DE102022214013A1

DE102022214013A1 - Anschlussplatte für eine elektrische Maschine mit einem flexiblen Entkoppelelement

Info

Publication number: DE102022214013A1
Application number: DE102022214013.3A
Authority: DE
Inventors: Harald Grau; Marcel Stengel; Wolfgang Schiek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2024-06-20

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Anschlussplatte (10) für eine elektrische Maschine (12) umfassend einen an einen Endbereich eines Stators (14) der elektrischen Maschine (12) angepassten Grundkörper (16).Es wird vorgeschlagen, dass die Anschlussplatte (10) wenigstens ein den Grundkörper (16) in Umfangsrichtung umgreifendes, flexibles Entkoppelelement (18) zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators (14) von einem Gehäuse (20) umfasst.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anschlussplatte für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschinenbaugruppe mit einer solchen Anschlussplatte, eine elektrische Maschine mit einer solchen elektrischen Maschinenbaugruppe sowie ein Lenksystem mit einer solchen elektrischen Maschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Baukastensystem zur Herstellung einer elektrischen Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mittels eines solchen Bau kastensystems.
Der Stator einer elektrischen Maschine ist im Betrieb elektromagnetischen Kräften ausgesetzt, die sich unterschiedlich auf diesen auswirken bzw. ihn verformen. Einfluss haben dabei unter anderem die Topologie sowie die elektronische Ansteuerung der elektrischen Maschine. Im Betrieb laufen diese Verformungen rotativ durch den Stator, zum Teil mit einem Vielfachem der Umdrehungen der elektrischen Maschine, wodurch Schwingungen entstehen können, die akustisch auffällig sind oder angebundene Bauteile akustisch anregen können. Ziel einer Entkopplung ist es demnach die zuvor genannten Verformungen des Stators nicht oder lediglich reduziert an die angebundenen Bauteile weiterzugeben. Genauer gesagt wird darauf abgezielt die Bewegungsenergie, die vom Stator ausgeht, in Wärmeenergie umzuwandeln.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedlichste Entkoppelvorrichtungen zur, insbesondere akustischen, Entkopplung eines Stators einer elektrischen Maschine von einem Gehäuse bekannt. Unter anderem wird dabei der Einsatz von elastischen bzw. federnden Elementen zur Entkopplung des Stators nachverfolgt. Diese elastischen bzw. federnden Elemente fixieren und positionieren den Stator radial im Gehäuse. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die DE 10 2004 050 743 A1 verwiesen, bei welcher zusätzliche Elastomerringe verwendet werden, um eine Entkopplung zum Gehäuse zu realisieren.
Ferner ist beispielsweise aus der EP 3 373 422 B1 bekannt, Anschlussplatten (engl. „busbar“) zur Verschaltung einer elektrischen Maschine zu verwenden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Anschlussplatte mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Entkoppelwirkung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11, 15, 16, 18 und 19 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Anschlussplatte für eine elektrische Maschine umfassend einen an einen Endbereich eines Stators der elektrischen Maschine angepassten Grundkörper.
Es wird vorgeschlagen, dass die Anschlussplatte ferner wenigstens ein den Grundkörper in Umfangsrichtung umgreifendes, flexibles Entkoppelelement zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators von einem Gehäuse umfasst. Durch diese Ausgestaltung kann eine Entkoppelwirkung der Anschlussplatte verbessert und insbesondere auf zusätzliche, separate Entkoppelelemente verzichtet werden. Zudem kann vorteilhaft eine Effizienz, insbesondere eine Entkoppeleffizienz, eine Bauteileeffizienz, eine Bauraumeffizienz, eine Montageeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbessert werden. Ferner kann eine Anschlussplatte mit einem vorteilhaft flexiblen Design bereitgestellt werden, welches bevorzugt universell für unterschiedliche Statoren ist.
