DE102019202859A1

DE102019202859A1 - Electrical machine and method for producing such an electrical machine

Info

Publication number: DE102019202859A1
Application number: DE102019202859.4A
Authority: DE
Inventors: Roman Koch; Janos Tamas Csoti
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2020-09-10

Abstract

Elektrische Maschine (12), sowie Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine (12), mit einem Statorgrundkörper (34), der in einem zylindrischen Gehäuse (15) angeordnet ist, und mit einem Lagerschild (52), in dem mittels eines Wälzlagers (54) ein Rotor (50) gelagert ist, und das Lagerschild (52) ebenfalls im Gehäuse (15) angeordnet ist und den Rotor (50) und den Statorgrundkörper (34) axial abdeckt, und zur Rotorlage-Erfassung am Rotor (50) ein Signalgeber (21) und am Lagerschild (52) ein Signalsensor (31) angeordnet ist, wobei der Signalsensor (31) an der dem Rotor (50) gegenüberliegenden Innenseite (53) des Lagerschilds (52) befestigt ist und axial unmittelbar gegenüber dem Signalgeber (21) angeordnet ist.Electrical machine (12), as well as a method for producing an electrical machine (12), with a stator base body (34) which is arranged in a cylindrical housing (15), and with a bearing plate (52) in which a roller bearing (54 ) a rotor (50) is mounted, and the bearing plate (52) is also arranged in the housing (15) and axially covers the rotor (50) and the stator base body (34), and a signal transmitter for detecting the rotor position on the rotor (50) (21) and a signal sensor (31) is arranged on the end shield (52), the signal sensor (31) being fastened to the inside (53) of the end shield (52) opposite the rotor (50) and axially directly opposite the signal transmitter (21 ) is arranged.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Maschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to an electrical machine and to a method for producing such an electrical machine according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2005 062 784 A1 wird ein Elektromotor mit einer Magnetanordnung an der Stirnseite der Motorwelle beschrieben, die die Funktion einer Positionserfassungseinrichtung zur Ermittlung der aktuellen Winkellage der Motorwelle hat. Die Magnetanordnung befindet sich axial gegenüberliegend zu einem abtriebsseitigen Ritzel auf der Motorwelle und umfasst einen topfförmig ausgebildeten Magnethalter, der im Spritzgussverfahren hergestellt und auf die Stirnseite der Motorwelle aufgesetzt ist. In den Magnethalter ist ein Magnetelement eingebettet, dessen Magnetfeld beim Umlaufen der Motorwelle von einem gehäuseseitigen Sensor erfasst wird.In the DE 10 2005 062 784 A1 describes an electric motor with a magnet arrangement on the end face of the motor shaft, which has the function of a position detection device for determining the current angular position of the motor shaft. The magnet arrangement is located axially opposite a pinion on the output side on the motor shaft and comprises a cup-shaped magnet holder which is manufactured by injection molding and placed on the end face of the motor shaft. A magnetic element is embedded in the magnet holder, the magnetic field of which is detected by a sensor on the housing as the motor shaft rotates.

Die DE 10 2015 226 054 A1 weist ein auf der Motorwelle angeordnetes Ritzel auf, über das die Kraft- bzw. Momentenübertragung zwischen einem Elektromotor und einer weiteren Einrichtung, beispielsweise einem Getriebe erfolgt. Zur Erfassung der aktuellen Winkellage der Motorwelle ist eine Magnetanordnung mit einem Sensormagneten drehfest mit dem Ritzel verbunden. Die Magnetanordnung ist Bestandteil einer Positionserfassungseinrichtung, die zusätzlich einen gehäuseseitigen Sensor zur Sensierung des sich drehenden Magnetfeldes des Sensormagneten umfasst.The DE 10 2015 226 054 A1 has a pinion arranged on the motor shaft, via which the force or torque is transmitted between an electric motor and another device, for example a transmission. To detect the current angular position of the motor shaft, a magnet arrangement with a sensor magnet is connected to the pinion in a rotationally fixed manner. The magnet arrangement is part of a position detection device which additionally includes a housing-side sensor for sensing the rotating magnetic field of the sensor magnet.

Bei diesen Ausführungen ist der Sensormagnet jeweils axial an der Außenseite des Lagerschilds auf der Rotorwelle angeordnet. Der Magnetsensor ist separat vom Rotor und dem Lagerschild am Motorgehäuse bzw. an der Elektronikeinheit befestigt. Das hat den Nachteil, dass ein relativ großer axialer Bauraum zur Verfügung stehen muss, und die Rotorlage-Erfassung erst nach der kompletten Montage des Elektromotors geprüft werden kann. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.In these designs, the sensor magnet is arranged axially on the outside of the end shield on the rotor shaft. The magnetic sensor is attached to the motor housing or the electronics unit separately from the rotor and the end shield. This has the disadvantage that a relatively large axial installation space must be available, and the detection of the rotor position can only be checked after the electric motor has been fully assembled. These disadvantages are intended to be eliminated by the solution according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Befestigung des Signalsensors unmittelbar an der Innenseite des Lagerschilds die gesamte Rotorlage-Erfassung vollständig innerhalb des fertig montierten Motors angeordnet ist. Dadurch kann einerseits axialer Bauraum eingespart werden, der entsprechend für den Anschluss einer Getriebeeinheit oder einer Pumpeneinheit genutzt werden kann. Andererseits ist die kompakte Ausführung der Rotorlage-Erfassung auch dazu geeignet, das Sensorsystem in der vormontierten Baugruppe, bestehend aus Rotor und Lagerschild, abschließend testen zu können. Des Weiteren werden durch diese kompakte Ausführung der Rotorlagen-Erfassung Montageschritte eingespart, und die Toleranzkette bei der Fertigung verringert. Dadurch kann bei verringertem Bauvolumen der elektrischen Maschine die Rotorlage exakter erfasst werden, wodurch bspw. die elektronische Kommutierung des EC-Motors verbessert wird.The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that by fastening the signal sensor directly on the inside of the end shield, the entire rotor position detection is arranged completely within the fully assembled motor. As a result, on the one hand, axial installation space can be saved, which can be used accordingly for connecting a gear unit or a pump unit. On the other hand, the compact design of the rotor position detection is also suitable for finally being able to test the sensor system in the preassembled assembly, consisting of the rotor and end shield. Furthermore, this compact design of the rotor position detection saves assembly steps and reduces the tolerance chain during production. As a result, the rotor position can be detected more precisely with a reduced structural volume of the electrical machine, whereby, for example, the electronic commutation of the EC motor is improved.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Ist der Signalsensor in eine Sensorplatine integriert, kann diese Sensorplatine axial sehr dünn ausgebildet werden, wodurch sich der axiale Bauraum verringert. Durch die ringförmige Ausbildung einer solchen Sensorplatine kann besonders günstig der zur Verfügung stehende Bauraum radial um das Rotorlager herum ausgenutzt werden, so dass lediglich die axiale Bauhöhe des Wälzlagers den notwendigen Bauraum für den Signalsensor bestimmt.The measures listed in the dependent claims enable advantageous developments and improvements of the embodiments given in the independent claims. If the signal sensor is integrated in a sensor board, this sensor board can be made very thin axially, which reduces the axial installation space. Due to the ring-shaped design of such a sensor board, the available installation space around the rotor bearing can be used particularly favorably, so that only the axial installation height of the roller bearing determines the installation space required for the signal sensor.

Besonders günstig kann eine solche Sensorplatine auf einem scheibenförmigen Träger aus Kunststoff befestigt werden, der bevorzugt unmittelbar an der Innenseite des Lagerschildes befestigt wird. Dabei können am Kunststoff-Träger in sehr einfacherweise Befestigungs-Pins angeformt werden, die in entsprechende Aufnahmen im Lagerschild eingefügt werden. Die Befestigungs-Pins können dabei entweder als Presspassung mit entsprechenden Aufnahmen ausgebildet werden, oder mittels Heißverstemmen zuverlässig am Lagerschild befestigt werden, ohne dass dies zusätzlichen axialen Bauraum beansprucht.Such a sensor circuit board can be fastened particularly favorably to a disk-shaped carrier made of plastic, which is preferably fastened directly to the inside of the bearing plate. In this case, fastening pins can be molded onto the plastic carrier in a very simple manner and inserted into corresponding receptacles in the end shield. The fastening pins can either be designed as a press fit with corresponding receptacles, or reliably fastened to the end shield by means of hot caulking, without this requiring additional axial installation space.

