JP2007507195A - Device with components connected to each other via a press fit, in particular an electric machine - Google Patents
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Abstract
プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分(16,18)を備えた装置(10)、特に電気機械であって、少なくとも1つの外側の構成部分(18)、特にハウジングと、少なくとも1つの内側の構成部分(16)、特にステータとが、プレス嵌めを介して互いに内外に嵌め合わされている形式のものが提案される。本発明の構成では、前記少なくとも1つの外側の構成部分(18)と、前記少なくとも1つの内側の構成部分(16)との間に、プレス嵌めの力を伝達するレール(32)が配置されており、該レール(32)が、少なくとも部分的に塑性変形させられており、かつ/または前記外側の構成部分(18)が弾性変形させられている。これにより公差の補償が容易に可能となる。 Device (10) with components (16, 18) connected to one another via a press fit, in particular an electrical machine, comprising at least one outer component (18), in particular a housing, and at least one inner A component is proposed in which the component (16), in particular the stator, is fitted inside and outside with a press fit. In the configuration of the present invention, a rail (32) for transmitting a press-fitting force is disposed between the at least one outer component (18) and the at least one inner component (16). The rail (32) is at least partially plastically deformed and / or the outer component (18) is elastically deformed. This facilitates tolerance compensation.
Description
背景技術
本発明は、請求項1の上位概念部に記載の形式の、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた装置、特に電気機械に関する。
The present invention relates to an apparatus, in particular an electric machine, comprising components connected to one another via a press fit, in the form of the superordinate concept part of claim 1.
本願出願後に公開されたドイツ連邦共和国特許出願公開第10261617号明細書に基づき、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた装置、特に電気機械が公知である。この場合、少なくとも1つの外側の構成部分、特にハウジングと、少なくとも1つの内側の構成部分、特にステータとが、プレス嵌めを介して互いに結合されている。これらの構成部分は、ばね弾性的な緊締スリーブを介して互いに結合されている。 A device, in particular an electric machine, with components connected to one another via a press-fit is known from German Offenlegungsschrift DE 10261617 published after the application. In this case, at least one outer component, in particular the housing, and at least one inner component, in particular the stator, are connected to one another via a press fit. These components are connected to one another via a spring-elastic clamping sleeve.
ステータが該ステータとハウジングとの間の別の構成部分の使用なしに直接に過剰寸法を用いてハウジング内に圧入されるような装置が知られている。ハウジングは深絞り成形されている。ステータは薄板積層体であり、この薄板積層体は打抜き成形された薄板もしくは個別鋼板から形成されていて、電気機械のステータ巻線を支持している。薄板積層体の外周面に設けられた表面はハウジングの内周面の表面に比べて粗いので、嵌合時にはチップ形成が生じる恐れがある。このことは軸受け損傷、短絡および/または電気機械のロックを招く危険がある。 Devices are known in which the stator is pressed into the housing directly using oversize without the use of another component between the stator and the housing. The housing is deep drawn. The stator is a thin plate laminate, which is formed from a stamped thin plate or individual steel plates and supports the stator windings of the electric machine. Since the surface provided on the outer peripheral surface of the thin plate laminate is rougher than the surface of the inner peripheral surface of the housing, chip formation may occur during fitting. This can lead to bearing damage, short circuits and / or electrical machine locks.
発明の利点
請求項1に記載の、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分を備えた本発明による装置、特に電気機械には、次のような利点がある。すなわち、内側の構成部分を外側の構成部分に圧入する際の相対運動がもはや直接に両構成部分の間で行われるのではなく、レールと、両構成部分のいずれか一方の構成部分との間、有利にはレールと外側の構成部分との間で行われる。その結果、嵌合時のチップ形成を少なくとも減少させることができる。このためには、前記少なくとも1つの外側の構成部分と、前記少なくとも1つの内側の構成部分との間に、プレス嵌めの力を伝達するレールが配置されており、該レールが、少なくとも部分的に塑性変形させられており、かつ/または前記外側の構成部分が弾性変形させられている。
Advantages of the invention The device according to the invention with the components connected to one another via a press fit, in particular an electric machine, according to claim 1 has the following advantages. That is, the relative movement in pressing the inner component into the outer component is no longer directly between the components, but between the rail and one of the components. , Preferably between the rail and the outer component. As a result, chip formation at the time of fitting can be reduced at least. For this purpose, a rail for transmitting a press-fit force is arranged between the at least one outer component and the at least one inner component, the rail at least partly. It is plastically deformed and / or the outer component is elastically deformed.