Die Anschlussplatte ist zur Verschaltung der elektrischen Maschine vorgesehen und kann dazu wenigstens ein elektrisches Leiterelement, beispielsweise einen neutralen Leiterstreifen, einen, beispielsweise mit einem Steuergerät verbundenen, ansteuernden Leiterstreifen und/oder eine Spulenwicklung des Stators, aufweisen und/oder aufnehmen. Die Anschlussplatte ist ferner in einem montierten Zustand im axialen Endbereich des Stators angeordnet und dazu vorgesehen, den Stator, insbesondere eine Stirnseite des Stators, zumindest teilweise zu umgreifen. Die Anschlussplatte weist dabei eine Schnittstelle zum Gehäuse auf und bewirkt zumindest eine radiale Fixierung und/oder Positionierung des Stators im Gehäuse. Der Grundkörper ist vorliegend insbesondere als Isolierkörper ausgebildet und elektrisch isolierend. Ferner ist der Grundkörper vorteilhaft zumindest im Wesentlichen ringförmig, insbesondere kreisringförmig, und/oder zylinderförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, ausgebildet und bildet im monierten Zustand eine erste Schnittstelle zum Gehäuse aus. Zudem weist der Grundkörper vorzugsweise eine, insbesondere in Umfangsrichtung des Grundkörpers verlaufende, Aufnahmenut für das flexible Entkoppelelement auf. Das flexible Entkoppelelement ist in einem montierten Zustand bevorzugt in der Aufnahmenut des Grundkörpers angeordnet und umgreift diesen in Umfangsrichtung vollständig. Ferner bildet das flexible Entkoppelelement im monierten Zustand eine zweite Schnittstelle zum Gehäuse aus, wobei das flexible Entkoppelelement zur insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators von dem Gehäuse vorgesehen ist und bevorzugt in radialer Richtung wirkt. Vorliegend erfolgt die Entkopplung des Stators demnach vorteilhaft von dem Grundkörper über das flexible Entkoppelelement auf das Gehäuse. Unter einem „zumindest im Wesentlichen ringförmigen Objekt“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Objekt verstanden werden, welches von einem ringförmigen Referenzobjekt mit einem Volumenanteil von höchstens 15 %, vorzugsweise von höchstens 10 % und besonders bevorzugt von höchstens 5 % abweicht. Entsprechendes soll für die Wendungen „zumindest im Wesentlichen kreisringförmig“, „zumindest im Wesentlichen zylinderförmig“ und „zumindest im Wesentlichen kreiszylinderförmig“ gelten. Ferner soll unter einem „flexiblen Objekt“ insbesondere ein Objekt verstanden werden, das wenigstens einmal und bevorzugt wiederholt verformbar ist, ohne dass dadurch das Objekt mechanisch beschädigt oder zerstört wird. Besonders bevorzugt ist das flexible Objekt elastisch ausgebildet und strebt insbesondere nach einer Verformung selbstständig wieder einer Grundform zu. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Das flexible Entkoppelelement kann beispielsweise als Federelement, als Gummielement und/oder als Gelelement ausgebildet sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass das flexible Entkoppelelement aus einem Elastomer besteht und demnach insbesondere als Elastomerelement ausgebildet ist. Hierdurch kann ein vorteilhaft einfach aufgebautes und kostengünstiges Entkoppelelement bereitgesellt werden und gleichzeitig eine effektive Entkopplung erreicht werden.
Gemäß einer Ausgestaltung wird ferner vorgeschlagen, dass das flexible Entkoppelelement als Mehrkomponenten-Spritzgusselement ausgebildet ist und unlösbar mit dem Grundkörper verbunden ist. Insbesondere ist das flexible Entkoppelelement in diesem Fall stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden. Vorteilhaft kann der Grundkörper in diesem Fall beispielsweise mit dem flexiblen Entkoppelelement umspritzt sein. Hierdurch kann eine besonders hohe Standzeit und/oder Dauerfestigkeit erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das flexible Entkoppelelement als O-Ring ausgebildet ist und lösbar mit dem Grundkörper gekoppelt ist. Damit kann ein Einheitsdesign der Anschlussplatte realisiert werden, wobei die Entkopplungsfunktion über verschiedene Klassen des flexiblen Entkoppelelements, beispielsweise in Form einer variierenden Shore-Härte, an den jeweiligen Stator und Anwendungsfall angepasst werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper eine Kopplungsschnittstelle zur, insbesondere kraft- und/oder formschlüssigen, Kopplung mit dem Stator aufweist, wobei die Kopplungsschnittstelle derart ausgestaltet ist, dass der Grundkörper in einem montierten Zustand zumindest in radialer Richtung und bevorzugt auch in axialer Richtung starr mit dem Stator gekoppelt ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte Kopplung der Anschlussplatte mit dem Stator und gleichzeitig eine effektive Entkopplung erreicht werden. Zudem kann insbesondere eine Parametrisierung des Entkoppelelements vereinfacht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper eine weitere Kopplungsschnittstelle zur, insbesondere kraft- und/oder formschlüssigen, Kopplung mit dem Gehäuse aufweist, wobei die weitere Kopplungsschnittstelle mehrere in Umfangsrichtung des Grundkörpers verteilte, radiale Anschlagerhöhungen, beispielsweise in Form von konvexen und/oder halbzylinderförmigen Erhöhungen, aufweist. Vorliegend kann die weitere Kopplungsschnittstelle dabei wenigstens 12, vorzugsweise wenigstens 18 und besonders bevorzugt wenigstens 24, radiale Anschlagerhöhungen aufweisen. Bevorzugt sind die radialen Anschlagerhöhungen in axialer Richtung zwischen dem flexiblen Entkoppelelement und einer, insbesondere dem Stator abgewandten, Deckseite des Grundkörpers angeordnet. Die radialen Anschlagerhöhungen sind dazu vorgesehen, eine radiale Bewegung des Stators zum Gehäuse zu begrenzen, sodass bei Schockbelastungen vorteilhaft ein Kontakt des Stators mit einem Rotor der elektrischen Maschine vermieden wird. Ferner kann hierdurch eine vorteilhafte Kopplung der Anschlussplatte mit dem Gehäuse erreicht werden.
