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Title:
ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/146241
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electric motor (2) comprising a motor housing (4) which has a front-end housing base (12) and an oppositely arranged end shield (16), and comprising, mounted in the motor housing, a motor shaft which has a rotor (8) fixed thereon, said rotor being surrounded by a stator (10) which is inside the housing, wherein the stator (10) is supported, in the region of its rotor-side inner periphery (36), in the motor housing (4) such that an annular gap (32) is formed between the outer periphery (28) of the stator (10) and the interior housing wall (30) of the motor housing (4).

Inventors:
HAUPT, Oliver (Juliuspromenade 64a, Würzburg, 97070, DE)
Application Number:
EP2018/053253
Publication Date:
August 16, 2018
Filing Date:
February 09, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BROSE FAHRZEUGTEILE GMBH & CO. KOMMANDITGESELLSCHAFT, WÜRZBURG (Ohmstraße 2a, Würzburg, 97076, DE)
International Classes:
H02K1/18; H02K5/15; H02K5/173; H02K5/24; H02K7/14; H02K21/14
Domestic Patent References:
WO2013182338A22013-12-12
Foreign References:
US20100244602A12010-09-30
DE10152149A12003-05-08
US2462204A1949-02-22
EP2093865A22009-08-26
DE102009027872A12011-01-27
DE102015001447A12016-08-11
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Claims:
Ansprüche

Elektromotor (2) mit einem Motorgehäuse (4) mit einem stirnseitigen Gehäuseboden (12) und mit einem gegenüberliegend angeordneten Lagerschild (16) sowie mit einer darin gelagerten Motorwelle (6) mit wellenfestem Rotor (8), der von einem gehäuseinternen Stator (10) umgeben ist,

- wobei der Stator (10) im Bereich dessen rotorseitigem Innenumfang (36) derart im Motorgehäuse (4) gehalten ist, dass zwischen dem Außenumfang (28) des Stators (10) und der Gehäuseinnenwand (30) des Motorgehäuses (4) ein Ringspalt (32) gebildet ist.

Elektromotor (2) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Stator (10) in Axialrichtung (A) formschlüssig im Motorgehäuse (4) gehalten ist.

Elektromotor (2) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Stator (10) mittels mindestens einem axialen Halteelement (24, 26) gehalten ist, welches an dem Innenumfang (36) und/oder einer Innenkante (38) des Stators (10) anliegt.

Elektromotor (2) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass das oder jedes Halteelement (24, 26, 42) etwa rohrartig ausgestaltet und koaxial zur Axialrichtung (A) des Stators (10) ausgerichtet ist.

Elektromotor (2) nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass das oder jedes Haltelement (24, 26) Zentriermittel (34) zur zentrierten Ausrichtung und Halterung des Stators (10) im Motorgehäuse (4) aufweisen. Elektromotor (2) nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Zentriermittel (34) als konisch angefaste statorseitige Außenflächen des Haltelements (24, 26) ausgebildet sind, an welchen der Innenumfang (36) und/oder die Innenkante (38) des Stators (10) derart anliegt, dass bei einem Fügen des Stators (10) in dem Motorgehäuse (4) der Stator (10) an den Außenflächen (34) abgleitet und sich selbsttätig zentriert ausrichtet.

Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass das oder jedes Halteelement (24, 26, 42) zumindest abschnittsweise zwischen dem Stator (10) und dem Rotor (8) angeordnet ist.

Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass das oder jedes Haltelement (24, 26) einstückig an dem Gehäuseboden (12) und/oder dem Lagerschild (16) angeformt ist.

Elektromotor (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass das oder jedes Halteelement (42) auf einem in das Motorgehäuse eingezogenen Lagerhalter (22, 20) des Lagerschilds (16) und/oder des Gehäusebodens (12) aufgesetzt ist.

Elektromotor (2) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

dass das oder jedes Halteelement (42) aus einem elastischen Kunststoffmaterial gefertigt ist.

Description:
Beschreibung

Elektromotor

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem poltopfartigen Motorgehäuse mit einem stirnseitigen Gehäuseboden und mit einem gegenüberliegend angeordneten Lagerschild sowie mit einer darin gelagerten Motorwelle mit wellenfestem Rotor, der von einem gehäuseinternen Stator umgeben ist.

