DE10328800A1

DE10328800A1 - Vorrichtung, insbesondere elektrische Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen

Info

Publication number: DE10328800A1
Application number: DE2003128800
Authority: DE
Inventors: Gerd Knoepfel; Gerhard Zink
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-02-10
Also published as: WO2005011084A1; JP2007507195A; CN100550573C; CN1813388A; EP1642375A1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (10), insbesondere eine elektrische Maschine, vorgeschlagen mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen (16, 18), wobei wenigstens ein äußeres Bauteil (18), insbesondere ein Gehäuse, und wenigstens ein inneres Bauteil (16), insbesondere ein Stator, über den Presssitz ineinander gefügt sind. Es ist vorgesehen, dass zwischen dem wenigstens einen äußeren und dem wenigstens einen inneren Bauteil (16, 18) die Kräfte des Presssitzes übertragende Schienen (32) angeordnet sind, wobei die Schienen (32) wenigstens teilweise plastisch verformt sind und/oder das äußere Bauteil (18) elastisch verformt ist. Dadurch ist leicht ein Ausgleich von Toleranzen möglich.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, insbesondere einer elektrischen Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der nachveröffentlichten DE 102 61 617 ist eine Vorrichtung, insbesondere elektrische Maschine, bekannt mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen, wobei wenigstens ein äußeres Bauteil, insbesondere ein Gehäuse, und wenigstens ein inneres Bauteil, insbesondere ein Stator, über den Presssitz miteinander verbunden sind. Die Bauteile sind über federnde Spannhülsen miteinander verbunden.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen der Stator ohne Verwendung weiterer Bauteile zwischen dem Stator und dem Gehäuse direkt mit Übermaß in das Gehäuse gepresst wird. Das Gehäuse ist tiefgezogen. Der Stator ist ein Lamellenpaket, das aus gestanzten Lamellen beziehungsweise Einzelblechen aufgebaut ist und Statorwicklungen der elektrischen Maschine trägt. Da die Oberfläche am Außenumfang des Lamellenpakets im Vergleich zur Oberfläche des Innenumfangs des Gehäuses rauer ist, kann es beim Fügen zur Spannbildung kommen. Dies kann zu Lagerschäden, Kurzschlüssen und/oder zum Blockieren der elektrischen Maschine führen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere elektrische Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen nach dem Patentanspruch 1 hat den Vorteil, dass die Relativbewegung beim Einspressen des inneren Bauteils in das äußere Bauteil nicht mehr direkt zwischen diesen Bauteilen stattfindet, sondern zwischen den Schienen und einem der Bauteile, vorzugsweise zwischen den Schienen und dem äußeren Bauteil.

Als Folge kann eine Spannbildung beim Fügen zumindest vermindert werden. Hierzu sind zwischen dem wenigstens einen äußeren und dem wenigstens einen inneren Bauteil die Kräfte des Presssitzes übertragende Schienen angeordnet, wobei die Schienen wenigstens teilweise plastisch verformt sind und/oder das äußere Bauteil elastisch verformt ist.

Vorzugsweise sind die Schienen in Fügerichtung verlaufend angeordnet. Die Fügerichtung kann geradlinig aber auch schraubenlinienförmig etc. verlaufen.

Bei starken Presspaarungen können die Schienen sich beim Einpressen leicht verformen bzw. flachgedrückt werden, was den Ausgleich großer Toleranzen erlaubt. Gleichzeitig oder als weitere Möglichkeit des Ausgleichs von Toleranzen kann sich das Gehäuse im elastischen Bereich verformen, wodurch sich ebenfalls größere Toleranzen des inneren und äußeren Bauteils leicht ausgleichen lassen. Bei Geometrieveränderungen infolge von thermischen Ausdehnungen wirkt das Gehäuse als Federelement, so dass die Vorspannkraft des Presssitzes weitgehend erhalten bleibt.

Ein weiterer Vorteil ist, wenn das wenigstens eine äußere Bauteil einen Innenumfang und das wenigstens eine innere Bauteil einen Außenumfang hat, der Außenumfang des inneren Bauteils und der Innenumfang des äußeren Bauteils im wesentlichen einen Spalt bilden und die Schienen am Innen- und Außenumfang verteilt sind. Durch den Spalt wird eine direkte Berührung des inneren und äußeren Bauteils vermieden. Es ist jedoch immer noch möglich, dass sich das innere und äußere Bauteil stellenweise berühren.

Vorzugsweise ist das Gehäuse tiefgezogen, da es sich so günstig herstellen lässt und sich aufgrund der relativ dünnen Wandstärke beim Fügen leichter verformt. Wenn das Gehäuse zum Beispiel einen runden Querschnitt hat, so verformt es sich leicht polygonförmig im elastischen Bereich, wodurch sich noch größere Toleranzen der Durchmesser vom inneren und äußeren Bauteil ausgleichen lassen und der Effekt der Erhaltung der Vorspannkraft bei thermischen Ausdehnungen verstärkt wird.

