WO2022057976A1 - Elektrische maschine und verfahren zur herstellung und montage einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2022057976A1
WO2022057976A1 PCT/DE2021/100724 DE2021100724W WO2022057976A1 WO 2022057976 A1 WO2022057976 A1 WO 2022057976A1 DE 2021100724 W DE2021100724 W DE 2021100724W WO 2022057976 A1 WO2022057976 A1 WO 2022057976A1
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WO
WIPO (PCT)
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motor housing
rotor
transport lock
electrical machine
end shield
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100724
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Chambrion
Thomas Niesen
Alexander Herz
Philippe Fettig
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173Means 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
    • H02K5/1732Means 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08Structural association with bearings
    • H02K7/083Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor

Definitions

  • the present invention relates to an electrical machine, in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, comprising a stator and a rotor which are accommodated in a motor housing, the motor housing having at least one A end shield and at least one B end Has end shield for mounting the rotor relative to the motor housing.
  • the invention also relates to a method for manufacturing and assembling an electrical machine.
  • An electric machine that is only mounted on one side usually has a rotor that is usually arranged centered in the stator.
  • the unsupported end of the rotor tends to deviate from the centered position, being excited to do so by the magnetic attractive forces of the permanent magnet of the electric machine.
  • a transport lock which holds the rotor of the electric motor, which is mounted on one side, in its centered position during transport, must be removed before the electric machine is installed, for example within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle.
  • a generic electrical machine with a transport lock which has a stator and an internal rotor, is disclosed in WO 02/103883 A1.
  • the stator of the electrical machine includes a radially extending section of a stator support with axial through-openings.
  • the rotor has a rotor carrier with axial bores which are aligned with the passage openings in the stator and into which threaded sleeves are inserted. In this way, the rotor and stator can be secured in position relative to one another by means of a screw connection.
  • the object of the invention is to create an electrical machine with a transport lock that allows the electrical machine to be transported easily, safely and inexpensively and to be fastened easily to a housing and/or to an input or output shaft. It is also the object of the invention to provide an improved method for assembling an electrical machine.
  • an electrical machine in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, comprising a stator and a rotor which are accommodated in a motor housing, the motor housing having at least one A end shield and at least one B has a bearing plate for mounting the rotor relative to the motor housing, with a detachable transport lock for centering the at least one B-bearing plate being arranged on the motor housing, with the transport lock having a reach-through opening which is positioned coaxially to the axis of rotation of the rotor and the transport lock being designed in this way is that it can be removed from the motor housing in the radial direction when an assembly tool reaches through the reach-through opening in the axial direction.
  • the transport lock is also reusable, i.e. it can be reused after it has been removed from the electrical machine.
  • Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • a stationary part referred to as a stator, stand or armature
  • a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • a distinction is made in particular between radial flux machines and axial flux machines.
  • a radial flux machine is characterized in that the magnetic field lines extend in the radial direction in the air gap formed between rotor and stator, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines extend in the axial direction in the air gap formed between rotor and stator.
  • a rotor is the spinning (rotating) part of an electrical machine.
  • the rotor comprises a rotor shaft and one or more rotor bodies arranged on the rotor shaft in a rotationally fixed manner.
  • the rotor shaft can be hollow, which on the one hand saves weight and on the other hand allows the supply of lubricant or coolant to the rotor body.
  • the motor housing encloses the electric machine.
  • a motor housing can also accommodate the control and power electronics.
  • the motor housing can also be part of a cooling system for the electric machine and can be designed in such a way that cooling fluid can be supplied to the electric machine via the motor housing and/or the heat can be dissipated to the outside via the housing surfaces.
  • the motor housing protects the electrical machine and any electronics that may be present from external influences.
  • a motor housing can be formed in particular from a metallic material.
  • the motor housing can be formed from a cast metal material, such as gray cast iron or cast steel. In principle, it is also conceivable to form the motor housing entirely or partially from a plastic.
  • End shields are the rear and front covers of the motor housing, which protect the inside of the electrical machine against contact, for example, and the bearings of the shaft ends of the rotor. They are fitted very precisely into the motor housing in order to ensure that the air gap between the stator and the rotor is as uniform as possible.
  • the A end shield designates the output side and usually carries a fixed bearing
  • the B end shield is the fan side and the bearing can usually be carried out using a sliding seat in order to be able to compensate for thermal expansion of the rotor.
  • the reach-through opening of the transport lock is designed like a groove.
