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Stand der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer
Vorrichtung zur Entwärmung.
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Bei
elektrischen Maschinen und insbesondere bei Elektromotoren, welche
eine Kontaktierung über
Bürsten
aufweisen, ist die Standzeit üblicherweise
durch den Verschleiß der
Kohlebürsten
bestimmt. Hierbei hat sich herausgestellt, dass unterschiedliche
Faktoren den Verschleiß bestimmen.
Unter anderem hängt
der Verschleiß von
der Kohlemischung, der Laufruhe am Kommutator, der Eigenerwärmung durch
den Betrieb sowie der Umgebungstemperatur ab. Um die Standzeit der
elektrischen Maschinen zu verbessern, ist es deshalb sinnvoll, Maßnahmen
zur Entwärmung
der elektrischen Maschine vorzunehmen.
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Eine
weitere Problematik hinsichtlich der Lebensdauer elektrischer Maschinen
ergibt sich aus der Standzeit der Lager der Ankerwelle. Durch übermäßige Erwärmung der
Lager kann es dabei leicht zu einem Lagerschaden kommen. Im Gegensatz
zu einem Motorstillstand aufgrund abgenutzter Kohlebürsten kann
ein Lagerschaden schwere Folgeschäden an der elektrischen Maschine
verursachen. Somit muss sichergestellt sein, dass bei Maßnahmen zur
Verhinderung der Erwärmung
der Bürsten
der elektrischen Maschine keine zusätzliche Wärme an die Lagerstellen der
Ankerwelle gelangen kann und dort zu einem Lagerschaden führen kann.
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Vorteile der
Erfindung
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Eine
erfindungsgemäße elektrische
Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den
Vorteil, dass beim Betrieb der elektrischen Maschine eine Zwangskühlung erfolgt. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass an der Welle oder an mit der Welle verbundenen, rotierenden
Bauteilen Vorrichtungen zur Erzeugung eines Kühlluftstromes angeordnet sind.
Somit wird bei sich drehender Welle bzw. sich mit der Welle drehenden
Bauteilen ein Kühlluftstrom
erzeugt, welcher Bürsten
und/oder Lager der Welle kühlen
kann. Die Vorrichtungen zur Erzeugung eines Kühlungsstromes sind vorzugsweise
Rippen und/oder Schaufeln und/oder Flügel.
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Die
Unteransprüche
zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Besonders
bevorzugt sind Vorrichtungen zur Erzeugung eines Kühlluftstromes
an einer Seitenfläche
eines Kommutators der elektrischen Maschine angeordnet.
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Um
eine besonders kompakte und kostengünstige Herstellbarkeit der
integrierten Vorrichtungen zur Erzeugung eines Kühlluftstromes zu erreichen,
sind derartige Vorrichtungen vorzugsweise an einer axialen Isolation
eines Ankereisens vorgesehen. Wenn die Isolation beispielsweise
aus Kunststoff hergestellt wird, können die Vorrichtungen zur Erzeugung eines
Luftstromes, wie z.B. Rippen, Schaufeln, Flügel usw., gleichzeitig mit
der Isolation hergestellt werden.
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Besonders
bevorzugt weist das Ankereisen axiale Lüftungsbohrungen auf und eine
Isolation ist an einer ersten Axialseite und einer zweiten Axialseite
des Ankereisens gebildet, wobei die an der ersten Axialseite gebildeten
Vorrichtungen zur Erzeugung eines Kühlluftstromes einen axialen
Kühlluftstrom derart
erzeugen, dass Kühlluft
durch die axialen Lüftungsbohrungen
geführt
wird, und die an der gegenüberliegenden
zweiten Axialseite der Isolation gebildeten Vorrichtungen zur Erzeugung
eines Kühlluftstromes
einen radialen Luftstrom erzeugen, um die durch die axialen Lüftungsbohrungen
des Ankereisens geführten
Luftströmungen
radial nach außen abzuführen. Dabei
sind vorzugsweise die den radialen Luftstrom erzeugenden Vorrichtungen
an der Seite des Ankereisens angeordnet, an welcher auch ein Loslager
der Welle angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, dass erwärmte Luft
zum Lager der Welle geführt
wird und zu einer übermäßigen Erwärmung des Lagers
beiträgt.
