[go: up one dir, main page]

DE10033424A1 - Elektrische Maschine - Google Patents

Elektrische Maschine

Info

Publication number
DE10033424A1
DE10033424A1 DE10033424A DE10033424A DE10033424A1 DE 10033424 A1 DE10033424 A1 DE 10033424A1 DE 10033424 A DE10033424 A DE 10033424A DE 10033424 A DE10033424 A DE 10033424A DE 10033424 A1 DE10033424 A1 DE 10033424A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
electrical machine
stator
shaft
machine according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10033424A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Purretat
Norbert Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
Mannesmann Sachs AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann Sachs AG filed Critical Mannesmann Sachs AG
Priority to DE10033424A priority Critical patent/DE10033424A1/de
Priority to FR0108924A priority patent/FR2811488A1/fr
Publication of DE10033424A1 publication Critical patent/DE10033424A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/40—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the assembly or relative disposition of components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16—Centring rotors within the stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/264—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators with outer rotor and inner stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Maschine sowie deren Montage, insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen mit einem Rotorträger verbundenen Rotor und einen Stator, der an einer Halterung befestigt ist, wobei der Rotor auf einer mit der elektrischen Maschine in Wirkverbindung stehenden Welle gelagert ist, wobei der Rotor ausschließlich mit einem drehfest auf der Welle angeordneten Rotorträger in dessen radialer Position gehalten wird und der Rotor und Stator radiale Führungsmittel aufweisen, wobei die die Führungsmittel aufweisenden Bereiche des Rotors und des Stators axial zueinander verschiebbar sind und sich die Führungsmittel bei einer Drehbewegung der elektrischen Maschine außer Eingriff befinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere im Antriebsstrang ei­ nes Kraftfahrzeuges, und ein Verfahren zur Montage derselben.
Der Einsatz elektrischer Maschinen, insbesondere im Antriebsstrang von Kraftfahr­ zeugen, beispielsweise Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, ist bereits seit längerem bekannt. Einen weiteren Anwendungsfall stellen elektrische Maschinen dar, die als Startergeneratoren arbeiten und im motorischen Betrieb eine Verbren­ nungskraftmaschine starten können und im generatorischen Betrieb elektrische Energie für die elektrischen Verbraucher eines Fahrzeuges bereitstellen. In einer wei­ teren Funktion kann die elektrische Maschine im motorischen Betrieb mechanische Leistung an den Antriebsstrang des Fahrzeuges abgeben und somit zumindest zeit­ weise eine zur Verbrennungskraftmaschine zusätzliche Antriebsquelle darstellen.
Eine elektrische Maschine verfügt allgemein über einen feststehenden Teil, der Sta­ tor oder Ständer genannt wird und über einen von diesem durch einen Luftspalt ge­ trennten umlaufenden Teil, der Rotor oder Läufer genannt wird. Der Rotor der elekt­ rischen Maschine steht beispielsweise in Wirkverbindung zu einer Welle des An­ triebsstranges, womit die elektrische Maschine die oben beschriebenen Funktionen wahrnehmen kann.
Für den sicheren Betrieb der elektrischen Maschine ist es notwendig, dass Rotor und Stator konzentrisch zueinander angeordnet sind und der radiale Abstand zwischen Rotor und Stator in Umfangsrichtung möglichst konstant ist. Des weiteren ist auch die axiale Positionierung von Rotor zu Stator sehr wichtig. Axiale Abweichungen von einem festgelegten Abstand haben durch die sich dadurch nicht mehr optimal über­ lappenden magnetischen Wechselwirkungsbereiche von Rotor und Stator Einbußen im Wirkungsgrad der elektrischen Maschine zur Folge. Bei Drehfeldmaschinen mit im Rotor und Stator angeordneten Funktionselementen eines Rotorlagegebers können Abweichungen des axialen Abstandes von Rotor und Stator zur Funktionsunfähigkeit der elektrischen Maschine führen.
In der DE-OS 43 23 601 A1 ist in den Fig. 1 und 2 schematisch eine elektrische Maschine in einem Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges gezeigt, bei der Rotor und Stator unbestimmt zueinander gelagert sind. Der Rotor ist mittels einer Rotornabe drehfest mit einer Abtriebswelle und der Stator mit einem als Halterung dienenden Gehäuse eines Verbrennungsmotors verbunden. Es ist jedoch nicht offenbart, wie und durch welche Mittel eine sichere Lage von Rotor und Stator zueinander festge­ legt wird.
