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Die
Erfindung betrifft einen Einbaumotor, welcher einen Stator und einen
Rotor aufweist, wobei der Rotor innerhalb des Stators drehbar zu
diesem angeordnet ist, und welcher in seinen beiden axialen Endbereichen
jeweils mit einem am Stator befestigten Lagerschild versehen ist.
Derartige Einbaumotoren sind im Allgemeinen zylinderförmig
ausgebildet und können in Axialrichtung in ein zylinderförmiges Gehäuse
eingesetzt und in bzw. an diesem befestigt werden.
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Bei
derartigen bekannten Einbaumotoren werden die Lagerschilde auf den
mechanisch bearbeiteten Außenmantel des Statorpaketes gepresst. Diese
mechanische Bearbeitung des Außenmantels des Statorpaketes
erfolgt in den beiden axialen Endbereichen des Statorpaketes und
erfolgt dort über den gesamten Umfang des Statorpaketes.
Durch diese mechanische Bearbeitung wird die Jochdicke des Rückschlussringes
des Stators in den genannten axialen Endbereichen reduziert. Dies
hat zur Folge, dass im Betrieb des Einbaumotors die magnetische Sättigung
in diesen Bereichen mit reduzierter Jochdicke erhöht ist.
Dadurch werden unerwünschte Effekte hervorgerufen wie beispielsweise
erhöhte Drehmomentwelligkeiten.
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Des
Weiteren ist es bereits bekannt, eine Fixierung eines in ein Gehäuse
eingesetzten Einbaumotors über einen Pressverband zwischen
dem Statoraußenmantel und der Gehäusebohrung herbeizuführen.
Bei einem derartigen Pressverband zwischen dem Stator und der Gehäusebohrung
wirken verformende Kräfte auf das Statorpaket ein, welche
die elektromagnetischen Eigenschaften des Einbaumotors negativ beeinflussen.
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Ferner
ist es bereits bekannt, eine Fixierung eines in ein Gehäuse
eingesetzten Einbaumotors durch die Verwendung eines am Außenumfang
des Einbaumotors vorgesehenen Toleranzringes herbeizuführen.
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Aus
der
DE 103 26 074
A1 ist bereits ein elektromotorischer Antrieb bekannt,
der insbesondere für eine Pumpe einer elektrohydraulischen
Fahrzeuglenkvorrichtung vorgesehen ist. Dieser bekannte Antrieb
ist mit einer Motorhalterung versehen, welche einen zylindrischen
Zapfen aufweist. Weiterhin sind ein Antriebswicklungen aufweisender
Stator und ein als Außenläufer realisierter Rotor
vorgesehen. Der Stator wird von dem zylindrischen Zapfen der Motorhalterung
durchgriffen und von diesem gehalten. Zwischen der Innenwandung
des Stators und der Außenwandung des zylindrischen Zapfens
der Motorhalterung ist ein Toleranzring derart angeordnet, dass
eine Drehmomentübertragung zwischen Stator und Motorhalterung über
den Toleranzring erfolgt. Dadurch ergibt sich eine konzentrische
Lagerung des Stators bezüglich des zylindrischen Zapfens
der Motorhalterung in jedem Betriebszustand des Antriebes und über
einen weiten Temperaturbereich von etwa –40°C
bis +120°C. Aufgrund dieser konzentrischen Lagerung werden
störende geräuscherzeugende Schwingungen des Systems
Stator/Motorhalterung verringert.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Einbaumotor anzugeben,
bei dem die magnetische Sättigung in den axialen Endbereichen
des Statorpaketes nicht erhöht ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Einbaumotor mit den im Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
2–15 angegeben.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, dass es keiner
mechanischen Bearbeitung der axialen Endbereiche des Statorpaketes bedarf
und dass aufgrund dessen der Außendurchmesser des Statorpaketes
und damit die Jochdicke des Rückschlussringes in Axialrichtung
nicht reduziert werden muss. Folglich tritt in diesen axialen Endbereichen
des Statorpaketes keine Erhöhung der magnetischen Sättigung
auf. Dadurch werden unerwünschte Effekte wie beispielsweise
Drehmo mentwelligkeiten vermieden. Ferner tritt keine Verringerung
der Leistungsdichte des Einbaumotors auf, da der Außendurchmesser
der Lagerschilde nicht größer ist als der Außendurchmesser
des Statorpaketes.