Besonders kostengünstig kann das Lagerschild mittels Tiefziehen hergestellt werden. Dabei kann beim Tiefziehen sowohl der axiale Fortsatz für das Rotorlager, als auch eine äußere zylindrische Umfangswand ausgeformt werden, mit der das Lagerschild in das Motorgehäuse eingepresst werden kann. Durch die Anordnung der Sensorplatine auf dem Kunststoffträger ist die Sensorplatine elektrisch auch gegenüber dem Lagerschild aus Blech elektrisch isoliert.The end shield can be produced particularly inexpensively by means of deep drawing. During deep drawing, both the axial extension for the rotor bearing and an outer cylindrical circumferential wall can be formed with which the end shield can be pressed into the motor housing. By arranging the sensor board on the plastic carrier, the sensor board is also electrically isolated from the sheet metal bearing plate.

Zur zuverlässigen Montage der Permanentmagneten im Rotor weist der Rotor ein Rotorpaket auf, in den in Axialrichtung Magnettaschen ausgeformt sind. Dies kann besonders günstig mittels einzelner Blechlamellen realisiert werden, in denen die Magnettaschen ausgestanzt werden und die Blechlamellen anschließend axial mit einander verbunden werden. Die Blechlamellen sind dabei bevorzugt in Axialrichtung stanzpaketiert und auf die Rotorwelle aufgepresst.For reliable installation of the permanent magnets in the rotor, the rotor has a rotor package in which magnet pockets are formed in the axial direction. This can be implemented particularly favorably by means of individual sheet metal lamellas in which the magnet pockets are punched out and the Sheet metal lamellas are then axially connected to each other. The sheet-metal lamellae are preferably packaged by punching in the axial direction and pressed onto the rotor shaft.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Signalgeber unmittelbar axial am Rotorpaket befestigt. Der Signalgeber ist dabei besonders günstig ringförmig ausgebildet, so dass er die Rotorwelle vollständig umschließt. Dabei kann der Signalgeber entweder als ringförmiger Sensormagnet ausgebildet sein, oder aber in anderer Weise ein Gebersignal erzeugen. Wird der Signalgeber direkt am Rotorpaket fixiert, in das die Permanentmagnete unmittelbar eingesetzt sind, wird die Toleranzkette bzgl. der Rotorlage zu den Permanentmagneten minimiert.In a preferred embodiment, the signal transmitter is attached directly axially to the rotor package. The signal transmitter is particularly advantageous in the form of a ring, so that it completely surrounds the rotor shaft. The signal transmitter can either be designed as a ring-shaped sensor magnet, or it can generate a transmitter signal in some other way. If the signal transmitter is fixed directly to the rotor package into which the permanent magnets are inserted, the chain of tolerances with regard to the rotor position to the permanent magnets is minimized.

Dazu ist der Signalgeber besonders vorteilhaft auf einer Kunststoff-Trägerplatte befestigt, die wiederum axial direkt am Rotorkörper befestigt ist. Hierbei sind an der Trägerplatte, die bevorzugt aus Kunststoff gespritzt ist, in Axialrichtung vorlaufende Befestigungsstifte ausgebildet, die in korrespondierende axiale Löcher im Rotorpaket eingreifen. Zur exakten radialen und tangentialen Ausrichtung können an der Trägerplatte und/oder an den Löchern entsprechende Zentrierelemente ausgebildet sein, die die Trägerplatte bei deren axialen Einfügen in den Rotorkörper entsprechend führen. Die Befestigungsstifte können wiederum als Presspassung oder aber auch als Heißverpräge-Stifte ausgeführt sein, um die Trägerplatte zuverlässig am Rotorkörper zu befestigen.For this purpose, the signal transmitter is particularly advantageously attached to a plastic carrier plate, which in turn is axially attached directly to the rotor body. In this case, fastening pins which advance in the axial direction and which engage in corresponding axial holes in the rotor core are formed on the carrier plate, which is preferably injection-molded from plastic. For exact radial and tangential alignment, corresponding centering elements can be formed on the carrier plate and / or on the holes, which accordingly guide the carrier plate when it is axially inserted into the rotor body. The fastening pins can in turn be designed as a press fit or also as hot stamping pins in order to reliably fasten the carrier plate to the rotor body.

Die Trägerplatte des Signalgebers weist in ihrem radialen inneren Bereich bevorzugt eine axiale Vertiefung zum Rotorpaket hin auf, in die besonders günstig axial der Axialfortsatz des Lagerschilds mit dem darin angeordneten Lager eingreifen kann. Dadurch wird axialer Bauraum eingespart, und der radial äußere Bereich des Signalgebers kann als Ringbereich um den axialen Fortsatz des Lagerschilds herum axial unmittelbar bis an den Signalsensor herangeführt werden, der an der Innenseite des Lagerschilds befestigt ist.In its radially inner region, the carrier plate of the signal transmitter preferably has an axial recess towards the rotor core, into which the axial extension of the end shield with the bearing arranged therein can engage particularly favorably. This saves axial installation space, and the radially outer area of the signal transmitter can be brought as a ring area around the axial extension of the end shield, axially directly to the signal sensor, which is attached to the inside of the end shield.

In einer bevorzugten Ausführung der Rotorlage-Erfassung weist der Signalgeber keine Sensormagnete auf. Vielmehr ist an der axialen Oberfläche zum Signalsensor hin auf der Trägerplatte aus Kunststoff eine metallisch gut leitende Beschichtung aufgebracht, die axial mit einem entsprechenden Sensorsystem des Signalsensors zusammenwirkt. Die Metallbeschichtung ist in Umfangsrichtung in mehrere Winkelsegmente getrennt, das heißt auch elektrisch gegeneinander insoliert. Dabei stellt die Trägerplatte aus Kunststoff die Isolierung für die mehreren Beschichtungs-Bereiche dar. Besonders günstig werden die Beschichtungssegmente als Kupferbeschichtung ausgeführt. Zwischen den einzelnen Winkelsegmenten sind an der Oberfläche radiale Stege des Kunststoff-Trägers als Isolation ausgebildet.In a preferred embodiment of the rotor position detection, the signal transmitter does not have any sensor magnets. Rather, a metallically highly conductive coating is applied to the axial surface towards the signal sensor on the plastic carrier plate, which axially interacts with a corresponding sensor system of the signal sensor. The metal coating is separated into several angular segments in the circumferential direction, which means that it is also electrically insulated from one another. The plastic carrier plate represents the insulation for the multiple coating areas. The coating segments are particularly advantageous as a copper coating. Radial webs of the plastic carrier are formed as insulation on the surface between the individual angular segments.

Der Stator der elektrischen Maschine weist einen Statorgrundkörper auf, der bevorzugt ebenfalls aus einzelnen Blechlamellen zusammengesetzt ist. Dabei erstrecken sich Statorzähne radial nach innen zum Rotor hin. Die Wicklung ist bevorzugt als Einzelzahnwicklung ausgeführt, wobei die einzelnen Einzelzahnwicklungen mittels einer Anschlussplatte miteinander verschaltet sind, die axial auf dem Statorgrundkörper angeordnet ist. In der Anschlussplatte sind elektrisch gegeneinander isolierte Leitelement angeordnet, die einerseits die Einzelzahnspulen kontaktieren, und andererseits Anschluss-Pins ausbilden, die sich axial zur Elektronikeinheit hin erstrecken. Zur elektronischen Kontaktierung des Signalsensors, der an der Innenseite des Lagerschilds angeordnet ist, sind in der Anschlussplatte Kontaktelemente befestigt, die einerseits die Sensorplatine kontaktieren und andererseits Anschlüsse für die Elektronikeinheit zur Verfügung stellen. Die Kontaktelemente sind dabei besonders günstig als Einlegeteile für das Spritzgießen der Anschlussplatte ausgebildet. Alternativ können die Kontaktelemente auch als Einsteckteile in entsprechende Aussparungen in der Anschlussplatte eingeklemmt werden. Da die Kontaktelemente in die Anschlussplatte des Stators integriert sind, wird die Sensorplatine des Signalsensors automatisch mit der Axialmontage der Vorbaugruppe, bestehend aus dem Rotor mit dem Lagerschild, elektrisch kontaktiert.The stator of the electrical machine has a stator base body, which is preferably also composed of individual sheet metal lamellas. The stator teeth extend radially inwards towards the rotor. The winding is preferably designed as a single tooth winding, the individual single tooth windings being interconnected by means of a connection plate which is arranged axially on the stator base body. Conducting elements that are electrically insulated from one another are arranged in the connection plate, which on the one hand contact the individual tooth coils, and on the other hand form connection pins that extend axially towards the electronics unit. For electronic contacting of the signal sensor, which is arranged on the inside of the end shield, contact elements are attached in the connection plate, which on the one hand contact the sensor board and on the other hand provide connections for the electronics unit. The contact elements are particularly favorably designed as insert parts for the injection molding of the connection plate. Alternatively, the contact elements can also be clamped as plug-in parts in corresponding recesses in the connection plate. Since the contact elements are integrated in the connection plate of the stator, the sensor board of the signal sensor is automatically electrically contacted with the axial assembly of the pre-assembly, consisting of the rotor with the end shield.

