WO2022089684A1 - Elektrische maschine, verfahren zur herstellung einer elektrischen maschine sowie elektrisch betreibbarer antriebsstrang - Google Patents

Elektrische maschine, verfahren zur herstellung einer elektrischen maschine sowie elektrisch betreibbarer antriebsstrang Download PDF

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WO2022089684A1
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bearing
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Bernhard Linz
Robert SCHIECK
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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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 is separated from the stator by an air gap and which are accommodated in a motor housing, the rotor being supported relative to the stator by means two axially spaced roller bearings is rotatably mounted and at least one of the roller bearings is axially preloaded by a spring element, which is supported on the one hand against the motor housing in the axial direction and on the other hand bears against one of the roller bearings, the preloaded roller bearing having an inner ring and an outer ring, between which a A plurality of rolling elements are received in a rolling manner and the inner ring is non-rotatably connected to the rotor via a first bearing seat and the outer ring is non-rotatably connected to the motor housing via a second bearing seat.
  • the invention also relates to a method for producing an electric machine and an electrically operable drive train.
  • a rotor in an electrical machine is usually mounted in the motor housing with a roller bearing configured as a fixed bearing and a roller bearing configured as a floating bearing.
  • a roller bearing configured as a fixed bearing
  • a roller bearing configured as a floating bearing.
  • an axial load can be applied to a bearing ring, which is usually effected by spring force. This is called preload and sets ensures constant contact between the rolling elements and the bearing rings and reduces any play that can occur between components.
  • 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 separated from the stator by an air gap, which are accommodated in a motor housing, the rotor opposite the stator is rotatably mounted by means of two axially spaced roller bearings and at least one of the roller bearings is axially preloaded by a spring element, which is supported on the one hand in relation to the motor housing in the axial direction and on the other hand bears against one of the roller bearings, the preloaded roller bearing having an inner ring and an outer ring between which a plurality of rolling elements are received in a rolling manner and the inner ring is non-rotatably connected to the rotor via a first bearing seat and the outer ring is non-rotatably connected to the motor housing via a second bearing seat, the spring element being positively secured in the axial direction t is arranged on the first bearing seat and/or the second bearing seat.
  • the form fit between the spring element and one of the bearing seats that acts in the axial direction guarantees that the spring element does not unintentionally move into Axial direction can be taken from a defined assembly position and thus ensures that the component always remains at a defined axial position relative to one of the bearing seats during the assembly process, so that, for example, an overhead assembly of components is possible.
  • 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.
  • the electrical machine can be configured in particular as a radial flux machine or an axial flux machine.
  • 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.
  • the electrical machine according to the invention is designed in particular as a radial flux machine in an internal rotor configuration.
  • the electric machine is also intended in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle.
  • the electrical machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW. It is further It is preferred that the electric machine provides speeds of more than 5,000 l/min, more preferably more than 10,000 l/min, most preferably more than 12,500 l/min.
  • 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.
  • the motor housing entirely or partially from a plastic.
  • the motor housing can also have end shields.
  • End shields are the rear and front covers of the machine housing, which protect the inside of the electric machine against contact, for example, and accommodate the bearings of the shaft ends of the rotor.
  • the A end shield designates the output side and usually carries a fixed bearing
  • the B end shield is the fan side and is supported by a sliding seat in order to be able to compensate for thermal expansion of the rotor.
  • the stator of a radial flux machine is preferably constructed cylindrically and consists of electrical laminations which are electrically insulated from one another and are constructed in layers and packaged to form laminated cores. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field low. Distributed over the circumference, grooves or circumferentially closed recesses can be embedded in the electrical steel sheet running parallel to the rotor shaft, which can accommodate the stator winding or parts of the stator winding. Depending on the construction towards the surface, the slots can be closed with locking elements such as locking wedges or covers or the like in order to prevent the stator winding from being detached.
  • a rotor is the spinning (rotating) part of an electrical machine.
  • the rotor can comprise 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.
  • a rotor body is understood to mean the rotor without a rotor shaft.
  • the rotor body is composed in particular of the laminated rotor core and the magnetic elements introduced into the pockets of the laminated rotor core or fixed circumferentially to the laminated rotor core and any axial cover parts present for closing the pockets and the like.
  • Rolling bearings can be used in particular to enable rotary movements with the lowest possible friction losses.
  • Rolling bearings can be used in particular to fix and/or mount axles and shafts, depending on the design, absorbing radial and/or axial forces and at the same time enabling the rotation of the shaft or the components mounted on an axle in this way.
  • rolling elements are arranged between an inner ring and an outer ring of the roller bearing. Between these three main components, inner ring, outer ring and the rolling elements, it is usually mainly rolling friction that occurs within the rolling bearing. Since the rolling elements in the inner and outer ring can preferably roll on hardened steel surfaces with optimized lubrication, the rolling friction of such bearings is relatively low.
  • a roller bearing can have one or more rows.
  • the inner ring can in particular connect the shaft accommodating the roller bearing to the roller bearing or the roller bodies.
  • the shaft can be connected to the side of the lateral surface of the inner ring facing the shaft, with the rolling elements of the roller bearing rolling on the inner ring raceway opposite this lateral surface.
  • the inner ring can be made of a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the inner ring in one piece or in multiple pieces, in particular in two pieces.
  • the rolling bodies can roll within the rolling bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring.