Bevorzugt wird ferner vorgeschlagen, dass der Grundkörper mehrere in eine, insbesondere dem Stator abgewandte, Deckseite des Grundkörpers eingeformte Führungsaussparungen, insbesondere Führungsnuten, zur Aufnahme und/oder Positionierung wenigstens eines elektrischen Leiterelements, beispielsweise eines neutralen Leiterstreifens, eines ansteuernden Leiterstreifens und/oder einer Spulenwicklung des Stators, aufweist. Bevorzugt kann der Grundkörper in diesem Fall auch mehrere, unterschiedliche Gruppen von Führungsaussparungen umfassen, beispielsweise für neutrale Leiterstreifen, für ansteuernde Leiterstreifen und/oder für Spulenwicklungen des Stators. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Verschaltung der elektrischen Maschine erreicht werden. Zudem kann eine nahezu baumraumneutrale Ausgestaltung realisiert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper mehrere axiale Versteifungsrippen aufweist, welche sich in senkrechter Richtung zu einer Haupterstreckungsebene des Grundkörpers erstrecken. Vorliegend kann der Grundkörper dabei insbesondere wenigstens 8, vorzugsweise wenigstens 10 und besonders bevorzugt wenigstens 12, Versteifungsrippen umfassen. Ferner soll unter einer „Haupterstreckungsebene“ eines Objekts insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche des Objekts bzw. eines kleinsten, insbesondere gedachten, Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt. Hierdurch kann eine besonders sichere Kopplung der Anschlussplatte mit dem Stator erreicht werden.
Eine besonders robuste und kostengünstige Anschlussplatte kann zudem bereitgestellt werden, wenn der Grundkörper einstückig ausgebildet ist. Unter „einstückig“ soll zumindest stoffschlüssig verbunden und/oder miteinander ausgebildet verstanden werden. Der Stoffschluss kann beispielsweise durch einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess, einen Schweißprozess, einen Lötprozess und/oder einen anderen Prozess hergestellt werden. Vorteilhaft soll unter einstückig jedoch aus einem Stück und/oder in einem Stück geformt verstanden werden. Vorzugsweise wird dieses eine Stück aus einem einzelnen Rohling, einer Masse und/oder einem Guss, wie beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, hergestellt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Grundkörper eine, insbesondere zentral angeordnete, Rotorschnittstelle zur Lagerung eines, insbesondere mit dem Stator zusammenwirkenden, Rotors der elektrischen Maschine aufweist. Die Rotorschnittstelle ist vorliegend bevorzugt als reine Transportsicherung ausgebildet und dient dabei insbesondere zur Lagerung des Rotors beim Transport. Hierdurch kann insbesondere eine besonders effiziente und einfache Montage erreicht werden.
Zudem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschinenbaugruppe mit einem Stator und mit der zuvor genannten Anschlussplatte. Vorteilhaft kann die elektrische Maschinenbaugruppe zudem den, insbesondere bereits zuvor genannten und vorteilhaft innenliegenden, Rotor umfassen, welcher um eine Drehachse relativ zu dem außenliegenden Stator drehbar gelagert ist. Vorzugsweise ist die Anschlussplatte, insbesondere der Grundkörper, ferner im axialen Endbereich des Stators angeordnet und umgreift den Stator zu wenigstens einem Großteil und bevorzugt vollständig in Umfangsrichtung. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Stator mehrere, in Umfangsrichtung verteilte, radiale Vertiefungen, insbesondere in Form von Nuten, aufweist, welche sich in axialer Richtung erstrecken und in welchen die zuvor genannten Versteifungsrippen angeordnet sind. Bevorzugt erstrecken sich die Versteifungsrippen dabei über wenigstens 5 % und bevorzugt wenigstens 10 % einer gesamten axialen Länge des Stators. Hierdurch kann eine vorteilhaft robuste Maschinenbaugruppe bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist die Anschlussplatte ferner auf einer B-Seite und/oder Abtriebsseite angeordnet, wodurch eine besonders einfache Verschaltung der elektrischen Maschine erreicht werden kann.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird ferner vorgeschlagen, dass die elektrische Maschinenbaugruppe wenigstens ein weiteres Entkoppelelement zur Anordnung in einem der Anschlussplatte gegenüberliegenden weiteren axialen Endbereich des Stators umfasst. Das weitere Entkoppelelement ist dazu vorgesehen, zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators von dem Gehäuse mit dem flexiblen Entkoppelelement zusammenzuwirken. Vorliegend können das flexible Entkoppelelement und das weitere Entkoppelelement insbesondere baugleich ausgebildet sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, dass das flexible Entkoppelelement und das weitere Entkoppelelement unterschiedlich aufgebaut sind. Das weitere Entkoppelelement ist vorteilhaft im der Anschlussplatte gegenüberliegenden weiteren axialen Endbereich des Stators angeordnet und umgreift den Stator zu wenigstens einem Großteil und bevorzugt vollständig in Umfangsrichtung. Besonders bevorzugt ist das weitere Entkoppelelement dabei auf einer A-Seite und/oder Antriebsseite angeordnet. Hierdurch können die Entkoppelelemente auf den unterschiedlichen Seiten des Stators besonders einfach an die unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einem Gehäuse, bevorzugt in Form eines Motorgehäuses, und mit der zuvor genannten elektrischen Maschinenbaugruppe. Insbesondere ist die elektrische Maschinenbaugruppe dabei innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei die Anschlussplatte, bevorzugt in Zusammenwirken mit dem weiteren Entkoppelelement, zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators von dem Gehäuse der elektrischen Maschine vorgesehen ist. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Lenksystem umfassend die zuvor genannte elektrische Maschine. Insbesondere kann das Lenksystem auch mehrere der zuvor genannten elektrischen Maschinen umfassen. Das Gehäuse könnte in diesem Fall als separates Motorgehäuse ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Gehäuse jedoch als Lenkgetriebegehäuse und/oder einstückig mit einem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Zudem kann eine vorteilhaft kompakte und nahezu bauraumneutrale Entkopplung erreicht werden, wobei auf ein zusätzliches, separates Motorgehäuse verzichtet werden kann.