Für die elektrische Verbindung zur Elektronikeinheit, sind im Lagerschild ein oder mehrere axiale Durchgangslöcher ausgestanzt, durch die hindurch sich die Kontakt-Pins der Kontaktelemente erstrecken. Dadurch kann der Signalsensor mittels der Kontaktelement in gleicher Weise mit der Elektronikeinheit verbunden werden, wie die Anschluss-Pins der Anschlussplatte, die ebenfalls durch axiale Durchbrüche im Lagerschild hindurch mit der Elektronikeinheit verbunden sind.For the electrical connection to the electronics unit, one or more axial through holes are punched out in the end shield, through which the contact pins of the contact elements extend. As a result, the signal sensor can be connected to the electronics unit by means of the contact element in the same way as the connection pins of the connection plate, which are also connected to the electronics unit through axial openings in the end shield.

Durch die Ausbildung der Trägerplatte für den Signalsensor aus Kunststoff, können am Kunststoff bspw. mittels Spritzgießen axiale Befestigungs-Pins zum Lagerschild und gegenüberliegend zur Sensorplatine ausgebildet werden. Besonders kostengünstig können diese Befestigungs-Pins als Heißverpräge-Stifte ausgebildet werden, deren axiale Enden mittels Wärmeeintrag zu Nietköpfen umgeformt werden. Dadurch wird ein axialer Formschluss zwischen der Trägerplatte und der Sensorplatine einerseits, und zwischen der Trägerplatte und dem Lagerschild andererseits geschaffen, so dass die Sensorplatine zuverlässig exakt am Lagerschild fixiert wird.By designing the carrier plate for the signal sensor from plastic, axial fastening pins can be formed on the plastic, for example by means of injection molding, to the bearing plate and opposite to the sensor board. These fastening pins can be designed particularly cost-effectively as hot stamping pins, the axial ends of which are formed into rivet heads by means of heat input. This creates an axial form fit between the carrier plate and the sensor circuit board on the one hand and between the carrier plate and the end shield on the other hand, so that the sensor circuit board is reliably and precisely fixed on the end shield.

Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren der elektrischen Maschine können bei der Montage der Rotorlagen-Erfassung zusätzliche Montageschritte eingespart werden. Dabei kann zuerst der Statorgrundkörper in ein einseitig geschlossenes Polgehäuse axial eingesetzt werden. Dabei ist axial auf dem Statorgrundkörper die Anschlussplatte zur Verschaltung der elektrischen Entwicklung angeordnet. In einem weiteren Montageschritt wird auf den fertig zusammengesetzten Rotor axial der Signalgeber aufgesetzt und befestigt. Andererseits wird an der Innenseite des Lagerschilds axial der Signalsensor befestigt. Nun wird der Rotor mit dem daran befestigten Signalgeber in das Lager eingefügt, das im Lagerschild befestigt ist. Dadurch bildet der Rotor zusammen mit dem Lagerschild eine Vorbaugruppe, die nun als Ganzes axial in das Polgehäuse eingefügt wird. Dabei wird das Lagerschild bevorzugt über eine Pressverbindung im Polgehäuse gehalten. Der Rotor wird axial gegenüberliegend zum Lagerschild in einem zweiten Lager in der Bodenfläche des Polgehäuses gelagert. Besonders günstig sind zuvor im Lagerschild axiale Durchbrüche derart ausgeformt, dass beim axialen Einfügen des Lagerschilds die Anschlusspins der Anschlussplatte und die Kontaktpins der Kontaktelemente für den Signalsensor axial hindurchragen, um mit der Elektronikeinheit verbunden werden zu können. Dazu wird die Elektronikeinheit nach dem Lagerschild axial auf dieses aufgesetzt.The inventive manufacturing method of the electrical machine can in the Assembly of the rotor position detection additional assembly steps can be saved. In this case, the stator base body can first be inserted axially into a pole housing closed on one side. The connection plate for interconnecting the electrical development is arranged axially on the stator base body. In a further assembly step, the signal transmitter is placed axially on the fully assembled rotor and fastened. On the other hand, the signal sensor is fastened axially on the inside of the end shield. Now the rotor with the signal transmitter attached to it is inserted into the bearing that is attached to the end shield. As a result, the rotor, together with the end shield, forms a pre-assembly that is now axially inserted as a whole into the pole housing. The end shield is preferably held in the pole housing via a press connection. The rotor is mounted axially opposite the end shield in a second bearing in the bottom surface of the pole housing. Axial breakthroughs in the end shield are particularly favorable beforehand so that when the end shield is axially inserted, the connection pins of the connection plate and the contact pins of the contact elements for the signal sensor protrude axially in order to be able to be connected to the electronics unit. For this purpose, the electronics unit is placed axially onto the end shield after the end shield.

Zur Einstellung des exakten axialen Abstandes zwischen dem Signalgeber und dem Signalsensor kann bei der Montage der Vorbaugruppe der Einpressweg der Rotorwelle in den Innenring des Festlagers gemessen werden. Dadurch kann der axiale Abstand zwischen dem Signalgeber und dem Signalsensor eingestellt werden. Dieser voreingestellte axiale Abstand ändert sich beim Einfügen dieser Vorbaugruppe in das Gehäuse nicht mehr. Das Lagerschild wird dabei bevorzugt mittels Schrumpfpressen in das Polgehäuse eingefügt, bei dem das Polgehäuse zuvor erwärmt wird. Ein solcher Fertigungsprozess hat gegenüber bisherigen Ausführungen den wesentlichen Vorteil, dass die Rotorlagen-Erfassung schon an der Vorbaugruppe vollständig getestet werden kann. Im Gegensatz hierzu kann bei den bisherigen Ausführungen sowohl der Signalgeber als auch der Signalsensor erst nach vollständiger Montage des Rotors und des Lagerschilds im Motorgehäuse geprüft werden. Da beim Stand der Technik der Signalsensor als Bestandteil der Elektronikeinheit ausgebildet ist, kann die Rotorlage-Erfassung sogar erst nach vollständiger Montage der Elektronikeinheit geprüft werden.To set the exact axial distance between the signal transmitter and the signal sensor, the press-in path of the rotor shaft into the inner ring of the fixed bearing can be measured during assembly of the pre-assembly. This allows the axial distance between the signal transmitter and the signal sensor to be adjusted. This preset axial distance no longer changes when this subassembly is inserted into the housing. The end shield is preferably inserted into the pole housing by means of shrink pressing, in which the pole housing is previously heated. Compared to previous designs, such a production process has the significant advantage that the rotor position detection can be fully tested on the pre-assembly. In contrast to this, in the previous versions, both the signal transmitter and the signal sensor can only be checked after the rotor and the end shield have been fully installed in the motor housing. Since, in the prior art, the signal sensor is designed as part of the electronics unit, the detection of the rotor position can even only be checked after the electronics unit has been fully assembled.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eignet sich besonders für EC Motoren, die für hochpräzise Stellanwendung vorgesehen sind, wie dies bspw. bei der Servolenkung im Kraftfahrzeug der Fall ist. Andererseits kann auch eine solche erfindungsgemäß Rotorlagen-Erfassung für den Einsatz von Drehantrieben wie bspw. Pumpen vorteilhaft sein, um die Drehzahl sehr exakt zu regeln.The manufacturing method according to the invention is particularly suitable for EC motors that are intended for high-precision actuating applications, as is the case, for example, with power steering in motor vehicles. On the other hand, such a rotor position detection according to the invention can also be advantageous for the use of rotary drives such as pumps, for example, in order to regulate the speed very precisely.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the description below.