Heutzutage weisen viele Kraftfahrzeuge eine Servolenkung auf, welche eine Lenkkraft, die zu einer Betätigung eines Lenkrads bei einem Lenken im Stillstand oder im Falle niedriger Fahrzeuggeschwindigkeiten benötigt wird, reduziert. Die Servolenkung unterstützt hierbei einen Kraftfahrzeug nutzer beim Lenken, indem die von dem Kraftfahrzeugnutzer aufgebrachte Lenkkraft beispielsweise mit einem Hydrauliksystem oder mit einem Elektromotor unterstützt wird.

Bei einer elektromotorischen Servolenkung (EPS: Electric Power Steering, EPAS: Electric Power Assisted Steering) unterstützt und überlagert ein an der Mechanik des Lenkrads (Lenksäule, Lenkgetriebe) angeordneter Elektromotor die Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugnutzers mit einer erzeugten Hilfskraft. Für derartige elektromotorische Antriebe (Lenkungsantriebe) werden zunehmend häufig sogenannte bürstenlose Elektromotoren (bürstenloser Gleichstrommotor, BLDC-Motor) eingesetzt, bei denen die verschleißanfälligen Bürstenelemente eines starren (mechanischen) Kommutators durch eine elektronische Kommutierung des Motorstroms ersetzt sind.

Ein derartiger bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist prinzipiell einen feststehenden (stationären) Stator mit einem Statorblech- paket mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf. Die Statorzähne tragen eine elektrische Drehfeldwicklung in Form einzelner (Stator-)Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen (Phasenwicklungen), welche ihrerseits aus einem Isolierdraht (Spulendraht) gewickelt sind. Die Phasenwicklungen sind mit deren Spulen- oder Phasenenden einzelnen (Motor-)Strängen beziehungsweise (Motor-)Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise verschaltet.

Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Phasenenden der Phasenwicklungen werden zur Ansteuerung des Elektromotors über Phasenanschlüsse an eine Motorelektronik geführt. Die Spulenwicklungen der Drehfeldwicklung werden hierbei mittels der Spulenenden in bestimmter weise miteinander verschaltet. Die Art der Verschaltung der Spulenenden ist durch das Wickelschema beziehungsweise den Wicklungsaufbau der Drehfeldwicklung bestimmt, wobei als Wickelschema eine Sternschaltung, eine Dreiecksschaltung oder eine Kombination hieraus üblich ist.

Statoren für Lenkungsantriebe werden in der Regel im Bereich ihres Außenum- fangs in einem Motorgehäuse des Elektromotors gelagert beziehungsweise aufgehängt. Dabei ist es wünschenswert, dass der Stator und damit der Elektromotor möglichst raumsparend und gewichtsarm ausgeführt (konstruiert) ist. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem ein zylinderförmiges, die Statorzähne umgreifendes Statorjoch eine möglichst geringe radiale Dicke aufweist. Dies führt jedoch im elektromotorischen Betrieb dazu, dass sich das Statorjoch im Bereich der Anbindungsstellen der Statorzähne infolge der auftretenden elektromotorischen Kräfte radial einwärts einwölbt. Dies kann in unerwünschter Weise zu einer Geräuschentwicklung und/oder Vibrationen des Stators im Motor- oder Antriebsgehäuse führen (Körperschall), welche sich nachteilig auf die akustischen Eigenschaften des Elektromotors beziehungsweise des Lenkungsantriebs auswirken. Aus der DE 10 2009 027 872 A1 ist es bekannt, bei einem Elektromotor mit einem Motorgehäuse und mit einem darin angeordneten Stator den elektromotorisch erzeugten Körperschall mittels beidseitig des Stators und konzentrisch zur Motorachse (Motor-/Rotorwelle) angeordneten Entkopplungsringen vom Motorgehäuse zu entkoppeln und dadurch die Geräuschentwicklung des Elektromotors zu reduzieren.