レールが嵌合方向に延在するように配置されていると有利である。嵌合方向は直線状あるいはまた螺旋状等の延在軌道を有していてよい。 It is advantageous if the rails are arranged to extend in the mating direction. The fitting direction may have a linear or spiral extending track.
強力なプレスペアリングの場合、レールは圧入時に容易に変形し得るか、もしくは扁平に押し潰される。このことは大きな公差の補償を可能にする。それと同時に、または公差補償の別の手段として、ハウジングも弾性的な範囲で変形し得る。これにより、内側の構成部分および外側の構成部分の、より大きな公差もやはり容易に補償され得る。熱膨張によるジオメトリ変化が生じた場合には、ハウジングがばねエレメントとして作用するので、プレス嵌めのプリロード力もしくは予荷重力は十分に維持される。 In the case of strong press pairing, the rail can be easily deformed when pressed or flattened. This allows for large tolerance compensation. At the same time or as another means of tolerance compensation, the housing can also be deformed in an elastic range. Thereby, the larger tolerances of the inner and outer components can also be easily compensated. When a change in geometry due to thermal expansion occurs, the housing acts as a spring element, so that the press-fit preload or preload force is sufficiently maintained.
さらに、前記少なくとも1つの外側の構成部分が内周面を有しており、前記少なくとも1つの内側の構成部分が外周面を有しており、前記内側の構成部分の外周面と、前記外側の構成部分の内周面とが主としてギャップを形成しており、レールが前記内周面と前記外周面とに分配されていると有利である。このギャップにより、内側の構成部分と外側の構成部分との直接的な接触は回避される。しかし、内側の構成部分と外側の構成部分とが所定の個所において互いに接触し合うことは相変わらず可能である。 Further, the at least one outer component has an inner peripheral surface, the at least one inner component has an outer peripheral surface, the outer peripheral surface of the inner component, and the outer It is advantageous if the inner peripheral surface of the component part mainly forms a gap and the rail is distributed between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface. This gap avoids direct contact between the inner component and the outer component. However, it is still possible for the inner component and the outer component to contact each other at a predetermined location.
ハウジングは深絞り成形されていると有利である。なぜならば、こうしてハウジングが好都合に製造され得るようになり、しかも比較的薄い肉厚さに基づき嵌合時に一層容易に変形するからである。ハウジングが、たとえば円形の横断面を有していると、ハウジングは弾性的な範囲で軽度に多角形に変形する。これにより、内側の構成部分および外側の構成部分の一層大きな直径公差が補償され得るようになり、そして熱膨張時のプリロード力もしくは予荷重力の維持効果も増幅される。 The housing is advantageously deep drawn. This is because the housing can now be conveniently manufactured and is more easily deformed when mated due to its relatively thin wall thickness. If the housing has, for example, a circular cross section, the housing is slightly deformed into a polygon within an elastic range. This makes it possible to compensate for the larger diameter tolerances of the inner and outer components and also amplifies the preload or preload force maintenance effect during thermal expansion.
レールの一方の端部が導入のための斜面または曲げ部を有していると、両構成部分を一層簡単に嵌め合わせることができる。 If one end of the rail has a bevel or bend for introduction, both components can be fitted together more easily.
レールが、前記内側の構成部分および/または前記外側の構成部分に設けられた、嵌合方向に延在する溝内に配置されていると有利である。これにより、レールは明確に規定された組立て位置を有している。この場合、レールが、嵌合前に前記内側の構成部分または前記外側の構成部分に位置固定されていることも有利である。 Advantageously, the rail is arranged in a groove provided in the inner and / or outer component and extending in the mating direction. Thus, the rail has a clearly defined assembly position. In this case, it is also advantageous for the rail to be fixed in position on the inner or outer component before mating.
さらに、レールが、嵌合前に円形の横断面を有していると有利である。なぜならば、これによりレールを一層容易に位置決めすることができるからである。レールが、嵌合させたい別の前記構成部分よりも柔らかい材料、特に銅、有利には銅線材から成っていると、塑性変形され得るのは主としてレールだけとなる。 Furthermore, it is advantageous if the rail has a circular cross section before mating. This is because the rail can be positioned more easily. If the rail is made of a softer material than the other component to be fitted, in particular copper, preferably copper wire, only the rail can be plastically deformed.