Ferner wird ein Baukastensystem zur Herstellung einer elektrischen Maschine, insbesondere der bereits zuvor genannten elektrischen Maschine, vorgeschlagen, mit einem Gehäuse, mit einem Stator, mit einem an einen Endbereich des Stators angepassten Grundkörper und mit einer Gruppe von wahlweise mit dem Grundkörper koppelbaren, vorzugsweise lösbar koppelbaren, flexiblen Entkoppelelementen zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators von dem Gehäuse, wobei die flexiblen Entkoppelelemente jeweils eine unterschiedliche Shore-Härte aufweisen. Bevorzugt sind die flexiblen Entkoppelelemente in diesem Fall jeweils als O-Ring ausgebildet und lösbar mit dem Grundkörper koppelbar. Darüber hinaus kann das Baukastensystem auch einen mit dem Stator zusammenwirkenden Rotor und/oder ein weiteres Entkoppelelement umfassen. Unter einem „Baukastensystem“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein System mit zumindest einer Gruppe von zumindest teilweise baugleichen und/oder funktionsgleichen Objekten, insbesondere flexiblen Entkoppelelementen, verstanden werden, aus welcher insbesondere wenigstens ein Objekt, insbesondere abhängig von einer jeweiligen Systemaufgabe, von jeweiligen Systemparametern, von einem bestimmten Zweck und/oder von anderen Objekten des Baukastensystems, auswählbar ist und vorteilhaft mit zumindest einem weiteren Objekt des Baukastensystems kombinierbar ist und/oder kombiniert werden kann, wodurch verschiedene elektrische Maschinen vorteilhaft flexibel herstellbar sind. Jede Gruppe von Objekten kann dabei insbesondere eine beliebige Anzahl von Objekten umfassen. Vorliegend umfasst jede Gruppe von Objekten wenigstens zwei unterschiedlich aufgebaute Objekte. Im vorliegenden Fall können sich zwei flexible Entkoppelelemente zur Bereitstellung unterschiedlicher Shore-Härten beispielsweise in einem Material bzw. einer Materialzusammensetzung, einer Breite und/oder einer Materialstärke unterscheiden. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden, wobei insbesondere eine Flexibilität und/oder Variabilität erhöht werden kann.
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mittels des zuvor genannten Baukastensystems vorgeschlagen, wobei ein Gehäuse, ein Stator und ein an einen Endbereich des Stators angepasster Grundkörper bereitgestellt werden, wobei wenigstens ein flexibles Entkoppelelement aus der Gruppe von flexiblen Entkoppelelementen ausgewählt wird, wobei das flexible Entkoppelelement zur Herstellung einer Anschlussplatte mit dem Grundkörper gekoppelt wird, und wobei die so hergestellte Anschlussplatte mit dem Gehäuse und dem Stator verbunden wird. Bevorzugt wird dabei in Abhängigkeit eines gewünschten Entkoppelgrads und/oder einer Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine eine Shore-Härte der flexiblen Entkoppelelemente angepasst und/oder variiert, wodurch insbesondere ein Einheitsdesign der Anschlussplatte realisiert und die Entkopplungsfunktion über verschiedene Klassen des flexiblen Entkoppelelements an den jeweiligen Stator und Anwendungsfall angepasst werden kann. Darüber hinaus kann vorab auch ein Rotor bereitgestellt werden und mit dem Stator verbunden werden. Ferner kann wenigstens ein weiteres Entkoppelelement mit der Baugruppe zumindest umfassend das flexible Entkoppelelement und den Stator verbunden werden. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden, wobei insbesondere eine Flexibilität und/oder Variabilität erhöht werden kann.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

1 ein beispielhaft als Kraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug mit einem schematisch angedeuteten Lenksystem, welches eine elektrische Maschine umfasst, in einer Draufsicht
2 die elektrische Maschine mit einem Gehäuse und einer elektrische Maschinenbaugruppe, welche eine Anschlussplatte aufweist, in einer Schnittdarstellung,
3 die elektrische Maschinenbaugruppe in einer seitlichen Darstellung,
4a-b die Anschlussplatte in einer separaten, perspektivischen Detaildarstellung und in einer Schnittdarstellung,
5 ein beispielhaftes Baukastensystem zur Herstellung einer elektrischen Maschine und
6 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm mit Hauptverfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Maschine mittels des Baukastensystems.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das folgende Ausführungsbeispiel bezieht sich rein beispielhaft auf ein Lenksystem. Grundsätzlich ist die Erfindung jedoch nicht auf den Einsatz in einem Lenksystem beschränkt und könnte beispielsweise auch in anderen Bereichen eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einer Wischanlage, einem Klimagebläse, einem Bremssystem und/oder einem Fensterhebersystem, und/oder in einem e-Bike eingesetzt werden. Zudem kann die Erfindung auch zum Einsatz in anderen Elektroniksystemen, beispielsweise im Bereich der Haushaltsgeräte und/oder Werkzeugmaschinen, vorgesehen sein.
