WO2005011084A1 - Device, in particular electrical machine, comprising components mutually connected via an interference fit - Google Patents

Device, in particular electrical machine, comprising components mutually connected via an interference fit Download PDF

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WO2005011084A1
WO2005011084A1 PCT/DE2004/000959 DE2004000959W WO2005011084A1 WO 2005011084 A1 WO2005011084 A1 WO 2005011084A1 DE 2004000959 W DE2004000959 W DE 2004000959W WO 2005011084 A1 WO2005011084 A1 WO 2005011084A1
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rails
component
sleeve
housing
stator
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PCT/DE2004/000959
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gerd Knoepfel
Gerhard Zink
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators

Definitions

  • the invention is based on a device, in particular an electrical machine, with components that are connected to one another via a press fit according to the preamble of patent claim 1.
  • Components at least one outer component, in particular a housing, and at least one inner component, in particular a stator, being connected to one another via the press fit.
  • the components are connected to one another via resilient clamping sleeves.
  • the stator is pressed directly into the housing with an oversize without the use of further components between the stator and the housing.
  • the housing is deep drawn.
  • the stator is a laminated core, which is made up of stamped laminations or individual sheets and carries stator windings of the electrical machine. Since the surface on the outer circumference of the plate pack is rougher compared to the surface of the inner circumference of the housing, tensioning can occur when joining. This can lead to bearing damage, short circuits and / or blocking of the electrical machine.
  • the device according to the invention in particular an electrical machine, with components that are connected to one another via a press fit according to claim 1 has the advantage that the relative movement when the inner component is pressed into the outer component no longer takes place directly between these components, but between the rails and one of the Components, preferably between the rails and the outer component.
  • tension formation during joining can at least be reduced.
  • rails which transmit the forces of the press fit are arranged between the at least one outer and the at least one inner component, the rails being at least partially plastically deformed and / or the outer component being elastically deformed.
  • the rails are preferably arranged to run in the joining direction.
  • the joining direction can be straight, but also helical, etc.
  • the rails can easily deform or be pressed flat when pressed in, which allows the compensation of large tolerances.
  • the housing can deform in the elastic region, as a result of which larger tolerances of the inner and outer component can also be easily compensated. If the geometry changes due to thermal expansion, the housing acts as a spring element, so that the pre-tensioning force of the press fit is largely retained.
  • a further advantage is if the at least one outer component has an inner circumference and the at least one inner component has an outer circumference, the outer circumference of the inner component and the inner circumference of the outer component essentially form a gap and the rails are distributed on the inner and outer circumference.
  • the gap prevents direct contact between the inner and outer component.
  • the housing is preferably deep-drawn, since it can be manufactured so cheaply and is more easily deformed when joining due to the relatively thin wall thickness. If, for example, the housing has a round cross-section, it deforms slightly polygonally in the elastic area, which results in even greater tolerances _ i _
  • the rails have a slope or a bend for insertion at one end, the parts can be joined more easily.
  • the rails are preferably arranged in grooves in the joining direction of the inner component and / or outer component, as a result of which they have a clearly defined assembly position. It is also advantageous here to fix the rails to the inner component or outer component before joining.
  • the rails have a round cross section before joining, since this makes them easier to position. If the rails are made of a softer material than the other components to be joined, in particular of copper, preferably copper wire, it is essentially only the rails that are plastically deformed.
  • the rails are designed as ribs or press ribs or partial elevations on a sleeve, the following advantages are offered: Bridging large manufacturing tolerances by means of adjustable press areas, in particular by designing the partial elevations on the lateral surface
  • FIG. 1 shows an electrical machine in a longitudinal section along the section lines II in FIG. 2
  • FIG. 2 shows the electrical machine in a cross section according to the section lines 11-11 in FIG. 1
  • FIG. 3 shows the machine according to FIG. 1 with another component
  • FIG. 4 the machine of Figure 3 with a modified component
  • Figure 5 shows a detail of an end view of a sleeve.
  • the electrical machine 10 can be an electric motor (commutator motor, electronic)
  • the electrical machine 10 can be used as a motor, it can be used in a drive device, for example for a window regulator, blower, clutch actuator, actuator or windshield wiper of a motor vehicle.
  • the electrical machine 10 comprises a rotor 12 which is arranged on a shaft 14 which is mounted in two bearings 15.1, 15.2 of the electrical machine 10 arranged on the end face. Furthermore, the electrical machine 10 comprises a stator 16, which is arranged around the rotor 12 and in turn is fastened in a housing 18.
  • the housing 18
  • the stator 16 is constructed essentially in a ring shape and has inwardly arranged pole teeth 20.
  • the stator 16 also comprises a laminated core 19, which is constructed from punched laminations or individual sheets.
  • Windings 22 are arranged in a known manner around the pole teeth 20, which run in the axial direction of the electrical machine 10. In the case of an electronically commutated motor, for example, the windings 22 can be excitation windings. In the case of a generator, a voltage or a current can be tapped from the windings 22.
  • An electrical connection 24 is shown schematically, wherein any electronics can also be located in the machine 10.
  • the stator 16 and the housing 18 are components which are connected to one another by means of a press fit, the stator 16 being an inner component and the housing 18 being an outer component which are fitted into one another via the press fit.
  • the housing 18 has an inner circumference 26 and the stator 16 has an outer circumference 28.
  • the housing 18 and the stator 16 or the outer circumference 28 and the inner circumference 26 form a gap 30. It is of course also possible for the stator 16 and the housing 18 to be partially touch to enable direct electrical connection.
  • Rails 32 which transmit the forces of the press fit are arranged between the housing 18 and the stator 16.