  • the groove extends in particular from the circumference of the transport lock in the radial direction approximately to the axis of rotation of the rotor, so that it can be removed from the motor housing in the radial direction when an installation tool reaches through the access opening in the axial direction.
  • the coaxial alignment of the access opening is defined in particular by the bottom section of the U-shaped groove.
  • the transport lock is designed in two parts, with a first part being removable from the motor housing in a first radial direction and a second part being removable from the motor housing in a second radial direction different from the first is.
  • the scope of the assembled transport lock can be closed, in contrast to a groove-like design, so that better protection against the ingress of contaminants or mechanical intervention during transport or assembly of the electrical machine can be implemented.
  • the transport lock along an axial plane in two lig is trained.
  • the advantageous effect of this configuration is based on the fact that the two parts of the transport lock can be designed symmetrically, which means that the production costs can be minimized by using identical parts.
  • the transport lock can be fixed to the motor housing by means of at least one screw connection, as a result of which a secure, detachable connection can be made using standard components.
  • the invention can also be further developed to the effect that the transport lock can be positively fixed to the motor housing by means of at least one separate retaining clip.
  • the advantage of this configuration is that there is no need to screw or unscrew a screw connection and the transport lock can be fixed to the motor housing, for example by clipping the retaining clip to these components, which makes attaching the transport lock particularly easy and ergonomic can be implemented in an easy-to-assemble manner.
  • the rotor has first form-fitting means which interact with corresponding second form-fitting means of the transport lock in such a way that the rotor is prevented from rotating relative to the motor housing. In this way it can be achieved that the rotor is secured particularly securely and in a fixed position during transport and assembly of the electrical machine.
  • the orientation of the transport lock is defined by means of at least one pin, preferably two pins, relative to the motor housing and/or relative to the at least one B end shield, which means that the transport lock would lie in a predefined manner in particular - Can be arranged in a fixed orientation relative to the motor housing.
  • the transport lock is made of a plastic and/or a metallic material, in particular aluminum or steel.
  • the invention is also achieved by a method for manufacturing and assembling an electrical machine comprising the steps: o Manufacturing an electrical machine, in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, comprising a stator and a rotor, which in one motor housing are accommodated, the motor housing having at least one A end shield and at least one B end shield for mounting the rotor relative to the motor housing, o arranging a detachable transport lock on the motor housing for centering the at least one B end shield, the transport lock having a reach-through opening , which is positioned coaxially to the axis of rotation of the rotor, o transporting the electric machine for installation in a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle, o positioning a tool in and/or on the rotor, this having the diameter hgriffsö Maschinen passes through axially, and o removing the transport lock in the radial direction of the motor housing.
  • This assembly method improves the ease of assembly of an electrical machine in general as well as
  • Figure 1 shows an electrical machine in a schematic axial section view
  • FIG. 2 shows a first embodiment of an electrical machine in a perspective view
  • FIG. 3 shows a first embodiment of an electrical machine with three assembly states of the assembly lock, each in a side view
  • FIG. 4 shows a second embodiment of an electrical machine in a perspective view
  • FIG. 5 shows a third embodiment of an electrical machine in a perspective view
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of an electrical machine in a perspective view
  • Figure 7 is a perspective detailed view of the rotor area of the fourth embodiment of an electrical machine
  • FIG. 8 shows an electrical machine with an assembly tool reaching through the reach-through opening in a schematic axial sectional view
  • FIG. 9 shows an electrical machine with an assembly tool reaching through the reach-through opening in a schematic axial sectional view
  • FIG. 10 shows an electrical machine with an assembly tool reaching through the reach-through opening and the transport lock removed, in a schematic axial sectional view.
  • FIG. 1 shows an electric machine 1, in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle.
  • the electrical machine 1 includes a stator 2 and a rotor 3 which are accommodated in a motor housing 4 .
  • the motor housing 4 has an A end shield 5 and a two-part B end shield 6 for mounting the rotor 3 relative to the motor housing 4.
  • roller bearings (not designated in detail) are provided radially between the rotor 3 and the end shields 5.6 intended.
  • a detachable transport lock 7 for centering the two-part B end shield 6 is arranged on the motor housing 4 , with the transport lock 7 having a reach-through opening 8 which is positioned coaxially to the axis of rotation of the rotor 3 .
  • the two-part end shield 6 consists of the B1 end shield 18 and the B2 end shield 19.
  • the radially outer B1 end shield 18 is fixed axially and radially with respect to the motor housing 4.