Weisen die Schienen an einem Ende eine Schräge oder eine Biegung zum Einführen auf, so lassen sich die Teile einfacher fügen.

Vorzugsweise sind die Schienen in in Fügerichtung verlaufenden Nuten des inneren Bauteils und/oder äußeren Bauteils angeordnet, wodurch sie eine klar definierte Montageposition haben. Hierbei ist es auch vorteilhaft, die Schienen vor dem Fügen am inneren Bauteil oder äußeren Bauteil festzulegen.

Es ist schließlich auch vorteilhaft, wenn die Schienen vor dem Fügen einen runden Querschnitt haben, da sie sich hierdurch leichter positionieren lassen. Sind die Schienen aus einem weicheren Werkstoff als die anderen zu fügenden Bauteile, insbesondere aus Kupfer, vorzugsweise Kupferdraht, so sind es im wesentlichen nur die Schienen, die plastisch verformt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine elektrische Maschine im Längsschnitt nach den Schnittlinien I-I in 2 und 2 die elektrische Maschine im Querschnitt nach den Schnittlinien II-II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung in Form einer elektrischen Maschine 10 in einem Längsschnitt beziehungsweise Querschnitt dargestellt. Bei der elektrischen Maschine 10 kann es sich um einen Elektromotor (Kommutatormotor, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, Wechselstrommotor, Drehstrommotor etc.), einen Generator oder dergleichen handeln. Wird die elektrische Maschine 10 als Motor verwendet, so kann sie in einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise für einen Fensterheber, Gebläse oder Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt werden.
Die elektrische Maschine 10 umfasst einen Rotor 12, der auf einer Welle 14 angeordnet ist, die in zwei stirnseitig angeordneten Lagern 15.1, 15.2 der elektrischen Maschine 10 gelagert ist. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 10 einen Stator 16, der um den Rotor 12 angeordnet und seinerseits in einem Gehäuse 18 befestigt ist. Das Gehäuse 18 ist vorzugsweise tiefgezogen und kann aus Galfan^® – das ist ein schmelztauchveredeltes Stahlblech – oder einem anderen für das Tiefziehen geeigneten Material hergestellt sein. Der Stator 16 ist im wesentlichen ringförmig aufgebaut und weist am Umfang angeordnete, nach innen weisende Polzähne 20 auf. Der Stator 16 umfasst noch ein Lamellenpaket 19, das aus gestanzten Lamellen beziehungsweise Einzelblechen aufgebaut ist. Um die Polzähne 20, die in axialer Richtung der elektrischen Maschine 10 verlaufen, sind in bekannter Weise Wicklungen 22 angeordnet. Die Wicklungen 22 können im Falle eines beispielsweise elektronisch kommmutierten Motors Erregerwicklungen sein. Im Falle eines Generators kann an den Wicklungen 22 eine Spannung bzw. ein Strom abgegriffen werden. Schematisch ist ein elektrischer Anschluss 24 dargestellt, wobei sich in der Maschine 10 auch etwaige Elektronik befinden kann.
Der Stator 16 und das Gehäuse 18 sind über einen Presssitz miteinander verbundene Bauteile, wobei der Stator 16 ein inneres Bauteil und das Gehäuse 18 ein äußeres Bauteil darstellt, die über den Presssitz ineinander gefügt sind. Das Gehäuse 18 hat einen Innenumfang 26 und der Stator 16 einen Außenumfang 28. Das Gehäuse 18 und der Stator 16 beziehungsweise der Außenumfang 28 und der Innenumfang 26 bilden einen Spalt 30. Es ist natürlich auch möglich, dass sich der Stator 16 und das Gehäuse 18 teilweise berühren, um eine direkte elektrische Verbindung zu ermöglichen.
Zwischen dem Gehäuse 18 und dem Stator 16 sind die Kräfte des Presssitzes übertragende Schienen 32 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei gleichmäßig am Innen- beziehungsweise Außenumfang 26, 28 angeordnete Schienen vorgesehen. Es ist natürlich auch eine andere Anzahl und eine ungleichmäßige Verteilung möglich. Die Schienen verlaufen zumindest über einen Teil der Länge des Lamellenpakets 19 und sind im wesentlichen in der mit den Pfeilen der Schnittlinien II (1) übereinstimmenden Fügerichtung verlaufend angeordnet. Es ist natürlich auch ein anderer Verlauf, beispielsweise ein schraubenlinienförmiger Verlauf möglich. Die Schienen 32 sind vorzugsweise in Nuten 34, die am Außenumfang 28 des Stators 16 ausgebildet sind und ebenfalls in der mit den Pfeilen der Schnittlinien II (1) übereinstimmenden Fügerichtung verlaufen, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können derartige Nuten 34 am Innenumfang 26 des Gehäuses 18 ausgebildet sein. Wie gut aus der 2 ersichtlich ist, ragen die Schienen 32 aus den Nuten 34 hervor. An dem jeweiligen Ende 36 der Schienen 32, das in die Fügerichtung II weist, weisen die Schienen 32 eine Schräge – oder wie in 1 gezeigt – eine nach innen beziehungsweise vom Innenumfang 26 des Gehäuses 18 weg gerichtete Biegung 38 auf. Dadurch wird das Einführen in das Gehäuse 18 erleichtert. Durch die Biegung 38 gegebenenfalls noch mittels eines zusätzlichen Klebevorgangs können die Schienen 32 vor dem Fügen am Stator 16 festgelegt werden. Durch die Biegung 38 ist auch eine Maßnahme gegeben, durch die die Schienen 32 beim Fügen nicht verrutschen. Alternativ können die Schienen auch am Innenumfang 26 des Gehäuses 18 festgelegt sein. Dabei würden Schrägen oder Biegungen 38 nach außen beziehungsweise vom Außenumfang 28 des Stators 16 weg weisen.
Die Schienen 32 sind aus einem weicheren Werkstoff als die zu fügenden Bauteile, d.h. der Stator 16 und/oder das Gehäuse 18. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schienen aus Kupfer, vorzugsweise Kupferdraht, beziehungsweise einer Kupferlegierung. Alternativ können die Schienen 32 aus einem anderen Material, zum Beispiel Stahl sein. Idealerweise haben die Schienen 32 vor dem Fügen einen runden Querschnitt. Dies ist besonders vorteilhaft, da fertige Kupferdrähte verwendet werden können, die nur auf das erforderliche Maß abgelängt werden müssen.
Vor dem Fügen werden die Schienen 32 in den Nuten des Lamellenpakets 19 beziehungsweise des Stators 16 angeordnet. Dann wird der Stator 16 mit den Schienen 32 in das Gehäuse 18 gepresst. Dabei werden die Schienen 32 wenigstens teilweise plastisch und/oder das Gehäuse 18 wird elastisch verformt. Werden die Schienen 32 plastisch verformt und/oder wird das Gehäuse 18 elastisch verformt, so schaben die Bauteile nicht in einer Weise aneinander entlang, dass es zu einer Spanbildung kommt.
Anstelle einer elektrischen Maschine 10 mit einem Stator 16 und einem Gehäuse 18 als ineinander gefügte Teile können die Schienen 32 auch an anderen Vorrichtungen verwendet werden, die über einen Presssitz ineinander gefügte innere und äußere Bauteile haben. Die Bauteile müssen auch nicht kreisrunde Querschnittsflächen haben. Es sind auch runde oder eckige Querschnittsflächen möglich.