  • the surface of the inner ring raceway can advantageously be designed to be correspondingly abrasion-resistant, for example also by means of a corresponding surface treatment method and/or by applying a corresponding additional layer of material.
  • the inner ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled design of the inner ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the inner ring raceway.
  • a planar formation of the inner ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the inner ring raceway.
  • the inner ring raceway can have a profile for receiving and/or guiding rolling bodies.
  • the rolling bodies are guided, for example, in a doped manner in or on the inner ring raceway.
  • the axial and radial force absorption of the roller bearing can be influenced by the geometric design of the profiled inner ring raceway.
  • the outer ring can, in particular, connect the bearing arrangement accommodating the roller bearing to the roller bearing or the roller bodies.
  • the bearing can be connected to the side of the lateral surface of the outer ring facing the bearing, with the rolling elements of the roller bearing rolling on the outer ring raceway opposite this lateral surface.
  • the outer ring can be made of a metallic and/or ceramic material. In principle, it is conceivable to design the outer ring in one piece or in multiple pieces, in particular in two pieces.
  • the rolling bodies can roll within the rolling bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring.
  • the surface of the outer ring raceway can advantageously be designed to be abrasion-resistant, for example by means of a corresponding surface treatment process and/or by applying a corresponding additional layer of material.
  • the outer ring raceway can be flat or profiled.
  • a profiled design of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the outer ring raceway.
  • a planar shape of the outer ring raceway can, for example, allow a certain axial displaceability of the rolling elements on the outer ring raceway.
  • the outer ring raceway can have a profile to accommodate and/or guide rolling bodies.
  • the rolling bodies are guided in or on the outer ring raceway, for example, in a defined manner.
  • the axial and radial force absorption of the roller bearing can also be influenced by the geometric design of the profiled outer ring raceways.
  • the rolling elements have the shape of a ball or a roller. They roll on the raceways of the roller bearing and have the task of transferring the force acting on a radial roller bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa.
  • the rolling elements transmit the forces acting on the axial roller bearing between the running disks.
  • Roller-shaped rolling elements are also referred to as roller rolling elements and spherical rolling elements as bearing balls.
  • Roller-shaped rolling bodies can be selected, for example, from the group of symmetrical spherical rollers, asymmetrical spherical rollers, cylindrical rollers, needle rollers and/or tapered rollers.
  • Rolling elements can be guided and spaced apart in a cage or by rolling element spacers.
  • a roller bearing can have a cage, with the cage guiding the rolling bodies.
  • the cage is designed in such a way that the rolling element balls and/or the rolling element rollers are spaced apart from one another so that, for example, the friction and heat development of the rolling elements is kept as low as possible. Furthermore, the cage keeps the rolling element balls and/or rolling element rollers at a fixed distance from one another during rolling, as a result of which an even load distribution can be achieved.
  • the cage can be made in one piece or in several pieces.
  • a spring element can in particular be selected from the group of disc springs, helical springs, membrane springs or rubber springs.
  • a spring element as a cup spring, very particularly preferably as a multi-layer cup spring.
  • the outer ring of the preloaded roller bearing has an outer ring diameter and the spring element has a spring outer diameter, the spring outer diameter being larger than the outer ring diameter of the roller bearing and the second bearing seat in the area of the spring element has a first undercut whose undercut diameter is larger than the outer ring diameter, so that the spring element is captively accommodated in the first undercut, and the preloaded roller bearing protrudes in the axial direction into the area of the first undercut, and/or the inner ring of the preloaded roller bearing has an inner ring diameter and the spring element has a spring inner diameter, wherein the inner diameter of the spring is smaller than the inner ring diameter of the roller bearing and the first bearing seat has a second undercut in the region of the spring element, the undercut diameter of which is smaller is than the inner ring diameter, so that the spring element is captively accommodated in the second undercut, and the preloaded roller bearing protrudes in the axial direction into the area of the second undercut.
  • the advantage of this configuration lies in the fact that the spring element can be secured positively in the axial direction on the first or second bearing seat, which is favorable in terms of production technology and is functionally reliable.
  • the spring element is designed in multiple layers. It can hereby be achieved that the bearing preload can be set particularly precisely and over a long period of time.
  • the second bearing seat is formed in the motor housing.
  • the invention can also be further developed such that the bearing sleeve has a radially extending sleeve section on which the spring element is supported, whereby the axial spring force is not supported on the motor housing but solely on the bearing sleeve.
  • the bearing sleeve is preferably formed from a metallic material.
  • the material of the bearing sleeve particularly preferably has a higher strength than the material of the motor housing.
  • the bearing sleeve is preferably fixed in the motor housing by means of a press fit.
  • the spring element bears against the outer ring.
  • the largest possible diameter of the spring element can be selected, which favors the generation of an axial spring force that is as high as possible and also precisely adjusted.
  • the object of the invention is also achieved by a method for producing an electric machine, in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, comprising a stator and a rotor separated from the stator by an air gap, which can be accommodated in a motor housing , wherein the rotor is rotatably mounted relative to the stator by means of two axially spaced roller bearings and at least one of the roller bearings can be axially preloaded by a spring element which can be supported on the one hand in relation to the motor housing in the axial direction and on the other hand can be placed against one of the roller bearings, the roller bearing to be preloaded having an inner ring and has an outer ring, between which a plurality of rolling elements are received in a rolling manner and the inner ring can be connected in a rotationally fixed manner to the rotor via a first bearing seat and the outer ring can be connected in a rotationally fixed manner to the motor housing via a second bearing seat, and the The outer ring of the roller bearing
  • an electrically operable drive train of a motor vehicle comprising an electric machine and a gear arrangement, the electric machine and the gear arrangement forming a structural unit, the electric machine being designed according to one of Claims 1-7.
