WO2020052925A1 - Rotor-baugruppe für einen elektromotor und verfahren zum einbau der rotor-baugruppe in ein gehäuseteil des elektromotors - Google Patents

Rotor-baugruppe für einen elektromotor und verfahren zum einbau der rotor-baugruppe in ein gehäuseteil des elektromotors Download PDF

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WO2020052925A1
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rotor
bearing
rotor assembly
flange
housing part
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PCT/EP2019/072357
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English (en)
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Inventor
Christian Lang
Julian Veitengruber
Thomas Winter
Michael Kleindl
Camilo Andres Carrillo Estupinan
Holger Fischer
Markus Heidrich
Andreas Herzberger
Ralph Peter
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
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    • H02K5/161—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1732—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • H02K15/165—Balancing the rotor

Definitions

  • Rotor assembly for an electric motor and method for installing the rotor
  • the invention relates to a rotor assembly for an electric motor, which comprises a rotor with a rotor shaft and at least one rotor package, a first locking ring, a second locking ring and a flange bearing with a bearing and a flange part.
  • the invention further relates to a
  • Electric motor that includes the rotor assembly. Furthermore concerns the
  • Invention a method for installing the rotor assembly in a housing part of the electric motor.
  • EV electric vehicles
  • HEV hybrid vehicles
  • PHEV plug-in hybrid vehicles
  • Electric motors serving traction motors are usually installed very compactly together with the transmission of the motor vehicle in a common housing, for example a bearing plate of the electric motor can simultaneously serve as a bearing plate or a housing part of a transmission.
  • the necessary axial securing of the bearing on the outer ring can be done by means of wedge securing or Snap ring in a groove in front of the bearing.
  • the necessary securing of the bearing on the inner ring on a rotor shaft of the electric motor is done by a snap ring in a groove on the rotor shaft.
  • the bearing can be used as
  • Flange bearing be formed, which is already known with different types of configurations for automotive and industrial applications.
  • the bearing must be pre-assembled and secured on the rotor shaft.
  • the rotor is then pressed with the pre-assembled bearing into a steel bushing with a cover (press fit) cast into the end shield and the wedge lock ring is then fitted.
  • Gear bell and / or the magnetized rotor, the pressing process of the bearing and the joining of the wedge lock ring are very complex
  • Document DE 10 2011 088 664 A1 discloses an electromechanical switching device for a manual transmission, in which an electric motor and an adjusting spindle are coupled via an angular gear and are mounted directly in a correspondingly modified housing part of the manual transmission.
  • a flange bearing is used to hold a ball screw.
  • the document DE 11 2012 000 043 T5 describes a generator motor with a flange which is arranged on the side of a hydraulic pump so as to be removable in the axial direction. A flange bearing is used.
  • a flange bearing housing unit is known from document DE 10 2013 219 118 B4, which comprises at least one inner ring, at least one outer ring and rolling elements accommodated between them.
  • Document DE 10 2008 061 275 A1 relates to an electric motor, the housing of which comprises a bearing plate which is designed as a flange plate.
  • the rotor assembly comprises a rotor with a rotor shaft and at least one rotor package, a first locking ring, a second locking ring and a flange bearing with a bearing and a flange part, the bearing having an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements.
  • the rotor assembly comprises a rotor with a rotor shaft and at least one rotor package, a second circlip and one
  • Flange bearing with a bearing and a flange part wherein the bearing has an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling elements and wherein the outer ring of the bearing and the flange part form a unit.
  • the flange part of the flange stop has at least one screw arm which projects beyond an outer diameter of the rotor package and which comprises at least one fastening hole for fastening the rotor assembly to a housing part.
  • the at least one screw arm can have recesses.
  • the flange part has a first side which faces the rotor assembly, a second side which faces the housing part of the electric motor, and a central bore for receiving the bearing.
  • the bearing can be used as a roller bearing, e.g. Ball bearings are formed.
  • the flange part in the area of the mounting holes Screw arms sunk in the direction of the housing part in order to gain axial installation space in the area of the winding head of the electric motor.
  • the flange part also has a centering surface for centering the flange stop when the rotor assembly is joined into the housing part.
  • the flange part comprises at least one freely definable stop surface, which is used to adjust and optimize the heat transfer between the flange part and the
  • the at least one freely definable stop surface can be optimized by changing the size and by changing the position.
  • the flange part can have one or more central axial stop surfaces.
  • it can also have a plurality of decentralized stop surfaces, each of which is provided around a fastening hole. It can also have central and decentralized stop surfaces at the same time.
  • the flange part can be used to increase the rigidity of the flange part
  • the flange part can be manufactured in one piece as a cast component. However, it can also be assembled from two or more individual parts in a form-fitting, force-fitting or material-fitting manner. For example, the flange part can be welded, clamped or riveted, etc. from two or more individual parts.
  • the one-piece cast component and the individual parts forming the flange part are preferably made of steel.
  • An additional O-ring seal can advantageously be provided between the flange bearing and the housing part.
  • Radial shaft seal in front of or behind the bearing in the central hole.
  • electrical insulation elements can be placed between the rotor shaft and the housing part can be integrated. This can be done, for example
  • Additional insulation coatings are applied to the flange part.
  • damping elements can be integrated into the flange part or between the flange part and the housing part.
  • the damping elements can for example be inserted into the mounting holes of the flange part or on the
  • Stop surfaces of the flange part are attached.
  • An electric motor which comprises the rotor assembly according to the invention.
