WO2003067742A1 - Arrangement for securing an annular magnet to a rotor shaft - Google Patents

Arrangement for securing an annular magnet to a rotor shaft Download PDF

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WO2003067742A1
WO2003067742A1 PCT/DE2002/003877 DE0203877W WO03067742A1 WO 2003067742 A1 WO2003067742 A1 WO 2003067742A1 DE 0203877 W DE0203877 W DE 0203877W WO 03067742 A1 WO03067742 A1 WO 03067742A1
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armature shaft
ring magnet
spring
fastening arrangement
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PCT/DE2002/003877
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German (de)
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Inventor
Andreas Wehrle
Helmut Meier
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches

Definitions

  • the present invention relates to a
  • ring magnets are used to determine the rotor speed and direction of rotation. These ring magnets are on the
  • Armature shaft of the motor attached.
  • the magnets are exposed to both high thermal and mechanical loads.
  • the ring magnet is usually glued to the armature shaft for attachment to it. This process meets the high thermal and mechanical
  • the fastening arrangement according to the invention for fastening a ring magnet on an armature shaft of an electrical machine has the advantage that it can compensate for the different thermal expansions of the components that occur during operation. Furthermore, the fastening arrangement according to the invention is simple in construction and can be manufactured and assembled inexpensively. In addition, non-destructive disassembly of the
  • the fastening arrangement according to the invention is constructed in such a way that the ring magnet bears against a component arranged on the armature shaft on a first end face and bears against a fastening element arranged on the armature shaft on its opposite second end face.
  • the fastening element exerts a prestressing force on the ring magnet in the axial direction, ie in the axial direction of the armature shaft. As a result, the ring magnet is pressed against the component which is fixedly arranged on the armature shaft.
  • the fastening element is arranged on the armature shaft with preload in the radial direction, ie in the radial direction of the armature shaft.
  • the ring magnet is resiliently pressed against a component arranged fixedly on the armature shaft and can thus compensate for axial thermal expansions, in particular of the ring magnet.
  • the fastening element is also arranged resiliently in the radial direction on the armature shaft, so that in addition to compensating for changes in length in the axial direction, it can also compensate for changes in length in the radial direction and radial centering on the armature shaft is made possible.
  • the fastening element according to the invention thus provides a double resilient compensation acting in two different directions (axial and radial direction).
  • the ring magnet can also be arranged loosely, in particular with a close clearance fit, on the armature shaft and rotates in due to the pretension exerted by the fastening element
  • Axial direction with the armature shaft with. This also ensures non-destructive disassembly, so that individual components can be recycled or individual damaged components can be replaced without e.g. the entire assembly "armature shaft" must be replaced.
  • the fastening element is preferably designed as an adapter sleeve with a cylinder region and a flange region.
  • the flange area is arranged approximately perpendicular to the cylinder area and sets the preload in
  • the cylinder area provides the preload in the radial direction of the armature shaft.
  • one or more spring elements are preferably arranged on the flange area and / or on the cylinder area of the clamping sleeve.
  • the spring elements are particularly preferred as spring tongues or resilient projecting areas in the form of Beading formed so that the spring elements are integral parts of the clamping sleeve.
  • the fastening element can be designed as a one-piece component.
  • the fastening element is preferably non-positively and / or positively connected to the ring magnet or the armature shaft.
  • the ring magnet can be a flat contact surface for the
  • the prestressing force applied by the fastening element in the axial direction on the ring magnet is so great that there is no relative rotation between the ring magnet and the component which is arranged on the armature shaft when accelerating or decelerating.
  • a simple and inexpensive construction of the components can thus be provided.
  • projections and / or recesses can be provided on the ring magnet or the armature shaft, in which correspondingly formed spring tongues of the fastening element engage.
  • a positive connection between the ring magnet and the fastening element can reliably rule out a relative rotation between the armature shaft and the ring magnet.
  • a connection between the armature shaft and the fastening element is particularly preferably made possible only by means of a non-positive connection.
  • the fastening element is formed in two parts. This includes
  • Fastening element an adapter sleeve and a spring washer.
  • the adapter sleeve sets the preload in the axial direction ready and the spring ring provides the preload in the radial direction.
  • the spring ring is preferably arranged in the interior of the clamping sleeve, so that the spring ring lies between the armature shaft and the clamping sleeve.
  • the spring ring of the two-part fastening element preferably has a slot that is continuous in the axial direction.
  • the preload in the radial direction is preferably provided by a plurality of outwardly directed, resilient projections (beads).
  • Such a spring ring can be produced in a simple and inexpensive manner, for example by reshaping a spring plate.
  • the spring ring has at its two ends lying in the axial direction a plurality of spring tongues distributed around its circumference, which provide the preload force in the radial direction.
  • the clamping sleeve preferably has at its end opposite the flange area an extension directed inwards in the radial direction.
  • Shaft shoulder provided, which serves as a stop for the fastener or the two components in a two-part fastener.
  • the fastening arrangement is preferably used in a commutator motor and the component which is arranged in a stationary manner on the armature shaft is the commutator of the electrical machine or a shaft shoulder in the armature shaft.
  • a particularly space-saving construction results in the axial direction if the component which is fixedly arranged on the armature shaft is a section of the fastening element and the section and the fastening element are connected via a
  • a support area for the ring magnet is preferably provided, which has at least one tab, which protrudes at least obliquely from the armature shaft, for the
  • Ring magnets on ice Good centering results if the first end face of the ring magnet has a conical inner region.
  • the section has at least one spring element, which is supported on the armature shaft and serves to prevent rotation and / or axial locking, wherein preferably a plurality of spring elements are arranged, which preferably adjoin the tabs.
  • Figure 1 is a schematic, partially sectioned
  • Figure 2 is a sectional side view of the
  • FIG. 2 a front view of the fastening element shown in FIG. 2,
  • Figure 4 is a perspective view of a ring magnet, which by means of the invention
  • FIG. 5 is a front view of the ring magnet shown in FIG. 4,
  • Figure 6 is a partially sectioned side view of a
  • Figure 7 is a sectional side view of an adapter sleeve of the fastener according to the second
  • Figure 8 is a front view of that shown in Figure 7
  • Figure 10 is a front view of that shown in Figure 9
  • Figure 11 is a sectional side view of a fastening arrangement according to a third
  • Figure 12 is a sectional side view of a
  • FIG. 13 is a front view of a fastening arrangement according to a fifth embodiment of the present invention
  • Figure 14 is a schematic, partially sectioned
  • FIG. 15 shows a front view of the tensioning element from FIG. 14.
  • a fastening arrangement 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the fastening arrangement 1 is provided for fastening a ring magnet 2 on an armature shaft 3 of an electrical machine.
  • the ring magnet 2 is used to determine a speed of the armature shaft 3 and / or the direction of rotation of the armature shaft 3.
  • the armature shaft 3 is arranged centrally in a stator (not shown) and is mounted in the stator housing by means of bearings. For reasons of a simplified representation, only one bearing 10 is shown in FIG.
  • the fastening arrangement comprises a fastening element 4, which is shown in detail in FIGS. 2 and 3.
  • the fastening element 4 comprises a cylinder region 5 and a flange region 6.
  • the cylinder region 5 serves to fasten the fastening element 4 on the armature shaft 3.
  • inward projections (beads) are formed on the cylinder region 5, which act as spring elements 8 are provided in order to provide a spring or pretensioning force in the radial direction R of the cylinder region 5.
  • the clamping sleeve 4 is preferably made of a spring plate. As can also be seen from FIGS.
  • a Preloading force in the axial direction A of the clamping sleeve is provided by three spring tongues 7 (see FIG. 3), which are provided on a vertical flange region 6 of the clamping sleeve 4 and protrude from the clamping sleeve 4 in the axial direction. 5
  • the spring tongues 7 are in direct contact with the ring magnet 2 and press the ring magnet 2 against the commutator 9 (see FIG. 1).
  • a plurality of V-shaped recesses 12 are formed in the ring magnet 2, which for a
  • the 20 spring tongues 7 can simply be punched out on areas
  • the number of spring tongues 7 and the number of spring elements 8 can be chosen as desired. It only has to be ensured that sufficient pretensioning force is provided in the axial or radial direction.
  • an outer cylindrical region 11, which has improved stability, is additionally provided on the tensioning element 4 provides the adapter sleeve 4 and simplifies the assembly of the completed armature in the pole housing.
  • Cylinder region 5 of the clamping sleeve 4 also a stationary positioning of the clamping sleeve 4 on the armature shaft 3.
  • the spring elements 8 are designed such that they extend over the entire length of the cylinder region 5. However, it is also possible that they run only over one or more partial areas of the cylinder area 5 of the clamping sleeve 4.
  • the clamping sleeve 4 is positioned on the armature shaft 3 by means of a frictional connection.
  • a shaft projection 13 rolled onto the armature shaft 3 serves to fix the bearing 10 on the armature shaft.
  • a pretensioning force can be provided both in the axial direction A and in the radial direction R, which makes it possible to compensate for heat-related changes in size of the armature shaft 3 or the ring magnet 2.
  • the ring magnet 2 is pressed with its first end face S t against the commutator 9, the clamping sleeve 4 engaging on its second end face S 2 .
  • the inventive clamping sleeve 4 can compensate for changes in length of the commutator and / or the ring magnet 2 in the axial direction.
  • a fastening arrangement 1 according to a second exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 6 to 10.
  • Fastening arrangement of the second exemplary embodiment is no longer formed from a one-piece fastening element, but from ⁇ in ⁇ m two-piece fastening element. More precisely, the fastening element of the second exemplary embodiment is formed from a clamping sleeve 24 and a spring ring 14. The clamping sleeve 24 is shown in more detail in FIGS. 7 and 8 and the spring ring 14 is shown in more detail in FIGS. 9 and 10. As can be seen from FIGS. 7 and 8, the clamping sleeve 24 according to the second exemplary embodiment only provides an axial biasing force
  • This pretensioning force in the axial direction A is provided as in the first exemplary embodiment by three punched-out and shaped spring tongues 7, which are distributed evenly on the circumference of the flange region 6 of the clamping sleeve 24.
  • the biasing force in the radial direction R is provided by the spring ring 14.
  • the spring ring 14 has for this purpose a multiplicity of beads 16 formed on its outer circumference, which press against the circular-cylindrical cylinder region 5 of the clamping sleeve 24.
  • the clamping sleeve 24 serves to provide the axial preload and the spring ring 14 serves to provide the radial preload.
  • a stop 17 is formed on the clamping sleeve 24 at the end opposite the flange region 6.
  • the stop 17 serves to position the spring ring 14 and to stiffen the clamping sleeve 24 in the cylindrical region.
  • a slot 15 is provided on the spring ring 14, which has a width D which corresponds approximately to the width of one of the beads 16 on the spring ring 14.
  • beads 16 on the spring ring 14 can of course also be formed on the inner circumference of the spring ring, or can be formed on both the inner and the outer circumference of the spring ring 14.
  • the fastener according to the invention according to the second embodiment also enables compensation for heat-related changes in length in the radial direction and in the axial direction. Since preferably the
  • Armature shaft and the spring washer are made of steel, a balance is only required between components with different coefficients of thermal expansion.