In der DE-OS 199 37 545 A1 ist in den Fig. 3 bis 5 eine in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges angeordnete elektrische Maschine dargestellt. Der Stator ist dabei an einem Gehäuse einer Antriebseinheit befestigt und umfasst einen Lagerflansch, in welchem der Rotor mit mindestens einem Lager gelagert ist. Das Lager erfüllt in sicherer Weise die radiale und axiale Positionierung des Rotors zum Stator. Die kon­ zentrische Anordnung von Rotor und Stator gewährleistet damit auch einen in Um­ fangsrichtung konstanten Luftspalt dieser Baueinheiten. Die unmittelbare räumliche Zuordnung von Stator und Rotor wird in der zitierten Schrift nicht nur als vorteilhafte Maßnahme, sondern als Notwendigkeit für die sichere Funktion der elektrischen Ma­ schine im Antriebsstrang eines Fahrzeuges angesehen.
Dennoch sind mit einem Lager auch prinzipielle Nachteile verbunden. So entstehen beim Betrieb des Lagers infolge der Eigenreibung Wärmeverluste, die auf andere Komponenten übergehen, diese in ihrer Funktion beeinträchtigen und sogar zum Ausfall dieser führen können. Eine elektrische Maschine, die in der Umgebung eines Lagers angeordnet ist, stellt eine Wärmesenke dar und kann die von diesem Lager abgegebene Reibungswärme aufnehmen. Dadurch erhöht sich die Temperatur die­ ser elektrischen Maschine, was zum einen zu einer thermische Belastung von tem­ peraturempfindlichen Bauteilen der elektrischen Maschine führt und zum weiteren den Wirkungsgrad dieser Maschine spürbar verschlechtern kann. Es ist auch nicht unerheblich, dass ein Lager eine zusätzliche und unerwünschte Masse in die elektri­ sche Maschine einbringt und auch Kosten verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lagerung einer elektrischen Maschine dahingehend zu verbessern, dass diese bei Wahrung der Betriebssicherheit kosten­ günstig ausgeführt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rotor ausschließlich mit einem drehfest auf der Welle angeordneten Rotorträger in dessen radialer Positi­ on gehalten wird und dass Rotor und Stator radiale Führungsmittel aufweisen, wobei die die Führungsmittel aufweisenden Bereiche des Rotors und des Stators axial zu­ einander verschiebbar sind und sich die Führungsmittel bei einer Drehbewegung der elektrischen Maschine außer Eingriff befinden.
Der Hauptvorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass durch die Anwen­ dung von sich während der Montage zeitweilig in Eingriff befindlichen Führungsmit­ teln die radiale Lage von Rotor zu Stator, auch nachdem die Führungsmittel bereits wieder außer Eingriff gebracht worden sind, festgelegt ist. Dabei bleibt die relative radiale Lage von Rotor und Stator erhalten. Bei der aufgezeigten Lösung kann des­ halb auf ein Lager, welches als Bestandteil der elektrischen Maschine Rotor und Sta­ tor zueinander ausrichtet, verzichtet werden. Somit kann auch keine von dem Lager ausgehende Reibungswärme entstehen, die auf die elektrische Maschine selbst oder auf etwaige weitere Funktionseinheiten übergehen und diese gefährden kann. Wei­ terhin ergibt sich für die elektrische Maschine eine bedeutende Gewichtsersparnis. Zusätzlich wird auch die Betriebssicherheit der elektrischen Maschine erhöht, da ein Ausfall dieser durch den Verschleiß des Lagers nunmehr ausgeschlossen ist. Durch den Wegfall des Lagers resultiert als weiterer Vorteil eine erhebliche Kosteneinspa­ rung.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfassen die radialen Führungsmittel Befestigungsmittel, die den Rotor und den Stator lösbar miteinander verbinden. Auf diese Weise kann die radiale Ausrichtung von Rotor zu Stator fixiert werden und die aus diesen beiden Komponenten bestehende Baueinheit in diesem Montagezustand sicher gelagert oder transportiert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung weisen Rotor und Stator als Führungs­ mittel jeweils mindestens eine axial verlaufende zylindrische Führungsfläche auf. Diese Führungsfläche lässt sich sehr einfach durch Drehen herstellen und die Forde­ rung einer konzentrischen Ausrichtung von Rotor und Stator ist bestens erfüllt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Verbindung des Rotorträgers mit der Welle mittels eines Zahnradprofils. Durch diese Maßnahme wird eine hohe radiale Passgenauigkeit und ebenso eine leichte axiale Verschiebbarkeit von Rotor­ träger und Welle erreicht.
