DE102014218060A1

DE102014218060A1 - Elektrische Maschine mit einem Anker

Info

Publication number: DE102014218060A1
Application number: DE102014218060.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lux; Andreas Saum
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2016-03-10
Also published as: FR3025667A1; CN105406650A; CN105406650B; FR3025667B1

Abstract

Elektrische Maschine (10) mit einem Anker (12), in dem mittig entlang seiner Rotationsachse (1) eine Ankerwelle (14) angeordnet ist, auf deren Axialende (16) ein Sensormagnet (18) angeordnet ist, wodurch der Sensormagnet (18) unmittelbar auf dem Axialende (16) angeordnet ist, sodass keine zusätzlichen Bauteile zur Befestigung des Sensormagneten (18) am Axialende (16) verwendet werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einer elektrischen Maschine mit einem Anker nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
In der DE 19523789 A1 ist eine elektrische Maschine gezeigt. Der bewegliche Teil einer elektrischen Maschine ist der Anker. Der Anker wird auch Rotor genannt. Für eine Vielzahl von Anwendungen ist es notwendig, die Rotationslage des Ankers im Betrieb zu kennen. Um die Rotationslage des Ankers zu bestimmen, ist es bekannt, signalgebende Sensormagnete an den Anker anzubringen, deren Magnetfeld durch einen magnetisch sensitiven Sensor erfasst wird. Dabei kann der Sensor auf der Ankerwelle, die durch die Mitte entlang der Rotationsachse des Ankers angeordnet ist, befestigt werden. Es ist vorteilhaft das Magnetelement an einem axialen Ende der Ankerwelle anzubringen. Um den Gebermagnet sicher am axialen Ende der Ankerwelle anzubringen, wird eine nichtmagnetisches Bauteil verwendet, das als Halterung für den Sensormagneten dient. Das Bauteil ist zwischen dem Sensormagnet und dem axialem Ende der Ankerwelle angeordnet, so dass der Sensormagnet nicht unmittelbar auf der Ankerwelle angeordnet ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass auf das Bauteil, welches zwischen Sensormagnet und axialem Ende angeordnet ist, verzichtet wird. Der Sensormagnet ist somit unmittelbar auf dem Axialende der Ankerwelle angeordnet. Dies führt zu einer Bauteilersparnis. Eine Bauteilersparnis hat eine Vielzahl von positiven Effekten zur Folge wie die Gewichtseinsparung der elektrischen Maschine und die Kostenreduktion durch eine einfachere Konstruktion der Maschine. Zudem führt das Weglassen des Bauteils zwischen Sensormagnet und Ankerwelle zu der Möglichkeit, einen größeren Sensormagneten anzubringen und somit ein stärkeres Magnetsignal zu generieren. Der Sensormagnet dient zur Drehzahl- und Rotorlageerfassung.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Vorrichtungen möglich.
In einer Ausnehmung im Sensormagneten kann auf vorteilhafte Weise das Axialende der Ankerwelle im Sensormagneten angeordnet werden. Somit kann der Sensormagnet auf einfache Weise auf dem Axialende der Ankerwelle positioniert und befestigt werden.
Vorteilhafterweise ist der Sensormagnet zylinderförmig. Die Ausnehmung ist auf einer axialen Seite des Sensormagneten angeordnet. Dabei ist die Ausnehmung als ein Sackloch ausgebildet. Ein Sackloch hat den Vorteil, dass kein separater Anschlag für die axiale Positionierung des Sensormagneten vorgesehen sein muss, da der Boden des Sacklochs als Anschlag dient.
In einer Ausführung ist die Ausnehmung mit einem Innenvielkant wie z.B. einem Innensechskant versehen. Ein Innenvielkant bietet fertigungstechnische Vorteile gegenüber einer runden Ausgestaltung einer Ausnehmung, da ein definierter Innenvielkant seine Form und Maßhaltigkeit bei der Fertigung besser beibehält. Es ist auch denkbar dem Ende der Welle eine zum Innenvielkant korrespondierende Form zu verleihen, sodass der Sensormagnet verdrehsicher auf der Welle gelagert werden kann. Zudem kann durch die korrespondierende Form des Endes der Welle und des Innenvielkants eine definiertes und sicheres Positionieren nach dem Poka-Yoke-Prinzip realisiert werden.
Ist der Sensormagnet als ein Spritzgussteil ausgeführt, so ist es möglich, dem Sensormagneten eine Vielzahl von Formen zu verleihen. Dabei ist der Sensormagnet vorzugsweise zu großen Teilen aus kunststoffgebundenem Ferrit gefertigt. Es ist aber auch denkbar, kunststoffgebundene Seltenerdmaterialien zu verwenden. So ist es denkbar, Neodym zu verwenden.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Sensormagnet als ein Sinterteil ausgebildet. Dabei ist es möglich, das Sinterteil aus gesintertem Ferrit zu fertigen. Auch für das Sinterteil sind alternative Materialien wie Seltenerdmaterialien denkbar. Der Sensormagnet kann dabei eine Beschichtung aufweisen.
In einer Weiterbildung der elektrischen Maschine ist der Sensormagnet vorteilhafterweise mit einem Klebstoff auf dem Axialende befestigt. Dies hat den Vorteil, dass auf einfache und kostengünstige Weise der Sensormagnet auf dem Axialende befestigt ist. Es ist jedoch eine alternative Ausführungsform denkbar, bei der der Sensormagnet auf dem Axialende der Ankerwelle aufgepresst wird, so dass das in der Ausnehmung aufgenommene Axialende eine Presspassung in dem Sensormagnet ausbildet.
Die elektrische Maschine weist ein Gehäuse auf, das den Anker und das Axialende mit dem Sensormagneten umhüllt. Dabei ist in dem Gehäuse eine Platine mit einem Sensor angeordnet, sodass der Sensor im Bereich des Sensormagneten angeordnet ist.