  • the fastening element according to the second exemplary embodiment is again formed in two parts from an adapter sleeve 24 and a spring ring 14.
  • the spring ring 14 ensures a non-positive connection of the fastening element to the armature shaft 3.
  • spring tongues 18 and 19 are provided on the two ends of the spring ring arranged in the axial direction, which in the form of a Many protruding areas or beads are provided.
  • the plurality of spring tongues 18 and 19 are preferably distributed uniformly around the circumference of the spring ring 14.
  • the clamping sleeve 24 provides the axial prestressing force in this exemplary embodiment only by means of a non-positive connection to a side S 2 of the ring magnet 2.
  • the third exemplary embodiment corresponds to the previously described exemplary embodiments, so that reference can be made to the description given there.
  • FIG. 12 shows a fastening arrangement according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • the same or functionally identical parts are again identified by the same reference numerals as in the previous exemplary embodiments.
  • a positive connection is provided between the clamping sleeve 24 and the ring magnet 2 by means of a spring-loaded element 7.
  • the spring-loaded elements 7 are offset in the axial direction, with the spring ring 14 and the clamping sleeve 24 remaining stationary on the armature shaft.
  • the spring-loaded, form-fitting connection between the ring magnet 2 and the clamping sleeve 24 again resets the element 7 to its starting positions.
  • the spring ring 14 is designed like the spring ring shown in FIGS. 9 and 10.
  • the elements 7 are always resilient elements which, on the one hand and for the function of the length compensation as a result of different thermal expansion
  • the function of the entrainment is useful when accelerating or decelerating the anchor. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the preceding exemplary embodiments, so that reference is made to the description given there.
  • FIG. 13 shows a fastening arrangement according to a fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • the same or functionally identical parts are identified with the same reference numerals as in the previous exemplary embodiments.
  • a plurality of spring elements 7, 7 ' are provided in the fifth exemplary embodiment, which are provided on the flange region 6 for the non-positive and positive connection with one side of the ring magnet 2.
  • the fastening element is again formed in two parts from a clamping sleeve 24 and a spring ring 14.
  • the spring tongues 7, 7 'again provide a biasing force in the axial direction, while the spring ring 14 provides a biasing force in the radial direction.
  • this embodiment corresponds to the previous embodiments, so that a detailed
  • FIG. 14 shows a further embodiment of a fastening arrangement.
  • This fastening arrangement according to the invention is also provided for fastening a ring magnet 2 to an armature shaft 3 of an electrical machine.
  • the ring magnet 2 is used for
  • the armature shaft 3 is also arranged in a stator (not shown) and is mounted in the stator housing by means of bearings. For reasons of a simplified illustration, only one bearing 10 is shown in FIG.
  • a fastening element 30 or tensioning element - also called a tensioning or clamping sleeve - is used to fasten the ring magnet 2 on the armature shaft 3.
  • the tensioning element 30 is designed such that it clamps on the armature shaft 3 and secures the ring magnet 2 against relative rotation and axial displacement relative to the armature shaft 3.
  • the tensioning element 30 is preferably made of spring steel, but should at least consist of a stiff but flexible material.
  • the fastening element 30 comprises a flange area 6, which is similar to that of FIGS. 2 and 3.
  • the flange region 6 is followed by a preferably sleeve-shaped intermediate section 32, to which its end section 34 adjoins, which preferably - similar to the previous embodiments - corresponds to a component fixedly arranged on the armature shaft 3.
  • the flange region 6 lies approximately in one plane and is preferably essentially in the form of a disk ring. This saves axial installation space. At the flange area 6 are acting in the direction of the end portion 34
  • the spring elements 7 are preferably also used for axial length compensation, which, due to the different temperature expansions of the material of the ring magnet 2 and the material of the armature shaft 3 or of the fastening element 30 are.
  • the spring elements 7 have the shape of ring disk segments which extend over approximately 90 °.
  • the spring elements 7 are connected to the intermediate section 32 via a radially extending connecting section 7a. With a middle section 7b, which is preferably essentially flat, the spring elements run at a distance around the intermediate section 32.
  • the connecting sections 7a and middle sections 7b run in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the fastening element 30, but they can also protrude from this plane depending on the desired strength of the spring action.
  • the ends 7c of the spring element 7 are curved in the direction of the end section 34, the edges 7d pointing away from the end section 34.
  • the spring elements 7 with their center pieces 7b can also protrude radially and partially, for example
  • the intermediate section 32 first serves to connect the end section 34 and the fastening element 30 and can therefore has a geometrical design that serves this function and is adapted to the shape of the armature shaft 3; for example, this can be done by means of webs between the flange region 6 and the end section 34. Furthermore, the ring magnet 2 is arranged around the intermediate section 32, which further saves axial installation space, in particular compared to the previous exemplary embodiments.
  • the intermediate section 32 is preferably in the
  • Essentially cylindrical or has the shape of a cylindrical sleeve, as can be seen particularly clearly from FIG.
  • Inwardly directed projections (beads) or so-called spring pockets are also formed, which are provided as spring elements 8 in order to provide a spring or pretensioning force in the radial direction.
  • This design is particularly advantageous with regard to different thermal expansions of the intermediate section 32 and the armature shaft 3, since only a small radial installation space is required for this. This can be achieved by a snug fit.
  • a completely cylindrical intermediate section is also conceivable, on which a further elastic element or a so-called tolerance ring is arranged.
  • the spring elements 8 it is also possible for the spring elements 8 to be designed as radially extending, inwardly directed projections. However, the manufacture of the spring elements 8 shown, which run in the axial direction, is generally simpler.
  • the end section 34 adjoining the intermediate section 32 has at least one support area 36 for the ring magnet 2.
  • At least one of the armature shaft 3 at least obliquely protruding tab 38 for the ring magnet 2 to be provided.
  • a tab 38 is sufficient if the ring magnet 2 is secured radially by contact with the intermediate section 32. It is also conceivable that the tab 38 protrudes radially vertically. However, as shown, it is also possible to provide several tabs 38 on the circumference.
  • the tab or tabs 38 protrude obliquely outwards from the intermediate section 32 or lie on a conical one
  • the first end face S ⁇ of the ring magnet 2 has a conical inner region 40 which bears on the tabs 38.
  • a gap is provided between the ring magnet 2 and the intermediate section 34. This is achieved by dimensioning the
  • the ring magnet 2 may only come into contact with the intermediate section 34 at low operating temperatures. If the ring magnet 2 is in contact with the intermediate section 32 and the operating temperatures are not reached, the ring magnet 2 contracts more than the armature shaft 3 and the ring magnet 2 can tear open.
  • the spring elements 8 could also be omitted. Because with a different temperature expansion of the armature shaft 3 and the ring magnet 30, a correspondingly dimensioned gap is sufficient in the radial direction, whereby the spring elements 7 serve to compensate for different thermal expansions. In addition, the ring magnet 2 can even move on the tabs 38 or a region 36 which is adapted in accordance with the conical inner region 40.
  • the flange region 6 also preferably has protruding sections which serve to prevent rotation.
  • the sections for example so-called form ein ⁇ Hirtvertechnikung that ein ⁇ s corresponds to the surface of the end faces S Q _, S 2 of the annular magnet 2 and the fixture.
  • a resilient effect can also be achieved here by the tabs 40 in connection with adjoining spring elements 42. As a result, the ring magnet 2 is secured by frictional engagement, which is quite sufficient at low loads.
  • the spring elements 42 which connect to the tabs 40 and are distributed around the circumference of the end section 34, are supported on the armature shaft 3 and serve to prevent rotation and / or axial securing. At least one spring element 42 would be sufficient. With several spring elements 42, however, a more secure hold is guaranteed. It is also possible that the spring elements 42 are provided instead or additionally on the flange area 6 or another suitable location. In the exemplary embodiment shown, the lash-shaped spring elements 42 stand obliquely inwards.
  • the fastening arrangement according to FIGS. 14 and 15 serves to fasten the ring magnet 2 on the armature shaft 3 of an electrical machine.
  • the ring magnet 2 is used to determine the armature shaft speed and / or the armature shaft rotation direction.
  • the ring magnet 2 rests on the first end face S x on the end section 9 arranged fixedly or stationary on the armature shaft 3 and on the second end face S 2 on the flange region 6 of the fastening element 30.
  • the fastening element 30 provides a prestressing force in particular through the flange region 6 ready in the axial direction A and radial direction R of the armature shaft 3 or of the fastening element 30.
  • end section 34 which is fixedly arranged on the anchor wall, is part of the fastening element 30 or is integrated therein, and the end section 34 and the fastening member 30 are connected to one another via an intermediate section 34, around which the ring magnet 2 is arranged.
  • fastening element 30 can also be used to fasten ring-shaped components other than only that of ring magnets 3.
  • the present invention relates to a fastening arrangement
  • the fastening element 4, 14 provides a pretensioning force in the axial direction A and in the radial direction R in order to enable length compensation of heat-related changes in length and to secure against relative rotation between the armature shaft 3 and the ring magnet 2.

Abstract

The invention relates to a securing device for securing an annular magnet (2) to a rotor shaft (3) of an electric machine. Said annular magnet (2) is used in order to determine the speed of the rotor shaft and/or the rotational direction of the rotor shaft. A first front face (S1) of the annular magnet (2) lies in contact with a component (9) securely fixed to the rotor shaft (3). A second front face (S2) of the annular magnet (2) lies in contact with a securing element arranged on the rotor shaft (3). Said securing element (4, 14, 30) provides a pretensioning force in an axial direction (A) and in a radial direction (R) in order to enable longitudinal compensation of heat related longitudinal alterations.

Description

Anordnung zur Befestigung eines Ringmagneten auf einer AnkerwelleArrangement for attaching a ring magnet to an armature shaft
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eineThe present invention relates to a
Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Ringmagneten auf einer Ankerwelle einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.Fastening arrangement for fastening a ring magnet on an armature shaft of an electrical machine according to the preamble of patent claim 1.