Es zeigen:

1 schematisch einen Schnitt durch eine elektrische Maschine nach einer bisherigen Ausführung und entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors,
3a zwei Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines und 3b erfindungsgemäßen Lagerschilds,
4 ein Zusammenbau des Ausführungsbeispiels gemäß 2 und 3, und
5 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Rotorlagen-Erfassung gemäß 4.

Show it:

1 schematically a section through an electrical machine according to a previous embodiment and corresponding to a first embodiment of the invention,
2 another embodiment of a rotor according to the invention,
3a two views of a further embodiment of a bearing plate and 3b according to the invention,
4th an assembly of the embodiment according to 2 and 3 , and
5 a detailed view of the inventive rotor position detection according to 4th .

In 1 ist der Schnitt durch eine elektrische Maschine 12 dargestellt, wobei die rechte Seite eine intern bekannte, bisherige Rotorlage-Erfassung 62, und die linke Seite die neue erfindungsgemäße Rotorlage-Erfassung 62 zeigt. Auf beiden Seiten ist in einem zylindrischen Gehäuse 15 ein Statorgrundkörper 34 angeordnet, der eine elektrische Wicklung 20 aufnimmt. Dazu weist der Statorgrundkörper 34 radial nach innenragende Statorzähne 14 auf, die die einzelnen Statorpole 13 bilden. Die Statorpole 13 weisen mit Zahnköpfen 16 radial zu einem Rotor 50 hin, der radial innerhalb des Statorgrundkörpers 34 gelagert ist. Axial oberhalb des Statorgrundkörpers 34 ist eine Anschlussplatte 42 angeordnet, die mehrere Leiterelemente 43 aufweist. Mittels der Leiterelemente 43 ist elektrische Wicklung 20 kontaktiert und kann über eine hier nicht näher dargestellte Elektronikeinheit 60 elektronisch kommutiert werden. Axial oberhalb der Anschlussplatte 42 ist ein Lagerschild 52 angeordnet, das ein erstes Lager 55 für den Rotor 50 aufnimmt. Axial gegenüberliegend zum ersten Lager 55 ist im Boden 17 des Gehäuses 15 ein zweites Lager 65 angeordnet. Der Rotor 50 weist eine Rotorwelle 51 auf, auf der ein Rotorpaket 49 angeordnet ist, das mehrere Permanentmagnete 48 aufnimmt. Die Rotorwelle 51 greift axial in das erste Lager 55 und in das zweite Lager 65 ein und ist über diese sowohl in Axialrichtung 7 als auch in Axialrichtung 8 zuverlässig im Gehäuse 15 gelagert. Am axial oberen Ende ist auf der Rotorwelle 51 ein Abtriebselement 46 angeordnet, über das das Antriebsmoment der elektrischen Maschine 12 beispielsweise an eine Getriebeeinheit 100 übertragen werden kann. In der rechten Bildhälfte ist zu erkennen, dass ein ringförmiger Sensormagnet 90 axial oberhalb des Lagerschilds 52 auf der Rotorwelle 51 angeordnet ist. Dieser Sensormagnet 90 ist dabei auf einem Zwischenring 92 angeordnet, der auf einer axialen Verlängerung 94 des Abtriebselements 46 angeordnet ist. Der ringförmige Sensormagnet 90 greift zumindest teilweise in Axialrichtung 8 in eine ringförmige Vertiefung 96 im Lagerschild 52 ein. Zum Detektieren des Signals des Sensormagneten 90 ist axial oberhalb oder radial außerhalb des Sensormagneten 90 ein korrespondierender Magnetsensor angeordnet, der das erfasste Rotorlagesignal an die Elektronikeinheit 60 weiterleitet. Axial oberhalb des Sensormagneten 90 ist gestrichelt der Bauraum 98 eingezeichnet, der für die Anordnung einer Getriebes 100 oder einer Pumpenanordnung vorgesehen ist. In der linken Bildhälfte ist hingegen die erfindungsgemäße Rotorlage-Erfassung 62 dargestellt, bei der ein größeres Volumen 99 für das Getriebe 100 bzw. die Pumpeneinheit zur Verfügung steht. Dabei ist die gesamte Rotorlage-Erfassung 62 axial unterhalb des Lagerschilds 52 angeordnet, wodurch der axiale Bauraum der elektrischen Maschine 12 einschließlich der Rotorlagen-Erfassung 62 reduziert wird. Erfindungsgemäß ist ein Signalgeber 21 an der Unterseite des Lagerschilds 52 befestigt. Der Signalsensor 31 erstreckt sich dabei ringförmig um das gesamte erste Lager 55, das hier beispielsweise als Wälzlager 54, insbesondere als Kugellager ausgebildet ist. Das Wälzlager 54 ist dabei in einem zentralen axialen Fortsatz 58 des Lagerschilds 52 befestigt, beispielsweise eingepresst. Somit umfasst der Signalsensor 31 auch den zentralen Fortsatz 58. Axial gegenüberliegend zu diesem ringförmigen Signalsensor 31 ist mit einem Abstand 30 der Signalgeber 21 am Rotor 50 befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Signalgeber 21 als ringförmige Scheibe ausgebildet, die unmittelbar auf der Rotorwelle 51 befestigt ist. Dabei erstreckt sich der Signalgeber 21 als ebene Scheibe, näherungsweise parallel zur axialen Oberfläche des Rotorpakets 49. Der Signalgeber 21 kann beispielsweise als Ringmagnet ausgebildet sein, kann aber auch alternativ ein nichtmagnetisches Signal abgeben. Entsprechend kann der Signalsensor 31 als magnetisches Sensorelement 29 ausgebildet sein, oder entsprechend als nichtmagnetisches Sensorelement. Durch die Anordnung des Signalsensors 31 unmittelbar an der axialen Innenseite 53 des Lagerschilds 52 wird der axiale Bauraum, der für das erste Lager 55 notwendig ist, gleichzeitig für den Signalsensor 31 genutzt, da dieser ringförmig das erste Lager 55 umschließt. Der Signalgeber 21 kann dabei als relativ flache Scheibe ausgebildet werden, der wenig axialen Bauraum beansprucht. Dabei kann der axiale Abstand 30 zwischen dem Signalgeber 21 und dem Signalsensor 31 möglichst klein gehalten werden.In 1 is the section through an electrical machine 12 shown, with the right side an internally known, previous rotor position detection 62 , and the left side the new inventive rotor position detection 62 shows. On both sides is in a cylindrical housing 15th a stator body 34 arranged of an electrical winding 20th records. The stator base body 34 stator teeth protruding radially inwards 14th on which the individual stator poles 13 form. The stator poles 13 point with tooth tips 16 radial to a rotor 50 out, the radially inside the stator base body 34 is stored. Axially above the stator body 34 is a connection plate 42 arranged the several conductor elements 43 having. By means of the ladder elements 43 is electrical winding 20th contacted and can via an electronics unit not shown here 60 be electronically commutated. Axially above the connection plate 42 is a bearing shield 52 arranged that a first bearing 55 for the rotor 50 records. Axially opposite to the first bearing 55 is in the ground 17th of the housing 15th a second camp 65 arranged. The rotor 50 has a rotor shaft 51 on which a rotor package 49 is arranged, the several permanent magnets 48 records. The rotor shaft 51 engages axially in the first bearing 55 and into the second camp 65 and is reliable in the housing via this both in the axial direction 7 and in the axial direction 8 15th stored. The axially upper end is on the rotor shaft 51 an output element 46 arranged over which the drive torque of the electrical machine 12 for example to a gear unit 100 can be transferred. In the right half of the picture you can see that a ring-shaped Sensor magnet 90 axially above the end shield 52 on the rotor shaft 51 is arranged. This sensor magnet 90 is on an intermediate ring 92 arranged on an axial extension 94 of the output element 46 is arranged. The ring-shaped sensor magnet 90 engages at least partially in the axial direction 8 in an annular recess 96 in the end shield 52 a. For detecting the signal from the sensor magnet 90 is axially above or radially outside of the sensor magnet 90 a corresponding magnetic sensor is arranged, which sends the detected rotor position signal to the electronics unit 60 forwards. Axially above the sensor magnet 90 the installation space is dashed 98 drawn, the one for the arrangement of a gear 100 or a pump arrangement is provided. In contrast, the rotor position detection according to the invention is shown in the left half of the image 62 shown, at which a larger volume 99 for the gearbox 100 or the pump unit is available. This includes the entire rotor position detection 62 axially below the end shield 52 arranged, whereby the axial installation space of the electrical machine 12 including the rotor position detection 62 is reduced. According to the invention is a signal transmitter 21st on the underside of the end shield 52 attached. The signal sensor 31 extends in a ring around the entire first bearing 55 , here for example as a roller bearing 54 , is designed in particular as a ball bearing. The roller bearing 54 is in a central axial extension 58 of the bearing shield 52 attached, for example, pressed in. Thus, the signal sensor includes 31 also the central process 58 . Axially opposite to this ring-shaped signal sensor 31 is at a distance 30th the signal transmitter 21st on the rotor 50 attached. In this embodiment, the signal transmitter 21st designed as an annular disc, which is placed directly on the rotor shaft 51 is attached. The signal transmitter extends 21st as a flat disk, approximately parallel to the axial surface of the rotor core 49 . The signal generator 21st can, for example, be designed as a ring magnet, but can also emit a non-magnetic signal as an alternative. The signal sensor can accordingly 31 as a magnetic sensor element 29 be designed, or accordingly as a non-magnetic sensor element. By the arrangement of the signal sensor 31 directly on the axial inside 53 of the bearing shield 52 becomes the axial installation space for the first bearing 55 is necessary at the same time for the signal sensor 31 used because this is the first bearing in a ring 55 encloses. The signal generator 21st can be designed as a relatively flat disc that requires little axial space. The axial distance 30th between the signaling device 21st and the signal sensor 31 be kept as small as possible.

