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Title:
ELECTRICAL MACHINE FOR ADJUSTING MOVING PARTS IN A MOTOR VEHICLE BY MOTOR, AND ALSO METHOD FOR PRODUCING THE ELECTRICAL MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/032982
Kind Code:
A2
Abstract:
Electrical machine (10), and also method for producing an electrical machine, in particular for adjusting moving parts in a motor vehicle by motor, having a stator (12) into which a rotor (14) can be inserted, wherein the stator (12) has two permanent magnets (18) which are situated opposite one another and which are arranged in a pole housing (16) which forms a magnetic return path, and the pole housing (16) has flattened regions (20) between the two permanent magnets (18), the pole housing wall (26) forming two magnetic follower poles (22), which are situated opposite one another, on the said flattened regions, wherein the maximum dimension (25) of the pole housing (16) between the two flattened regions (20) which are situated opposite one another - axially in the region of the follower poles (22) - forms a width (24) across flats for the installation space of the electrical machine (10) which is equal to a maximum of 35 mm - and in particular a maximum of 30 mm.

Inventors:
Mili, Tarek (34 Rue De La Premiere Armee, Lauterbourg, Lauterbourg, F-67630, FR)
Kusserow, Peter (Arndtstr. 9, Buehl, 77815, DE)
Roos, Gerald (Buehlackerstr. 20a, Achern, 77855, DE)
Lauk, Detlef (Badstr.20, Renchen, 77871, DE)
Application Number:
EP2013/067068
Publication Date:
March 06, 2014
Filing Date:
August 15, 2013
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
H02K23/04
Foreign References:
DE102009033623A12010-01-21
US4372035A1983-02-08
DE1071214B
EP1154541A12001-11-14
EP2131473A22009-12-09
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Elektrische Maschine (10), insbesondere zum motorischen Verstellen

beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, mit einem Stator (12), in den ein Rotor (14) einfügbar ist, wobei der Stator (12) zwei gegenüberliegende

Permanentmagnete (18) aufweist, die in einem einen magnetischen

Rückschluss bildenden Polgehäuse (16) angeordnet sind, und das

Polgehäuse (16) zwischen den beiden Permanentmagneten (18) abgeflachte Bereiche (20) aufweist, an denen die Polgehäusewand (26) zwei gegenüberliegende magnetische Folgepole (22) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Abmessung (25) des Polgehäuses (16) zwischen den beiden gegenüberliebenden abgeflachten Bereichen (20) - axial im Bereich der Folgepole (22) - eine Schlüsselweite (24) für den Einbauraum der elektrischen Maschine (10) bildet, die maximal 35 mm - und insbesondere maximal 30 mm - beträgt.

2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (54) des Polgehäuses (16) 2% bis 7 % - insbesondere 3% bis 4% - der Schlüsselweite (24) beträgt.

3. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Wandstärke (56) der Permanentmagnete (18) 10% bis 25 % - insbesondere 15% bis 18% - der Schlüsselweite (24) beträgt, und vorzugsweise die Permanentmagnete (18) als Ferritmagnete ausgebildet sind.

4. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (14) zur Aufnahme elektrischer Wicklungen (64) - vorzugsweise zehn - Rotorzähne (66) aufweist, die als radiale Zahnschäfte (68) mit radial außen angeordneten Zahnköpfen (70) ausgebildet sind, wobei die Zahnschaftbreite (72) in Umfangsrichtung (32) 3% bis 10 % - insbesondere 5% bis 7% - der Schlüsselweite (24) beträgt. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (18) näherungsweise ein Segment eines Kreisrings bildet, dessen mittlerer Bereich (81) einen ersten Innenradius (74) aufweist, der geringer ist, als ein zweiter Innenradius (76) an den beiden bezüglich der Umfangsrichtung (32) äußeren Bereichen (79) des Permanentmagneten (18), wobei insbesondere der erste

Innenradius (74) um maximal 15 % größer ist, als der Außenradius (52) des Rotors (14).

Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich (81) des

Permanentmagneten (18) mit dem ersten Innendurchmesser (74) einen Winkelbereich (78) von 50° bis 60° umfasst, an den sich an beiden Seiten die äußeren Bereiche (79) mit dem zweiten Innenradius (76) anschließen, wobei insbesondere die gesamte Ausdehnung (80) des Permanentmagneten (18) in Umfangsrichtung (32) näherungseise 90° beträgt.

Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden abgeflachten Bereiche (20) des Polgehäuses (16) zwei etwa parallel in Axialrichtung (30) verlaufenden Sicken (28) aufweist, die die Innenkontur der Folgepole (22) und den Übergang zu den Haltebereichen (34) der Permanentmagnete (18) bilden, und das Polgehäuse (16) an einem ersten axialen Ende (33) geschlossen - vorzugsweise der Polgehäuseboden (82) einstückig mit dem Polgehäuse (16) - ausgebildet ist, und an diesem Ende (33) eine Aufnahme (83) für ein Lager des Rotors (14) angeordnet ist, wobei das gegenüberliegende zweite axiale Ende (36) offen ausgebildet ist und einen Flansch (38) aufweist, der mit einem weiteren Gehäuseteil (40) - vorzugsweise einem

Getriebegehäuse (101) - verbindbar ist.

Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Flansch (38) und den Sicken (28) ein axialer Übergangsbereich (45) ausgebildet ist, - der sich

insbesondere 4 mm bisl3 mm erstreckt - bei dem sich die maximale Abmessung (25) zwischen den abgeflachten Seiten (20) ausgehend von der Innenkontur des Folgepolbereichs (22) auf die Innenweite (137) eines Verbindungsbereichs (37) mit zwei näherungsweise parallel

gegenüberliegenden Innenflächen (35) entlang der Axialrichtung (30) vergrößert.

9. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (37) ein

Bürstenhalter- Bauteil (86) aufgenommen wird, das sich von dem Innenraum des Polgehäuses (16) axial über den Flansch (38) hinaus in das mit diesem verbundene Gehäuseteil (40) erstreckt, wobei insbesondere der Flansch (38) in einem Winkelbereich der Folgepole (22) zwei parallel gegenüberliegende Umfangsseiten (39) und in dem Winkelbereich (78, 80) der

Permanentmagnete (18) gegenüberliegend mehrere Aufnahmen (42) für Verbindungselemente (142) zur Fixierung des sich axial anschließende Gehäuseteils (40) aufweist.

10. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (18) mittels

Magnethaltefedern (90) im Polgehäuse (16) fixiert werden, deren beide Schenkel (91) jeweils die gegenüberliegenden Permanentmagnete (18) gegen die Innenwand (17) des Polgehäuses (16) pressen, wobei zwischen den Endseiten (93) der Permanentmagnete (18) in Umgangsrichtung (32) und den Sicken (28) ein Hohlraum (94) gebildet wird, in den die Schenkel (91) eingreifen.

11. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axial freien Enden (95) der Schenkel (91) jeweils an einem radial inneren Bereich (96) der Endseiten (93) - insbesondere der radial inneren Hälfte (55) - an den Endseiten (93) anliegen, und im Übergangsabschnitt (87) zu dem Bügel (92) hin an Innenkanten (97) der Sicken (28) anliegen, wobei vorzugsweise die axial freien Enden (95) der Schenkel (91) gleichzeitig an der in Umfangsrichtung (32) den Endseiten (93) gegenüberliegenden Seitenfläche (27) der Sicken (28) anliegen.

12. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der geschlossenen Seite (33) des

Polgehäuses (16) an dessen Innenseite - vorzugsweise einteilig mit dem Polgehäuse (16) gefertigte - Anschläge (98) ausgebildet sind, an denen der zwischen den beiden Schenkeln (91) angeordnete Bügel (92) radial anliegt, um ein Verkippen des Bügels (92) radial nach Innen zu vermeiden, wobei insbesondere der Bügel (92) axial am Polgehäuseboden (82) anliegt.

13. Baukastensystem zur Ausbildung unterschiedlicher Getriebe- Antriebseinheiten (130) wobei unterschiedliche Polgehäuse (16) einen identischen Flansch (38) und einen identischen Verbindungsbereich (37) aufweisen, die kompatibel sind mit den identisch ausgebildeten

Gegenflanschen (44) unterschiedlicher Getriebegehäuse (101), wobei ein erstes Polgehäuse (16) gemäß einer elektrischen Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, und/oder ein zweites Polgehäuse (16') anstelle der beiden Folgepole (22) nur einen magnetischen Rückschluss zwischen zwei gegensinnig magnetisierten Permanentmagnete (18) eines 2-Polmotors aufweist, und/oder ein drittes Polgehäuse (16") anstelle der beiden Folgepole (22) zwei weitere Permanentmagnete eines 4- Polmotors aufweist.

14. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine (10) - insbesondere einem Stellantrieb im Kraftfahrzeug - vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende

Verfahrensschritte:

Ausbilden eines metallischen Polgehäuses (16) mittels Tiefziehen, wobei Sicken (28) zur Ausbildung von Folgepolen (22) ausgebildet werden, und insbesondere am Inneren des Polgehäuseboden (82) axiale Fortsätze (98) zum Flansch (38) hin einstückig angeformt werden Einsetzen der Permanentmagnete (18) in das Polgehäuse (16), - vorzugsweise mittels Verwendung von Klebstoff - wobei insbesondere die Permanentmagnete (18) bezüglich der Radialrichtung (31) gleichsinnig magnetisiert werden

Einfügen der Magnethaltefedern (90) derart, dass die freien Enden (95) der Schenkel (91) an den Endseiten (93) der Permanentmagnete (18) in Umfangsrichtung (32) anliegen, und der Bügel (92) radial außerhalb der axialen Fortsätze (98) radial an diesen anliegt.

15. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (14) mit einem eine Rotorwelle (60) umschließenden Bürstenhalter-Bauteil (86) in den Verbindungsbereich (37) des Polgehäuses (16) axial eingefügt wird, derart, dass das Bürstenträger- Bauteil (86) aus dem Polgehäuse (16) ragt, und anschließend ein Getriebegehäuseteil (101) axial auf das Bürstenträger- Bauteil (86) aufgesetzt wird, und mit einem Gegenflansch (44) am Flansch (38) des Polgehäuses (16) befestigt wird.

Description:
Beschreibung Titel

Elektrische Maschine zum motorischen Verstellen beweglicher Teile im

Kraftfahrzeug, sowie Verfahren zum Herstellen der elektrischen Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine, sowie einem Verfahren zum Herstellen der elektrischen Maschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Mit der US 4,372,035 ist ein Elektromotor bekannt geworden, bei dem in einem Polgehäuse zwei gegenüberliegende Permanentmagnete und zwischen diesen zwei so genannte Folgepole angeordnet sind. Zur Ausbildung der Folgepole ist in der Polgehäusewand eine Kontur ausgeformt, deren bogenförmige Innenfläche den gleichen Abstand zum Rotor hat, wie die schalenförmigen

Permanentmagnete. Der Fachmann bekommt hierbei keinen Hinweis, das Gewicht und die Leistungsdichte des Elektromotors bezüglich eines zur

Verfügung stehenden Bauraums für konkrete Anwendungsfälle zu optimieren.