  • three rails are provided which are arranged uniformly on the inner or outer circumference 26, 28. A different number and an uneven distribution are of course also possible.
  • the rails run at least over part of the length of the plate pack 19 and are essentially the same as the arrows of the section lines II
  • the rails 32 are preferably arranged in grooves 34, which are formed on the outer circumference 28 of the stator 16 and likewise run in the joining direction that corresponds to the arrows of the section lines II (FIG. 1). Alternatively or additionally, such grooves 34 can be formed on the inner circumference 26 of the housing 18. As can be clearly seen from FIG. 2, the rails 32 protrude from the grooves 34. At the respective end 36 of the rails 32, which points in the joining direction II, the rails 32 have a slope - or, as shown in FIG. 1, a bend 38 directed inwards or away from the inner circumference 26 of the housing 18. This facilitates insertion into the housing 18.
  • the rails 32 can be fixed on the stator 16 before joining.
  • the bend 38 also provides a measure by which the rails 32 do not slip when joining.
  • the rails can also be fixed on the inner circumference 26 of the housing 18. In this case, bevels or bends 38 would point outwards or from the outer circumference 28 of the stator 16 we -'gS.
  • the rails 32 are made of a softer material than the components to be joined, i.e. the stator 16 and / or the housing 18.
  • the rails are made of copper, preferably copper wire, or a copper alloy, as well as aluminum or an aluminum alloy.
  • the rails 32 can be made of another material, for example steel.
  • the rails 32 have a round cross section before joining. This is particularly advantageous since finished copper wires can be used, which only need to be cut to the required size.
  • the rails 32 are arranged in the grooves of the plate pack 19 or the stator 16. Then the stator 16 with the rails 32 is pressed into the housing 18.
  • the rails 32 are at least partially plastic and / or the housing 18 is elastically deformed. If the rails 32 are plastically deformed and / or the housing 18 is elastically deformed, the components do not scrape along in such a way that chips are formed.
  • the rails 32 can also be used on other devices which have inner and outer components fitted into one another via a press fit.
  • the components also do not have to have circular cross-sectional areas. Round or angular cross-sectional areas are also possible.
  • the rails 32 are designed as ribs or partial elevations on a sleeve 40 or an open jacket. They are evenly distributed on the circumference of the sleeve 40.
  • the rails 32 are designed such that the volume of the depressions corresponds approximately to the volume of the cant. In this way, the sleeve 40 can be machined from a flat Cut to size.
  • the sleeve 40 has an axially extending slot 42.
  • the sleeve 40 has an inwardly directed collar 38 on an end face with which it is pushed into the housing 18 (see FIG. 1).
  • the other parts are the same as in Figures 1 and 2 and also have the same reference numerals, which is why reference is made to the statements there.
  • the rails 32 face inwards. As a result, the rails 32 bear against the stator and are pressed together during the joining.
  • the smooth side of the sleeve 40 which in this case is on the outside, lies against the housing 18.
  • the rails 32 can have an angle other than zero degrees with respect to the rotor shaft direction. If the rails are parallel to the axis, ie have an angle of zero degrees, the stator 16 does not tend to rotate relative to the housing 18 when pressed in. Due to the use in EC motors and the precise assignment between the phase positions of the working magnet and that of the pole teeth 20, an exact position of the stator 16 in the housing 18 is possible.
  • the sleeve 40 is made of a ductile material such as e.g. Aluminum, copper, lead, brass, etc., which enables easier production and integration into the series production process.
  • FIG. 4 shows a sleeve 44 in which, in contrast to the sleeve 40, only the rails 32 are directed outwards. As a result, the sleeve 44 can rest against the stator 16 with its smooth inside.
  • stator 16 is clamped radially via an open cylindrical sleeve, which consists of a ductile material, via partial elevations or rails 32 to the housing 18.
  • the shape of the rails 32 or press ribs is preferably the result of a plastic deformation of a flat blank, which is then shaped into the sleeve 40.
  • stator 116 is clamped over the sleeve 40, 44 or the open ring in the housing 18.
  • the collar 38 is seen at the front in the pressing direction arranged.
  • the sleeve 40 also has the slot 42 or gap welded on after being pressed in. It is advantageous if both the stator 16 and the housing 18 have a cylindrical shape on the mutually facing lateral surfaces.
  • a modified sleeve 46 is shown in sections in FIG.
  • Rails 32 are provided on both sides of this sleeve 46.
  • the rails 32 can be mirrored opposite one another or can also be arranged offset opposite one another.
  • the advantage of one or more pairs of rails or ribs lying opposite one another is that these rails 32 could be used as centering means. This does not affect the original function of the pressing.
  • the centering between the stator 16 and the housing 18 can be implemented on the outside of the stator 16 by one or more grooves and on the inside of the housing 18 a plurality of grooves. The rails 32 would then be immersed in the grooves.

Abstract

The invention concerns a device (10), in particular and electrical machine, comprising components (16, 18) mutually connected via an interference fit (10). At least one external component (18), in particular a housing, and at least one internal component (16), in particular a stator, are interlocked via an interference fit. Bars (32) transmitting the forces of the interference fit are arranged between the external component (16) and the internal component (18). Said bars (32) are subjected at least partly to a plastic deformation and/or the external component (18) is elastically deformed, thereby easily compensating the tolerances.

Description

Vorrichtung, insbesondere elektrische Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen Device, in particular electrical machine, with components connected to one another via a press fit
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, insbesondere einer elektrischen Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on a device, in particular an electrical machine, with components that are connected to one another via a press fit according to the preamble of patent claim 1.