In 2 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen Signalgebers 21 dargestellt. Das Rotorpaket 49 ist wiederum direkt auf der Rotorwelle 51 angeordnet, beispielsweise aufgepresst. Das Rotorpaket 49 besteht bevorzugt aus einzelnen Blechlamellen 36, die aus einem Elektroblech ausgestanzt sind. Dabei sind im Rotorpaket 49 Aufnahmetaschen 47 ausgestanzt, in die die Permanentmagnete 48 axial eingefügt sind. Bei dieser Ausführung sind die Permanentmagnete 48 vollständig von dem Rotorpaket 49 in Radialrichtung 7 umschlossen. Die Permanentmagnete 48 sind bevorzugt quaderförmig ausgebildet und werden mittels Federlaschen 87, die an den Aufnahmetaschen 47 angeformt sind, radial nach außen gepresst. Bei dieser Ausführung ist der Signalgeber 21 axial unmittelbar am Rotorpaket 49 befestigt. Da mittels der Rotorlage-Erfassung 62 die Rotorlage der Permanentmagnete 48 erfasst werden soll, wird somit die Toleranzkette zwischen den Permanentmagneten 48 und dem Signalgeber 21 verkürzt. Der Signalgeber 21 weist eine Trägerplatte 22 auf, die beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist, beispielsweise mittels Spritzgießen. Diese Trägerplatte 22 weist axiale Befestigungsstifte 25 auf, die in entsprechende Aussparungen 27 im Rotorpaket 48 eingreifen. Dabei können die Befestigungsstifte 25 mit den Aussparungen 27 eine Presspassung bilden, oder die Befestigungsstifte 25 können mittels Heißverpressen in die Aussparungen 27 eingefügt sein. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist die Trägerplatte 22 kreisrund ausgebildet, und weist einen zentralen Durchbruch 26 für die Ankerwelle 51 auf. Im mittleren Bereich weist die Trägerplatte 22 eine topfförmige Vertiefung 23 auf, in die in Axialrichtung 8 der zentrale Fortsatz 58 des Lagerschilds 52 mit dem Wälzlager 54 eingreift. Der radial äußere Bereich der Trägerplatte 22 bildet einen flanschförmigen Ringbereich 24, der die topfförmige Vertiefung 23 umschließt. An der axial zum Lagerschild 52 hin weisenden Oberfläche weist dieser flanschförmige Ringbereich 24 Kupfersegmente 28 auf, die bezüglich der Umfangsrichtung 9 getrennt voneinander ausgebildet sind. Die Kupfersegmente 28 sind beispielsweise als Oberflächenbeschichtung der Trägerplatte 22 aus Kunststoff ausgebildet und können dadurch beliebig dimensioniert werden. Im Ausführungsbeispiel sind die Kupfersegmente 28 als Kreisringsegmente ausgebildet, die in Umfangsrichtung 9 einen Abstand zueinander aufweisen. Dabei sind die Kupfersegmente 28 beispielsweise als vier getrennte Segmente ausgebildet, die sich insbesondere über etwas weniger als 90° erstrecken - beispielsweise 85° - 89°.In 2 is a further embodiment of a signal generator according to the invention 21st shown. The rotor package 49 is in turn directly on the rotor shaft 51 arranged, for example pressed on. The rotor package 49 consists preferably of individual sheet metal lamellas 36 punched out of an electrical sheet. There are in the rotor package 49 Receiving pockets 47 punched out into which the permanent magnets 48 are inserted axially. In this version, the permanent magnets 48 completely from the rotor package 49 enclosed in the radial direction 7. The permanent magnets 48 are preferably cuboid and are made by means of spring tabs 87 that are on the receiving pockets 47 are molded, pressed radially outwards. In this version the signal transmitter is 21st axially directly on the rotor package 49 attached. As by means of the rotor position detection 62 the rotor position of the permanent magnets 48 is to be detected, the tolerance chain between the permanent magnets is thus 48 and the signal generator 21st shortened. The signal generator 21st has a support plate 22nd which is made, for example, of plastic, for example by means of injection molding. This carrier plate 22nd has axial mounting pins 25th on that in corresponding recesses 27 in the rotor package 48 intervention. The fastening pins 25th with the recesses 27 form an interference fit, or the mounting pins 25th can be hot pressed into the recesses 27 be inserted. In the embodiment of 2 is the carrier plate 22nd circular, and has a central opening 26th for the armature shaft 51 on. The carrier plate has in the middle area 22nd a cup-shaped depression 23 on, in the axial direction 8 of the central extension 58 of the bearing shield 52 with the roller bearing 54 intervenes. The radially outer area of the carrier plate 22nd forms a flange-shaped ring area 24 , the cup-shaped recess 23 encloses. On the axial to the end shield 52 This flange-shaped ring area has the surface pointing out 24 Copper segments 28 which are formed separately from one another with respect to the circumferential direction 9. The copper segments 28 are for example as a surface coating of the carrier plate 22nd made of plastic and can therefore be dimensioned as desired. In the exemplary embodiment, the copper segments are 28 designed as circular ring segments which are spaced from one another in the circumferential direction 9. Here are the copper segments 28 for example designed as four separate segments which in particular extend over slightly less than 90 ° - for example 85 ° -89 °.

In 3a ist das Lagerschild 52 in der Einbaulage entsprechend dem Einbau der 1 dargestellt. An der Innenseite 53, d.h. zum Statorgrundkörper 34 und zum Rotor 50 zugewandt, ist der Signalsensor 31 befestigt. Beispielsweise ist der Signalsensor 31 als Sensorplatine 32 ausgebildet, die auf einem Kunststoff-Träger 33 angeordnet ist. Der Kunststoff-Träger 33 weist beispielsweise Befestigungs-Pins 35 auf, die sich in Axialrichtung 8 in entsprechende axiale Löcher 37 im Lagerschild 52 hinein erstrecken. Die Befestigungs-Pins 35 können mit den axialen Löchern 37 entweder eine Presspassung ausbilden oder wie in 3a gezeigt, als Warmverpräge-Stifte ausgebildet sein, die dann einen Nietkopf 38 bilden. Dieser Nietkopf 38 stellt dann einen axialen Formschluss mit dem Lagerschild 52 dar. Das Lagerschild 52 ist beispielsweise als Tiefziehteil aus einem Stahlblech hergestellt, wobei an dessen Zentrum der zentrale Fortsatz 58 für das Wälzlager 54 ausgeformt ist. Im radial äußeren Bereich weist das Lagerschild 52 eine axiale Stufe 40 auf, durch die an der der Innenseite 53 des Lagerschilds 52 ein größerer axialer Bauraum für die Anschlussplatte 42 zur Verfügung gestellt wird, wie dies in 1 auf der linken, erfindungsgemäßen Bildseite dargestellt ist. An einem äußeren radialen Rand 56 ist am Lagerschild 52 eine Zylinderwand 57 ausgebildet, die gemäß 1 radial an der Innenwand der Gehäuses 15 anliegt. Dabei kann die Zylinderwand 57 mit der Innenwand des Gehäuses 15 eine Presspassung ausbilden.In 3a is the end shield 52 in the installation position according to the installation of the 1 shown. On the inside 53 , ie to the stator body 34 and to the rotor 50 facing is the signal sensor 31 attached. For example, the signal sensor is 31 as a sensor board 32 formed on a plastic carrier 33 is arranged. The plastic carrier 33 has, for example, mounting pins 35 which are located in the axial direction 8 in corresponding axial holes 37 in the end shield 52 inside extend. The fastening pins 35 can with the axial holes 37 either form an interference fit or as in 3a shown, be designed as hot stamping pins, which then have a rivet head 38 form. This rivet head 38 then provides an axial form fit with the end shield 52 represent. The bearing shield 52 is made, for example, as a deep-drawn part from a sheet steel, with the central extension at its center 58 for the roller bearing 54 is formed. In the radially outer area, the end shield 52 an axial step 40 on, through the on the inside 53 of the bearing shield 52 a larger axial installation space for the connection plate 42 is made available as shown in 1 is shown on the left side of the picture according to the invention. On an outer radial edge 56 is on the end shield 52 a cylinder wall 57 trained according to 1 radially on the inner wall of the housing 15th is applied. The cylinder wall 57 with the inner wall of the case 15th form an interference fit.