Mit Vorteil weist der Rotorträger radial innen eine Rotornabe mit mindestens einer zylindrisch verlaufenden Führungsfläche als Führungsmittel auf.
Zweckmäßigerweise weist die elektrische Maschine Sicherungsmittel zur Fixierung der axialen Lage des Rotors auf der Welle bei einer Bewegung auf. Damit ist der Vorteil verbunden, dass Rotor und Stator auch in axialer Richtung fest beabstandet sind. Von besonderer Bedeutung ist diese Ausgestaltung bei an Rotor und Stator angebrachten Funktionselementen eines Rotorlagegebers, dessen sichere Funktion nur bei einem im wesentlichen festen axialen Abstand von Rotor zum Stator gege­ ben ist.
Vorteilhaft stellt die Welle eine Antriebswelle einer Antriebseinheit dar. Durch die ko­ axiale Anordnung einer Antriebseinheit und der elektrischen Maschine lässt sich ein sehr kompakt bauender Antriebsstrang realisieren.
In Kombination mit dem vorstehenden Merkmal ist es vorteilhaft, das Gehäuse der Antriebseinheit als Halterung für den Stator zu benutzen. Somit kann auf eine zu­ sätzliche Halterung verzichtet werden, was ebenfalls einer kleinen Baugröße des Antriebsstrangs zugute kommt.
Ebenso ist es günstig, wenn die Welle die Eingangswelle eines Getriebes darstellt. Auch hier ergibt sich durch die Kombination der elektrischen Maschine mit einem Getriebe ein axial kurz bauender Antriebsstrang.
In letztgenannter Anordnung wird mit Vorteil als Halterung das Getriebegehäuse be­ nutzt.
Bei einer elektrischen Maschine, die ein Element eines Antriebsstrangs eines Kraft­ fahrzeuges darstellt, ist es von besonderem Vorteil, wenn der Rotor der elektrischen Maschine in Wirkverbindung mit einer koaxial zur Welle angeordneten Trennkupp­ lung steht. Damit kann beispielsweise im Antriebsstrang eines Elektro- oder Hybrid­ fahrzeuges der Kraftfluss von der elektrischen Maschine auf die Antriebsräder z. B. nach Vorgabe des Fahrers zum Zweck des Anfahrens oder Schaltens unterbrochen und wiederhergestellt werden.
Mit Vorteil ist die elektrische Maschine eine permanenterregte Synchronmaschine in Außenläuferbauart. Eine derartige elektrische Maschine ist äußerst kompakt, sowie leistungs- und drehmomentstark, wodurch diese in besonderer Weise für den An­ triebsstrang eines Kraftfahrzeuges geeignet ist.
Das Verfahren zur Montage der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine umfasst vorteilhafterweise folgende Montageschritte:
Fügen des Rotors zum Stator, wobei deren radiale Ausrichtung zueinander durch die Führungsmittel festgelegt wird,
  • - Fügen der Baueinheit Stator/Rotor auf die Welle,
  • - Verbinden des Stators mit der Halterung,
  • - Außer Eingriff Bringen der Führungsmittel,
  • - Ausrichten des Rotors durch axiales Verschieben auf der Welle,
  • - Sichern des Rotors auf der Welle.
Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
Es zeigen
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Ma­ schine, die oberhalb der Welle in einem Montagezustand und unter­ halb der Welle im betriebsbereiten Zustand gezeigt ist.
Fig. 2 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer elektrischen Maschi­ ne, in der als Führungsmittel axial verlaufende zylindrische Flächen dargestellt sind.
Fig. 3 eine Montagevorrichtung zur Vormontage einer aus einem Stator und einem Rotor bestehenden Baueinheit.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer elektrischen Maschine 1, die ein Bestandteil eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges ist. Die elektrische Maschine 1 um­ fasst einen mit einem Rotorträger 3 verbundenen Rotor 5, der mittels einer Rotorna­ be 7 drehfest auf einer Welle 9 gelagert ist und einen Stator 11, der an einer Halte­ rung 13 befestigt ist. Die elektrische Maschine 1 kann je nach Erfordernis motorisch oder generatorisch betrieben werden. Der Rotor 5 kann sich beim Betrieb der elektri­ schen Maschine 1 oder durch ein von außen auf die Welle 9 wirkendes Drehmoment um den starr angebrachten Stator 5 drehen.