  • a method for installing the rotor assembly according to the invention in a housing part of an electric motor is proposed.
  • the rotor assembly according to the invention is manufactured outside the housing part.
  • the rotor assembly according to the invention produced in the first step is inserted into the housing part of the electric motor.
  • the flange bearing is first produced by pressing the bearing into a bearing seat of the flange part. Then the first circlip is in a groove of the
  • the flange bearing is then mounted on the rotor shaft of the rotor.
  • the second circlip is then attached to the rotor shaft of the rotor.
  • the flange bearing is first produced by introducing the rolling elements and the inner ring into the flange part serving as the outer ring. The flange bearing is then mounted on the rotor shaft of the rotor. Then the second circlip is placed on the rotor shaft of the rotor.
  • the rotor assembly When inserting the manufactured rotor assembly according to the invention, the rotor assembly is first inserted into the housing part. Then will the flange part is screwed to the housing part, the screwing being carried out from a side of the housing part facing the rotor past the rotor or from a side of the housing part facing away from the rotor.
  • Coaxiality of the transmission input shaft to the rotor shaft can be minimized.
  • the bearing is pressed into a flange part outside a common housing part of an electric motor and a transmission.
  • the bearing is usually preassembled and secured on the rotor shaft of the electric motor.
  • the rotor is then pressed with the pre-assembled bearing into a steel bushing with a cover (press fit) cast into the end shield and the wedge lock ring is then fitted.
  • the rotor assembly according to the invention and the method according to the invention thus eliminate the need for a complex pressing process with power flow or support in or on the housing part, which is set up to avoid elastic or even plastic deformation in the transmission.
  • the pressing force can be reduced when mounting the bearing in the flange part.
  • the preassembled rotor assembly can easily be fitted into the housing part by a screwing process past the rotor or alternatively also from the gear side. Furthermore, the method according to the invention enables the bearing or the rotor to be uncomplicated and disassemble without destruction. Furthermore, the tolerance regarding the coaxiality of the transmission input shaft to the rotor shaft with the
  • the inventive method can be easily minimized.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a rotor assembly according to the invention
  • Figure 2 is a perspective view of a first side of a
  • Figure 3 is a perspective view of a second side of the preferred embodiment
  • FIG. 4 shows a perspective illustration of the rotor assembly according to the invention
  • Figure 5 is a perspective cross-sectional view of the rotor assembly according to the invention screwed into a housing part
  • Figure 6 is a perspective view of the screwing of the
  • FIG. 1 shows an exploded view of a rotor assembly 100 according to the invention of an electric motor, which can be installed in a housing part 70 (cf. FIGS. 5 and 6) of the electric motor using the method according to the invention.
  • the rotor assembly 100 includes, among other things, a rotor 10 which has a rotor shaft 12 and a rotor package 14.
  • the rotor assembly 100 further comprises a first locking ring 20, a flange bearing 30, which is formed from a bearing 40 and a flange part 50, and a second locking ring 60.
  • the first locking ring 20 can be used, for example, as a wedge locking ring or snap ring and the second
  • Circlip 60 can be designed as a snap ring.
  • the flange part 50 comprises a first side which faces the rotor assembly 14 and a second side which a housing part 70 of the
  • Electric motor is facing.
  • the flange part 50 further comprises a groove 55 for the first locking ring 20, a bearing seat 54 and a bearing seat stop 58, seen from the first side facing the rotor assembly 14.
  • the bearing 40 When carrying out the method according to the invention, the bearing 40 is first pressed into the bearing seat 54 of the flange part 50 up to the bearing seat stop 58, so that a flange bearing 30 is formed.
  • the first locking ring 20 is then inserted into the groove 55 of the flange part 50 on an outer ring 42 of the bearing 40 to secure the bearing 40 in the flange part 50.
  • the flange bearing 30 is then mounted on the rotor shaft 12 and secured to the rotor shaft 12 by joining the second locking ring 60 to an inner ring 44 of the bearing 40.
  • a preferred embodiment of the flange part 50 is shown in FIG.
  • Execution of the method according to the invention is shown, which comprises three screw arms 51 for fastening the flange stop 30 or the rotor assembly 100 to a housing part 70 of the electric motor.
  • the three screw arms 51 protrude beyond an outer diameter of the rotor assembly 14 and each include a fastening bore 52, as a result of which the flange bearing 30 or the rotor assembly 100 can be fastened into the housing part 70 by means of screws 92 (cf. FIGS. 5 and 6).
  • the flange member 50 may have other embodiments such as have more than three screw arms 51.
  • the flange part 50 is provided with a centering surface 56 for centering the rotor assembly 100 when it is inserted into the housing part 70 of the electric motor.
  • a freely definable axial contact surface 57 can also be provided on the second side of the flange part 50.
  • the flange part 50 can preferably be produced in one piece as a cast component.
  • the flange part 50 can be welded, clamped or riveted, etc. from two or more individual parts.
  • the one-piece is preferred
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of a first side, facing the rotor assembly 14, of the preferred flange part 50 shown in FIG. 1.
  • the flange part 50 comprises a bearing seat 54 for receiving the bearing 40 and a groove 55 for the first locking ring 20. After pressing the bearing 40 into the bearing seat 54 up to a bearing seat stop 58, the first locking ring 20 is inserted into the groove 55 added, so that the bearing 40 is secured to the outer ring 42 of the bearing 40 in the flange part 50.