  • An electric final drive train of a motor vehicle includes an electric machine and a transmission, the electric machine and the transmission forming a structural unit.
  • the electric machine it would of course also be possible for the electric machine to have a motor housing and the gearbox to have a gearbox housing, in which case the structural unit can then be effected by fixing the gearbox in relation to the electric machine.
  • This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.
  • the transmission of the electric axle drive train can be coupled in particular to the electric machine, which is designed to generate a drive torque for the motor vehicle.
  • the drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the motor vehicle is driven exclusively by the drive torque.
  • Figure 1 shows an electrical machine according to the invention in an axial section
  • FIG. 2 shows a detailed view of a first bearing seat in an axial section
  • FIG. 3 shows a detailed view of a second bearing seat in an axial section
  • FIG. 4 shows a motor vehicle with an electric machine in a block diagram.
  • FIG. 1 shows an electric machine 1 for use within a drive train 2 of a hybrid or fully electrically driven motor vehicle 3, as shown in FIG. 4 by way of example.
  • the electrical machine 1 comprises a stator 4 and a rotor 5 which is separated from the stator 4 by an air gap 51 and which are accommodated in a motor housing 6 .
  • the rotor 5 is rotatably mounted relative to the stator 4 by means of two axially spaced roller bearings 7 .
  • One of the roller bearings 7 is axially preloaded by a spring element 8 .
  • this is the right roller bearing 7.
  • the annular spring element 8 is supported on the one hand in relation to the motor housing 6 in the axial direction and on the other hand rests on the roller bearing 7.
  • the spring element 8 has a multi-layer design, for example as a multi-layer disc spring or lamellar spring.
  • the spring element 8 can also be formed as a spiral spring or as a rubber-elastic element.
  • the prestressed roller bearing 7 has an inner ring 9 and an outer ring 10, between which a plurality of rolling elements 11 are held in a rolling manner.
  • the inner ring 9 is non-rotatably connected to the rotor 5 via a first bearing seat 12 and the outer ring 10 is non-rotatably connected to the motor housing 6 via a second bearing seat 13 .
  • the rotor 5 comprises a rotor body, not designated in any more detail, and a rotor 5 designed as a hollow shaft.
  • the spring element 8 is arranged in a form-fitting, secured manner in the axial direction on the first bearing seat 12 and/or the second bearing seat 13, which will be explained in more detail below.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a second bearing seat 13 which is formed in or on a bearing sleeve 22 which is arranged in the motor housing 6 in a rotationally fixed manner. This configuration is also shown in FIG. 1 and shown correspondingly enlarged in the detailed view of FIG.
  • the bearing seat 13 is formed by a press fit of the outer ring 10 with the bearing sleeve 22 .
  • the non-rotatable fixing of the bearing sleeve 22 in the motor housing 6 can also be realized by means of a press fit.
  • the outer ring 10 of the preloaded roller bearing 7 has an outer ring diameter 14 and the spring element 8 has a spring outer diameter 15, the spring outer diameter 15 being larger than the outer ring diameter 14 of the roller bearing 7.
  • the second bearing seat 13 also has a first radially outward position in the area of the spring element 8 pointing undercut 16, the undercut diameter 17 is larger than the outer ring diameter 14, so that the spring element 8 is captively accommodated in the first undercut 16.
  • the roller bearing 7 protrudes in the axial direction into the area of the first undercut 16, so that the spring element 8 is elastically compressed in the axial direction. In the exemplary embodiment shown, the spring element 8 bears against the outer ring 10 .
  • the bearing sleeve 22 has a sleeve section 23 running radially inwards, on which the spring element 8 is supported, as shown in FIG.
  • a first bearing seat 12 as sketched in FIG. 3 can be present.
  • the inner ring 9 of the roller bearing 7 now has an inner ring diameter 18 and the spring element 8 has a spring inner diameter 19 , the spring inner diameter 19 being selected to be smaller than the inner ring diameter 18 of the roller bearing 7 .
  • the first bearing seat 12, which is also formed in a bearing sleeve 22, also has a second undercut 20 in the area of the spring element 8, the undercut diameter 21 of which is smaller than the inner ring diameter 18, so that the spring element 8 is captively accommodated in the second undercut 20. and the preloaded roller bearing 7 protrudes in the axial direction into the area of the second undercut 20 , so that the inner ring 9 is subjected to axial spring force by the spring element 9 .
  • the bearing seat 12 is formed by a press fit of the inner ring 9 with the bearing sleeve 22 .
  • the non-rotatable fixing of the bearing sleeve 22 in the rotor 5 can also be realized by means of a press fit.
