DE102008059092A1

DE102008059092A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102008059092A1
Application number: DE102008059092A
Authority: DE
Inventors: Jochen Pfann; Klaus Stanek
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2008-11-26
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: DE102008059092B4

Abstract

Elektromotor mit Rotorwelle und Gehäuseteil, an welchem ein Sensorgehäuse eines Winkelsensors abgestützt ist über zumindest ein Abstützteil, wobei der Winkelsensor einen Rotor umfasst, welcher mit der Rotorwelle verbunden ist, wobei das Abstützteil derart ausgeführt ist, dass seine Elastizität, insbesondere Torsion, insbesondere für Schwingungen, in Umfangsrichtung geringer ist als seine Elastizität, insbesondere für Schwingungen, in axialer Richtung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor.
Bei Elektromotoren ist bekannt, einen Lüfter am axialen Endbereich vorzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit Lüfter und Winkelsensor weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit Rotorwelle und Gehäuseteil ausgeführt ist, an welchem ein Sensorgehäuse eines Winkelsensors abgestützt ist über zumindest eine Abstützteil,
wobei der Winkelsensor einen Rotor umfasst, welcher mit der Rotorwelle verbunden ist,
wobei das Abstützteil derart ausgeführt ist, dass seine Elastizität, insbesondere Torsion, insbesondere für Schwingungen, in Umfangsrichtung geringer ist als seine Elastizität, insbesondere für Schwingungen, in axialer Richtung.
Von Vorteil ist dabei, dass der Sensor den wirklichen Winkelwert des Rotor sehr genau erfasst. Denn das Sensorgehäuse ist im Wesentlichen starr mit der Lüfterhaube verbunden, soweit es die Winkelstellung des Sensorgehäuses relativ zur Lüfterhaube betrifft. Schwingungen in axialer Richtung werden hingegen nicht starr durchgeleitet auf das Sensorgehäuse sondern bedämpft. Somit ist eine nachteilige Wirkung solcher Schwingungen unterdrückbar. Axiale, phasenversetzte Schwingungen, wie beispielsweise der Lüfterhaube, wirken somit nicht negativ auf den Drehzahlmesswert.
Alternativ sind bei dem Elektromotor wichtige Merkmale, dass er mit Rotorwelle und Gehäuseteil ausgeführt ist, an welchem ein Sensorgehäuse eines Winkelsensors abgestützt ist über eine Abstützteil,
wobei der Winkelsensor einen Rotor umfasst, welcher mit der Rotorwelle verbunden ist,
wobei das Abstützteil zumindest einen gekrümmt ausgeführten Teilbereich zur Dämpfung axialer Schwingungen umfasst, wobei die Normale der Krümmungsebene, also der den gekrümmten Verlauf enthaltenden Ebene, senkrecht zur Achse des Rotors ausgerichtet ist, insbesondere wobei die Normale auch senkrecht zu einer radialen Richtung ausgerichtet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass das Abstützteil aus einem Blech durch Biegen herstellbar ist, wobei ein eindimensionales Biegen genügt, also ein Biegen in einer einzigen Ebene. In Normalenrichtung ist das Abstützteil also translationsinvariant ausführbar innerhalb eines endlichen Bereiches. In dem Abstützteil sind darüber hinaus auch noch Ausnehmungen vorsehbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Abstützteil als zwei als Verbundteil ausgeführte Blechteile. Insbesondere ist das Abstützteil aus zwei Blechteilen zusammengesetzt, die mittels einer zwischenliegenden Kunststoffschicht verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig, insbesondere geklebt, verbunden sind.
Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungen, deren Schwingungsrichtung in Normalenrichtung der Kunststoffschicht verlaufen, gedämpft werden, insbesondere im Vergleich mit einem einfachen analog geformten Blech, das als Wandstärke die Summe der Wandstärken der beiden erfindungsgemäßen, über die Kunststoffzwischenschicht verbundenen Blechschichten aufweist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuseteil gehäusebildend für einen Lüfter, insbesondere also das Gehäuseteil eine Lüfterhaube ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine Lüfterhaube verwendbar ist zum Abstützen, obwohl diese Lüfterhaube aus Kunststoff oder Blech gefertigt ist und somit keine große Stabilität aufweist, insbesondere sogar schwingfähig sein kann. Jedoch ist die Lüfterhaube vorzugsweise derart ausgeführt, dass die Torsionsfähigkeit, also Elastizität in Umfangsrichtung, geringer ist als die Torsion in axialer Richtung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Rotor mit der Rotorwelle kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass der Rotor der Winkelstellung der Rotorwelle nahezu ideal folgt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abstützteil ein