Bei bekannten elektrischen Maschinen, insbesondere bei Kommutator-Motoren, welche z.B. als Antriebsmotoren für elektrische Fensterheber oder zur Unterstützung der Lenkkraft o.Ä. in Fahrzeugen eingesetzt werden, werden Ringmagnete zur Ermittlung der Rotordrehzahl und der Drehrichtung verwendet. Diese Ringmagnete sind auf derIn known electrical machines, especially in commutator motors, which e.g. as drive motors for electric windows or to support the steering force or similar are used in vehicles, ring magnets are used to determine the rotor speed and direction of rotation. These ring magnets are on the
Ankerwelle des Motors befestigt. Hierbei sind die Magnete sowohl hohen thermischen als auch mechanischen Belastungen ausgesetzt. Üblicherweise wird der Ringmagnet zur Befestigung auf der Ankerwelle mit dieser verklebt. Dieses Verfahren erfüllt die hohen thermischen und mechanischenArmature shaft of the motor attached. The magnets are exposed to both high thermal and mechanical loads. The ring magnet is usually glued to the armature shaft for attachment to it. This process meets the high thermal and mechanical
Anforderungen, ist jedoch mit einem hohen Fertigungsaufwand verbunden und sehr kostenintensiv. Aufgrund der hohen thermischen Belastungen treten jedoch bei den aus unterschiedlichen Materialien hergestellten Bauteilen des Motors unterschiedliche Wärmeausdehnungen auf, was zu Funktionsproblemen des Motors führen kann. Die bekannten Befestigungsmöglichkeiten des Ringmagneten auf der Ankerwelle können jedoch keinen Ausgleich für unterschiedliche Wärmeausdehnungen der Bauteile bereitstellen. Zur Erhöhung der Funktionssicherheit des Motors wäre es daher wünschenswert, einen derartigen Wärmedehnungsausgleich bereitzustellen und das Verkleben durch eine geeignete Anwendung zu ersetzen.Requirements, however, is associated with a high manufacturing expenditure and very cost-intensive. Due to the high thermal loads, however, the components made of different materials Different thermal expansions on the engine, which can lead to functional problems of the engine. However, the known fastening options of the ring magnet on the armature shaft cannot provide compensation for different thermal expansions of the components. To increase the functional reliability of the engine, it would therefore be desirable to provide such a thermal expansion compensation and to replace the gluing by a suitable application.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Ringmagneten auf einer Ankerwelle einer elektrischen Maschine weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie die im Betrieb auftretenden unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Bauteile ausgleichen kann. Weiterhin ist die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung einfach aufgebaut und kann kostengünstig hergestellt und montiert werden. Darüber hinaus ist auch eine zerstörungsfreie Demontage desThe fastening arrangement according to the invention for fastening a ring magnet on an armature shaft of an electrical machine has the advantage that it can compensate for the different thermal expansions of the components that occur during operation. Furthermore, the fastening arrangement according to the invention is simple in construction and can be manufactured and assembled inexpensively. In addition, non-destructive disassembly of the
Ringmagneten bzw. anderer Bauteile der Befestigungsanordnung von der Ankerwelle möglich. Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung ist derart aufgebaut, dass der Ringmagnet an einer ersten Stirnseite an einem auf der Ankerwelle angeordneten Bauteil anliegt und an seiner entgegengesetzten zweiten Stirnseite an einem auf der Ankerwelle angeordneten Befestigungselement anliegt. Das Befestigungselement übt auf den Ringmagneten eine Vorspannkraf in Axialrichtung, d.h. in Axialrichtung der Ankerwelle, aus. Dadurch wird der Ringmagnet gegen das ortsfest auf der Ankerwelle angeordnete Bauteil gedrück . Weiterhin ist das Befestigungselement auf der Ankerwelle mit Vorspannung in Radialrichtung, d.h. m Radialrichtung der Ankerwelle, angeordnet. Somit wird durch das erfindungsgemäße Befestigungselement der Ringmagnet federnd gegen ein auf der Ankerwelle ortsfest angeordnetes Bauteil gedrückt und kann somit axiale Wärmeausdehnungen insbesondere des Ringmagneten ausgleichen. Weiterhin ist das Befestigungselement auch federnd in Radialrichtung auf der Ankerwelle angeordnet, so dass es neben dem Ausgleich von Längenänderungen in Axialrichtung auch Längenänderungen in Radialrichtung ausgleichen kann und eine radiale Zentrierung auf der Ankerwelle ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Befestigungselement stellt somit einen zweifachen, in zwei unterschiedliche Richtungen (Axial- und Radialrichtung) wirkenden federnden Ausgleich bereit. Der Ringmagnet kann dabei auch lose, insbesondere mit einer engen Spielpassung, auf der Ankerwelle angeordnet werden und dreht sich aufgrund der vom Befestigungselement ausgeübten Vorspannung inRing magnets or other components of the fastening arrangement possible from the armature shaft. The fastening arrangement according to the invention is constructed in such a way that the ring magnet bears against a component arranged on the armature shaft on a first end face and bears against a fastening element arranged on the armature shaft on its opposite second end face. The fastening element exerts a prestressing force on the ring magnet in the axial direction, ie in the axial direction of the armature shaft. As a result, the ring magnet is pressed against the component which is fixedly arranged on the armature shaft. Furthermore, the fastening element is arranged on the armature shaft with preload in the radial direction, ie in the radial direction of the armature shaft. Thus, by the Fastening element according to the invention, the ring magnet is resiliently pressed against a component arranged fixedly on the armature shaft and can thus compensate for axial thermal expansions, in particular of the ring magnet. Furthermore, the fastening element is also arranged resiliently in the radial direction on the armature shaft, so that in addition to compensating for changes in length in the axial direction, it can also compensate for changes in length in the radial direction and radial centering on the armature shaft is made possible. The fastening element according to the invention thus provides a double resilient compensation acting in two different directions (axial and radial direction). The ring magnet can also be arranged loosely, in particular with a close clearance fit, on the armature shaft and rotates in due to the pretension exerted by the fastening element
Axialrichtung mit der Ankerwelle mit. Dadurch kann auch eine zerstörungsfreie Demontage gewährleistet werden, um einzelne Bauteile einem Recycling zuzuführen bzw. einzelne beschädigte Bauteile ersetzen zu können, ohne dass z.B. die gesamte Baugruppe "Ankerwelle" ersetzt werden muss.Axial direction with the armature shaft with. This also ensures non-destructive disassembly, so that individual components can be recycled or individual damaged components can be replaced without e.g. the entire assembly "armature shaft" must be replaced.
Vorzugsweise ist das Befestigungselement als Spannhülse mit einem Zylinderbereich und einem Flanschbereich ausgebildet . Der Flanschbereich ist dabei ungefähr senkrecht zum Zylinderbereich angeordnet und stellt die Vorspannung inThe fastening element is preferably designed as an adapter sleeve with a cylinder region and a flange region. The flange area is arranged approximately perpendicular to the cylinder area and sets the preload in
Axialrichtung zum Ringmagneten bereit. Der Zylinderbereich stellt die Vorspannung in Radialrichtung der Ankerwelle bereit .Axial direction ready for ring magnet. The cylinder area provides the preload in the radial direction of the armature shaft.
Um einen einfachen Aufbau der Spannhülse bereitzustellen, sind am Flanschbereich und/oder am Zylinderbereich der Spannhülse vorzugsweise eine oder mehrere Federelemente angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Federelemente als Federzungen bzw. federnde vorstehende Bereiche in Form von Sicken ausgebildet, so dass die Federelemente integrale Bestandteile der Spannhülse sind. Dadurch kann das Befestigungselement als einteiliges Bauteil ausgebildet sein.In order to provide a simple construction of the clamping sleeve, one or more spring elements are preferably arranged on the flange area and / or on the cylinder area of the clamping sleeve. The spring elements are particularly preferred as spring tongues or resilient projecting areas in the form of Beading formed so that the spring elements are integral parts of the clamping sleeve. As a result, the fastening element can be designed as a one-piece component.
Vorzugsweise ist das Befestigungselement mit dem Ringmagnet bzw. der Ankerwelle kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem Ringmagnet und dem Befestigungselement kann der Ringmagnet ein plane Anlagefläche für dasThe fastening element is preferably non-positively and / or positively connected to the ring magnet or the armature shaft. With a non-positive connection between the ring magnet and the fastening element, the ring magnet can be a flat contact surface for the
Befestigungselement aufweisen. Dabei ist die durch das Befestigungselement aufgebrachte Vorspannkraft in Axialrichtung auf den Ringmagneten so groß, dass beim Beschleunigen bzw. Verzögern keine Relatiwerdrehung zwischen dem Ringmagneten und dem auf der Ankerwelle ortsfest angeordneten Bauteil auftritt. Somit kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau der Bauteile bereitgestellt werden. Für eine formschlüssige Verbindung können beispielsweise am Ringmagneten bzw. der Ankerwelle Vorsprünge und/oder Aussparungen vorgesehen sein, in welche entsprechend gebildete Federzungen des Befestigungselements eingreifen. Insbesondere kann eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Ringmagneten und dem Befestigungselement mit Sicherheit eine Relatiwerdrehung zwischen der Ankerwellε und dem Ringmagneten ausschließen. Besonders bevorzugt wird eine Verbindung zwischen der Ankerwelle und dem Befestigungselement ausschließlich mittels einer kraftschlüssigen Verbindung ermöglicht.Have fastener. The prestressing force applied by the fastening element in the axial direction on the ring magnet is so great that there is no relative rotation between the ring magnet and the component which is arranged on the armature shaft when accelerating or decelerating. A simple and inexpensive construction of the components can thus be provided. For a positive connection, for example, projections and / or recesses can be provided on the ring magnet or the armature shaft, in which correspondingly formed spring tongues of the fastening element engage. In particular, a positive connection between the ring magnet and the fastening element can reliably rule out a relative rotation between the armature shaft and the ring magnet. A connection between the armature shaft and the fastening element is particularly preferably made possible only by means of a non-positive connection.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Befestigungselement zweiteilig ausgebildet. Dabei umfasst dasAccording to a further preferred exemplary embodiment of the present invention, the fastening element is formed in two parts. This includes
Befestigungselement eine Spannhülse und einen Federring. Die Spannhülse stellt dabei die Vorspannung in Axialrichtung bereit und der Federring stellt die Vorspannung in Radialrichtung bereit. Der Federring ist dabei vorzugsweise im Inneren der Spannhülse angeordnet, so dass der Federring zwischen der Ankerwelle und der Spannhülse liegt.Fastening element an adapter sleeve and a spring washer. The adapter sleeve sets the preload in the axial direction ready and the spring ring provides the preload in the radial direction. The spring ring is preferably arranged in the interior of the clamping sleeve, so that the spring ring lies between the armature shaft and the clamping sleeve.
Vorzugsweise weist der Federring des zweiteiligen Befestigungselements einen in Axialrichtung durchgehenden Schlitz auf. Die Vorspannung in Radialrichtung wird vorzugsweise durch eine Vielzahl von nach außen gerichteten, federnden Vorsprüngen (Sicken) bereitgestellt. Ein derartiger Federring kann in einfacher und kostengünstiger Weise beispielsweise durch Umformen eines Federblechs hergestellt werden.The spring ring of the two-part fastening element preferably has a slot that is continuous in the axial direction. The preload in the radial direction is preferably provided by a plurality of outwardly directed, resilient projections (beads). Such a spring ring can be produced in a simple and inexpensive manner, for example by reshaping a spring plate.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Federring an seinen beiden in Axialrichtung liegenden Enden jeweils eine Vielzahl von an seinem Umfang verteilten Federzungen auf, welche die Vorspannkraft in Radialrichtung bereitstellen. Um einen Anschlag für den Federring bereitzustellen, weist die Spannhülse vorzugsweise an ihrem dem Flanschbereich entgegengesetzten Ende einen in Radialrichtung nach innen gerichteten Fortsatz auf.According to another preferred embodiment of the invention, the spring ring has at its two ends lying in the axial direction a plurality of spring tongues distributed around its circumference, which provide the preload force in the radial direction. In order to provide a stop for the spring ring, the clamping sleeve preferably has at its end opposite the flange area an extension directed inwards in the radial direction.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist an der Ankerwelle einAccording to another preferred embodiment of the present invention, an is on the armature shaft
Wellenabsatz vorgesehen, welcher als Anschlag für das Befestigungselement bzw. die beiden Bauteile bei einem zweiteiligen Befestigungselement dient.Shaft shoulder provided, which serves as a stop for the fastener or the two components in a two-part fastener.
