-
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor für einen Aktor, vorzugsweise einen Kupplungsaktor, eines Kraftfahrzeuges / Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit einem Stator und einem relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor mehrere gestapelt angeordnete Blechsegmente sowie mehrere in den Blechsegmenten aufgenommene Magnete aufweist und wobei die Blechsegmente über einen gemeinsamen Träger (des Rotors) relativ zueinander fixiert sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kupplungsaktor für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit dem Elektromotor.
-
Der Anmelderin ist interner Stand der Technik bekannt, der noch nicht veröffentlich ist und einen Rotor mit einem entsprechenden Träger offenbart. Der Träger nimmt mehrere einzelne Blechsegmente auf.
-
Als Nachteil dieser bekannten Ausführung hat es sich jedoch herausgestellt, dass der Herstellaufwand des Rotors relativ hoch ist. Insbesondere ist der Träger relativ komplex ausgebildet, sodass der Herstellungsprozess relativ umfangreich ist.
-
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Elektromotor zur Verfügung zu stellen, der einen reduzierten Herstell- sowie Montageaufwand ermöglicht.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Träger zumindest einen die Blechsegmente durchdringenden Halteabschnitt aufweist, welcher zumindest eine Halteabschnitt zu einer axialen Seite des Rotors hin eine ein endseitiges Blechsegment axial festlegende Verstemmung aufweist.
-
Durch das Vorsehen dieser Verstemmung wird der Herstellaufwand deutlich reduziert. Vor allem können auch einfache Montagewerkzeuge vorgesehen werden, die den Montageaufwand weiter reduzieren.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
-
Besteht der Träger aus einem Kunststoffmaterial, lässt sich zusätzliches Gewicht einsparen. Des Weiteren ist die Verstemmung mit einem niedrigen Energieaufwand auszubilden.
-
Auch ist es zweckmäßig, wenn der Träger in einem Spritzgießverfahren hergestellt ist. Dadurch wird der Träger weitestgehend in einem einzelnen Herstellschritt ausgebildet.
-
Alternativ zu der Ausbildung aus Kunststoffmaterial, ist es vorteilhaft, wenn der Träger aus einem kaltumformbaren Metallwerkstoff (vorzugsweise Stahl) besteht. Dadurch wird die Steifigkeit des Trägers deutlich gesteigert.
-
Die Verstemmung ist vorteilhafterweise als Heißverstemmung (vorzugsweise bei Ausbilden des Trägers aus Kunststoffmaterial) oder als Kraftverstemmung / Kaltverstemmung (vorzugsweise bei Ausbilden des Trägers aus kaltumformbarem Metallwerkstoff) umgesetzt. Dadurch wird das Herstellverfahren in seiner Effizienz weiter gesteigert.
-
Weist der zumindest eine Halteabschnitt einen zylinderförmigen Stabbereich auf, der durch mehrere fluchtend zueinander ausgerichtete Durchgangslöcher der Blechsegmente hindurchragt, ist eine besonders einfach herstellbare Aufnahme in den Blechsegmenten vorgesehen.
-
In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorteilhaft, wenn mehrere Halteabschnitte in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Die mehreren Halteabschnitte ragen dann jeweils bevorzugt durch ein eigenes Durchgangsloch des jeweiligen Blechsegmentes hindurch.
-
Von Vorteil ist es auch, wenn der zumindest eine Halteabschnitt auf einer der Verstemmung abgewandten axialen Seite der Blechsegmente / des Rotors in einen Scheibenbereich übergeht oder mit diesem Scheibenbereich verbunden ist, welcher Scheibenbereich wiederum an den Blechsegmenten abgestützt ist. Dadurch ist der Träger besonders einfach aufgebaut und herstellbar.
-
Die Robustheit des Trägers wird weiter erhöht, wenn dieser einen radial innerhalb des zumindest einen Halteabschnittes angeordneten hülsenartigen Aufnahmebereich aufweist und der zumindest eine Halteabschnitt über einen radial verlaufenden Steg an dem Aufnahmebereich abgestützt ist / in diesen Aufnahmebereich übergeht.
-
Auch ist es zweckmäßig, wenn die Verstemmung derart ausgebildet ist, dass ein in Umfangsrichtung versetzt zu dem zumindest einen Halteabschnitt angeordneter Magnet unmittelbar durch die Verstemmung vor einem Herausfallen aus den Blechsegmenten in axialer Richtung abgestützt ist. Der jeweilige Magnet ist dann bevorzugt zwischen dem Scheibenbereich und der Verstemmung in axialer Richtung in beiden Richtungen fixiert. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kupplungsaktor, vorzugsweise einen elektrischen Pumpenaktor oder einen MCA, für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem erfindungsgemäßen Elektromotor nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen sowie einem durch den Rotor antreibbaren Stellglied.