  • the flange part 50 advantageously has three screw arms 51 projecting beyond the outer diameter of the rotor assembly 14.
  • the screw arms 51 each include a fastening bore 52 for fastening the flange part 50 or the rotor assembly 100 to a housing part 70 of the electric motor, which can also serve as a housing part / end shield of a gear connected to the electric motor. This also includes
  • Stop surfaces 59 which are each provided around a mounting hole 52.
  • Screw arms 51 also each have recesses 53. Furthermore, the flange part 50 has several to increase the rigidity of the flange part 50
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of a second side, facing the housing part 70, of the preferred flange part 50 shown in FIG. 1.
  • the flange part 50 here has a centering surface 56, which serves to center the flange stop 30 when the rotor assembly 100 is joined into the housing part 70 of the electric motor.
  • the flange part 50 also has a freely definable axial contact surface 57 on the side facing the housing part 70, which is used for setting and
  • the flange part 50 also has on this side facing the housing part 70 three stop surfaces 59, each by one
  • Mounting hole 52 are provided.
  • the stop surfaces 59 shown in FIGS. 2 and 3 around the fastening bores 52 can be used both for optimizing the
  • FIG. 4 shows a perspective illustration of the rotor assembly 100 according to the invention shown in FIG. 1, which can be mounted in a housing part 70 using the method according to the invention.
  • the rotor Assembly 100 the rotor 10 with a rotor shaft 12 and a rotor assembly 14.
  • the flange bearing 30 is mounted on the rotor shaft 12 with the bearing 40 pressed into the flange part 50 and the first locking ring 20 inserted into the flange part 50, the second locking ring 60 being fitted onto the rotor shaft 12 to secure the flange stop 30 on the inner ring 44 of the bearing 40 is.
  • FIG. 5 shows a perspective cross-sectional illustration of the rotor assembly 100 according to the invention shown in FIGS. 1 and 4, which is screwed into a housing part 70 via screws 92.
  • the rotor assembly 100 includes, among other things, the rotor 10, which has the rotor shaft 12 and the rotor assembly 14, and the flange bearing 30.
  • a bearing 40 In the bearing seat 54 of the flange part 50, a bearing 40, the rolling elements 46 of which are designed as a ball, is accommodated.
  • the bearing 40 is secured by a first locking ring 20 on the outer ring 42 of the bearing 40 in the flange part 50 and a second locking ring 60 on the inner ring 44 of the bearing 40 on the rotor shaft 12.
  • the housing part 70 which is shown in Figure 5, also serves as
  • the housing part 70 comprises an area which is designed as a bearing bracket 72 with a seat 74 for receiving the flange stop 30, and a bore 76, as a result of which the rotor shaft 12 of the electric motor can be connected to the transmission.
  • a freely definable axial contact surface 57 is provided, as mentioned in FIG.
  • the contact between the flange bearing 30 and the housing part 70 is ensured by axial pressure via the screws 92.
  • An O-ring seal can be used between the flange bearing 30 and the housing part 70.
  • a radial shaft seal can be inserted in front of or behind the bearing 40 in the central bore 510.
  • the flange part 50 or the flange bearing 30 lies flat on the
  • the flange part 50 can be countersunk in the area of the fastening bores 52 of the screw arms 51 in the direction of the housing part 70.
  • FIG. 6 shows a perspective view of the screw connection of the rotor assembly 100 by means of the flange part 50 into the housing part 70 with a screwing tool 90, which has a screw feed 94, according to the method according to the invention.
  • the screwing tool 90 is for the
  • the screw feed 94 of the screwing tool 90 is to be shielded from magnetic flux of the magnetized rotor 10 or to be designed a-magnetically.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotor-Baugruppe(100)für einen Elektromotor, welche einen Rotor(10)mit einer Rotorwelle(12)und mindestens einem Rotorpaket (14), einen ersten Sicherungsring(20), einen zweiten Sicherungsring (60) und ein Flanschlager(30)mit einem Lager(40)und einem Flanschteil (50) umfasst. Die Erfindung betrifft ferner einen Elektromotor, der die Rotor-Baugruppe(100) umfasst. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbau der Rotor-Baugruppe(100)in ein Gehäuseteil des Elektromotors.

Description

Rotor-Baugruppe für einen Elektromotor und Verfahren zum Einbau der Rotor-
Baugruppe in ein Gehäuseteil des Elektromotors
Die Erfindung betrifft eine Rotor-Baugruppe für einen Elektromotor, welche einen Rotor mit einer Rotorwelle und mindestens einem Rotorpaket, einen ersten Sicherungsring, einen zweiten Sicherungsring und ein Flanschlager mit einem Lager und einem Flanschteil umfasst. Die Erfindung betrifft ferner einen
Elektromotor, der die Rotor-Baugruppe umfasst. Des Weiteren betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Einbau der Rotor-Baugruppe in ein Gehäuseteil des Elektromotors.
Stand der Technik
Um den Energieverbrauch zu reduzieren und umweltfreundlich zu sein, werden heutzutage immer mehr Kraftfahrzeuge voll oder teilweise elektrisch angetrieben. Diese voll oder teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeuge werden Elektrofahrzeuge (EV), Hybridfahrzeuge (HEV) oder Plug-In-Hybridfahrzeuge (PHEV) genannt.
