WO2009021904A1 - Elektrische maschine mit einer vorrichtung zur befestigung eines stators - Google Patents

Elektrische maschine mit einer vorrichtung zur befestigung eines stators Download PDF

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WO2009021904A1
WO2009021904A1 PCT/EP2008/060412 EP2008060412W WO2009021904A1 WO 2009021904 A1 WO2009021904 A1 WO 2009021904A1 EP 2008060412 W EP2008060412 W EP 2008060412W WO 2009021904 A1 WO2009021904 A1 WO 2009021904A1
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stator
fastening device
machine housing
clamping
housing
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PCT/EP2008/060412
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Rainer Stoeckl
Thorsten Rohwer
Alexander Bawidamann
Matthias Gebhard
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
    • H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor

Definitions

  • the invention relates to a fastening device for a stator according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a fastening device has become known for example from DE 103 32 957 A1.
  • Figure 1 is a schematic longitudinal sectional view of an electric machine with a stator according to the invention according to the section line I- 1 in Fig. 2.
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the electric machine of Fig. 1; 3 shows the stator fastening according to the invention in an enlarged plan view according to the detail III in FIG. 2; and FIG. 4 shows the stator fastening according to the invention in an enlarged view
  • FIGS. 1 to 4 an electric machine with a stator mounting according to the present invention will be described.
  • the electric machine is an EC motor used in a vehicle.
  • Fig. 1 is a sectional view taken along the line I-I in Fig. 2, and Figs. 3 and 4 are enlarged views according to the detail III in Fig. 2 and the detail IV in Fig. 1st
  • the in Fign. 1 and 2 shown electrical machine 1 comprises a cylindrical machine housing 2, a stator 3 fixed therein, a rotor shaft 4 with a permanent magnet 5 disposed thereon and an electrical plug connection, not shown.
  • the machine housing 2 is cup-shaped and closed at its open side with a cover element, not shown.
  • the rotor shaft 4 is mounted at its two ends in two bearings 6, wherein the provided on the open side of the machine housing 2 bearing 6 is fixed by means of a support member 7 on the machine housing 2.
  • the torque of the rotor shaft 4 can be removed via a toothing 8 at the end of the rotor shaft 4 facing the open side of the machine housing 2.
  • the stator 3 comprises, in a known manner, a sleeve-shaped stator housing 9, a stator lamella packet with windings 10 fixed therein and a sensor block (not shown).
  • the stator 3 is inserted axially into the circular opening 11 of the machine housing 2 until the stator housing 9 bears against an annular shoulder 12 of the machine housing 2.
  • the machine housing 2 may also have a plurality of non-circumferential stops.
  • the attachment of the stator 3 in the machine housing 2 is effected by three clamping claws 13 which are screwed to the machine housing 2 and the stator housing 9 am Clamp the annular shoulder 12 axially.
  • the three clamping claws 13 are each arranged equidistant from each other in the circumferential direction of the machine housing 2.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate the attachment between the machine housing 2 and stator 3 by means of a clamping claw 13 in detail.
  • the clamping claw 13 is screwed by two screws 14 frontally on the machine housing 2 and clamped with its free Pratzenende 15, which is directed radially inward and the stator housing 9 engages behind in the direction of insertion of the stator 3, the stator housing 9 axially fixed to the annular shoulder 12.
  • the free Pratzenende 15 engages accurately between two lateral stops 16 of the stator housing 9, whereby the stator housing 9 within the machine housing 2 rotatably about the rotor axis 17 (Fig. 1) is fixed.
  • the two stops 16 are formed by two parallel side walls of a recess 18 which is provided in the end face of the stator housing 9 and is radially outwardly open.
  • the distance between the two side walls 16 corresponds to the width of the free Pratzenendes 15.
  • the clamping claws 13 engages with its free Pratzenende 15 positively in the recess 18, whereby the stator housing 9 is fixed both axially and rotationally fixed in the machine housing 2.
  • the free Pratzenende 15 has a projecting towards the stator housing 9, extending in the circumferential direction embossing 19, with which the clamping claw 13 on the stator housing 9, i. on the bottom 20 of the recess 18, linearly applied.
  • This linear system makes it possible to exert a defined axial pressure with the clamping claw 13 on the stator housing 9 and to compensate for axial thermal expansions.
  • the screws 14 are screwed into threaded holes (slots) 21 of the machine housing 2, whereby - to a limited extent - the position of the stator 3 can be adjusted axially or adjusted.
  • the threaded holes 21 have in their adjoining the clamping claw 13 area a clearance 22, ie a section without thread on, so that the Screw 14 can easily bend.
  • the screw 14 then acts like a spring, and bending stresses are significantly reduced.
  • the clamping claw 13 has between its embossment 19 and the screws 14 on both sides in each case a constriction 23.
  • the dashed line indicated in Fig. 3 connecting line 24 between the two constrictions 23 defines the bending line of the free Pratzenendes 15, whereby the bending load is significantly reduced below the screw heads.
  • the connecting line 24 also serves as a possible predetermined breaking point in heavy overload in case of failure.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Befestigung eines Stators (3) in einer Öffnung (11) eines Maschinengehäuses (2) ist der Stator (3) erfindungsgemäß durch mindestens zwei am Maschinengehäuse (2) befestigte Spannpratzen (13) gegen einen Ringabsatz (11) des Maschinengehäuses (2) oder gegen mindestens zwei nicht umlaufende Anschläge (11) axial festgespannt.