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Besonders
bevorzugt ist das Ankereisen aus einer Vielzahl von Blechen gebildet
und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Kühlluftstromes ist an wenigstens
einem der in Axialrichtung liegenden äußeren Bleche gebildet. Die
Vorrichtungen zur Erzeugung des Kühlluftstroms können dabei
integral im Blech durch einen Stanz- und/oder Umformschritt gebildet
werden. Besonders bevorzugt sind die in einem äußersten Blech gebildeten Vorrichtungen
zur Erzeugung eines Kühlluftstromes
Schaufeln, welche insbesondere die Form eines Kugelabschnitts bzw.
eines Halbmondes aufweisen.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Ankereisen
aus einer Vielzahl von Blechen gebildet, welche jeweils mindestens
eine axiale Durchgangsöffnung
aufweisen. Die einzelnen Bleche sind dabei derart zueinander angeordnet,
dass wenigstens zwei benachbarte Durchgangsöffnungen zweier Bleche zueinander
in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Durch diese versetzte
Anordnung der Durchgangsöffnungen
der Bleche kann ebenfalls ein Kühlluftstrom
bei einer Rotation des Ankereisens erzeugt werden.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
eine elektrische Maschine, einen Anker und eine Welle, welche an
einem Lager gelagert ist. Das Lager umfasst ein Lagerbauteil und
einen Lagerträger, über welchen
das Lager an der elektrischen Maschine fixiert ist. Das Lagerbauteil
umfasst einen hohlzylindrischen Bereich und einen Abdeckbereich.
Der Abdeckbereich ist dabei außerhalb
eines Lagerträgers angeordnet,
um eine Wärmeabfuhr
vom Lager über den
hohlzylindrischen Bereich und den Abdeckbereich zu ermöglichen.
Die Welle ist dabei im hohlzylindrischen Bereich gelagert. Dadurch
kann Wärme von
der Welle über
den außen
angeordneten Abdeckbereich abgegeben werden, so dass eine zu große Erwärmung der
Lagerstelle verhindert werden kann.
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Der
Lagerträger
ist vorzugsweise ein Teil eines Gehäuses der elektrischen Maschine
und der Abdeckbereich und/oder der hohlzylindrische Bereich des
Lagers kontaktieren das Gehäuse,
so dass auch eine Wärmeübertragung
auf das Gehäuse
erfolgen kann.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
eine elektrische Maschine eine an einer ersten und einer zweiten
Lagerstelle gelagerte Welle, wobei die erste Lagerstelle ein Lager,
einen Lagerhalter und einen Lagerträger umfasst und im Lagerträger eine Öffnung gebildet
ist. Der Lagerhalter weist dabei wenigstens einen verlängerten
Bereich auf, welcher durch die Öffnung
im Lagerträger
hindurchgeführt
ist, um Wärme
nach außen
abgeben zu können.
Somit kann Wärme
unmittelbar vom Lagerhalter nach außen abgegeben werden.
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Der
verlängerte
Bereich des Lagerhalters weist vorzugsweise eine Größe auf,
welche mindestens ein Viertel einer Gesamtfläche des Lagerhalters beträgt. Dadurch
kann eine ausreichende Wärmeabgabe
sichergestellt werden.
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Weiter
bevorzugt weist der Lagerhalter einen Bereich auf, welcher über einer
im Lagerträger
gebildeten Öffnung
angeordnet ist. Der Bereich des Lagerhalters deckt dabei die Öffnung vollständig oder teilweise
ab. Dadurch kann eine zusätzliche
Wärmeabgabe
vom Lagerhalter durch die Öffnung
im Lagerträger
nach außen
erfolgen.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
eine elektrische Maschine eine Welle mit einem Anker, wobei der
Anker ein Ankereisen umfasst und ein Element zur Isolation des Ankereisens
von der Welle zwischen dem Ankereisen und der Welle angeordnet ist.
Dadurch kann verhindert werden, dass das Ankereisen, welches eine
relativ große
Fläche
aufweist, seine Wärme über die
Welle an benachbarte Bauteile, insbesondere die Bürsten und/oder
die Lager, abführt.