Im Montagezustand liegt der Entkopplungsring lediglich mit dessen dem Stator abgewandten axialen Außenringabschnitt an der Innenwand des Motorgehäuses an, während der Außendurchmesser des dem Stator zugewandten Innenringab- schnitts des Entkopplungsrings kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Stators ist. An den Entkopplungsring sind axiale Flügellaschen angeformt, die in korrespondierende Fügekonturen des Stators eingreifen. Hiermit sowie mittels einer an der Außenkante in den Außenringabschnitt eingebrachten Nut oder einem dort angeformten Zapfen, die beziehungsweise der im Montagezustand mit einer gehäuseseitigen Gegenkontur zusammenwirkt, ist der Entkopplungsring statorsei- tig gehäuseseitig drehlagerfixiert.

Aus der DE 10 2015 001 447 A1 ist ein Entkopplungsring bekannt, welcher an seinem (gehäuseseitigen) Außenringabschnitt eine Anzahl von radial erhabenen und azimutal beabstandeten Anlagenocken zur radialen Lagerung und Halterung des Stators gegenüber dem Motorgehäuse aufweist.

Nachteiligerweise sind für unterschiedliche Topologien der Drehfeldwicklung - beispielsweise bei einer 8-poligen oder 10-poligen Ausführung des Elektromotors - unterschiedliche Entkopplungsringe notwendig, um die Geräuschentwicklung zuverlässig zu unterdrücken. Weiterhin benötigen derartige Entkopplungsringe einen zusätzlichen axialen Bauraum ober- und/oder unterhalb des Stators, wodurch die Baugröße des Elektromotors beziehungsweise des Lenkungsantriebs nachteilig vergrößert wird. Des Weiteren ist eine Toleranzkette hinsichtlich des radialen Abstandes zwischen dem Außenumfang des Stators und/oder des Entkopplungsrings und dem Innenumfang des Motorgehäuses vorhanden, welche einen wesentlichen Einfluss hinsichtlich der Koaxialität zum Rotor aufweist, und somit die Akustik, Störmomente und das erzeugbare Drehmoment des Antriebs beeinflusst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Elektromotor anzugeben. Insbesondere soll eine möglichst weitgehend reduzierte Geräusch- beziehungsweise Körperschallentwicklung realisiert sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Elektromotor ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise für einen elektromotorischen Lenkungsantrieb, geeignet und eingerichtet. Der insbesondere bürstenlose Elektromotor weist ein insbesondere pol- topfartiges oder zylinderförmiges, beisielsweis in einer Grundform an beiden Stirnseiten offenes Motorgehäuse mit einem stirnseitigen Gehäuseboden und mit einem gegenüberliegend angeordneten Lagerschild auf. Das Lagerschild ist beispielsweise als ein das Motorgehäuse verschließender Gehäusedeckel ausgebildet, welcher an der dem Gehäuseboden gegenüberliegenden Stirnseite des Motorgehäuses angeordnet ist. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass der Gehäuseboden als ein komplementäres Lagerschild ausgeführt ist. Im Motorgehäuse ist eine Motorwelle mit wellenfestem Rotor gelagert, wobei der Rotor von einem gehäuseinternen und gehäusefesten Stator umgeben ist.

Der Stator ist im Bereich dessen rotorseitigem Innenumfang derart im Motorgehäuse gehalten, dass zwischen dem Außenumfang des Stators und der Gehäuseinnenwand des Motorgehäuses ein Ringspalt (Spaltbereich, Ringraum) gebildet ist. Mit anderen Worten sind der Stator und die Gehäuseinnenwand mittels des Ringspaltes berührungsfrei voneinander (radial) beabstandet. Der Ringspalt ist somit durch die lichte Weite zwischen dem Außenumfang des Stators und der Gehäuseinnenwand des Motorgehäuses gebildet.

Durch den außenumfangsseitigen Ringspalt zur Gehäuseinnenwand ist eine zuverlässige Körperschallentkopplung des Stators beziehungsweise des Elektromotors vom Motorgehäuse realisiert. Somit ist ein besonders geeigneter Elektromotor mit einem verbesserten akustischen Verhalten bereitgestellt, da sich Schwingungen und/oder Vibrationen des Stators aufgrund des fehlenden (direkten) Berührungskontakts zwischen dem Außenumfang des Stators und der Gehäuseinnenwand nicht ohne weiteres auf das Motorgehäuse ausbreiten können.

