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Die Erfindung bezieht sich auf ein Polgehäuse einer elektrischen Maschine.
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Stand der Technik
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Bekannte Polgehäuse werden in elektrischen Maschinen als Teil des Stators eingesetzt und nehmen an ihrer Innenseite Polschuhe und eine Erregerwicklung oder Permanentmagnete auf, wobei das Polgehäuse aus einem weichmagnetischen Material besteht, das in der Lage ist, Magnetfeldlinien zu leiten. In das Polgehäuse sind Ausnehmungen eingebracht, welche zur Aufnahme verschiedener Bauteile wie beispielsweise Bürstenhaltern, Lagerdeckel oder Stecker dienen. Die Ausnehmungen können im Wege des Stanzens in die Wand des Polgehäuses eingebracht werden. Wenn der Polgehäusedurchmesser ein bestimmtes Maß unterschreitet, kann aus fertigungstechnischen Gründen nur von außen nach innen gestanzt werden. Hierbei kann das Problem auftreten, dass ein durch das Stanzen entstehender, radial überstehender Grat an der Polgehäuseinnenseite beim Einbringen eines Bauteils in das Polgehäuse, beispielsweise eines Ringmagneten, abgeschert wird und sich nach dem Abschluss der Montage im Inneren des Motors befindet. Der abgescherte Stanzgrat bildet einen Span, welcher im Motor zu Problemen führen kann, beispielsweise zu einer Geräuschbildung.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Polgehäuse bildet ein Statorbauteil einer elektrischen Maschine und nimmt zum Beispiel einen Ringmagneten, Einzelmagnete, Polschuhe oder Erregerwicklungen auf. Das Polgehäuse besteht aus einem weichmagnetischen Material, das Magnetfeldlinien leitet. Das hohlzylindrisch ausgeführte Polgehäuse nimmt den rotorseitigen Anker mit Ankerwicklungen und einem Kollektor auf, der Teil einer Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung und -wendung auf die Ankerwicklungen ist. Zur Kommutierungseinrichtung gehören statorseitige Bürsten in Bürstenhaltern, die am Polgehäuse befestigt sind und an der Mantelfläche des im Betrieb umlaufenden Kollektors anliegen.
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In das Polgehäuse ist mindestens eine Stanzausnehmung eingebracht, die sich durch die Wand des Polgehäuses hindurcherstreckt und im Wege des Stanzens eingebracht ist. Der Stanzvorgang wird radial von außen nach innen durchgeführt, wodurch sich an der Innenseite des Polgehäuses ein Stanzgrat ausbilden kann. Das Einbringen der Stanzausnehmung radial von außen nach innen hat den Vorteil, dass auch Polgehäuse mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser eingesetzt werden können, die für entsprechend klein dimensionierte elektrische Maschinen verwendet werden, beispielsweise für Stellmotoren in Fahrzeugen oder für Stellantriebe, die zusätzlich zu dem Elektromotor auch ein dazugehörendes Getriebe umfassen, wobei die Stellmotoren bzw. Stellantriebe zum Beispiel für die Sitzverstellung oder als Komfortantrieb für die Verstellung der Heckklappe oder des Lenkrades, als Fensterheberantrieb oder als Schiebedachantrieb oder dergleichen eingesetzt werden können.
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Um ein Abscheren und Lösen des Stanzgrats beim Einbringen eines Bauteils in das Polgehäuse zu verhindern, ist die Stanzausnehmung in einen Wandabschnitt des Polgehäuses eingebracht, dessen Innendurchmesser gegenüber den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten radial nach außen versetzt ist. Diese Ausführung erlaubt es, die Stanzausnehmung im Wege des Stanzens von außen nach innen zu erzeugen, wobei der sich an der Innenwand bildende Stanzgrat aufgrund des radial nach außen versetzten Innendurchmessers des die Stanzausnehmung aufnehmenden Wandabschnittes sich radial so weit außen befindet, dass beim axialen Einbringen eines Bauteils in das Polgehäuse der Stanzgrat an Ort und Stelle verbleibt und nicht durch das Einbringen des Bauteils abgeschert und gelöst wird. Der Stanzgrat kann somit seine einteilig feste Verbindung mit dem Polgehäuse beibehalten, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Stanzgrat sich vom Polgehäuse löst. Außerdem entfällt die Notwendigkeit, den Stanzgrat in einem separaten Arbeitsschritt noch vor der Montage der elektrischen Maschine zu entfernen.