-
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Befestigungskonzept für einen Rotor mit einer Spoke-Anordnung umgesetzt. Erfindungsgemäß weist ein Träger eine Vielzahl an zylindrischen Elementen (Halteabschnitte) auf, die in Löcher (Durchgangslöcher) eines Rotor-Laminierstapels (Stapel / Paket an Blechsegmenten, vorzugsweise als Blechpaket bezeichnet) eingesetzt sind. Die zylindrischen Elemente stehen aus dem Rotor-Laminierstapel zu einer der Einschubseite entgegengesetzten Seite der zylindrischen Elemente hinaus. Hervorstehende Teile der zylindrischen Elemente auf der der Einschubseite entgegengesetzten Seite werden durch Heißverstemmen oder Kraftverstemmen (Kaltverstemmen) verformt.
-
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
-
Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines Kupplungsaktors, in dem ein erfindungsgemäßer, schematisch dargestellter Elektromotor nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eingesetzt ist,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines in dem Elektromotor nach 1 eingesetzten Rotors von einer Vorderseite, zu der mehrere Verstemmungen an einem Träger des Rotors zu erkennen sind,
- 3 eine perspektivische Darstellung des noch nicht fertig montierten Rotors, wobei mehrere Halteabschnitte des Trägers noch nicht verstemmt sind,
- 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Rotors der 3, sowie
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Rotors, wie er in einem Elektromotor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt ist, wobei sich der Rotor durch die Verstemmungen des Trägers von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.
-
Die 1 zeigt einen bevorzugten Einsatzbereich eines erfindungsgemäßen Elektromotors 1 in einem als Kupplungsaktor ausgebildeten Aktor 2. Die Ausführung des Aktors 2 ist lediglich exemplarisch, da der Aktor 2 prinzipiell auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein kann. Demnach kann der Aktor 2 bspw. als Hydrostataktor, elektrischer Pumpenaktor oder MCA umgesetzt sein. Der Elektromotor 1 ist jedenfalls zum Ansteuern eines entsprechenden Stellgliedes 16 des Aktors 2 ausgebildet. Der Elektromotor 1 ist somit samt des Aktors 2 bevorzugt in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, bevorzugt zur Betätigung einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Kupplung, ausgelegt.
-
Der in 1 schematisch eingezeichnete Elektromotor 1 weist auf typische Weise einen gehäusefest aufgenommenen Stator 3 sowie einen relativ zu diesem Stator 3 verdrehbar gelagerten Rotor 4 auf. Der Rotor 4 ist in 1 lediglich schematisch dargestellt. Die genauere Ausbildung des Rotors 4 geht aus den 2 bis 4 hervor. Der Rotor 4 weist demnach einen Träger 7 auf. Auf diesem Träger 7 sind mehrere in einer axialen Richtung, d. h. entlang einer Drehachse 17 des Rotors 4, aufeinander gestapelte Blechsegmente 5 aufgenommen. Diese Blechsegmente 5 weisen zueinander fluchtend ausgerichtete, mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Durchgangslöcher 12 auf, die jeweils im montierten Zustand des Rotors 4 gemäß 2 auf mehrere Halteabschnitte 8 aufgeschoben sind und durch diese Halteabschnitte 8 in axialer Richtung aneinander anliegen sowie fixiert sind. Des Weiteren weist der Rotor 4 mehrere in Umfangsrichtung verteilt aufgenommene, als Permanentmagnete ausgebildete Magnete 6 auf, die in 1 lediglich angedeutet sind und in den 2 bis 4 näher erkennbar sind. Die Magnete 6 sind jeweils plattenförmig (Rechteckplatte) ausgebildet.
