JP2012514964A - 電子的に整流された電気機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、ステータハウジング（３）を備えた、電子的に整流された電気機械（１）であって、前記ステータハウジング（３）が、ステータ室（１３）内にステータ（４）を収容し、かつ該ステータ（４）をロータが収容されているロータ室（１４）に対して仕切っている形式のものに関する。本発明によれば、ステータハウジング（３）が、ベースハウジング（３１）とカバー（９）とから成っており、ベースハウジング（３１）とカバー（９）との間に弾性的なシールエレメント（８）が配置されていて、該シールエレメント（８）が少なくとも１つの半径方向領域（３０）で以てステータハウジング（３）の内部に突入し、ここで、ステータ（４）を押圧する公差補償エレメント（１９）を形成している。

Description

本発明は、ステータハウジングを備えた、電子的に整流された電気機械であって、前記ステータハウジングがステータ室内でステータを収容し、かつ該ステータを、ロータが収容されているロータ室に対して仕切っている形式のものに関する。

従来技術
特に自動車技術分野においては、電子的に整流されたモータ、つまりブラシレスモータが、益々使用されている。このようなブラシレスモータは、例えば水ポンプのための駆動装置として使用される。特にこのような使用例では、ブラシレスモータはステータハウジングを有しており、該ステータハウジングはステータを、このステータのために設けられたステータ室内に収容し、この場合、ステータをロータ室に対して仕切る仕切部が設けられている。従って、ステータは完全にハウジング内に収容され、ロータ並びに周囲に対して分離されている。このような配置構成の組立を得るために、各構成部材の所定の遊びが必要である。しかしながら、振動のない構成を得るために、かつ不十分な減衰又はカタカタ雑音による高い雑音を避けるために、組立後に、構成部材を互いに遊びがないように支承する必要がある。従来技術によれば、このような遊びのなさは、容易に実施することが困難な高価な補助手段、例えば各構成部分のねじ締結、鋳込み又は接着によって、得られる。これによって、遊びのない配置構成は得られるが、遊びがまったくないことによって、特に長期間運転時における各構成部材の熱的な伸張に問題がある。各構成部材の種々異なる熱的な伸張によって、従来技術により公知の手段、特に鋳込み及び接着は、長時間に亘って負荷にさらされ、長時間運転において、不都合な場合、故障が発生し、特に、接着部又は鋳込み部に亀裂が生じ、それによってこのような構成は非気密になり、構成部材が破壊される原因となる。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、電子的に整流された電気機械を改良して、非常に良好なシール及び遊びのなさが得られると同時に、構成部材公差が補償され、特に運転中の種々異なる加熱に基づいて構成部分公差が補償されるような、ステータを振動することなしに支承するための、組立技術的／プロセス技術的に簡単に実施することができる、安価な解決策を提供することである。

発明の開示
本発明によれば、ステータハウジングが、ステータ室内でステータを収容し、かつロータを収容するロータ室に対して仕切っている形式の、ステータハウジングを備えた、電子的に整流された電気機械が提案されている。この場合、ステータハウジングが、ベースハウジングとカバーとから成っており、ベースハウジングとカバーとの間に弾性的なシールエレメントが配置されていて、該シールエレメントが少なくとも１つの半径方向領域で以てステータハウジングの内部に突入し、ここで、ステータを押圧する公差補償エレメントを形成していることを特徴としている。従って、ステータはステータハウジング内に配置されていて、この場合、ステータハウジングは、ベースハウジングと、このベースハウジングを閉鎖するカバーとから成っている。ベースハウジングとカバーとの間にシールエレメントが配置されており、このシールエレメントは、少なくとも部分的に半径方向で、つまり半径方向領域で以て、ステータハウジングの内部に突入し、ステータを押圧するようになっている。ステータをこのように押圧することによって、ステータは、ステータハウジング内のステータの構造部分の大きい遊び若しくは組み込み遊びを補償する公差補償エレメントを形成する。ステータはこのような形式で、閉じられたハウジング内に遊びなしに保持される。

本発明の実施態様によれば、公差補償エレメントはステータを軸方向で押圧する。従って、ステータは端面側を有しており、この端面側によって、相応の力がステータの軸方向に作用するように、公差補償エレメントの少なくとも１つの領域が押圧される。従って、少なくともほぼロータの軸方向に力が作用し、これによって軸方向遊び（特に長手方向公差）が阻止される。