Offenbarung der Erfindung Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine, sowie das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer solchen Maschine mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Ausbildung einer maximalen Schlüsselweite des Polgehäuses zwischen den Seiten mit den beiden gegenüberliegenden Folgepolen das Gewicht und die Leistungsdichte für Versteilantriebe im Kraftfahrzeug optimiert werden kann. Λ

Insbesondere bei Anwendungen mit einem geringen zur Verfügung stehenden Einbauraum, wie beispielsweise Schiebedachantriebe, Sitzverstellung,

Heckklappenverstellung, Fensterheberantriebe und (Heck-)Wischermotoren, kann durch die Auslegung des Polgehäuses auf eine maximale Schlüsselweite von 35 mm bzw. in Abhängigkeit von dem notwendigen Drehmoment von maximal 30 mm ein universeller Versteilantrieb für verschiedene Anwendungen zur Verfügung gestellt werden, der bei einer optimalen Bauraumausnutzung die maximale Leistungsdichte liefert. Durch die Wahl des Designs werden gleichzeitig bei optimalem magnetischem Fluss die anregenden Kräfte, die störende Betriebsgeräusche verursachen, wirksam reduziert.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale möglich. Besonders von Vorteil ist es, die Dicke der Polgehäusewand - insbesondere im Bereich der Folgepole - in etwa

2% - 7% der Schlüsselweite auszubilden, vorzugsweise cirka 3% - 4%. Bei diesem Verhältnis der Wandstärke zur Schlüsselweite liegt das Optimum zwischen der Ausbildung eines maximalen magnetischen Fluss für den Antrieb des Rotors und minimalem Gewicht des Polgehäuses bei gleichzeitiger

Minimierung der Geräuschanregung aufgrund von Schwingungen des

Polgehäuses.

Besonders günstig ist es, wenn die radiale Dicke der Permanentmagneten im Bereich 10% - 25% der Schlüsselweite liegt, bevorzugt näherungsweise 15% - 18%. Bei dieser Auslegung des Magnetkreises kann bei minimalem Gewicht und minimalem Einsatz von teurem Magnetmaterial eine maximale Leistungsdichte bei dem zur Verfügung stehenden Bauraum erzielt werden. Hierbei kann beispielsweise Ferritmaterial für die Magnete verwendet werden, so dass auf die Verwendung Seltenen Erden Magnetmaterialien verzichtet werden kann.

Durch die Anpassung der Bauweise des Rotors an die Schlüsselweite kann der Magnetkreis weiter optimiert werden, indem die Rotorzähne eine tangentiale Zahnschaftbreite im Bereich der Wicklungen von etwa 3% - 10%, bevorzugt näherungsweise 5% - 7% der Schlüsselweite aufweisen. Dieses Verhältnis stellt eine gute Balance zwischen maximalem magnetischen Fluss und der

Gewichtsreduktion dar. Auch bei dieser Auslegung wird eine Reduktion von störenden Schwingungsanregungen des magnetischen Systems erzielt. Als besonders günstig hat sich die Verwendung von zehn Rotorzähnen bei 4

Magnetpolen (2 Permanentmagnete und 2 Folgepole) erwiesen.

Um eine durch die Nutung des Rotors verursachte Drehmomentschwankung zu reduzieren, jedoch aber gleichzeitig den magnetischen Fluss zwischen den

Permanentmagneten und dem Rotor größtmöglich zu halten, wird die

Innenkontur der Permanentmagnete mit unterschiedlichen Radien ausgebildet. Dabei weist ein mittlerer Bereich einen Innenradius auf, der maximal um 15 % größer ist, als der Rotorradius, um hier den Luftspalt möglichst gering zu halten. An den beiden benachbarten Bereichen der Permanentmagnete ist ein größerer

Innenradius ausgebildet, der dazu führt, dass die Momentenwelligkeit reduziert wird. Durch die Ausbildung zweier diskreter unterschiedlichen Innenradien, bleibt im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Polabhebung ein größerer magnetischer Fluss erhalten.

Dabei ist es vorteilhaft den mittleren Bereich über einen Umfangswinkel von 50° - 60° - insbesondere näherungsweise 54° - auszubilden. Die beiden äußeren Bereiche weisen dabei einen Winkelbereich von cirka 15° - 25° auf. Die Folgepole werden besonders günstig durch das Anformen jeweils zweier in

Axialrichtung verlaufender Sicken in der Polgehäusewand realisiert. In

Umfangsrichtung wird dadurch eine gewölbte Innenkontur gebildet, die magnetisch mit dem Rotor zusammenwirkt. Das Polgehäuse ist vorteilhaft als Poltopf ausgebildet, das an einer Seite ein einteilig mit dem Poltopf

ausgebildeten Boden aufweist, der bevorzugt eine Aufnahme für ein Rotorlager aufweist. Die gegenüberliegende offene Poltopfseite weist einen Flansch auf, der nach dem Zusammenbau an einem korrespondierenden Gegenflansch eines weiteren Gehäuseteils anliegt. In einem axialen Bereich zwischen dem Flansch und den Sicken des Folgepols ist ein Übergangsbereich ausgebildet, in dem der Querschnitt des Polgehäuses von der Folgpolkontur mit den Sicken in den Querschnitt des Flansches übergeht, der bevorzugt zwei in etwa parallele Seiten aufweist. Dieser

Übergangsbereich wird bevorzugt mittels Tiefziehen ausgebildet und weist beispielsweise eine axiale Länge von 4mm -13 mm auf. Unmittelbar benachbart zum Flansch ist am Polgehäuse ein Verbindungsbereich ausgebildet, der eine größere maximale Abessung zwischen den abgeflachten Gehäuseseiten aufweist, als die Schlüsselweite. Dieser Verbindungsbereich hat bevorzugt die gleiche Innenkontur, wie der Flansch mit zwei parallelen

Innenseiten. Dieser Verbindungsbereich kann vorteilhaft ein Bürstenhalter-

Bauteil aufnehmen, das sich axial über die Schnittstelle des Flansches in das benachbarte Gehäuseteil erstreckt. Am Flansch sind beispielsweise Löcher als Aufnahmen für Verbindungselemente - bevorzugt Schrauben oder Nieten - zu einem Getriebegehäuse ausgebildet.