Die Welle 9 stellt in dem gezeigten Beispiel die Eingangswelle eines Getriebes 15 und die Halterung 13 entsprechend das Gehäuse dieses Getriebes 15 dar. Als Ge­ triebe 15 kommen jegliche Arten von Getrieben in Betracht, beispielsweise mehrstu­ fige Handschaltgetriebe, Automatikgetriebe oder stufenlos verstellbare Getriebe. Die Welle 9 ist an zwei Stellen gelagert. Fig. 1 zeigt dazu ein erstes Lager 17 in einer statorseitig befindlichen Antriebseinheit 19, welches das Pilotlager in einem Kurbel­ wellenzapfen einer Verbrennungskraftmaschine darstellt, und ein zweites Lager 21 in dem rotorseitig befindlichen Getriebe 15, welche eine Abtriebseinheit darstellt.
Alternativ kann jedoch die elektrische Maschine 1 auch mit einer Antriebseinheit kombiniert sein, wobei der Rotor 5 der elektrischen Maschine 1 drehfest mit der Wel­ le der Antriebseinheit verbunden ist und die Halterung 13 des Stators 11 durch das Gehäuse der Antriebseinheit gebildet wird. Als Antriebseinheit kann z. B. jegliche Art von Verbrennungskraftmaschine oder elektrische Maschine fungieren.
Des weiteren besteht ebenso die Möglichkeit, den Kraftfluss von der elektrischen Maschine 1 zu einer Antriebs- oder Abtriebseinheit des Antriebsstranges durch eine auf der Welle 9 rotor- oder statorseitig angeordnete Trennkupplung je nach Vorgabe zu unterbrechen oder herzustellen. Die Anordnung sowie der Aufbau einer solchen als Anfahr- oder Schaltkupplung wirkenden Drehmomentübertragungseinheit sind beispielsweise aus der Kraftfahrzeugtechnik hinreichend bekannt, so dass auf eine nähere Beschreibung verzichtet werden kann.
Die in Fig. 1 beispielhaft gezeigte elektrische Maschine 1 stellt eine permanenterreg­ te Synchronmaschine in Außenläuferbauart dar. An deren Stelle könnte auch jede andere Art von elektrischer Maschine z. B. in Innenläufer-, Außenläufer-, Scheiben­ läufer- oder in einer sonstigen weiteren bekannten Bauart angeordnet sein. Die elektrische Maschine kann beispielsweise nach dem Synchron-, Asynchron- oder dem Reluktanzprinzip oder einem weiteren bekannten Prinzip arbeiten. Eine permanent­ erregte Synchronmaschine zeichnet sich bezüglich der radialen Anordnung von Ro­ tor 5 und Stator 11 durch einen gegenüber anderen Maschinentypen vergrößerten Luftspalt, der typischerweise 1-1,5 mm beträgt, aus, wodurch sich der erfinderische Gedanke besonders vorteilhaft realisieren lässt.
Im folgenden soll detailliert die erfindungsgemäße Ausgestaltung der elektrischen Maschine 1, insbesondere die radiale und axiale Anordnung von Rotor 5 zu Stator 11, sowie deren Montage erläutert werden.
Der Ausgangspunkt der Erfindung ist der Gedanke, Rotor 5 und Stator 11 der elekt­ rischen Maschine 1 unter Umgehung eines die beiden Teile verbindenden, dauerhaft montierten Lagers anzuordnen. An Stelle eines Lagers sieht die Erfindung an Rotor 5 und Stator 11 radiale Führungsmittel vor, wobei die die Führungsmittel aufweisen­ den Bereiche des Rotors 5 und des Stators 11 axial zueinander verschiebbar sind und sich die Führungsmittel bei einer Drehbewegung der elektrischen Maschine 1 außer Eingriff befinden.
Als einen ersten Montageschritt sieht die Erfindung das Fügen des Rotors 5 zum Stator 11 vor, wobei deren radiale Ausrichtung zueinander durch in Eingriff zu brin­ gende Führungsmittel, festgelegt wird. Die Führungsmittel können dabei auf ver­ schiedenste Arten gestaltet sein.