-
Wie in Verbindung mit den 3 und 4 zu erkennen, werden bei der Montage des Rotors 4 eine Vielzahl ab Blechsegmenten 5, unter Ausbildung eines gesamtheitlichen Blechpaketes 18, zunächst aufeinander gestapelt. Die Blechsegmente 5 sind untereinander im Wesentlichen als Gleichteile umgesetzt. Jedes Blechsegment 5 ist mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Durchgangslöchern 12 ausgestattet. Jedes Durchgangsloch 12 eines (hier zu einer ersten axialen Seite 9a hin endseitig des Blechpaketes 18 angeordneten) ersten Blechsegmentes 5a ist somit fluchtend zu einem Durchgangsloch 12 eines (hier zu einer, der ersten axialen Seite 9a gegenüberliegenden, zweiten axialen Seite 9b hin endseitig des Blechpaketes 18 angeordneten) zweiten Blechsegmentes 5b ausgerichtet / angeordnet. In Umfangsrichtung zwischen je zwei benachbarten Durchgangslöchern 12 ist eine radial nach außen geöffnete Aussparung 19 zur Aufnahme eines Magneten 6 vorgesehen. Auch die Aussparungen 19 der jeweiligen Blechsegmente 5 sind fluchtend zu einer Aussparung 19 der weiteren Blechsegmente 5 angeordnet. In radialer Richtung sind die jeweiligen Magnete 6 durch umgeformte Bereiche des jeweiligen Blechsegmentes 5 gesichert.
-
Der Träger 7 wird gemäß 3 mit je einem seiner mehrerer in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Halteabschnitte 8 in eine Gruppe zueinander fluchtend ausgerichteter Durchgangslöcher 12 der Blechsegmente 5 des Blechpaketes 18 eingeschoben. Jeder Halteabschnitt 8 weist eine größere Länge (axiales Abmaß) als das Blechpaket 18 auf und steht daher in seinem unverstemmten Zustand aus dem Blechpaket 18 hervor. Erfindungsgemäß, wie dann in 2 zu erkennen, ist der jeweilige Halteabschnitt 8 in dem fertig montierten Zustand des Rotors 4 zu der ersten axialen Seite 9a des Rotors 4 / des Blechpaketes 18 hin mit einer Verstemmung 10 versehen / verstemmt, unter Fixierung der Blechsegmente 5 aneinander.
-
In dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist die Verstemmung 10 im Wesentlichen durch einen kreisrunden Kopfbereich an jedem Halteabschnitt 8 realisiert. Die Verstemmung 10 bildet somit einen flachgedrückten Bereich des Halteabschnittes 8, der einen größeren Umfang / Durchmesser aufweist als ein in axialer Richtung in den Blechsegmenten 5 angeordneter zylindrischer Stabbereich 11 des Halteabschnittes 8. Die Verstemmung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel von dem jeweiligen Magneten 6 in Umfangsrichtung beabstandet und liegt nicht an den Magneten 6 an. Vorzugsweise ist der jeweilige Magnet 6 über eine kleine Spielpassung, weiter bevorzugt über einen Presssitz in der Aussparung 19 des jeweiligen Blechsegmentes 5 gehalten. Zudem ist eine Übermaßpassung zwischen Halteabschnitt 8 und dem Durchgangsloch 12 des jeweiligen Blechsegmentes 5 umgesetzt.
-
Der Träger 7 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Die Halteabschnitte 8 gehen zu der zweiten axialen Seite 9b hin in einen Scheibenbereich 13 über. Der Scheibenbereich 13 liegt in dem montierten Zustand des Rotors 4 auf der zweiten axialen Seite 9b des Rotors 4 / des Blechpaketes 18 an. Dadurch sind die Blechsegmente 5 in axialer Richtung zwischen dem Scheibenbereich 13 und den Verstemmungen 10 lagegesichert. Der Scheibenbereich 13 ist prinzipiell so groß gewählt, dass er auch die Magnete 6 zu der zweiten axialen Seite 9b hin kontaktiert / vor einem Herausschieben sichert. Zu einer radialen Innenseite weist der Träger 7 einen hülsenförmigen Aufnahmebereich 14 auf, der, wie in 1 angedeutet, mit einem dem Rotor 4 relativ zum Stator 3 lagernden Lager 20 weiter verbunden ist. Die Halteabschnitte 8 gehen mit ihren axial innerhalb der Blechsegmente 5 eingeschobenen Stabbereiche 11 jeweils in radialer Richtung über einen Steg 15 in diesen Aufnahmebereich 14 über. Dadurch wird diese Steifigkeit des Trägers 7 deutlich erhöht.
-
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass es prinzipiell auch möglich ist, den Träger 7 gemäß weiteren bevorzugten Ausführungen aus einem Metallwerkstoff, wie einem Stahl, herzustellen. Statt einer bei der Kunststoffausführung bevorzugten Heißverstemmung ist dann bevorzugt eine Kraftverstemmung / Kaltverstemmung umgesetzt.
