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WO2022105954A1 - Elektrische maschine - Google Patents

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Info

Publication number
WO2022105954A1
WO2022105954A1 PCT/DE2021/100826 DE2021100826W WO2022105954A1 WO 2022105954 A1 WO2022105954 A1 WO 2022105954A1 DE 2021100826 W DE2021100826 W DE 2021100826W WO 2022105954 A1 WO2022105954 A1 WO 2022105954A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shield
electrical machine
rotor
base body
annular
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100826
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robin BABIAN
Sven Derksen
Thomas Niesen
Cédric BLAES
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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 Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority to US18/037,613 priority Critical patent/US20240030775A1/en
Priority to CN202180077003.3A priority patent/CN116670976A/zh
Publication of WO2022105954A1 publication Critical patent/WO2022105954A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • 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
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

Definitions

  • the present invention relates to an electrical machine, in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electrically driven motor vehicle, comprising a stator and a rotor which are accommodated in a motor housing, the motor housing having at least one A end shield and at least one B end has an end shield for mounting the rotor relative to the motor housing,
  • the stator of the electrical machine includes a radially extending section of a stator support with axial through-openings.
  • the rotor has a rotor carrier with axial bores which are aligned with the passage openings in the stator and into which threaded sleeves are inserted. In this way, the rotor and stator can be secured in position relative to one another by means of a screw connection, which is of particular importance for the transport and assembly of the electrical machine in order to avoid damage to the rotor and/or the stator.
  • the object of the invention is to provide an electrical machine that is improved in terms of its transport security and ease of assembly.
  • 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 which are accommodated in a motor housing, the motor housing having at least one A end shield and at least one B -Has an end shield for mounting the rotor relative to the motor housing, with the A end shield and/or the B end shield being designed in multiple parts, in particular in two parts, each with an annular inner shield and an annular outer shield, the inner shield being positioned radially inside the outer shield in such a way is arranged such that an annular space is formed between the inner shield and the outer shield, and a Connection plate is arranged at least in sections in the annular space, so that the inner plate and the outer plate are fixed in the radial direction by the connection plate.
  • Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • a stationary part referred to as a stator, stand or armature
  • a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • radial flux machines 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 electric machine is 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.
  • the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • the electrical machine is preferably designed as a radial flow machine.
  • the stator of a radial flow machine is preferably constructed cylindrically and consists in particular 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 are preferably embedded in the electrical steel sheet running parallel to the rotor shaft, which receive 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 comprises a rotor shaft and one or more rotor bodies arranged in a rotationally fixed manner on the rotor shaft.
  • the rotor shaft can be hollow, which on the one hand saves weight and on the other hand allows the supply of lubricant or coolant to the rotor body.
  • the gap between the rotor and the stator is called the air gap. In a radial flux machine, this is an annular gap with a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.
  • the motor housing encloses the electric machine.
  • a motor housing can also accommodate the control and power electronics.
  • the motor housing can also be part of a cooling system for the electric machine and can be designed in such a way that cooling fluid can be supplied to the electric machine via the motor housing and/or the heat can be dissipated to the outside via the housing surfaces.
  • the motor housing protects the electrical machine and any electronics that may be present from external influences.
  • a motor housing can be formed in particular from a metallic material.
  • the motor housing can be formed from a cast metal material, such as gray cast iron or cast steel.
  • the motor housing entirely or partially from a plastic.
  • End shields are the rear and front covers of the motor housing, which protect the inside of the electric machine against contact, for example, and accommodate the bearings of the shaft ends of the rotor. They are usually fitted very precisely into the motor housing in order to ensure that the air gap between the stator and the rotor is as uniform as possible.
  • the A end shield designates the output side and usually carries a fixed bearing
  • the B end shield is the fan side and the bearing can usually be carried out using a sliding seat in order to be able to compensate for thermal expansion of the rotor.
  • the A end shield and/or the B end shield can be designed in one piece or in multiple parts, in particular in two parts.
  • an inner shield can be arranged radially inside an outer shield.
  • an end shield is formed from a metallic material.
  • an end shield can also be possible for an end shield to be formed from a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
  • the inner shield, the outer shield and the connecting shield are formed in such a way that the outer shield is positively fixed relative to the inner shield in at least one axial direction, preferably in both axial directions.