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Vorzugsweise
ist der Außendurchmesser des Stators in Axialrichtung konstant.
Dies begünstigt ein passgerechtes Einsetzen des Einbaumotors
in die Bohrung eines Gehäuses.
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Gemäß einer
Ausführungsform weist der Stator mehrere in Umfangsrichtung
des Stators voneinander beabstandete, in Axialrichtung verlaufende Nuten
auf, die am Außenmantel des Stators vorgesehen sind. Derartige
Nuten sind in einfacher Weise im Rahmen des Stanzvorganges der Einzelbleche,
aus denen das Statorpaket zusammengesetzt wird, herstellbar. Des
Weiteren ist ein Einsetzen der Fortsätze der Lagerschilde
in diese Nuten in einfacher Weise möglich. Die Gefahr einer
Beschädigung des Stators ist dabei gering. Erstrecken sich
die Nuten jeweils über die gesamte axiale Länge
des Statorpaketes, dann können Lagerschilde mit Fortsätzen
unterschiedlicher Länge am Statorpaket befestigt werden. Erstrecken
sich die Nuten hingegen jeweils nur über einen kleinen
Teil der axialen Länge des Statorpaketes, dann kann erreicht
werden, dass der Außendurchmesser des Stators sowohl in
Axialrichtung als auch in Radialrichtung konstant ist.
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Sind
gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung im Stator mehrere in die Stirnseiten des Stators eingebrachte
Bohrungen vorgesehen, in welche jeweils ein Fortsatz eines Lagerschildes
eingreift, dann kann in vorteilhafter Weise der Außendurchmesser
des Stators ebenfalls sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung
konstant sein.
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Stimmt
der Außendurchmesser der Fortsätze in Umfangsrichtung
des Stators mit dem Außendurchmesser des Stators überein
oder ist der Außendurchmesser der Fortsätze in
Umfangsrichtung des Stators kleiner als der Außendurchmesser
des Stators, dann kann sichergestellt werden, dass der Stator mit
dem Innen durchmesser des Gehäuses, in welches der Stator
eingesetzt ist, in Kontakt gebracht werden kann. Bestehen sowohl
das Statorpaket als auch das den Stator umgebende Gehäuse
aus einem wärmeleitfähigen Material, dann kann
aufgrund des Kontaktes zwischen dem Statorpaket und dem Gehäuse
im Betrieb im Stator gebildete Wärme über das Gehäuse
abgeführt werden.
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Eine
Verschweißung der in Axialrichtung verlaufenden Flanken
der Fortsätze mit dem Stator hat den Vorteil einer verbesserten
Befestigung der Lagerschilde am Stator.
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Sind – wie
es im Anspruch 9 angegeben ist – die im Stator vorgesehenen
Nuten oder Bohrungen jeweils in radialer Verlängerung der
Zahnmitte eines Statorzahnes vorgesehen, dann werden die elektromagnetischen
Eigenschaften des Einbaumotors nicht in negativer Weise beeinflusst.
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Die
Anzahl der Nuten oder Bohrungen kann in Abhängigkeit vom
jeweils vorliegenden Anwendungsfall kleiner oder gleich der Anzahl
der Zähne gewählt werden. Genügt beim
vorliegenden Einzelfall eine kleine Anzahl von Fortsätzen
der Lagerschilde zur sicheren Befestigung der Lagerschilde am Stator, dann
kann die Anzahl der Nuten oder Bohrungen im Stator entsprechend
klein gewählt werden. Bedarf es hingegen beim vorliegenden
Einzelfall einer großen Anzahl von Fortsätzen
der Lagerschilde zur sicheren Befestigung der Lagerschilde am Stator,
dann wird die Anzahl der Nuten oder Bohrungen im Stator entsprechend
groß gewählt.
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Zur
Verbesserung der Befestigung des Einbaumotors in der Bohrung eines
Gehäuses wird in vorteilhafter Weise ein Federelement verwendet,
welches eines der Lagerschilde umgibt. Bei diesem Federelement kann
es sich um einen Toleranzring handeln, der aus Federstahl besteht.