Vorzugsweise wird die Befestigungsanordnung bei einem Kommutator-Motor verwendet und das auf der Ankerwelle ortsfest angeordnete Bauteil ist der Kommutator der elektrischen Maschine oder ein Wellenabsatz in der Ankerwelle . Eine in axialer Richtung besonders platzsparende Bauweise ergibt sich, wenn das fest auf der Ankerwelle angeordnete Bauteil ein Abschnitt des Befestigungselements ist und der Abschnitt und das Befestigungselement über einenThe fastening arrangement is preferably used in a commutator motor and the component which is arranged in a stationary manner on the armature shaft is the commutator of the electrical machine or a shaft shoulder in the armature shaft. A particularly space-saving construction results in the axial direction if the component which is fixedly arranged on the armature shaft is a section of the fastening element and the section and the fastening element are connected via a
Zwischenabschnitt, um den der Ringmagnet angeordnet ist, miteinander verbunden sind. An diesem Abschnitt ist vorzugsweise ein Auflagebereich für den Ringmagneten vorgesehen, der wenigstens eine, vorzugsweise von der Ankerwelle, zumindest schräg abstehende Lasche für denIntermediate section around which the ring magnet is arranged are connected to one another. At this section, a support area for the ring magnet is preferably provided, which has at least one tab, which protrudes at least obliquely from the armature shaft, for the
Ringmagneten auf eist. Eine gute Zentrierung ergibt sich, wenn die erste Stirnseite des Ringmagneten einen konischen Innenbereich aufweist.Ring magnets on ice. Good centering results if the first end face of the ring magnet has a conical inner region.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Abschnitt wenigstens ein Federelement auf, das sich an der Ankerwelle abstützt und der Verdrehsicherung und/oder axialen Sicherung dient, wobei vorzugsweise mehrere Federelemente angeordnet sind, die sich vorzugsweise an die Laschen anschließen.In a preferred development, the section has at least one spring element, which is supported on the armature shaft and serves to prevent rotation and / or axial locking, wherein preferably a plurality of spring elements are arranged, which preferably adjoin the tabs.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Befεstigungsanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantages and advantageous developments of the fastening arrangement according to the invention result from the subclaims and the description.
Zeichnungendrawings
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Several embodiments of the invention are explained in more detail in the following description. Show it:
Figur 1 eine schematischε, teilweise geschnitteneFigure 1 is a schematic, partially sectioned
Seitenansicht einer Befestigungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 2 eine geschnittene Seitenansicht desSide view of a fastening arrangement according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a sectional side view of the
Befestigungselements der in Figur 1 gezeigtenFastening element shown in Figure 1
Befestigungsanordnung , Figur 3 eine Vorderansicht des in Figur 2 gezeigten Befestigungselements,3, a front view of the fastening element shown in FIG. 2,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines Ringmagneten, welcher mittels der erfindungsgemäßenFigure 4 is a perspective view of a ring magnet, which by means of the invention
Befestigungsanordnung fixiert wird, Figur 5 eine Vorderansicht des in Figur 4 gezeigten Ringmagneten,5 is a front view of the ring magnet shown in FIG. 4,
Figur 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einerFigure 6 is a partially sectioned side view of a
Befestigungsanordnung gemäß einem zweitenFastening arrangement according to a second
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 7 eine geschnittene Seitenansicht einer Spannhülse des Befestigungselements gemäß dem zweitenEmbodiment of the present invention, Figure 7 is a sectional side view of an adapter sleeve of the fastener according to the second
Ausführungsbeispiel , Figur 8 eine Vorderansicht der in Figur 7 gezeigtenEmbodiment, Figure 8 is a front view of that shown in Figure 7
Spannhülse, Figur 9 eine Seitenansicht eines Federrings des Befestigungselements gemäß dem zweiten9, a side view of a spring ring of the fastening element according to the second
Ausführungsbeispiel , Figur 10 eine Vorderansicht des in Figur 9 gezeigtenEmbodiment, Figure 10 is a front view of that shown in Figure 9
Federelements , Figur 11 eine geschnittene Seitenansicht einer Befestigungsanordnung gemäß einem drittenSpring element, Figure 11 is a sectional side view of a fastening arrangement according to a third
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 12 eine geschnittene Seitenansicht einerEmbodiment of the present invention, Figure 12 is a sectional side view of a
Befestigungsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 13 eine Vorderansicht einer Befestigungsanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Figur 14 eine schematische, teilweise geschnitteneFastening arrangement according to a fourth embodiment of the present invention, Figure 13 is a front view of a fastening arrangement according to a fifth embodiment of the present invention, Figure 14 is a schematic, partially sectioned
Seitenansicht einer Befestigungsanordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und Figur 15 eine Vorderansicht des Spannelements aus Figur 14.Side view of a mounting arrangement according to 15 shows a sixth exemplary embodiment of the present invention and FIG. 15 shows a front view of the tensioning element from FIG. 14.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 eine Befestigungsanordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.A fastening arrangement 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 1 to 5.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 zur Befestigung eines Ringmagneten 2 auf einer Ankerwelle 3 einer elektrischen Maschine vorgesehen. Der Ringmagnet 2 dient dabei zur Ermittlung einer Drehzahl der Ankerwelle 3 und/oder der Drehrichtung der Ankerwelle 3. Die Ankerwelle 3 ist dabei in einem nicht dargestellten Stator zentrisch angeordnet und wird mittels Lagern im Gehäuse des Stators gelagert. In Figur 1 ist aus Gründen einer vereinf chten Darstellung nur ein Lager 10 dargestellt.As can be seen from FIG. 1, the fastening arrangement 1 according to the invention is provided for fastening a ring magnet 2 on an armature shaft 3 of an electrical machine. The ring magnet 2 is used to determine a speed of the armature shaft 3 and / or the direction of rotation of the armature shaft 3. The armature shaft 3 is arranged centrally in a stator (not shown) and is mounted in the stator housing by means of bearings. For reasons of a simplified representation, only one bearing 10 is shown in FIG.
Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung umfasst ein Befestigungselement 4, welches im Detail in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Das Befestigungselement 4 umfasst einen Zylinderbereich 5 und einen Flanschbereich 6. Der Zylinderbereich 5 dient zur Befestigung des Befestigungselements 4 auf der Ankerwelle 3. Wie insbesondere in Figur 3 gezeigt, sind dabei am Zylinderbereich 5 nach innen gerichtete Vorsprünge (Sicken) ausgebildet, welche als Federelemente 8 vorgesehen sind, um eine Feder- bzw. Vorspannkraft in Radialrichtung R des Zylinderbεreichs 5 bereitzustellen. Die Spannhülse 4 ist dabei vorzugsweise aus einem Federblech hergestellt. Wie weiterhin aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, wird eine Vorspannkraft in Axialrichtung A der Spannhülse durch drei Federzungen 7 (vgl. Figur 3) bereitgestellt, welche an einem senkrechten Flanschbereich 6 der Spannhülse 4 vorgesehen sind und in Axialrichtung von der Spannhülse 4 vorstehen. 5 Die Federzungen 7 stehen dabei unmittelbar in Kontakt mit dem Ringmagnet 2 und drücken den Ringmagnet 2 gegen den Kommutator 9 (vgl. Figur 1) . Wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, sind im Ringmagnet 2 eine Vielzahl von V- förmigen Aussparungen 12 gebildet, welche für eineThe fastening arrangement according to the invention comprises a fastening element 4, which is shown in detail in FIGS. 2 and 3. The fastening element 4 comprises a cylinder region 5 and a flange region 6. The cylinder region 5 serves to fasten the fastening element 4 on the armature shaft 3. As shown in particular in FIG. 3, inward projections (beads) are formed on the cylinder region 5, which act as spring elements 8 are provided in order to provide a spring or pretensioning force in the radial direction R of the cylinder region 5. The clamping sleeve 4 is preferably made of a spring plate. As can also be seen from FIGS. 2 and 3, a Preloading force in the axial direction A of the clamping sleeve is provided by three spring tongues 7 (see FIG. 3), which are provided on a vertical flange region 6 of the clamping sleeve 4 and protrude from the clamping sleeve 4 in the axial direction. 5 The spring tongues 7 are in direct contact with the ring magnet 2 and press the ring magnet 2 against the commutator 9 (see FIG. 1). As can be seen from Figures 4 and 5, a plurality of V-shaped recesses 12 are formed in the ring magnet 2, which for a
L0 formschlüssige Verbindung mit dεn Federzungen 7 der Spannhülse vorgesehen sind. Somit stellt die Befestigungsanordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gleichzeitig einε formschlüssige Verbindung zwischen den Federzungen 7 und dem Ringmagnet 2 bereit als auch eineL0 positive connection with the spring tongues 7 of the clamping sleeve are provided. Thus, the fastening arrangement according to the first embodiment simultaneously provides a positive connection between the spring tongues 7 and the ring magnet 2 as well as one
L5 kraftschlüssige Verbindung zwischen den Federzungen 7 und dem Ringmagnet 2, da die Federzungen 7 den Ringmagnet 2 gegen den Kommutator in Axialrichtung A vorspannen.L5 non-positive connection between the spring tongues 7 and the ring magnet 2, since the spring tongues 7 bias the ring magnet 2 against the commutator in the axial direction A.
Wie am besten aus Figur 3 ersichtlich ist, können die 20 Federzungen 7 einfach durch Ausstanzen von Bereichen amAs can best be seen from FIG. 3, the 20 spring tongues 7 can simply be punched out on areas
Flanschbereich 6 und anschließendem Umformen der Federzungen 7 nach außen, so dass sie einen gewölbten Kontaktbereich aufweisen, hergestellt werden.Flange region 6 and then reshaping the spring tongues 7 to the outside so that they have a curved contact area.
25 Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Federzungen 7 und die Anzahl der Federelemente 8 beliebig gewählt v/erdεn kann. Es muss nur sichergestellt werden, dass eine ausreichende Vorspannkraf in Axialrichtung bzw. Radialrichtung bereitgestellt wird.25 It should be noted that the number of spring tongues 7 and the number of spring elements 8 can be chosen as desired. It only has to be ensured that sufficient pretensioning force is provided in the axial or radial direction.
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Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, ist am Spannelement 4 noch zusätzlich ein äußerer zylindrischer Bereich 11 vorgesehen, welcher eine verbesserte Stabilität der Spannhülse 4 bereitstellt und die Montage des komplettierten Ankers in das Polgehäuse vereinfacht.As can be seen in particular from FIG. 2, an outer cylindrical region 11, which has improved stability, is additionally provided on the tensioning element 4 provides the adapter sleeve 4 and simplifies the assembly of the completed armature in the pole housing.