Die Aufhängung des Stators im Motorgehäuse erfolgt hierbei im Bereich dessen rotorseitigem Innenumfang, also in einem polschuhseitigen Bereich einer zentralen Statoröffnung. Durch diese Innengeometrie erfolgt die Aufhängung im Wesentlichen an der direkten Schnittstelle zwischen dem Stator und dem Rotor. Des Weiteren ist hierdurch eine vereinheitlichte Aufhängung für Statoren unterschiedlicher (Motor-)Topologien, beispielsweise 8-polig und 10-polig, realisiert, wodurch die Montage des Elektromotors vereinfacht wird. Ferner werden hierdurch (radiale) Toleranzanforderungen des Stators und/oder des Motorgehäuses reduziert. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf eine Reduzierung der Herstellungskosten.

Der Stator umfasst insbesondere ein Statorblechpaket mit einer Anzahl von sternförmig angeordneten und radial nach innen gerichteten Statorzähnen. Die Statorzähne sind mit einer mehrphasigen Drehfeldwicklung versehen, wobei jede Phase mindestens eine Spule oder Spulenwicklung (Phasenwicklung) umfasst, die ein erstes und ein zweites Spulenende aufweist, mittels denen die jeweilige Spule elektrisch verbunden ist. Die Spulen sind hierbei beispielsweise als Einzelspulen auf jeweils einem Statorzahn angeordnet und sind im Montagezustand beispielsweise mittels einer stirnseitig auf das Statorblechpaket aufsetzbaren Kontakteinrichtung zu den (Motor-)Phasen verschaltet. Im Folgenden werden mit Bezug auf die zentrale Stator- beziehungsweise Motorachse unter„axial" in Axialrichtung sowie diesbezüglich unter„radial" in Radialrichtung und unter„azimutal" in Umfangsrichtung des Statorblechpakets beziehungsweise des Stators verstanden.

In einer vorteilhaften Ausführung erfolgt die Aufhängung beziehungsweise Halterung des Stators im Motorgehäuse formschlüssig entlang der Axialrichtung. Mit anderen Worten erfolgt beispielsweise ein Ineinandergreifen des Motorgehäuses und des Stators, sodass der Stator an seiner Innengeometrie axial gehalten ist. Dadurch ist eine konstruktiv einfache und kostengünstige Halterung des Stators zur Bildung des Ringspaltes gewährleistet.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Stator mittels mindestens eines axialen Halteelements im Motorgehäuse gehalten oder aufgehängt. Das Halteelement liegt hierbei an dem Innenumfang und/oder einer Innenkante, also an der Innengeometrie, des Stators an. Das Haltelement liegt hierbei insbesondere formschlüssig an der Innengeometrie des Stators an, das bedeutet es steht einer insbesondere axialen Bewegung des Stators im Motorgehäuse im Weg. Durch das Halteelement ist auf einfache Art und Weise eine besonders zuverlässige Aufhängung beziehungsweise Halterung des Stators im Motorgehäuse gewährleistet.

In einer geeigneten Ausgestaltung ist das oder jedes Halteelement etwa rohrartig, das bedeutet hohlzylindrisch oder hülsenförmig, ausgestaltet und koaxial zur Axialrichtung des Stators ausgerichtet. Insbesondere wird das oder jedes Halteelement zumindest teilweise in die Statoröffnung eingeführt oder eingesteckt, sodass sich die Innengeometrie des Stators und das oder jedes Halteelement berühren. Dadurch ist eine besonders zuverlässige und betriebssichere Halterung beziehungsweise Aufhängung des Stators realisiert. Insbesondere wird hierdurch ein möglichst gleichmäßiger Abstand zwischen dem Stator und der Gehäuseinnenwand, also eine möglichst gleichmäßige Breite des Ringspalts, gewährleistet. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf die Körperschallentkopplung zwischen Stator und Motorgehäuse, und somit auf das akustische Verhalten des Elektromotors. In einer möglichen alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltungsform ist das oder jedes Halteelement beispielsweise mit einer Außenkontur beziehungsweise mit einem Außenprofil, wie beispielsweise einer Verzahnung oder einer Wellenform, versehen. Hierbei ist es zum Beispiel denkbar, dass eine derartige Außenkontur in eine komplementäre Innenkontur der Innengeometrie des Stators eingreift, sodass ein besonders zuverlässiger und (verdreh-)sicherer Halt gewährleistet ist. Insbesondere bei einem unsegmentierten oder mit Einzelzähnen ausgeführten Stator ist es hierbei möglich, dass die Außenkontur des oder jedes Halteelements zumindest teilweise in die Freiräume oder Nuten am Innendurchmesser des Stators eingreifen.

