DE102006011080A1

DE102006011080A1 - Vorrichtung

Info

Publication number: DE102006011080A1
Application number: DE102006011080A
Authority: DE
Inventors: Jochen Pfann; Mario Drexler
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: DE102006011080B4

Abstract

Vorrichtung, insbesondere Elektromotor, umfassend Rotorwelle und zumindest einen mit dieser verbindbaren Winkelsensor, wobei Rotorwelle und Winkelsensor form- und/oder kraftschlüssig als erste Verbindung verbunden sind und zusätzlich mittels einer weiteren Verbindung verbunden sind, die zumindest ein Kupplungsteil umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung.

Aus der DE 199 57 062 B4 ist eine Kupplungskombination bekannt, bei der nach Versagen einer ersten kraftschlüssigen Verbindung eine spielbehaftete formschlüssige Verbindung zum Eingriff kommt.

Aus der DE 199 24 735 A1 ist ein Geber bekannt, dessen Welle mittels Spreizwellenverbindung mit der Rotorwelle eines Elektromotors verbindbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit bei Elektromotoren zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Vorrichtung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Vorrichtung sind, dass sie eine Rotorwelle und zumindest einen mit dieser verbindbaren Winkelsensor umfasst, wobei Rotorwelle und Winkelsensor form- und/oder kraftschlüssig als erste Verbindung verbunden sind und zusätzlich mittels einer weiteren Verbindung verbunden sind, die zumindest ein Kupplungsteil umfasst

Von Vorteil ist dabei, dass die Vorrichtung als Elektromotor ausführbar ist. Außerdem ist die Sicherheit bei der Regelung des Elektromotors erhöht. Denn nach Versagen der ersten Verbindung kann die weitere Verbindung das Drehmoment an die Welle des Winkelsensors übertragen und die Winkelbestimmung funktioniert ohne wesentlichen Störung weiter. Wesentlich ist bei dieser Drehmomentübertragung, dass die Winkelstellung von Rotorwelle und Welle des Winkelsensors synchron verläuft.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste und/oder die weitere Verbindung spielfrei ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die bestimmten Winkelwerte korrekt sind, auch bei Drehzahlschwankungen und Drehrichtungsumkehr.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Verbindung Spreizwellenverbindungen oder wird als Spreizwellenverbindung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Verbindung einfach und spielfrei herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die erste Verbindung eine Kupplung. Von Vorteil ist dabei, dass ein Ausgleich radialen Versatzes, Winkelversatzes und/oder axialen Spiels zwischen Winkelsensor und Rotorwelle, herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil an seiner axial ersten Seite mit einer Welle des Winkelsensors formschlüssig verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass an der Winkelsensorwelle nicht nur eine kraftschlüssige sondern auch eine zusätzlichen formschlüssige Verbindung vorsehbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil an seiner axial zweiten Seite mit der Rotorwelle formschlüssig verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass an der Rotorwelle nicht nur eine kraftschlüssige sondern auch eine zusätzlichen formschlüssige Verbindung vorsehbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil an seiner axial zweiten Seite mit einem weiteren Teil formschlüssig verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass keine unmittelbare sondern auch mittelbare weitere Verbindung über das Kupplungsteil vorsehbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das weitere Teil ein Lüfter. Von Vorteil ist dabei, dass weitere Verbindung auch bei Elektromotoren mit Lüfter vorsehbar ist. Außerdem ist die weitere Verbindung sehr kompakt ausführbar, da der Lüfter verwendet wird für diese und sowieso vorhanden ist bei einem Elektromotor mit Lüfter.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das weitere Teil formschlüssig mit der Rotorwelle verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass die weitere Verbindung insgesamt formschlüssig ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die formschlüssige Verbindung als Abflachung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass die Verbindung einfach und kostengünstig zu fertigen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind im Bereich der formschlüssigen Verbindung, insbesondere Abflachung, elastische Bereiche, insbesondere Federbereiche, vorgesehen zur Vermeidung des Spiels der formschlüssigen Verbindung. Von Vorteil ist dabei, dass die formschlüssige Verbindung spielfrei herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Kupplungsteil zur formschlüssigen Verbindung Klemmverbindungsbereiche, insbesondere wobei die Klemmwirkung durch Aufstecken in axialer Richtung bewirkt wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Verbindung in einfacher Weise herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die formschlüssigen Verbindungen zumindest in Umfangsrichtung vorgesehen und/oder wirken. Von Vorteil ist dabei, dass bei der Herstellung die Komponenten in axialer Richtung zusammenschiebbar und montierbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil als Sicherungsblech ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstiges Blech verwendbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kupplungsteil als Stanz-Biege-Teil herstellbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Massenfertigung in einfacher Weise ausführbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