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Besonders
bevorzugt ist das Isolationselement eine isolierende Buchse, vorzugsweise
aus Kunststoff. Weiter bevorzugt ist die Buchse dabei ein Teil einer
Isoliermaske des Ankereisens, welche eine Wicklung vom Ankereisen
trennt.
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Dadurch
kann das Isolationselement besonders kostengünstig hergestellt werden.
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Um
bei einer Erwärmung
im Betrieb eine Beschädigung
des sich ebenfalls erwärmenden
Isolationselements zu verhindern, ist zwischen der Welle und dem
Ankereisen vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung gebildet.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst
eine erfindungsgemäße elektrische
Maschine eine Welle, welche an zumindest einer Lagerstelle eine
Ausnehmung, insbesondere eine Sacklochbohrung, aufweist. Die Welle
ist somit im Bereich des Lagers als Hohlwelle ausgebildet. Dadurch
kann erreicht werden, dass ein vom Anker abgegebener Wärmestrom zum
Großteil
in den Bereich der Welle abgeführt
wird, in welchem keine Ausnehmung gebildet ist. Eine Bohrungstiefe
bzw. ein Bohrungsdurchmesser können
dabei individuell abhängig
von der elektrischen Maschine bestimmt werden. Somit kann gezielt
ein wärmeführender
Querschnitt der Welle nur im Bereich des Lagers verringert werden.
Der Wärmestrom kann
somit vom Lager fort in weniger kritische Bereiche der elektrischen
Maschine über
den vollen Wellenquerschnitt abgeführt werden.
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Weiter
bevorzugt ist ein Kommutator an dem hohlen Bereich der Welle angeordnet.
Dadurch wird verhindert, dass ein ungewollter Wärmestrom über den Kommutator zu den Bürsten geführt wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Hohlwellenbreich über die
gesamte Länge
der Welle gebildet.
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Weiter
bevorzugt ändert
sich ein Durchmesser des Hohlwellenbereichs über die Länge der Welle kontinuierlich
oder schrittweise, d.h. in einer oder mehreren Stufen. Vorzugsweise
ist eine im Wesentlichen in Radialrichtung der Welle ausgerichtete
Bohrung zur zusätzlichen
Kühlung
gebildet. Die Radialbohrung verläuft
somit vom Inneren des Hohlwellenbereichs zur Aussenseite der Welle.
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Ferner
sei angemerkt, dass im Bereich der hohlen Welle eine verbesserte
Kühlung
durch Zuführen
einer Kühlluft
in den Hohlbereich der Welle möglich
ist.
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Es
sei angemerkt, dass die oben beschriebenen einzelnen Maßnahmen
zur Entwärmung
einer elektrischen Maschine allein oder in beliebiger Kombination
angewandt werden können.
Insbesondere werden die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Entwärmung dazu
verwendet, die Bürsten
und/oder ein den Bürsten
nahe liegendes Lager zu entwärmen.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
beschrieben. In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer elektrischen Maschine mit an den
rotierenden Bauteilen integrierten Vorrichtungen zur Erzeugung eines
Kühlluftstromes
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht einer elektrischen Maschine mit an den rotierenden
Bauteilen integrierten Vorrichtungen zur Erzeugung eines Kühlluftstromes
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
schematische Seitenansicht einer elektrischen Maschine mit an den
rotierenden Bauteilen integrierten Vorrichtungen zur Erzeugung eines
Kühlluftstromes
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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4 eine
schematische Schnittansicht einer elektrischen Maschine mit einer
Vorrichtung zur Kühlung
der elektrischen Maschine gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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5a und 5b Ansichten
einer elektrischen Maschine mit einer Kühlvorrichtung gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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6 eine
schematische Schnittansicht einer elektrischen Maschine mit einer
Kühlvorrichtung gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und
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7 eine
schematische Schnittansicht einer elektrischen Maschine mit einer
Kühlvorrichtung gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 eine elektrische
Maschine mit einer Kühlvorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Die
elektrische Maschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
in 1 umfasst eine Ankerwelle 1 und einen
Anker 2. Am Anker 2 ist in bekannter Weise ein
Ankereisen 3 an der Welle 1 befestigt. Im Ankereisen 3 sind
acht axiale Durchgangsöffnungen 4 gebildet,
welche über
die gesamte Länge
des Ankereisens 3 verlaufen. An Anker 2, genauer
am in einer Axialrichtung äußersten
Ankerblech, ist eine Vielzahl von Schaufeln 5 gebildet.