Aus der nachveröffentlichten DE 102 61 617 ist eine Vorrichtung, insbesondere elektrische Maschine, bekannt mit über einen Presssitz miteinander verbundenenFrom the subsequently published DE 102 61 617, a device, in particular an electrical machine, is known which is connected to one another via a press fit
Bauteilen, wobei wenigstens ein äußeres Bauteil, insbesondere ein Gehäuse, und wenigstens ein inneres Bauteil, insbesondere ein Stator, über den Presssitz miteinander verbunden sind. Die Bauteile sind über federnde Spannhülsen miteinander verbunden.Components, at least one outer component, in particular a housing, and at least one inner component, in particular a stator, being connected to one another via the press fit. The components are connected to one another via resilient clamping sleeves.
Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen der Stator ohne Verwendung weiterer Bauteile zwischen dem Stator und dem Gehäuse direkt mit Übermaß in das Gehäuse gepresst wird. Das Gehäuse ist tiefgezogen. Der Stator ist ein Lamellenpaket, das aus gestanzten Lamellen beziehungsweise Einzelblechen aufgebaut ist und Statorwicklungen der elektrischen Maschine trägt. Da die Oberfläche am Außenumfang des Lamellenpakets im Vergleich zur Oberfläche des Innenumfangs des Gehäuses rauer ist, kann es beim Fügen zur Spannbildung kommen. Dies kann zu Lagerschäden, Kurzschlüssen und/oder zum Blockieren der elektrischen Maschine führen. Vorteile der ErfindungDevices are known in which the stator is pressed directly into the housing with an oversize without the use of further components between the stator and the housing. The housing is deep drawn. The stator is a laminated core, which is made up of stamped laminations or individual sheets and carries stator windings of the electrical machine. Since the surface on the outer circumference of the plate pack is rougher compared to the surface of the inner circumference of the housing, tensioning can occur when joining. This can lead to bearing damage, short circuits and / or blocking of the electrical machine. Advantages of the invention
Die erfϊndungsgemäße Vorrichtung, insbesondere elektrische Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen nach dem Patentanspruch 1 hat den Vorteil, dass die Relativbewegung beim Einspressen des inneren Bauteils in das äußere Bauteil nicht mehr direkt zwischen diesen Bauteilen stattfindet, sondern zwischen den Schienen und einem der Bauteile, vorzugsweise zwischen den Schienen und dem äußeren Bauteil. Als Folge kann eine Spannbildung beim Fügen zumindest vermindert werden. Hierzu sind zwischen dem wenigstens einen äußeren und dem wenigstens einen inneren Bauteil die Kräfte des Presssitzes übertragende Schienen angeordnet, wobei die Schienen wenigstens teilweise plastisch verformt sind und/oder das äußere Bauteil elastisch verformt ist.The device according to the invention, in particular an electrical machine, with components that are connected to one another via a press fit according to claim 1 has the advantage that the relative movement when the inner component is pressed into the outer component no longer takes place directly between these components, but between the rails and one of the Components, preferably between the rails and the outer component. As a result, tension formation during joining can at least be reduced. For this purpose, rails which transmit the forces of the press fit are arranged between the at least one outer and the at least one inner component, the rails being at least partially plastically deformed and / or the outer component being elastically deformed.
Vorzugsweise sind die Schienen in Fügerichtung verlaufend angeordnet. Die Fügerichtung kann geradlinig aber auch schraubenlinienförmig etc. verlaufen.The rails are preferably arranged to run in the joining direction. The joining direction can be straight, but also helical, etc.
Bei starken Presspaarungen können die Schienen sich beim Einpressen leicht verformen bzw. flachgedrückt werden, was den Ausgleich großer Toleranzen erlaubt. Gleichzeitig oder als weitere Möglichkeit des Ausgleichs von Toleranzen kann sich das Gehäuse im elastischen Bereich verformen, wodurch sich ebenfalls größere Toleranzen des inneren und äußeren Bauteils leicht ausgleichen lassen. Bei Geometrieveränderungen infolge von thermischen Ausdehnungen wirkt das Gehäuse als Federelement, so dass die Vorspannkraft des Presssitzes weitgehend erhalten bleibt.With strong press pairings, the rails can easily deform or be pressed flat when pressed in, which allows the compensation of large tolerances. At the same time or as a further possibility of compensating for tolerances, the housing can deform in the elastic region, as a result of which larger tolerances of the inner and outer component can also be easily compensated. If the geometry changes due to thermal expansion, the housing acts as a spring element, so that the pre-tensioning force of the press fit is largely retained.
Ein weiterer Vorteil ist, wenn das wenigstens eine äußere Bauteil einen Innenumfang und das wenigstens eine innere Bauteil einen Außenumfang hat, der Außenumfang des inneren Bauteils und der Innenumfang des äußeren Bauteils im wesentlichen einen Spalt bilden und die Schienen am Innen- und Außenumfang verteilt sind. Durch den Spalt wird eine direkte Berührung des inneren und äußeren Bauteils vermieden. Es ist jedoch immer noch möglich, dass sich das innere und äußere Bauteil stellenweise berühren.A further advantage is if the at least one outer component has an inner circumference and the at least one inner component has an outer circumference, the outer circumference of the inner component and the inner circumference of the outer component essentially form a gap and the rails are distributed on the inner and outer circumference. The gap prevents direct contact between the inner and outer component. However, it is still possible for the inner and outer components to touch in places.