In solchen voll oder teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen sind Elektromotoren als Traktionsmotor eingebaut. Um Bauraum und
Herstellungskosten des Kraftfahrzeuges zu reduzieren, werden die als
Traktionsmotor dienende Elektromotoren üblicherweise zusammen mit dem Getriebe des Kraftfahrzeuges sehr kompakt in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut, beispielsweise kann ein Lagerschild des Elektromotors zugleich als ein Lagerschild bzw. ein Gehäuseteil eines Getriebes dienen.
In dem oben genannten Falle, dass das Lagerschild des Elektromotors zugleich das Lagerschild bzw. das Gehäuseteil des Getriebes ist, kann die notwendige axiale Sicherung des Lagers am Außenring mittels Keilsicherungs- oder Sprengring in einer Nut vor dem Lager erfolgen. Die notwendige Sicherung des Lagers am Innenring auf einer Rotorwelle des Elektromotors erfolgt durch einen Sprengring in einer Nut auf der Rotorwelle. Dabei kann das Lager als
Flanschlager ausgebildet sein, das mit unterschiedlichen Ausgestaltungsarten für Automotiv- als auch Industrieanwendungen bereits bekannt ist.
Da die Zugänglichkeit zum Fügen des Sprengrings am Innenring von der Getriebeseite eingeschränkt bzw. nicht gewollt ist, muss das Lager auf der Rotorwelle vormontiert und gesichert werden. Der Rotor wird anschließend mit dem vormontierten Lager in eine in das Lagerschild eingegossene Stahlbuchse mit Überdeckung (Presssitz) eingepresst und der Keilsicherungsring wird anschließend gefügt.
Aufgrund der eingeschränkten Zugänglichkeit von Teile wie z.B. der
Getriebeglocke und/oder dem magnetisierten Rotor, sind der Pressprozess des Lagers sowie das Fügen des Keilsicherungsrings sehr aufwändige
Fertigungsschritte. Insbesondere in einer Großserienfertigung sind das automatisierte Fügen des Keilsicherungsrings sowie die Ausgestaltung des Presswerkzeuges äußerst komplex. Die Demontage des Lagers bzw. des Rotors gestaltet sich ebenso kompliziert und ist nicht bzw. nur zerstörend möglich.
Das Dokument DE 10 2011 088 664 Al offenbart eine elektromechanische Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe, bei welcher ein Elektromotor und eine Stellspindel über ein Winkelgetriebe gekoppelt und unmittelbar in einem entsprechend modifizierten Gehäuseteil des Schaltgetriebes gelagert sind. Dabei wird ein Flanschlager zur Aufnahme eines Kugelgewindetriebs verwendet.
Das Dokument DE 11 2012 000 043 T5 beschreibt einen Generatormotor mit einem Flansch, der in der axialen Richtung abnehmbar auf der Seite einer Hydraulikpumpe angeordnet ist. Dabei wird ein Flanschlager verwendet.
Aus dem Dokument DE 10 2013 219 118 B4 ist eine Flanschlager- Gehäuseeinheit bekannt, welche wenigstens einen Innenring, wenigstens einen Außenring sowie zwischen diesen aufgenommene Wälzkörper umfasst. Das Dokument DE 10 2008 061 275 Al betrifft einen Elektromotor, dessen Gehäuse ein Lagerschild umfasst, der als Flanschlagerschild ausgebildet ist.
Offenbarung der Erfindung
Es wird eine Rotor-Baugruppe für einen Elektromotor vorgeschlagen. Dabei umfasst die Rotor-Baugruppe einen Rotor mit einer Rotorwelle und mindestens einem Rotorpaket, einen ersten Sicherungsring, einen zweiten Sicherungsring und ein Flanschlager mit einem Lager und einem Flanschteil, wobei das Lager einen Außenring, einen Innenring sowie mehrere Wälzkörper aufweist.
Alternativ umfasst die Rotor-Baugruppe einen Rotor mit einer Rotorwelle und mindestens einem Rotorpaket, einen zweiten Sicherungsring und ein
Flanschlager mit einem Lager und einem Flanschteil, wobei das Lager einen Außenring, einen Innenring sowie mehrere Wälzkörper aufweist und wobei der Außenring des Lagers und das Flanschteil eine Einheit bilden.
Erfindungsgemäß weist das Flanschteil des Flanschlagers mindestens einen über einen Außendurchmesser des Rotorpakets hinausragenden Schraubarm auf, der mindestens eine Befestigungsbohrung zur Befestigung der Rotor- Baugruppe an einem Gehäuseteil umfasst.
Zur Reduzierung des Gewichts des Flanschteils kann der mindestens eine Schraubarm Ausnehmungen aufweisen.
Das Flanschteil weist eine erste Seite, welche dem Rotorpaket zugewandt ist, eine zweite Seite, welche dem Gehäuseteil des Elektromotors zugewandt ist, und eine zentrale Bohrung zur Aufnahme des Lagers auf.
Das Lager kann als Wälzlager wie z.B. Kugellager ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Flanschteil bzw. das
Flanschlager plan an dem Gehäuseteil auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Flanschteil im Bereich der Befestigungsbohrungen der Schraubarme in Richtung des Gehäuseteils versenkt, um axialen Bauraum im Bereich des Wickelkopfes des Elektromotors zu gewinnen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Flanschteil weiterhin eine Zentrierfläche zur Zentrierung des Flanschlagers beim Fügen der Rotor- Baugruppe in das Gehäuseteil auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Flanschteil mindestens eine frei definierbare Anschlagfläche, die zur Einstellung und Optimierung des Wärmeübergangs zwischen dem Flanschteil und dem
Gehäuseteil dient, wobei die mindestens eine frei definierbare Anschlagfläche durch Änderung der Größe als auch durch Änderung der Position optimiert werden kann. Beispielsweise kann das Flanschteil eine oder mehrere zentrale axiale Anschlagflächen aufweisen. Es kann aber auch mehrere dezentrale Anschlagflächen, die jeweils um eine Befestigungsbohrung vorgesehen sind, aufweisen. Es kann auch zentrale und dezentrale Anschlagflächen gleichzeitig aufweisen.