Stanz-Biegeteil. Von Vorteil ist dabei, dass es kostengünstig und einfach herstellbar ist. Außerdem wird für das Stanz-Biegeteil ein dünnwandiges Blech als Ausgangsmaterial verwendet und somit die Durchleitung von Schwingungen beim Abstützteil schon dadurch erschwert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abstützteil an dem Gehäuseteil schraubverbunden, insbesondere über ein Zwischenteil, insbesondere über ein Zwischenteil aus Kunststoff. Von Vorteil ist dabei, dass eine drehstabile Verbindung ermöglicht ist, die axial gerichtete Drehmomente gut überträgt, also keine oder nur geringe Verfälschungen der Messwerte des Winkelsensors auftreten. Alternativ ist auch ein Anschrauben direkt axial an die Lüfterhaube vorteilig ausführbar. Das axial gerichtete Drehmoment verschwindet bei dauerhaft anliegender konstanter Drehzahl des Rotors. Die erwähnten Drehmomente treten also im Wesentlichen bei Änderungen der Drehzahl auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Abstützteil Ausnehmungen auf, insbesondere im gekrümmt ausgeführten Bereich, insbesondere Rundlöcher. Von Vorteil ist dabei, dass durch die Löcher hindurch Befestigungsschrauben betätigbar sind mit einem Werkzeug, wie Schraubendreher oder dergleichen. Dabei dienen die Befestigungsschrauben zum Anschrauben des Abstützteils ans Lüfterhaubengitter.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abstützteil als gebogenes Blechteil derart ausgeführt und derart angeordnet, dass Drehschwingungen in einer nicht-gebogenen Richtung übertragen werden und axiale Schwingungen durch die Biegungsebene übertragen werden. Von Vorteil ist dabei, dass in der Biegungsebene, also in der gekrümmt verlaufenden Ausbreitungsmöglichkeit eine höhere Elastizität und damit einhergehend auch eine höhere Dissipation auftritt. Somit werden also insgesamt axial sich ausbreitendende Schwingungen gedämpft. in der Ausbreitungsrichtung, die in nicht gebogener Richtung erfolgt, also vergleichbar zu einer Ausbreitungsrichtung in einem nicht gebogenen, ebenen dünnwandigen Blech, liegt eine hohe Steifigkeit vor, also auch damit einhergehend geringe Dissipation. Die Abstützung des axial gerichteten durchgeleiteten Drehmomentvektors ist also sehr gut und somit sind die erfassten Winkelwerte sehr genau. Die in Umfangsrichtung auf das Abstützteil wirkenden Schwingungen entsprechen in dem nicht gebogenen, ebenen dünnwandigen Blech translatorischen Schwingungen, also Hin- und Herbewegungen innerhalb der Ebene des Blechs.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abstützteil derart ausgeführt, dass das Sensorgehäuse im Rahmen der Winkelauflösung des Sensors auch bei auftretenden Drehbewegungen der Rotorwelle, insbesondere auch bei Beschleunigungen und/oder Rucken, starr mit dem Gehäuseteil, insbesondere Lüfterhaube, verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits die wirklichen Winkelstellungen der Rotorwelle auf den Rotor des Sensors ohne wesentliche Beeinträchtigung übertragen werden und andererseits die starre Verbindung des Sensorgehäuses mit der Lüfterhaube eine möglichst unverfälschte Erfassung der Winkelstellung des Rotors des Sensors ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bietet die Lüfterhaube ebenfalls für Schwingungen in Umfangsrichtung eine kleinere Elastizität wie für Schwingungen in axialer Richtung, insbesondere indem die Lüfterhaube an ihrem axialen Endbereich gitterförmig angeordnete Ausnehmungen aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die Lüfterhaube zwar auch Ausnehmungen zum Einströmen oder Ausströmen von Luft aufweisen darf, jedoch die Elastizität in Umfangsrichtung möglichst klein gehalten ist. Vorzugsweise ist hierzu die gitterförmige Anordnung von Ausnehmungen in einer Ebene vorgesehen, deren Normalenrichtung der Achsrichtung der Rotorwelle des Elektromotors entspricht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Abstützteil mit dem Sensorgehäuse in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden, insbesondere aber in axialer Richtung höchstens kraftschlüssig. Von Vorteil ist dabei, dass in Umfangsrichtung eine möglichst starre und feste Verbindung erreichbar ist und in Axialrichtung eine elastische und damit einhergehend für Schwingungen dissipationsreiche Verbindung herstellbar ist, also ein Abdämpfen der Axialschwingungen, ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung übt das Abstützteil in axialer Richtung eine Federkraft aus zwischen Sensorgehäuse und Gehäuseteil. Von Vorteil ist dabei, dass Axialschwingungen stärker abdämpfbar sind als Schwingungen in Umfangsrichtung.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