Um die Permanentmagnete besonders einfach im Polgehäuse zu fixieren, werden diese mittels Federelementen gegen die Innenwand gedrückt. Dabei liegen die freien Enden der U-förmigen Feder an in Umfangsrichtung weisende Seitenflächen der Permanentmagnete an. Dazu ist zwischen den Sicken der Folgepolkontur und den Seitenflächen der Magnete ein Hohlraum oder Spalt ausgebildet, in den die freien Enden der Feder eingreifen. Die Feder liegt hierbei zur definierten Positionierung einerseits an der Seitenfläche des Magneten in Umfangsrichtung und auf der gegenüberliegenden Seite an der Innenfläche der Sicke an.

Damit das Federelement in Axialrichtung nicht verkippt, wenn die Schenkel an den Innenkanten der Sicken anliegen, greifen die freien Enden nicht vollständig bis an die Innenwand des Polgehäuses in den Spalt ein, sondern maximal bis zur halben radialen Tiefe des Spalts. Das Federelement kann optional auch in Kombination mit dem Einkleben der Permanentmagnete verwendet werden, um diese während des Klebevorgangs zuverlässig zu fixieren.

Zur zusätzlichen Positionierung der Federelemente sind am Polboden Anschläge ausgebildet, die eine radiale Bewegung des Federbügels nach innen verhindern. Diese können ohne zusätzlichen Bearbeitungsschritt als Durchzüge beim

Tiefziehen des Polbodens an diesen angeformt werden.

Die erfindungsgemäße Schnittstelle zwischen den Gehäuseflanschen mit dem Verbindungsbereich und dem Übergangsbereich des Polgehäuses eignet sich besonders für eine modulare Bauweise von Getriebe-Antriebseinheiten mit unterschiedlichen Elektromotoren, die mit unterschiedlichen Getriebegehäusen kombiniert werden. Dabei kann immer ein Bürstenträger- Bauteil mit einem gleichen Grundkörper verwendet werden, der axial zwischen den beiden

Gehäuseteilen, axial über den Flanschbereich hinweg angeordnet ist.

Insbesondere kann das Getriebegehäuse unterschiedliche Elektroniken aufnehmen, beispielsweise eine Einschubelektronik oder eine integrierte

Leiterplatte oder nur eine reduzierte Sensorik aufweisen. Ebenso ist ein

Getriebegehäuse ohne Elektronik kombinierbar, bei der nur das

Bürstenträgerbauteil direkt einen Anschluss-Stecker aufweist. Für die

Elektromotoren kann sowohl das erfindungsgemäße Polgehäuse mit den Folgepolen, als auch ein 2-Pol oder 4-Pol Permanentmagnet- Poltopf verwendet werden. Durch die Modul-Bauweise können erheblich Entwicklungskosten gespart werden, und unterschiedliche Anwendungen ohne Umstellung der Produktionslinien zeitnah geliefert werden.

Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des Polgehäuses werden mittels Tiefziehen in einem Arbeitsgang der Folgepolbereich, der

Übergangsbereich und der Verbindungsbereich mit dem Flansch kostengünstig und präzise ausgebildet. Dabei kann die erfindungsgemäße Auslegung der konkreten Abmessungen bestimmter Komponenten im Verhältnis zu der maximalen Schlüsselweise bei minimalem Materialeinsatz durch die Auswahl des Tiefziehwerkzeugs realisiert werden. Beispielsweise können auch gleichzeitig die radialen Anschläge für die Bügelfeder mit angeformt werden, so dass die Magneten ohne Mehraufwand zuverlässig im Polgehäuse fixiert werden können.

Die axiale Montage des Rotors und des Bürstenhalterbauteils in das Polgehäuse ermöglicht eine eindeutig vorgebbare Flansch-Schnittsstelle, die sich besonders günstig für den modularen Baukasten zu Kombination verschiedener Polgehäuse und Getriebegehäuse eignet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine Figur 2: einen Querschnitt der Figur 1

Figur 3: schematisch einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels

Figur 4: einen Längsschnitt durch ein Polgehäuse eines weiteren Ausführungsbeispiels Figur 5 bis 7: verschiedene Detaildarstellungen einer erfindungsgemäßen

Magnetbefestigungsfeder

Figur 8 bis 10: das erfindungsgemäße Montagekonzept und das Baukastensystem der unterschiedlichen Getriebe-Antriebseinheiten.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 10 dargestellt, die als

Elektromotor 11 ausgebildet ist. Der Elektromotor 11 ist beispielsweise Bestandteil einer Getriebe-Antriebseinheit 130, wie sie zum Verstellen eines Schiebedachs, einer Scheibe oder eines Sitzteils im Kraftfahrzeug verwendet wird. Die elektrische