Zur Erhöhung der Steifigkeit des Flanschteils kann das Flanschteil
Versteifungsrippen auf der dem Rotorpaket zugewandten Seite aufweisen.
Das Flanschteil kann als Gussbauteil einteilig hergestellt werden. Es kann aber auch aus zwei oder mehreren Einzelteilen formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig zusammengebaut werden. Beispielsweise kann das Flanschteil aus zwei oder mehreren Einzelteilen zusammengeschweißt, geklemmt oder genietet usw. werden. Vorzugsweise bestehen das einteilige Gussbauteil und die das Flanschteil bildenden Einzelteile aus Stahl.
Vorteilhaft kann zwischen dem Flanschlager und dem Gehäuseteil eine zusätzliche O-Ring-Dichtung vorgesehen werden. Vorteilhaft kann ein
Radialwellendichtring vor oder hinter dem Lager in die zentrale Bohrung eingefügt werden.
Um das EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) -Verhaltens des Elektromotors zu optimieren, können elektrische Isolationselemente zwischen der Rotorwelle und dem Gehäuseteil integriert werden. Dies kann beispielsweise durch
Aufbringen zusätzlicher Isolationsbeschichtungen an dem Flanschteil erfolgen.
Um das Schwingungsverhalten des Elektromotors zu optimieren, können Dämpfungselemente in das Flanschteil oder zwischen dem Flanschteil und dem Gehäuseteil integriert werden. Die Dämpfungselemente können beispielsweise in die Befestigungsbohrungen des Flanschteils eingefügt oder an den
Anschlagflächen des Flanschteils angebracht werden.
Es wird ferner ein Elektromotor vorgeschlagen, welcher die erfindungsgemäße Rotor-Baugruppe umfasst.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Einbau der erfindungsgemäßen Rotor- Baugruppe in ein Gehäuseteil eines Elektromotors vorgeschlagen. Dabei wird in einem ersten Schritt die erfindungsgemäße Rotor-Baugruppe außerhalb des Gehäuseteils hergestellt. In einem zweiten Schritt wird die in dem ersten Schritt hergestellte, erfindungsgemäße Rotor-Baugruppe in das Gehäuseteil des Elektromotors eingesetzt.
Beim Herstellen der erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe wird zunächst das Flanschlager durch Einpressen des Lagers in einen Lagersitz des Flanschteils hergestellt. Anschließend wird der erste Sicherungsring in eine Nut des
Flanschteils gefügt. Danach wird das Flanschlager auf die Rotorwelle des Rotors montiert. Anschließend wird der zweite Sicherungsring auf die Rotorwelle des Rotors gefügt.
Im Falle, dass der Außenring des Lagers und das Flanschteil eine Einheit bilden wird beim Herstellen der erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe zunächst das Flanschlager durch Einbringen der Wälzkörper und des Innenrings in das als Außenring dienende Flanschteil hergestellt. Anschließend wird das Flanschlager auf die Rotorwelle des Rotors montiert. Danach wird der zweite Sicherungsring auf die Rotorwelle des Rotors gefügt.
Beim Einsetzen der hergestellten, erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe wird zunächst die Rotor-Baugruppe in das Gehäuseteil gefügt. Anschließend wird das Flanschteil mit dem Gehäuseteil verschraubt, wobei das Verschrauben von einer dem Rotor zugewandten Seite des Gehäuseteils am Rotor vorbei oder von einer dem Rotor abgewandten Seite des Gehäuseteils durchgeführt wird.
In dem Fall, dass das Verschrauben des Flanschteils mit dem Gehäuseteil von der dem Rotor abgewandten Seite durchgeführt wird, wird ein Schraubgewinde in die jeweilige Befestigungsbohrung des Schraubarms integriert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Toleranz bezüglich der
Koaxialität der Getriebeeingangswelle zur Rotorwelle minimiert werden.
Vorteile der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe und dem erfindungsgemäßen Verfahren findet ein Einpressvorgang des Lagers in ein Flanschteil außerhalb eines gemeinsamen Gehäuseteils eines Elektromotors und eines Getriebes statt. Üblicherweise wird das Lager auf der Rotorwelle des Elektromotors vormontiert und gesichert. Der Rotor wird anschließend mit dem vormontierten Lager in eine in das Lagerschild eingegossene Stahlbuchse mit Überdeckung (Presssitz) eingepresst und der Keilsicherungsring anschließend gefügt. Mit der
erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe und dem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt somit ein komplexer Pressvorgang mit Kraftfluss bzw. Abstützung in oder an das Gehäuseteil, der zur Vermeidung einer elastischen oder sogar plastischen Verformung im Getriebe eingerichtet ist. Darüber hinaus kann die Presskraft bei der Montage des Lagers ins Flanschteil reduziert werden.