Als ein erstes Beispiel zeigt Fig. 1 in Rotor 5 und Stator 11 auf identischen Teilkrei­ sen angeordnete erste Öffnungen 25 und zweite Öffnungen 27, welche deckend ausgerichtet sind und diese Ausrichtung durch eine lösbare Verbindung, z. B. eine Schraubverbindung 29 sichert. Auf diese Weise sind Rotor 5 und Stator 11 zueinan­ der konzentrisch beabstandet und deren radiale Lage fixiert. Alternativ zu einer Schraubverbindung 29 kann ebenso eine Verbindung durch axial zur Welle 9 ange­ ordnete Stifte 31, ein zeichnerisch nicht dargestellter Bajonettverschluß oder ein ähnliches lösbares Befestigungsmittel zur radialen Zuordnung von Rotor 5 und Sta­ tor 11 angewandt werden.
In Fig. 2 sind in einer weiteren Ausführungsform an Rotor 5 und Stator 11 als Füh­ rungsmittel axial verlaufende erste 33 und zweite 35 zylindrische Führungsflächen ausgebildet, die sich radial benachbart gegenüberstehen und bei der Montage mit­ einander in Eingriff gebracht werden.
Die Führungsflächen müssen jedoch nicht notwendigerweise für einen unmittelbaren Eingriff angeordnet sein, sondern diese können auch, wie dieses noch beschrieben wird, mittelbar zur radialen Ausrichtung von Rotor 5 und Stator 11 beitragen.
Die bisher beschriebenen Arten des Zusammenfügens von Rotor 5 und Stator 11 lassen sich besonders leicht und ohne besondere Montagehilfsmittel auf elektrische Maschinen anwenden, bei denen zwischen Rotor 5 und Stator 11 bei der Montage keine Magnetkräfte wechselwirken.
Bei permanenterregten elektrischen Maschinen wirken zwischen Rotor 5 und Stator 11 von Permanentmagneten 37 ausgehende starke magnetischen Anziehungskräfte.
Im Gegensatz zu dem bisher beschriebenen Verfahren der Lagezuordnung ist hier­ bei für die konzentrische Ausrichtung zusätzlich eine in Fig. 3 beispielhaft gezeigte Montagevorrichtung 39 besonders hilfreich, die eine den bei der gegenseitigen An­ näherung von Rotor 5 und Stator 11 ansteigenden magnetischen Anziehungskräften entgegenwirkende Zwangsführung ausübt.
Die Montagevorrichtung 39 stellt als einen einfachsten Fall einen zylinderförmigen Körper dar, der radial unterschiedlich gestaltete Abschnitte zur Aufnahme des Rotors 5 und des Stators 11 aufweist. Die radial innere zylindrische Fläche 43 und die radial äussere Fläche 45 der Montagevorrichtung 39 kann zu der an diese angrenzende Fläche 47 des Rotors 5 bzw. Fläche 49 des Stators 11 vorteilhaft zur weiteren Er­ leichterung der Montage eine Passung aufweisen. Hierbei wird bereits durch Fügen des Rotors 5 und des Stators 11 auf die Montagevorrichtung 39 die konzentrische Ausrichtung der Teile erzielt und diese gegen eine radiale Verrückung aufgrund der wirkenden Magnetkräfte gesichert. In diesem Fall muß die Montagevorrichtung 39 bis zur Montage der elektrischen Maschine 1 im Antriebsstrang mit der Baueinheit Rotor/Stator verbunden bleiben.
Als weitere Variante besteht aber auch die Möglichkeit, die an Rotor 5 und Stator 11 ausgebildeten Führungsmittel, beispielsweise die Flächen 33 und 35 oder andere wie bereits oben beschrieben in Eingriff zu bringen. Wenn dieses erfolgt ist, kann nun die Montagevorrichtung 39 von der Baueinheit Rotor/Stator entnommen werden.
Als ein zweiter Montageschritt ist, wie in der oberen Hälfte der Fig. 1 gezeigt, das Fügen der Baueinheit Stator/Rotor auf die Welle 9 vorgesehen. Die Welle 9 und die Rotornabe 7 weisen dazu je ein Zahnradprofil 51 bzw. 53 auf, welche durch Auf­ schieben der Rotornabe 7 miteinander in Eingriff gebracht werden. Alternativ zu ei­ nem Zahnradprofil kann auch ein Kerbzahnprofil, Keilwellenprofil oder ein ähnliches Profil, welches eine radiale Lagerung sowie eine leichte Verschiebbarkeit der Rotor­ nabe 7 auf der Welle 9 zulässt, angewandt werden.