-
Auch sei darauf hingewiesen, dass der Rotor 4 weiter bevorzugt eine ihn vollständig umschließende (Kunststoff-)Umspritzung aufweist.
-
In Verbindung mit 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elektromotors 1 erkennbar. In dieser Darstellung ist der Übersichtlichkeit halber lediglich der Rotor 4 dargestellt, der in dem zweiten Ausführungsbeispiel wiederum in den Elektromotor 1 eingesetzt ist. Der weitere Aufbau sowie die Funktionsweise dieses zweiten Ausführungsbeispiels entsprechen im Wesentlichen denen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei der Kürze wegen lediglich nachfolgend die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen beschrieben sind.
-
Wie in 5 zu erkennen, sind die einzelnen Verstemmungen 10 derart umgesetzt, dass die Magnete 6 zu der ersten axialen Seite 9a ebenfalls durch die Verstemmungen 10 abgestützt sind. Die Verstemmungen 10 werden dabei derart plastisch verformt, dass je zwei in Umfangsrichtung benachbarte Verstemmungen 10 über einen Stützbereich 21 ineinander übergehen, welcher Stützbereich 21 zugleich einen axialen Anschlag für einen Magneten 6 bildet. In der fertigen Ausbildung des Rotors 4 sind die Stützbereiche 21 aller Verstemmungen 10 eines um die Drehachse 17 umlaufenden Stützringes 22.
-
In anderen Worten ausgedrückt, handelt es sich bei dem erfindungsgemäß umgesetzten Elektromotor 1 vorzugsweise um einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit innenliegenden Magneten 6 im Rotor 4 (IPM - Interior Permanent Magnet). Es ist ein Kunststoff oder ein weiches Metall für die Befestigung eines Rotors 4 mit Spoke-Anordnung mit Hilfe von Verstemmung 10, bspw. Heißverstemmung, umgesetzt.
-
Der Rotor 4 mit Spoke-Anordnung besteht aus Magneten 6 und einem Blechpaket 18. Wahlweise wird der Rotor 4 zusätzlich umspritzt. Zudem ist ein Träger 7 vorhanden, der auch die Lagerfunktion realisiert. Erfindungsgemäß wird ein Träger 7 mit vielen zylindrischen Elementen (Halteabschnitte 8) verwendet. Die zylindrischen Elemente 8 können durch die Löcher (Durchgangslöcher 12) des Blechpakts 18 eingesteckt werden. Damit kann ein Verrutschen des Blechpaketes 18 und des Träger 7 vermieden werden. Die zylindrischen Elemente 8 sind deutlich länger als die Länge des Blechpakets 18. Der Träger 18 kann aus Metall bestehen, da die thermische Anforderung beim Rotor 4 deutlich niedriger als beim Stator 3 ist (Rotor 4 hat geringen thermischen Verlust), kann jedoch auch aus Kunststoff hergestellt werden. Bei Herstellen des Trägers 7 aus Kunststoff, werden die zylindrischen Elemente 8 durch Heißverstemmung gemäß den 1 bis 5 umgeformt, während bei Herstellen des Trägers 7 aus Metall eine Umformung mit Kraftverstemmung auch möglich ist. Somit wird in jedem Fall eine axiale Bewegung des Blechpaketes 18 bzw. der Magnet 6 im Betrieb vermieden. Falls die Spielpassung zwischen Magnet 6 und Blechpaket 18 sehr klein ist und es eine Übermaßpassung zwischen dem zylindrischen Element 8 und den Löchern 12 des Blechpakets 18 entsteht, reicht die Verstemmung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus. Falls nicht, sind die zylindrischen Elemente 8 so lang ausgelegt, um eine Verformung 10 nach gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu ermöglichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Elektromotor
- 2
- Aktor
- 3
- Stator
- 4
- Rotor
- 5
- Blechsegment
- 5a
- erstes Blechsegment
- 5b
- zweites Blechsegment
- 6
- Magnet
- 7
- Träger
- 8
- Halteabschnitt
- 9a
- erste axiale Seite
- 9b
- zweite axiale Seite
- 10
- Verstemmung
- 11
- Stabbereich
- 12
- Durchgangsloch
- 13
- Scheibenbereich
- 14
- Aufnahmebereich
- 15
- Steg
- 16
- Stellglied
- 17
- Drehachse
- 18
- Blechpaket
- 19
- Aussparung
- 20
- Lager
- 21
- Stützbereich
- 22
- Stützring