Vorzugsweise ist das Gehäuse tiefgezogen, da es sich so günstig herstellen lässt und sich aufgrund der relativ dünnen Wandstärke beim Fügen leichter verformt. Wenn das Gehäuse zum Beispiel einen runden Querschnitt hat, so verformt es sich leicht polygonförmig im elastischen Bereich, wodurch sich noch größere Toleranzen der _ i _The housing is preferably deep-drawn, since it can be manufactured so cheaply and is more easily deformed when joining due to the relatively thin wall thickness. If, for example, the housing has a round cross-section, it deforms slightly polygonally in the elastic area, which results in even greater tolerances _ i _
Durchmesser vom inneren und äußeren Bauteil ausgleichen lassen und der Effekt der Erhaltung der Vorspannkraft bei thermischen Ausdehnungen verstärkt wird.Let the diameter of the inner and outer component equalize and the effect of maintaining the preload in thermal expansion is enhanced.
Weisen die Schienen an einem Ende eine Schräge oder eine Biegung zum Einführen auf, so lassen sich die Teile einfacher fügen.If the rails have a slope or a bend for insertion at one end, the parts can be joined more easily.
Vorzugsweise sind die Schienen in in Fügerichtung verlaufenden Nuten des inneren Bauteils und/oder äußeren Bauteils angeordnet, wodurch sie eine klar definierte Montageposition haben. Hierbei ist es auch vorteilhaft, die Schienen vor dem Fügen am inneren Bauteil oder äußeren Bauteil festzulegen.The rails are preferably arranged in grooves in the joining direction of the inner component and / or outer component, as a result of which they have a clearly defined assembly position. It is also advantageous here to fix the rails to the inner component or outer component before joining.
Es ist schließlich auch vorteilhaft, wenn die Schienen vor dem Fügen einen runden Querschnitt haben, da sie sich hierdurch leichter positionieren lassen. Sind die Schienen aus einem weicheren Werkstoff als die anderen zu fügenden Bauteile, insbesondere aus Kupfer, vorzugsweise Kupferdraht, so sind es im wesentlichen nur die Schienen, die plastisch verformt werden.Finally, it is also advantageous if the rails have a round cross section before joining, since this makes them easier to position. If the rails are made of a softer material than the other components to be joined, in particular of copper, preferably copper wire, it is essentially only the rails that are plastically deformed.
Sind die Schienen als Rippen bzw. Pressrippen oder partielle Überhöhungen an einer Hülse ausgebildet, bietet die folgende Vorteile: - Überbrückung großer Herstelltoleranzen durch anpassbare Pressbereiche, insbesondere durch die Gestaltung der partiellen Überhöhungen an der MantelflächeIf the rails are designed as ribs or press ribs or partial elevations on a sleeve, the following advantages are offered: Bridging large manufacturing tolerances by means of adjustable press areas, in particular by designing the partial elevations on the lateral surface
- Großer Wärmeübergang zwischen Stator zum Gehäuse, durch große Anzahl Pressrippen- Large heat transfer between the stator and the housing due to the large number of press ribs
- Verwendung einfach gestalteter Bauteile, dadurch Reduzierung der Herstellkosten- Use of simply designed components, thereby reducing manufacturing costs
- Verwendung weniger Bauteile für den Montageverbund, dadurch Reduzierung der Anlagenkosten und somit der Gesamtherstellkosten- Use of fewer components for the assembly network, thereby reducing the system costs and thus the total manufacturing costs
- Verwendung blechpaktierter Statoren ohne zusätzliche Materialaussparungen im Außenbereich (keine Magnetflussverluste im Blechpaket)- Use of laminated stators without additional material cut-outs in the outside area (no magnetic flux losses in the laminated core)
- Verwendung bekannter Montage- und Fertigungsprozesse- Use of known assembly and manufacturing processes
- Anpassung an den Umfang des Stators (der Längenausgleich findet im offenen Bereich statt) infolge Herstelltoleranzen- Adaptation to the circumference of the stator (length compensation takes place in the open area) due to manufacturing tolerances
- maschinelle, kleberlose und prozesssichere Umsetzung in der Großserienfertigung- Mechanical, adhesive-free and process-reliable implementation in large series production
- große Varianz der erforderlichen Klemmkräfte durch Anzahl und Ausgestaltung der Pressrippen (Einsatz sowohl bei leistungsstarken und leistungsschwächeren Motoren)- Large variance of the required clamping forces due to the number and design of the press ribs (used for both powerful and less powerful motors)
- keine Flussverluste am Rückschlussring des Stators, da keine längsgerichtete Nuten wie beim Einsatz von Kupferschienen alleine. Weist die Hülse einen axial verlaufenden Schlitz auf, so lassen sich leicht Toleranzen des Umfangs ausgleichen.- No flow loss at the stator yoke ring, since there are no longitudinal grooves as when using copper bars alone. If the sleeve has an axially extending slot, tolerances in the circumference can easily be compensated for.
5 Weist die Hülse einen nach innen gerichteten Bund auf, so lässt sie sich einfacher fügen.5 If the sleeve has an inward collar, it is easier to join.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.Further advantages and advantageous developments of the device according to the invention result from the subclaims and the description.
10 Zeichnung10 drawing
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine elektrische Maschine im Längsschnitt nach den Schnittlinien I-I in Figur 2, 15 Figur 2 die elektrische Maschine im Querschnitt nach den Schnittlinien 11-11 in Figur 1 , Figur 3 die Maschine nach Figur 1 mit einem anderen Bauteil, Figur 4 die Maschine nach Figur 3 mit einem abgewandelten Bauteil und Figur 5 einen ausschnittsweise eine Stirnansicht einer Hülse.An embodiment is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows an electrical machine in a longitudinal section along the section lines II in FIG. 2, FIG. 2 shows the electrical machine in a cross section according to the section lines 11-11 in FIG. 1, FIG. 3 shows the machine according to FIG. 1 with another component, FIG. 4 the machine of Figure 3 with a modified component and Figure 5 shows a detail of an end view of a sleeve.