MaschinelO weist einen Statorl2 auf, bei dem zwei Permanentmagnete 18 in einem Polgehäuse 16 gegenüberliegend angeordnet sind. Zwischen den beiden sich gegenüberliegenden Permanentmagneten 18 sind zwei sich gegenüberliegende Folgepole 22 angeordnet, die durch die Gehäusewand 26 des Polgehäuses 16 gebildet werden. Hierzu sind in abgeflachte Bereiche 20 des Polgehäuses 16 jeweils zwei Sicken 28 ausgebildet, die sich in Axialrichtung 30 erstrecken. In Umfangsrichtung 32 ist zwischen den beiden Sicken 28 der Folgepol 22 als gewölbte Polgehäusewand 26 ausgebildet, die zusammen mit den Sicken 28 und einem Haltebereich 34 für die Permanentmagnete 18 den abgeflachten Bereich 20 des Polgehäuses 16 bildet. Das Polgehäuse 16 weist eine axial offene Seite 36 auf, an der ein Flansch 38 zur

Verbindung mit einem weiteren Gehäuseteil 40 ausgebildet ist. Der Flansch 38 weist Aufnahmen 42 für Verbindungselemente auf, die beispielsweise als Bohrungen 43 ausgebildet sind. Durch diese Bohrungen 43 können als Verbindungselemente 142 bevorzugt Schrauben in einen korrespondierenden Gegenflansch 44 geschraubt werden. In den Stator 12 ist in Figur 1 ein Rotor 14 eingefügt, der einen kleinen radialen Luftspalt 46 zu den den Rotor 14 umgebenden Permanentmagneten 18 und Folgepolen 22 bildet.

In Figur 2 ist ein Schnitt quer zur Axialrichtung 30 durch den Statorl2 und den Rotor 14 der Figur 1 dargestellt. Die Permanentmagnete 18 liegen an der Innenwand 17 des Polgehäuses 16 an und sind beispielsweise eingeklebt und/oder mittels

Magnethaltefedern 90 im Polgehäuse 16 fixiert. Die beiden Permanentmagnete 18 sind in Radialrichtung 31 gleichsinnig magnetisiert, so dass beide beispielsweise an ihrer radialen Innenseite einen Südpol bilden. Über das Polgehäuse 16, das einen magnetischen Rückschluss bildet, wird ein magnetischer Kreis zu den Folgepolen 22 erzeugt, die dann beispielsweise an der Innenwand 17 des Polgehäuses 16 jeweils einen Nordpol bilden. Da im Bereich der Folgepole 22 keine Permanentmagnete 18 angeordnet sind, ist die maximale Abmessung 25 des Polgehäuses 16 zwischen den abgeflachten Bereichen 20 deutlich geringer, als in Richtung der beiden

Permanentmagneten 18. Die maximale Abmessung 25 stellt eine Schlüsselweite 24 für den zur Verfügung stehenden Einbauraum dar, der erfindungsgemäß optimal an die entsprechende Anwendung, insbesondere an die Einbauposition im Kraftfahrzeug, angepasst wird. Erfindungsgemäß ist diese Schlüsselweite 24 immer kleiner als 35 mm, wobei hier der Rotordurchmesser 52 beispielsweise maximal 32 mm beträgt. Bei geringerem Leistungsbedarf der elektrischen Maschine 10 und/oder bei der

Verwendung von Seltenenerden Magnetmaterial für die Permanentmagnete 18 kann die Schlüsselweite 24 auch maximal nur 30 mm betragen, wobei dann der

Rotordurchmesser 52 maximal 28 mm beträgt. Die Schlüsselweite 24 ist definiert als die maximale radiale Abmessung 25 des Polgehäuses 16 zwischen den abgeflachten Bereichen 20, axial im Bereich der Folgepole 22. In Figur 2 ist die maximale radiale Abmessung 25 an den gewölbten Bereichen der Folgepole 22 in Umfangsrichtung 32 zwischen den Sicken 28 ausgebildet. In einer nicht dargestellten Ausführung kann die maximale radiale Abmessung 25 auch am Haltebereich 34 der Permanentmagnete 18 ausgebildet sein. Die Wandstärke 54 des Polgehäuses 16 wird bezüglich des

Gewichts, des magnetischen Fluss und der Geräuschminimierung optimiert und beträgt 3% bis 4% der Schlüsselweite 24. Je nach konkreter Anwendung für unterschiedliche Leistungen kann die Wandstärke 54 auch zwischen 2% und 7%, beispielsweise zwischen 0,8 mm und 1,8 mm liegen. Dieses Maß für die Wandstärke 54 bezieht sich auf den Winkelbereich der Folgepole 22 und der Permanentmagnete 18. Da das Polgehäuse 16 als Tiefziehteil hergestellt wird, ist die Wandstärke 54 über den gesamten Umfang jedoch relativ konstant. Die radiale Wandstärke 56 der

Permanentmagneten 18 beträgt aufgrund der erfindungsgemäßen Optimierung 15% bis 18% der Schlüsselweite 24, kann jedoch in Sonderfällen auch 10% bis 25 % der Schlüsselweite 24 betragen. Die Permanentmagnete 18 weisen eine so genannte Polabhebung 58 auf, so dass sich der Luftspalt 46 zwischen dem Rotor 14 und dem Permanentmagneten 18 in Umfangsrichtung 32 aufweitet. Der Rotor 14 weist eine Rotorwelle 60 auf, auf der ein Ankerpaket 62 zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen 64 angeordnet ist. Hierzu weist das Ankerpaket 64 Rotorzähne 66 auf, die aus radialen Zahnschäften 68 gebildet sind, die von radial äußeren Zahnköpfen 70 abgeschlossen werden. Die elektrischen Wicklungen 64 sind radial innerhalb der Zahnköpfe 70 auf die Zahnschäfte 68 gewickelt. Die Zahnschaftbreite 72 in

Umfangsrichtung 32 beträgt an der elektrischen Wicklung 64 bei der

erfindungsgemäßen Optimierung 5% bis 7% der Schlüsselweite 24, je nach

Leistungsbedarf und Verstellanwendung auch 3% bis 10% der Schlüsselweite 24.