  • the radially inner B2 end shield 19 is not fixed relative to the motor housing 4 in the axial direction and radial direction, so that the definition and securing of the position of the B2 end shield 19 relative to the motor housing 4 during transport and/or assembly of the electric machine 1 is achieved the transport lock 7 is provided.
  • the transport lock 7, which is plate-like in a radial plane, has axial sections 17 pointing axially out of the radial plane in the direction of the A end shield 5, which lie against the B2 end shield 19 in such a way that the B2 end shield 19 is fixed both axially and radially.
  • An axial section 17 can in particular be designed as a circular ring-shaped cylinder.
  • the radially inner part of the B end shield 6 in particular would be unsecured without the transport lock 7, which is clearly shown in FIG.
  • the rotor 3 would be guided safely by the A end shield 5 alone, which could lead to the rotor 3 tilting within the stator 2 .
  • the transport lock 7 prevents the rotor 7 from tilting by centering the B2 end shield, in particular the radially inner part of the B end shield 6, and thus ensures a predefined air gap between the rotor 3 and stator 2 in every transport and assembly situation.
  • the transport lock 7 is designed in such a way that it can be removed from the motor housing 4 in the radial direction when an assembly tool 9 reaches through the reach-through opening 8 in the axial direction. This is explained in more detail with reference to the following figures.
  • FIG. 2 shows a first embodiment in which the reach-through opening 8 of the transport lock 7 is designed like a groove.
  • the transport lock 7 can be positively fixed to the motor housing 4 by means of two separate retaining clips 13 arranged opposite one another.
  • the clipped-on retaining clips 13 can be released from the transport lock 7, for example by pivoting, so that the transport lock can be removed from the motor housing 4 in the radial direction.
  • FIG. 5 shows that, according to a further possible embodiment of the invention, the transport lock 7 is designed in two parts, with a first part 10 being removable from the motor housing 4 in a first radial direction and a second part 11 being removable in a second radial direction different from the first can be removed from the motor housing 4.
  • the transport lock 7 is designed in two parts along an axial plane. The two parts 10 , 11 of the transport lock 7 are each secured with a screw connection 12 on the motor housing 4 .
  • Figure 6 shows a modification of the embodiments of the invention known from Figures 2-4, in which the separate retaining clips 13 are dispensed with and the transport lock 7 with its groove-like reach-through opening 8 can be fixed to the motor housing 4 by means of at least one screw connection 12.
  • FIG. 7 clearly shows that the rotor 3 has first form-fitting means 14 which interact with corresponding second form-fitting means 15 of the transport lock 7 in such a way that rotation of the rotor 3 relative to the motor housing 4 is prevented.
  • FIG. 7 also shows that the alignment of the transport lock 7 is defined by means of at least one pin 16, preferably two pins 16, relative to the motor housing 4 and/or relative to the at least one B end shield 6. This can also be seen clearly from the synopsis of FIG. 7 with FIG.
  • an electric machine 1 is produced, in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric type driven motor vehicle, comprising a stator 2 and a rotor 3, which are accommodated in a motor housing 4, the motor housing 4 having at least one A end shield 5 and at least one B end shield 6 for mounting the rotor 3 relative to the motor housing 4.
  • the B end shield 6 is designed in two parts.
  • a detachable transport lock 7 is then arranged on the motor housing 4 for centering the at least one B end shield 6 , the transport lock 7 having a passage opening 8 which is positioned coaxially to the axis of rotation of the rotor 3 .
  • an assembly tool 9 is positioned in and/or on the rotor 3, with this tool penetrating the reach-through opening 8 axially, which is shown in FIGS. 8-9.
  • the assembly tool 9 is a rotor shaft gripper which engages in the rotor 3 designed as a hollow shaft and creates a positive and/or non-positive connection between the rotor 3 and the assembly tool 9 .
  • the transport lock 7 is removed from the motor housing 4 in the radial direction.
  • the electric machine 1 with the transport lock 7 removed is shown in FIG. In this state, the electric machine is installed in a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) umfassend einen Stator (2) und einen Rotor (3), welche in einem Motorgehäuse (4) aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse (4) wenigstens einen A-Lagerschild (5) und wenigstens einen B- Lagerschild (6) zur Lagerung des Rotors (3) gegenüber dem Motorgehäuse (4) aufweist, wobei an dem Motorgehäuse (4) eine lösbare Transportsicherung (7) zur Zentrierung des wenigstens einen B-Lagerschilds (6) angeordnet ist, wobei die Transportsicherung (7) eine Durchgriffsöffnung (8) besitzt, welche koaxial zu der Drehachse des Rotors (3) positioniert ist und die Transportsicherung (7) derart ausgebildet ist, dass sie beim axialen Durchgriff eines Montagewerkzeuges (9) durch die Durchgriffsöffnung (8) in radialer Richtung von dem Motorgehäuse (4) entfernbar ist.