Das vorteilhafte Fertigungsverfahren der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist in dem unabhängigen Verfahrensanspruch beschrieben. Das Verfahren ist vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik. Da der Sensormagnet durch ein spanloses Verfahren geformt wird, ist es möglich die Form des Sensormagneten vielfältig zu gestalten. Der Sensormagnet wird auf dem Axialende der Ankerwelle aufgebracht. Dabei wird Klebstoff in die Ausnehmung des Sensormagneten eingebracht und/oder auf das Axialende der Ankerwelle aufgebracht. Zudem kann eine Presspassung zwischen dem Sensor und dem Axialende hergestellt werden. Es ist möglich den Sensor lediglich durch eine Presspassung an dem Axialende zu befestigen. Das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren hat den Vorteil, dass die Prozessgestaltung flexibel ist, da der Sensormagnet beziehungsweise das Axialende auf unterschiedlichste Weisen für den Fügevorgang vorbereitet werden können.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Sensormagnet erst auf das Axialende der Ankerwelle aufgebracht wird, um dann nachträglich magnetisiert zu werden. Dies erleichtert die Montage des Sensormagneten, da ein magnetisierter Sensormagnet durch seine Magnetkräfte schwer zu handhaben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es ist eine Ausführungsform der Erfindung in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, auf deren Axialende der Ankerwelle ein Sensormagnet aufgeklebt ist.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine elektrische Maschine 10 dargestellt. Die elektrische Maschine 10 weist ein Gehäuse 32 auf. In dem Gehäuse 32 ist ein Anker 12 angeordnet. Entlang der Rotationsachse 1 des Ankers 12 ist eine Ankerwelle 14 angeordnet. Die Ankerwelle 14 ragt aus dem Gehäuse 32 heraus. Zudem ragt die Ankerwelle 14 auf beiden Seiten des Ankers 12 heraus. Dabei endet ein Axialende 16 der Ankerwelle 14 innerhalb des Gehäuses 32.
Auf dem Axialende 16 ist ein Sensormagnet 18 angeordnet. Der Sensormagnet 18 weist auf seiner dem Anker 12 zugewandten axialen Seite 22 eine Ausnehmung 20 auf. Die Ausnehmung 20 ist als ein Sackloch realisiert. Es ist jedoch denkbar, dass der Boden 17 des Sacklochs mit wenigstens einem Loch perforiert ist. Dabei kann das Loch eine Vielzahl von Formen annehmen. Es ist möglich, das Loch als Langloch zu gestalten. Weiterhin ist denkbar, dass die Wandung 19 des zylindrischen Sensormagneten mit der Ausnehmung 20 ebenfalls geschlitzt beziehungsweise perforiert ist. Die Wandung 19 des zylindrischen Sensormagneten 18, der topfförmig ausgeführt ist, liegt an dem außenumfang der Welle 14 an.
Der Sensormagnet 18 kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden. So kann der Sensormagnet 18 durch ein Spritzgussverfahren, das Ferritpartikel mit einem Kunststoffbinder verwendet, hergestellt werden. Es ist auch möglich, den Sensormagneten 18 als ein Sinterteil aus Ferrit herzustellen. Weiterhin ist es auch möglich, anstatt Ferrit Seltenerdmaterialien zu verwenden. Solche Seltenerdmaterialien könnten zur Herstellung eines NdFeB-Magneten dienen.
Der Sensormagnet 18 wird mittels eines Klebstoffes 26 auf das Axialende 16 der Ankerwelle 14 aufgeklebt. Dabei ist der Klebstoff 26 zwischen dem Sensormagneten 18 und dem Axialende 16 der Ankerwelle 14 angeordnet. Der Klebstoff 26 kann in die Ausnehmung 20 eingebracht werden, so dass der Sensormagnet 18 mit dem Klebstoff 26 auf die Ankerwelle 14 aufgesetzt wird. Weiter ist denkbar, dass der Klebstoff 26 auf das Axialende 16 der Ankerwelle 14 aufgebracht wird, um nachträglich den Sensormagneten 18 auf die Ankerwelle 14 zu setzen. Es ist auch denkbar, den Klebstoff 26 sowohl in die Ausnehmung 20 als auch auf die Axialenden 16 aufzubringen. Im Falle eines perforierten Sensormagneten 18 ist es möglich, den Klebstoff 26 von außen durch die Perforierung zwischen den Sensormagneten 18 und dem Axialende 16 einzuspritzen, nachdem der Sensormagnet 18 ohne Klebstoff 26 auf das Axialende 16 aufgesetzt wurde.
Es ist eine Ausführungsform denkbar, bei der der Sensormagnet 18 auf das Axialende 16 der Ankerwelle 14 aufgepresst wird. Dazu bildet sich eine Presspassung zwischen dem Axialende 16 und der Ausnehmung 22 aus. Die Innenwandung der Ausnehmung 20 kann als Innensechskant 24 ausgebildet sein.
In dem Gehäuse 32 ist eine Platine 20 angeordnet. Die Platine 20 erstreckt sich senkrecht zur Rotationsachse 1. Zudem ist die Platine 20 gegenüberliegend zu dem Sensormagneten 18 angeordnet. Auf der Platine 30 im Bereich des Sensormagneten 18 ist ein magnetisch sensitiver Sensor 28 angeordnet. Der magnetisch sensitive Sensor 28 liegt auf der Rotationsachse 1. Der Sensor 28 liegt dem Sensormagneten 18 direkt gegenüber, jedoch berühren sich diese beiden nicht. Der Sensor 28 kann auch versetzt zur Rotationsachse 1 angeordnet sein. Der Sensor 28 kann so angeordnet sein, dass er dem Sensormagneten 18 nicht direkt gegenüber liegt, sodass der Sensor 28 versetzt zum Sensormagnet 18 ist. Es ist auch denkbar den Sensor 28 auf der dem Sensormagneten 18 gegenüberliegenden Seite der Platine 30 anzuordnen. Es ist auch denkbar den Sensor 28 nicht auf der Platine 20 anzuordnen, sodass dieser als separat ausgeführter Sensor 28 im Innenraum des Gehäuses 32 angeordnet ist. Dabei kann der Sensor 28 radial und/oder axial zum Sensormagneten 18 angeordnet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19523789 A1 [0002]