In Figur 3 ist als eine Variation der Erfindung ein vergrößerter Ausschnitt gemäß Figur 2 dargestellt, bei dem der schalenförmige Permanentmagnet 18 einen ersten

Innenradius 74 aufweist, der höchstens 15% größer ist, als der Rotorradius 52. Der erste Innenradius 74 erstreckt sich über einen Winkelbereich 78 in Umfangsrichtung 32 von 50° bis 60° und ist bezüglich seiner Umfangsrichtung 32 in der Mitte 81 des Permanentmagneten 18 angeordnet. An den beiden äußeren Bereichen 79 bezüglich der Umfangsrichtung 32 weist die Innenkontur des Permanentmagneten 18 einen zweiten Innenradius 76 auf, der größer ist als der erste Innenradius 74. Bei dieser speziellen Ausführung der Polabhebung 58 mittels eines Doppelradius weitet sich der sehr dünne Luftspalt 46 im Mittelbereich 81 an den äußeren Rändern 79 des

Permanentmagneten 18 sehr stark auf, so dass die Drehmomentenwelligkeit stark reduziert werden kann, ohne dass der magnetische Fluss zu stark abnimmt. Der

Permanentmagnet 18 erstreckt sich mit seiner maximalen Ausdehnung in

Umfangsrichtung 32 über einen gesamten Magnetwinkel 80, der größer ist als 90°. Die Geometrie des gegenüberliegenden Permanentmagneten 18 ist entsprechend symmetrisch ausgebildet.

In Figur 4 ist ein Längsschnitt des Polgehäuses 16 entlang der Rotorachse dargestellt. Gegenüber dem offenen Ende 36 weist das Polgehäuse 16 eine geschlossene Seite 33 mit einen geschlossenen Boden 82 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit der umfänglichen Polgehäusewand 48 ausgebildet ist. Am Boden 82 ist eine Lageraufnahme 83 für ein Rotorlager 84 angeformt, in dem der Rotor 14 radial und optional auch axial gelagert ist. Das offene Ende 36 schließt axial mit dem Flansch 38 ab, der bezüglich des Umfangs an den abgeflachten Bereichen 20 zwei näherungsweise gerade parallele Außenseiten 39 aufweist. Axial schließt sich an den Flansch 38 ein Verbindungsbereich 37 an, in den das Bürstenhalter-Bauteil 86 aufgenommen wird. Der Verbindungsbereich 37 weist im Ausführungsbeispiel gerade parallele Innenflächen 35 mit einer Innenweite 137 auf, die mit der Innenkontur 41 des Flanschs 38 fluchten, in die das Bürstenhalter- Bauteil 86 eingefügt wird. Der Flansch 38 mit dem Verbindungsbereich 37 stellt eine normierte Schnittstelle 120 zu einem zu verbindenden Gehäuseteil 40 dar, das beispielsweise als Getriebegehäuse 101 ausgebildet ist. Zwischen der axialen Erstreckung der Folgepole 22 mit den axialen

Sicken 28 und dem Verbindungsbereich 37 ist ein Übergangsbereich 45 ausgebildet, dessen maximale Abmessung 49 zwischen 4 mm und 13 mm beträgt. Im axialen Verlauf des Übergangbereichs 45 ändert sich die Kontur des Polgehäuses 16 von den axialen Sicken 28 mit den Innenkanten 97 des Folgepols 22 mit der äußeren maximalen Schlüsselweite 24 hin zu den beiden parallelen Innenflächen 35 des

Verbindungsbereichs 37 mit der Innenweite 137. Daher ist der Übergangsbereich 45 konisch ausgebildet, bei dem sich der Innendurchmesser des Polgehäuses 16 aufweitet. Im Schnittbild ist auch die radiale Wandstärke 54 des Polgehäuses 16 gut zu erkennen, die hier näherungsweise über das gesamte Polgehäuse 16 gleich dick ausgebildet ist. Das Polgehäuse 16 ist im Tiefzieh- Verfahren hergestellt, insbesondere derart, dass auch die axialen Sicken 28 beim Tiefziehen mit ausgeformt werden. Daher weist das Polgehäusel6 in Axialrichtung 30 keinen Hinterschnitt auf.

Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die offene Seite 36 des Stators 12, bei dem die Permanentmagnete 18 mittels Magnethaltefedern 90 im Polgehäuse 16 gehalten werden. Die Magnethaltefeder 90 weist zwei gegenüberliegende freie Schenkel 91 auf, die über einen Bügel 92 miteinander verbunden sind. Die freien Schenkel 91 liegen an den gegenüberliegenden Permanentmagneten 18 an und drücken diese zu deren Fixierung gegen die Innenwand 17 des Polgehäuses 16. Zwischen einer in

Umfangsrichtung 32 weisenden Endseite 93 des äußeren Bereichs 79 und einer gegenüberliegenden Seitenfläche 27 der Sicke 28 ist ein Hohlraum 94 ausgeformt, in den der Schenkel 91 hinein ragt. Dabei liegt bevorzugt das freie Ende 95 des

Schenkels 91 sowohl an der Endseite 93, als auch an der Seitenfläche 27 der Sicke 28 an, wie im vergrößerten Ausschnitt der Figur 6 sichtbar ist. Dabei ist insbesondere der Hohlraum 94 in radialer Richtung 31 keilförmig ausgebildet. Die Anlagefläche 99 der

Schenkel 91 liegt in diesem Ausführungsbeispiel an einem radialen Innenbereich 96 der Endseite 93, bevorzugt innerhalb der radial inneren Hälfte 55 der radialen