20 Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels20 Description of the exemplary embodiment
In den Figuren 1 und 2 ist eine Vorrichtung in Form einer elektrischen Maschine 10 in einem Längsschnitt beziehungsweise Querschnitt dargestellt. Bei der elektrischen Maschine 10 kann es sich um einen Elektromotor (Kommutatormotor, elektronisch1 and 2 show a device in the form of an electrical machine 10 in a longitudinal section or cross section. The electrical machine 10 can be an electric motor (commutator motor, electronic)
25 kommutierter Gleichstrommotor, Wechselstrommotor, Drehstrommotor etc.), einen Generator oder dergleichen handeln. Wird die elektrische Maschine 10 als Motor verwendet, so kann sie in einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise für einen Fensterheber, Gebläse, Kupplungssteller, Aktuator oder Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs, eingesetzt werden.25 commutated DC motor, AC motor, three-phase motor, etc.), a generator or the like. If the electrical machine 10 is used as a motor, it can be used in a drive device, for example for a window regulator, blower, clutch actuator, actuator or windshield wiper of a motor vehicle.
30 Die elektrische Maschine 10 umfasst einen Rotor 12, der auf einer Welle 14 angeordnet ist, die in zwei stirnseitig angeordneten Lagern 15.1, 15.2 der elektrischen Maschine 10 gelagert ist. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 10 einen Stator 16, der um den Rotor 12 angeordnet und seinerseits in einem Gehäuse 18 befestigt ist. Das Gehäuse 18The electrical machine 10 comprises a rotor 12 which is arranged on a shaft 14 which is mounted in two bearings 15.1, 15.2 of the electrical machine 10 arranged on the end face. Furthermore, the electrical machine 10 comprises a stator 16, which is arranged around the rotor 12 and in turn is fastened in a housing 18. The housing 18
35. ist vorzugsweise tiefgezogen und kann aus Galfan® - das ist ein schmelztauchveredeltes Stahlblech - oder einem anderen für das Tiefziehen geeigneten Material hergestellt sein. Der Stator 16 ist im wesentlichen ringförmig aufgebaut und weist am Umfang angeordnete, nach innen weisende Polzähne 20 auf. Der Stator 16 umfasst noch ein Lamellenpaket 19, das aus gestanzten Lamellen beziehungsweise Einzelblechen aufgebaut. Um die Polzähne 20, die in axialer Richtung der elektrischen Maschine 10 verlaufen, sind in bekannter Weise Wicklungen 22 angeordnet. Die Wicklungen 22 können im Falle eines beispielsweise elektronisch kommmutierten Motors Erregerwicklungen sein. Im Falle eines Generators kann an den Wicklungen 22 eine Spannung bzw. ein Strom abgegriffen werden. Schematisch ist ein elektrischer Anschluss 24 dargestellt, wobei sich in der Maschine 10 auch etwaige Elektronik befinden kann.35. is preferably deep-drawn and can be made from Galfan® - this is a hot-dip coated one Sheet steel - or another material suitable for deep drawing. The stator 16 is constructed essentially in a ring shape and has inwardly arranged pole teeth 20. The stator 16 also comprises a laminated core 19, which is constructed from punched laminations or individual sheets. Windings 22 are arranged in a known manner around the pole teeth 20, which run in the axial direction of the electrical machine 10. In the case of an electronically commutated motor, for example, the windings 22 can be excitation windings. In the case of a generator, a voltage or a current can be tapped from the windings 22. An electrical connection 24 is shown schematically, wherein any electronics can also be located in the machine 10.
Der Stator 16 und das Gehäuse 18 sind über einen Presssitz miteinander verbundene Bauteile, wobei der Stator 16 ein inneres Bauteil und das Gehäuse 18 ein äußeres Bauteil darstellt, die über den Presssitz ineinander gefügt sind. Das Gehäuse 18 hat einen Innenumfang 26 und der Stator 16 einen Außenumfang 28. Das Gehäuse 18 und der Stator 16 beziehungsweise der Außenumfang 28 und der Innenumfang 26 bilden einen Spalt 30. Es ist natürlich auch möglich, dass sich der Stator 16 und das Gehäuse 18 teilweise berühren, um eine direkte elektrische Verbindung zu ermöglichen.The stator 16 and the housing 18 are components which are connected to one another by means of a press fit, the stator 16 being an inner component and the housing 18 being an outer component which are fitted into one another via the press fit. The housing 18 has an inner circumference 26 and the stator 16 has an outer circumference 28. The housing 18 and the stator 16 or the outer circumference 28 and the inner circumference 26 form a gap 30. It is of course also possible for the stator 16 and the housing 18 to be partially touch to enable direct electrical connection.