  • the inner shield and/or the outer shield has at least one first form-fitting means, which interacts with at least one corresponding second form-fitting means of the connecting shield in such a way that the inner shield and the connecting shield are fixed to one another in the circumferential direction or the outer shield and the connecting shield are fixed to one another in the circumferential direction.
  • connection shield has an annular base body, from which a plurality of centering lugs distributed over the circumference of the base body extend in the axial direction into the interior of the electrical machine inner shield or outer shield.
  • the invention can also be further developed such that a cable duct, in particular for accommodating electrical lines of a temperature and/or rotor position sensor, is formed on the ring-shaped base body, which cable duct extends outwards from the base body in a radial or axial direction.
  • the distal end of the cable duct includes a connector receptacle for particularly detachable fixing of at least one connector, which is particularly connected to an electrical line of a temperature and/or rotor position sensor.
  • the plug receptacle and the shape of the cable duct can preferably define an exact positioning of one or more plugs for an interface, for example a control device, so that a plug fixed in this way can also be blind-mounted, for example.
  • reinforcing ribs are formed in the area of the centering lugs, which extend out of the base body in the axial and/or radial direction, whereby the base body can be structurally reinforced.
  • the connecting shield is formed from a plastic, in particular from a fiber-reinforced plastic.
  • the invention can also be implemented in an advantageous manner in that the connecting shield is designed in one piece.
  • the connection shield is preferably produced by an injection molding process.
  • Figure 1 shows an electrical machine in a perspective view
  • FIG. 2 shows an electrical machine in an axial sectional view with the connecting shield inserted (below) and without the connecting shield inserted (above),
  • FIG. 3 shows a connection plate in a perspective representation
  • FIG. 4 shows a perspective partial section detail view of a connecting plate
  • FIG. 5 shows a perspective partial section detail view of a connecting plate
  • FIG. 6 shows a perspective, partially sectional, detailed view of a connection plate
  • FIG. 7 shows a motor vehicle with an electric machine in a block diagram.
  • FIG. 1 shows an electric machine 1, in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle, as shown in FIG. 7, for example.
  • the electrical machine 1 includes a stator 2 and a rotor 3 which are accommodated in a motor housing 4 .
  • the motor housing 4 has at least one A end shield 5 and at least one B end shield 6 for mounting the rotor 3 relative to the motor housing 4
  • the A end shield 5 is in one piece and the B end shield 6 is in two parts.
  • the two-part B end shield 6 formed from a metallic material has an annular inner shield 7 and an annular outer shield 8, the inner shield 7 being arranged radially inside the outer shield 8 in such a way that an annular space 9 is formed between the inner shield 7 and the outer shield 8 .
  • a connecting shield 10 formed from a plastic is arranged in the annular space 9 so that the inner shield 7 and the outer shield 8 are fixed in the radial direction by the connecting shield 10 .
  • the connecting shield 10 rests with its radially inner circumference on the inner shield 7 by means of centering lugs 14, which will be explained in more detail below.
  • the outer shield 8 also has first positive-locking means 11 designed as a bore, which interact with second positive-locking means 12 of the connecting shield 10 designed as corresponding axially running pins in such a way that the outer shield 8 and the connecting shield 10 are fixed to one another in the circumferential direction. To do this, the pins engage in the holes in the outer shield 8 .
  • connection plate 10 This also causes the connection plate 10 to be fixed in relation to the outer plate 8 in the radial direction. It can also be seen clearly from FIG. 2 that the connecting shield 10 can be inserted in the annular space 9 between the inner shield 7 and the outer shield 8 from the axial direction.
  • connection shield 10 has an annular base body 13, from which a plurality of centering lugs 14 distributed over the circumference of the base body 13 extend in the axial direction into the interior of the electrical machine 1 against the inner shield 7.
  • a total of three groups of centering tabs 14 are distributed over the circumference of the base body 13 .
  • Each group of centering tabs 14 has three centering tabs 14 .
  • Securing tabs 15 are arranged in the circumferential direction on both sides of a group of centering tabs 14, the function of which will now be explained further below.
  • FIG. 3 also shows that reinforcing ribs 21 are formed in the area of the centering lugs 14 and extend out of the base body 13 in the axial and/or radial direction.
  • each of the centering lugs 14 is assigned a reinforcing rib 21 .
  • the reinforcing ribs 21 each run in a radial plane.