  • the electrical machine 1 can be manufactured, for example, as follows: a1) production of a first undercut 16 on the second bearing seat 13, the undercut diameter 17 of which is larger than the outer ring diameter 14, a2) axial insertion of the spring element 8 into the first undercut 16, in particular by means of an assembly cone , so that the spring element 8 is accommodated in the first undercut 16 in a form-fitting and captive manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator (4) und einen durch einen Luftspalt (51) vom Stator (4) getrennten Rotor (5), welche in einem Motorgehäuse (6) aufgenommen sind, wobei der Rotor (5) gegenüber dem Stator (4) mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager (7) drehbar gelagert ist und wenigstens eines der Wälzlager (7) durch ein Federelement (8) axial vorgespannt ist, welches sich einerseits gegenüber dem Motorgehäuse (6) in Axialrichtung abstützt und andererseits an einem der Wälzlager (7) anliegt, wobei das vorgespannte Wälzlager (7) einen Innenring und einen Außenring aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern wälzend aufgenommen sind und der Innenring über einem ersten Lagersitz (12) drehfest mit dem Rotor (5) und der Außenring über einen zweiten Lagersitz (13) drehfest mit dem Motorgehäuse (6) verbunden ist, wobei das Federelement (8) formschlüssig in Axialrichtung gesichert an dem ersten Lagersitz (12) und/oder zweiten Lagersitz (13) angeordnet ist.

Description

Elektrische Maschine, Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine sowie elektrisch betreibbarer Antriebsstrang
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen durch einen Luftspalt vom Stator getrennten Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufgenommen sind, wobei der Rotor gegenüber dem Stator mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager drehbar gelagert ist und wenigstens eines der Wälzlager durch ein Federelement axial vorgespannt ist, welches sich einerseits gegenüber dem Motorgehäuse in Axialrichtung abstützt und andererseits an einem der Wälzlager anliegt, wobei das vorgespannte Wälzlager einen Innenring und einen Außenring aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern wälzend aufgenommen sind und der Innenring über einem ersten Lagersitz drehfest mit dem Rotor und der Außenring über einen zweiten Lagersitz drehfest mit dem Motorgehäuse verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu Herstellung einer elektrischen Maschine sowie einen elektrisch betreibbaren Antriebsstrang.
Ein Rotor in einer elektrischen Maschine wird üblicherweise mit einem als Festlager konfigurierten Wälzlager und einem als Loslager konfigurierten Wälzlager im Motorgehäuse gelagert. Bei der Montage einzelner Lagerkomponenten wirken der Außenring, der Innenring, die Wälzkörper und der Käfig des Wälzlagers so zusammen, dass ein kontrollierter Abstand zwischen den Lagerungen und den Wälzkörpern besteht. Dieses hieraus gebildete radiale Spiel ist für den ordnungsgemäßen Betrieb des Wälzlagers erforderlich. In den meisten Anwendungen ist es jedoch auch nötig, dieses interne Spiel zu verringern, um die korrekte Funktion des Wälzlagers zu gewährleisten.
Dafür kann eine axiale Last auf einen Lagerring aufgebracht werden, was in der Regel federkraftbewirkt erfolgt. Dies wird als Vorspannung bezeichnet und stellt einen konstanten Kontakt zwischen den Wälzkörpern und den Lagerringen sicher und verringert jegliches Spiel, das zwischen Bauteilen auftreten kann.
Bei der Montage von Motorgehäuse mit einer eingelegten Vorspannfeder und dem Rotor kann es vorkommen, dass die vormontierten Baugruppen in eine Überkopf- Lage positioniert oder bewegt werden. Die eingesetzte Vorspannfeder kann sich hierbei im Gehäuse während des Handlings aus der Baugruppe lösen. In der Montageanlage ist eine Überprüfung auf ein korrektes Anliegen der Vorspannfeder an einem vorzuspannenden Wälzlager praktisch kaum möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine elektrische Maschine bereitzustellen, die Hinsichtlich ihrer Montagefreundlichkeit und Montagesicherheit gegenüber Fehlmontage optimiert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen durch einen Luftspalt vom Stator getrennten Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufgenommen sind, wobei der Rotor gegenüber dem Stator mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager drehbar gelagert ist und wenigstens eines der Wälzlager durch ein Federelement axial vorgespannt ist, welches sich einerseits gegenüber dem Motorgehäuse in Axialrichtung abstützt und andererseits an einem der Wälzlager anliegt, wobei das vorgespannte Wälzlager einen Innenring und einen Außenring aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern wälzend aufgenommen sind und der Innenring über einem ersten Lagersitz drehfest mit dem Rotor und der Außenring über einen zweiten Lagersitz drehfest mit dem Motorgehäuse verbunden ist, wobei das Federelement formschlüssig in Axialrichtung gesichert an dem ersten Lagersitz und/oder zweiten Lagersitz angeordnet ist.
Der in axialer Richtung wirksame Formschluss zwischen dem Federelement und einem der Lagersitze garantiert, dass das Federelement nicht unbeabsichtigt in Axialrichtung aus einer definierten Montageposition genommen werden kann und stellt somit sicher, dass das Bauteil während des Montageprozesses immer an einer definierten axialen Position gegenüber einem der Lagersitze verbleibt, so dass beispielsweise auch eine Über-Kopf-Montage von Bauteilen ermöglicht ist.
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.
Die elektrische Maschine kann insbesondere als Radialflussmaschine oder Axialflussmaschine konfiguriert sein. 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.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist insbesondere als Radialflussmaschine in Innenläuferkonfiguration ausgebildet. Die elektrische Maschine ist ferner insbesondere auch für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 ll/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 ll/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 ll/min bereitstellt.
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.