In 3b ist das Lagerschild 52 aus 3a von der axial gegenüberliegenden Seite gezeigt (von unten). Die Sensorplatine 32 ist ringförmig ausgebildet und umschließt den zentralen Fortsatz 58. Die Sensorplatine 32 ist auf dem Kunststoff-Träger 33 befestigt, der ebenfalls ringförmig ausgebildet ist, und den zentralen Fortsatz 58 mit dem Wälzlager 54 umschließt. Die Verbindung zwischen dem Kunststoff-Träger 33 und der Sensorplatine 32 kann ebenfalls mittels Befestigungsstiften 39 vorgesehen sein, die in entsprechende Stiftaufnahmen 79 eingefügt sind. Diese Befestigungsstifte 39 können wieder als Heißverpräge-Stifte ausgebildet sein, deren axiale Enden zu einem axialen Formschluss 80 umgeformt sind. Zur elektrischen Verbindung des Signalsensors 31 mit der Elektronikeinheit 60 sind in der Sensorplatine 32 Pin-Löcher 69 ausgebildet, in die entsprechende Kontakt-Pins 73 eingreifen können, wie dies in 4 und 5 dargestellt ist. Im Bereich der Pin-Löcher 69 weist der Kunststoff-Träger 33 eine Verdickung 68 auf, in die die entsprechende Kontakt-Pins 73 hineinragen können. Eine solche Verdickung 68 kann auch in eine korrespondierende Vertiefung 67 an der Innenseite 53 des Lagerschilds 52 eingreifen, um eine Verdreh-Sicherung zwischen dem Signalsensor 31 und dem Lagerschild 52 auszubilden.In 3b is the end shield 52 out 3a shown from the axially opposite side (from below). The sensor board 32 is ring-shaped and encloses the central extension 58 . The sensor board 32 is on the plastic carrier 33 attached, which is also annular, and the central extension 58 with the roller bearing 54 encloses. The connection between the plastic carrier 33 and the sensor board 32 can also be done using fastening pins 39 be provided in corresponding pin receptacles 79 are inserted. These mounting pins 39 can again be designed as hot stamping pins, the axial ends of which form an axial form fit 80 are reshaped. For electrical connection of the signal sensor 31 with the electronics unit 60 are in the sensor board 32 Pin holes 69 formed into the corresponding contact pins 73 can intervene, as in 4th and 5 is shown. In the area of the pin holes 69 has the plastic carrier 33 a thickening 68 into which the corresponding contact pins 73 can protrude. Such a thickening 68 can also be used in a corresponding recess 67 on the inside 53 of the bearing shield 52 intervene to secure against twisting between the signal sensor 31 and the end shield 52 to train.

4 zeigt eine vormontierte Montagebaugruppe 81, bestehend aus dem Rotor 50 und dem Lagerschild 52, die die vollständige Rotorlage-Erfassung 62 mit umfasst. Der Rotor 50 entspricht hier der Ausführung gemäß 2, bei der der Signalgeber 21 axial unmittelbar am Rotorpaket 49 axial befestigt ist. Der Signalsensor 31, der an der Innenseite 53 des Lagerschilds 52 befestigt ist, ragt bei dieser Ausführung in Radialrichtung 7 über die axiale Stufe 40 des Lagerschilds 52 hinaus. Auch hier ist wiederum die Verdickung 68 des Kunststoff-Trägers 33 erkennbar, der axial in die Vertiefung 67 an der Innenseite 63 des Lagerschilds 52 eingreift, um eine Verdreh-Sicherung auszubilden. Axial wird die Rotorwelle 51 so weit in das Wälzlager 54 eingepresst, bei sich der optimale Abstand 30 zwischen dem Signalgeber 21 und dem Signalsensor 31 einstellt. Die gesamte Vorbaugruppe 81 wird in Axialrichtung 8 in das Gehäuse 50 eingefügt, in das bereits des Statorgrundkörpers 34 mit der darauf angeordneten Anschlussplatte 42 eingefügt ist. An der Anschlussplatte 42 bilden die Leiterelemente 43 axial abstehende Anschluss-Pins 44 aus, die durch korrespondierende Durchgangsöffnungen 45 im Lagerschild 52 hindurchragen. Im Ausführungsbeispiel ist die Wicklung 20 als Einzelzahnspulen ausgebildet, die mittels der Leiterelemente 43 entsprechend miteinander verschaltet sind. Die Verschaltung der Anschlussplatte 42 ist so ausgelegt, dass die Wicklung 20 drei Phasen U, V, W ausbildet. In 4 ist erkennbar, dass die Statorzähne 14 sich nicht exakt in Axialrichtung 8 erstrecken, sondern in Umfangsrichtung 9 verschränkt zueinander ausgebildet sind. Der Statorgrundkörper 34 setzt sich hier beispielsweise auch aus einzelnen Lamellen zusammen, die in Umfangsrichtung 9 geschlossen ausgebildet sind. Die Kontaktierung der Leiterelemente 43 zur Wicklung 20 kann über Schneidklemmverbindungen, oder über Schweiß- bzw. Löt-Verbindungen erfolgen. Für den elektrischen Anschluss der Sensorplatine 32 sind an der Anschlussplatte 42 im Ausführungsbeispiel der 4 Kontaktelemente 70 an der Anschlussplatte 42 befestigt. Im Ausführungsbeispiel sind insbesondere sechs separate Kontaktelemente 70 angeordnet, deren erstes Ende 71 in die Pin-Löcher 69 der Sensorplatine 32 eingreifen. Dabei können die ersten Enden 71 als Einpresskontakte 74 ausgebildet sein. Zweite Enden 72 der Kontaktelemente 70 ragen in Axialrichtung 8 nach oben durch mindestens eine axiale Durchgangsöffnung 112 im Lagerschild 52. Die zweiten Enden 72 sind dabei als Kontakt-Pins 73 ausgebildet, die beim axialen Aufsetzen der Elektronikeinheit 60 mit dieser elektrisch verbunden werden. Als Zusammenbaudarstellung sind in 4 die Hilfslinien 76 dargestellt, entlang denen die Vorbaugruppe 81 in Axialrichtung 8 in das Gehäuse 15 eingesetzt wird, bis die Kontakt-Pins 73 durch die Durchgangsöffnungen 112 - und die Anschlusspins 44 durch die Durchbrüche 45 - axial hindurch ragen. 4th shows a preassembled assembly assembly 81 , consisting of the rotor 50 and the end shield 52 that the complete rotor position detection 62 with includes. The rotor 50 corresponds here to the execution according to 2 at which the signal transmitter 21st axially directly on the rotor package 49 is axially fixed. The signal sensor 31 that is on the inside 53 of the bearing shield 52 is attached, protrudes in this embodiment in the radial direction 7 over the axial step 40 of the bearing shield 52 out. Again, there is the thickening 68 of the plastic carrier 33 recognizable, the axially into the recess 67 on the inside 63 of the bearing shield 52 engages to form a torsion lock. The rotor shaft becomes axial 51 so far into the rolling bearing 54 pressed in, with the optimal distance 30th between the signaling device 21st and the signal sensor 31 adjusts. The entire pre-assembly 81 is in the axial direction 8 in the housing 50 inserted into that of the stator body 34 with the connection plate arranged on it 42 is inserted. On the connection plate 42 form the ladder elements 43 axially protruding connection pins 44 from that through corresponding through openings 45 in the end shield 52 protrude through. In the exemplary embodiment, the winding is 20th designed as single tooth coils, which by means of the conductor elements 43 are interconnected accordingly. The interconnection of the connection plate 42 is designed so that the winding 20th three phases U , V , W. trains. In 4th it can be seen that the stator teeth 14th do not extend exactly in the axial direction 8, but are designed to be crossed with respect to one another in the circumferential direction 9. The stator body 34 is composed here, for example, of individual lamellae which are designed to be closed in the circumferential direction 9. The contacting of the conductor elements 43 for winding 20th can be made via insulation displacement connections or via welded or soldered connections. For the electrical connection of the sensor board 32 are on the connection plate 42 in the embodiment of 4th Contact elements 70 on the connection plate 42 attached. In the exemplary embodiment there are in particular six separate contact elements 70 arranged, the first end 71 in the pin holes 69 the sensor board 32 intervention. The first ends 71 as press-fit contacts 74 be trained. Second ends 72 the contact elements 70 protrude upward in the axial direction 8 through at least one axial through opening 112 in the end shield 52 . The second ends 72 are included as contact pins 73 formed when the electronic unit is placed axially 60 be electrically connected to this. As an assembly illustration, in 4th the guidelines 76 shown along which the pre-assembly 81 in the axial direction 8 in the housing 15th is inserted until the contact pins 73 through the through openings 112 - and the connection pins 44 through the breakthroughs 45 - protrude axially through.