  • FIG. 3 also shows that, starting from the annular base body 13 in the axial direction inside the electrical machine 1, a plurality of securing tabs 15 are arranged that are distributed over the circumference of the base body 13 and are resiliently pivotable in the radial direction engage behind a securing section 16 of the inner shield 7, which can be seen particularly well from FIG.
  • the securing section 16 is designed as an encircling, ring-shaped groove in the inner shield 7 that extends in the radial direction into the inner shield 7 .
  • the securing tabs 17 have a corresponding section pointing radially inwards, which can engage in the groove and thus fixes the connecting shield 10 relative to the inner shield 7 in both axial directions.
  • FIG. 4- in particular the detailed representation of the connecting plate 10 in a cross-sectional view--that the base body 13 extends at an angle to an imaginary radial plane, so that the base body 13 assumes a disk spring-like three-dimensional shape.
  • the centering lugs 14 rest on the outer lateral surface of the annular inner shield 7. They have a smaller extent in the axial direction than the securing tabs 17.
  • the inner shield 7, the outer shield 8 and the connecting shield 10 are shaped in such a way that the outer shield 8 is positively fixed in relation to the inner shield 7 in both axial directions.
  • the two-sided axial securing takes place - as described above - between the inner shield 7 and the intermediate shield 10 by means of a form fit of securing tabs 15 with the securing section 16 and between the outer shield 8 and the intermediate shield 10 by means of the form-fitting means 11, 12, with the axial securing on both sides being here can also take place in a non-positive manner, for example by screwing a locking screw into the form-fitting means 12 of the intermediate plate 10, as is shown, for example, in FIG.
  • FIG. 3 also shows that a cable duct 17 for accommodating electrical lines 18 of a temperature and/or rotor position sensor is formed on the annular base body 13 .
  • the cable duct 17 extends in radial direction out of the base body 13 to the outside.
  • a connector receptacle 19 for releasably fixing at least one connector 20 which is connected in particular to an electrical line 18 of a temperature and/or rotor position sensor.
  • the cable duct 17 has openings on its side that is accessible from the axial direction, through which the electrical lines 18 can be inserted into the cable duct 17 .
  • the connecting shield 10 is formed in one piece from a plastic, in particular from a fiber-reinforced plastic.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator (2) und einen Rotor (3), welche in einem Motorgehäuse (4) aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse (4) wenigstens einen A-Lagerschild (5) und wenigstens einen B-Lagerschild (6) zur Lagerung des Rotors (3) gegenüber dem Motorgehäuse (4) aufweist, wobei das A-Lagerschild (5) und/oder das B-Lagerschild (6) mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist/sind, mit jeweils einem ringförmigen Innenschild (7) und einem ringförmigen Außenschild (8), wobei der Innenschild (7) radial innerhalb des Außenschilds (8) derart angeordnet ist, dass ein Ringraum (9) zwischen dem Innenschild (7) und dem Außenschild (8) ausgebildet ist, und ein Verbindungsschild (10) zumindest abschnittsweise in dem Ringraum (9) angeordnet ist, so dass das Innenschild (7) und das Außenschild (8) in radialer Richtung durch das Verbindungsschild (10) festgelegt sind.

Description

Elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse wenigstens einen A-Lagerschild und wenigstens einen B-Lagerschild zur Lagerung des Rotors gegenüber dem Motorgehäuse aufweist,
Eine gattungsbildende elektrische Maschine, die einen Stator und einen innenlaufenden Rotor aufweist, wird in der WO 02/103883 A1 offenbart. Zur Ausbildung der Transportsicherung umfasst der Stator der elektrischen Maschine einen sich radial erstreckenden Abschnitt eines Statorträgers mit axialen Durchgangsöffnungen. Der Rotor weist einen Rotorträger mit zu den Durchgangsöffnungen im Stator fluchtenden Axialbohrungen auf, in welche Gewindehülsen eingesetzt sind. Auf diese Weise können Rotor und Stator mittels einer Verschraubung zueinander lagegesichert werden, was insbesondere für den Transport und die Montage der elektrischen Maschine von Bedeutung ist, um eine Beschädigung des Rotors und/oder des Stators zu vermeiden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine hinsichtlich ihrer Transportsicherung und Montagefreundlichkeit verbesserte elektrische Maschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen Rotor, welche in einem Motorgehäuse aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse wenigstens einen A-Lagerschild und wenigstens einen B-Lagerschild zur Lagerung des Rotors gegenüber dem Motorgehäuse aufweist, wobei das A-Lagerschild und/oder das B- Lagerschild mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist/sind, mit jeweils einem ringförmigen Innenschild und einem ringförmigen Außenschild, wobei der Innenschild radial innerhalb des Außenschilds derart angeordnet ist, dass ein Ringraum zwischen dem Innenschild und dem Außenschild ausgebildet ist, und ein Verbindungsschild zumindest abschnittsweise in dem Ringraum angeordnet ist, so dass das Innenschild und das Außenschild in radialer Richtung durch das Verbindungsschild festgelegt sind.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass sich das jeweilige Innenschild und Außenschild über ein separates Verbindungsschild gegeneinander abzustützen, um beispielsweise während des Transports einer elektrischen Maschine auftretenden Beschleunigungskräften oder Magnetkräften abzufangen bzw. zu kompensieren und die sichere Einhaltung des Luftspalts zwischen dem Rotor und dem Stator der elektrischen Maschine zu gewährleisten.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken.