Neben der Bereitstellung der Fedεrkraft in radialer Richtung bewirken die Federelemente 8 am inneren Umfang desIn addition to providing the spring force in the radial direction, the spring elements 8 on the inner circumference of the
Zylinderbereichs 5 der Spannhülse 4 auch eine ortsfeste Positionierung der Spannhülse 4 auf der Ankerwelle 3. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die Federelemente 8 derart ausgebildet, dass sie über die gesamte Länge des Zylinderbereichs 5 verlaufen. Es ist jedoch auch möglich, dass sie nur über einεn oder mehrεre Teilbereiche des Zylinderbεreichs 5 der Spannhülse 4 verlaufen. Somit ist die Spannhülse 4 mittels Kraftschluss ortsfest auf der Ankerwelle 3 positioniert. Ein auf die Ankerwelle 3 rollierter Wellenvorsprung 13 dient zur Fixierung des Lagers 10 auf der Ankerwelle.Cylinder region 5 of the clamping sleeve 4 also a stationary positioning of the clamping sleeve 4 on the armature shaft 3. As can be seen from Figure 2, the spring elements 8 are designed such that they extend over the entire length of the cylinder region 5. However, it is also possible that they run only over one or more partial areas of the cylinder area 5 of the clamping sleeve 4. Thus, the clamping sleeve 4 is positioned on the armature shaft 3 by means of a frictional connection. A shaft projection 13 rolled onto the armature shaft 3 serves to fix the bearing 10 on the armature shaft.
Somit kann mit der erfindungsgemäßen Spannhülse 4 eine Vorspannkraft sowohl in axialer Richtung A als auch in radialer Richtung R bereitgestellt werden, wodurch es möglich ist, wärmebedingte Größenänderungen der Ankerwelle 3 bzw. des Ringmagneten 2 auszugleichen. Durch die Spannhülse 4 wird der Ringmagnet 2 mit seiner ersten Stirnseite St gegεn den Kommutator 9 gedrückt, wobei die Spannhülse 4 an seiner zweiten Stirnseitε S2 angrεift. Somit kann diε erfindungsgemäße Spannhülse 4 Längenänderungen des Kommutators und/oder dεs Ringmagnεten 2 in Axialrichtung ausgleichen.Thus, with the clamping sleeve 4 according to the invention, a pretensioning force can be provided both in the axial direction A and in the radial direction R, which makes it possible to compensate for heat-related changes in size of the armature shaft 3 or the ring magnet 2. Through the clamping sleeve 4, the ring magnet 2 is pressed with its first end face S t against the commutator 9, the clamping sleeve 4 engaging on its second end face S 2 . Thus, the inventive clamping sleeve 4 can compensate for changes in length of the commutator and / or the ring magnet 2 in the axial direction.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 6 bis 10 eine Befestigungsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichεn Bεzugszεichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet .A fastening arrangement 1 according to a second exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 6 to 10. The same or functionally the same parts with the same reference numerals as in the first embodiment.
Wie insbesonderε aus Figur 6 εrsichtlich ist, ist im Gegεnsatz zum εrstεn Ausführungsbeispiel dieAs can be seen in particular from FIG. 6, in contrast to the first exemplary embodiment
Befestigungsanordnung des zweiten Ausführungsbeispiels nicht mehr aus einem einstückigen Befestigungselement gebildet, sondern aus εinεm zwεistückigεn Befestigungselement. Genauer ist das Befestigungselement des zweiten Ausführungsbeispiels aus einer Spannhülse 24 und einem Federring 14 gebildet. Die Spannhülse 24 ist dabei in den Figuren 7 und 8 genauer dargestellt und der Federring 14 ist in den Figuren 9 und 10 genauer dargestellt. Wie aus den Figuren 7 und 8 ersichtlich ist, stellt die Spannhülse 24 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nur noch eine Vorspannkraft in axialerFastening arrangement of the second exemplary embodiment is no longer formed from a one-piece fastening element, but from εinεm two-piece fastening element. More precisely, the fastening element of the second exemplary embodiment is formed from a clamping sleeve 24 and a spring ring 14. The clamping sleeve 24 is shown in more detail in FIGS. 7 and 8 and the spring ring 14 is shown in more detail in FIGS. 9 and 10. As can be seen from FIGS. 7 and 8, the clamping sleeve 24 according to the second exemplary embodiment only provides an axial biasing force
Richtung A bereit. Diese Vorspannkraft in axialer Richtung A wird dabei wie im ersten Ausführungsbeispiel durch drei ausgestanzte und umgeformte Federzungen 7 bereitgestellt, welche gleichmäßig am Umfang des Flanschbereichs 6 der Spannhülse 24 vertεilt sind. Im Untεrschied zum erstenDirection A ready. This pretensioning force in the axial direction A is provided as in the first exemplary embodiment by three punched-out and shaped spring tongues 7, which are distributed evenly on the circumference of the flange region 6 of the clamping sleeve 24. In contrast to the first
Ausführungsbeispiel wird beim zweiten Ausführungsbeispiel jedoch die Vorspannkraft in Radialrichtung R durch den Federring 14 bereitgestellt . Wie aus den Figuren 9 und 10 ersichtlich ist, weist der Federring 14 hierzu eine Vielzahl von an seinem äußerεn Umfang gεbildeten Sicken 16 auf, welche gegen den kreiszylindrischen Zylinderbereich 5 der Spannhülse 24 drücken. Somit dient die Spannhülse 24 zur Bereitstellung der axialen Vorspannkraft und der Federring 14 dient zur Bereitstellung -der radialen Vorspannkraft.In the second exemplary embodiment, however, the biasing force in the radial direction R is provided by the spring ring 14. As can be seen from FIGS. 9 and 10, the spring ring 14 has for this purpose a multiplicity of beads 16 formed on its outer circumference, which press against the circular-cylindrical cylinder region 5 of the clamping sleeve 24. Thus, the clamping sleeve 24 serves to provide the axial preload and the spring ring 14 serves to provide the radial preload.
Weitεrhin ist an der Spannhülse 24 an dem dem Flanschbereich 6 entgegengesεtzten Ende ein Anschlag 17 ausgebildet. Der Anschlag 17 dient zur Positionierung des Fedεrringes 14 und zur Versteifung der Spannhülse 24 im zylindrischen Berεich. Zur einfacheren Montage und zum Längenausgleich unter Belastung ist am Federring 14 ein Schlitz 15 vorgesehen, welcher eine Breite D aufweist, die ungefähr der Breite einer der Sicken 16 am Federring 14 entspricht.Furthermore, a stop 17 is formed on the clamping sleeve 24 at the end opposite the flange region 6. The stop 17 serves to position the spring ring 14 and to stiffen the clamping sleeve 24 in the cylindrical region. For easier assembly and for length compensation under load, a slot 15 is provided on the spring ring 14, which has a width D which corresponds approximately to the width of one of the beads 16 on the spring ring 14.
Es sei weiterhin angemεrkt, dass die Sicken 16 am Federring 14 selbstverständlich auch am inneren Umfang des Federrings ausgebildet sein können, oder sowohl am inneren als auch am äußeren Umfang des Federrings 14 ausgebildet sein können.It should also be noted that the beads 16 on the spring ring 14 can of course also be formed on the inner circumference of the spring ring, or can be formed on both the inner and the outer circumference of the spring ring 14.
Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Befestigungselement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ebenfalls einen Ausgleich von wärmebedingten Längenänderungen in Radialrichtung und in Axialrichtung. Da vorzugsweise dieThus, the fastener according to the invention according to the second embodiment also enables compensation for heat-related changes in length in the radial direction and in the axial direction. Since preferably the
Ankerwelle und der Federring aus Stahl hergestellt sind, ist ein Ausgleich nur zwischen Bauteilen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten erforderlich.Armature shaft and the spring washer are made of steel, a balance is only required between components with different coefficients of thermal expansion.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 11 eineIn the following, with reference to FIG
Befestigungsanordnung gemäß einem drittenFastening arrangement according to a third
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.Embodiment of the present invention described.
Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnεt.Identical or functionally identical parts are again identified by the same reference numerals as in the previous exemplary embodiments.
Wiε aus Figur 11 εrsichtlich ist, ist das Befestigungsεlement gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wieder zweiteilig aus einεr Spannhülse 24 und einem Federring 14 ausgebildet. Der Federring 14 sorgt für eine kraftschlüssige Verbindung des Befεstigungselements mit der Ankerwelle 3. Hierzu sind an den beiden jeweils in Axialrichtung angeordneten Enden des Federrings 14 Federzungen 18 und 19 vorgesehen, welche in Form von einer Vielzahl vorstehender Bereiche bzw. Sicken vorgesehen sind. Die Vielzahl der Federzungen 18 und 19 sind vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang des Fedεrrings 14 verteilt. Weiterhin stellt die Spannhülse 24 die axiale Vorspannkraft in diesem Ausführungsbeispiel nur mittels einer kraftschlüssigen Verbindung zu einer Seitε S2 des Ringmagneten 2 bereit. Ansonsten entspricht das dritte Ausführungsbeispiel den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.As can be seen from FIG. 11, the fastening element according to the second exemplary embodiment is again formed in two parts from an adapter sleeve 24 and a spring ring 14. The spring ring 14 ensures a non-positive connection of the fastening element to the armature shaft 3. For this purpose, spring tongues 18 and 19 are provided on the two ends of the spring ring arranged in the axial direction, which in the form of a Many protruding areas or beads are provided. The plurality of spring tongues 18 and 19 are preferably distributed uniformly around the circumference of the spring ring 14. Furthermore, the clamping sleeve 24 provides the axial prestressing force in this exemplary embodiment only by means of a non-positive connection to a side S 2 of the ring magnet 2. Otherwise, the third exemplary embodiment corresponds to the previously described exemplary embodiments, so that reference can be made to the description given there.
In Figur 12 ist eine Befestigungsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei wiedεr mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet.FIG. 12 shows a fastening arrangement according to a fourth exemplary embodiment of the present invention. The same or functionally identical parts are again identified by the same reference numerals as in the previous exemplary embodiments.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist zwischen der Spannhülse 24 und dem Ringmagneten 2 eine formschlüssige Verbindung durch ein vorstehendεs und federbelastetes Element 7 bereitgestellt. Bei einer Längendehnung des Ringmagneten 2 in axialer Richtung werden die federvorbelasteten Elemente 7 in Axialrichtung versεtzt, wobεi der Fedεrring 14 und die Spannhülse 24 ortsfest an der Ankerwelle verbleiben. Sobald infolge von Abkühlung die axiale Längenänderung des Ringmagneten 2 zurückgeht , erfolgt durch die fedεrbelastete formschlüssige Verbindung zwischen dem Ringmagneten 2 und der Spannhülse 24 wieder eine Rückstellung der Elementε 7 in ihre Ausgangspositionen. Wie aus Figur 12 ersichtlich ist, ist der Federring 14 dabei wie der in den Figuren 9 und 10 dargestellte Fedεrring ausgebildet. Die Elemente 7 sind stets federndε Elemente, die für die Funktion des Längenausgleichs infolge unterschiedlichεr Wärmeausdehnung zum einen und für die Funktion der Mitnahme bei Ankerbeschleunigung bzw. -Verzögerung dienlich sind. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel den vorhergehεndεn Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verweisen werden.In contrast to the previous exemplary embodiments, a positive connection is provided between the clamping sleeve 24 and the ring magnet 2 by means of a spring-loaded element 7. When the ring magnet 2 is elongated in the axial direction, the spring-loaded elements 7 are offset in the axial direction, with the spring ring 14 and the clamping sleeve 24 remaining stationary on the armature shaft. As soon as the axial change in length of the ring magnet 2 decreases as a result of cooling, the spring-loaded, form-fitting connection between the ring magnet 2 and the clamping sleeve 24 again resets the element 7 to its starting positions. As can be seen from FIG. 12, the spring ring 14 is designed like the spring ring shown in FIGS. 9 and 10. The elements 7 are always resilient elements which, on the one hand and for the function of the length compensation as a result of different thermal expansion The function of the entrainment is useful when accelerating or decelerating the anchor. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the preceding exemplary embodiments, so that reference is made to the description given there.