Wandstärke 56 der Permanentmagnete 18. der Querschnitt der Schenkel 91 ist beispielsweise rund ausgebildet, kann aber auch (halbrund 89) abgeflacht (wie in Figur 5 links dargestellt), oder als Flachprofil oder Mehrkantprofil ausgebildet sein und/oder auch eine strukturierte Oberfläche aufweisen, die besser an der Endseite 93 haftet. Ebenfalls kann an der Endseite 93 eine Struktur, beispielsweise eine Kerbe in

Axialrichtung 30, ausgebildet sein, in die der Schenkel 91 eingreift. Die beiden benachbarten Sicken 28 bilden jeweils Innenkanten 97, an denen die Magnethaltefeder 90 anliegt. Damit der Bügel 92, der die beiden Schenkel 91 über die Innenkanten 97 hinweg verbindet, radial nicht nach innen rutscht, sind am Boden 82 des Polgehäuses 16 axiale Fortsätze als Anschläge 98 ausgebildet, an deren radialen Außenseite der Bügel 92 radial anliegt. Dadurch wird die Magnethaltefeder 90 radial zwischen den Anschlägen 98 und den Innenkanten 97 fixiert, wobei bevorzugt die

Übergangsabschnitte 87 zwischen den Schenkeln 91 und dem Bügel 92 an den

Innenkanten 97 anliegen. Der Anlagepunkt der Magnethaltefeder 90 an der Innenkante 97 bildet einen Kipp-Punkt für die Magnethaltefeder 90, wie dies schematisch in Figur 7 durch den Pfeil 100 gezeigt ist. Dadurch wird eine Verkippung der Magnethaltefeder 90 aus der Axialrichtung 30 minimiert. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche stärkere axiale Verkippung auch durch eine entsprechende Gestaltung des Hohlraums 94 verhindert werden. Durch die Keilform des spaltförmigen Hohlraums 94, greifen die freien Enden 95 radial möglichst nur wenig tiefer in den Hohlraum 94 ein, als die radiale Position der Innenkanten 97. Wird der Hohlraum 94 - wie beschrieben - keilförmig ausgebildet, so dass der das freie Ende 95 an der Seitenfläche 27 und der Endseite 93 anliegt, kann durch die konkrete Ausgestaltung der Hohlraumgeometrie das tiefere radiale Eindringen des freien Endes 95 verhindert werden. Dabei liegt der Schenkel 91 radial möglichst weit innen an der Endseite 93 an. Die Kontur der

Endseite 93 kann dabei entsprechend angepasst sein, beispielsweise ganz oder teilweise einen Winkel zur Radialrichtung 31 bilden. Des Weiteren kann die äußere oder innere Magnetkante des äußeren Bereichs 79 des Permanentmagnetel8 entsprechend abgeschrägt sein. Der radiale Anschlag 98 ist beispielsweise einteilig mit dem Boden 82 ausgebildet, vorzugsweise als Durchzug beim Tiefziehen. Dabei kann für jeden Bügel 92 ein einziger, oder zwei, oder mehrere Anschläge 98 angeformt werden. In einer weiteren Variante liegt der Bügel 92 axial an der Innenwand des Bodens 82 an, der dann einen axialen Anschlag für die Magnethaltefeder 90 bildet.

Zwischen den beiden Permanentmagneten 18 sind zwei Magnethaltefedern 90 eingespannt, die näherungsweise in einer Ebene liegen mit den abgeflachten

Bereichen 20 des Polgehäusesl6. In Figur 7 ist zu erkennen, dass sich hier die Permanentmagneten 18 axial über die Folgepole22 hinaus erstrecken in den

Übergangsbereich 45 hinein, insbesondere axial bis zum Verbindungsbereich 37. Beim Herstellungsverfahren der elektrischen MaschinelO wird also das Polgehäuse 16 als Poltopf mit dem Flansch 36 und dem Verbindungsbereich 37 als definierte

Schnittstelle 120 mittels Tiefziehen gefertigt, wobei die Sicken 28 und die Anschläge 98 in einem Arbeitsgang angeformt werden. Danach werden die Permanentmagnete 18 in das Polgehäuse 16 eingesetzt, wobei diese optional an dessen Innenwand 17 angeklebt werden. Zur Fixierung der Permanentmagnete 18 werden zwei

Magnethaltefedern 90 in das Polgehäuse 16 eingeführt, derart, dass die Schenkel 91 an den Endseiten 93 der Permanentmagnete 18 anliegen, und diese gegen die Innenwand 17 des Polgehäuses 16 pressen. Dabei wird der Bügel 92 radial außerhalb der Anschläge 98 am Boden 82 positioniert, so dass der Bügel 92 insbesondere radial zwischen den Anschlägen 98 und der Innenkante 97 der Sicken 28 fixiert ist. Nach der Fixierung der Permanentmagnete 18 wird der Rotor 14 und das Bürstenträger- Bauteil 86 axial in das Polgehäuse 16 eingefügt, so das das Bürstenträger- Bauteil 86 im Verbindungsbereich 37 angeordnet ist und axial über den Flansch 38 heraus ragt.