Die elektrische Maschine ist insbesondere 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 U/rnin, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/rnin, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/rnin bereitstellt.
Die elektrische Maschine ist bevorzugt als Radialflussmaschine ausgestaltet. Der Stator einer Radialflussmaschine ist bevorzugt zylindrisch aufgebaut und besteht insbesondere 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, sind bevorzugt in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. 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 umfasst eine Rotorwelle und einen oder mehrere drehfest auf der Rotorwelle angeordnete Rotorkörper. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt.
Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht. Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen.
Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Grauguss oder Stahlguss geformt sein.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden.
Lagerschilde sind die hinteren und vorderen Deckel des Motorgehäuses, die das Innere der elektrischen Maschine beispielsweise gegen Berührung schützen und die Lager der Wellenenden des Rotors aufnehmen. Sie sind üblicherweise sehr genau in das Motorgehäuse eingepasst, um einen möglichst gleichmäßigen Luftspalt zwischen Stator und Rotor zu gewährleisten. Der A-Lagerschild bezeichnet die Abtriebsseite und trägt in der Regel ein Festlager, der B-Lagerschild ist die Lüfterseite und die Lagerung kann üblicherweise über einen Schiebesitz erfolgen, um Wärmedehnungen des Rotors ausgleichen zu können.
Das A-Lagerschild und/oder das B-Lagerschild können einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet sein. Bei einer zweiteiligen Ausbildung eines Lagerschilds kann insbesondere ein Innenschild radial innerhalb eines Außenschilds angeordnet sein.
Besonders bevorzugt ist es, dass ein Lagerschild aus einem metallischen Material geformt ist. Es kann jedoch grundsätzlich auch möglich sein, dass ein Lagerschild aus einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff, gebildet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Innenschild, das Außenschild sowie das Verbindungsschild so ausgeformt sind, dass das Außenschild gegenüber dem Innenschild formschlüssig in zumindest einer axialen Richtung, bevorzugt in beiden axialen Richtungen festgelegt ist.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Innenschild und/oder das Außenschild wenigstens ein erstes Formschlussmittel aufweist, das mit wenigstens einem korrespondierenden zweiten Formschlussmittel des Verbindungsschilds derart zusammenwirkt, dass das Innenschild und das Verbindungsschild in Umfangsrichtung zueinander festgelegt sind oder das Außenschild und das Verbindungsschild in Umfangsrichtung zueinander festgelegt sind.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verbindungsschild einen ringförmigen Grundkörper aufweist, von dem aus sich in axialer Richtung ins Innere der elektrischen Maschine hinein eine Mehrzahl von über den Umfang des Grundkörpers verteilte Zentrierlaschen erstrecken, die an dem Innenschild oder Außenschild anliegen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass sich von dem ringförmigen Grundkörper aus in axialer Richtung in das Innere der elektrischen Maschine hinein eine Mehrzahl von über den Umfang des Grundkörpers verteilte in radialer Richtung federelastisch verschwenkbare Sicherungslaschen angeordnet sind, welche einen Sicherungsabschnitt des Innenschilds oder Außenschilds hintergreifen.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass an dem ringförmigen Grundkörper ein Kabelkanal, insbesondere zur Aufnahme von elektrischen Leitungen eines Temperatur- und/oder Rotorlagesensors, ausgebildet ist, der sich in radialer oder axialer Richtung aus dem Grundkörper heraus nach Außen erstreckt. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass an dem distalen Ende des Kabelkanals eine Steckeraufnahme zur insbesondere lösbaren Fixierung wenigstens eines Steckers beinhaltet ist, welcher insbesondere mit einer elektrischen Leitung eines Temperatur- und/oder Rotorlagesensors verbunden ist. Die Steckeraufnahme und die Ausformung des Kabelkanals kann bevorzugt eine exakte Positionierung eines oder mehrerer Stecker für eine Schnittstelle, beispielsweise eine Steuereinrichtung, definieren, so dass beispielsweise auch eine Blindmontage eines derartig fixierten Steckers erfolgen kann.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass im Bereich der Zentrierlaschen Verstärkungsrippen ausgebildet sind, welche sich in axialer und/oder radialer Richtung aus dem Grundkörper heraus erstrecken, wodurch der Grundkörper strukturell verstärkt werden kann.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Verbindungsschild aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff geformt ist. Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das Verbindungsschild einstückig ausgebildet ist. Bevorzugt wird das Verbindungsschild durch ein Spritzgussverfahren hergestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine elektrische Maschine in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 2 eine elektrische Maschine in einer Axialschnittansicht mit eingesetztem Verbindungsschild (unten) und ohne eingesetztem Verbindungsschild (oben),
Figur 3 einen Verbindungsschild in einer perspektivischen Darstellung, Figur 4 eine perspektivische Teilschnitt-Detailansicht eines Verbindungsschildes,
Figur 5 eine perspektivische Teilschnitt-Detailansicht eines Verbindungsschildes,
Figur 6 eine perspektivische Teilschnitt-Detailansicht eines Verbindungsschildes, und
Figur 7 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in einer Blockschaltdarstellung.
Die Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 , insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wie es beispielsweise in der Figur 7 gezeigt ist.
Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 2 und einen Rotor 3, welche in einem Motorgehäuse 4 aufgenommen sind. Wie in der Figur 2 gezeigt ist, weist das Motorgehäuse 4 wenigstens einen A-Lagerschild 5 und wenigstens einen B- Lagerschild 6 zur Lagerung des Rotors 3 gegenüber dem Motorgehäuse 4 auf
Das A-Lagerschild 5 ist in der gezeigten Ausführungsform einstückig und das B- Lagerschild 6 zweiteilig ausgebildet. Das zweiteilige, aus einem metallischen Material gebildete B-Lagerschild 6 besitzt einen ringförmigen Innenschild 7 und einen ringförmigen Außenschild 8, wobei der Innenschild 7 radial innerhalb des Außenschilds 8 derart angeordnet ist, dass ein Ringraum 9 zwischen dem Innenschild 7 und dem Außenschild 8 ausgebildet ist.
Ein aus einem Kunststoff geformter Verbindungsschild 10 ist in dem Ringraum 9 angeordnet, so dass das Innenschild 7 und das Außenschild 8 in radialer Richtung durch das Verbindungsschild 10 festgelegt sind. Das Verbindungsschild 10 liegt mit seinem radial inneren Umfang mittels von Zentrierlaschen 14 an dem Innenschild 7 an, was nachfolgend noch näher erläutert wird. Das Außenschild 8 weist ferner erste, als Bohrung ausgebildete Formschlussmittel 11 auf, die mit zweiten, als korrespondierende axial verlaufende Stiften ausgebildeten Formschlussmitteln 12 des Verbindungsschilds 10 derart Zusammenwirken, dass das Außenschild 8 und das Verbindungsschild 10 in Umfangsrichtung zueinander festgelegt sind. Hierzu greifen die Stifte in die Bohrungen des Außenschilds 8 ein. Hierdurch ist auch die Festlegung des Verbindungsschilds 10 gegenüber dem Außenschild 8 in radialer Richtung bewirkt. Man erkennt anhand von Figur 2 auch gut, dass das Verbindungsschild 10 aus Axialrichtung in dem Ringraum 9 zwischen Innenschild 7 und Außenschild 8 einsetzbar ist.