Die Schaufeln 5 sind wie in 1 gezeigt
außerhalb
des äußeren Umfangs
der axialen Durchgangsöffnungen 4 angeordnet.
Die Schaufeln 5 stellen dabei einen radialen Luftstrom
bereit, um erwärmte
Luft, welche aus den axialen Lüftungsöffnungen 4 austritt,
radial nach außen
abzuleiten. Dadurch wird verhindert, dass die in den axialen Durchgangsöffnungen 4 erwärmte Luft
in Axialrichtung abströmen
kann und dabei einen Kommutator bzw. Bürsten bzw. ein Lager der Welle 1 erwärmen kann.
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Es
sei angemerkt, dass vorzugsweise an dem nicht gezeigten anderen
axialen Ende des Ankers 2 ebenfalls Schaufeln oder Rippen
oder Flügel usw.
angeformt sind, um eine Axialströmung
von Luft durch die axialen Durchgangsöffnungen 4 zu erzeugen.
Somit kann durch diese Schaufeln usw. eine axiale Strömung erzeugt
werden und sich die Luft in den axialen Durchgangsöffnungen 4 erwärmen und
die erwärmte
Luft über
die Schaufeln 5 radial nach außen abgeführt werden. Dadurch kann die
elektrische Maschine gekühlt
werden.
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Es
sei angemerkt, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines Kühlluftstromes,
wie Schaufeln, Flügel,
Rippen, usw. beispielsweise auch am Kommutator und/oder einer Isoliermaske
des Ankereisens und/oder des Ankereisens selbst gebildet sein können. Besonders
bevorzugt sind die Vorrichtungen zur Erzeugung eines Luftstroms
dabei integral mit den jeweiligen Bauteilen gebildet, so dass sie
besonders kostengünstig
herstellbar sind.
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2 zeigt
eine elektrische Maschine gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 2 sind gleiche
bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie
in 1 bezeichnet.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, umfasst die elektrische Maschine
des zweiten Ausführungsbeispiels
eine Welle 1 und einen Anker 2. An der Welle 1 ist
ferner ein Ankereisen 3 angeordnet. Das Ankereisen 3 des
zweiten Ausführungsbeispiels
ist aus einer Vielzahl von Stahlblechen gebildet. Wie aus 2 gezeigt,
sind am äußersten
Stahlblech des Ankereisens 3 im Bereich jeder axialen Durchgangsöffnung 4 jeweils
ein Schaufelprofil 6 angeformt. Die Schaufelprofile 6 sind
als Kugelabschnitte, genauer als ein Viertel einer Kugel, gebildet.
Die Schaufelprofile 6 können
beispielsweise durch Stanzen und Umformen im Blech einfach und kostengünstig hergestellt
werden.
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Die
in 2 gezeigten Schaufelprofile dienen insbesondere
als Axiallüfter,
um einen Lufteintritt in das Ankereisen 3 zur Kühlung des
Ankereisens zu ermöglichen.
Die Schaufelprofile 6 können
auch über einen
Zieh- oder Prägeprozess
hergestellt werden.
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3 zeigt
eine elektrische Maschine gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile
sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen bezeichnet.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst die elektrische Maschine des
dritten Ausführungsbeispiels
einen Kommutator 7, an welchem eine Vielzahl von Rippen 8 integral
ausgebildet ist. Genauer sind sechs Rippen 8 an einer axialen
Seitenfläche
des Kommutators ausgebildet, so dass sich die Rippen bei einer Drehung
der Welle 1 gemeinsam mit der Welle 1 drehen und
eine Kühlluftströmung erzeugen.