Das Motorgehäuse kann insbesondere auch Lagerschilde aufweisen. Lagerschilde sind die hinteren und vorderen Deckel des Maschinengehäuses, die das Innere der elektrischen Maschine beispielsweise gegen Berührung schützen und die Lager der Wellenenden des Rotors aufnehmen. Der A-Lagerschild bezeichnet die Abtriebsseite und trägt in der Regel ein Festlager, der B-Lagerschild ist die Lüfterseite und die Lagerung erfolgt über einen Schiebesitz, um Wärmedehnungen des Rotors ausgleichen zu können.
Bevorzugt ist der Stator einer Radialflussmaschine ist zylindrisch aufgebaut und besteht aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Durch diesen Aufbau werden die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, können in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen eingelassen sein, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen können. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Der Rotor kann eine Rotorwelle und einen oder mehrere drehfest auf der Rotorwelle angeordnete Rotorkörper umfassen. 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.
Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung der Rotor ohne Rotorwelle verstanden. Der Rotorkörper setzt sich demnach insbesondere zusammen aus dem Rotorblechpaket sowie den in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachten oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierten Magnetelementen sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der der Taschen und dergleichen.
Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers abrollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering. Ein Wälzlager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein. Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wo-bei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen.
Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
Die Innenringlaufbahn kann zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer dotierten Weise in bzw. auf der Innenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung der profilierten Innenringlaufbahn die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.
Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht.
Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
Die Außenringlaufbahn kann zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer definierten Weise in bzw. auf der Außenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung der profilierten Außenringlaufbahnen auch die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.
Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.
Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen. Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.
Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmässige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
Ein Federelement kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe der Tellerfedern, Schraubenfedern, Membranfedern oder Gummifedern.
Besonders bevorzugt ist es im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, ein Federelement als Tellerfeder, ganz besonders bevorzugt als mehrlagige Tellerfeder auszubilden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Außenring des vorgespannten Wälzlagers einen Außenringdurchmesser und das Federelement einen Federaußendurchmesser aufweist, wobei der Federaußendurchmesser größer ist als der Außenringdurchmesser des Wälzlagers und der zweite Lagersitz im Bereich des Federelements einen ersten Freistich besitzt, dessen Freistichdurchmesser größer ist als der Außenringdurchmesser, so dass das Federelement verliersicher in dem ersten Freistich aufgenommen ist, und das vorgespannte Wälzlager in Axialrichtung in den Bereich des ersten Freistichs hineinragt, und/oder der Innenring des vorgespannten Wälzlagers einen Innenringdurchmesser und das Federelement einen Federinnendurchmesser aufweist, wobei der Federinnendurchmesser kleiner ist als der Innenringdurchmesser des Wälzlagers und der erste Lagersitz im Bereich des Federelements einen zweiten Freistich besitzt, dessen Freistichdurchmesser kleiner ist als der Innenringdurchmesser, so dass das Federelement verliersicher in dem zweiten Freistich aufgenommen ist, und das vorgespannte Wälzlager in Axialrichtung in den Bereich des zweiten Freistichs hineinragt.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine fertigungstechnisch günstige und funktionssichere formschlüssige Sicherung des Federelements in Axialrichtung an dem ersten oder zweiten Lagersitz realisierbar ist.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Federelement mehrlagig ausgebildet ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass die Lagervorspannung besonders genau und langlebig einstellbar ist.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der zweite Lagersitz in dem Motorgehäuse ausgebildet ist. Gemäß einer hierzu alternativen Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der zweite Lagersitz in einer Lagerhülse ausgebildet ist, die drehfest in dem Motorgehäuse angeordnet ist.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Lagerhülse einen radial verlaufenden Hülsenabschnitt aufweist, an dem sich das Federelement abstützt, wodurch die axiale Federkraft nicht an dem Motorgehäuse sondern alleinig an der Lagerhülse abgestützt ist. Die Lagerhülse ist bevorzugt aus einem metallischen Material gebildet. Besonders bevorzugt weist das Material der Lagerhülse eine höhere Festigkeit auf als das Material des Motorgehäuses auf. Des Weiteren ist die Lagerhülse bevorzugt mittels einer Presspassung in dem Motorgehäuse fixiert.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Federelement an dem Außenring anliegt. Hierdurch kann ein möglichst großer Durchmesser des Federelements gewählt werden, was die Erzeugung einer möglichst hohen wie auch genau eingestellten axialen Federkraft begünstigt. Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen durch einen Luftspalt vom Stator getrennten Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufnehmbar sind, wobei der Rotor gegenüber dem Stator mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager drehbar gelagert ist und wenigstens eines der Wälzlager durch ein Federelement axial vorspannbar ist, welches einerseits gegenüber dem Motorgehäuse in Axialrichtung abstützbar und andererseits an einem der Wälzlager anlegbar ist, wobei das vorzuspannende Wälzlager einen Innenring und einen Außenring aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern wälzend aufgenommen sind und der Innenring über einem ersten Lagersitz drehfest mit dem Rotor und der Außenring über einen zweiten Lagersitz drehfest mit dem Motorgehäuse verbindbar ist, und der Außenring des vorzuspannenden Wälzlagers einen Außenringdurchmesser und das Federelement einen Federaußendurchmesser aufweist, wobei der Federaußendurchmesser größer ist als der Außenringdurchmesser des Wälzlagers und/oder der Innenring des vorzuspannenden Wälzlagers einen Innenringdurchmesser und das Federelement einen Federinnendurchmesser aufweist, wobei der Federinnendurchmesser kleiner ist als der Innenringdurchmesser des Wälzlagers, umfassend die folgenden Schritte: a1 ) Herstellung eines ersten Freistichs an dem zweiten Lagersitz dessen Freistichdurchmesser größer ist als der Außenringdurchmesser, a2) axiales Einsetzen des Federelements in den ersten Freistich, insbesondere mittels eines Montagekonus, so dass das Federelement formschlüssig und verliersicher in dem ersten Freistich aufgenommen ist. a3) axiales Einsetzen des vorzuspannenden Wälzlagers in den zweiten Lagersitz, bis das vorzuspannende Wälzlager in Axialrichtung in den Bereich des ersten Freistichs hineinragt, so dass das Wälzlager axial vorgespannt an dem Federelement anliegt und/oder b1 ) Herstellung eines zweiten Freistichs an dem ersten Lagersitz dessen Freistichdurchmesser kleiner ist als der Innenringdurchmesser, b2) axiales Einsetzen des Federelements in den zweiten Freistich, insbesondere mittels eines Montagekonus, so dass das Federelement formschlüssig und verliersicher in dem zweiten Freistich aufgenommen ist, b3) axiales Einsetzen des vorzuspannenden Wälzlagers in den ersten Lagersitz, bis das vorzuspannende Wälzlager in Axialrichtung in den Bereich des zweiten Freistichs hineinragt, so dass das Wälzlager axial vorgespannt an dem Federelement anliegt.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Verfahrensschritte a2 und b2 sowie a3 und b3 zeitgleich ausgeführt werden.
Schließlich wird die Aufgabe der Erfindung auch gelöst durch einen elektrisch betreibbarer Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden, wobei die elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1-7 ausgebildet ist.
Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Maschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist.
Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
Das Getriebe des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer Axialschnittansicht,
Figur 2 eine Detailansicht eines ersten Lagersitzes in einer Axialschnittansicht,
Figur 3 eine Detailansicht eines zweiten Lagersitzes in einer Axialschnittansicht, und
Figur 4 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in einer Blockschaltdarstellung. Die Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs 2 eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 3, wie es beispielhaft in der Figur 4 dargestellt ist.
Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 4 und einen durch einen Luftspalt 51 vom Stator 4 getrennten Rotor 5, welche in einem Motorgehäuse 6 aufgenommen sind. Der Rotor 5 ist gegenüber dem Stator 4 mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager 7 drehbar gelagert. Eines der Wälzlager 7 ist durch ein Federelement 8 axial vorgespannt. In der Ausführungsform der Figur 1 ist dies das rechte Wälzlager 7. Das ringförmige Federelement 8 stützt sich einerseits gegenüber dem Motorgehäuse 6 in Axialrichtung ab und liegt andererseits an dem Wälzlager 7 an. Das Federelement 8 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen mehrlagig ausgebildet, beispielsweise als mehrlagige Tellerfeder oder Lamellenfeder. Selbstverständlich kann das Federelement 8 auch als Spiralfeder oder als gummielastisches Element ausgeformt sein.
Das vorgespannte Wälzlager 7 besitzt einen Innenring 9 und einen Außenring 10, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern 11 wälzend aufgenommen sind. Der Innenring 9 ist über einen ersten Lagersitz 12 drehfest mit dem Rotor 5 und der Außenring 10 über einen zweiten Lagersitz 13 drehfest mit dem Motorgehäuse 6 verbunden. Der Rotor 5 umfasst einen nicht näher bezeichneten Rotorkörper sowie eine als Hohlwelle ausgebildeten Rotor 5.
Das Federelement 8 ist formschlüssig in Axialrichtung gesichert an dem ersten Lagersitz 12 und/oder zweiten Lagersitz 13 angeordnet, was nachstehend näher erläutert wird.
Die Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines zweiten Lagersitzes 13, welcher in bzw. an einer Lagerhülse 22 ausgebildet ist, die drehfest in dem Motorgehäuse 6 angeordnet ist. Diese Konfiguration ist auch in der Figur 1 abgebildet und entsprechend vergrößert in der Detailansicht der Figur 2 dargestellt. Der Lagersitz 13 ist durch eine Presspassung des Außenrings 10 mit der Lagerhülse 22 gebildet. Die drehfeste Fixierung der Lagerhülse 22 in dem Motorgehäuse 6 kann ebenfalls mittels einer Presspassung realisiert sein.
Der Außenring 10 des vorgespannten Wälzlagers 7 weist einen Außenringdurchmesser 14 und das Federelement 8 einen Federaußendurchmesser 15 aufweist, wobei der Federaußendurchmesser 15 größer ist als der Außenringdurchmesser 14 des Wälzlagers 7. Der zweite Lagersitz 13 besitzt ferner im Bereich des Federelements 8 einen ersten radial nach Außen weisenden Freistich 16, dessen Freistichdurchmesser 17 größer ist als der Außenringdurchmesser 14, so dass das Federelement 8 verliersicher in dem ersten Freistich 16 aufgenommen ist. Das Wälzlager 7 ragt in Axialrichtung in den Bereich des ersten Freistichs 16 hinein, so dass das Federelement 8 in Axialrichtung federelastisch komprimiert wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt das Federelement 8 an dem Außenring 10 an.