Der Einbaumotor wird samt des aufgesetzten Toleranzringes in axialer Richtung
in die Bohrung des Gehäuses eingeschoben. Im eingeschobenen
Zustand steht der Toleranzring in einem Pressverband mit dem Innenmantel
der Bohrung des Gehäuses, so dass der Einbaumotor in nerhalb
dieser Bohrung konzentrisch gelagert ist. Sind beide Lagerschilde
des Einbaumotors von einem Toleranzring umgeben, dann ist diese
konzentrische Lagerung des Einbaumotors in der Bohrung des Gehäuses
weiter verbessert.
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Vorzugsweise
ist der Außendurchmesser des Toleranzringes bzw. der Toleranzringe
nur minimal größer als der Außendurchmesser
des Statorpaketes, so dass der Außenmantel des Statorpaketes ebenfalls
mit dem Innenmantel der Bohrung des Gehäuses kontaktiert
ist. Dadurch ist die bereits oben genannte Wärmeabführung
vom Stator über das Gehäuse auch bei Verwendung
eines oder zweier Toleranzringe sichergestellt.
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Eine
Weiterbildung besteht darin, den Toleranzring in Axialrichtung abgestuft
auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass der Einbaumotor beim Einsetzen
in die Bohrung des Gehäuses bis zu einem Anschlag des Gehäuses
eingeschoben werden kann und dann in dieser axialen Position im
Gehäuse befestigt werden kann. Dadurch ist sichergestellt,
dass der Einbaumotor auch in axialer Richtung an einer gewünschten
Position im Gehäuse fixiert ist.
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Die
Befestigung des Einbaumotors im Gehäuse kann noch dadurch
verbessert werden, dass das in Einschubrichtung hintere Lagerschild
mit einem Anschraubflansch versehen ist, der in Radialrichtung über
den Außenmantel des Stators hinausragt und Ösen
aufweist, durch welche Befestigungsschrauben geführt werden,
die nach dem Einsetzen des Einbaumotors in die Bohrung des Gehäuses
in Axialrichtung in Schraubenbohrungen des Gehäuses eingedreht
werden.
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Weitere
vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren
nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren.
Es zeigt
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1 eine
Längsschnittdarstellung eines Einbaumotors gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung,.
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Einbaumotors gemäß der
Erfindung,
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3 eine
perspektivische Darstellung eines Einbaumotors, welcher mit einem
Federelement versehen ist,
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4 eine
Querschnittsdarstellung eines Teils des Stators eines Einbaumotors
gemäß der Erfindung,
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5 eine
Skizze zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung
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6 eine
Querschnittsdarstellung eines Teils des Stators eines Einbaumotors
gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung und
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7 eine Skizze zur Veranschaulichung einer
alternativen Ausführung eines Toleranzringes.
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Die 1 zeigt
eine Längsschnittdarstellung eines Einbaumotors gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Der
dargestellte Einbaumotor E weist einen Stator S, einen Rotor R sowie
Lagerschilde 1 und 2 auf. Das Lagerschild 2 ist
von einem Federelement 10 umgeben, bei dem es sich um einen
aus Federstahl bestehenden Toleranzring handelt. Der Rotor R ist
innerhalb des Stators S relativ zu diesem drehbar.
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Der
Stator S weist ein Statorpaket 5 und eine Statorwicklung 6 auf.
Das Statorpaket 5 enthält ein Statorjoch, dessen
Außenmantel im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet
ist, und weist in Radialrichtung nach innen gerichtete Statorzähne
auf, um welche die Statorwicklung 6 gewickelt ist.
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Der
Rotor R enthält ein Rotorpaket 4, in welchem in
der Nähe seines Außenmantels in Aufnahmetaschen
Permanentmagnete gelagert sind, die im Betrieb des Einbaumotors
mit der Statorwicklung zusammenwirken. Das Rotorpaket 4 ist
drehfest mit der Rotorwelle 3 verbunden. Die Rotorwelle 3 ist
in Kugellagern 8 und 9 gelagert, die sich an den
Lagerschilden 1 bzw. 2 abstützen.
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Das
Lagerschild 1 weist einen das Statorpaket 5 in
Radialrichtung nach außen überstehenden Anschraubflansch 1a auf,
in welchem Ösen bzw. Schraubenbohrungen 1b vorgesehen
sind.
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Der
in der 1 gezeigte Einbaumotor E wird in Axialrichtung 15 in
eine in der 1 nicht dargestellte zylindrische
Bohrung eines Gehäuses eingesetzt. Nach diesem Einsetzen
werden ebenfalls in Axialrichtung 15 Schrauben durch die
Schraubenbohrungen 1b des Anschraubflansches 1a des
Lagerschildes 1 eingedreht, um die Befestigung des Einbaumotors
im Gehäuse herbeizuführen.