Description

ELEKTRISCHE MASCHINE MIT EINER VORRICHTUNG ZUR BEFESTIGUNG
EINES STATORS
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Befestigungsvorrichtung für einen Stator nach der Gattung des Patentanspruchs 1 .
Eine derartige Befestigungsvorrichtung ist beispielsweise durch die DE 103 32 957 A1 bekannt geworden.
Bei dieser bekannten Befestigungsvorrichtung sind am inneren Mantelumfang des Gehäuses nach innen vorstehende Längssicken, die über die gesamte Länge des zylindrischen Teils des Gehäuses verlaufen, ausgebildet. Der Stator wird durch diese vorstehenden Längssicken des Gehäuses gehalten, wobei die Längssicken wie ein Federelement wirken und den Stator im Gehäuse festklemmen. Die Klemmkraft ist dabei derart groß, dass der Stator sich nicht relativ zum Gehäuse verdrehen oder in Axialrichtung verschieben kann. Die Längssicken sind am Umfang des Gehäuses jeweils gleich weit voneinander beabstandet, sodass eine gleichmäßige Klemmkraft auf den Stator ausgeübt wird. Durch diese Formgestaltung des Gehäuses kann der Stator ohne Kleben im Gehäuse befestigt werden. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den Stator mittels Spannpratzen im Maschinengehäuse axial festzuspannen und insbesondere auch drehfest zu fixieren.
Vorteile der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung sind: kostengünstige Lösung
Fixierung der axialen wie radialen Bewegung des Stators mit demselben Bauteil
(Spannpratze) - Skalierbarkeit durch Bauteilwiederholung am Umfang
Lösbarkeit/Trennbarkeit der Materialien (Umweltschutzanforderung,
Serviceanforderungen) minimaler Einfluss auf magnetische Randbedingungen (minimale Störfelder)
Vermeidung von unterschiedlichen Materialpassungen, wie z.B. Aluminium in Stahl oder umgekehrt axiale Einstellbarkeit (Justierbarkeit) der Statorlage
Standardisierung von Bauteilen (Bauteilclusterung) möglich
Verwendung von Standardverbindungsmaterialien (Schrauben)
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ist in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten Merkmale sind rein schematisch und nicht maßstäblich zu verstehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen Statorbefestigung gemäß der Schnittlinie I- 1 in Fig. 2;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die elektrische Maschine von Fig. 1 ; Fig. 3 die erfindungsgemäße Statorbefestigung in einer vergrößerten Draufsicht gemäß dem Detail III in Fig. 2; und Fig. 4 die erfindungsgemäße Statorbefestigung in einer vergrößerten
Längsschnittansicht gemäß dem Detail IV in Fig. 1 .
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fign. 1 bis 4 eine elektrische Maschine mit einer Statorbefestigung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die elektrische Maschine ist ein EC-Motor, welcher in einem Fahrzeug verwendet wird. Fig. 1 ist eine Schnittansicht entlang der Linie l-l in Fig. 2, und die Fign. 3 und 4 sind vergrößerte Ansichten gemäß dem Detail III in Fig. 2 bzw. dem Detail IV in Fig. 1 .
Die in Fign. 1 und 2 gezeigte elektrische Maschine 1 umfasst ein zylindrisches Maschinengehäuse 2, einen darin befestigten Stator 3, eine Rotorwelle 4 mit einem daran angeordneten Permanentmagneten 5 sowie einen nicht gezeigten elektrischen Steckanschluss. Das Maschinengehäuse 2 ist topfförmig ausgebildet und an seiner offenen Seite mit einem nicht gezeigten Deckelelement verschlossen. Die Rotorwelle 4 ist an ihren beiden Enden in zwei Lagern 6 gelagert, wobei das an der offenen Seite des Maschinengehäuses 2 vorgesehene Lager 6 mittels eines Trägerteils 7 am Maschinengehäuse 2 befestigt ist. Das Drehmoment der Rotorwelle 4 kann über eine Verzahnung 8 an dem der offenen Seite des Maschinengehäuses 2 zugewandten Ende der Rotorwelle 4 abgenommen werden. Der Stator 3 umfasst in bekannter Weise ein hülsenförmiges Statorgehäuse 9, ein darin fixiertes Statorlamellenpaket mit Wicklungen 10 sowie eine Sensohk (nicht gezeigt).