Description

Elektrische Maschine und
Verfahren zur Herstellung und Montage einer elektrischen Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse wenigstens einen A- Lagerschild und wenigstens einen B-Lagerschild zur Lagerung des Rotors gegenüber dem Motorgehäuse aufweist. De Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung und Montage einer elektrischen Maschine.
Eine nur einseitig gelagerte elektrische Maschine besitzt in der Regel einen Rotor, der üblicherweise in dem Stator zentriert angeordnet ist. Das ungelagerte Ende des Rotors neigt dazu, die zentrierte Position zu verlassen, wobei es durch die magnetischen Anziehungskräfte des Permanentmagneten der elektrischen Maschine dazu angeregt wird. Eine Transportsicherung, die den einseitig gelagerten Rotor des Elektromotors in ihrer zentrierten Position während des Transports hält, muss vor einer Montage der elektrischen Maschine beispielsweise innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybridöder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, entfernt werden. Hierbei tritt das Problem auf, dass der Rotor der elektrischen Maschine seine zentrische Position verlässt, getrieben durch die magnetischen Anziehungskräfte des Dauermagneten der elektrischen Maschine. Eine zentrische Montage der elektrischen Maschine mitsamt deren Rotor wird dadurch unmöglich, oder zumindest sehr schwierig.
Eine gattungsbildende elektrische Maschine mit einer Transportsicherung, die einen Stator und einen innenlaufenden Rotor aufweist, wird in der WO 02/103883 A1 offenbart. Zur Ausbildung der Transportsicherung umfasst der Stator der elektrischen Maschine einen sich radial erstreckenden Abschnitt eines Statorträgers mit axialen Durchgangsöffnungen. Der Rotor weist einen Rotorträger mit zu den Durchgangsöffnungen im Stator fluchtenden Axialbohrungen auf, in welche Gewindehülsen eingesetzt sind. Auf diese Weise können Rotor und Stator mittels einer Verschraubung zueinander lagegesichert werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine mit einer Transportsicherung zu schaffen, die einen einfachen, sicheren und kostengünstigen Transport der elektrischen Maschine und ein einfaches Befestigen der elektrischen Maschine an einem Gehäuse und/oder an einer Antriebs- oder Abtriebswelle ermöglicht. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Montage einer elektrischen Maschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse wenigstens einen A- Lagerschild und wenigstens einen B-Lagerschild zur Lagerung des Rotors gegenüber dem Motorgehäuse aufweist, wobei an dem Motorgehäuse eine lösbare Transportsicherung zur Zentrierung des wenigstens einen B-Lagerschilds angeordnet ist, wobei die Transportsicherung eine Durchgriffsöffnung besitzt, welche koaxial zu der Drehachse des Rotors positioniert ist und die Transportsicherung derart ausgebildet ist, dass sie beim axialen Durchgriff eines Montagewerkzeuges durch die Durchgriffsöffnung in radialer Richtung von dem Motorgehäuse entfernbar ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die elektrische Maschine direkt zentrisch, beispielsweise in den Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, montierbar ist und somit der Montageprozess deutlich vereinfacht und sicherer gegenüber Montagefehlem ausgestaltet ist. Die Transportsicherung ist zudem mehrwegfähig, d.h. sie kann nach ihrer Entfernung von der elektrischen Maschine wiederverwendet werden.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken.
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Der Rotor umfasst eine Rotorwelle und einen oder mehrere drehfest auf der Rotorwelle angeordnete Rotorkörper. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt.
Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen.
Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Grauguss oder Stahlguss geformt sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden.