5 zeigt nun in einen Detailausschnitt der zusammengebauten elektrischen Maschinen 12 die Kontaktierung der Kontaktelemente 70. Die Kontaktelemente 70 sind U-förmig ausgebildet, wobei das erste Ende 71 einen kurzen Schenkel bildet, der mit dem Signalsensor 31 verbunden ist. Das zweite Ende 72 bildet einen längeren Schenkel, der durch die Durchgangsöffnung 112 hindurch elektrisch mit der Elektronikeinheit 60 kontaktiert ist. Das U-förmige Kontaktelement 70 ist beispielsweise in die Anschlussplatte 42 eingelegt oder in dieses eingespritzt. Zur mechanischen Stabilisierung des langen Schenkels des zweiten Endes 72 ist das metallene Kontaktelement 70 in einen Kunststoff-Schaft 111 geführt. Das erste Ende 71 ist beispielsweise als Einpresskontakt 74 ausgebildet, der direkt in die Sensorplatine 32 eingesteckt ist. Dabei durchdringt der Einpresskontakt 74 das Pin-Loch 69 der Sensorplatine 32 vollständig und dringt in einen Aufnahmeraum 78 des Kunststoffträgers 33 ein. Dabei ist der Aufnahmeraum 78 für die ersten Enden 71 bevorzugt in der Verdickung 68 des Kunststoff-Trägers 33 ausgebildet. Im Schnitt ist gut erkennbar, wie der Kunststoff-Träger 33 des Signalsensors 31 einerseits mittels Befestigungs-Pin 35 am Lagerschild 52 festgenietet ist. Andererseits ist die Sensorplatine 32 mittels den Befestigungsstiften 39 mit dem Kunststoff-Träger 33 verbunden, wobei bevorzugt ebenfalls mittels Heiß-Verstemmen ein axialer Formschluss 80 ausgebildet ist. Der axiale Abstand 30 zwischen dem Signalgeber 21 und dem Signalsensor 31 kann durch das wegüberwachte Einpressen des Rotors 50 in das Wälzlager 54, das im Lagerschild 52 befestigt ist, eingestellt werden. Nach der Montage der Vorbaugruppe 81 im Gehäuse 15 wird auch die Elektronikeinheit 60 axial in das Gehäuse 15 eingesetzt. Dabei werden sowohl die Anschluss-Pins 44 der Anschlussplatte 42 als auch die Kontakt-Pins 73 von dem Signalsensor 31 elektrisch mit der Elektronikeinheit 60 kontaktiert. Dies geschieht beispielsweise über Löt-, Schweiß-, Schneidklemmen- oder Einpress-Verbindungen. Im radial inneren Bereich kann eine schematisch dargestellte Getriebe-oder Pumpeneinheit 100 auf das Abtriebselement 46 gefügt werden, wobei das Abtriebselement 46 axial an der gleichen axialen Seite des Rotors 50 angeordnet ist, wie die Rotorlage-Erfassung 62. Die dargestellte elektrische Maschine 12 ist beispielsweise als elektrisch kommutierter Elektromotor ausgebildet, der besonders für den Einsatz von Verstell-Anwendungen oder Pumpen im Kraftfahrzeug geeignet ist. 5 now shows a detail of the assembled electrical machines 12 the contacting of the contact elements 70 . The contact elements 70 are U-shaped, with the first end 71 forms a short leg that connects to the signal sensor 31 connected is. The second ending 72 forms a longer leg that goes through the through opening 112 through electrically with the electronics unit 60 is contacted. The U-shaped contact element 70 is for example in the connection plate 42 inserted or injected into it. For mechanical stabilization of the long Second end leg 72 is the metal contact element 70 in a plastic shaft 111 guided. The first ending 71 is for example as a press-fit contact 74 formed directly into the sensor board 32 is plugged in. The press-fit contact penetrates here 74 the pin hole 69 the sensor board 32 complete and penetrates a recording room 78 of the plastic carrier 33 a. This is the recording room 78 for the first ends 71 preferably in the thickening 68 of the plastic carrier 33 educated. In the section, it is easy to see how the plastic carrier 33 of the signal sensor 31 on the one hand by means of a fastening pin 35 on the end shield 52 is riveted. On the other hand is the sensor board 32 by means of the fastening pins 39 with the plastic carrier 33 connected, preferably also an axial form fit by means of hot caulking 80 is trained. The axial distance 30th between the signaling device 21st and the signal sensor 31 can through the displacement-monitored pressing in of the rotor 50 in the roller bearing 54 that is in the end shield 52 is attached. After assembling the pre-assembly 81 in the housing 15th also becomes the electronics unit 60 axially into the housing 15th used. Both the connector pins 44 the connection plate 42 as well as the contact pins 73 from the signal sensor 31 electrically with the electronics unit 60 contacted. This is done, for example, via soldering, welding, insulation displacement or press-in connections. In the radially inner area, a schematically illustrated gear unit or pump unit 100 on the output element 46 be joined, the output element 46 axially on the same axial side of the rotor 50 is arranged as the rotor position detection 62 . The illustrated electrical machine 12 is designed, for example, as an electrically commutated electric motor, which is particularly suitable for use in adjustment applications or pumps in motor vehicles.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausbildung und Anordnung des Signalgebers 21 und des Signalsensors 31 variiert werden, wobei beide innerhalb des Lagerschilds 52 angeordnet sind. Der Signalgeber 21 kann entweder axial direkt am Rotorpaket 49 befestigt werden oder alternativ unmittelbar an der Rotorwelle 51. Ebenso kann die Rotorlagen-Erfassung 62 mittels einem magnetischen Sensor-Systems oder einem anderen optischen oderkapazitiven oder induktiven Sensorsystem ausgebildet sein. Auch kann die elektrische Kontaktierung des Signalsensors 31 an die Elektronikeinheit 60 angepasst werden. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.It should be noted that with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a wide variety of possible combinations of the individual features with one another are possible. For example, the specific design and arrangement of the signal generator 21st and the signal sensor 31 can be varied, both within the end shield 52 are arranged. The signal generator 21st can either axially directly on the rotor package 49 be attached or alternatively directly to the rotor shaft 51 . The rotor position detection can also 62 be formed by means of a magnetic sensor system or another optical or capacitive or inductive sensor system. The electrical contacting of the signal sensor 31 to the electronics unit 60 be adjusted. The invention is particularly suitable for the rotary drive of components or the adjustment of parts in the motor vehicle, but is not limited to this application.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102005062784 A1 [0002]DE 102005062784 A1 [0002]
DE 102015226054 A1 [0003]DE 102015226054 A1 [0003]

Claims

Elektrische Maschine (12) mit einem Statorgrundkörper (34), der in einem zylindrischen Gehäuse (15) angeordnet ist, und einem Lagerschild (52), in dem mittels eines Wälzlagers (54) ein Rotor (50) gelagert ist, und das Lagerschild (52) ebenfalls im Gehäuse (15) angeordnet ist und den Rotor (50) und den Statorgrundkörper (34) axial abdeckt, und zur Rotorlage-Erfassung am Rotor (50) ein Signalgeber (21) und am Lagerschild (52) ein Signalsensor (31) angeordnet ist, wobei der Signalsensor (31) an der dem Rotor (50) gegenüberliegenden Innenseite (53) des Lagerschilds (52) befestigt ist und axial unmittelbar gegenüber dem Signalgeber (21) angeordnet ist.Electrical machine (12) with a stator base body (34) which is arranged in a cylindrical housing (15) and a bearing plate (52) in which a rotor (50) is mounted by means of a roller bearing (54), and the bearing plate ( 52) is also arranged in the housing (15) and axially covers the rotor (50) and the stator base body (34), and a signal transmitter (21) on the rotor (50) and a signal sensor (31) on the end shield (52) for detecting the rotor position ) is arranged, wherein the signal sensor (31) is attached to the inside (53) of the end shield (52) opposite the rotor (50) and is arranged axially directly opposite the signal transmitter (21).