In Figur 13 ist eine Befestigungsanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei sind wieder gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichεn Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezεichnet.FIG. 13 shows a fastening arrangement according to a fifth exemplary embodiment of the present invention. Here again, the same or functionally identical parts are identified with the same reference numerals as in the previous exemplary embodiments.
Im Gegensatz zu den vorhergehεnden Ausführungsbeispielen ist beim fünften Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Federεlementen 7, 7' vorgesehen, welche am Flanschbereich 6 zur kraft- und formschlüssigen Verbindung mit einer Seite des Ringmagneten 2 vorgesehen sind. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungselement wieder zweiteilig aus einer Spannhülse 24 und einem Federring 14 gebildet. Die Federzungen 7, 7' stellen dabei wieder eine Vorspannkraft in axialer Richtung bereit, während der Federring 14 eine Vorspannkraft in radialer Richtung bereitstellt. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel wieder den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf eine detaillierteIn contrast to the previous exemplary embodiments, a plurality of spring elements 7, 7 'are provided in the fifth exemplary embodiment, which are provided on the flange region 6 for the non-positive and positive connection with one side of the ring magnet 2. As in the second exemplary embodiment, the fastening element is again formed in two parts from a clamping sleeve 24 and a spring ring 14. The spring tongues 7, 7 'again provide a biasing force in the axial direction, while the spring ring 14 provides a biasing force in the radial direction. Otherwise, this embodiment corresponds to the previous embodiments, so that a detailed
Beschreibung verzichtet werden kann.Description can be dispensed with.
Es sei angemerkt, dass die Federkraft der Federelemente 7, 7' bzw. 8, 16 durch konstruktive Maßnahmen wie Vorsehen bestimmter Radien bzw. Längen der Federzungεn oderIt should be noted that the spring force of the spring elements 7, 7 'and 8, 16 by constructive measures such as provision of certain radii or lengths of the spring tongues or
Materialdicken oder dem Material der Federzungen beeinflusst werden kann. In Figur 14 ist ein weitεrεs Ausführungsbeispiel einer Befestigungsanordnung gezeigt. Diese erfindungsgemäße Befestigungsanordnung ist ebenfalls zur Befestigung eines Ringmagneten 2 auf einεr Ankerwelle 3 einer elektrischen Maschine vorgesehen. Der Ringmagnet 2 dient dabei zurMaterial thicknesses or the material of the spring tongues can be influenced. FIG. 14 shows a further embodiment of a fastening arrangement. This fastening arrangement according to the invention is also provided for fastening a ring magnet 2 to an armature shaft 3 of an electrical machine. The ring magnet 2 is used for
Ermittlung einεr Drεhzahl der Ankerwelle 3 und/oder der Drehrichtung der Ankerwelle 3. Die Ankerwellε 3 ist ebenfalls in einem nicht dargestellten Stator angeordnet und wird mittels Lagern im Gehäuse des Stators gelagert. In Figur 14 ist aus Gründen einer vereinfachten Darstellung nur ein Lager 10 dargestellt.Determination of the number of rotations of the armature shaft 3 and / or the direction of rotation of the armature shaft 3. The armature shaft 3 is also arranged in a stator (not shown) and is mounted in the stator housing by means of bearings. For reasons of a simplified illustration, only one bearing 10 is shown in FIG.
Zur Befestigung des Ringmagneten 2 auf der Ankerwelle 3 dient ein Befestigungsεlement 30 bzw. Spannelemεnt - auch Spann- bzw. Klεmmhülsε genannt. Das Befestigungselemεnt 30 erfüllt einerseits die Befestigungsfunktion des Ringmagneten 2 gegenüber der Ankerwelle 3 und ist andererseits ein eigenständiges System, das die unterschiedlichε Längenaus - dehnungskoeffiziεntεn des Ringmagneten 2 und der Ankerwelle 3 mit geringstem Bauraum ausgleicht. Das Spannelement 30 ist dabei so ausgebildet, dass es sich auf der Ankerwelle 3 festklemmt und den Ringmagneten 2 gegen relativεs Verdrehen und axiales Verschieben gegenüber der Ankerwelle 3 sichert. Das Spannelement 30 besteht vorzugsweise aus einem Federstahl, sollte jedoch zumindest aus einem steifen aber biegeelastischεn Matεrial bestehen.A fastening element 30 or tensioning element - also called a tensioning or clamping sleeve - is used to fasten the ring magnet 2 on the armature shaft 3. The fastening element 30, on the one hand, fulfills the fastening function of the ring magnet 2 with respect to the armature shaft 3 and, on the other hand, is an independent system which compensates for the different length expansion coefficients of the ring magnet 2 and the armature shaft 3 with the smallest possible installation space. The tensioning element 30 is designed such that it clamps on the armature shaft 3 and secures the ring magnet 2 against relative rotation and axial displacement relative to the armature shaft 3. The tensioning element 30 is preferably made of spring steel, but should at least consist of a stiff but flexible material.
Das Befεstigungselement 30 umfasst einen Flanschbereich 6, der dem der Figuren 2 und 3 ähnlich ist. An den Flanschbereich 6 schließe sich ein vorzugsweisε hülsenförmiger Zwischenabschnitt 32 an, an den sich seinεrsεits εin Endabschnitt 34 anschliεßt, der vorzugsweise - ähnlich den vorhergehenden - Ausführungsbeispielen einem fest auf der Ankerwelle 3 angeordneten Bauteil entspricht . Der Flanschbereich 6 ist liegt etwa in einer Ebene und ist vorzugsweise im Wesentlichen scheibenringförmig ausgebildet. Dadurch wird axialer Bauraum gespart. An dem Flanschbereich 6 sind in Richtung des Endabschnitts 34 wirkendeThe fastening element 30 comprises a flange area 6, which is similar to that of FIGS. 2 and 3. The flange region 6 is followed by a preferably sleeve-shaped intermediate section 32, to which its end section 34 adjoins, which preferably - similar to the previous embodiments - corresponds to a component fixedly arranged on the armature shaft 3. The flange region 6 lies approximately in one plane and is preferably essentially in the form of a disk ring. This saves axial installation space. At the flange area 6 are acting in the direction of the end portion 34
Federelemεntε 7 ausgebildet, die den Ringmagneten 2 primär gegen ein Verdrehεn gegenüber der Ankerwelle 3 sichern. Die Federelemente 7 dienen vorzugsweise aber auch einem axialen Längenausgleich, der durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungεn des Materials des Ringmagneten 2 und des Materials dεr Ankεrwelle 3 bzw. des Befεstigungsεlεments 30. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Federelemente 7 als Federlaschen ausgebildet, die am Außenumfang des Flanschbεrεichs ausgεbildet sind. Die Federelemente 7 haben die Form von Ringscheibensegmenten, die sich über ca. 90° erstrecken. Über einen radial verlaufenden Verbindungsabschnitt 7a sind die Federelementε 7 mit dem Zwischenabschnitt 32 verbunden. Mit einεm, vorzugswεisε im Wesentlichen eben ausgebildεten Mittelabschnitt 7b verlaufen die Federεlemente mit einem Abstand um den Zwischεnabschnitt 32 herum. Die Verbindungsabschnitte 7a und Mittelabschnitte 7b verlaufen hierbei in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Befestigungselements 30, sie können aber auch je nach gewünschter Stärke der Fedεrwirkung aus dieser Ebene herausragen. Die Enden 7c der Federelementε 7 sind in Richtung des Endabschnitts 34 gewölbt wobei die Kanten 7d vom Endabschnitt 34 wegwεisεn. Altεrnativ können die Federelemente 7 mit ihren Mittelstücken 7b aber auch beispielsweise radial abstehen und partielleFederelemεntε 7 formed, which primarily secure the ring magnet 2 against rotation relative to the armature shaft 3. However, the spring elements 7 are preferably also used for axial length compensation, which, due to the different temperature expansions of the material of the ring magnet 2 and the material of the armature shaft 3 or of the fastening element 30 are. The spring elements 7 have the shape of ring disk segments which extend over approximately 90 °. The spring elements 7 are connected to the intermediate section 32 via a radially extending connecting section 7a. With a middle section 7b, which is preferably essentially flat, the spring elements run at a distance around the intermediate section 32. The connecting sections 7a and middle sections 7b run in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the fastening element 30, but they can also protrude from this plane depending on the desired strength of the spring action. The ends 7c of the spring element 7 are curved in the direction of the end section 34, the edges 7d pointing away from the end section 34. Alternatively, the spring elements 7 with their center pieces 7b can also protrude radially and partially, for example
Verdrehsicherungen mit oder ohne Federwirkung darstellen.Represent anti-rotation devices with or without spring action.
Der Zwischenabschnitt 32 dient zunächst der Verbindung des Endabschnitts 34 und des Befestigungselements 30 und kann daher eine dieser Funktion dienenden und der Form der Ankerwellε 3 angεpassten geomεtrischεn Ausbildung habεn; zum Bεispiεl kann diεs durch zwischεn dεm Flanschbereich 6 und dem Endabschnitt 34 vεrlaufεndε Stεge erfolgen. Weitεrhin ist der Ringmagnet 2 um den Zwischenabschnitt 32 angeordnet, wodurch, insbesondere gegenüber den vorigen Ausführungsbeispielen, weiterεr axialer Bauraum eingespart wird.The intermediate section 32 first serves to connect the end section 34 and the fastening element 30 and can therefore has a geometrical design that serves this function and is adapted to the shape of the armature shaft 3; for example, this can be done by means of webs between the flange region 6 and the end section 34. Furthermore, the ring magnet 2 is arranged around the intermediate section 32, which further saves axial installation space, in particular compared to the previous exemplary embodiments.