In einer vorteilhaften Ausbildung weist das oder jedes Halteelement Zentriermittel zur zentrierten Ausrichtung und Halterung des Stators im Motorgehäuse auf. Auf diese Weise wird eine optimale Koaxialität zwischen den Komponenten, das bedeutet insbesondere zwischen dem Stator und dem Rotor sowie zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse, realisiert. Dadurch werden Störmomente reduziert und das Drehmoment sowie die Akustik des Elektromotors verbessert.

In einer denkbaren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltungsform ist das oder jedes Halteelement beispielsweise kegel-, kegelstumpf- oder konusförmig, sodass bereits aufgrund des oder jedes Halteelements selbst eine Zentrierung des Stators im Motorgehäuse erfolgt. Hierbei ist es beispielsweise denkbar, dass das oder jedes Halteelement mit einer Außenkontur beziehungsweise einem Außenprofil, beispielsweise nach Art eines Kegelzahnrads, zum Eingriff in die Innengeometrie des Stators versehen ist.

In einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung sind die Zentriermittel als konisch oder kegelartig angefaste statorseitige Außenflächen des Haltelements ausgebildet. Im Montagezustand liegt die Innengeometrie des Stators, also dessen Innenumfang und/oder die Innenkante, derart an, dass bei einem Fügen des Stators in dem Motorgehäuse der Stator - beziehungsweise dessen Innengeometrie - an den Außenflächen des oder jedes Haltelements abgleitet und sich dadurch selbsttätig zentriert im Motorgehäuse ausrichtet. Dadurch ist auf konstruktiv einfache Art und Weise die Koaxialität zwischen dem Stator und dem Rotor weiter verbessert. Des Weiteren erfolgt somit ein axialer Toleranzausgleich im Zuge des Fügevorgangs, wodurch die Montage des Elektromotors wesentlich vereinfacht wird.

In einer denkbaren Ausführung ist das oder jedes Halteelement zumindest abschnittsweise zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet. Dadurch wird eine besonders hohe Koaxialität, das bedeutet ein möglichst gleichmäßiger Abstand zwischen dem Rotor und dem Stator gewährleistet.

In einer möglichen Ausgestaltung ist das oder jedes Halteelement einstückig, also einteilig oder monolithisch, an dem Gehäuseboden und/oder dem Lagerschild angeformt. Dadurch ist eine direkte Aufhängung des Stators an den jeweils angrenzendem Gehäuseteil, insbesondere dem Gehäuseboden und/oder Gehäusedeckel beziehungsweise Lagerschild realisiert. Mit anderen Worten ist eine Funktionsintegration der Statoraufhängung in das oder jedes stirnseitige Gehäuseteil des Motorgehäuses ermöglicht. Dies ist insbesondere hinsichtlich unterschiedlicher Topo- logien des Elektromotors vorteilhaft. Des Weiteren ist somit eine besonders stabile und bauteilreduzierte Aufhängung beziehungsweise Halterung des Stators im Motorgehäuse ermöglicht.