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Eine
konzentrische Lagerung des Einbaumotors in der Bohrung des Gehäuses
wird durch den Toleranzring 10 sichergestellt, dessen Außendurchmesser
minimal größer gewählt ist als der Außendurchmesser
des Statorpaketes. Bei in die Bohrung des Gehäuses eingesetztem
Einbaumotor besteht zwischen dem Toleranzring 10 und dem
Innenmantel des Gehäuses ein Pressverband. Der Außenmantel des
Statorpakets steht bei in die Bohrung des Gehäuses eingeschobenem
Einbaumotor in leichtem Kontakt mit dem Gehäuse. Sowohl
das Statorpaket, welches aus gestanzten Blechlamellen besteht, als
auch das Gehäuse bestehen aus einem wärmeleitfähigen Material.
Dies hat den Vorteil, dass im Betrieb des Einbaumotors im Stator
gebildete Wärme über das Gehäuse nach
außen abgeführt werden kann. Die konzentrische
Lagerung des Einbaumotors in der Bohrung des Gehäuses kann
dadurch weiter verbessert werden, dass auch um das Lagerschild 1 ein
Toleranzring gelegt wird. Dieser stellt die konzentrische Lagerung
des beim Einsetzen des Einbaumotors hinteren Bereiches des Einbaumotors
sicher.
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Des
Weiteren weist der in der 1 gezeigte Einbaumotor
E im Stator mehrere in Umfangsrichtung des Stators voneinander beabstandete,
in Axialrichtung verlaufende Nuten 11 auf. In diese Nuten 11 greifen
Fortsätze 13 der Lagerschilde 1 und 2 ein, wobei
sich diese Fortsätze 13 ebenfalls in Axialrichtung
erstrecken.
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Die
genannten Nuten 11 im Statorpaket, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel
am Außenmantel des Stators vorgesehen sind, erstrecken
sich über die gesamte axiale Länge 5a des
Statorpaketes 5. Die Länge der Fortsätze 13 der
Lagerschilde 1 und 2 ist derart gewählt,
dass sie sich zwar nur über einen kleinen Teil der axialen
Länge 5a des Statorpaketes 5 erstreckt,
aber zu einer sicheren Befestigung der Lagerschilde 1 und 2 am
Stator ausreicht. Die Befestigung der Fortsätze 13 am
Statorpaket wird in vorteilhafter Weise dadurch verbessert, dass
die in Axialrichtung verlaufenden Flanken der Fortsätze 13 mit dem
Stator verschweißt werden.
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Die 2 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Einbaumotors gemäß der
Erfindung, wobei in dieser Darstellung der Toleranzring bzw. die
Toleranzringe nicht dargestellt sind. Aus der 2 ist ersichtlich,
dass am Außenmantel des Stators S mehrere in Umfangsrichtung
des Stators voneinander beabstandete, in Axialrichtung verlaufende
Nuten 11 vorgesehen sind, die sich jeweils über
die gesamte axiale Länge des Statorpaketes erstrecken.
In jede zweite dieser Nuten 11 greifen ebenfalls in Axialrichtung
verlaufende Fortsätze 13 der Lagerschilde 1 und 2 ein,
mittels derer das jeweilige Lagerschild am Stator befestigt ist.
Alternativ dazu können – sofern der vorliegende
Anwendungsfall dies erfordert – auch in jede der Nuten 11 Fortsätze
der Lagerschilde eingreifen.
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Des
Weiteren ist aus der 2 ersichtlich, dass der Außendurchmesser
des Stators in Axialrichtung jeweils konstant ist, d. h. in Axialrichtung
nicht abgestuft ausgeführt ist. Folglich treten in den
beiden axialen Endbereichen des Statorpaketes keine unerwünschten
Erhöhungen der magnetische Sättigung auf.
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Auch
die 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines
Einbaumotors gemäß der Erfindung, wobei in dieser
Darstellung das Lagerschild 2 von einem Toleranzring 10 umgeben
ist, welcher nach dem Einsetzen des Einbaumotors in die zylindrische
Bohrung eines Gehäuses einen Pressverband mit dem Innenmantel
des Gehäuses bildet und eine konzentrische Lagerung des
Einbaumotors im Gehäuse sicherstellt.