Danach wird ein weiteres Gehäuseteil 40, das als Getriebegehäuse 101 ausgebildet ist, axial über die Rotorwelle 60 auf das Bürstenträger-Bauteil 86 aufgesetzt, bis der Flansch 38 am Gegenflansch 44 des Gehäuseteils 40 anliegt. Danach werden

Verbindungselemente 142 - bevorzugt Schrauben - in die Aufnahmen 42 des Flanschs 38 eingefügt und mit dem Gehäuseteil 40 verbunden. Dieses Montageverfahren ist in

Figur 8 dargestellt, bei dem die Rotorwelle 60 ein Schnecke 106 aufweist und mittels eines Gleitlagers 116 - insbesondere eines Kalottenlagers - im Bürstenhalter- Bauteil 86 gelagert ist. In Figur 8 ist eine fertig montierte Getriebe-Antriebseinheit 130 dargestellt, die als elektrische Maschine 10 einen Elektromotor 11 mit Folgepolen 22 aufweist, der in einem Gehäuseteil 40 angeflanscht ist, das als Getriebegehäuses 101 ausgebildet ist, in dem ein Getriebe 104 angeordnet ist. Das Getriebe 104 ist beispielsweise als Schneckengetriebe 105 ausgebildet, bei dem die auf der Rotorwelle 60 des

Elektromotors 11 angeordnete Schnecke 106 mit einem im Getriebegehäuse 101 gelagerten Schneckenrad 108 kämmt. Vom Schneckenrad 108 wird das

Antriebsmoment des Elektromotors 11 an ein Abtriebselement 110 - insbesondere ein Abtriebsritzel 112 - weitergeleitet, das beispielsweise das zu verstellende Teil - insbesondere im Kraftfahrzeug - antreibt. Das Polgehäuse 16 des Elektromotors 11 ist aus Metall hergestellt und dient als magnetischer Rückschluss. Das Getriebegehäuse 101 ist im Ausführungsbeispiel aus Kunststoff hergestellt, insbesondere mittels

Spritzguss-Verfahren. Das Gehäuseteil 40 weist ein Elektronikgehäuse 102 zur Aufnahme einer Elektronikeinheit 103 auf, und ist als integraler Bestandteil des

Getriebegehäuses 101 ausgebildet. Die Elektronikeinheit 103 ist in Figur 9 als

Einschubelektronik ausgebildet, bei der eine Leiterplatte mit einem Steckerelement in die offene Schnittstelle 114 des integrierten Elektronikgehäuses 102 eingefügt wird. Auf der Leiterplatte können mehrere elektronische Bauteile angeordnet sein, beispielsweise ein Mikroprozessor, der zur Ansteuerung des Elektromotors 11 und/oder zur Auswertung eines Drehlagesignals der Rotorwelle 60 dient. Dabei kann auf der Leiterplatte ein Drehlagensensor angeordnet sein, der mit einem auf der

Rotorwelle 60 angeordneten Signalgeber zusammenwirkt. Dadurch kann insbesondere eine Positionserfassung des Stellantriebs und/oder eine Einklemmschutzfunktion für die Getriebe-Antriebseinheit 130 realisiert werden.

In Figur 10 ist eine weitere Getriebe-Antriebseinheit 130 des erfindungsgemäßen Baukastens dargestellt, bei dem ein Getriebegehäuse 101 ohne Elektronikgehäuse ausgebildet ist. Dabei weist das Bürstenträger- Bauteil 86 einen Steckerabgang 116 auf, der radial an der definierten Schnittstelle 120 zwischen Polgehäusel6 und

Getriebegehäuse 101 ragt. Eine solche Ausführung weist keine Elektronik, sondern lediglich eine Motorstromversorgung auf. Der Baukasten mit der definierten

Schnittstelle 120 ermöglicht nun das Polgehäuse 16 mit den zwei Permanentmagneten 18 - insbesondere Ferritmagnete - und den zwei Folgepolen 22 mit unterschiedlichen Getriebegehäusen 101 zu kombinieren, die alle den identischen Gegenflansch 44, jedoch unterschiedliche Elektronikfunktionen aufweisen. Alternativ kann ein

Getriebegehäuse 101 verwendet werden, das im Getriebe 104 eine

Drehmomentsperre integriert hat. Ebenso können an ein bestimmtes Getriebegehäuse 101 - beispielsweise in Figur 9 - verschiedene Polgehäuse 16, 16' angeflanscht werden. Es kann ein erster erfindungsgemäßer Poltopf 16 mit den zwei Folgepolen 22 angeflanscht werden, oder alternativ kann an das identische Getriebegehäuse 101 ein anderer Elektromotor 11 - der zum Beispiel wie in Figur 10 keine Folgepole aufweist, sondern nur zwei Permanentmagnet- Pole, die insbesondere als Ferritmagnete ausgebildet sind - angeflanscht werden. Dies ist in Figur 9 durch den zweiten Poltopf 16' gestrichelt dargestellt. Dabei bilden der Flansch 38 und der Gegenflansch 44 immer die definierte identische Schnittstelle 120 mit identischen Verbindungselementen 142, wobei das Bürstenträger- Bauteil 86 entsprechend an die unterschiedlichen Elektronik- Varianten angepasst werden kann. Dabei passt das modifizierte Bürstenträger- Bauteil 86 immer in den Bauraum, der durch den Verbindungsbereich 37 des Polgehäuses 16 und die Innenkontur des korrespondierenden Gegenflansches 44 gebildet wird.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der

einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die

Getriebe-Antriebseinheit 130 auch mit einer von einem Schneckengetriebe 105 abweichende Getriebeform ausgebildet sein. Die Struktur, Stabilität und Form des Gehäuseteils 40, sowie die Anordnung und Ausführung der

Verbindungselemente 142 und deren Aufnahmen 42 an der Schnittstelle 120, können entsprechend den Anforderungen variiert werden. Die elektrische

Maschine 10 findet vorzugsweise Anwendung für Stellantriebe im Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Verstellung von Sitzteilen, Fensterscheiben Schiebedächern und Abdeckungen von Öffnungen, ist jedoch nicht auf solche Anwendungen beschränkt.