Vorzugsweise ist der Zwischenabschnitt 32 jedoch imHowever, the intermediate section 32 is preferably in the
Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, bzw. hat die Form einer zylindrischen Hülse, wie besonders deutlich aus Figur 15 hervorgεht . Es sind ebenfalls nach innen gerichtete Vorspringe (Sicken) bzw. so genannte Federtaschen ausgebildet, welchε als Federelemente 8 vorgesehen sind, um eine Feder- bzw. Vorspannkraft in Radialrichtung bereitzustellen. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft bezüglich unterschiedlicher Wärmeausdehnungen des Zwischenabschnitts 32 und der Ankerwelle 3, da hierfür nur wenig radialer Bauraum benötigt wird. Realisiert kann dies durch einεn Passsitz werden. Alternativ ist auch ein vollkommen zylindrischer Zwischenabschnitt denkbar, auf dem ein weiteres elastisches Element bzw. ein so genannter Toleranzring angeordnet ist .Essentially cylindrical, or has the shape of a cylindrical sleeve, as can be seen particularly clearly from FIG. Inwardly directed projections (beads) or so-called spring pockets are also formed, which are provided as spring elements 8 in order to provide a spring or pretensioning force in the radial direction. This design is particularly advantageous with regard to different thermal expansions of the intermediate section 32 and the armature shaft 3, since only a small radial installation space is required for this. This can be achieved by a snug fit. Alternatively, a completely cylindrical intermediate section is also conceivable, on which a further elastic element or a so-called tolerance ring is arranged.
Alternativ ist es auch möglich, dass die Fedεrelemente 8 als radial verlaufende, nach innen gerichtete Vorspringe ausgebildet sind. Die Herstellung der gezeigten Federelemεntε 8, die in axialer Richtung verlaufen, ist in der Regel jedoch einfacher.Alternatively, it is also possible for the spring elements 8 to be designed as radially extending, inwardly directed projections. However, the manufacture of the spring elements 8 shown, which run in the axial direction, is generally simpler.
Der sich an den Zwischenabschnitt 32 anschließende Endabschnitt 34 weist wenigstens einen Auflagebereich 36 für den Ringmagneten 2 auf. Hierzu sollte wenigstens einε von der Ankerwelle 3 zumindest schräg abstehende Lasche 38 zur Anlage des Ringmagneten 2 vorgesehen sein. Eine Lasche 38 ist ausreichend, wenn der Ringmagnet 2 radial durch Anlage an den Zwischenabschnitt 32 gesichert ist. Dabei ist es auch denkbar, dass die Lasche 38 radial senkrecht absteht. Es ist jedoch - wie gezεigt - auch möglich, am Umfang mεhrere Laschen 38 vorzusehen.The end section 34 adjoining the intermediate section 32 has at least one support area 36 for the ring magnet 2. At least one of the armature shaft 3 at least obliquely protruding tab 38 for the ring magnet 2 to be provided. A tab 38 is sufficient if the ring magnet 2 is secured radially by contact with the intermediate section 32. It is also conceivable that the tab 38 protrudes radially vertically. However, as shown, it is also possible to provide several tabs 38 on the circumference.
Die Lasche oder Laschen 38 stehen vom Zwischenabschnitt 32 schräg nach außen ab bzw. liegen auf einer konischenThe tab or tabs 38 protrude obliquely outwards from the intermediate section 32 or lie on a conical one
Mantelfläche. Die erste Stirnseite S^ des Ringmagneten 2 weist einen konischen Innenbereich 40 auf, der an den Laschen 38 anliegt. Zwischen dem Ringmagnet 2 und dem Zwischenabschnitt 34 ist hierbei ein Spalt vorgesehen. Dies wird durch eine entsprechende Dimensionierung desLateral surface. The first end face S ^ of the ring magnet 2 has a conical inner region 40 which bears on the tabs 38. A gap is provided between the ring magnet 2 and the intermediate section 34. This is achieved by dimensioning the
Befestigungselements 30 erreicht. Der Ringmagnet 2 darf höchstens bei tiefen Betriebstemperaturen zur Anlage am Zwischenabschnitt 34 kommen. Liegt der Ringmagnet 2 am Zwischenabschnitt 32 an und werden die Betriebstemperaturen unterschritten, so zieht sich der Ringmagnet 2 stärker zusammen als die Ankerwelle 3 und der Ringmagnet 2 kann aufreissεn.Fastener 30 reached. The ring magnet 2 may only come into contact with the intermediate section 34 at low operating temperatures. If the ring magnet 2 is in contact with the intermediate section 32 and the operating temperatures are not reached, the ring magnet 2 contracts more than the armature shaft 3 and the ring magnet 2 can tear open.
Diε Fεderelemente 8 könnten auch entfallen. Denn bei einer unterschiedlichen Temperaturdehnung der Ankerwelle 3 und des Ringmagnets 30 reicht in radialer Richtung ein entsprechend dimensionierter Spalt aus, wodurch die Fedεrelemente 7 dem Ausgleich von unterschiedlichen Wärmedehnungen dienen. Außerdem kann sich der Ringmagnet 2 sogar auf den Laschen 38 bzw. einem entsprechend dem konischen Innenbεreich 40 angepasstεn Bereich 36 bewegen.The spring elements 8 could also be omitted. Because with a different temperature expansion of the armature shaft 3 and the ring magnet 30, a correspondingly dimensioned gap is sufficient in the radial direction, whereby the spring elements 7 serve to compensate for different thermal expansions. In addition, the ring magnet 2 can even move on the tabs 38 or a region 36 which is adapted in accordance with the conical inner region 40.
Ferner ist es auch denkbar, dass keine Federelemente 7 vorgesehen sind. Dann ist der Flanschbereich 6 einfach nur ein Anschlag. Vorzugsweisε weist der Flanschbereich 6 in diεsem Fall auch vorstehende Abschnitte auf, die einer Verdrehsicherung dienen. Die Abschnitte bilden beispielsweise einε sogenannte Hirtverzahnung, die mit der Oberfläche der Stirnseiten SQ_, S2 des Ringmagneten 2 bzw. einεs zu befestigenden Bauteils korrespondiert. Eine federnde Wirkung ist hierbei auch durch die Laschen 40 in Verbindung mit sich anschließenden Federelementen 42 erzielbar. Dadurch ist der Ringmagnet 2 durch Reibschluss gesichert, was bei niedrigen Belastungen durchaus ausreicht.Furthermore, it is also conceivable that no spring elements 7 are provided. Then the flange area 6 is simply an attack. In this case, the flange region 6 also preferably has protruding sections which serve to prevent rotation. The sections, for example so-called form einε Hirtverzahnung that einεs corresponds to the surface of the end faces S Q _, S 2 of the annular magnet 2 and the fixture. A resilient effect can also be achieved here by the tabs 40 in connection with adjoining spring elements 42. As a result, the ring magnet 2 is secured by frictional engagement, which is quite sufficient at low loads.
Die Federelemente 42, die sich an die Laschen 40 anschließen und am Umfang des Endabschnitts 34 verteilt sind, stützen sich an der Ankerwelle 3 ab und dienen der Verdrehsicherung und/oder axialen Sicherung. Wenigstens ein Federelement 42 würde ausreichen. Mit mehreren Federelementen 42 ist jedoch ein sichererer Halt gewährleistεt. Es ist auch möglich, dass die Federelemente 42 statt dessen oder zusätzlich am Flanschbereich 6 oder einer anderen geeigneten Stelle vorgesehen sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel stehεn diε laschεnförmigεn Fεdεrelemente 42 schräg nach innen.The spring elements 42, which connect to the tabs 40 and are distributed around the circumference of the end section 34, are supported on the armature shaft 3 and serve to prevent rotation and / or axial securing. At least one spring element 42 would be sufficient. With several spring elements 42, however, a more secure hold is guaranteed. It is also possible that the spring elements 42 are provided instead or additionally on the flange area 6 or another suitable location. In the exemplary embodiment shown, the lash-shaped spring elements 42 stand obliquely inwards.
Eine Verdrehsicherung und/oder axiale Sicherung durch die Federelemente 42 wird dadurch gewährleistet, dass die Federelemente 42 in radialer Richtung weiter nach innen stehen als die Federelemεnte 8 bzw. die Federele εnte 42 haben einen stärkeren Passsitz bzw. Presssitz als die Federelemente 8 bzw. der Zwischenabschnitt 34.An anti-rotation and / or axial securing by the spring elements 42 is ensured in that the spring elements 42 are further inward in the radial direction than the spring elements 8 or the spring elements 42 have a stronger fit or press fit than the spring elements 8 or Intermediate section 34.
Zur Montage wird der Ringmagnet 2 zunächst auf dasTo assemble the ring magnet 2 is first on the
Befestigungselement 30 geschoben. Der konische Innenbereich 40 biegt den Endabschnitt mit den Federelementen 42 und Laschen 38 radial nach innen. Sobald der Ringmagnet 2 vollständig auf dem Befestigungselement 30 angeordnet ist und die Fedεrεle ente 7 bereits beaufschlagt, geht der Endabschnitt 32 in seine Ausgangslage zurück. Danach wird die aus dem Ringmagnet 2 und dem Befestigungselement 30 bestεhende Baugruppε auf diε Ankerwellε 3 gεschoben.Fastener 30 pushed. The conical inner region 40 bends the end section with the spring elements 42 and tabs 38 radially inwards. As soon as the ring magnet 2 is completely arranged on the fastening element 30 and the spring arm 7 is already loaded, the end section 32 returns to its starting position. Then the assembly consisting of the ring magnet 2 and the fastening element 30 is pushed onto the armature shaft 3.
Zusammenfassend dient die Befestigungsanordnung gemäß den Figuren 14 und 15 zur Befεstigung des Ringmagneten 2 auf der Ankerwεllε 3 einer elektrischen Maschine. Der Ringmagnet 2 wird zur Ermittlung der Ankerwellendrεhzahl und/odεr dεr Ankerwellendrehrichtung verwεndet. Der Ringmagnet 2 liegt an der ersten Stirnseite Sx an dem fest bzw. ortsfest auf der Ankerwelle 3 angeordneten Endabschnitt 9 an und an der zweitεn Stirnseite S2 an dem Flanschbereich 6 des Befestigungselεments 30. Das Befestigungselεmεnt 30 stellt insbesondere durch den Flanschberεich 6 eine Vorspannkraft in Axialrichtung A und Radialrichtung R der Ankerwelle 3 bzw. des Befεstigungselements 30 bereit. Wesεntlich ist, dass der ortsfest auf der Ankerwεlle angeordnete Endabschnitt 34 Bestandtεil des Befestigungselements 30 ist bzw. in diesεs integriert ist und der Endabschnitt 34 und das Befεstigungsεlεmεnt 30 über einen Zwischenabschnitt 34, um den der Ringmagnet 2 angeordnεt ist, miteinander verbunden sind.In summary, the fastening arrangement according to FIGS. 14 and 15 serves to fasten the ring magnet 2 on the armature shaft 3 of an electrical machine. The ring magnet 2 is used to determine the armature shaft speed and / or the armature shaft rotation direction. The ring magnet 2 rests on the first end face S x on the end section 9 arranged fixedly or stationary on the armature shaft 3 and on the second end face S 2 on the flange region 6 of the fastening element 30. The fastening element 30 provides a prestressing force in particular through the flange region 6 ready in the axial direction A and radial direction R of the armature shaft 3 or of the fastening element 30. It is essential that the end section 34, which is fixedly arranged on the anchor wall, is part of the fastening element 30 or is integrated therein, and the end section 34 and the fastening member 30 are connected to one another via an intermediate section 34, around which the ring magnet 2 is arranged.