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Bei dem Polgehäuse handelt es sich insbesondere um ein im Wege des Tiefziehens hergestelltes Bauteil. Der Wandabschnitt, der die Stanzausnehmung aufnimmt, kann beim Tiefziehen um den gewünschten radialen Betrag nach außen versetzt werden, so dass sich im Bereich dieses Wandabschnittes ein größerer Innendurchmesser als bei den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten ergibt. Dieser größere Innendurchmesser erlaubt es, den beim Stanzen der Ausnehmung erzeugten Stanzgrat aufzunehmen, ohne dass dieser über den Durchmesser der angrenzenden Wandabschnitte übersteht.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich der die Stanzausnehmung aufnehmende Wandabschnitt nur über einen Teil des Umfanges des Polgehäuses. Es genügt, in Umfangsrichtung den betreffenden Wandabschnitt nur so weit auszubilden, dass die Stanzausnehmung vollständig innerhalb dieses Wandabschnittes liegt. Weitere Wandabschnitte, die sich in Umfangsrichtung an den die Stanzausnehmung aufnehmenden Wandabschnitt anschließen, müssen dagegen nicht zwingend einen radialen Versatz nach außen zur Erzielung eines größeren Innendurchmessers aufweisen.
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In einer alternativen Ausführung ist es aber auch möglich, dass der axiale Teil des Polgehäuses, der eine von außen nach innen eingebrachte Stanzausnehmung aufweist, über seinen gesamten Umfang einen größeren Innendurchmesser als ein hieran angrenzender Teil des Polgehäuses aufweist. Des Weiteren ist es möglich, über den Umfang verteilt und/oder in Achsrichtung verteilt mehrere Stanzausnehmungen vorzusehen, die im Wege des Stanzens radial von außen nach innen in das Polgehäuse eingebracht werden, wobei jede Stanzausnehmung in einem Wandabschnitt mit radial nach außen versetztem Innendurchmesser aufgenommen ist und der betreffende Wandabschnitt an einen oder weitere Wandabschnitte angrenzt, dessen Innendurchmesser nicht radial nach außen versetzt ist. Es ist auch möglich, mehrere oder sämtliche Stanzausnehmungen in einen zusammenhängenden Wandabschnitt einzubringen, dessen Innendurchmesser gegenüber benachbarten Wandabschnitten radial nach außen versetzt ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung grenzt der radial nach außen versetzte Wandabschnitt an eine Stirnseite des Polgehäuses an. Auch die Stanzausnehmung kann sich in dem aufnehmenden Wandabschnitt bis zur Stirnseite des Polgehäuses erstrecken. Alternativ ist es auch möglich, dass die Stanzausnehmung einen Abstand zur Stirnseite des Polgehäuses aufweist.
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Die Stanzausnehmung dient zur Aufnahme eines Steckers, eines Lagerdeckels oder eines Bürstenhalters, der Bürsten aufnimmt und Teil einer Kommutierungseinrichtung zur Stromübertragung und -wendung auf Ankerwicklungen eines im Polgehäuse umlaufenden Ankers ist. Es können mehrere Stanzausnehmungen, die jeweils radial von außen nach innen in das Polgehäuse eingebracht sind, vorhanden sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Wandstärke des die Ausnehmung aufnehmenden Wandabschnitts geringer als die Wandstärke der benachbarten Wandabschnitte, welche keinen radialen Versatz nach außen aufweisen. Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass der die Stanzausnehmung aufnehmende Wandabschnitt den gleichen Außendurchmesser, jedoch einen größeren Innendurchmesser als die angrenzenden Wandabschnitte aufweist. Erreicht wird dies insbesondere durch das Tiefziehen des Polgehäuses, so dass nur der die Stanzausnehmung aufnehmende Wandabschnitt einen größeren Innendurchmesser als die angrenzenden Wandabschnitte aufweist. Indem der Außendurchmesser trotz des größeren Innendurchmessers gleichbleibt, ist kein größerer Einbauraum für das Polgehäuse erforderlich.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist das Polgehäuse einen ersten axialen Teil und einen zweiten axialen Teil auf, wobei die beiden axialen Teile insbesondere unterschiedliche Innendurchmesser, gegebenenfalls auch unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. Der die Stanzausnehmung aufnehmende Wandabschnitt befindet sich in demjenigen axialen Teil des Polgehäuses, der gegenüber dem benachbarten, axial angrenzenden Teil den größeren Innendurchmesser aufweist. Somit ist der die Stanzausnehmung aufnehmende Wandabschnitt in dem radial erweiterten Teil des Polgehäuses angeordnet. Dieser radial erweiterte Teil des Polgehäuses ermöglicht das Einführen eines Bauteils, beispielsweise eines Ringmagneten, in das Polgehäuse ohne Pressung, wohingegen in dem axial angrenzenden Teil des Polgehäuses, der einen kleineren Durchmesser aufweist, das Bauteil bei der Montage mit Pressung in seine endgültige axiale Position verbracht wird. Der radiale Versatz zwischen den beiden axialen Teilen des Polgehäuses ist verhältnismäßig gering und kann gegebenenfalls kleiner sein als der radiale Versatz des die Stanzausnehmung aufnehmenden Wandabschnittes.