1: Lüfterhaube
2: Schraube
3: Ablenkblech
4: Sensorgehäuse
5: Ausnehmungen
6: Zwischenteil
20: Ablenkblech
30: Laschen
31: umgebogene Laschen

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Elektromotors skizziert.
Dabei weist der Motor an einem seiner axialen Endbereiche einen Lüfter auf. Der Lüfterflügel ist mit der Rotorwelle des Motors drehfest verbunden und von einer Lüfterhaube 1 gehäusebildend umgeben, die am Statorgehäuse des Elektromotors angeschraubt ist oder anderweitig formschlüssig verbunden ist.
An der dem Statorgehäuse des Elektromotors axial gegenüberliegenden Seite des Lüfters ist ein Winkelsensor vorgesehen, dessen Rotor mit der Rotorwelle des Elektromotors zumindest kraftschlüssig verbunden ist. Das zum Rotor des Sensors nicht mitdrehende Sensorgehäuse 4 ist über ein Ablenkblech 3, das mittels einer Schraube 2 mit der Lüfterhaube 1 verbunden. Somit ist eine drehfeste Verbindung zwischen Ablenkblech 3 und Lüfterhaube 1 erreicht.
Das Ablenkblech 3 ist gebogen ausgeführt, wobei die Biegungsebene, also der Kurvenverlauf in einer Ebene liegt, deren Normale senkrecht zur Achse der Rotorwelle und des Rotors ausgerichtet ist. Das Ablenkblech gleicht also im Wesentlichen der überstrichenen Fläche, wenn ein gekrümmter Kurvenabschnitt in einer Richtung linear verschoben wird um einen bestimmte Weglänge, wobei die Verschiebungsrichtung in Normalenrichtung einer den gekrümmten Kurvenabschnitt enthaltenden Ebene vorgesehen ist.
Bei dieser Ausführung des Ablenkblechs 3 wird eine derartige Drehmomentstütze für das Sensorgehäuse realisiert, dass zwar das Sensorgehäuse mit der Lüfterhaube drehfest verbunden ist und somit auch die Erfassung der Winkelwerte des Rotors dem wahren Verlauf des Winkels des Rotors als Funktion der Zeit sehr genau folgt. Jedoch werden Schwingungen in axialer Richtung abgedämpft übertragen, da hierzu das Ablenkblech eine größere Elastizität aufweist und wegen des zumindest dreischichtigen Aufbaus eine große Dissipation verwirklichbar ist.
Darüber hinaus sind noch in 1 gezeigten Ausnehmungen 5 vorgesehen, die ebenfalls eine schwingungsdämpfende Wirkung haben, da die Schwingungen nur durch dünne Stege hindurch geleitet werden.
Durch die sehr viel größere Elastizität des Ablenkblechs 3 in axialer Richtung als in Umfangsrichtung ermöglicht das Ablenkblech 3 auch einen Ausgleich axialer Toleranzen und auch eine Axial-Federkraft zur axialen Sicherung der zumindest in Umfangsrichtung formschlüssigen Verbindung zwischen Sensorgehäuse 4 und dem Ablenkblech 3 und/oder bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsspielen, bei denen die Schrauben 2 ersetzt sind durch eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung und in Axialrichtung kraftschlüssige Verbindung, zwischen Lüftergehäuse 1 und dem Ablenkblech 3. Die Elastizität des Ablenkblechs 3 wird hierbei zwischen seinem lüfterhaubenseitigen und seinem sensorgehäuseseitigen Befestigungspunkt bestimmt.
Vorzugsweise ist das Ablenkblech 3 nicht einstückig sondern aus mehreren Schichten zusammengesetzt. Dieser Schichtaufbau ermöglicht eine weitere Verbesserung der Schwingungsdämpfung. Beispielhaft wird zwischen zwei Schichten aus Stahlblech, vorzugsweise Feinblech, eine Kunststoffschicht, wie beispielweise Kunstharzschicht, vorgesehen. Besonders geeignet hat sich hierzu ein zumindest teil-vernetztes Polyacrylatharz erwiesen.
Durch die über Kunststoffschicht verbundenen Stahlblech-Schichten entsteht ein Gebilde, das Schwingungen, die senkrecht zur Blechschicht-Ebene liegen und entlang der Ausformung des Ablenkblechs 3 verlaufen, stark dämpft.
Auf diese Weise werden also Axialschwingungen von dem Ablenkblech 3 nur schwach durchgeleitet und somit der Sensor vor Axialstößen geschützt. Einem gegebenenfalls stoßartigen Drehzahlverlauf folgt der Sensor jedoch sehr genau.
Vorteiligerweise ist das Ablenkblech 3 als Stanz-Biege-Teil ausgeführt und somit besonders einfach und kostengünstig.
In der 1 ist auch zu sehen, dass das Anschrauben des Ablenkblechs 3 über ein Zwischenteil 6 an der Lüfterhaube erfolgt. Somit ist eine weitere Dämpfung von Schwingungen ausführbar. Denn dieses Zwischenteil ist beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem weichen Kunststoff, ausführbar und verursacht somit für Schwingungen eine hohe Dissipation.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird das Ablenkblech 3 aus weiteren zusätzlichen Schichten aufgebaut. Vorzugsweise wechseln sich hierbei die Stahlschicht jeweils mit einer Kunststoffschicht, insbesondere lyacrylatharzschicht, ab. Insgesamt ist auch hierbei das Ablenkblech wiederum als Verbundteil ausgeführt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen umfasst das Ablenkblech nicht nur den oben beschriebenen, gebogenen Bereich sondern auch weitere Bereiche. Die schwingungsdämpfende Wirkung bleibt aber davon unberührt. Je nach Ausführung der weiteren Bereiche ist eine weiter verbesserte Schwingungsdämpfung, insbesondere für weitere Schwingungsmoden, erreichbar.
In der 2 ist eine weitere erfindungsgemäße Anordnung im Ausschnitt gezeigt, wobei das Ablenkblech 20 das Ablenkblech 3 der 1 ersetzt.
In 3 ist das Ablenkblech 20 näher dargestellt. Dabei sind die gebogenen Laschen 30 ähnlich wirkend wie die gebogenen Bereiche des Ablenkblechs 3. Die im Gegensatz hierzu nicht umgebogenen Laschen 31 des Ablenkblechs 20 werden am Gitter der Lüfterhaube 1 befestigt mittels der Befestigungsschraube 2. Die Laschen 30 werden mit Befestigungsschrauben am Sensorgehäuse 4 befestigt.