1: Winkelsensor
2: Kupplung
3: Abflachung
4: Lüfterflügel des Lüfters
5: Rotorwelle
6: axialer Aufnahmebereich
7: Abflachung
8: Kupplungsteil, also Sicherungsblech
9: Spreizwelle
10: Abflachung mit Federbereich
11: Spreizwelle
20: Kupplungsteil, also Sicherungsblech
21: Klemmbereich
22: Lüfterflügel des Lüfters
23: Geberwelle
24: Abflachung
25: Abflachung
26: Geber
27: Rotor
28: Abflachung
29: Abflachung
30: Rotor
31: Kupplungsteil, also Sicherungsblech
32: Geber
33: Rotorwelle
34: Spreizwelle
35: Abflachung
36: Abflachung
37: Abflachung

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Explosionsdarstellung gezeichnet. Dabei ist der Geber, also Winkelsensor 1, mit seiner eintreibenden Welle mittels Spreizwellenverbindungsbereich 11 ausgeführt und mit der Kupplung 2 verbunden. Das Gehäuse des Gebers ist nach außen hin mit einer Drehmomentstütze abgestützt.
Die Kupplung 2 ist mit ihrer eintreibenden Welle wiederum mittels Spreizwellenverbindung 9 verbunden, also kraftschlüssig, mit der Rotorwelle 5 des Elektromotors, auf die der Lüfter mit seinen Lüfterflügeln 4 aufgesteckt ist im axialen Aufnahmebereich 6 der Rotorwelle 5.
Da die Kupplung also ein- und abtriebsseitig mittels kraftschlüssiger Verbindung verbunden ist, ist eine formschlüssige weitere Kupplungsverbindung vorgesehen.
Hierzu ist ein Kupplungsteil 8, also Sicherungsblech, vorgesehen, das Abflachungen 10 aufweist, also Kreissegment-ähnliche Abweichungen von der Innenkreisform. Mit diesen Abflachungen 10 greift das Kupplungsteil 8 einerseits an Abflachungen 3 der Welle des Gebers ein und andererseits an einer Abflachung 7 der Rotorwelle 5.
Wenn also eine oder beide Spreizwellenverbindungen versagt, kommt die formschlüssige Verbindung mittels des Sicherungsbleches, also mittels des Kupplungsteils 8, zum Eingriff.
Die Abflachungen 10 am Sicherungsblech sind dabei derart mit Federbereich ausgeführt, dass im Bereich der Abflachung ein Randbereich des Bleches umgebogen ist und somit als federnder Bereich, also Federbereich, zur Verfügung steht. Somit ist die formschlüssige Verbindung spielfrei und die Winkelbestimmung mittels des Gebers ist auch bei Drehzahlschwankungen und/oder Drehrichtungsumkehr ungestört von Drehmomentstößen, die bei einer spielbehafteten Verbindung vom Sicherungsblech verursacht sein könnten.
Die Kupplung 2 ist dabei derart ausgeführt, dass sie axiales Spiel zwischen Geber und Rotor ausgleicht sowie radialen Versatz und axialen Versatz der Rotorachse zur Geberwellenachse ausgleicht.
Das Blechteil ist als Stanzteil einfach und kostengünstig fertigbar. Die Sicherheit ist somit erhöht. Denn nach Ausfall der kraftschlüssigen Verbindung kommt die formschlüssige Verbindung über das Sicherungsblech zum Einsatz.
In der 2d ist ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt. Hierzu ist in 2c eine Explosionsdarstellung gezeigt und in 2a ein vergrößerter Ausschnitt. Das Sicherungsblech 20 ist in 2b näher dargestellt.
Dabei ist das Kupplungsteil 20, also Sicherungsblech, wiederum formschlüssig mit dem Lüfter und der Geberwelle verbunden.
Hierzu weist das Kupplungsteil 20 Klemmbereiche 21 auf, mit welchen es einklemmbar in die Lüfterflügel 22 des Lüfters ist. Die Klemmbereiche 21 sind als entsprechende Blechzungen realisiert. Mit der Abflachung 25 des Kupplungsteils 20 wird an der Abflachung 24 der Geberwelle 23 Formschluss hergestellt.
Die Geberwelle 23 des Gebers 26, die in ihrem eintriebseitigen Endbereich als Spreizwelle ausgeführt ist, ist wiederum mittels Spreizwellenverbindung mit der Rotorwelle des Rotors 27 verbindbar.
Der Lüfter ist mit der Rotorwelle vorzugsweise formschlüssig verbindbar. Beispielhaft ist dies in 2c und 2a erkennbar. Denn hier ist die Abflachung 28 des Lüfters zur formschlüssigen Verbindung mit der Rotorwellevorgesehen.
Wenn nun die Spreizwellenverbindung zwischen Geber 26 und Rotorwelle des Rotors 27 versagt, stellt das Kupplungsteil 20 die Verbindung her und die Sicherheit ist erhöht. Denn die Antriebssteuerungen, also beispielsweise der den Elektromotor versorgende Umrichter, ist weiter ungestört betreibbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind statt der formschlüssigen Verbindung mit Abflachungen auch andere Sorten formschlüssiger Verbindung vorsehbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind statt der kraftschlüssigen Verbindung mit Spreizwellenverbindung auch andere Sorten kraftschlüssiger Verbindung vorsehbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die Abflachungen 25 wiederum mit Federbereichen ausführbar und somit das Spiel reduzierbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist der Lüfter mit der Rotorwelle vorzugsweise formschlüssig verbindbar.
In der 3a ist wiederum ein Geber 32 mit der Rotorwelle 33 des Rotors 30 verbunden mittels Spreizewellenverbindung.
Das Kupplungsteil 31 ist wiederum mit Abflachungen 37 an Abflachungen 35 des Gebers 32 und mit einer Abflachung 38 an einer Abflachung 36 formschlüssig verbunden.
Das Kupplungsteil 38 ist als Sicherungsblech ausgeführt und erhöht somit die Sicherheit, beispielsweise wenn die Spreizwellenverbindung versagt.
In den Figuren sind die Gehäuse und Statoren der Elektromotoren nicht gezeigt. Das Gehäuse des Winkelsensors ist ebenfalls stets nicht drehend angeordnet. Die Drehmomentstütze kann also auch gegen das Gehäuse des Motors abgestützt sein. Dabei ist der Winkelsensor vorzugsweise im Inneren des Gehäuses des Motors vorgesehen. Er kann aber auch außerhalb oder im Inneren des den Lüfter umgebenden Gehäuseteils vorgesehen werden.