1 zeigt ein beispielhaft als Kraftfahrzeug ausgebildetes Fahrzeug 52 mit mehreren Fahrzeugrädern (nicht dargestellt) und mit einem angedeuteten Lenksystem 46 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 46 weist eine Wirkverbindung mit den Fahrzeugrädern auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs 52 vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 46 beispielhaft als elektrisch unterstütztes Lenksystem ausgebildet und weist eine, im vorliegenden Fall insbesondere als permanenterregter Synchronmotor ausgebildete, elektrische Maschine 12 zur Bereitstellung einer Lenkunterstützung auf (vgl. insbesondere auch 2). Grundsätzlich könnte eine elektrische Maschine jedoch auch als ein von einem permanenterregten Synchronmotor abweichender Elektromotor bzw. Generator ausgebildet sein. Zudem könnte eine elektrische Maschine prinzipiell auch als Feedback-Aktuator beispielsweise zur Erzeugung eines Lenkgefühls ausgebildet sein. Daneben sind weitere Einsatzgebiete für eine entsprechende elektrische Maschine denkbar, insbesondere auch in fahrzeugfremden Gebieten, wie beispielsweise in Haushaltsgeräten oder Werkzeugmaschinen.
2 zeigt die elektrische Maschine 12 in einer Detaildarstellung. Die elektrische Maschine 12 umfasst ein Gehäuse 20 sowie eine innerhalb des Gehäuses 20 angeordnete elektrische Maschinenbaugruppe 40. Das Gehäuse 20 ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Lenkgetriebegehäuse und/oder einstückig mit einem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet, wodurch auf ein zusätzliches, separates Motorgehäuse verzichtet werden kann. Grundsätzlich könnte eine elektrische Maschine jedoch natürlich auch mit einem zusätzlichen Gehäuse ausgestattet werden.
Die elektrische Maschinenbaugruppe 40, welche in 3 nochmals im Detail dargestellt ist, umfasst einen außenliegenden Stator 14 sowie einen innenliegenden Rotor 38, welcher um eine Drehachse 54 relativ zu dem außenliegenden Stator 14 drehbar gelagert ist.
Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschinenbaugruppe 40 eine Anschlussplatte 10, welche zumindest zur Verschaltung der elektrischen Maschine 12 vorgesehen ist (vgl. auch 4a und 4b). Die Anschlussplatte 10 ist in einem axialen Endbereich des Stators 14, vorliegend insbesondere auf einer B-Seite und/oder Abtriebsseite, angeordnet und umgreift den Stator 14 in Umfangsrichtung. Die Anschlussplatte 10 weist eine Schnittstelle zum Gehäuse 20 auf und bewirkt eine radiale Fixierung und/oder Positionierung des Stators 14 im Gehäuse 20.
Die Anschlussplatte 10 weist einen an den Endbereich des Stators 14 angepassten Grundkörper 16 auf. Der Grundkörper 16 ist einstückig ausgebildet. Der Grundkörper 16 ist als Isolierkörper ausgebildet und elektrisch isolierend. Der Grundkörper 16 ist ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet und bildet eine Schnittstelle zum Stator 14 und zum Gehäuse 20 aus.
Vorliegend weist der Grundkörper 16 eine Kopplungsschnittstelle 22 zur kraft- und/oder formschlüssigen Kopplung mit dem Stator 14 auf (vgl. insbesondere 4b). Die Kopplungsschnittstelle 22 ist an einer Innenfläche und/oder Innenseite des Grundkörpers 16 angeordnet. Die Kopplungsschnittstelle 22 ist vorliegend derart ausgestaltet, dass der Grundkörper 16 in einem montierten Zustand in radialer Richtung und in axialer Richtung starr mit dem Stator 14 gekoppelt ist. Die Kopplungsschnittstelle 22 kann dabei beispielsweise als Schrumpfsitz-Schnittstelle ausgebildet sein.