Elektrische Maschine (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalsensor (31) auf einer Sensorikplatine (32) angeordnet ist, die das Wälzlager (54) ringförmig umschließt.Electric machine (12) after Claim 1 , characterized in that the signal sensor (31) is arranged on a sensor board (32) which surrounds the roller bearing (54) in a ring shape.

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorikplatine (32) auf einem ringförmigen Kunststoff-Träger (33) angeordnet ist, der insbesondere mit Befestigungs-Pins (35) in korrespondierende axiale Löcher (37) im Lagerschild (52) eingreift.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor circuit board (32) is arranged on an annular plastic carrier (33) which, in particular, has fastening pins (35) in corresponding axial holes (37) in the end shield (52) intervenes.

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild (52) als Tiefziehteil aus Blech ausgebildet ist, und am äußeren Rand (56) eine Zylinderwand (57) aufweist, die radial am Gehäuse (15) anliegt - und insbesondere das Lagerschild (52) einen zentralen Fortsatz (58) zur Aufnahme des Wälzlagers (54) aufweist.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing plate (52) is designed as a deep-drawn part made of sheet metal, and has a cylinder wall (57) on the outer edge (56) which rests radially on the housing (15) - and in particular the end shield (52) has a central extension (58) for receiving the roller bearing (54).

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (50) eine Rotorwelle (51) aufweist, auf der ein Permanentmagnete (48) aufnehmendes Rotorpaket (49) befestigt ist - und insbesondere das Rotorpaket (49) aus einzelnen ausgestanzten Blechlamellen (36) zusammengesetzt ist.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (50) has a rotor shaft (51) on which a rotor package (49) holding permanent magnets (48) is fastened - and in particular the rotor package (49) individual punched sheet metal lamellas (36) is composed.

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (21) ringförmig ausgebildet ist und die Rotorwelle (51) umfasst, wobei der Signalgeber (21) nicht an der Rotorwelle (51), sondern unmittelbar axial am Rotorpaket (49) befestigt ist.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the signal transmitter (21) is annular and comprises the rotor shaft (51), the signal transmitter (21) not on the rotor shaft (51), but directly axially on the rotor core (49) is attached.

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (21) eine Trägerplatte (22) aus Kunststoff aufweist, an dem axiale Befestigungs-Stifte (25) angeformt sind, die in entsprechende axiale Aussparungen (27) im Rotorpaket (49) eingreifen.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the signal transmitter (21) has a carrier plate (22) made of plastic, on which axial fastening pins (25) are formed which are inserted into corresponding axial recesses (27) in the Engage the rotor package (49).

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (22) eine zentrale axiale topfförmige Vertiefung (23) aufweist, in die axial der axiale Fortsatz (58) des Lagerschilds (52) für das Wälzlager (54) eingreift.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier plate (22) has a central, axial, pot-shaped recess (23) into which the axial extension (58) of the end shield (52) for the roller bearing (54) intervenes.

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (22) an ihrer Oberfläche zum Signalsensor (31) hin mehrere in Umfangsrichtung (9) getrennt ausgebildete Kupfersegmente (28) aufweist, die in Axialrichtung (8) mit dem Signalsensor (31) zusammenwirken.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier plate (22) has several copper segments (28) formed separately in the circumferential direction (9) on its surface towards the signal sensor (31), which in the axial direction (8) with cooperate with the signal sensor (31).

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorgrundkörper (34) Statorzähne (14) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (20) aufweist, und auf dem Statorgrundkörper (34) eine Anschlussplatte (42) angeordnet ist, die Leiterelemente (43) aufweist, die die elektrische Wicklung (20) einerseits elektrisch kontaktieren und andererseits Anschluss-Pins (44) zur Verbindung mit einer Elektronikeinheit (60) aufweisen.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator base body (34) has stator teeth (14) for receiving an electrical winding (20), and a connection plate (42) is arranged on the stator base body (34) which Has conductor elements (43) which on the one hand electrically contact the electrical winding (20) and on the other hand have connection pins (44) for connection to an electronic unit (60).

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anschlussplatte (42) Kontaktelemente (70) angeordnet sind, die mit einem ersten Ende (71) den Signalsensor (31) elektrisch kontaktieren und an einem zweiten Ende (72) Kontakt-Pins (73) zur Verbindung mit der Elektronikeinheit (60) aufweisen.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that contact elements (70) are arranged on the connection plate (42) which contact the signal sensor (31) electrically with a first end (71) and electrically contact the signal sensor (31) at a second end (72 ) Have contact pins (73) for connection to the electronics unit (60).

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschluss-Pins (44) durch axiale Durchbrüche (45) im Lagerschild (52) und die Kontakt-Pins (73) durch mindestens ein axiales Durchgangsloch (75) im Lagerschild (52) hindurchgeführt sind, um eine Schnittstelle mit der Elektronikeinheit (60) zu bilden.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the connection pins (44) through axial openings (45) in the end shield (52) and the contact pins (73) through at least one axial through hole (75) in the End shield (52) are passed through to form an interface with the electronics unit (60).

Elektrische Maschine (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Träger (33) mittels Heißverprägen mit dem Lagerschild (52) und /oder mit der Sensorikplatine (32) verbunden ist.Electrical machine (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic carrier (33) is connected to the bearing plate (52) and / or to the sensor circuit board (32) by means of hot stamping.

Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - der Statorgrundkörper (34) wird axial in das Gehäuse (15) eingesetzt, - auf das Rotorpaket (49) wird axial der Signalgeber (21) montiert - auf die Innenseite (53) des Lagerschilds (52) wird axial der Signalsensor (31) montiert - danach wird der Rotor (50) mit dem Rotorpaket (49) in das Wälzlager (54) im Lagerschild (52) eingepresst - danach wird das Lagerschild (52) mit dem Rotor (50) in das Gehäuse (15) eingesetzt, - insbesondere derart, dass die Anschluss-Pins (44) der Anschlussplatte (42) und/oder die Kontaktelemente (70) für den Signalsensor (31) axial durch das Lagerschild (52) hindurch ragen.Method for producing an electrical machine (12) according to one of the Claims 1 to 13 , characterized by the following process steps: - the stator base body (34) is inserted axially into the housing (15), - the signal transmitter (21) is mounted axially on the rotor package (49) - on the inside (53) of the end shield (52) the signal sensor (31) mounted axially - then the rotor (50) with the rotor package (49) is pressed into the roller bearing (54) in the end shield (52) - then the end shield (52) with the rotor (50) is inserted into the housing (15) - in particular in this way that the connection pins (44) of the connection plate (42) and / or the contact elements (70) for the signal sensor (31) protrude axially through the end shield (52).

Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Einpressen der Rotorwelle (51) in das vorab im Lagerschild (52) befestigte Wälzlager (54) der axiale Abstand (30) zwischen dem Signalgeber (21) und dem Signalsensor (31) gemessen wird, und beim Erreichen eines gewünschten Soll-Abstands (31) der Einpressvorgang beendet wird.Procedure according to Claim 14 , characterized in that the axial distance (30) between the signal transmitter (21) and the signal sensor (31) is measured during the pressing of the rotor shaft (51) into the roller bearing (54) previously fixed in the end shield (52), and when it is reached a desired set distance (31) the press-in process is ended.