Ein nächster Montageschritt besteht im Verbinden des Stators 11 mit der Halterung 13. Dazu dienen zeichnerisch nicht dargestellte Öffnungen, die durch eine Verdre­ hung der Baueinheit Rotor/Stator um die Welle 9 zur Deckung gebracht und durch eine zeichnerisch nicht dargestellte Schraubverbindung gesichert werden. Günstig­ erweise werden die Öffnungen zu den Schrauben mit einem Spiel ausgelegt, so dass in jedem Fall auch bei geringen Abweichungen der zu deckenden Öffnungen eine Schraubverbindung hergestellt werden kann. Auf diese Weise ist der Rotor 5 radial zur Getriebeeingangswelle und der Stator 11 zum Getriebegehäuse unter Bei­ behaltung der konzentrischen Ausrichtung von Rotor 5 zum Stator 11 fixiert.
In einem weiteren Montageschritt werden die Führungsmittel an Rotor 5 und Stator 11 außer Eingriff gebracht und/oder die noch enthaltene Montagevorrichtung 39 ent­ fernt. Dieses geschieht beispielsweise durch Lösen der Rotor 5 und Stator 11 ver­ bindenden Schraubverbindung 29 und/oder durch axiales Herausziehen der Monta­ gevorrichtung 39.
In einem noch weiteren Montageschritt erfolgt das Ausrichten des Rotors 5 durch axiales Verschieben auf der Welle 9. Durch diesen Vorgang wird ein gewünschter axialer Abstand von Rotor 5 und Stator 11 eingestellt, bei welchem sich beide Teile bei einer Drehbewegung des Rotors 5 nicht berühren, die magnetischen Wechsel­ wirkungsbereiche von Rotor 5 und Stator 11 jedoch optimal überlappen und ein Ro­ torlagegeber 54 zuverlässig arbeitet.
In einem die Montage der elektrischen Maschine 1 abschließendem Montageschritt erfolgt die Sicherung des Rotors 5 auf der Welle 9. Damit wird erreicht, dass der Ro­ tor 5 bei einer Dreh- oder Kippbewegung gegen eine axiale Verschiebebewegung gesichert ist und die elektrische Maschine 1 in einem betriebssicheren Zustand ver­ bleibt. In Fig. 1 sind zur Fixierung der axialen Lage des Rotors 5 beidseitig an der Rotornabe 7 erste und zweite Wellensicherungsringe 55 und 57 angeordnet. Der getriebeseitig angeordnete Wellensicherungsring 55 wird bereits vor der Montage der Einheit Rotor/Stator auf der Welle 9 angebracht, wodurch dieser bei der axialen Ausrichtung des Stators 11 als Anschlag dienen kann. Zur spielfreien Ausrichtung der Rotornabe 7 auf der Welle 9 werden zwischen der Rotornabe 7 und dem Wel­ lensicherungsring 57 zeichnerisch nicht dargestellten Beilegscheiben beigefügt.
Bezugszeichenliste
1
elektrische Maschine
3
Rotorträger
5
Rotor
7
Rotornabe
9
Welle
11
Stator
13
Halterung
15
Getriebe
17
erstes Lager
19
Antriebseinheit
21
zweites Lager
23
Trennkupplung
25
erste Öffnung
27
zweite Öffnung
29
Schraubverbindung
31
Stift
33
erste Führungsfläche
35
zweite Führungsfläche
37
Permanentmagnet
39
Montagevorrichtung
41
zylinderförmiger Körper
43
radial innere Fläche an
41
45
radial äussere Fläche an
41
47
radial äußere Fläche am Rotor
49
radial innere Fläche am Rotor
51
Zahnradprofil auf
9
53
Zahnradprofil auf
7
54
Rotorlagegeber
55
erster Wellensicherungsring
57
zweiter Wellensicherungsring

Claims (13)

1. Elektrische Maschine (1), insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahr­ zeuges, umfassend einen mit einem Rotorträger (3) verbundenen Rotor (5) und einen Stator (11), der an einer Halterung (13) befestigt ist, wobei der Rotor (5) auf einer mit der elektrischen Maschine (1) in Wirkverbindung stehenden Welle (9) ge­ lagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) ausschließlich mit einem drehfest auf der Welle (9) angeordne­ ten Rotorträger (3) in dessen radialer Position gehalten wird und dass Rotor (5) und Stator (11) radiale Führungsmittel aufweisen, wobei die die Führungsmittel aufweisenden Bereiche des Rotors (5) und des Stators (11) axial zueinander ver­ schiebbar sind und sich die Führungsmittel bei einer Drehbewegung der elektri­ schen Maschine (1) außer Eingriff befinden.