Zudem weist der Grundkörper 16 eine weitere Kopplungsschnittstelle 24 zur kraft- und/oder formschlüssigen Kopplung mit dem Gehäuse 20 auf (vgl. insbesondere 4a). Die weitere Kopplungsschnittstelle 24 ist an einer radialen Außenfläche und/oder Außenseite des Grundkörpers 16 angeordnet. Ferner umfasst die weitere Kopplungsschnittstelle 24 mehrere, insbesondere in Umfangsrichtung des Grundkörpers 16 verteilt angeordnete, radiale Anschlagerhöhungen 26, vorliegend insbesondere in Form von konvexen und/oder halbzylinderförmigen Erhöhungen. Im vorliegenden Fall weist die weitere Kopplungsschnittstelle 24 dabei beispielhaft 24 radiale Anschlagerhöhungen 26 auf. Die radialen Anschlagerhöhungen 26 sind dazu vorgesehen, eine radiale Bewegung des Stators 14 zum Gehäuse 20 zu begrenzen, sodass bei Schockbelastungen ein Kontakt des Stators 14 mit dem Rotor 38 vermieden wird. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, auf radiale Anschlagerhöhungen zu verzichten.
Im vorliegenden Fall umfasst der Grundkörper 16 zudem mehrere, vorliegend insbesondere 12, axiale Versteifungsrippen 34, welche sich in senkrechter Richtung zu einer Haupterstreckungsebene des Grundkörpers 16 erstrecken. Die Versteifungsrippen 34 sind an der Innenfläche und/oder Innenseite des Grundkörpers 16 angeordnet. Die Versteifungsrippen 34 sind dabei im Bereich der Kopplungsschnittstelle 22 angeordnet. Die Versteifungsrippen 34 sind in Umfangsrichtung des Grundkörpers 16 gleichmäßig verteilt angeordnet. Ferner sind die Versteifungsrippen 34 in radialen Vertiefungen 42 des Stators 14 angeordnet, welche sich in axialer Richtung erstrecken. Vorliegend erstrecken sich die Versteifungsrippen 34 dabei über wenigstens 5 % einer gesamten axialen Länge des Stators 14. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, auf entsprechende Versteifungsrippen zu verzichten.
Ferner weist der Grundkörper 16 mehrere in eine, insbesondere dem Stator 14 abgewandte, Deckseite 28 eingeformte Führungsaussparungen 30 auf. Die Führungsaussparungen 30 sind vorliegend als Führungsnuten ausgebildet und zur Aufnahme und/oder Positionierung wenigstens eines elektrischen Leiterelements 32 vorgesehen. Im vorliegenden Fall sind die Führungsaussparungen zumindest dazu vorgesehen, neutrale Leiterstreifen, ansteuernde Leiterstreifen und Spulenwicklungen des Stators 14 aufzunehmen.
Darüber hinaus weist der Grundkörper 16 eine Rotorschnittstelle 36 zur Lagerung des, insbesondere mit dem Stator 14 zusammenwirkenden, Rotors 38 auf. Die Rotorschnittstelle 36 ist als zentrale Ausnehmung im Grundkörper 16 ausgebildet. Die Rotorschnittstelle 36 ist vorliegend als reine Transportsicherung ausgebildet und dient dabei zur Lagerung des Rotors 38 beim Transport. Eine Lagerung des Rotors 38 im Betrieb wird vorliegend durch ein anderes Bauteil der elektrischen Maschine 12 realisiert. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, eine entsprechende Rotorschnittstelle zur Lagerung eines Rotors im Betrieb einzusetzen. Zudem ist denkbar, auf eine entsprechende Rotorschnittstelle zu verzichten.
Zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators 14 von dem Gehäuse 20 umfasst die Anschlussplatte 10 ferner ein den Grundkörper 16 in Umfangsrichtung umgreifendes, flexibles Entkoppelelement 18. Das flexible Entkoppelelement 18 ist in einem montierten Zustand in einer Aufnahmenut 56 des Grundkörpers 16 angeordnet und umgreift diesen in Umfangsrichtung vollständig. Ferner ist das flexible Entkoppelelement 18 elastisch ausgebildet und besteht vorliegend insbesondere aus einem Elastomer. Das flexible Entkoppelelement 18 ist dabei als O-Ring ausgebildet und lösbar mit dem Grundkörper 16 gekoppelt. Das flexible Entkoppelelement 18 bildet im monierten Zustand eine zweite Schnittstelle zum Gehäuse 20 aus und wirkt zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators 14 von dem Gehäuse 20 in radialer Richtung. Vorliegend erfolgt die Entkopplung des Stators 14 demnach von dem Grundkörper 16 über das flexible Entkoppelelement 18 auf das Gehäuse 20. Prinzipiell könnte ein flexibles Entkoppelelement jedoch auch als Federelement, als Gummielement und/oder als Gelelement ausgebildet sein. Ferner könnte ein flexibles Entkoppelelement grundsätzlich auch als Mehrkomponenten-Spritzgusselement ausgebildet und unlösbar, bevorzugt mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, mit einem Grundkörper verbunden sein.
Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschinenbaugruppe 40 ein weiteres Entkoppelelement 44, welches dazu vorgesehen, zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators 14 von dem Gehäuse 20 mit dem flexiblen Entkoppelelement 18 zusammenzuwirken. Das weitere Entkoppelelement 44 ist einstückig ausgebildet. Das weitere Entkoppelelement 44 ist in einem dem flexiblen Entkoppelelement 18 gegenüberliegenden weiteren axialen Endbereich des Stators 14, vorliegend insbesondere auf einer A-Seite und/oder Antriebsseite, angeordnet und umgreift den Stator 14 in Umfangsrichtung. Das flexible Entkoppelelement 18 und das weitere Entkoppelelement 44 sind ferner unterschiedlich aufgebaut und unterscheiden sich vorliegend zumindest teilweise in ihrem Aufbau und/oder ihrer Funktionsweise. Im vorliegenden Fall ist das weitere Entkoppelelement 44 von einem elastischen Entkoppelelement verschieden. Alternativ könnten ein flexibles Entkoppelelement und ein weiteres Entkoppelelement jedoch auch baugleich ausgebildet sein.
5 zeigt ein beispielhaftes Baukastensystem 48 zur Herstellung einer elektrischen Maschine 12. Das Baukastensystem 48 kann dabei sämtliche zuvor aufgeführten Bauteile umfassen. Zudem kann das Baukastensystem 48 weitere Bauteile umfassen.
Das Baukastensystem 48 umfasst im vorliegenden Fall zumindest das Gehäuse 20. Zudem umfasst das Baukastensystem 48 den Stator 14. Darüber hinaus umfasst das Baukastensystem 48 den Grundkörper 16. Das Gehäuse 20, der Stator 14 und der Grundkörper 16 sind vorliegend somit für unterschiedliche elektrische Maschinen 12 identisch. Ferner weist das Baukastensystem 48 eine Gruppe 50 von austauschbaren und wahlweise mit dem Grundkörper 16 koppelbaren, flexiblen Entkoppelelementen 18, 18` auf. Die Gruppe 50 von flexiblen Entkoppelelementen 18, 18` umfasst beispielhaft zwei Elemente. Die flexiblen Entkoppelelemente 18, 18` sind jeweils als O-Ring ausgebildet und lösbar mit dem Grundkörper 16 koppelbar. Im vorliegenden Fall weisen die flexiblen Entkoppelelemente 18, 18` eine unterschiedliche Shore-Härte auf und können dazu beispielsweise verschiedene Materialien bzw. Materialzusammensetzungen, unterschiedliche Breiten und/oder unterschiedliche Materialstärken aufweisen. Grundsätzlich könnte ein Baukastensystem jedoch auch eine Gruppe von unterschiedlichen Gehäusen, eine Gruppe von unterschiedlichen Statoren und/oder eine Gruppe von unterschiedlichen Grundkörpern aufweisen, welche sich beispielsweise in einem verwendeten Material und/oder einer Größe unterscheiden. Ferner kann eine Gruppe von flexiblen Entkoppelelementen auch eine andere Anzahl von Elementen aufweisen, wie beispielsweise zumindest vier oder zumindest zehn Elemente.
Im Folgenden wird unter Verweis auf die 6 abschließend ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine 12 mittels des Baukastensystems 48 beschrieben.
In einem Verfahrensschritt 60 wird das Gehäuse 20, der Stator 14 und der an den Endbereich des Stators 14 angepasste Grundkörper 16 bereitgestellt.
In einem Verfahrensschritt 62 wird, beispielsweise abhängig von einem gewünschten Entkoppelgrad und/oder von einer benötigten Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 12, ein flexibles Entkoppelelement 18, 18` aus der Gruppe 50 von flexiblen Entkoppelelementen 18, 18` ausgewählt.
In einem Verfahrensschritt 64 wird das ausgewählte flexible Entkoppelelement 18, 18`mit dem Grundkörper 16 gekoppelt, um die Anschlussplatte 10 herzustellen. Dabei wird in Abhängigkeit des gewünschten Entkoppelgrads und/oder der Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine 12 eine Shore-Härte der flexiblen Entkoppelelemente 18, 18` angepasst und/oder variiert, wodurch insbesondere ein Einheitsdesign der Anschlussplatte 10 realisiert und die Entkopplungsfunktion über verschiedene Klassen des flexiblen Entkoppelelements 18, 18` an den jeweiligen Stator 14 und Anwendungsfall angepasst werden kann.
Anschließend wird in einem Verfahrensschritt 66 die so hergestellte Anschlussplatte 10 mit dem Stator 14 verbunden, um die elektrische Maschinenbaugruppe 40 herzustellen. Zudem kann gegebenenfalls das weitere Entkoppelelement 44 mit dem Stator 14 verbunden werden.
Abschließend wird in einem Verfahrensschritt 68 die elektrische Maschinenbaugruppe 40 mit dem Gehäuse 20 verbunden, um die elektrische Maschine 12 herzustellen.