Claims

Elektromotor mit Rotorwelle und Gehäuseteil, an welchem ein Sensorgehäuse eines Winkelsensors abgestützt ist über zumindest eine Abstützteil, wobei der Winkelsensor einen Rotor umfasst, welcher mit der Rotorwelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil derart ausgeführt ist, dass seine Elastizität, insbesondere Torsion, insbesondere für Schwingungen, in Umfangsrichtung geringer ist als seine Elastizität, insbesondere für Schwingungen in axialer Richtung.
Elektromotor mit Rotorwelle und Gehäuseteil, an welchem ein Sensorgehäuse eines Winkelsensors abgestützt ist über eine Abstützteil, wobei der Winkelsensor einen Rotor umfasst, welcher mit der Rotorwelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil zumindest einen gekrümmt ausgeführten Teilbereich zur Dämpfung axialer Schwingungen umfasst, wobei die Normale der Krümmungsebene, also der den gekrümmten Verlauf enthaltenden Ebene, senkrecht zur Achse des Rotors ausgerichtet ist, insbesondere wobei die Normale auch senkrecht zu einer radialen Richtung ausgerichtet ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil als zwei als Verbundteil ausgeführte Blechteile umfasst,
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil aus zwei Blechteilen zusammengesetzt ist, die mittels einer zwischenliegenden Kunststoffschicht verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig, insbesondere geklebt, verbunden sind.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil gehäusebildend für einen Lüfter ist, insbesondere also das Gehäuseteil eine Lüfterhaube ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit der Rotorwelle kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil ein Stanz-Biegeteil ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil an dem Gehäuseteil schraubverbunden ist, insbesondere über ein Zwischenteil, insbesondere über ein Zwischenteil aus Kunststoff.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil Ausnehmungen aufweist, insbesondere im gekrümmt ausgeführten Bereich, insbesondere Rundlöcher.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil als gebogenes Blechteil derart ausgeführt und derart angeordnet ist, dass Drehschwingungen in einer nicht-gebogenen Richtung übertragen werden und axiale Schwingungen durch die Biegungsebene übertragen werden.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil derart ausgeführt ist, dass das Sensorgehäuse im Rahmen der Winkelauflösung des Sensors auch bei auftretenden Drehbewegungen der Rotorwelle, insbesondere auch bei Beschleunigungen und/oder Rucken, starr mit dem Gehäuseteil, insbesondere Lüfterhaube, verbunden ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhaube ebenfalls für Schwingungen in Umfangsrichtung eine kleinere Elastizität bietet wie für Schwingungen in axialer Richtung, insbesondere indem die Lüfterhaube an ihrem axialen Endbereich gitterförmig angeordnete Ausnehmungen aufweist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil mit dem Sensorgehäuse in Umfangsrichtung formschlüssig verbunden ist, insbesondere aber in axialer Richtung höchstens kraftschlüssig.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil in axialer Richtung eine Federkraft ausübt zwischen Sensorgehäuse und Gehäuseteil.