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4 zeigt
eine schematische Schnittansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung zur Entwärmung von
Elektromotoren des vierten Ausführungsbeispiels
ist ein spezielles Lagerbauteil 9, in welchem die Welle 1 als
Gleitlager gelagert ist. Wie in 4 gezeigt,
umfasst das Lagerbauteil 9 einen hohlzylindrischen Bereich 9a und
einen Abdeckbereich 9b. Der hohlzylindrische Bereich 9a nimmt
das Ende der Welle 1 auf. Der Abdeckbereich 9b ist
im Wesentlichen eine Kreisfläche
und ist außerhalb
eines Gehäuses 10 der
elektrischen Maschine angeordnet. Im Gehäuse 10 ist eine Öffnung 10a vorgesehen,
in welcher das Lagerbauteil 9 angeordnet ist. Eine Verbindung
zwischen dem Gehäuse 10 und
dem Lagerbauteil 9 kann dabei reibschlüssig sein oder z.B. mittels
Schweißen
oder Kleben o.Ä. hergestellt
werden.
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Wenn
sich somit während
des Betriebes die Welle 1 erwärmt, kann eine sehr gute Wärmeübertragung
von der Welle 1 auf das Lagerbauteil 9 und dann
in die Umgebung erreicht werden. In 4 ist dies
mit den Pfeilen Q dargestellt. Ein weiterer Vorteil des Ausführungsbeispiels
ist, dass das Lagerbauteil 9 die Welle vor unerwünschten
Umgebungseinflüssen
wie Salz und Wasser o.Ä.
schützen
kann. Dadurch wird weiter verhindert, dass Lageröl ausgewaschen wird. Die Fläche des
Abdeckbereichs 9b wird hierbei so bemessen, dass eine sehr
gute Wärmeabgabe
möglich
ist.
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In
den 5a und 5b ist
eine elektrische Maschine gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Lager 11 der
Welle der elektrischen Maschine in einer Lageraufnahme 10b eines
Gehäuses 10 der
elektrischen Maschine angeordnet. Die Lageraufnahme 10b kann
auf einfache Weise mittels Umformen erzeugt werden. Im Gehäuse 10 sind
ferner erste Durchgangsöffnungen 10c und
zweite Durchgangsöffnungen 10d gebildet.
Wie aus 5a ersichtlich ist, wird das
Lager 11 mittels eines Lagerhalters 12 am Gehäuse 10 befestigt.
Dies wird vorzugsweise mittels einer reibschlüssigen Verbindung zwischen
dem Lagerhalter 11 und dem Gehäuse 10 realisiert.
Wie in 5a gezeigt, umfasst der Lagerhalter 12 einen
Haltebereich 12a, an welchem das Lager 11 gehalten
wird, und einen verlängerten
Bereich 12b, welcher durch die Öffnung 10c im Gehäuse 10 hindurchgeführt ist.
Somit steht der verlängerte
Bereich 12b durch die Öffnung 10c aus dem
Gehäuse 10 vor.
Dadurch kann eine Wärmeabgabe
von einer Welle 1 über
das Lager 11 und den Lagerhalter 12 zum verlängerten
Bereich 12b und von dort an die Umgebungsluft erfolgen.
Wie aus 5b ersichtlich ist, sind in
diesem Ausführungsbeispiel
zwei verlängerte
Bereiche 12b vorgesehen. Ferner weist der Lagerhalter 12 auch
zwei Abdeckbereiche 12c auf, welche die Öffnung 10d im
Gehäuse 10 teilweise
abdecken. Auch über
die Abdeckbereiche 12c kann eine Wärmeabgabe durch die Öffnungen 10d an
die Umgebung erfolgen.
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In 5a ist
die Wärmeabgabe
durch die Pfeile Q schematisch dargestellt. Die verlängerten Bereiche 12b des
Lagerhalters 12 wirken somit wie eine Kühlfahne, welche aus der elektrischen
Maschine nach außen
vorstehen. Somit kann eine übermäßige Erwärmung der
Welle 1 verhindert werden und somit auch der Lager bzw.
der Bürsten,
welche einen an der Welle befestigten Kommutator kontaktiere.
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6 zeigt
eine elektrische Maschine gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel
ist zwischen einer Welle 1 und einem Ankereisen 3 eine
Isolation 13 vorgesehen. Da sich das Ankereisen 3 aufgrund
einer relativ großen
Verblockung durch eine Ankerisolation und die Ankerwicklung relativ
schnell erwärmen
kann, wurde im Stand der Technik diese Wärme bisher über die Verbindung mit der
Welle 1 auf die Welle 1 und somit auf die Lager
bzw. einen Kommutator und Kontaktbürsten übertragen. Von daher wurde
als erfindungsgemäße Maßnahme zur
Entwärmung
der Lager bzw. der Bürsten
beim sechsten Ausführungsbeispiel
die Isolation 13 derart ausgebildet, dass sie einen buchsenartigen
Bereich 13a und zwei axial stirnseitige Bereiche 13b und 13c aufweist.