Der Stator 3 ist in die kreisrunde Öffnung 11 des Maschinengehäuses 2 axial eingesetzt, bis das Statorgehäuse 9 an einem Ringabsatz 12 des Maschinengehäuses 2 anliegt. Anstelle eines umlaufenden Ringabsatzes 12 kann das Maschinengehäuse 2 auch mehrere nicht umlaufende Anschläge aufweisen. Die Befestigung des Stators 3 im Maschinengehäuse 2 erfolgt durch drei Spannpratzen 13, die am Maschinengehäuse 2 verschraubt sind und das Statorgehäuse 9 am Ringabsatz 12 axial festspannen. Die drei Spannpratzen 13 sind in Umfangsrichtung des Maschinengehäuses 2 jeweils gleichweit voneinander beabstandet angeordnet.
Fign. 3 und 4 stellen die Befestigung zwischen Maschinengehäuse 2 und Stator 3 mittels einer Spannpratze 13 im Detail dar.
Die Spannpratze 13 ist über zwei Schrauben 14 stirnseitig am Maschinengehäuse 2 festgeschraubt und spannt mit ihrem freien Pratzenende 15, welches radial nach innen gerichtet ist und das Statorgehäuse 9 in Einsetzrichtung des Stators 3 hintergreift, das Statorgehäuse 9 an den Ringabsatz 12 axial fest. Dabei greift das freie Pratzenende 15 passgenau zwischen zwei seitliche Anschläge 16 des Statorgehäuses 9 ein, wodurch das Statorgehäuse 9 innerhalb des Maschinengehäuses 2 drehfest um die Rotorachse 17 (Fig. 1 ) fixiert ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Anschläge 16 durch zwei parallele Seitenwände einer Aussparung 18 gebildet, die in der Stirnseite des Statorgehäuses 9 vorgesehen ist und radial nach außen offen ist. Der Abstand der beiden Seitenwände 16 entspricht der Breite des freien Pratzenendes 15. Mit anderen Worten greift die Spannpratze 13 mit ihrem freien Pratzenende 15 formschlüssig in die Aussparung 18 ein, wodurch das Statorgehäuse 9 im Maschinengehäuse 2 sowohl axial als auch drehfest fixiert ist.
Das freie Pratzenende 15 weist eine in Richtung auf das Statorgehäuse 9 vorstehende, sich in Umfangsrichtung erstreckende Prägung 19 auf, mit der die Spannpratze 13 am Statorgehäuse 9, d.h. am Boden 20 der Aussparung 18, linienförmig anliegt. Diese linienförmige Anlage ermöglicht es, einen definierten axialen Druck mit der Spannpratze 13 auf das Statorgehäuse 9 auszuüben und axiale Wärmeausdehnungen auszugleichen.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Schrauben 14 in Gewindebohrungen (Langlöcher) 21 des Maschinengehäuses 2 eingeschraubt, wodurch - in begrenztem Maße - die Lage des Stators 3 axial eingestellt bzw. justiert werden kann. Die Gewindebohrungen 21 weisen in ihrem an die Spannpratze 13 angrenzenden Bereich einen Freigang 22, d.h. einen Abschnitt ohne Gewinde, auf, damit sich die Schraube 14 leicht verbiegen kann. Die Schraube 14 wirkt dann wie eine Feder, und Biegespannungen werden signifikant reduziert.
Die Spannpratze 13 weist zwischen ihrer Prägung 19 und den Schrauben 14 zu beiden Seiten jeweils eine Einschnürung 23 auf. Die in Fig. 3 gestrichelt angedeutete Verbindungslinie 24 zwischen den beiden Einschnürungen 23 definiert die Biegelinie des freien Pratzenendes 15, wodurch die Biegebelastung unter den Schraubenköpfen signifikant reduziert ist. Die Verbindungslinie 24 dient außerdem als mögliche Sollbruchstelle bei starker Überbelastung im Fehlerfall.

