Titel

Verfahren und Vorrichtung zum Dispensen von Dichtmasse und Gehäuse für eine elektrische Maschine

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Gehäusedeckels mit einem Gehäusebecher für eine elektrische Maschine. Der Gehäusebecher weist eine Öffnung auf, und einen die Öffnung umschließenden Öffnungsrand. Der Gehäusedeckel ist becherförmig ausgebildet, wobei an eine Becherwand im Bereich eines Öffnungsrandes ein insbesondere ununterbrochen umlaufend ausgebildeter Kragen angeformt ist, welcher radial nach außen weist.

In einem ersten Verfahrensschritt wird der Gehäusedeckel in die

Gehäuseöffnung wenigstens teilweise eingeführt, sodass durch einander gegenüberliegende Bereiche der Gehäusedeckelwand und der

Gehäusebecherwand eine Rinne gebildet ist. Die Rinne wird in einem weiteren Schritt wenigstens teilweise oder vollständig mit einer insbesondere elastisch ausgebildeten Dichtmasse oder einem Klebstoff ausgefüllt. Vorteilhaft können der Gehäusebecher und der Gehäusedeckel so in einem Verfahrensschritt, nämlich dem Ausfüllen der Rinne mit der Dichtmasse, sowohl verklebt, als auch einander abgedichtet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Füllen der Rinne mit der Dichtmasse eine Dispensvorrichtung in die Rinne eingeführt, welche die

Dichtmasse in die Rinne einfließen lässt. Vorteilhaft kann die Rinne so sauber aufgefüllt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dispensvorrichtung ein

Dispensrohr, welches in der Rinne um den Gehäusedeckel umlaufend geführt wird, und während des Geführtwerdens die Dichtmasse in die Rinne einfüllt. Die Dichtmasse kann dabei aus einer Öffnung an einem Rohrende austreten. So kann die Dichtmasse vorteilhaft maschinell und automatisiert in die Rinne eingefüllt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Rinnenbreite und eine

Tiefenerstreckung der Rinne bis hin zu dem Kragen erfasst, und ein Volumen der eingegebenen Dichtmasse entlang des Rinnenumlaufsorts abhängig derart geändert, dass eine Füllhöhe der Dichtmasse bis hin zu dem

Gehäusebecherrand entlang des Umlaufs konstant ist. Vorteilhaft kann so eine nicht zentrische Auflage des Gehäusedeckels auf dem Gehäusebecher, welche eine radial umlaufend zu- oder abnehmende Spaltbreite der Rinne bewirkt, so nicht zu einem Überlaufen der Dichtmasse aus der Rinne, und so einem

Verschmutzen des Gehäusebechers, führen. Vorteilhaft kann die Rinne so bis zum Gehäusebecherrand bündig aufgefüllt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rinnentiefe mittels

elektromagnetischen Strahlen, insbesondere interferometrisch, erfasst.

Vorteilhaft kann die Rinnentiefe so prozesssicher erfasst werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rinnenbreite mittels einer Bilderfassungsvorrichtung ermittelt, und dazu ein Bilddatensatz erzeugt, welcher die Rinne in einer Aufsicht repräsentiert. Vorteilhaft kann die Rinnenbreite so prozesssicher und automatisiert erfasst werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dichtmasse bis zum Rand des Gehäusebechers aufgefüllt und schließt mit dem Rand bündig ab. Vorteilhaft kann so eine Überlappungsbreite entlang der Längserstreckung des

Gehäusebechers, auf der die Gehäusewand des Gehäusebechers und die Wand des Gehäusedeckels einander überlappen, vollständig zum miteinander

Verkleben des Gehäusedeckels und des Gehäusebechers genutzt sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtmasse thixotrop ausgebildet, wobei die Dichtmasse nach dem Dispensen, insbesondere dem Einfüllen in die Rinne, eine größere Viskosität aufweist, als während des Einfüllens in die Rinne. Vorteilhaft kann die Dichtmasse so nicht durch einen zwischen dem Kragen und der Gehäusebecherwand gebildeten Spalt ins Gehäuseinnere fließen. Während des Einfüllvorgangs kann die Dichtmasse im Bereich des Dispensrohrs noch eine insbesondere vorbestimmte Fließstrecke verfließen und so die Rinne ausfüllen, wobei der Fließvorgang der Dichtmasse dann durch die zunehmende Viskosität des Dichtmittels gestoppt wird.