2. Elektrische Maschine nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Führungsmittel Befestigungsmittel (29, 31), die den Rotor (5) und den Stator (11) lösbar miteinander verbinden, umfassen.
3. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) und der Stator (11) als Führungsmittel jeweils mindestens eine axial verlaufende zylindrische Führungsfläche (33, 35, 47, 49) aufweisen.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Rotorträgers (3) mit der Welle (9) mittels eines Zahnrad­ profils (51, 53) erfolgt.
5. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (3) radial innen eine Rotornabe (7) mit mindestens einer zy­ lindrisch verlaufenden Führungsfläche (47) als Führungsmittel aufweist.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) Sicherungsmittel (55, 57) zur Fixierung der axia­ len Lage des Rotors (5) auf der Welle (9) bei einer Bewegung aufweist.
7. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (9) eine Antriebswelle einer Antriebseinheit (19) darstellt.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (13) das Gehäuse der Antriebseinheit (19) darstellt.
9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (9) die Eingangswelle eines Getriebes (15) darstellt.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (13) das Gehäuse des Getriebes (15) darstellt.
11. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) der elektrischen Maschine (1) in Wirkverbindung mit einer ko­ axial zur Welle (9) angeordneten Trennkupplung (23) steht.
12. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1) eine permanenterregte Synchronmaschine in Außenläuferbauart ist.
13. Verfahren zur Montage einer elektrischen Maschine (1) nach einem der Ansprü­ che 1 bis 12, umfassend folgende Montageschritte:
  • - Fügen des Rotors (5) zum Stator (11), wobei deren radiale Ausrichtung zu­ einander durch die Führungsmittel festgelegt wird,
  • - Fügen der Baueinheit Stator/Rotor auf die Welle (9),
  • - Verbinden des Stators (11) mit der Halterung (13),
  • - Außer Eingriff Bringen der Führungsmittel,
  • - Ausrichten des Rotors (5) durch axiales Verschieben auf der Welle (9),
  • - Sichern des Rotors (5) auf der Welle (9).
DE10033424A 2000-07-08 2000-07-08 Elektrische Maschine Withdrawn DE10033424A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10033424A DE10033424A1 (de) 2000-07-08 2000-07-08 Elektrische Maschine
FR0108924A FR2811488A1 (fr) 2000-07-08 2001-07-05 Groupe electrique et son procede de montage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10033424A DE10033424A1 (de) 2000-07-08 2000-07-08 Elektrische Maschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10033424A1 true DE10033424A1 (de) 2002-01-17

Family

ID=7648379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10033424A Withdrawn DE10033424A1 (de) 2000-07-08 2000-07-08 Elektrische Maschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10033424A1 (de)
FR (1) FR2811488A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2232459C1 (ru) * 2003-02-18 2004-07-10 Орловский государственный технический университет Двусторонняя торцовая асинхронная электрическая машина
FR2881382A1 (fr) * 2005-02-01 2006-08-04 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'accouplement entre le rotor d'une machine electrique tournante reversible et l'arbre primaire de la boite de vitesses d'un moteur thermique d'un vehicule automobile
WO2005050814A3 (de) * 2003-11-21 2009-03-12 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur rotorzentrierung
DE102008002441A1 (de) 2008-06-16 2009-12-17 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung zur Erzeugung und Übertragung eines Antriebsdrehmoments
DE102016207624A1 (de) * 2016-05-03 2017-11-09 Zf Friedrichshafen Ag Baueinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
WO2024218051A1 (de) * 2023-04-18 2024-10-24 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Sicherungselement für einen elektromotor

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2906586B1 (fr) 2006-09-29 2013-07-05 Joubert Productions Embout de fixation universel et ensemble de fixation comprenant un tel embout