Aufgrund des außerhalb des Gehäuseteils stattfindenden Fügevorgangs des ersten Sicherungsrings, können die Montage sowie ggf. die Kontrolle des ersten Sicherungsrings zur Sicherung des Lagers mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren sehr einfach durchgeführt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die vormontierte Rotor-Baugruppe leicht in das Gehäuseteil durch einen Schraubprozess am Rotor vorbei oder alternativ auch von der Getriebeseite montiert werden. Des Weiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, das Lager bzw. den Rotor unkompliziert und ohne Zerstörung zu demontieren. Ferner kann die Toleranz bezüglich der Koaxialität der Getriebeeingangswelle zur Rotorwelle mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren leicht minimiert werden.
Außerdem können die Herstellungs- bzw. Fertigungskosten mit der
erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe und dem erfindungsgemäßen Verfahren reduziert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäße Rotor- Baugruppe,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer ersten Seite eines
bevorzugten Flanschteils,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Seite des bevorzugten
Flanschteils,
Figur 4 eine perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Rotor- Baugruppe,
Figur 5 eine perspektivische Querschnittsdarstellung der in ein Gehäuseteil verschraubten erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe und
Figur 6 eine perspektivische Darstellung der Verschraubung der
erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe in das Gehäuseteil mit einem Schraubwerkzeug.
Ausführungsformen der Erfindung In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Figur 1 zeigt eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Rotor- Baugruppe 100 eines Elektromotors, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in ein Gehäuseteil 70 (vgl. Figuren 5 und 6)des Elektromotors montierbar ist. Die Rotor-Baugruppe 100 umfasst unter anderem einen Rotor 10, welcher eine Rotorwelle 12 und ein Rotorpaket 14 aufweist.
Die Rotor-Baugruppe 100 umfasst ferner einen ersten Sicherungsring 20, ein Flanschlager 30, welches aus einem Lager 40 und einem Flanschteil 50 gebildet ist, und einen zweiten Sicherungsring 60. Dabei kann der erste Sicherungsring 20 beispielsweise als Keilsicherungsring oder Sprengring und der zweite
Sicherungsring 60 als Sprengring ausgebildet sein.
Das Flanschteil 50 umfasst eine erste Seite, welche dem Rotorpaket 14 zugewandt ist, und eine zweite Seite, welche einem Gehäuseteil 70 des
Elektromotors zugewandt ist.
Das Flanschteil 50 umfasst ferner in einer zentralen Bohrung 510 von der ersten, dem Rotorpaket 14 zugewandten Seite aus gesehen eine Nut 55 für den ersten Sicherungsring 20, einen Lagersitz 54 und einen Lagersitzanschlag 58.
Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst das Lager 40 in den Lagersitz 54 des Flanschteils 50 bis zum Lagersitzanschlag 58 eingepresst, so dass ein Flanschlager 30 gebildet wird. Anschließend wird der erste Sicherungsring 20 in die Nut 55 des Flanschteils 50 an einem Außenring 42 des Lagers 40 zur Sicherung des Lagers 40 im Flanschteil 50 gefügt. Das Flanschlager 30 wird dann auf die Rotorwelle 12 montiert und durch Fügen des zweiten Sicherungsrings 60 an einem Innenring 44 des Lagers 40 auf die Rotorwelle 12 gesichert. In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Flanschteils 50 zur
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, welche drei Schraubarme 51 zur Befestigung des Flanschlagers 30 bzw. der Rotor- Baugruppe 100 an einem Gehäuseteil 70 des Elektromotors umfasst. Die drei Schraubarme 51 ragen hierbei über einen Außendurchmesser des Rotorpakets 14 hinaus und umfassen jeweils eine Befestigungsbohrung 52, wodurch das Flanschlager 30 bzw. die Rotor-Baugruppe 100 in das Gehäuseteil 70 über Schrauben 92 (vgl. Figuren 5 und 6) befestigt werden kann. Das Flanschteil 50 kann weitere Ausführungsformen wie z.B. mehr als drei Schraubarme 51 aufweisen.
Zur Zentrierung der Rotor-Baugruppe 100 beim Fügen in das Gehäuseteil 70 des Elektromotors ist das Flanschteil 50 mit einer Zentrierfläche 56 versehen. Um den Wärmeübergang zwischen dem Flanschlager 30 und dem Gehäuseteil 70 einzustellen und zu optimieren, kann auf der zweiten Seite des Flanschteils 50 noch eine frei definierbare axiale Anlagefläche 57 (vgl. Figur 3) vorgesehen werden.
Das Flanschteil 50 kann bevorzugt als Gussbauteil einteilig hergestellt werden.
Es kann aber auch aus zwei oder mehreren Einzelteilen formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig zusammengebaut werden. Beispielsweise kann das Flanschteil 50 aus zwei oder mehreren Einzelteilen zusammengeschweißt, geklemmt oder genietet usw. werden. Bevorzugt bestehen das einteilige
Gussbauteil und die das Flanschteil 50 bildenden Einzelteile aus Stahl.
Figur 2 zeigt perspektivische Darstellung einer ersten, dem Rotorpaket 14 zugewandten Seite des in Figur 1 dargestellten, bevorzugten Flanschteils 50.