Wie in der Figur 3 dargestellt, weist das Verbindungsschild 10 einen ringförmigen Grundkörper 13 auf, von dem aus sich in axialer Richtung ins Innere der elektrischen Maschine 1 hinein eine Mehrzahl von über den Umfang des Grundkörpers 13 verteilte Zentrierlaschen 14 erstrecken, die in der gezeigten Ausführung an dem Innenschild 7 anliegen. In der gezeigten Ausführungsform sind insgesamt drei Gruppen von Zentrierlaschen 14 über den Umfang des Grundkörpers 13 verteilt angeordnet. Jede Gruppe von Zentrierlaschen 14 weist drei Zentrierlaschen 14 auf. In Umfangsrichtung beidseits einer Gruppe von Zentrierlaschen 14 sind Sicherungslaschen 15 angeordnet, deren Funktion nun nachstehend weiter erläutert wird.
Auch ist in der Figur 3 gezeigt, dass im Bereich der Zentrierlaschen 14 Verstärkungsrippen 21 ausgebildet sind, welche sich in axialer und/oder radialer Richtung aus dem Grundkörper 13 heraus erstrecken. In der gezeigten Ausführungsform der Figur 3 ist jeder der Zentrierlaschen 14 eine Verstärkungsrippe 21 zugeordnet. Die Verstärkungsrippen 21 verlaufen in jeweils einer Radialebene.
Die Figur 3 zeigt des Weiteren, dass sich von dem ringförmigen Grundkörper 13 aus in axialer Richtung in Innere der elektrischen Maschine 1 hinein eine Mehrzahl von über den Umfang des Grundkörpers 13 verteilte in radialer Richtung federelastisch verschwenkbare Sicherungslaschen 15 angeordnet sind, welche einen Sicherungsabschnitt 16 des Innenschilds 7 hintergreifen, was besonders gut anhand der Figur 4 erkennbar ist.
Der Sicherungsabschnitt 16 ist als eine umlaufende, ringförmige, sich in Radialrichtung in das Innenschild 7 hineinerstreckende Nut in dem Innenschild 7 ausgebildet. Die Sicherungslaschen 17 weisen einen hierzu korrespondierenden radial nach Innen weisenden Abschnitt auf, der in die Nut eingreifen kann und so das Verbindungsschild 10 gegenüber dem Innenschild 7 in beide Axialrichtungen festlegt.
Anhand von Figur 4 - insbesondere der Detaildarstellung des Verbindungsschildes 10 in einer Querschnittsansicht - ist zu erkennen, dass der Grundkörper 13 sich in einem Winkel zu einer gedachten Radialebene erstreckt, so dass der Grundkörper 13 eine tellerfederartige Raumform einnimmt.
Wie aus der Figur 5 zu erkennen ist, liegen die Zentrierlaschen 14 auf der äußeren Mantelfläche des ringförmigen Innenschilds 7 auf. Sie weisen eine in axialer Richtung kleinere Erstreckung auf als die Sicherungslaschen 17.
Aus der Zusammenschau von Figur 2 und Figur 4 ist ersichtlich, dass das Innenschild 7, das Außenschild 8 sowie das Verbindungsschild 10 so ausgeformt sind, dass das Außenschild 8 gegenüber dem Innenschild 7 formschlüssig in beiden axialen Richtungen festgelegt ist. Die beidseitige axiale Sicherung erfolgt - wie oben beschrieben - zwischen dem Innenschild 7 und dem Zwischenschild 10 mittels eines Formschlusses von Sicherungslaschen 15 mit dem Sicherungsabschnitt 16 und zwischen dem Außenschild 8 und dem Zwischenschild 10 mittels der Formschlussmittel 11 ,12, wobei hierbei die beidseitige axiale Sicherung auch kraftschlüssig erfolgen kann, beispielsweise durch Eindrehen einer Sicherungsschraube in das Formschlussmittel 12 des Zwischenschildes 10, wie es beispielsweise in der Figur 6 gezeigt ist.
In der Figur 3 ist ferner gezeigt, dass an dem ringförmigen Grundkörper 13 ein Kabelkanal 17 zur Aufnahme von elektrischen Leitungen 18 eines Temperatur- und/oder Rotorlagesensors ausgebildet ist. Der Kabelkanal 17 erstreckt sich in radialer Richtung aus dem Grundkörper 13 heraus nach außen. An dem distalen Ende des Kabelkanals 17 ist eine Steckeraufnahme 19 zur lösbaren Fixierung wenigstens eines Steckers 20, welcher insbesondere mit einer elektrischen Leitung 18 eines Temperatur- und/oder Rotorlagesensors verbunden ist, vorgesehen. Der Kabelkanal 17 verfügt an seiner aus Axialrichtung zugänglichen Seite über Öffnungen, durch die die elektrischen Leitungen 18 in den Kabelkanal 17 eingelegt werden können.