In einer alternativen Ausgestaltung ist das oder jedes Halteelement als separates oder zusätzliches Bauteil ausgeführt, welches auf einem in das Motorgehäuse eingezogenen Lagerhalter des Lagerschilds und/oder des Gehäusebodens aufgesetzt ist. Mit anderen Worten ist das oder jedes Halteelement an einem zum Stator benachbarten Gehäuseteil befestigt. In einer möglichen Ausgestaltungsform ist das Halteelement als ein einteiliges Halterohr ausgeführt, welches auf die Lagerhalter zweier stirnseitiger Lagerschilder als Gehäusedeckel und Gehäuseboden aufgesetzt ist. Der Innenumfang des Stators liegt hierbei formschlüssig an dem Außenumfang des Halterohrs an, sodass der Stator betriebssicher und zuverlässig unter Ausbildung des Ringspalts im Motorgehäuse aufgehängt beziehungsweise gehalten ist. Das oder jedes Halteelement ist beispielsweise aus einem Stahl- oder Aluminiummaterial gefertigt. Das Halteelement ist ebenso aus einem Nichteisenmetall (NE-Metall) oder einem Kunststoffmaterial herstellbar. In einer bevorzugten Ausführung ist das oder jedes Halteelement insbesondere aus einem elastischen Kunststoffmaterial gefertigt. Dadurch weist das oder die Halteelemente zusätzlich zu der Funktion der Statorhalterung beziehungsweise -aufhängung eine Dämpfungsfunktion hinsichtlich Schwingungen und Vibrationen des Stators im Motorgehäuse auf. Insbesondere werden somit Schwingungen und Vibrationen, welche sich über das Haltelement auf das Lagerschild und/oder den Gehäuseboden - und somit auf das Motorgehäuse selbst - ausbreiten, vorteilhaft reduziert. Dadurch ist eine besonders schwingungs- beziehungsweise körperschallentkoppelnde Aufhängung des Stators realisiert. Dies überträgt sich in der Folge vorteilhaft auf die Akustik des Elektromotors und auf einen besonders geräuschreduzierten Motorbetrieb. Diese Reduzierung der Geräuschentwicklung ist insbesondere vorteilhaft für elektromotorische Anwendungen nahe oder innerhalb einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs mit einem poltopfartigen Motorgehäuse,

Fig. 2 in Schnittdarstellung entlang der Line II-II gemäß Fig. 1 schematisch den Elektromotor,

Fig. 3 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt gemäß Fig. 3 mit einem Anlagenbereich eines Innenumfangs eines Stators an einem Außenumfang eines Haltelements eines Gehäusebodens,

Fig. 4 in Schnittdarstellung schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel des Elektromotors mit einem Halteelement, und

Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt gemäß Fig. 4 mit einem Anlagebereich des Innenumfangs des Stators an dem Außen- umfang des Haltelements im Bereich eines Lagerhalters eines Lagerschilds.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt einen Elektromotor 2 eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für einen elektromotorischen Lenkungsantrieb, mit einem poltopfartigen Motorgehäuse 4. Erkennbar durchsetzt eine in Axialrichtung A verlaufende Motorwelle 6 das Motorgehäuse 4. Auf der Motorwelle 6 ist ein Rotor 8 wellenfest angeordnet, welcher rotierbar in einem Stator 10 des Elektromotors 2 gelagert ist.

Zur Montage oder Befestigung des Elektromotors 2 sind im Bereich eines Gehäusebodens 12 des Motorgehäuses 4 umfangsseitig (azimutal) verteilte Befestigungsflansche 14 an dem Motorgehäuse 4 angeformt. Die laschenartigen Befestigungsflansche 14 sind hierbei radial überstehend, das bedeutet entlang einer Radialrichtung R emporstehend, an den Außenumfang des Motorgehäuses 4 angeformt.

Das topfartige Motorgehäuse 4 weist zwei Gehäuseteilbereiche 4a und 4b auf, welche durch ein eingesetztes Lagerschild (Gehäusedeckel) 16 voneinander getrennt sind. Wie in der Schnittdarstellung der Fig. 2 deutlich wird, ist der bodensei- tige Gehäuseteilbereich 4a zur Aufnahme des Rotors 8 und Stators 10 ausgebildet. Der Gehäuseteilbereich 4a ist einerseits durch das Lagerschild 16 und andererseits durch den Gehäuseboden 12 verschlossen. Die Motorwelle 6 ist hierbei mittels zweier Wälz- oder Kugellager 18 (Fig. 1 ) des Lagerschilds 16 einerseits und des Gehäusebodens beziehungsweise Lagerschilds 12 andererseits rotierbar gelagert. Die Kugellager 18 sind hierbei in axial ins Gehäuseinnere eingezogenen Lagerhalter 20 und 22 der Lagerschilder 12 und 16 angeordnet. In der Fig. 2 sind die Motorwelle 6 und die Kugellager 18 nicht dargestellt.