Bevorzugt ist die Dichtmasse ausgebildet, mittels Ultraviolettstrahlen aktiviert, unter Polyaddition ausgehärtet zu werden. In einem Verfahrensschritt kann die Dichtmasse dazu nach einem Eingefülltwerden in die Rinne mittels auf die Dichtmasse von einem Sender für Ultraviolettstrahlen ausgesendeter

Ultraviolettstrahlen ausgehärtet werden. Bevorzugt ist die Dichtmasse ein Elastomer, insbesondere ein mittels Ultraviolettstrahlen mittels Polyaddition vernetzendes Silikonelastomer. Das Gehäuse kann so vorteilhaft mediendicht gegenüber Medien wie Wasser oder Öl, versiegelt sein.

Die Erfindung betrifft auch ein Gehäuse für eine elektrische Maschine, insbesondere erzeugt durch das Verfahren der vorbeschriebenen Art. Das Gehäuse weist einen Gehäusebecher mit einer Öffnung und einen

Gehäusedeckel auf, welcher ausgebildet ist, die Öffnung des Gehäusebechers zu verschließen.

Der Gehäusedeckel ist bevorzugt becherförmig ausgebildet. Der Gehäusebecher weist eine Becherwand auf, wobei an die Becherwand im Bereich eines

Öffnungsrandes ein ununterbrochen umlaufend ausgebildeter Kragen angeformt ist. Der Kragen weist radial nach außen, sodass - insbesondere bei

verschlossenem Gehäusebecher - der Kragen einen Rinnenboden einer Rinne bildet. Die Rinne ist durch zueinander gegenüberliegende Bereiche der

Becherwand des Gehäusedeckels und des Gehäusebechers gebildet. Die Rinne ist mittels einer insbesondere elastisch ausgebildeten Dichtmasse oder eines Klebstoffs gefüllt. Vorteilhaft kann das Gehäuse so aufwandsgünstig

bereitgestellt werden und einfach abgedichtet sein. Weiter vorteilhaft ist so der Gehäusedeckel mittels der Dichtmasse mit dem Gehäusebecher fest verklebt.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Dispensen von Dichtmasse oder eines Klebstoffs in eine um einen Gehäusedeckel umlaufende Rinne. Die Vorrichtung weist eine Erfassungsvorrichtung auf, welche ausgebildet ist, eine Rinnentiefe, und eine Rinnenbreite entlang des radialen Rinnenumlaufs zu erfassen, und ist ausgebildet, einen die Rinnentiefe repräsentierenden Tiefendatensatz und einen die Rinnenbreite repräsentierendes Breitendatensatz zu erzeugen.

Die Vorrichtung weist bevorzugt eine Dispensvorrichtung zum Einfüllen von Dichtmasse in die Rinne auf und ist ausgebildet, in Abhängigkeit des

Tiefendatensatzes und in Abhängigkeit des Breitendatensatzes einen

Dichtmassenvolumendatensatz zu erzeugen, welcher ein von einer

Dispensvorrichtung in die Rinne zu dispensendes Dichtmaterialvolumen entlang des Radialumlaufs repräsentiert und die Rinne in Abhängigkeit des

Dichtmassenvolumendatensatz derart mit Dichtmasse aufzufüllen, dass die Dichtmasse den Gehäusebecherrand nicht überschreitet. Vorteilhaft kann die Dichtmasse so an schmalen Stellen der Rinne entlang des Rinnenumlaufs nicht überlaufen.

Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren

Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmalen.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein System zum Zusammenfügen eines Gehäusedeckels mit einem Gehäusebecher, wobei eine zwischen dem

Gehäusdeckel und dem Gehäusebecher gebildete Rinne mittels einer

Bilderfassung und mittels eines Interferometers ausgemessen wird und in Abhängigkeit des aus der Messung ermittelten Volumens der Rinne passend mit Dichtmasse ausgefüllt wird;

Figur 2 zeigt den in Figur 1 gezeigten Gehäusedeckel und die Rinne in einer Aufsicht.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein System 1 zum Zusammenfügen eines Gehäusedeckels 11 mit einem Gehäusebecher 10, wobei der

Gehäusebecher 10 und der Gehäusedeckel 11 Bestandteil eines Gehäuses für eine elektrische Maschine sind.