Das Flanschteil 50 umfasst in einer zentralen Bohrung 510 einen Lagersitz 54 zur Aufnahme des Lagers 40 und eine Nut 55 für den ersten Sicherungsring 20. Nach Pressen des Lagers 40 in den Lagersitz 54 bis zu einem Lagersitzanschlag 58 wird der erste Sicherungsring 20 in die Nut 55 gefügt, so dass das Lager 40 am Außenring 42 des Lagers 40 in dem Flanschteil 50 gesichert wird. Vorteilhaft weist das Flanschteil 50 drei über den Außendurchmesser des Rotorpakets 14 hinausragende Schraubarme 51 auf. Dabei umfassen die Schraubarme 51 jeweils eine Befestigungsbohrung 52 zur Befestigung des Flanschteils 50 bzw. der Rotor-Baugruppe 100 an einem Gehäuseteil 70 des Elektromotors, welches zugleich auch als Gehäuseteil/Lagerschild eines mit dem Elektromotor verbundenen Getriebes dienen kann. Ferner umfasst das
Flanschteil 50 auf dieser dem Rotorpaket 14 zugewandten Seite drei
Anschlagflächen 59, die jeweils um eine Befestigungsbohrung 52 vorgesehen sind. Um das Gewicht des Flanschteils 50 zu reduzieren, weisen die
Schraubarme 51 ferner jeweils Ausnehmungen 53 auf. Weiterhin weist das Flanschteil 50 zur Erhöhung der Steifigkeit des Flanschteils 50 mehrere
Versteifungsrippen 511 auf.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer zweiten, dem Gehäuseteil 70 zugewandten Seite des in Figur 1 dargestellten, bevorzugten Flanschteils 50.
Das Flanschteil 50 weist hierbei eine Zentrierfläche 56 auf, die zur Zentrierung des Flanschlagers 30 beim Fügen der Rotor-Baugruppe 100 in das Gehäuseteil 70 des Elektromotors dient.
Das Flanschteil 50 weist auf der dem Gehäuseteil 70 zugewandten Seite ferner eine frei definierbare axiale Anlagefläche 57 auf, die zur Einstellung und
Optimierung des Wärmeübergangs zwischen dem Flanschteil 50 und dem Gehäuseteil 70 dient. Das Flanschteil 50 weist ferner auf dieser dem Gehäuseteil 70 zugewandten Seite drei Anschlagflächen 59 auf, die jeweils um eine
Befestigungsbohrung 52 vorgesehen sind.
Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten um die Befestigungsbohrungen 52 vorgesehenen Anschlagsflächen 59 können sowohl zur Optimierung des
Wärmeübergangs zwischen dem Flanschteil 50 und dem Gehäuseteil 70, als auch zur Optimierung des Schwingungs- sowie EMV-Verhaltens des
Elektromotors dienen.
Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe 100, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem Gehäuseteil 70 montierbar ist. Dabei weist die Rotor- Baugruppe 100 den Rotor 10 mit einer Rotorwelle 12 und einem Rotorpaket 14 auf. Das Flanschlager 30 ist mit dem in das Flanschteil 50 eingepressten Lager 40 und dem in das Flanschteil 50 gefügten ersten Sicherungsring 20 auf die Rotorwelle 12 montiert, wobei der zweite Sicherungsring 60 zur Sicherung des Flanschlagers 30 am Innenring 44 des Lagers 40 auf die Rotorwelle 12 gefügt ist.
Figur 5 zeigt eine perspektivische Querschnittsdarstellung der in Figuren 1 und 4 dargestellten erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe 100, welche über Schrauben 92 in ein Gehäuseteil 70 verschraubt ist. Die Rotor-Baugruppe 100 umfasst unter anderem den Rotor 10, der die Rotorwelle 12 und das Rotorpaket 14 aufweist, und das Flanschlager 30. In dem Lagersitz 54 des Flanschteils 50 ist ein Lager 40, dessen Wälzkörper 46 als Kugel ausgebildet sind, aufgenommen. Das Lager 40 ist dabei durch einen ersten Sicherungsring 20 am Außenring 42 des Lagers 40 in dem Flanschteil 50 und einen zweiter Sicherungsring 60 am Innenring 44 des Lagers 40 auf der Rotorwelle 12 gesichert.
Das Gehäuseteil 70, das in Figur 5 dargestellt ist, dient zugleich auch als
Gehäuseteil/Lagerschild eines mit dem Elektromotor verbundenen Getriebes. Dabei umfasst das Gehäuseteil 70 einen Bereich, der als Lagerträger 72 mit einem Sitz 74 zur Aufnahme des Flanschlagers 30 ausgestaltet ist, und eine Bohrung 76, wodurch die Rotorwelle 12 des Elektromotors mit dem Getriebe verbunden werden kann.
Durch Erwärmung des Lagerträgers 72 bzw. des Gehäuseteils 70 im Betrieb weitet sich der Sitz 74 und der Wärmeübergang wird an dieser Stelle deutlich reduziert. Um dennoch einen definierten Wärmeübergang zwischen dem
Flanschlager 30 und dem Gehäuseteil 70 zu erhalten, ist eine frei definierbare axiale Anlagefläche 57 wie in Figur 3 erwähnt vorgesehen. Der Kontakt zwischen dem Flanschlager 30 und dem Gehäuseteil 70 wird durch axialen Druck über die Schrauben 92 gewährleistet.