Claims

R. 319997 B224 Rk/mp 06.08.2007Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Befestigung eines Stators (3) in einer Öffnung (1 1 ) eines Maschinengehäuses (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) durch mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, am Maschinengehäuse (2) befestigte Spannpratzen (13) gegen einen Ringabsatz (1 1 ) des Maschinengehäuses (2) oder gegen mindestens zwei nicht umlaufende Anschläge (1 1 ) axial festgespannt ist.
2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spannpratzen (13) jeweils mit ihrem radial nach innen vorstehenden Pratzenende (15) den Stator (3) in Einsetzrichtung des Stators (3) hintergreifen.
3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannpratzen (13) in Umfangsrichtung des Maschinengehäuses (2) jeweils gleichweit voneinander beabstandet angeordnet sind.
4. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) in Umfangsrichtung jeweils zwei seitliche Anschläge (16) aufweist, zwischen die die Spannpratze (13) passgenau eingreift.
5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anschläge (16) durch zwei Seitenwände einer Aussparung (18) gebildet sind, die in der Stirnseite des Stators (3) vorgesehen ist und radial nach außen offen ist.
6. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannpratze (13) an ihrem freien Pratzenende (15) eine in Richtung auf den Stator (3) vorstehende, insbesondere linienförmige Prägung (19) aufweist, mit der die Spannpratze (13) am Stator (3) anliegt.
7. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannpratze (13) eine in Umfangsrichtung verlaufende Biegelinie (24) für das freie Pratzenende (15) aufweist.
8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegelinie (24) des freien Pratzenendes (15) jeweils durch eine Einschnürung (23) an den beiden Seiten der Spannpratze (13) definiert ist.
9. Befestigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannpratzen (13) mittels Schrauben (14), die in
Gewindebohrungen (21 ) des Maschinengehäuses (2) eingeschraubt sind, am Maschinengehäuse (2) befestigt sind.
10. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrungen (21 ) in ihrem an die Spannpratzen (13) angrenzenden
Bereich jeweils einen Freigang (22) aufweisen.
PCT/EP2008/060412 2007-08-16 2008-08-07 Elektrische maschine mit einer vorrichtung zur befestigung eines stators WO2009021904A1 (de)

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