Lagerschilde sind die hinteren und vorderen Deckel des Motorgehäuses, die das Innere der elektrischen Maschine beispielsweise gegen Berührung schützen und die Lager der Wellenenden des Rotors aufnehmen. Sie sind sehr genau in das Motorgehäuse eingepasst, um einen möglichst gleichmäßigen Luftspalt zwischen Stator und Rotor zu gewährleisten. Der A-Lagerschild bezeichnet die Abtriebsseite und trägt in der Regel ein Festlager, der B-Lagerschild ist die Lüfterseite und die Lagerung kann üblicherweise über einen Schiebesitz erfolgen, um Wärmedehnungen des Rotors ausgleichen zu können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Durchgriffsöffnung der Transportsicherung nutartig ausgebildet ist. Die Nut erstreckt sich im montierten Zustand der Transportsicherung an dem Motorgehäuse insbesondere vom Umfang der Transortsicherung aus in radiale Richtung in etwa bis zur Rotationsachse des Rotors, so dass sie beim axialen Durchgriff eines Montagewerkzeuges durch die Durchgriffsöffnung in radialer Richtung von dem Motorgehäuse entfernbar ist. Die koaxiale Ausrichtung der Durchgriffsöffnung ist in dieser Ausführungsform der Erfindung insbesondere durch den Bodenabschnitt der U-förmigen Nut definiert. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Transportsicherung auf konstruktiv einfache Weise die Möglichkeit eines radialen Entfernens der Transportsicherung vom Motorgehäuse bietet. Es ist besonders bevorzugt in diesem Zusammenhang die Nut U-förmig auszubilden.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Transportsicherung zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Teil in einer ersten Radialrichtung von dem Motorgehäuse entfernbar ist und ein zweites Teil in einer zweiten, von der ersten verschiedenen Radialrichtung von dem Motorgehäuse entnehmbar ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass der Umfang der zusammengesetzten Transportsicherung, anders als bei einer nutartigen Ausbildung, geschlossen ist, wodurch ein besserer Schutz vor einem Eindringen von Schmutzstoffen oder mechanischem Eingriff während des Transports oder der Montage der elektrischen Maschine realisierbar ist.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Transportsicherung entlang einer Axialebene zweitei- lig ausgebildet ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass die beiden Teile der Transportsicherung so insbesondere symmetrisch ausgebildet sein können, wodurch sich der Produktionsaufwand durch eine Verwendung von Gleichteilen minimieren lässt.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Transportsicherung mittels wenigstens einer Schraubverbindung an dem Motorgehäuse fixierbar ist, wodurch eine sichere lösbare Verbindung unter Verwendung von Standardbauteilen erfolgen kann.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Transportsicherung mittels wenigstens einer separaten Halteklammer formschlüssig an dem Motorgehäuse fixierbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass auf ein Ein- bzw- Ausschrauben einer Schraubverbindung verzichtet werden kann und die Fixierung der Transportsicherung an dem Motorgehäuse beispielsweise durch ein Ver- klipsen der Halteklammer mit diesen Bauteilen erfolgen kann, wodurch die Befestigung der Transportsicherung ergonomisch besonders einfach und montagefreundlich realisiert werden kann.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Rotor erste Formschlussmittel aufweist, die mit korrespondierenden zweiten Formschlussmitteln der Transportsicherung so Zusammenwirken, dass eine Drehung des Rotors gegenüber dem Motorgehäuse verhindert ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass der Rotor besonders sicher und lagefixiert während des Transports und der Montage der elektrischen Maschine gesichert ist.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Ausrichtung der Transportsicherung mittels wenigstens eines Stiftes, bevorzugt zweier Stifte gegenüber dem Motorgehäuse und/oder gegenüber dem wenigstens einen B- Lagerschild definiert ist, wodurch sich die Transportsicherung insbesondere in einer vordefinierten Weise läge- und orientierungsfixiert gegenüber dem Motorgehäuse anordnen lässt. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Transportsicherung auf einem Kunststoff und/oder einem metallischen Material, insbesondere aus Aluminium oder einem Stahl gefertigt ist.