有利な実施態様によれば、ステータはステータハウジング内に軸方向で挿入された挿入型ステータである。このことはつまり、ステータは、構造群として、特にコイル体及び有利には整流子電子回路若しくは制御電子回路を備えた構造ユニットとして前もって完成されていて、ステータが軸方向でステータハウジング内に挿入可能である、ということである。従って、電気機械を組み立てるために、ステータはほぼ軸方向でステータハウジング内に挿入され、該ステータハウジング内で有利には形状合致式の収容部および／または回動防止部によってその組み込み位置で保持され、有利な形式でこの箇所に設けられた接続コネクタを介して電子的に接触せしめられ、この際に、この接続コネクタは、外部の電気システムに接続するためにステータハウジングを貫通して外に突き出していてよい。

本発明の実施態様によれば、ステータハウジングはポット形に構成されている。このことはつまり、ステータハウジングが例えば回転体として構成されていて、該回転体が閉じた底壁と、該底壁に接続された２つの側壁とを有していて、カバー領域がカバーによって閉鎖され、このようにして形成されたポット形の内室内にステータが収容される、ということである。

別の実施態様によれば、カバーは中央のポット領域を有しており、該中央のポット領域がステータの内部に突入している。カバー自体は、この実施態様によればほぼポット形に構成されており、中央のポット領域はステータ内に突入していて、例えばステータを貫通している。ステータはほぼリング状の、例えばコイルリングとして構成されている。

別の実施態様によれば、ステータはステータハウジングのステータ座部に支えられている。ステータ座部は、前述のように、ステータリングとして、特に載設された電子回路を有するリング状のコイル体として構成されたステータを、ステータハウジング内で空間的に限定配置するように作用する。この場合、ステータ座部は、ステータを特に軸方向でかつ／または半径方向で支える単数又は複数の面状の領域又は個別の固定点より成っている。

有利な実施態様によれば、公差補償エレメントが、押圧されていない状態で、横断面で見て少なくともほぼ部分的にアーチ形を有している。このことは、公差補償エレメントが面状に構成されているのではなく、少なくとも部分的にアーチ形に形成されていて、所定のアーチ高さ及びアーチ幅を有していて、所定のプリロードを加えることができる、ということを意味している。

有利な実施態様によれば、カバーによって押圧された状態で、公差補償エレメントの湾曲アーチは縮小される。つまり、アーチ高さは、一方ではカバーによって押圧されることによって、かつ／または他方ではステータによって押圧されることによって、公差補償エレメントの湾曲アーチ、つまりアーチ高さが縮小されるように変形される。この場合、所定の実施態様において、湾曲アーチの縮小程度が大きければ大きい程、アーチ幅が大きくなるように、つまり公差補償エレメントのアーチ形状が押圧によって延伸せしめられ、特にアーチが半径方向でステータハウジング内に延伸して突入するようにすることが可能である。しかしながらまた、公差補償エレメントがカバーによって押圧され、公差補償エレメントの湾曲アーチが縮小し、アーチ高さが減少され、この際に、公差補償エレメントがその湾曲アーチ内で圧縮されるだけで、延伸されないようにすることもできる。このような延伸は、例えば半径方向に延在するストッパによって阻止され、カバーによる押圧時に、圧縮は公差補償エレメント材料構造によって補償される。

有利な形式で、シールエレメントはシールリングとして構成されており、環状つまりリング状の構造を有している。

特に有利には、シールエレメントが、ステータハウジングをカバーに対してシールするためのシール領域を有している。このシールエレメントのシール領域は、シールエレメントのシール機能がステータハウジングをシールするためにほぼ使い尽くされる、シールエレメントの区分である。このような理由により、このシール領域は、特にその伸張特性及び材料特性が完全に、シール機能に合わせられるように構成される。

有利な形式で、シール領域は少なくとも部分的にステータハウジングのリング溝内に位置している。この場合、シール領域は、ステータハウジングのリング溝、特にステータハウジングの端面側に形成された環状のリング溝に対応しており、このリング溝内に少なくとも部分的に侵入している。この場合、特に、ステータハウジングの閉じた状態で、つまりカバーが載せられた状態で、シール領域は、リング溝の少なくとも２面有利には３面に当接しているので、シール領域は、リング溝に対して有利には軸方向に大きい構成部分を有しており、このような軸方向に大きい構成部分は、カバーが閉鎖されると圧縮されリング溝の側壁に接触してこれらの側壁をシールするようになっている。リング溝は、ステータハウジング内の、有利にはベースハウジングに形成されている。

有利な実施態様によれば、シール領域は横断面がＬ字形に構成されている。Ｌ字形の脚は、リング溝内に係合するか、又はステータハウジング、特にベースハウジングの別の壁部を、軸方向に押圧し、それによって互いにほぼ直交し合う、シール作用を有する少なくとも２つの接触面が形成される。有利には、Ｌ字形の構成においてリング溝に係合する脚は、前述のように、リング溝の深さに対して比較的大きく構成されているので、ステータハウジングをカバーによって閉鎖すると、この脚が圧縮され、リング溝内のシール領域内において有利には３面支承が得られる。