Der Gehäusebecher 10 umschließt einen Hohlraum 17, in dem Komponenten der elektrischen Maschine aufgenommen sind. Der Gehäusedeckel 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel becherförmig ausgebildet und umschließt einen Hohlraum 18. Ein an eine Gehäusedeckelwand 41 des Gehäusedeckels anschließender umlaufend ausgebildeter Kragen 12 bildet einen Gehäusedeckelrand.

Das System 1 umfasst eine Vorrichtung 2, welche ausgebildet ist, eine zwischen dem Gehäusedeckel 11 und dem Gehäusebecher 10 gebildete Rinne 13 mit einer Dichtmasse 28 auszufüllen. Der an die Wand 41 des Gehäusedeckels angeformte Kragen 12 bildet dabei bei verschlossenem Gehäusebecher 10 einen Boden der Rinne 13.

Die Vorrichtung 2 weist dazu eine Bilderfassungsvorrichtung 3 auf, wobei die Bilderfassungsvorrichtung 3 einen Detektor 4 zum Erfassen von

elektromagnetischen Bildstrahlen 29 aufweist. Der Detektor 4 ist ausgebildet, in Abhängigkeit der empfangenen Bildstrahlen 29 einen Bilddatensatz zu erzeugen, welcher ein Objekt, insbesondere den Gehäusebecher 10 und den

Gehäusedeckel 11 , in einer Aufsicht repräsentiert. Der Detektor 4 weist dazu eine Vielzahl von Matrixelementen auf, von denen ein Matrixelement 5 beispielhaft bezeichnet ist. Die Matrixelemente sind jeweils ausgebildet, ein Matrixelementsignal zu erzeugen, welches einen Helligkeitswert und/oder einen Farbwert der empfangenen Bildstrahlen 29 repräsentiert.

Die Erfassungsvorrichtung 3 ist ausgebildet, den Bilddatensatz in Abhängigkeit der Matrixelementsignale zu erzeugen und ausgangsseitig auszugeben. Die Vorrichtung 2 weist auch eine Verarbeitungseinheit 6, insbesondere einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller auf. Die Verarbeitungseinheit 6 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des eingangsseitig empfangenen Bilddatensatzes 9 eine Breitenabmessung 15 der Rinne 3 entlang eines Rinnenumlaufs um den Gehäusedeckel 11 zu ermitteln, und einen Breitendatensatz zu erzeugen, der - insbesondere ortsabhängig - eine Rinnenbreite der Rinne entlang des

Rinnenumlaufs repräsentiert.

Die Verarbeitungseinheit 6 ist über eine bidirektionale Verbindung 34 mit einem Speicher 8 verbunden und ist ausgebildet, einen Breitendatensatz 35 zu erzeugen, welcher die ermittelte Rinnenbreite entlang des Rinnenumlaufs repräsentiert und diesen über die Verbindung 34 in dem Speicher 8

abzuspeichern. Die Vorrichtung 2 weist auch eine Positioniervorrichtung 25 und eine mit der Positioniervorrichtung 25 verbundene Füllvorrichtung 26 auf, welche ausgebildet ist, die bereits erwähnte Dichtmasse 28 in die Rinne entlang des Rinnenumlaufs einzufüllen. Die Positioniervorrichtung 25 ist dazu ausgebildet, die Füllvorrichtung in wenigstens zwei translatorischen Freiheitsgraden, insbesondere zum Anfahren einer Position in einer Ebene in Abhängigkeit eines Stellsignals zu bewegen. Die Positioniervorrichtung 25 ist dazu über eine Verbindungsleitung 33 mit der Verarbeitungseinheit 6 verbunden und kann das von der Verarbeitungseinheit 6 erzeugte Stellsignal so empfangen.

Die Positioniervorrichtung 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel weiter ausgebildet, die Füllvorrichtung 26, insbesondere ein mit der Füllvorrichtung 26 verbundenes Dispensrohr, - insbesondere in Abhängigkeit des Stellsignals - quer zu den translatorischen Freiheitsgraden zu bewegen. So kann die

Positioniervorrichtung das Dispensrohr in die Rinne 13 hineinfahren, sodass die Dichtmasse 28 dort von der Dispensvorrichtung 26 eingefüllt werden kann.