レールが、スリーブに設けられたリブもしくはプレスリブまたは部分的な過剰***部として形成されていると、以下に挙げる利点が提供される:
−適合可能なプレス範囲、特に周面に設けられた部分的な過剰***部の形成による、大きな製造公差の補償、
−多数のプレスリブによる、ステータからハウジングへの大きな熱伝達、
−単純に形成された構成部分の使用、ひいては製造コストの削減、
−組立て複合体のための少数の構成部分の使用、ひいては設備コストの削減および全製造コストの削減、
−外側範囲における付加的な材料節約なしの薄板積層されたステータの使用(積層コアにおける磁束流損失なし)、
−公知の組立て・製作プロセスの使用、
−製造公差に基づいたステータの円周への適合(長さ補償は開いた範囲で行われる)、
−大量生産における器械による、接着剤なしのプロセス確実な置換え、
−プレスリブの数および構成による所要クランプ力の大きなバリエーション(出力の強力なモータにおいても出力の弱いモータにおいても使用可能)、
−ステータの磁気帰路リングにおける磁束流損失なし(その理由は、銅レールの単独使用時におけるような長手方向に向けられた溝が設けられていない)。
If the rail is formed as a rib or press rib provided on the sleeve or as a partial excess ridge, the following advantages are provided:
-Compensation of large manufacturing tolerances by adaptable press range, in particular by the formation of partial over-protrusions on the peripheral surface,
-Large heat transfer from the stator to the housing by means of multiple press ribs,
-The use of simply formed components, which in turn reduces manufacturing costs,
-The use of a small number of components for the assembly complex, which in turn reduces equipment costs and overall manufacturing costs,
-Use of thin laminated stators without additional material savings in the outer area (no flux flow loss in the laminated core),
-Use of known assembly and production processes;
-Fit to the circumference of the stator based on manufacturing tolerances (length compensation is performed in an open range),
-Adhesive-free process reliable replacement with instruments in mass production,
-Large variation in required clamping force depending on the number and configuration of press ribs (can be used with both high-power and low-power motors),
-No magnetic flux loss in the magnetic return ring of the stator (because there is no longitudinally oriented groove as in the single use of the copper rail).
スリーブが、軸方向に延びるスリットを有していると、円周の公差を容易に補償することができる。 If the sleeve has a slit extending in the axial direction, the tolerance of the circumference can be easily compensated.
スリーブが、内方へ向けられたつばを有していると、このスリーブは一層簡単に嵌合され得る。 If the sleeve has an inwardly directed collar, the sleeve can be fitted more easily.
本発明による装置のさらに別の利点および有利な改良形は請求項2以下および明細書から明らかである。 Further advantages and advantageous refinements of the device according to the invention are evident from the claims 2 and below and from the description.
図面
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
In the following, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、電気機械を図2の切断線I-Iに沿って断面した縦断面図であり、
図2は、電気機械を図1の切断線II-IIに沿って断面した横断面図であり、
図3は、図1に示した電気機械を、別の構成部分を備えた形で示す横断面図であり、
図4は、図3に示した電気機械を、変えられた構成部分を備えた形で示す横断面図であり、
図5は、スリーブの一部を端面側から見た図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric machine taken along a cutting line II in FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric machine taken along section line II-II in FIG.
FIG. 3 is a transverse sectional view showing the electric machine shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the electrical machine shown in FIG. 3 with the changed components.
FIG. 5 is a view of a part of the sleeve as seen from the end face side.