Der buchsenartige Bereich 13a ist somit zwischen der Welle 1 und
dem Ankereisen 3 angeordnet und isoliert das Ankereisen von
der Welle. Es sei angemerkt, dass besonders bevorzugt der buchsenartige
Bereich 13a der Isolation ein einzelnes Bauteil ist und
die beiden stirnseitigen Isolationsbereiche 13b und 13c ebenfalls
einstückige Teile
sind, so dass eine einfache Herstellung und Montage möglich ist.
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Durch
diese Isolation des Ankereisens 3 muss der Anker mehr Wärme an die
ihn umgebende Luft abgeben. Daher ist an der radial äußeren Seite des
Ankereisens 3 keine zusätzliche
Isolation vorgesehen.
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Da
für die
Isolation 13 vorzugsweise Kunststoff verwendet wird, ist
eine formschlüssige
Verbindung zwischen der Welle und dem Ankereisen 3 vorteilhaft,
da eine reibschlüssige
Verbindung aufgrund der Kunststoff-Relaxation in dem buchsenartigen
Bereich 13a relativ einfach zerstört werden kann. Es sei angemerkt,
dass die formschlüssige
Verbindung selbstverständlich
auch isoliert sein muss, um die unerwünschte Wärmeabgabe in die Welle zu verhindern.
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7 zeigt
eine elektrische Maschine gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie aus 7 ersichtlich
ist, ist in der Welle 1 ein Sackloch 15 ausgebildet,
so dass die Welle 1 einen Hohlwellenbereich 1a aufweist.
In diesem Ausführungsbeispiel
weist der Hohlwellenbereich 1a eine Länge derart auf, dass ein Lager 11 und ein
Kommutator 14 an der Welle am Hohlwellenbereich 1a angeordnet
sind. Wie aus den Pfeilen zur Wärmeübertragung
in 7 schematisch dargestellt ist, hat der Hohlwellenbereich 1a die
Wirkung, dass ein von einem Ankereisen 3 ausgehender Wärmestrom
in den beiden Axialrichtungen der Welle in unterschiedlicher Größe auftritt.
Genauer wird ein erster großer
Wärmestrom
Q1 erzeugt, welcher vom Ankereisen 3 in
die Welle mit vollem Materialquerschnitt geleitet wird und ein zweiter
Wärmestrom
Q2 wird in Richtung des Hohlwellenbereichs 1a geleitet.
Durch das vorsehen des Sacklochs 15 wird der wärmeführende Querschnitt
der Welle 1 gezielt reduziert. Dadurch ist es möglich, dass
das Lager 11 und der Kommutator 14 am Hohlwellenbereich 1a angeordnet werden
können,
so dass die Wärmeabgabe
vom Hohlwellenbereich 1a auf das Lager 11 bzw.
den Kommutator 14 im Vergleich mit dem Stand der Technik
deutlich reduziert ist. Dadurch ist eine Wärmebelastung für das Lager
bzw. die den Kommutator 14 kontaktierenden Bürsten deutlich
reduziert. Der auftretende Wärmestrom
wird somit in weniger kritische Bereiche über den Wellenbereich mit vollem
Querschnitt geführt.
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Es
sei angemerkt, dass die in den Ausführungsbeispielen dargestellten
Maßnahmen
zur Entwärmung
von elektrischen Maschinen in beliebiger Weise kombiniert werden
können.
Insbesondere können
die in 7 gezeigten Hohlwellenbereiche beliebig mit jedem
der in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispielen
kombiniert werden. Ferner können
die anderen entwärmenden
Maßnahmen
an den Lagern aus dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel (4 und 5a, 5b)
in beliebiger Weise mit den Vorrichtungen zur Erzeugung eines Luftstromes
in den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen
kombiniert werden. Dies gilt auch für das sechste Ausführungsbeispiel,
welches in beliebiger Weise mit den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen
kombinierbar ist.