Die Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung und Montage einer elektrischen Maschine umfassend die Schritte: o Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse wenigstens einen A-Lagerschild und wenigstens einen B- Lagerschild zur Lagerung des Rotors gegenüber dem Motorgehäuse aufweist, o Anordnen einer lösbaren Transportsicherung an dem Motorgehäuse zur Zentrierung des wenigstens einen B-Lagerschilds, wobei die Transportsicherung eine Durchgriffsöffnung besitzt, welche koaxial zu der Drehachse des Rotors positioniert ist, o Transport der elektrischen Maschine zur Montage in einen Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, o Positionierung eines Werkzeugs in und/oder an dem Rotor, wobei dieses die Durchgriffsöffnung axial durchgreift, und o Entfernen der Transportsicherung in radialer Richtung von dem Motorgehäuse. Durch dieses Montageverfahren wird zum einen die Montagefreundlichkeit einer elektrischen Maschine im Allgemeinen verbessert als auch der Schutz der elektrischen Maschine während eines Transports zum Montageort.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine elektrische Maschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 2 eine erste Ausführungsform einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 3 eine erste Ausführungsform einer elektrischen Maschine mit drei Montagezuständen der Montagesicherung in jeweils einer Seitenansicht,
Figur 4 eine zweite Ausführungsform einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 5 eine dritte Ausführungsform einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 6 eine vierte Ausführungsform einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 7 eine perspektivische Detailansicht auf den Rotorbereich der vierten Ausführungsform einer elektrischen Maschine,
Figur 8 eine elektrische Maschine mit einem die Durchgriffsöffnung durchgreifenden Montagewerkzeug in einer schematischen Axialschnittansicht, Figur 9 eine elektrische Maschine mit einem die Durchgriffsöffnung durchgreifenden Montagewerkzeug in einer schematischen Axialschnittansicht, und
Figur 10 eine elektrische Maschine mit einem die Durchgriffsöffnung durchgreifenden Montagewerkzeug und entnommener Transportsicherung in einer schematischen Axialschnittansicht.
Die Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 , insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 2 und einen Rotor 3, welche in einem Motorgehäuse 4 aufgenommen sind. Das Motorgehäuse 4 besitzt in der gezeigten Ausführungsform der Figur 1 einen A-Lagerschild 5 und einen zweiteiligen B-Lagerschild 6 zur Lagerung des Rotors 3 gegenüber dem Motorgehäuse 4. Hierzu sind radial zwischen dem Rotor 3 und den Lagerschilden 5,6 nicht näher bezeichnete Wälzlager vorgesehen.
An dem Motorgehäuse 4 ist eine lösbare Transportsicherung 7 zur Zentrierung des zweiteiligen B-Lagerschilds 6 angeordnet, wobei die Transportsicherung 7 eine Durchgriffsöffnung 8 besitzt, welche koaxial zu der Drehachse des Rotors 3 positioniert ist.
Das zweiteilige Lagerschild 6 besteht aus dem B1 -Lagerschild 18 und dem B2- Lagerschild 19. Das radial äußere B1 -Lagerschild 18 ist axial und radial gegenüber dem Motorgehäuse 4 fixiert. Das radial innere B2-Lagerschild 19 ist in axialer Richtung und radialer Richtung nicht gegenüber dem Motorgehäuse 4 fixiert, so dass die Definition und Sicherung der Lage des B2-Lagerschildes 19 während des Transports und/oder Montage der elektrischen Maschine 1 gegenüber dem Motorgehäuse 4 durch die Transportsicherung 7 bereitgestellt wird.
Die in einer Radialebene plattenartige Transportsicherung 7 besitzt axial aus der Radialebene in Richtung des A-Lagerschilds 5 herausweisende axiale Abschnitte 17 auf, welche an dem B2-Lagerschild 19 so anliegen, dass eine axiale wie radiale Fixierung des B2-Lagerschild 19 erfolgt. Ein axialer Abschnitt 17 kann insbesondere als kreisringförmiger Zylinder ausgebildet sein.
Bevor die elektrische Maschine, beispielsweise in einem Antriebsstrang eines hybridöder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs montiert wird, wäre ohne die Transportsicherung 7 insbesondere das radial innere Teil des B-Lagerschildes 6 ungesichert, was gut aus der Figur 1 hervorgeht. Der Rotor 3 wäre in einem solchen Fall allein vom A-Lagerschild 5 sicher geführt, was zu einem Verkippen des Rotors 3 innerhalb des Stators 2 führen könnte. Je länger sich der Rotor 3 in Axialrichtung erstreckt, desto höher ist das Risiko, dass der Luftspalt zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 2 nicht ausreichend ist, um eine unerwünschte Kollision zwischen Rotor 3 und Stator 2 zu vermeiden. Die Transportsicherung 7 verhindert das Kippen des Rotors 7 durch eine Zentrierung des B2-Lagerschilds, insbesondere des radial inneren Teils des B- Lagerschildes 6 und stellt so einen vordefinierten Luftspalt zwischen dem Rotor 3 und Stator 2 in jeder Transport- und Montagesituation sicher.