Claims

Vorrichtung (10), insbesondere elektrische Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen (16, 18), wobei wenigstens ein äußeres Bauteil (18), insbesondere ein Gehäuse, und wenigstens ein inneres Bauteil (16), insbesondere ein Stator, über den Presssitz ineinander gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen äußeren und dem wenigstens einen inneren Bauteil (16, 18) die Kräfte des Presssitzes übertragende Schienen (32) angeordnet sind, wobei die Schienen (32) wenigstens teilweise plastisch verformt sind und/oder das äußere Bauteil (18) elastisch verformt ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) im wesentlichen in Fügerichtung (II) verlaufend angeordnet sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine äußere Bauteil (18) einen Innenumfang (26) und das wenigstens eine innere Bauteil (16) einen Außenumfang (28) hat, der Außenumfang (28) des inneren Bauteils (16) und der Innenumfang (26) des äußeren Bauteils (18) im wesentlichen einen Spalt (30) bilden, die Schienen (32) am Innen- und Außenumfang verteilt sind und den Verlauf des Spalts (30) wenigstens teilweise unterbrechen.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Bauteil (18) tiefgezogen ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) aus einem weicheren Werkstoff als die zu fügenden Bauteile (16, 18) sind.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) aus Kupfer, vorzugsweise Kupferdraht sind.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen vor dem Fügen am inneren Bauteil (16) oder äußeren Bauteil (18) festgelegt sind.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) vor dem Fügen einen im wesentlichen runden Querschnitt haben.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) an einem Ende (36) eine Schräge oder eine Biegung (38) zum Einführen des inneren Bauteils (16) in das äußere Bauteil (18) aufweisen.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) in in Fügerichtung (II) verlaufenden Nuten (34) des inneren Bauteils (16) und/oder äußeren Bauteils (18) angeordnet sind.