Der an dem Lagerschild 16 gegenüberliegende Gehäuseteilbereich 4b ist beispielsweise für die Aufnahme einer Motorelektronik ausgebildet. Der lediglich schematisch im Schnitt dargestellte Stator 10 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Statorblechpaket mit radial nach innen gerichteten Statorzähnen (Polkernen). Die Statorzähne umgreifen radial innenseitig, also polschuh- seitig, eine zentrale (Stator-)Öffnung, in welcher der Rotor 8 angeordnet ist. Radial außenseitig, das bedeutet an den dem Polschuh abgewandten Zahnenden, sind die Statorzähne an ein ringförmiges, die Statorzähne umgreifendes, Statorjoch des Statorblechpakets angebunden.

Im Montagezustand sind die in Fig. 2 nicht näher dargestellten Drehfeld- oder Spulenwicklungen um die Statorzähne des Stators 10 gelegt. Die Wicklungen werden als Spulen beispielsweise auf isolierende Wicklungsträger beziehungsweise Spulenkörper gewickelt und mit diesen auf die Statorzähne aufgesetzt, wobei Wicklungsköpfe der Spulen ausgebildet werden, welche dem Statorblechpaket axial überstehen.

Im Montagezustand des Elektromotors 2 erfolgt vorzugsweise eine schwingungs- oder vibrationsentkoppelte Aufhängung beziehungsweise Halterung des gehäuseinternen Stators 10 vom Motorgehäuse 4 mittels axial überstehender Haltelemente 24 und 26 der Lageschilde 12 und 16. Durch die mittels der Haltelemente 24 und 26 realisierte axiale Halterung wird der Außenumfang (Mantelfläche) 28 des Stators 10 und eine Gehäuseinnenwand (Innenumfang) 30 des Motorgehäuses 4 mittels eines kreisringförmigen Spaltbereichs oder Ringspalts (Ringraum, Zwischenraum) 32 berührungsfrei voneinander getrennt.

Das Haltelement 24 des Lagerschilds 12 ist ein etwa rohrartiger oder hülsenartiger, im Wesentlichen hohlzylindrischer, Fortsatz des Lagerschildes 12, welcher dem Lagerschild 12 entlang der Axialrichtung A in Richtung des Lagerschildes 16 emporsteht. Mit anderen Worten ist das Halteelement 24 einstückig, das bedeutet einteilig oder monolithisch, mit dem Lagerschild 12 ausgebildet. Das Halteelement 24 umgreift hierbei den zentralen Lagerhalter 20. Das Haltelement 26 des Lagerschilds 16 ist hierzu komplementär ebenfalls als ein etwa rohrartiger oder hülsenartiger, im Wesentlichen hohlzylindrischer, Fortsatz ausgebildet, welcher dem Lagerschild 16 entlang der Axialrichtung A in Richtung des gegenüberliegenden Lagerschildes 12 emporsteht. Das Halteelement 26 ist hierbei ebenfalls einstückig, das bedeutet einteilig oder monolithisch, mit dem Lagerschild 16 ausgebildet. Das Halteelement 26 umgreift den zentralen Lagerhalter 22.

Die Halteelemente 24 und 26 sind im Montagezustand koaxial fluchtend zueinander ausgerichtet. Im Montagezustand ist der Stator 10 hierbei formschlüssig entlang der Axialrichtung A von den Halteelementen 24 und 26 gehalten beziehungsweise aufgehängt. Hierzu weisen die Halteelemente 24 und 26 an ihrem jeweiligen Freiende eine konisch angefaste Außenfläche als Zentriermittel 34 auf, welche beispielhaft in der Fig. 3 für das bodenseitige Haltelement 24 dargestellt ist. Wie in der Fig. 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich wird, liegt der Stator 10 im Bereich seines Innenumfangs beziehungsweise Polschuhs 36 mittels einer durch den Polschuh 36 gebildeten, radial gerichteten Innenkante 38 an der Außenfläche 34 an.