Die Transportsicherung 7 ist derart ausgebildet, dass sie beim axialen Durchgriff eines Montagewerkzeuges 9 durch die Durchgriffsöffnung 8 in radialer Richtung von dem Motorgehäuse 4 entfernbar ist. Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform, bei der die Durchgriffsöffnung 8 der Transportsicherung 7 nutartig ausgebildet ist. Die Transportsicherung 7 ist mittels zweier sich gegenüberliegend angeordneter separater Halteklammern 13 formschlüssig an dem Motorgehäuse 4 fixierbar. Wie aus der Figur 3 ersichtlich, können die aufgeklips- ten Halteklammern 13 beispielsweise durch ein Verschwenken von der Transportsicherung 7 gelöst werden, so dass die Transportsicherung in radialer Richtung von dem Motorgehäuse 4 abnehmbar ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, lediglich eine Halteklammer 13 zur Sicherung der Transportsicherung 7 an dem Motorgehäuse 4 zu verwenden, so wie es beispielsweise in der Figur 4 gezeigt ist.
Der Figur 5 ist entnehmbar, dass gemäß einer weiteren Möglichen Ausführungsform der Erfindung die Transportsicherung 7 zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Teil 10 in einer ersten Radialrichtung von dem Motorgehäuse 4 entfernbar ist und ein zweites Teil 11 in einer zweiten, von der ersten verschiedenen Radialrichtung von dem Motorgehäuse 4 entnehmbar ist. Wie in der Figur 5 dargestellt, ist die Transportsicherung 7 entlang einer Axialebene zweiteilig ausgebildet. Die beiden Teile 10,11 der Transportsicherung 7 sind jeweils mit einer Schraubverbindung 12 am dem Motorgehäuse 4 gesichert.
Die Figur 6 stellt eine Abwandlung der aus den Figuren 2-4 bekannten Ausführungsformen der Erfindung dar, bei der auf die separaten Halteklammem 13 verzichtet wird, und die Transportsicherung 7 mit ihrer nutartigen Durchgriffsöffnung 8 mittels wenigstens einer Schraubverbindung 12 an dem Motorgehäuse 4 fixierbar ist.
Durch die perspektivische Darstellung der Figur 7 lässt sich gut erkennen, dass der Rotor 3 erste Formschlussmittel 14 aufweist, die mit korrespondierenden zweiten Formschlussmitteln 15 der Transportsicherung 7 so Zusammenwirken, dass eine Drehung des Rotors 3 gegenüber dem Motorgehäuse 4 verhindert ist. Auch ist in der Figur 7 gezeigt, dass die Ausrichtung der Transportsicherung 7 mittels wenigstens eines Stiftes 16, bevorzugt zweier Stifte 16 gegenüber dem Motorgehäuse 4 und/oder gegenüber dem wenigstens einen B-Lagerschild 6 definiert ist. Dies lässt sich auch gut aus der Zusammenschau von Figur 7 mit der Figur 1 erkennen.
Anhand der Figuren 1 sowie 8-10 wird der Montageprozess der elektrischen Maschine näher erläutert.
Zunächst erfolgt die Herstellung einer elektrischen Maschine 1 , insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator 2 und einen Rotor 3, welche in einem Motorgehäuse 4 aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse 4 wenigstens einen A-Lagerschild 5 und wenigstens einen B-Lagerschild 6 zur Lagerung des Rotors 3 gegenüber dem Motorgehäuse 4 aufweist.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel - wie bereits eingangs beschrieben - ist der B-Lagerschild 6 zweiteilig ausgebildet.
Es folgt das Anordnen einer lösbaren Transportsicherung 7 an dem Motorgehäuse 4 zur Zentrierung des wenigstens einen B-Lagerschilds 6, wobei die Transportsicherung 7 eine Durchgriffsöffnung 8 besitzt, welche koaxial zu der Drehachse des Rotors 3 positioniert ist.
In diesem Zustand - der beispielsweise in der Figur 1 abgebildet ist - erfolgt der Transport der elektrischen Maschine 1 zur Montage in einen Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs.