Das beispielhafte Ablaufdiagramm in 6 soll lediglich beispielhaft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine 12 mittels des Baukastensystems 48 beschreiben, wobei einzelne Verfahrensschritte und/oder eine Abfolge der Verfahrensschritte grundsätzlich auch variieren kann/können. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise denkbar, vorab einen Rotor bereitzustellen und/oder aus einer Gruppe von Rotoren auszuwählen und mit dem entsprechenden Stator zu verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004050743 A1 [0003]
EP 3373422 B1 [0004]

Claims

Anschlussplatte (10) für eine elektrische Maschine (12) umfassend einen an einen Endbereich eines Stators (14) der elektrischen Maschine (12) angepassten Grundkörper (16), gekennzeichnet durch wenigstens ein den Grundkörper (16) in Umfangsrichtung umgreifendes, flexibles Entkoppelelement (18) zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators (14) von einem Gehäuse (20).
Anschlussplatte (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Entkoppelelement (18) aus einem Elastomer besteht.
Anschlussplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Entkoppelelement als Mehrkomponenten-Spritzgusselement ausgebildet ist und unlösbar mit dem Grundkörper verbunden ist.
Anschlussplatte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Entkoppelelement (18) als O-Ring ausgebildet ist und lösbar mit dem Grundkörper (16) gekoppelt ist.
Anschlussplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) eine Kopplungsschnittstelle (22) zur Kopplung mit dem Stator (14) aufweist, wobei die Kopplungsschnittstelle (22) derart ausgestaltet ist, dass der Grundkörper (16) in einem montierten Zustand zumindest in radialer Richtung starr mit dem Stator (14) gekoppelt ist.
Anschlussplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) eine weitere Kopplungsschnittstelle (24) zur Kopplung mit dem Gehäuse (20) aufweist, wobei die weitere Kopplungsschnittstelle (24) mehrere in Umfangsrichtung des Grundkörpers (16) verteilte, radiale Anschlagerhöhungen (26) aufweist.
Anschlussplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) mehrere in eine Deckseite (28) des Grundkörpers (16) eingeformte Führungsaussparungen (30), insbesondere Führungsnuten, zur Aufnahme und/oder Positionierung wenigstens eines elektrischen Leiterelements (32) aufweist.
Anschlussplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) mehrere axiale Versteifungsrippen (34) aufweist, welche sich in senkrechter Richtung zu einer Haupterstreckungsebene des Grundkörpers (16) erstrecken.
Anschlussplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) einstückig ausgebildet ist.
Anschlussplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16) eine Rotorschnittstelle (36) zur Lagerung eines Rotors (38) der elektrischen Maschine (12) aufweist.
Elektrische Maschinenbaugruppe (40) mit einem Stator (14) und mit einer Anschlussplatte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlussplatte (10) im axialen Endbereich des Stators (14) angeordnet ist und den Stator (14) zu wenigstens einem Großteil in Umfangsrichtung umgreift.
Elektrische Maschinenbaugruppe (40) nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (14) mehrere, in Umfangsrichtung verteilte, radiale Vertiefungen (42) aufweist, welche sich in axialer Richtung erstrecken und in welchen die Versteifungsrippen (34) angeordnet sind.
Elektrische Maschinenbaugruppe (40) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussplatte (10) auf einer B-Seite und/oder Abtriebsseite angeordnet ist.
Elektrische Maschinenbaugruppe (40) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres Entkoppelelement (44) zur Anordnung in einem der Anschlussplatte (10) gegenüberliegenden weiteren axialen Endbereich des Stators (14).
Elektrische Maschine (12), insbesondere Elektromotor, mit einem Gehäuse (20) und mit einer elektrischen Maschinenbaugruppe (40) nach einem der Ansprüche 11 bis 14.
Lenksystem (46) umfassend wenigstens eine elektrische Maschine (12) nach Anspruch 15.
Lenksystem (46) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) als Lenkgetriebegehäuse und/oder einstückig mit einem Lenkgetriebegehäuse ausgebildet ist.
Baukastensystem (48) zur Herstellung einer elektrischen Maschine (12), mit einem Gehäuse (20), mit einem Stator (14), mit einem an einen Endbereich des Stators (14) angepassten Grundkörper (16) und mit einer Gruppe (50) von wahlweise mit dem Grundkörper (16) koppelbaren, flexiblen Entkoppelelementen (18, 18`) zur, insbesondere akustischen, Entkopplung des Stators (14) von dem Gehäuse (20), wobei die flexiblen Entkoppelelemente (18, 18`) jeweils eine unterschiedliche Shore-Härte aufweisen.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine (12) mittels eines Baukastensystems (48) nach Anspruch 18, wobei ein Gehäuse (20), ein Stator (14) und ein an einen Endbereich des Stators (14) angepasster Grundkörper (16) bereitgestellt werden, wobei wenigstens ein flexibles Entkoppelelement (18, 18') aus der Gruppe (50) von flexiblen Entkoppelelementen (18, 18`) ausgewählt wird, wobei das flexible Entkoppelelement (18, 18') zur Herstellung einer Anschlussplatte (10) mit dem Grundkörper (16) gekoppelt wird, und wobei die Anschlussplatte (10) mit dem Gehäuse (20) und dem Stator (14) verbunden wird.