Das Verbindungsschild 10 ist einstückig aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff geformt.
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 Maschine
2 Stator
3 Rotor
4 Motorgehäuse
5 A-Lagerschild
6 B-Lagerschild
7 Innenschild
8 Außenschild
9 Ringraum
10 Verbindungsschild
11 Formschlussmittel
12 Formschlussmittel
13 Grundkörper
14 Zentnerlaschen
15 Sicherungslaschen
16 Sicherungsabschnitt
17 Kabelkanal
18 Leitungen
19 Steckeraufnahme
20 Steckers
21 Verstärkungsrippen

Claims

Ansprüche Elektrische Maschine (1 ), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator
(2) und einen Rotor (3), welche in einem Motorgehäuse (4) aufgenommen sind, wobei das Motorgehäuse (4) wenigstens einen A-Lagerschild (5) und wenigstens einen B-Lagerschild (6) zur Lagerung des Rotors
(3) gegenüber dem Motorgehäuse (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das A-Lagerschild (5) und/oder das B-Lagerschild (6) mehrteilig ausgebildet ist/sind, mit jeweils einem ringförmigen Innenschild (7) und einem ringförmigen Außenschild (8), wobei der Innenschild (7) radial innerhalb des Außenschilds (8) derart angeordnet ist, dass ein Ringraum (9) zwischen dem Innenschild (7) und dem Außenschild (8) ausgebildet ist, und ein Verbindungsschild (10) zumindest abschnittsweise in dem Ringraum (9) angeordnet ist, so dass das Innenschild (7) und das Außenschild (8) in radialer Richtung durch das Verbindungsschild (10) festgelegt sind. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Innenschild (7), das Außenschild (8) sowie das Verbindungsschild (10) so ausgeformt sind, dass das Außenschild (8) gegenüber dem Innenschild (7) formschlüssig in zumindest einer axialen Richtung, bevorzugt in beiden axialen Richtungen festgelegt ist. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenschild (7) und/oder das Außenschild (8) wenigstens ein erstes Formschlussmittel (11 ) aufweist, das mit wenigstens einem korrespondierenden zweiten Formschlussmittel (12) des Verbindungsschilds (10) derart zusammenwirkt, dass das Innenschild (7) und das Verbindungsschild (8) in Umfangsrichtung zueinander festgelegt sind oder das Außenschild (8) und das Verbindungsschild (10) in Umfangsrichtung zueinander festgelegt sind.
4. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsschild (10) einen ringförmigen Grundkörper (13) aufweist, von dem aus sich in axialer Richtung ins Innere der elektrischen Maschine (1 ) hinein eine Mehrzahl von über den Umfang des Grundkörpers (13) verteilte Zentnerlaschen (14) erstrecken, die an dem Innenschild (7) oder Außenschild (8) anliegen.
5. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich von dem ringförmigen Grundkörper (13) aus in axialer Richtung in das Innere der elektrischen Maschine (1 ) hinein eine Mehrzahl von über den Umfang des Grundkörpers (13) verteilte in radialer Richtung federelastisch verschwenkbare Sicherungslaschen (15) angeordnet sind, welche einen Sicherungsabschnitt (16) des Innenschilds (7) oder Außenschilds (8) hintergreifen.
6. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche 4-5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ringförmigen Grundkörper (13) ein Kabelkanal (17), insbesondere zur Aufnahme von elektrischen Leitungen (18) eines Temperatur- und/oder Rotorlagesensors, ausgebildet ist, der sich in radialer oder axialer Richtung aus dem Grundkörper (13) heraus nach Außen erstreckt.
7. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem distalen Ende des Kabelkanals (17) eine Steckeraufnahme (19) zur insbesondere lösbaren Fixierung wenigstens eines Steckers (20), welcher insbesondere mit einer elektrischen Leitung (18) eines Temperatur- und/oder Rotorlagesensors verbunden ist.
8. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche 4-7, - 14 - dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Zentnerlaschen (14) Verstärkungsrippen (21 ) ausgebildet sind, welche sich in axialer und/oder radialer Richtung aus dem Grundkörper (13) heraus erstrecken. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsschild (10) aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff geformt ist. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsschild (10) einstückig ausgebildet ist.
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