Die Vorrichtung 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine

Tiefenerfassungsvorrichtung 7 zum Erfassen einer Rinnentiefe 14 der Rinne 13 auf. Die Tiefenerfassungsvorrichtung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Laser-Interferometer ausgebildet, welches ausgebildet ist,

elektromagnetische Laserstrahlen 30 in Richtung der Rinne 13 zu senden, welche an dem Rinnenboden, in diesem Ausführungsbeispiel von dem umlaufend ausgebildeten Kragen 12 des Gehäusedeckels 11 , reflektiert zu werden und als reflektierte Laserstrahlen 30‘ zu der Tiefenerfassungsvorrichtung 7 zurückreflektiert werden. Die Tiefenerfassungsvorrichtung 7 ist ausgebildet, in Abhängigkeit der empfangenen Laserstrahlen 30‘ einen Tiefensignal zu erzeugen, welches einen Abstand der Tiefenerfassungsvorrichtung 7 zu dem Rinnenboden, insbesondere dem Kragen 12, hin repräsentiert und dieses Tiefensignal über eine Verbindungsleitung 31 an die Verarbeitungseinheit 6 zu senden.

Die Verarbeitungseinheit 6 ist ausgebildet, in Abhängigkeit des von der

Tiefenerfassungsvorrichtung 7 empfangenen Tiefensignals die Rinnentiefe 14 der Rinne 13 - beispielsweise in Abhängigkeit eines zuvor abgespeicherten Offsets - zu ermitteln und einen Tiefendatensatz 36 zu erzeugen, welcher eine Rinnentiefe 14 der Rinnen 13 entlang des Radialumlaufs repräsentiert. Die Verarbeitungseinheit 6 kann den Tiefendatensatz 36 in dem Speicher 8 abspeichern.

Die Verarbeitungseinheit 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, ein von der Dispensvorrichtung 26 in die Rinne 13 zu dispensendes

Dichtmaterialvolumen entlang des Radialumlaufs in Abhängigkeit des

Breitendatensatzes und des Tiefendatensatzes zu ermitteln und einen entsprechenden Dichtmassenvolumendatensatz zu erzeugen. Die

Verarbeitungseinheit 6 ist weiter ausgebildet, den Dichtmassenvolumendatensatz 37 in dem Speicher 8 abzulegen.

Das Gehäuse für die elektrische Maschine, umfassend den Gehäusebecher 10 und den Gehäusedeckel 11 , kann nun wie folgt zusammengefügt werden:

Der Gehäusedeckel 11 kann in einer Gehäusebecheröffnung des

Gehäusebechers 10 eingefügt werden, bis der radial abweisende Kragen 12 von einem Gehäusebecherrand 16 um den Betrag der Rinnentiefe 14 beabstandet ist.

Der Gehäusebecher 10 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Kühlplatte 19, mit der wenigstens eine elektrische Komponente, insbesondere eine

Steuereinheit 20, wärmeleitfähig verbunden ist. Der Gehäusedeckel 11 , insbesondere der umlaufend ausgebildete Kragen 12, kommt nun nach einem Einfügen des Gehäusedeckels 11 in den Gehäusebecher 10 auf der Kühlplatte 19 zum Aufliegen. Zwischen einer Wand 41 des Gehäusedeckels 11 und einer Wand des Gehäusebechers 10 wird dann eine Rinne mit einer Rinnenbreite 15 gebildet, insoweit ein Durchmesser des Gehäusedeckels 11 kleiner ist als eine Öffnung des Gehäusebechers 10.

Die Vorrichtung 2 kann dann - wie zuvor beschrieben - den Bilddatensatz 9 erzeugen und in Abhängigkeit des Bilddatensatzes 9 und weiter in Abhängigkeit der von dem Rinnenboden, insbesondere dem Kragen 12, reflektierten

Laserstrahlen 30‘, den Dichtmassenvolumendatensatz 37 erzeugen und in dem Speicher 8 abspeichern. In einem weiteren Verfahrensschritt kann dann das Ausfüllen der Rinne 13 mit der Dichtmasse 28 erfolgen. Dazu kann die Verarbeitungseinheit 6 in

Abhängigkeit des aus dem Speicher 8 ausgelesenen

Dichtmassenvolumendatensatzes 37 die für jeden Ort der Rinne entlang des Radialumlaufs zu dispensende Menge, insbesondere Volumen und/oder Masse, an Dichtmasse ermitteln und ein Stellsignal über die Verbindungsleitung 33 an die Positioniervorrichtung 25 senden, um die Dispensvorrichtung 26 an den entsprechenden Ort der Rinne 13 zu fahren.