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Die 4 zeigt
eine Querschnittsdarstellung eines Teils des Stators S eines Einbaumotors
gemäß der Erfindung. Aus dieser Darstellung ist
ersichtlich, dass die einander benachbarten Zähne 16 jeweils von
der Statorwicklung 6 umwickelt sind. Des Weiteren geht
aus der 4 hervor, dass die am Außenmantel
des Statorpaketes vorgesehenen Nuten 11 jeweils in radialer
Verlängerung der Zahnmitten 17 der Statorzähne 16 vorgesehen
sind. Dies hat den Vorteil, dass die elektromagnetischen Eigenschaften
des Einbaumotors durch die Nuten nicht in negativer Weise beeinflusst
werden, da die Bereiche, in denen sich die Nuten 11 befinden,
weitestgehend frei von Feldlinien sind.
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Die 5 zeigt
eine Skizze zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Bei dieser zweiten Ausführungsform erstrecken
sich die Nuten 11 jeweils nur über einen kleinen Teil
der axialen Länge 5a des Statorpaketes. In diese Nuten 11 greifen
Fortsätze der Lagerschilde ein, wobei die Länge
dieser Fortsätze an die Länge der Nuten angepasst
ist. Vorzugweise ist der Außendurchmesser dieser Fortsätze
derart gewählt, dass er mit dem Außendurchmesser
des Statorpaketes übereinstimmt. Bei dieser Ausführungsform
ist der Außendurchmesser des Stators sowohl in Axialrichtung
als auch in Umfangsrichtung jeweils konstant.
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Die 6 zeigt
eine Querschnittsdarstellung eines Teils eines Stators eines Einbaumotors
gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung. Dieser Stator weist anstelle der oben gezeigten Nuten 11 in
die Stirnseiten des Statorpaketes eingebrachte Bohrungen 12 auf,
in welche die Fortsätze der Lagerschilde eingreifen. Diese
Bohrungen 12 sind ebenso wie die in der 4 gezeigten
Nuten 11 jeweils in radialer Verlängerung der
Zahnmitten 17 der Statorzähne 16 vorgesehen.
Auch dabei wird der Vorteil erreicht, dass die elektromagnetischen
Eigenschaften des Einbaumotors durch die Bohrungen 12 nicht
in negativer Weise beeinflusst werden, da die Bereiche, in denen
sich die Bohrungen 12 befinden, weitestgehend frei von
Feldlinien sind. Des Weiteren ist auch bei dieser Ausführungsform
der Außendurchmesser des Stators sowohl in Axialrichtung
als auch in Radialrichtung jeweils konstant.
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Die 7 zeigt eine Skizze zur Veranschaulichung
einer alternativen Ausführungsform eines Toleranzringes.
Gemäß dieser alternativen Ausführungsform
ist der Toleranzring 10 in Axialrichtung mit einer Stufe 10a versehen.
Ist dieser Toleranzring anstelle des in der 1 gezeigten
Toleranzringes 10 um das Lagerschild 2 gelegt
und wird der Einbaumotor mit diesem alternativ gestalteten Toleranzring
in Axialrichtung 15 in das Gehäuse eingesetzt,
dann kann dieses Einsetzen bis zu einer am Innenmantel des Gehäuses 18 vorgesehenen
Stufe 18a erfolgen, welche einen Anschlag für
die Stufe 10a des Toleranzringes 10 bildet. Auf
diese Weise kann sichergestellt erden, dass der Einbaumotor innerhalb
des Gehäuses sowohl die gewünschte zentrische
Lagerung aufweist als auch in axialer Richtung an der jeweils gewünschten
Position gelagert ist.
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Bei
einem Einbaumotor gemäß der vorliegenden Erfindung
handelt es sich in vorteilhafter Weise um eine abgeschlossene, im
Hinblick auf ihre Eigenschaften und Funktionsweise vorprüfbare
Einheit. Dies hat den Vorteil, dass ein Einbaumotor gemäß der
Erfindung bereits beim Motorhersteller einer Funktionsprüfung
unterzogen werden kann und dass die Möglichkeit besteht,
den Einbaumotor erst nach erfolgter Funktionsprüfung an
die Kunden des Motorherstellers auszuliefern. Diese können
dann den vorgeprüften Einbaumotor in ein beliebiges Gehäuse einsetzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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