Claims

Elektrische Maschine (10) mit einem Anker (12), in dem mittig entlang seiner Rotationsachse (1) eine Ankerwelle (14) angeordnet ist, auf deren Axialende (16) ein Sensormagnet (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) unmittelbar auf dem Axialende (16) angeordnet ist, sodass kein zusätzliches Bauteil zur Befestigung des Sensormagneten (18) zwischen diesem und dem Axialende (16) angeordnet ist.
Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) eine Ausnehmung (20) für das Axialende (16) aufweist, wobei die Ausnehmung (20) zur Positionierung und Befestigung des Sensormagneten (18) auf dem Axialende (16) dient.
Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) zylinderförmig ist, und dass die Ausnehmung (20) auf einer axialen Seite (22) des Sensormagneten (18) angeordnet ist, wobei die Ausnehmung (20) vorzugsweise ein Sackloch ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) einen Innenvielkant aufweist, der vorzugsweise ein Innensechskant (24) ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) ein Spritzgussteil ist, das vorzugsweise kunststoffgebundenes Ferrit enthält.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) ein Sinterteil ist, das vorzugsweise gesintertes Ferrit enthält.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) mittels eines Klebstoffes (26) auf dem Axialende (16) befestigt ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) auf dem Axialende (16) aufgepresst ist.
Elektrische Maschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (10) ein Gehäuse (32) aufweist, das den Anker (12) und das Axialende (16) mit dem Sensormagneten (18) umhüllt, wobei in dem Gehäuse (32) eine Platine (30) mit einem Sensor (28) angeordnet ist, sodass der Sensor (28) im Bereich des Sensormagneten (18) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine (10) mit einem Sensormagneten (18) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sensormagnet (18) durch ein spanloses Verfahren geformt wird, – der Sensormagnet (18) unmittelbar auf dem Axialende (16) angeordnet wird, – der Sensormagnet (18) magnetisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet – vorzugsweise aus kunststoffgebundenem Ferrit – spritzgegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (20) im Sensormagnet (18) mit Klebstoff (26) befüllt wird und/oder das Axialende (16) der Ankerwelle (14) mit Klebstoff (26) bedeckt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet (18) auf das Axialende (16) aufgepresst wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensormagnet nach dem Anordnen auf dem Axialende (16) magnetisiert wird.