Die Verarbeitungseinheit 6 kann so die Positioniervorrichtung 25 derart ansteuern, dass die Dispensvorrichtung 26 das Dispensrohr 27 in der Rinne 13 entlang des Radialumlaufs in der Rinne entlang eines geschlossenen

Kurvenzuges bewegt, und dabei für jeden Rinnenort in der Rinne entlang des Radialumlaufs eine - in Abhängigkeit des Dichtmassenvolumendatensatzes 37 ermittelte - Menge an Dichtmasse für jeden Ort der Rinne entlang des

Materialumlaufs ermitteln. Die Dispensvorrichtung 26 kann dann entlang des Geführtwerdens in der Rinne für jeden Rinnenort entlang des Radialumlaufs die entsprechende Menge Dichtmasse - insbesondere durch Anpassen des

Volumenstroms der Dichtmasse - in die Rinne einfüllen.

Die Dispensvorrichtung 26 ist dazu ausgebildet, ein Volumen der zu

dispensenden Dichtmasse pro Zeitintervall zu ändern. So kann die Rinne von der Dispensvorrichtung 26 entlang des Rinnenumlaufs kontinuierlich aufgefüllt werden, wobei - abhängig von einer Rinnenbreite, welche sich entlang des Radialumlaufs ändern kann - von der Dispensvorrichtung durch eine sich entlang des Rinnenumlaufs ändernde Menge der abgegebenen Dichtmasse eine

Füllhöhe der Dichtmasse in der Rinne entlang des Radialumlaufs konstant erzeugt werden kann. Die Rinne 13 kann durch einfachen, oder mehrfachen Rinnenumlauf mit Dichtmasse gefüllt werden.

In einem weiteren Schritt kann die Dichtmasse 28, insbesondere ein durch Bestrahlung mittels Ultraviolettstrahlen vernetzendes Silikonelastomer, mittels - von einem in Figur 1 nicht dargestellten Sender für Ultraviolettstrahlen - auf die Dichtmasse gesendeter Ultraviolettstrahlen ausgehärtet werden. Der Gehäusebecher 10 und der Gehäusedeckel 11 können Bestandteil einer elektrischen Maschine sein. Figur 1 zeigt dazu elektrische Komponenten einer elektrischen Maschine, welche in dem Gehäusebecher 10 aufgenommen sind. Die elektrische Maschine umfasst dazu die bereits erwähnte Kühlplatte 19, die

Steuereinheit 20, ein Lagerschild 21 , einen Rotor 23, welcher in dem Lagerschild 21 drehbar gelagert ist, und eine Leistungsendstufe 22, welche mit dem

Lagerschild 21 wärmeleitfähig verbunden ist. Die Maschine umfasst auch einen Stator umfassend Statorspulen 24.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Bilddatensatz 9, welcher - wie in Figur 1 bereits gezeigt - von der Erfassungsvorrichtung 3 erzeugt worden sein kann. Der Bilddatensatz 9 repräsentiert den Gehäusedeckel 11 und den

Gehäusebecher 10, insbesondere den Gehäusebecherrand 16, in einer Aufsicht. Der Gehäusedeckel 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht zentrisch, und so exzentrisch, in eine Öffnung des Gehäusebechers 10 eingelegt worden, dass entlang eines radialen Rinnenumlaufs 38 eine Rinnenbreite 15 der Rinne 13 variiert. Die Rinnenbreite 15 der Rinne 13 ist so beispielsweise an einem

Rinnenort 39 schmaler ausgebildet, als einem dazu gegenüberliegenden

Rinnenort 40. Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 2 kann die Rinne 13 nun entlang des Rinnenumlaufs 38 mit Dichtmasse 28 gleichmäßig mit einer konstanten Füllhöhe entlang des Rinnenumlaufs 38 auffüllen.