Am Montageort erfolgt die Positionierung eines Montagewerkzeugs 9 in und/oder an dem Rotor 3, wobei dieses die Durchgriffsöffnung 8 axial durchgreift, was in der Figur 8-9 gezeigt ist. Das Montagewerkzeug 9 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Rotorwellengreifer, der in den als Hohlwelle ausgeführten Rotor 3 eingreift und eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Rotor 3 und dem Montagewerkzeug 9 herstellt. In diesem Montagestadium der elektrischen Maschine 3 erfolgt nun das Entfernen der Transportsicherung 7 in radialer Richtung von dem Motorgehäuse 4. Die elektrische Maschine 1 mit der entfernten Transportsicherung 7 ist in der Figur 10 gezeigt. In diesem Zustand wird die elektrische Maschine nun in einen Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs verbaut.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vor- handen ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Maschine
2 Stator
3 Rotor
4 Motorgehäuse
5 A-Lagerschild
6 B-Lagerschi Id
7 Transportsicherung
8 Durchgriffsöffnung
9 Montagewerkzeuge
10 Teil
11 Teil
12 Schraubverbindung
13 Halteklammer
14 Formschlussmittel
15 Formschlussmittel
16 Stift
17 axialer Abschnitt
18 B1 -Lagerschild
19 B2-Lagerschild

Claims

Ansprüche Elektrische Maschine (1 ), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator
(2) und einen Rotor (3), welche in einem Motorgehäuse (4) aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse (4) wenigstens einen A-Lagerschild (5) und wenigstens einen B-Lagerschild (6) zur Lagerung des Rotors (3) gegenüber dem Motorgehäuse (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Motorgehäuse (4) eine lösbare Transportsicherung (7) zur Zentrierung des wenigstens einen B-Lagerschilds (6) angeordnet ist, wobei die Transportsicherung (7) eine Durchgriffsöffnung (8) besitzt, welche koaxial zu der Drehachse des Rotors
(3) positioniert ist und die Transportsicherung (7) derart ausgebildet ist, dass sie beim axialen Durchgriff eines Montagewerkzeuges (9) durch die Durchgriffsöffnung (8) in radialer Richtung von dem Motorgehäuse (4) entfernbar ist. Elektrische Maschine (1 ), nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgriffsöffnung (8) der Transportsicherung (7) nutartig ausgebildet ist Elektrische Maschine (1 ), nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsicherung (7) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Teil (10) in einer ersten Radialrichtung von dem Motorgehäuse (4) entfernbar ist und ein zweites Teil (11 ) in einer zweiten, von der ersten verschiedenen Radialrichtung von dem Motorgehäuse
(4) entnehmbar ist. Elektrische Maschine (1 ), nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsicherung (7) entlang einer Axialebene zweiteilig ausgebildet ist.
5. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsicherung (7) mittels wenigstens einer Schraubverbindung (12) an dem Motorgehäuse (4) fixierbar ist.
6. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsicherung (7) mittels wenigstens einer separaten Halteklammer (13) formschlüssig an dem Motorgehäuse (4) fixierbar ist.
7. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) erste Formschlussmittel (14) aufweist, die mit korrespondierenden zweiten Formschlussmitteln (15) der Transportsicherung (7) so Zusammenwirken, dass eine Drehung des Rotors (3) gegenüber dem Motorgehäuse (4) verhindert ist.
8. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Transportsicherung (7) mittels wenigstens einenes Stiftes (16), bevorzugt zweier Stifte (16) gegenüber dem Motorgehäuse (4) und/oder gegenüber dem wenigstens einen B-Lagerschild (6) definiert ist.
9. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsicherung (7) auf einem Kunststoff und/oder einem metallischen Material, insbesondere aus Aluminium oder einem Stahl gefertigt ist.
10. Verfahren zur Herstellung und Montage einer elektrischen Maschine (1 ) umfassend die Schritte: - 16 - Herstellung einer elektrischen Maschine (1 ), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator (2) und einen Rotor (3), welche in einem Motorgehäuse (4) aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse (4) wenigstens einen A-Lagerschild (5) und wenigstens einen B-Lagerschild (6) zur Lagerung des Rotors (3) gegenüber dem Motorgehäuse (4) aufweist, Anordnen einer lösbaren Transportsicherung (7) an dem Motorgehäuse (4) zur Zentrierung des wenigstens einen B-Lagerschilds (6), wobei die Transportsicherung (7) eine Durchgriffsöffnung (8) besitzt, welche koaxial zu der Drehachse des Rotors (3) positioniert ist, Transport der elektrischen Maschine (1 ) zur Montage in einen Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, Positionierung eines Montagewerkzeugs (9) in und/oder an dem Rotor (3), wobei dieses die Durchgriffsöffnung (8) axial durchgreift, und Entfernen der Transportsicherung (7) in radialer Richtung von dem Motorgehäuse (4).
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