innenumfang 22 ausgebildet sind. Dabei sind vorzugsweise die Ausnehmungen 20 derart dimensioniert, dass sie mit den Auskragungen 4 des Rotorlagesensor-Rotorträgers 2 korrespondieren. Radial außerhalb ist, wie 2 zu entnehmen, der Rotorlagesensor-Stator 18 ausgebildet, gegenüber dem der Rotorlagesensor-Rotor 16 drehbar gelagert ist. Üblicherweise wird der Rotorlagesensor-Stator 18 über Befestigungselemente 24 drehfest mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) verbunden und über das Verbindungselement 26 mit einem Steuerelement (nicht dargestellt) verbunden zur Erfassung der Rotorlage und der Ansteuerung einer elektrischen Maschine.
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Um eine Rotorlage zu detektieren, wird üblicherweise der Rotorlagesensor-Rotor 16 drehfest mit einem Rotorträger 28 (siehe 4) verbunden. Um diese Verbindung zu erleichtern, ist der erfindungsgemäße Rotorlagesensor-Rotorträger 2 vorgesehen, der in seinen Abmessungen der Schenkel 10 bzw. 12 derart bemessen ist, dass die in 2 dargestellte Baueinheit aus Rotorlagesensor-Rotor 16 und Rotorlagesensor-Stator 18 darin aufnehmbar ist. Ein derartiger Zusammenbau ist in den 3a und 3b dargestellt.
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Wie insbesondere der 3a zu entnehmen ist, tauchen die Auskragungen 4 des Rotorlagesensor-Rotorträgers 2 in die Aussparungen 20 am Rotorlagesensor-Rotor 16 ein, so dass sich der radiale Innenumfang 22 des Rotorlagesensor-Rotors 16 und der Innenumfang 30 des Rotorlagesensor-Rotorträgers 2 entsprechen und maximiert werden können. Zudem ist aufgrund der axialen Ausrichtungen der Auskragungen 4 eine axiale Befestigung, beispielsweise durch Verstemmen der Auskragungen 4 in den Aussparungen 20 des Rotorlagesensor-Rotors 16 möglich. Ein zur Herstellung dieser Befestigung benötigter radialer Zugang ist im erfindungsgemäßen Fall nicht nötig.
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Wie insbesondere der Schnittdarstellung aus 3b zu entnehmen ist, sind der Rotorlagesensor-Rotor 16, der Rotorlagesensor-Stator 18 und der Rotorlagesensor-Rotorträger 2 derart aufeinander abgestimmt, dass sie axial möglichst wenig Bauraum bedürfen. Ebenfalls zu sehen sind die Befestigungselemente 24, die erfindungsgemäß in dem Innenraum, der durch die Dimensionierung der Schenkel 10 und 12 des Rotorlagesensor-Rotorträgers 2 definiert ist, vollständig aufgenommen sind, so dass der axiale Bauraum optimal ausgenutzt ist.
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Wie schon erwähnt, sind die radial äußeren Auskragungen 6 des Rotorlagesensor-Rotorträgers 2 zudem dazu ausgebildet, mit einem Rotorträger 28, wie in 4a und 4b dargestellt, verbunden zu werden. Dabei zeigen die 4a und 4b, dass an dem Rotorträger 28 axial endseitig Aussparungen 32 vorgesehen sind, in die die Nasen 8 der Auskragungen 6 eintauchen können. Diese Nasen 8 werden wiederum in der Aussparung 32 verstemmt, so dass eine drehfeste und axial feste Verbindung zwischen dem Rotorlagesensor-Rotorträger 2 und dem Rotorträger 28 ermöglicht ist.
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Selbstverständlich kann der Rotorlagesensor-Rotorträger 2 auch integral mit dem Rotorträger 28 gefertigt sein, und weist dann vorzugsweise eine L-Form, bestehend aus dem Schenkel 10 und dem radialen Verbindungselement 14, auf.
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Egal, ob der Rotorlagesensor-Rotorträger 2 einstückig oder mehrstückig mit dem Rotorträger 28 verbunden ist, so ist aufgrund der Auskragungen 4 am Innenumfang des Rotorlagesensor-Rotorträgers 2 ermöglicht, den Rotorlagesensor-Rotor ohne zusätzlichen radialen Zugangsbedarf am Rotorlagesensor-Rotorträger 2 zu befestigen. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung einen axialen Zugang zu den Auskragungen 4, so dass diese von axial außen in den Aussparungen 20 des Rotorlagesensor-Rotors 16 verstemmbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Rotorlagesensor-Rotorträger
- 4
- radial innere Auskragung
- 6
- radial äußere Auskragung
- 8
- Nase
- 10
- radial innerer Schenkel
- 12
- radial äußerer Schenkel
- 14
- Verbindungselement
- 16
- Rotorlagesensor-Rotor
- 17
- Rotorlagesensor
- 18
- Rotorlagesensor-Stator
- 20
- Aussparung im Rotorlagesensor-Rotor
- 22
- Innenumfang des Rotorlagesensor-Rotors
- 24
- Befestigungselement des Rotorlagesensor-Stators
- 26
- elektrische Verbindung des Rotorlagesensor-Stators
- 28
- Rotorträger der elektrischen Maschine
- 30
- Innenumfang des Rotorlagesensor-Rotorträgers 2
- 32
- Aussparung im Rotorträger der elektrischen Maschine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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