Zwischen dem Gehäuse 18 und dem Stator 16 sind die Kräfte des Presssitzes übertragende Schienen 32 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei gleichmäßig am Innen- beziehungsweise Außenumfang 26, 28 angeordnete Schienen vorgesehen. Es ist natürlich auch eine andere Anzahl und eine ungleichmäßige Verteilung möglich. Die Schienen verlaufen zumindest über einen Teil der Länge des Lamellenpakets 19 und sind im wesentlichen in der mit den Pfeilen der Schnittlinien IIRails 32 which transmit the forces of the press fit are arranged between the housing 18 and the stator 16. In the present exemplary embodiment, three rails are provided which are arranged uniformly on the inner or outer circumference 26, 28. A different number and an uneven distribution are of course also possible. The rails run at least over part of the length of the plate pack 19 and are essentially the same as the arrows of the section lines II
(Figur 1) übereinstimmenden Fügerichtung verlaufend angeordnet. Es ist natürlich auch ein anderer Verlauf, beispielsweise ein schraubenlinienfömύger Verlauf möglich. Die Schienen 32 sind vorzugsweise in Nuten 34, die am Außenumfang 28 des Stators 16 ausgebildet sind und ebenfalls in der mit den Pfeilen der Schnittlinien II (Figur 1) übereinstimmenden Fügerichtung verlaufen, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können derartige Nuten 34 am Innenumfang 26 des Gehäuses 18 ausgebildet sein. Wie gut aus der Figur 2 ersichtlich ist, ragen die Schienen 32 aus den Nuten 34 hervor. An dem jeweiligen Ende 36 der Schienen 32, das in die Fügerichtung II weist, weisen die Schienen 32 eine Schräge - oder wie in Figur 1 gezeigt - eine nach innen beziehungsweise vom Innenumfang 26 des Gehäuses 18 weg gerichtete Biegung 38 auf. Dadurch wird das Einführen in das Gehäuse 18 erleichtert. Durch die Biegung 38 gegebenenfalls noch mittels eines zusätzlichen Klebevorgangs können die Schienen 32 vor dem Fügen am Stator 16 festgelegt werden. Durch die Biegung 38 ist auch eine Maßnahme gegeben, durch die die Schienen 32 beim Fügen nicht verrutschen. Alternativ können die Schienen auch am Innenumfang 26 des Gehäuses 18 festgelegt sein. Dabei würden Schrägen oder Biegungen 38 nach außen beziehungsweise vom Außenumfang 28 des Stators 16 we -'gS weisen.(Figure 1) matching joining direction arranged. A different course is of course also possible, for example a helical course. The rails 32 are preferably arranged in grooves 34, which are formed on the outer circumference 28 of the stator 16 and likewise run in the joining direction that corresponds to the arrows of the section lines II (FIG. 1). Alternatively or additionally, such grooves 34 can be formed on the inner circumference 26 of the housing 18. As can be clearly seen from FIG. 2, the rails 32 protrude from the grooves 34. At the respective end 36 of the rails 32, which points in the joining direction II, the rails 32 have a slope - or, as shown in FIG. 1, a bend 38 directed inwards or away from the inner circumference 26 of the housing 18. This facilitates insertion into the housing 18. By means of the bend 38, optionally by means of an additional gluing process, the rails 32 can be fixed on the stator 16 before joining. The bend 38 also provides a measure by which the rails 32 do not slip when joining. Alternatively, the rails can also be fixed on the inner circumference 26 of the housing 18. In this case, bevels or bends 38 would point outwards or from the outer circumference 28 of the stator 16 we -'gS.
Die Schienen 32 sind aus einem weicheren Werkstoff als die zu fügenden Bauteile, d.h. der Stator 16 und/oder das Gehäuse 18. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schienen aus Kupfer, vorzugsweise Kupferdraht, beziehungsweise einer Kupferlegierung, ebenso Aluminium beziehungsweise einer Aluminiumlegierung. Alternativ können die Schienen 32 aus einem anderen Material, zum Beispiel Stahl sein. Idealerweise haben die Schienen 32 vor dem Fügen einen runden Querschnitt. Dies ist besonders vorteilhaft, da fertige Kupferdrähte verwendet werden können, die nur auf das erforderliche Maß abgelängt werden müssen.The rails 32 are made of a softer material than the components to be joined, i.e. the stator 16 and / or the housing 18. In the present exemplary embodiment, the rails are made of copper, preferably copper wire, or a copper alloy, as well as aluminum or an aluminum alloy. Alternatively, the rails 32 can be made of another material, for example steel. Ideally, the rails 32 have a round cross section before joining. This is particularly advantageous since finished copper wires can be used, which only need to be cut to the required size.
Vor dem Fügen werden die Schienen 32 in den Nuten des Lamellenpakets 19 beziehungsweise des Stators 16 angeordnet. Dann wird der Stator 16 mit den Schienen 32 in das Gehäuse 18 gepresst. Dabei werden die Schienen 32 wenigstens teilweise plastisch und/oder das Gehäuse 18 wird elastisch verformt. Werden die Schienen 32 plastisch verformt und/oder wird das Gehäuse 18 elastisch verformt, so schaben die Bauteile nicht in einer Weise aneinander entlang, dass es zu einer Spanbildung kommt.Before joining, the rails 32 are arranged in the grooves of the plate pack 19 or the stator 16. Then the stator 16 with the rails 32 is pressed into the housing 18. The rails 32 are at least partially plastic and / or the housing 18 is elastically deformed. If the rails 32 are plastically deformed and / or the housing 18 is elastically deformed, the components do not scrape along in such a way that chips are formed.
Anstelle einer elektrischen Maschine 10 mit einem Stator 16 und einem Gehäuse 18 als ineinander gefügte Teile können die Schienen 32 auch an anderen Vorrichtungen verwendet werden, die über einen Presssitz ineinander gefügte innere und äußere Bauteile haben. Die Bauteile müssen auch nicht kreisrunde Querschnittsflächen haben. Es sind auch runde oder eckige Querschnittsflächen möglich.Instead of an electrical machine 10 with a stator 16 and a housing 18 as parts which are fitted into one another, the rails 32 can also be used on other devices which have inner and outer components fitted into one another via a press fit. The components also do not have to have circular cross-sectional areas. Round or angular cross-sectional areas are also possible.