Claims

Vorrichtung, insbesondere Elektromotor, umfassend Rotorwelle und zumindest einen mit dieser verbindbaren Winkelsensor, dadurch gekennzeichnet, Rotorwelle und Winkelsensor form- und/oder kraftschlüssig als erste Verbindung verbunden sind und zusätzlich mittels einer weiteren Verbindung verbunden sind, die zumindest ein Kupplungsteil umfasst.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die weitere Verbindung spielfrei ausgeführt ist
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindung Spreizwellenverbindungen umfasst oder als Spreizwellenverbindung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindung eine Kupplung, insbesondere zum Ausgleich radialen Versatzes, Winkelversatzes und/oder axialen Spiels zwischen Winkelsensor und Rotorwelle, umfasst.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil an seiner axial ersten Seite mit einer Welle des Winkelsensors formschlüssig verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil an seiner axial zweiten Seite mit der Rotorwelle formschlüssig verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil an seiner axial zweiten Seite mit einem weiteren Teil formschlüssig verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Teil ein Lüfter ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Teil formschlüssig mit der Rotorwelle verbunden ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung als Abflachung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der formschlüssigen Verbindung, insbesondere Abflachung, elastische Bereiche, insbesondere Federbereiche, vorgesehen sind zur Vermeidung des Spiels der formschlüssigen Verbindung.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil zur formschlüssigen Verbindung Klemmverbindungsbereiche umfasst, insbesondere wobei die Klemmwirkung durch Aufstecken in axialer Richtung bewirkt wird.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Verbindungen zumindest in Umfangsrichtung vorgesehen sind und/oder wirken.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil als Sicherungsblech ausgeführt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil als Stanz-Biege-Teil herstellbar ist.