Zur axialen Abstützung des Federelements 8 besitzt die Lagerhülse 22 einen radial nach innen verlaufenden Hülsenabschnitt 23, an dem sich das Federelement 8 wie in der Figur 2 gezeigt abstützt.
Zusätzlich oder alternativ zu der in der Figur 2 gezeigten Ausführung eines zweiten Lagersitzes 13 kann ein erster Lagersitz 12 wie in der Figur 3 skizziert vorhanden sein.
Der Innenring 9 des Wälzlagers 7 weist hierbei nun einen Innenringdurchmesser 18 und das Federelement 8 einen Federinnendurchmesser 19 auf, wobei der Federinnendurchmesser 19 kleiner als der Innenringdurchmesser 18 des Wälzlagers 7 gewählt ist. Der erste Lagersitz 12, der ebenfalls in einer Lagerhülse 22 ausgeformt ist, besitzt ferner im Bereich des Federelements 8 einen zweiten Freistich 20, dessen Freistichdurchmesser 21 kleiner ist als der Innenringdurchmesser 18, so dass das Federelement 8 verliersicher in dem zweiten Freistich 20 aufgenommen ist, und das vorgespannte Wälzlager 7 in Axialrichtung in den Bereich des zweiten Freistichs 20 hineinragt, so dass der Innenring 9 von dem Federelement 9 axialfederkraftbeaufschlagt ist. Der Lagersitz 12 ist durch eine Presspassung des Innenrings 9 mit der Lagerhülse 22 gebildet. Die drehfeste Fixierung der Lagerhülse 22 in dem Rotor 5 kann ebenfalls mittels einer Presspassung realisiert sein.
Auch wenn in den Figuren 2-3 die Durchmesser als Radien gezeigt sind, so versteht sich, dass jeweils eine Verdopplung des gezeigten Radius den Durchmesser ergibt.
Die elektrische Maschine 1 kann beispielsweise wie folgt gefertigt werden: a1 ) Herstellung eines ersten Freistichs 16 an dem zweiten Lagersitz 13 dessen Freistichdurchmesser 17 größer ist als der Außenringdurchmesser 14, a2) axiales Einsetzen des Federelements 8 in den ersten Freistich 16, insbesondere mittels eines Montagekonus, so dass das Federelement 8 formschlüssig und verliersicher in dem ersten Freistich 16 aufgenommen ist. a3) axiales Einsetzen des vorzuspannenden Wälzlagers 7 in den zweiten Lagersitz 13, bis das vorzuspannende Wälzlager 7 in Axialrichtung in den Bereich des ersten Freistichs 16 hineinragt, so dass das Wälzlager 7 axial vorgespannt an dem Federelement 8 anliegt und/oder b1 ) Herstellung eines zweiten Freistichs 20 an dem ersten Lagersitz 12 dessen Freistichdurchmesser 21 kleiner ist als der Innenringdurchmesser 18, b2) axiales Einsetzen des Federelements 8 in den zweiten Freistich 20, insbesondere mittels eines Montagekonus, so dass das Federelement 8 formschlüssig und verliersicher in dem zweiten Freistich 20 aufgenommen ist, b3) axiales Einsetzen des vorzuspannenden Wälzlagers 7 in den ersten Lagersitz
12, bis das vorzuspannende Wälzlager 7 in Axialrichtung in den Bereich des zweiten Freistichs 20 hineinragt, so dass das Wälzlager 7 axial vorgespannt an dem Federelement 8 anliegt.
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 vorhanden 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 elektrische Maschine
2 Antriebsstrang
3 Kraftfahrzeugs
4 Stator
5 Rotor
51 Luftspalt
6 Motorgehäuse
7 Wälzlager
8 Federelement
9 Innenring
10 Außenring
11 Wälzkörpern
12 Lagersitz
13 Lagersitz
14 Außenringdurchmesser
15 Federaußendurchmesser
16 Freistich
17 Freistichdurchmesser
18 Innenringdurchmesser
19 Federinnendurchmesser
20 Freistich
21 Freistichdurchmesser
22 Lagerhülse
23 Hülsenabschnitt

Claims

Ansprüche Elektrische Maschine (1 ), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs
(2) eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (3), umfassend einen Stator (4) und einen durch einen Luftspalt (51 ) vom Stator (4) getrennten Rotor (5), welche in einem Motorgehäuse (6) aufgenommen sind, wobei der Rotor (5) gegenüber dem Stator (4) mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager (7) drehbar gelagert ist und wenigstens eines der Wälzlager (7) durch ein Federelement (8) axial vorgespannt ist, welches sich einerseits gegenüber dem Motorgehäuse (6) in Axialrichtung abstützt und andererseits an einem der Wälzlager (7) anliegt, wobei das vorgespannte Wälzlager (7) einen Innenring (9) und einen Außenring (10) aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern (11 ) wälzend aufgenommen sind und der Innenring (9) über einem ersten Lagersitz (12) drehfest mit dem Rotor (5) und der Außenring (10) über einen zweiten Lagersitz (13) drehfest mit dem Motorgehäuse (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (8) formschlüssig in Axialrichtung gesichert an dem ersten Lagersitz (12) und/oder zweiten Lagersitz (13) angeordnet ist. Elektrische Maschine (1 ), nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (10) des vorgespannten Wälzlagers (7) einen Außenringdurchmesser (14) und das Federelement (8) einen Federaußendurchmesser (15) aufweist, wobei der Federaußendurchmesser (15) größer ist als der Außenringdurchmesser (14) des Wälzlagers (7) und der zweite Lagersitz (13) im Bereich des Federelements (8) einen ersten Freistich (16) besitzt, dessen Freistichdurchmesser (17) größer ist als der Außenringdurchmesser (14), so dass das Federelement (8) verliersicher in dem ersten Freistich (16) aufgenommen ist, und das vorgespannte Wälzlager (7) in Axialrichtung in den Bereich des ersten Freistichs (16) hineinragt, und/oder der Innenring (9) des vorgespannten Wälzlagers (7) einen Innenringdurchmesser (18) und das Federelement (8) einen Federinnendurchmesser (19) aufweist, wobei der Federinnendurchmesser (19) kleiner ist als der Innenringdurchmesser (18) des Wälzlagers (7) und der erste Lagersitz (12) im Bereich des Federelements (8) einen zweiten Freistich (20) besitzt, dessen Freistichdurchmesser (21 ) kleiner ist als der Innenringdurchmesser (18), so dass das Federelement (8) verliersicher in dem zweiten Freistich (20) aufgenommen ist, und das vorgespannte Wälzlager (7) in Axialrichtung in den Bereich des zweiten Freistichs (20) hineinragt.
3. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (8) mehrlagig ausgebildet ist.
4. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagersitz (13) in dem Motorgehäuse (6) ausgebildet ist.
5. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagersitz (13) in einer Lagerhülse (22) ausgebildet ist, die drehfest in dem Motorgehäuse angeordnet ist.
6. Elektrische Maschine (1 ), nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Lagerhülse (22) einen radial verlaufenden Hülsenabschnitt (23) aufweist, an dem sich das Federelement (8) abstützt.
7. Elektrische Maschine (1), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (8) an dem Außenring (10) anliegt. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs (2) eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs (3), umfassend einen Stator (4) und einen durch einen Luftspalt (5) vom Stator (4) getrennten Rotor (5), welche in einem Motorgehäuse (6) aufnehmbar sind, wobei der Rotor (5) gegenüber dem Stator (4) mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager (7) drehbar gelagert ist und wenigstens eines der Wälzlager (7) durch ein Federelement (8) axial vorspannbar ist, welches einerseits gegenüber dem Motorgehäuse (6) in Axialrichtung abstützbar und andererseits an einem der Wälzlager (7) anlegbar ist, wobei das vorzuspannende Wälzlager (7) einen Innenring (9) und einen Außenring (10) aufweist, zwischen denen eine Mehrzahl von Wälzkörpern (11 ) wälzend aufgenommen sind und der Innenring (9) über einem ersten Lagersitz (12) drehfest mit dem Rotor (5) und der Außenring (10) über einen zweiten Lagersitz (13) drehfest mit dem Motorgehäuse (6) verbindbar ist, und der Außenring (9) des vorzuspannenden Wälzlagers (7) einen Außenringdurchmesser (14) und das Federelement (8) einen Federaußendurchmesser (15) aufweist, wobei der Federaußendurchmesser (15) größer ist als der Außenringdurchmesser (14) des Wälzlagers (7) und/oder der Innenring (9) des vorzuspannenden Wälzlagers (7) einen Innenringdurchmesser (18) und das Federelement (8) einen Federinnendurchmesser (19) aufweist, wobei der Federinnendurchmesser (19) kleiner ist als der Innenringdurchmesser (18) des Wälzlagers (7), umfassend die folgenden Schritte: a1 ) Herstellung eines ersten Freistichs (16) an dem zweiten Lagersitz (13) dessen Freistichdurchmesser (17) größer ist als der Außenringdurchmesser (14), a2) axiales Einsetzen des Federelements (8) in den ersten Freistich (16), insbesondere mittels eines Montagekonus, so dass das Federelement (8) formschlüssig und verliersicher in dem ersten Freistich (16) aufgenommen ist. - 21 - a3) axiales Einsetzen des vorzuspannenden Wälzlagers (7) in den zweiten Lagersitz (13), bis das vorzuspannende Wälzlager (7) in Axialrichtung in den Bereich des ersten Freistichs (16) hineinragt, so dass das Wälzlager (7) axial vorgespannt an dem Federelement (8) anliegt und/oder b1 ) Herstellung eines zweiten Freistichs (20) an dem ersten Lagersitz (12) dessen Freistichdurchmesser (21 ) kleiner ist als der Innenringdurchmesser (18), b2) axiales Einsetzen des Federelements (8) in den zweiten Freistich (20), insbesondere mittels eines Montagekonus, so dass das Federelement (8) formschlüssig und verliersicher in dem zweiten Freistich (20) aufgenommen ist, b3) axiales Einsetzen des vorzuspannenden Wälzlagers (7) in den ersten Lagersitz (12), bis das vorzuspannende Wälzlager (7) in Axialrichtung in den Bereich des zweiten Freistichs (20) hineinragt, so dass das Wälzlager (7) axial vorgespannt an dem Federelement
(8) anliegt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a2 und b2 sowie a3 und b3 zeitgleich ausgeführt werden.
10. Elektrisch betreibbarer Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3) umfassend eine elektrische Maschine (1 ) und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine (1 ) und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 -7 ausgebildet ist.
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