In der Figur 3 ist eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung gezeigt. Die Schienen 32 sind als Rippen oder partielle Überhöhungen an einer Hülse 40 bzw. einem offenen Mantel ausgebildet. Sie sind gleichmäßig am Umfang der Hülse 40 verteilt. Die Schienen 32 sind so ausgestaltet, dass das Volumen der Vertiefungen in etwa dem Volumen der Überhöhung entspricht. Auf diese Weise, kann die Hülse 40 spanlos aus einem ebenen Zuschnitt geformt werden. Außerdem weist die Hülse 40 einen axial verlaufenden Schlitz 42 auf. Die Hülse 40 hat an einer Stirnseite, mit dem sie in das Gehäuse 18 geschoben wird, einen nach innen gerichteten Bund 38 (s. Figur 1). Die übrigen Teile sind gleich wie bei den Figuren 1 und 2 und haben auch die gleichen Bezugszeichen, weshalb auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird.A particularly advantageous embodiment is shown in FIG. The rails 32 are designed as ribs or partial elevations on a sleeve 40 or an open jacket. They are evenly distributed on the circumference of the sleeve 40. The rails 32 are designed such that the volume of the depressions corresponds approximately to the volume of the cant. In this way, the sleeve 40 can be machined from a flat Cut to size. In addition, the sleeve 40 has an axially extending slot 42. The sleeve 40 has an inwardly directed collar 38 on an end face with which it is pushed into the housing 18 (see FIG. 1). The other parts are the same as in Figures 1 and 2 and also have the same reference numerals, which is why reference is made to the statements there.
Die Schienen 32 weisen nach innen. Dadurch liegen die Schienen 32 am Stator an und werden beim Fügen zusammengepresst. Die glatte Seite der Hülse 40, die in diesem Fall außen liegt, liegt am Gehäuse 18 an. Die Schienen 32 können gegenüber der Rotorwellenrichtung einen anderen Winkel als Null Grad aufweisen. Sind die Schienen achsparallel -haben also einen Winkel von Null Grad-, neigt der Stator 16 beim Einpressen nicht zum relativen Verdrehen gegenüber dem Gehäuse 18. Auf Grund der Anwendung bei EC-Motoren und der genauen Zuordnung zwischen den Phasenlagen des Arbeitsmagneten und den der Polzähne 20 ist eine genaue Position des Stators 16 im Gehäuse 18 möglich.The rails 32 face inwards. As a result, the rails 32 bear against the stator and are pressed together during the joining. The smooth side of the sleeve 40, which in this case is on the outside, lies against the housing 18. The rails 32 can have an angle other than zero degrees with respect to the rotor shaft direction. If the rails are parallel to the axis, ie have an angle of zero degrees, the stator 16 does not tend to rotate relative to the housing 18 when pressed in. Due to the use in EC motors and the precise assignment between the phase positions of the working magnet and that of the pole teeth 20, an exact position of the stator 16 in the housing 18 is possible.
Durch die Verwendung der Hülse 40 mit axialem Bund 38 ist die Handhabung sehr einfach. Die Hülse 40 ist aus einem duktilen Material, wie z.B. Aluminium, Kupfer, Blei, Messing, etc., wodurch eine einfachere Herstellung und Integration in den Fertigungsablauf der Serienfertigung möglich ist. Bei der Montage wird zuerst die HülseBy using the sleeve 40 with an axial collar 38, handling is very simple. The sleeve 40 is made of a ductile material such as e.g. Aluminum, copper, lead, brass, etc., which enables easier production and integration into the series production process. When assembling the sleeve first
40 um den Stator 16 gelegt und danach wird die so entstandene Einheit zusammen in das Gehäuse 16 geschoben. Der axiale Bund 38 verhindert, dass sich die Hülse 40 entgegen der Pressrichtung verschiebt.40 placed around the stator 16 and then the resulting unit is pushed together into the housing 16. The axial collar 38 prevents the sleeve 40 from moving against the pressing direction.
In der Figur 4 ist eine Hülse 44 dargestellt, bei der im Gegensatz zur Hülse 40 lediglich die Schienen 32 nach außen gerichtet sind. Dadurch kann die Hülse 44 mit ihrer glatten Innenseite am Stator 16 anliegen.FIG. 4 shows a sleeve 44 in which, in contrast to the sleeve 40, only the rails 32 are directed outwards. As a result, the sleeve 44 can rest against the stator 16 with its smooth inside.
Wichtig bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 3 und 4 ist, dass der Stator 16 radial über eine offene zylindrische Hülse, die aus einem duktilen Material besteht, über partielle Überhöhungen bzw. Schienen 32 zum Gehäuse 18 hin geklemmt wird. Vorzugsweise ist dabei die Formgestaltung der Schienen 32 bzw. Pressrippen das Resultat einer plastischen Verformung eines ebenen Zuschnitts, der danach zur Hülse 40 geformt wird. Anschließend wird der Stator 116 über die Hülse 40, 44 bzw. den offenen Ring im Gehäuse 18 geklemmt. Der Bund 38 ist dabei in Pressrichtung gesehen vorne angeordnet. Vorzugsweise weist die Hülse 40 auch nach dem Einpressen den Schlitz 42 oder Spalt aufweißt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sowohl der Stator 16 als auch das Gehäuse 18 an den einander zugewandten Mantelflächen eine zylindrische Form aufweisen.It is important in the exemplary embodiments in FIGS. 3 and 4 that the stator 16 is clamped radially via an open cylindrical sleeve, which consists of a ductile material, via partial elevations or rails 32 to the housing 18. The shape of the rails 32 or press ribs is preferably the result of a plastic deformation of a flat blank, which is then shaped into the sleeve 40. Then the stator 116 is clamped over the sleeve 40, 44 or the open ring in the housing 18. The collar 38 is seen at the front in the pressing direction arranged. Preferably, the sleeve 40 also has the slot 42 or gap welded on after being pressed in. It is advantageous if both the stator 16 and the housing 18 have a cylindrical shape on the mutually facing lateral surfaces.