DE102016214269A1 (de) * 2016-08-02 2018-02-08 Ziehl-Abegg Automotive Gmbh & Co. Kg Radnabenantrieb
WO2019139545A1 (en) * 2018-01-09 2019-07-18 Elaphe Propulsion Technologies Ltd. In-wheel electric motor maintenance integration

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2647031A1 (de) * 1976-10-19 1978-04-20 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Elektromotor und verfahren zum zusammenbau desselben
DE4323601A1 (de) * 1993-07-09 1995-01-12 Mannesmann Ag Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19721528A1 (de) * 1997-05-22 1998-11-26 Still Gmbh Elektrische Maschine und Verfahren zur Montage der elektrischen Maschine an einem Aggregat
JP2002523275A (ja) * 1998-08-21 2002-07-30 ルーク ラメレン ウント クツプルングスバウ ベタイリグングス コマンディートゲゼルシャフト 駆動系統

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2647031A1 (de) * 1976-10-19 1978-04-20 Skf Kugellagerfabriken Gmbh Elektromotor und verfahren zum zusammenbau desselben
DE4323601A1 (de) * 1993-07-09 1995-01-12 Mannesmann Ag Antriebsanordnung für ein Hybridfahrzeug

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2232459C1 (ru) * 2003-02-18 2004-07-10 Орловский государственный технический университет Двусторонняя торцовая асинхронная электрическая машина
WO2005050814A3 (de) * 2003-11-21 2009-03-12 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur rotorzentrierung
FR2881382A1 (fr) * 2005-02-01 2006-08-04 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif d'accouplement entre le rotor d'une machine electrique tournante reversible et l'arbre primaire de la boite de vitesses d'un moteur thermique d'un vehicule automobile
DE102008002441A1 (de) 2008-06-16 2009-12-17 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung zur Erzeugung und Übertragung eines Antriebsdrehmoments
US8413750B2 (en) 2008-06-16 2013-04-09 Zf Friedrichshafen Ag Device for generating and transmitting drive torque
DE102016207624A1 (de) * 2016-05-03 2017-11-09 Zf Friedrichshafen Ag Baueinheit für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
WO2024218051A1 (de) * 2023-04-18 2024-10-24 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Sicherungselement für einen elektromotor

Also Published As

Publication number Publication date
FR2811488A1 (fr) 2002-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0706463B1 (de) Antriebsanordnung für ein hybridfahrzeug
DE3737192C2 (de) Hybridantrieb für ein Fahrzeug
DE2925675C2 (de)
EP1199468B1 (de) Hybridfahrzeug
DE19981601B4 (de) Antriebsstrang
DE69202229T2 (de) Schalteinrichtung in einer Einwegkupplung des Reibungstyps.
WO1994019856A1 (de) Elektrische maschine mit mindestens einer kupplung
EP3538784B1 (de) Kupplungsanordnung und antriebsanordnung
EP1925486B1 (de) Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug
EP1370782B1 (de) Lastschalt-automatgetriebe für fahrzeuge
DE102011078110A1 (de) Antriebselement eines Getriebes
DE19952625A1 (de) Antriebssystem
EP0748419B1 (de) Anlasser für antriebsaggregate, insbesondere verbrennungsmotoren
DE10033424A1 (de) Elektrische Maschine
DE4339252C2 (de) Kraftfahrzeug-Antriebsanordnung
DE102008042636A1 (de) Drehmomentübertragungseinheit für ein Kraftfahrzeug
DE2549545B2 (de) Elektromotorischer regel- und steuerantrieb
DE19954325A1 (de) Elektrische Maschine zur Integration in einem Antriebsstrang sowie Antriebsstrang
WO2019242806A1 (de) Antriebseinheit für einen antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren kraftfahrzeugs und antriebsanordnung
DE102019115963A1 (de) Hybridkupplungsmodul sowie Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit dem Hybridkupplungsmodul
EP3453104B1 (de) Rotierende elektrische maschine
DE102010014943B4 (de) Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit zwei Hubkolben-Antriebseinheiten und einem Starter-Generator
DE19954372B4 (de) Antriebsstrang
DE102015215877A1 (de) Kupplungseinrichtung
DE102016220711A1 (de) Kupplungsanordnung für ein Hybridfahrzeug mit einer Reibungskupplung und einer Fliehkraftkupplung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8130 Withdrawal