Zwischen dem Flanschlager 30 und dem Gehäuseteil 70 kann eine O-Ring- Dichtung eingesetzt werden. Vor oder hinter dem Lager 40 in die zentrale Bohrung 510 kann ein Radialwellendichtring eingefügt werden. Das Flanschteil 50 bzw. das Flanschlager 30 liegt hierbei plan an dem
Gehäuseteil 70 bzw. dem Lagerträger 72 auf. Um axialen Bauraum im Bereich des Wickelkopfs des Elektromotors zu gewinnen, kann das Flanschteil 50 im Bereich der Befestigungsbohrungen 52 der Schraubarme 51 in Richtung des Gehäuseteils 70 versenkt werden.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Darstellung der Verschraubung der Rotor- Baugruppe 100 mittels des Flanschteils 50 in das Gehäuseteil 70 mit einem Schraubwerkzeug 90, welches eine Schraubenzuführung 94 aufweist, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei ist das Schraubwerkzeug 90 für die
Einsatzbedingungen wie z.B. Länge des Rotors 10 usw. entsprechend zu optimieren, um einerseits das notwendige Schraubmoment aufzubringen sowie das sichere Anziehen der Schraube 92 zu kontrollieren. Weiterhin ist die Schraubenzuführung 94 des Schraubwerkzeugs 90 gegen magnetischen Fluss des magnetisierten Rotors 10 zu schirmen bzw. a-magnetisch auszuführen.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Rotor-Baugruppe (100) für einen Elektromotor,
wobei die Rotor-Baugruppe (100) einen Rotor (10) mit einer Rotorwelle (12) und mindestens einem Rotorpaket (14), einen ersten
Sicherungsring (20), einen zweiten Sicherungsring (60) und ein
Flanschlager (30) mit einem Lager (40) und einem Flanschteil (50) umfasst, wobei das Lager (40) einen Außenring (42), einen Innenring (44) sowie mehrere Wälzkörper (46) aufweist, oder wobei die Rotor-Baugruppe (100) einen Rotor (10) mit einer Rotorwelle (12) und mindestens einem Rotorpaket (14), einen zweiten Sicherungsring (60) und ein Flanschlager (30) mit einem Lager (40) und einem Flanschteil (50) umfasst, wobei das Lager (40) einen Außenring (42), einen Innenring (44) sowie mehrere Wälzkörper (46) aufweist und wobei der Außenring (42) des Lagers (40) und das Flanschteil (50) eine Einheit bilden,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Flanschteil (50) mindestens drei über einen Außendurchmesser des Rotorpakets (14) hinausragende Schraubarme (51) aufweist, die jeweils eine Befestigungsbohrung (52) zur Befestigung der Rotor- Baugruppe (100) an einem Gehäuseteil (70) des Elektromotors umfassen.
2. Rotor-Baugruppe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Flanschteil (50) eine Zentrierfläche (56) zur Zentrierung des Flanschlagers (30) beim Fügen der Rotor-Baugruppe (100) in das Gehäuseteil (70) aufweist.
3. Rotor-Baugruppe (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das Flanschteil (50) eine frei definierbare axiale Anlagefläche (57) zur Einstellung und Optimierung des Wärmeübergangs zwischen dem Flanschteil (50) und dem Gehäuseteil (70) aufweist.
4. Rotor-Baugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das Flanschteil (50) als Stahlgussbauteil einteilig gefertigt ist.
5. Rotor-Baugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Flanschlager (30) und dem Gehäuseteil (70) eine O-Ring- Dichtung in dem Flanschlager (30) integriert ist.
6. Rotor-Baugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Radialwellendichtring vor oder hinter dem Lager (40) in einer zentralen Bohrung (510) integriert ist.
7. Rotor-Baugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
elektrische Isolationselemente zur Optimierung des EMV-Verhaltens des Elektromotors zwischen der Rotorwelle (12) und dem Gehäuseteil (70) integriert sind.
8. Rotor-Baugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass
Dämpfungselemente zur Optimierung des Schwingungsverhaltens des Elektromotors in das Flanschteil (50) oder zwischen dem Flanschteil (50) und dem Gehäuseteil (70) integriert sind.
9. Elektromotor, welcher eine Rotor-Baugruppe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
10. Verfahren zum Einbau einer Rotor-Baugruppe (100) nach einem der
Ansprüche 1 bis 8 in ein Gehäuseteil (70) eines Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren folgende Schritte aufweist:
I. Herstellen der Rotor-Baugruppe (100) außerhalb des
Gehäuseteils (70) mit den Teilschritten
Einpressen des Lagers (40) in einen Lagersitz (54) des
Flanschteils (50);
Fügen des ersten Sicherungsrings (20) in eine Nut (55) des Flanschteils (50);
Montage des Flanschlagers (30) auf die Rotorwelle (12) des Rotors (10);
Fügen des zweiten Sicherungsrings (60) auf die Rotorwelle (12) des Rotors (10); oder mit den Teilschritten
Einbringen der Wälzkörper (46) und des Innenrings (44) in das als Außenring (42) dienende Flanschteil (50);
Montage des Flanschlagers (30) auf die Rotorwelle(12) des Rotors (10),
Fügen des zweiten Sicherungsrings (60) auf die Rotorwelle (12) des Rotors (10);
II. Einsetzen der in dem Schritt I hergestellten Rotor-Baugruppe (100) in das Gehäuseteil (70) des Elektromotors mit den
Teilschritten
Fügen der mit vorstehenden Schritten gebildeten Rotor- Baugruppe (100) in das Gehäuseteil (70) und
Verschraubung des Flanschteils (50) mit dem Gehäuseteil (70), wobei die Verschraubung von einer dem Rotor (10) zugewandten Seite des Gehäuseteils (70) am Rotor (10) vorbei oder von einer dem Rotor (10) abgewandten Seite des Gehäuseteils (70) durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Toleranz bezüglich der Koaxialität einer Getriebeeingangswelle zur Rotorwelle (12) minimiert wird.
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