実施例の説明
図1および図2には、電気機械10の形の装置が縦断面図もしくは横断面図で描かれている。電気機械10は電動モータ(コンミテータモータ、電子整流式の直流モータ、交流モータ、三相交流モータ等)、ジェネレータまたはこれに類するものであってよい。電気機械10がモータとして使用される場合、電気機械10は、たとえば自動車のパワーウィンドウ、ブロワ、クラッチアクチュエータ、アクチュエータまたはウィンドウワイパのための駆動装置において使用され得る。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS In FIGS. 1 and 2, a device in the form of an
電気機械10はロータ12を有している。このロータ12はシャフト14に装着配置されている。シャフト14は電気機械10の端面側に配置された2つの軸受け15.1,15.2内に支承されている。さらに電気機械10はステータ16を有している。このステータ16はロータ12を取り囲むように配置されていて、それ自体はハウジング18内に固定されている。ハウジング18は有利には深絞り成形されていて、ガルファン(Galfan)、つまり溶融メッキにより仕上げ加工された鋼薄板または深絞り成形のために適した別の材料から製造されていてよい。ステータ16はほぼ環状に形成されていて、周面に配置された、内方へ向けられた複数の磁極ティース20を有している。ステータ16はさらに薄板積層体19を有しており、この薄板積層体19は打抜き成形された複数の薄板もしくは個別金属薄板から形成されている。電気機械10の軸方向に延びる磁極ティース20には、公知の形式で巻線22が巻き付けられている。巻線22は、たとえば電子整流式のモータの場合には励磁巻線であってよい。ジェネレータの場合には、巻線22で電圧もしくは電流を取り出すことができる。図面には、電気的な接続部24が概略的に図示されており、この場合、電気機械10には場合によっては電子装置が設けられていてもよい。
The
ステータ16とハウジング18とは、プレス嵌めを介して互いに結合された構成部分である。この場合、ステータ16は内側の構成部分を成し、ハウジング18は外側の構成部分を成している。両構成部分はプレス嵌めを介して互いに内外に嵌め合わされている。ハウジング18は内周面26を有しており、ステータ16は外周面28を有している。ハウジング18およびステータ16もしくは外周面28および内周面26は、ギャップ30を形成している。もちろん、直接的な電気的な接続を可能にするために、ステータ16とハウジング18とが部分的に接触し合っていることも可能である。
The
ハウジング18とステータ16との間には、プレス嵌めの力を伝達する条片状のレール32が配置されている。本実施例では、内周面26もしくは外周面28に均一に分配配置された3つのレールが設けられている。もちろん、3つ以外の数や不均一な分配も可能である。これらのレール32は薄板積層体19の長さの少なくとも一部にわたって延びていて、ほぼ切断線II(図1)の矢印と合致する嵌合方向に延在するように配置されている。もちろん、別の延在軌道、たとえば螺旋状の延在軌道も可能である。レール32は溝34内に配置されていると有利である。これらの溝34はステータ16の外周面28に形成されていて、やはり切断線II(図1)の矢印と合致した嵌合方向に延在している。択一的または付加的に、このような溝34がハウジング18の内周面26に形成されていてもよい。図2からよく判るように、レール32は溝34から突出している。嵌合方向IIに向けられた、レール32の各端部36では、レール32が斜面または図1に示したように内方へ向けられたか、もしくはハウジング18の内周面26から離れる方向へ向けられた曲げ部38を有している。これにより、ハウジング18内への導入が容易になる。曲げ部38により、場合によってはさらに付加的な接着過程によって、レール32は嵌合前にステータ16に位置固定され得る。曲げ部38によって、レール32が嵌合時に滑りずれないようにするための手段も与えられている。択一的には、レールがハウジング18の内周面26に位置固定されていてもよい。その場合、斜面または曲げ部38は外方へ向けられているか、もしくはステータ16の外周面28から離れる方向へ向けられている。
Between the
レール32は、嵌合したい構成部分、つまりステータ16および/またはハウジング18よりも柔らかい材料から形成されている。本実施例では、レールが銅、有利には銅線材もしくは銅合金ならびにアルミニウムもしくはアルミニウム合金から製造されている。択一的には、レール32がその他の材料、たとえば鋼から製造されていてよい。理想的にはレール32は嵌合前に円形の横断面を有している。このことは特に有利である。なぜならば、所要の寸法に細断するだけでよい完成した銅線材を使用することができるからである。
The
嵌合前にレール32は薄板積層体19もしくはステータ16に設けられた溝内に配置される。次いで、ステータ16はレール32と共にハウジング18内へ圧入される。このときにレール32は少なくとも部分的に塑性変形させられ、かつ/またはハウジング18が弾性変形させられる。レール32が塑性変形させられ、かつ/またはハウジング18が弾性変形させられると、これらの構成部分は互いに削り合わなくなるので、チップ形成が生じなくなる。