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine elektrische Maschine mit einem vorbeschriebenen Polgehäuse.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Schnitt quer zur Längsachse durch ein hohlzylindrisches Polgehäuse einer elektrischen Maschine,
- 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie II-II aus 1 durch das Polgehäuse,
- 3 eine vergrößerte Ansicht des geschnittenen Polgehäuses im Bereich eines radial nach außen versetzten Wandabschnittes mit einer eingebrachten Stanzausnehmung.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren zeigen ein hohlzylindrisches Polgehäuse 1 einer elektrischen Maschine, das aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist. Im Polgehäuse 1 ist ein Ringmagnet 2 aufgenommen. Das Polgehäuses 1 weist einen ersten axialen Teil 1a mit einem geringfügig größeren Innendurchmesser d1 und einen hieran angrenzenden, einteilig ausgebildeten axialen Teil 1b auf, der einen geringfügig kleineren Innendurchmesser d2 besitzt. Der Ringmagnet 2 befindet sich im montierten Zustand im Bereich des axialen Teils 1b des Polgehäuses 1. Der Teil 1a mit größerem Innendurchmesser d1 weist eine offene Stirnseite auf, über die der Ringmagnet 2 eingeschoben werden kann. Aufgrund des größeren Durchmessers d1 kann der Ringmagnet 2 im Bereich des axialen Teils 1a ohne Pressung eingeführt werden, wohingegen aufgrund des kleineren Innendurchmessers d2 der Ringmagnet 2 im Bereich des axialen Teils 1b mit Pressung vorgeschoben wird. Der Ringmagnet 2 besteht beispielsweise aus einem Seltenerden-Material.
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Im Bereich des ersten axialen Teils 1a des Polgehäuses 1 sind über den Umfang verteilt mehrere Stanzausnehmungen 3 in die Wand des Polgehäuses 1 eingebracht. Die Stanzausnehmungen 3 werden durch Stanzen radial von außen nach innen in die Wand des Polgehäuses 1 eingebracht. Die Stanzausnehmungen 3 dienen beispielsweise zur Aufnahme eines Steckers, zur Aufnahme und Befestigung von Bürstenhaltern einer Kommutierungseinrichtung und/oder zur Aufnahme und Befestigung eines Lagerdeckels. Die Stanzausnehmungen 3 erstrecken sich bis zur Stirnseite des Polgehäuses 1 und sind somit axial offen ausgebildet.
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Im axialen Teil 1a ist ein Wandabschnitt 4 eingebracht, in den eine Stanzausnehmung 3 eingebracht ist. Der Wandabschnitt 4 weist einen Innendurchmesser d3 auf (3), der gegenüber dem Innendurchmesser d1 der benachbarten Wandabschnitte des axialen Teils 1a größer ist; der Wandabschnitt 4 mit der Stanzausnehmung 3 ist entsprechend radial nach außen versetzt. Beim Stanzen der Stanzausnehmung 3 radial von außen nach innen entsteht an der Innenseite des Polgehäuses 1 ein Stanzgrat 5, der die radiale Erstreckung h besitzt.
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Der Innendurchmesser d3 des radial erweiterten Wandabschnittes 4 mit der Stanzausnehmung 3 ist gegenüber dem Innendurchmesser d1 der angrenzenden Wandabschnitte so gewählt, dass der Stanzgrat 5 radial nicht weiter nach innen ragt als die angrenzenden Wandabschnitte mit dem Innendurchmesser d1. Der Innendurchmesser d3 des radial erweiterten Wandabschnittes 4 mit der Stanzausnehmung 3 ist um den doppelten Betrag s größer als der Innendurchmesser d1 der angrenzenden Wandabschnitte und der Stanzausnehmung. Der radiale Betrag s ist mindestens so groß wie die zu erwartende radiale Erstreckung h des Stanzgrates 5. Aufgrund dieser Dimensionierung ist gewährleistet, dass beim axialen Einführen des Ringmagneten 2 in das Polgehäuse 1 der Stanzgrat 5 von dem Ringmagneten 2 nicht berührt wird und entsprechend auch keine Gefahr eines Abscherens und Lösens des Stanzgrates 5 besteht. Somit kann der Stanzgrat 5, der beim Erzeugen der Stanzausnehmung beim Stanzen radial von außen nach innen entsteht, an der Innenwand des Polgehäuses ohne die Gefahr eines Abscherens stehen bleiben.