In der Figur 5 ist eine abgewandelte Hülse 46 ausschnittsweise gezeigt. Bei dieser Hülse 46 sind beidseitig Schienen 32 vorgesehen. Die Schienen 32 können gegenüberliegend gespiegelt oder auch gegenüberliegend versetzt angeordnet sein. Der Vorteil bei einem oder mehreren gegenüberliegenden Schienen- oder Rippenpaaren liegt darin, dass diese Schienen 32 als Zentrierung herangezogen werden könnten. Die ursprüngliche Funktion der Pressung wird dadurch nicht beeinträchtigt. Die Zentrierung zwischen Stator 16 und Gehäuse 18 kann an der Außenseite des Stators 16 durch eine oder mehrere Nuten und an der Innenseite des Gehäuses 18 eine mehrere Nuten umgesetzt werden. In den Nuten würden dann die Schienen 32 eintauchen. A modified sleeve 46 is shown in sections in FIG. Rails 32 are provided on both sides of this sleeve 46. The rails 32 can be mirrored opposite one another or can also be arranged offset opposite one another. The advantage of one or more pairs of rails or ribs lying opposite one another is that these rails 32 could be used as centering means. This does not affect the original function of the pressing. The centering between the stator 16 and the housing 18 can be implemented on the outside of the stator 16 by one or more grooves and on the inside of the housing 18 a plurality of grooves. The rails 32 would then be immersed in the grooves.

Claims

- Q -Patentansprüche - Q patent claims
1. Vorrichtung (10), insbesondere elektrische Maschine, mit über einen Presssitz miteinander verbundenen Bauteilen (16, 18), wobei wenigstens ein äußeres Bauteil (18), insbesondere ein Gehäuse, und wenigstens ein inneres Bauteil (16), insbesondere ein Stator, über den Presssitz ineinander gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen äußeren und dem wenigstens einen inneren Bauteil (16, 18) die Kräfte des Presssitzes übertragende Schienen (32) angeordnet sind, wobei die Schienen (32) wenigstens teilweise plastisch verformt sind und/oder das äußere Bauteil (18) elastisch verformt ist.1. Device (10), in particular electrical machine, with components (16, 18) connected to one another by means of a press fit, at least one outer component (18), in particular a housing, and at least one inner component (16), in particular a stator, are fitted into one another via the press fit, characterized in that rails (32) which transmit the forces of the press fit are arranged between the at least one outer and the at least one inner component (16, 18), the rails (32) being at least partially plastically deformed and / or the outer component (18) is elastically deformed.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) im wesentlichen in Fügerichtung (II) verlaufend angeordnet sind.2. Device (10) according to claim 1, characterized in that the rails (32) are arranged substantially in the joining direction (II).
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine äußere Bauteil (18) einen Innenumfang (26) und das wenigstens eine innere Bauteil (16) einen Außenumfang (28) hat, der Außenumfang (28) des inneren Bauteils (16) und der Innenumfang (26) des äußeren Bauteils (18) im wesentlichen einen Spalt (30) bilden, die Schienen (32) am Innen- und Außenumfang verteilt sind und den Verlauf des Spalts (30) wenigstens teilweise unterbrechen.3. Device (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one outer component (18) has an inner circumference (26) and the at least one inner component (16) has an outer circumference (28), the outer circumference (28) of the inner component (16) and the inner circumference (26) of the outer component (18) essentially form a gap (30), the rails (32) are distributed on the inner and outer circumference and at least partially interrupt the course of the gap (30) ,
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Bauteil (18) tiefgezogen ist. 4. Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the outer component (18) is deep-drawn.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) aus einem weicheren Werkstoff als die zu fügenden Bauteile (16, 18) sind. 5. Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rails (32) are made of a softer material than the components to be joined (16, 18).
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) aus Kupfer, vorzugsweise Kupferdraht oder aus Aluminium beziehungsweise Aluminiumdraht sind.6. Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rails (32) made of copper, preferably copper wire or of aluminum or aluminum wire.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen vor dem Fügen am inneren Bauteil (16) oder äußeren Bauteil (18) festgelegt sind.7. The device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rails are fixed on the inner component (16) or outer component (18) before joining.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) vor dem Fügen einen im wesentlichen runden Querschnitt haben.8. Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rails (32) have a substantially round cross-section before joining.
9. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) an einem Ende (36) eine Schräge oder eine Biegung (38) zum Einführen des inneren Bauteils (16) in das äußere Bauteil (18) aufweisen. 9. Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rails (32) at one end (36) a slope or a bend (38) for inserting the inner component (16) into the outer component (18) exhibit.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) in in Fügerichtung (II) verlaufenden Nuten (34) des inneren Bauteils (16) und/oder äußeren Bauteils (18) angeordnet sind.10. The device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rails (32) in grooves (34) extending in the joining direction (II) of the inner component (16) and / or outer component (18) are arranged.
11. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) als Rippen an einer Hülse (40, 44, 46) ausgebildet sind.11. The device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rails (32) are designed as ribs on a sleeve (40, 44, 46).
12. Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schienen (32) an der Hülse (40, 44, 46) nach innen und/oder außen weisen.12. The device (10) according to claim 11, characterized in that the rails (32) on the sleeve (40, 44, 46) point inwards and / or outwards.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (40, 44, 46) einen axial verlaufenden Schlitz (42) aufweist.13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the sleeve (40, 44, 46) has an axially extending slot (42).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (40, 44, 46) einen nach innen gerichteten Bund (42) aufweist. 14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the sleeve (40, 44, 46) has an inwardly directed collar (42).
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