さらに、特に有利な実施態様によれば、シールリングは、数字の「５」の形の横断面を有しており、この場合、シール領域のＬ字形の構成部は、公差補償エレメントのアーチ状の構成部に直接続いていて、（アラビア）数字の５の形の横断面が得られる。

本発明のその他の実施態様は、従属請求項及びその組み合わせにより得られる。

本発明を以下に図示の実施例を用いて具体的に説明する。本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。

コイル体、シールエレメント及びポット形のカバーを備えた電気機械の構成部分を示す斜視図である。 カバーによって閉鎖する直前の、シールエレメントの組み込み位置を示す断面図である。 カバーによって閉鎖した後のシールエレメントを示す断面図である。

図１は、電子的に整流された電気機械１の構成部分、つまりステータ４を収容するためにほぼポット形に構成されたステータハウジング３を有する電動機２を示す。ステータ４はリングステータ５として構成され、また軸方向でステータハウジング３内に挿入可能な挿入型ステータ６として構成されている。ステータ４はステータ電子回路７を有していて、該ステータ電子回路７によって、供給電圧が電子的に整流される。ステータハウジング３に、ステータ４を収容するベースハウジング３１が付設されていて、また（挿入された）ステータ４には弾性的なシールエレメント８が付設されている。このシールエレメント８は、ベースハウジング３１と、このベースハウジング３１を閉鎖するカバー９との間をシールするために、カバー接続領域１０に、及び該カバー接続領域１０に対面し、かつこのカバー接続領域１０の形状にほぼ対応する形状を有するハウジング接続領域１１に接してリング状に挿入されている。カバー９は、中央のポット形領域１２を有しており、該ポット形領域１２は、弾性的なシールエレメント８及びステータ４（つまりリングステータ５）を貫通するか、若しくは少なくとも部分的にステータ４内に突入している。ステータハウジング３が閉じられた状態で、つまりステータ４を収容するために、ステータハウジング３内に設けられたステータ室１３が閉じられると、外方つまり周囲に向かって開放する、カバー９のポット形領域１２内に、電気機械１の図示していないロータを収容するためのロータ室１４が形成され、ロータは、ステータ４内に係合するポット形領域１２のロータ室１４内における組み込み位置によって、ステータ４及び、このステータ４によって運転中に形成される、図示していない交番磁界によって包囲されている。カバー９とステータハウジング３との間の接続は、ねじ１５を介して行われているので、ハウジング内に収容されたステータ４の保守点検の際にステータ４に容易にアクセスすることができる。ステータハウジング３は、カバーに向き合った、閉じたポット底側１６に、ステータ４及びステータ電子回路７の電子的な接続部（図示せず）を作用させるための差込エレメント１７を有している。

図２は、カバー９及びベースハウジング３１を接続する直前、つまりステータハウジング３をカバー９によって閉鎖する直前の、挿入されたシールエレメント８及びステータ４を備えた、カバー接続領域１０内におけるカバー９の部分的な横断面図である。弾性的なシールエレメント８は、横断面図で見てＬ字形のシール領域１８と、該Ｌ字形のシール領域１８に接続された、縁部領域３０を形成する公差補償エレメント１９とから成る、横断面で見て数字の「５」の形状を有している。前記公差補償エレメント１９は、アーチ形２０を有しており、該アーチ形２０は、シール領域１８から半径方向で内方に続いていて、それによって半径方向領域３０が形成される。公差補償エレメント１９のアーチ形２０は、この場合、湾曲アーチ２１を有していて、この湾曲アーチ２１は、ステータ４の領域内、つまりこのステータ４の、カバー９に面した側のステータ端面２２の領域内に位置している。この場合、シールエレメント８は、弾性的な材料２３特にエラストマー２４より形成されていて、リング形２５つまりシールリング２６を有している。この場合、Ｌ字形のシール領域１８は、公差補償エレメント１９のアーチ形２０に対して直交する方向に延在する（つまりステータハウジング３の軸方向に位置する）脚２７を有しており、該脚２７は、ステータハウジング３のハウジング内側２９内に形成された環状のリング溝２８内に係合する。脚２７は長さｌを有していて、この長さｌの寸法は、リング溝２８の深さｔよりも大きいが、リング溝２８は、挿入された脚２７よりも広い幅を有している。