Beim Fügen des Elektromotors 12 wird der Stator 10 mittels der unteren Innenkante 38 auf die Außenfläche 34 des Haltelements 24 aufgesetzt. Anschließend wird von oben das Lagerschild 16 axial in Richtung des Stators 10 geführt. Setzt die obere Innenkante 38 an der Außenfläche 34 des Halteelements 26 auf, so wird der Stator 10 entlang seines Innenumfangs 36 axial formschlüssig zwischen den beiden Außenflächen 34 der Halteelemente 24 und 26 gehalten. Werden die Lagerschilder 12 und 16 im Zuge des Fügevorgangs weiter aufeinander zubewegt, so gleitet der Stator 10 mittels der Innenkante 38 an den Außenflächen 34 ab, wobei er im Motorgehäuse 4 selbsttätig zentriert wird. Dadurch wird ein gleichmäßiger Ringspalt 32 zwischen dem Stator 10 und dem Motorgehäuse 4 ausgebildet.

Ein zwischen der jeweiligen Innenkante 38 des Stators und einer jeweiligen Stirnseite 40 des Halteelements 24 beziehungsweise 26 gebildeter Abstand d ist hierbei derart dimensioniert, dass er in einem zentrierten Zustand (Fig. 3) beziehungsweise Montagezustand den benötigten Freiraum zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 8 bewirkt. Somit wird mittels der Halteelemente 24 und 26 eine koaxiale Ausrichtung des Stators 10 und des Rotors 8 gewährleistet.

Anhand der Fig. 4 und Fig. 5 ist nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel des Elektromotors 2 erläutert. Der wesentliche Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist hierbei die Ausgestaltung der den Stator 10 aufhängenden Halteelemente 24 und 26.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist anstelle der angeformten Halteelemente 24 und 26 ein rohrartiges Haltelement 42 aus einem elastischen Kunststoffmaterial vorgesehen. Das Haltelement 42 ist hierbei als ein separates beziehungsweise zusätzliches Bauteil ausgeführt. Das Halteelement 42 ist stirnseitig einerseits auf den Außenumfang des Lagerträgers 22 des Lagerschilds 16 und andererseits auf den Außenumfang des Lagerträgers 20 des Lagerschilds 12 aufgesetzt. Im Montagezustand umgibt das Halteelement 42 somit im Wesentlichen vollständig den Rotor 8, das bedeutet, dass das Halteelement 42 zwischen dem Rotor 8 und dem Stator 10 angeordnet ist.

Wie in der Fig. 5 vergleichsweise deutlich ersichtlich liegt das Haltelement 42 hierbei formschlüssig in der Statoröffnung des Stators 10 ein. Dies bedeutet, dass der Innenumfang 36 des Stators 10 an dem Außenumfang des Halteelements 42 anliegt. Der Stator 10 ist hierbei beispielsweise mittels Presspassung mit dem Halteelement 42 gefügt. Somit wird der Ringspalt 32 zwischen dem Stator 10 und der Gehäuseinnenwand 30 gebildet. Die axiale Halterung des Stators 10 wird hierbei durch den bewirkten Pressverband und/oder mittels formschlüssiger Verbindungen mit dem Halteelement 42 erzeugt bzw. hergestellt.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. So ist es beispielsweise denkbar, dass das Lagerschild 16 einstückig beziehungsweise einteilig mit dem Motorgehäuse 4 ausgeführt und das Lagerschild beziehungsweise der Gehäuseboden 12 als zusätzliches Bauteil bereitgestellt ist.

Ebenso denkbar ist ein etwa hohlzylinde sches Motorgehäuse 4, in welchem sowohl das Lagerschild 12 als auch das Lagerschild 16 als separate (Gehäuse- )Bauteile ausgeführt werden. Wesentlich ist, dass der Stator 10 derart im Bereich seines Innenumfangs 30 aufgehängt ist, dass sich der Ringspalt 32 zwischen der Gehäuseinnenwand 30 und dem Außenumfang 28 ausbildet.

Bezugszeichenliste

2 Elektromotor

4 Motorgehäuse

4a, 4b Gehäuseteilbereich

6 Motorwelle

8 Rotor

10 Stator

12 Gehäuseboden/Lagerschild

14 Befestigungsflansch

16 Lagerschild/Gehäusedeckel

18 Kugellager

20, 22 Lagerhalter

24, 26 Halteelement

28 Außenumfang

30 Gehäuseinnenwand/Innenumfang

32 Ringspalt

34 Zentriermittel/Außenfläche

36 Innenumfang/Polschuh

38 Innenkante

40 Stirnseite

42 Halteelement

A Axialrichtung

R Radialrichtung

d Abstand