Prior to the fitting, the
互いに内外に嵌め合わされた部分であるステータ16とハウジング18とを備えた電気機械10の代わりに、プレス嵌めを介して互いに内外に嵌め合わされた内側の構成部分と外側の構成部分とを有する別の装置においても、レール32を使用することができる。これらの構成部分は円形の横断面を有している必要はない。少なくとも1つの凸状湾曲面を持った横断面または少なくとも1つの角隅を持った横断面も可能である。
Instead of the
図3には、特に有利な実施例が示されている。レール32は複数のリブまたは部分的な過剰***部としてスリーブ40もしくは開いた周壁に形成されている。これらのレール32はスリーブ40の周面に均一に分配されている。レール32は、凹部の容積が過剰***部の容積にほぼ相当するように形成されている。こうして、スリーブ40を平坦な裁断片から非切削加工により成形することができる。さらにスリーブ40は軸方向に延びるスリット42を有している。スリーブ40は、このスリーブ40がハウジング18に押し込まれる方の端面側に、内方へ向けられたつば38(図1参照)を有している。その他の部分は図1および図2に示した実施例の場合と同一であり、同じ符号で示されている。これらの部分についての再度の詳しい説明は省略する。
FIG. 3 shows a particularly advantageous embodiment. The
レール32は内方へ向けられている。これにより、レール32はステータに接触していて、嵌合時に互いに押し合わされる。この場合には外側に位置している、スリーブ40の平滑な面はハウジング18に接触している。レール32はロータシャフト方向に対してゼロ度とは異なる角度を有していてよい。レールが軸平行であると、つまりロータシャフト方向に対してゼロ度の角度を有していると、ステータ16は圧入時にハウジング18に対する相対回動の傾向を示さない。ECモータ(電子整流式のモータ)における使用および作業磁石の位相と磁極ティース20の位相との間での正確な対応付けに基づき、ハウジング18内でのステータ16の正確な位置が可能となる。
The
軸方向のつば38を備えたスリーブ40の使用により、ハンドリングは極めて簡単となる。スリーブ40は延性のある材料、たとえばアルミニウム、銅、鉛、黄銅等から製造されており、これにより一層簡単な製造および大量生産の製作過程への一層簡単な組込みが可能となる。組立て時では、まずスリーブ40がステータ16に巻き付けられ、その後に、こうして形成されたユニットが一緒にハウジング18内へ押し込まれる。軸方向のつば38により、スリーブ40がプレス方向とは反対の方向にずれることが阻止される。
The use of a
図4には、スリーブ44が示されている。スリーブ44では、上記スリーブ40とは異なり、レール32が外方へ向けられている。これにより、スリーブ44はその平滑な内面を有しており、この内面がステータ16に接触し得る。
In FIG. 4, a
図3および図4に示した実施例において重要となるのは、ステータ16が半径方向で、延性のある材料から成る開いた円筒状のスリーブを介して、部分的な過剰***部もしくはレール32によってハウジング18に対してクランプされることである。この場合、有利にはレール32もしくはプレスリブの成形は平坦な裁断片の塑性変形加工の結果である。この裁断片はその後に成形されてスリーブ40を形成する。引き続き、ステータ16がスリーブ40,44もしくは開いたリングを介してハウジング18内にクランプされる。つば38はプレス方向で見て前側に配置されている。スリーブ40は圧入後でもスリット42またはギャップを有していると有利である。この場合、ステータ16もハウジング18も、互いに面した周面に円筒状の形状を有していると有利である。
What is important in the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is that the
図5には、変化実施例によるスリーブ46の一部が示されている。このスリーブ46では、両側にレール32が設けられている。レール32は互いに鏡像対称的に向かい合って位置して配置されているか、または互いにずらされて向かい合って位置して配置されていてよい。1つまたは複数の互いに向かい合って位置するレールペアまたはリブペアにおける利点は、これらのレール32がセンタリング部として利用され得ることにある。これにより、プレス嵌めの当初の機能が損なわれることはない。ステータ16とハウジング18との間のセンタリング部はステータ16の外側では1つまたは複数の溝により、ハウジング18の内側では1つまたは複数の溝によって置き換えられ得る。その場合、これらの溝内にはレール32が嵌め込まれる。
FIG. 5 shows a part of a
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