図３の横断面は、図２に示した部分の横断面とほぼ同じであって、ステータハウジング３とカバー９とは、互いに接触し合う位置にある。つまりステータハウジング３はカバー９によって閉鎖されている。弾性的なシールエレメント８は、図２に示した幾何学形状から変形されており、脚２７は、リング溝２８の幅をほぼ完全に満たしている。何故ならば、脚２７は、その長さｌ（図２参照）がリング溝２８の深さ（図２参照）を超えているからである。弾性的なシールエレメント８の脚２７を押圧して、ステータハウジング３とカバー９とを軸方向に組み立てることによって、弾性的なシールエレメント８の弾性的な材料２３の形状は、脚２７の領域内で変形され、リング溝２８は脚２７によってほぼ完全に満たされる。それと同時に、ステータ４はそのステータ端面２２が、公差補償エレメント１９の湾曲アーチ２１を押圧しており、この公差補償エレメント１９はシールエレメント８のシール領域１８と一体的に構成されている（図２参照）。湾曲アーチ２１が、ステータ端面２２に押し付けられることによって、湾曲アーチ２１の湾曲高さが減少され、つまりカバー９に向かう方向に圧縮されることによって、シールエレメント８はその弾性的な材料２３が変形される。それと同時に、矢印Ｒ２の方向で内方に向かって半径方向に僅かにシフトする。これによってステータ４は、プリロードを受けながらステータハウジング３内に保持され、図示してない、ポット底側１６の領域で内側に配置されたステータ座部に向かって押しやられ、このような形式で、振動又は揺動が、特に電気機械１の作動による加速時に、避けられる。シールエレメント８によって、シール領域１８内に同時に、周囲に対して相対的に非常に良好なシールが得られる。何故ならば、脚２７の外壁は、環状のリング溝２８をほぼ完全に満たし、従ってリング溝２８の内壁に当接するからである。

１ 電気機械、 ２ 電動機、 ３ ステータハウジング、 ４ ステータ、 ５ リングステータ、 ６ 挿入型ステータ、 ７ ステータ電子回路、 ８ 弾性的なシールエレメント、 ９ カバー、 １０ カバー接続領域、 １２ ポット形領域、 １３ ステータ室、 １４ ロータ室、 １５ ねじ、 １６ ポット底側、 １７ 差込エレメント、 １８ シール領域、 ２０ アーチ形、 ２１ 湾曲アーチ、 ２２ ステータ端面、 ２３ 弾性的な材料、 ２４ エラストマー、 ２５ リング形、 ２６ シールリング、 ２７ 脚、 ２８ リング溝、 ３１ ベースハウジング

Claims (13)

1. ステータハウジング（３）を備えた、電子的に整流された電気機械（１）であって、前記ステータハウジング（３）が、ステータ室（１３）内にステータ（４）を収容し、かつ該ステータ（４）をロータが収容されているロータ室（１４）に対して仕切っている形式のものにおいて、
   ステータハウジング（３）が、ベースハウジング（３１）とカバー（９）とから成っており、ベースハウジング（３１）とカバー（９）との間に弾性的なシールエレメント（８）が配置されていて、該シールエレメント（８）が少なくとも１つの半径方向領域（３０）で以てステータハウジング（３）の内部に突入し、ここで、ステータ（４）を押圧する公差補償エレメント（１９）を形成していることを特徴とする、電子的に整流された電気機械（１）。
2. 前記公差補償エレメント（１９）が、前記ステータ（４）を軸方向で押圧する、請求項１記載の電気機械（１）。
3. 前記ステータ（４）が、前記ステータハウジング（３）内に軸方向に挿入可能な挿入型ステータ（６）である、請求項１又は２記載の電気機械（１）。
4. 前記ステータハウジング（３）がポット形に構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
5. 前記カバー（９）が中央のポット領域（１２）を有しており、該中央のポット領域（１２）が、前記ステータ（４）内に突入している、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
6. 前記ステータ（４）が前記ステータハウジング（３）のステータ座部に支えられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
7. 前記公差補償エレメント（１９）が、押圧されていない状態で、横断面で見て少なくとも部分的にアーチ形（２０）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
8. 前記公差補償エレメント（１９）は、その湾曲アーチ（２１）が、前記カバー（９）によって押圧された状態で、横断面で見て縮小されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
9. 前記シールエレメント（８）がシールリング（２６）として構成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
10. 前記シールエレメント（８）が、前記ステータハウジング（３）を前記カバー（９）に対してシールするためのシール領域（１８）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
11. 前記シール領域（１８）が、少なくとも部分的に、前記ステータハウジング（３）のリング溝（２８）内に挿入されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
12. 前記シール領域（１８）の横断面がＬ字形に構成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の電気機械（１）。
13. 前記シールリング（２６）が、数字の「５」の形の横断面を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電気機械（１）。

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