Es verstεht sich, dass das Befestigungselεment 30 auch der Befestigung anderer ringförmiger Bauteile als nur der von Ringmagnetεn 3 diεnεn kann.It is understood that the fastening element 30 can also be used to fasten ring-shaped components other than only that of ring magnets 3.
Somit bεtrifft diε vorliεgende Erfindung mit all ihren Ausführungsbeispiεlen eine Befestigungsanordnung zurThus, the present invention, with all of its exemplary embodiments, relates to a fastening arrangement
Befestigung eines Ringmagnetεn 2 auf εinεr Ankerwelle 3 einer elεktrischen Maschine. Dεr Ringmagnεt 2 wird dabεi zur Ermittlung dεr Ankεrwεllendrεhzahl und/oder der Ankerwellendrehrichtung verwεndet. Der Ringmagnet 2 liegt dabei an einer ersten Stirnseite Sx an einem auf der Ankerwelle 3 ortsfest angeordneten Bauteil 9 an. An einer zweiten Stirnseite S2 liegt der Ringmagnet 2 an einem auf der Ankerwelle 3 angeordneten Befestigungselεment an. Das Befestigungselement 4, 14 stellt dabei eine Vorspannkraft in Axialrichtung A und in Radialrichtung R bereit, um einen Längenausgleich von wärmebedingten Längenänderungen zu ermöglichen und eine Sicherung gegen relatives Verdrehen zwischen Ankerwelle 3 und Ringmagnet 2 bereit.Fastening a ring magnet 2 on an armature shaft 3 of an electrical machine. The ring magnet 2 is used to determine the armature speed and / or the direction of rotation of the armature shaft. The ring magnet 2 lies thereby on a first end face S x on a component 9 arranged fixedly on the armature shaft 3. On a second end face S 2 , the ring magnet 2 rests on a fastening element arranged on the armature shaft 3. The fastening element 4, 14 provides a pretensioning force in the axial direction A and in the radial direction R in order to enable length compensation of heat-related changes in length and to secure against relative rotation between the armature shaft 3 and the ring magnet 2.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der 'Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen. The preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention is only for illustrative purposes and not for the purpose of restricting the invention. Various changes and modifications are possible within the scope of the invention without leaving the scope of the invention and its equivalents.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Ringmagneten (2) auf einεr Ankεrwelle (3) einer elektrischεn Maschine, wobei der Ringmagnet (2) zur Ermittlung der Ankerwellendrεhzahl und/oder der1. Fastening arrangement for fastening a ring magnet (2) on an armature shaft (3) of an electrical machine, the ring magnet (2) for determining the armature shaft speed and / or the
Ankerwellendrehrichtung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringmagnet (2) an einer ersten Stirnseite (S an einem auf der Ankerwelle (3) ortsfest angeordnetεn Bautεil (9) anliegt und an einer zweiten- Stirnseite (S3) an einem auf der Ankerwelle (3) angeordneten Befestigungselement (4; 14, 24, 30) anliegt, wobei das Befestigungselement eine Vorspannkraft in Axialrichtung (A) und Radialrichtung (R) der Ankerwelle bereitstellt.Armature shaft direction of rotation is used, characterized in that the ring magnet (2) rests on a first end face (S against a component (9) arranged in a fixed position on the armature shaft (3)) and on a second end face (S 3 ) against one on the armature shaft ( 3) arranged fastening element (4; 14, 24, 30), the fastening element providing a pretensioning force in the axial direction (A) and radial direction (R) of the armature shaft.
2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsεlement als einstückige Spannhülse (4) , umfassend einen Zylinderbereich (5) und einen Flanschbereich (6) , ausgebildet ist.2. Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the fastening element is designed as a one-piece clamping sleeve (4), comprising a cylinder region (5) and a flange region (6).
3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylinderbereich (5) und am Flanschbereich (6) der Spannhülse (4) eine oder mehrere Federelεmente (7, 8) angeordnet sind, um die Vorspannkraft in Axial- bzw. Radialrichtung bereitzustellen und eine Sicherung gegεn εine Relatiwerdrehung zwischen Ringmagnet (2) und Ankerwelle (3) bereitzustellen.3. Fastening arrangement according to claim 2, characterized in that on the cylinder region (5) and on the flange region (6) of the clamping sleeve (4) one or more Spring elements (7, 8) are arranged in order to provide the pretensioning force in the axial or radial direction and to provide security against relative rotation between the ring magnet (2) and armature shaft (3).
4. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement zweiteilig ausgebildet ist und eine Spannhülse (24) und einen Federring (14) umfasst, wobei die Spannhülse (24) die4. Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the fastening element is formed in two parts and comprises a clamping sleeve (24) and a spring ring (14), the clamping sleeve (24)
Vorspannung in Axialrichtung (A) bereitstellt und der Federring (14) die Vorspannung in Radialrichtung (R) bereitstellt .Provides preload in the axial direction (A) and the spring ring (14) provides the preload in the radial direction (R).
5. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzεichnet , dass der Federring in Axialrichtung einen durchgehεndεn Schlitz (15) aufweist und die Vorspannung in Radialrichtung (R) durch eine Vielzahl von nach außen oder nach innen gerichteten vorstehεnden Bereichen (16) bereitgestellt wird.5. Fastening arrangement according to claim 4, characterized gekennzεichnet that the spring ring in the axial direction has a continuous slot (15) and the bias in the radial direction (R) is provided by a plurality of outwardly or inwardly projecting areas (16).
6. Befestigungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (14) an seinen beiden in Axialrichtung liegenden Enden eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Federzungen (18,6. Fastening arrangement according to claim 4, characterized in that the spring ring (14) at its two ends lying in the axial direction a plurality of spring tongues arranged in the circumferential direction (18,
19) aufweist, um eine Vorspannkraft in Radialrichtung (R) bereitzustellen.19) to provide a biasing force in the radial direction (R).
7. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse (24) an ihrem dem Flanschbereich (6) entgegengesetzten Ende einen in Radialrichtung nach innen gerichteten Anschlag (17) für den Federring (14) aufweist. 7. Fastening arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that the clamping sleeve (24) at its end opposite the flange region (6) has a radially inwardly directed stop (17) for the spring ring (14).
8. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bef stigungsεlement (4; 14, 24) mit dem Ringmagneten (2) bzw. der8. Fastening arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fastening element (4; 14, 24) with the ring magnet (2) or the
Ankerwelle (3) kraftschlüssig und/oder formschlüssig vεrbunden ist.Armature shaft (3) is non-positively and / or positively connected.
9. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfest angeordnete Bauteil (9) ein Kommutator der elektrischεn Maschinε oder ein Wellenabsatz an der Ankerwelle (3) ist.9. Fastening arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fixed component (9) is a commutator of the electrical machine or a shaft shoulder on the armature shaft (3).
10. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gεkεnnzεichnε , dass das Bauteil ein Abschnitt (34) des Befestigungselements (30) ist und der Abschnitt (34) und das Befestigungselement (30) über einen Zwischenabschnitt (32), um den der Ringmagnet (2) angeordnet ist, miteinandεr verbunden sind.10. Fastening arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized gεkεnnzεichnε that the component is a section (34) of the fastening element (30) and the section (34) and the fastening element (30) via an intermediate section (32) around which the Ring magnet (2) is arranged, connected to each other.
11. Befestigungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (34) wenigstens einen Auflageberεich (36) für dεn Ringmagneten (2) aufweist .11. Fastening arrangement according to claim 10, characterized in that the section (34) has at least one support area (36) for the ring magnet (2).
12. Befestigungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Auflagebereich (36) wenigstens einε, vorzugswεise von der Ankerwεlle (2) , zumindest schräg abstehende Lasche (38) für den Ringmagnetεn (2) aufweist .12. Fastening arrangement according to claim 11, characterized in that the support area (36) has at least one, preferably from the anchor shaft (2), at least obliquely projecting tab (38) for the ring magnets (2).
13. Befεstigungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnseite (S]_) des Ringmagneten (2) einen konischen Innenbereich (40) aufweist und dass der Auflageberεich (36) mehrere Laschen (38) aufweist, an denen der konische Innenbεrεich (40) anliegt.13. Fixing arrangement according to one of claims 10 to 12, characterized in that the first end face (S ] _) of the ring magnet (2) has a conical inner region (40) and that the support area (36) has a plurality of tabs (38) which the conical Inner area (40) bears.
14. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (34) wenigstεns ein Federelement (42) aufweist, das sich an der Ankerwelle (3) abstützt und der Verdrehsicherung und/oder axialen Sicherung dient.14. Fastening arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized in that the section (34) at least has a spring element (42) which is supported on the armature shaft (3) and serves to prevent rotation and / or axial securing.
15. Befestigungsanordnung nach Anspruch 13 und/oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Ankerwεlle15. Fastening arrangement according to claim 13 and / or 14, characterized in that on the circumference of the Ankerwεlle
(3) mehrere Federεlemente (42) angeordnet sind, die sich vorzugsweisε an die Laschen (38) anschließen.(3) a plurality of spring elements (42) are arranged, which preferably adjoin the tabs (38).
16. Befestigungsanordnung nach einεm der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenabschnitt16. Fastening arrangement according to one of claims 10 to 15, characterized in that the intermediate section
(32) im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und dass am Zwischenabschnitt (32) nach innen ragende, vorzugsweise in axialer Richtung verlaufende, Federelemente (8), ausgebildet sind.(32) is essentially cylindrical and that spring elements (8) projecting inwards, preferably extending in the axial direction, are formed on the intermediate section (32).
17. Befestigungsanordnung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Fedεrelemente (42) in axialer Richtung verlaufende radiale Vertiefungen (8) des hülsenförmigen ZwischεnabSchnitts (32) sind.17. Fastening arrangement according to claim 15 and 16, characterized in that the spring elements (42) are radial recesses (8) of the sleeve-shaped intermediate section (32) which extend in the axial direction.
18. Bεfestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringmagnet (2) höchstens bei tiefen Betriebstemperaturen am Außenumfang des Zwischenabschnitts (32) aufliegt.18. fastening arrangement according to one of claims 10 to 16, characterized in that the ring magnet (2) rests at most at low operating temperatures on the outer circumference of the intermediate section (32).
19. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzεichnet, dass die der Verdrehsicherung und/oder axialen Sicherung dienenden Federelemente (42) in radialer Richtung weiter nach innen stehεn als die Fedεrelemente (8) .19. Fastening arrangement according to one of claims 15 to 18, characterized gekennzεichnet that the anti-rotation and / or axial securing spring elements (42) further in the radial direction stand inside as the spring elements (8).
20. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gεkennzeichnet, dass das Befεstigungsεlement (30) einεn Flanschbεreich (6) aufweist, an dem der Ringmagnet (2) anliegt und der vorzugsweise einε Vεrdrehsicherung für dεn Ringmagneten (2) aufweist. 20. Fastening arrangement according to one of claims 10 to 16, characterized in that the fastening element (30) has a flange region (6), against which the ring magnet (2) rests and which preferably has an anti-rotation lock for the ring magnet (2).
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