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Die Erfindung betrifft eine Motoranordnung sowie ein Fahrzeug.
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Beispielweise beschreibt die Druckschrift
EP 1 636 892 B1 eine Motoranordnung mit einem Elektromotor. Dieser weist Vorsprünge auf, welche an einem Polgehäuse desselben ausgebildet sind. Die Vorsprünge koppeln mittels hantelförmiger Dämpfungselemente den Elektromotor mit einer Flanschplatte.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Motoranordnung bereitzustellen, welche insbesondere verbesserte schwingungstechnische Eigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Motoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird bereitgestellt:
Eine Motoranordnung, insbesondere ein Kühlerlüftermodul eines Fahrzeuges, mit einem Elektromotor, welcher wenigstens einen Lagerschild umfasst, der mehrere Vorsprünge aufweist, mit einer Flanschplatte zum Anflanschen der Motoranordnung an einer Struktur und mit einem Adapter, welcher mittels der Vorsprünge mit dem Elektromotor und mittels Dämpfungselementen mit der Flanschplatte verbunden ist.
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Weiterhin ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Motoranordnung.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, den Elektromotor und die Flanschplatte mittels eines zwischengeschalteten Adapters schwingungstechnisch voneinander zu entkoppeln. Die Befestigung des Elektromotors an dem Adapter erfolgt an wenigstens einem Lagerschild. Im Unterschied zu der aus dem Stand der Technik bekannten Befestigung am Polring hat die Befestigung am Lagerschild den Vorteil, dass sie sich insbesondere für bürstenlose Gleichstrommotoren eignet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnungen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der wenigstens ein Lagerschild mehrere Vorsprünge an seinem Umfang aufweist. Dadurch werden Schwingungen aus dem Elektromotor gezwungen, auf definierten Pfaden, nämlich durch die jeweiligen Vorsprünge, in den Adapter zu fließen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Elektromotor, ausgenommen der Verbindung mittels der Vorsprünge, allseitig über einen Spalt von dem Adapter beabstandet ist. Der Spalt verbessert die erwähnte schwingungstechnische Entkopplung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorsprünge und die Dämpfungselemente in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine schwingungstechnisch günstige Umleitung der Schwingungen aus dem Elektromotor in die Flanschplatte.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorsprünge jeweils mit einem Loch gebildet sind und der Adapter Löcher aufweist, wobei die Vorsprünge und der Adapter mittels Zapfen verbunden sind, welche jeweils durch ein Loch in einem Vorsprung und ein entsprechendes Loch in dem Adapter greifen. Dadurch ergibt sich eine einfach herzustellende Befestigung der Vorsprünge an dem Adapter.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Zapfen mittels Ultraschallschweißens oder Heißnietens zum Verbinden eines jeweiligen Vorsprungs mit dem Adapter umgeformt sind. Dadurch ergibt sich eine einfache Herstellungsmöglichkeit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Elektromotor zwei Lagerschilde umfasst, welche jeweils Vorsprünge aufweisen, wobei bevorzugt die Vorsprünge jeweils mit dem Loch gebildet sind, wobei weiter bevorzugt die Vorsprünge jeweils mittels der Zapfen mit dem Adapter verbunden sind. Indem beide Lagerschilde mit dem Adapter verbunden sind, können Unwuchten besser vermieden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorsprünge des einen Lagerschilds und die Vorsprünge des anderen Lagerschilds in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch kann eine Anbindung an dem Adapter einfacher, insbesondere in einem Spritzgussverfahren ohne Schieber, hergestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass jeweils zwei der Löcher in dem Adapter an gegenüberliegenden Seiten eines kubischen oder rahmenförmigen Elements desselben ausgebildet sind, wobei für ein Verbinden des Elements mit beiden Lagerschilden sich ein erster Zapfen durch ein Loch in dem Element und ein Loch eines Vorsprung des einen Lagerschilds sowie ein zweiter Zapfen durch das andere Loch des Elements und ein Loch eines Vorsprungs des anderen Lagerschilds erstreckt. Dadurch können die Vorsprünge des einen Lagerschilds axial beabstandet von den Vorsprüngen des anderen Lagerschilds an dem Adapters befestigt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein Lagerschild jeweils drei Vorsprünge aufweist und/oder drei oder vier Dämpfungselemente aufweist. Dadurch ergeben sich vorteilhafte schwingungstechnische Eigenschaften.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dämpfungselemente jeweils in einer Aufnahme in dem Adapter gehalten sind und wenigstens eine Ausnehmung aufweisen, in welche ein an der Flanschplatte ausgebildeter Zapfen eingreift. Genauso ist es auch möglich, dass die Dämpfungselemente in jeweils einer Aufnahme in der Flanschplatte gehalten sind und die Zapfen an dem Adapter angeformt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an dem Adapter an seinem einen Ende in axialer Richtung eine Aufnahme für eine Elektronikplatine angebracht ist. Die Aufnahme ist mit dem Adapter bevorzugt starr verbunden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Adapter eine Dichtung aufweist, welche die in der Aufnahme angeordnete Elektronikplatine gegenüber der Umgebung abdichtet. Die Dichtung könnte jedoch auch an einem Rand einer Schale der Aufnahme ausgebildet sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dichtung und die Dämpfungselemente als voneinander getrennte Bauteile ausgebildet sind. Dadurch können die Dichtung und die Dämpfungselemente aus unterschiedlichem Material gefertigt sein, was kostengünstiger ist als ein Material, welches sowohl Dichtungs- als auch Dämpfungseigenschaften aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das eine oder die beiden Lagerschilde zumindest teilweise aus einem Metall ausgebildet sind, und/oder der Adapter zumindest teilweise aus Kunststoff, insbesondere Glasfaserkunststoff, ausgebildet ist und/oder die Dämpfungselemente und/oder die Dichtung zumindest teilweise aus einem elastischen Kunststoff ausgebildet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Adapter und die Dichtung als ein einstückiges Mehrkomponenten-Spritzgussteil ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich ein einfacher Herstellungsprozess.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Elektromotor einen Stator aufweist, welcher zusätzlich zu wenigstens einer axialen Fixierung fünf bis sieben, bevorzugt sechs Kontaktpunkte mit dem Lagerschild aufweist. Dadurch ergeben sich schwingungstechnische Vorteile.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein jeweiliger Kontaktpunkt durch eine Rippe in dem Lagerschild ausgebildet ist. Die Rippe kann einfach insbesondere in einem Umformprozess hergestellt werden.
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Die oben beschriebenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind – sofern nichts anderes ausgeführt ist – frei miteinander kombinierbar.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 bis 4 verschiedene Ansichten einer Motoranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Montagezuständen;
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5 und 6 ausschnittsweise eine Motoranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Montagezuständen;
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7 eine Motoranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
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8 bis 14 weitere Ansichten der Motoranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in verschiedenen Montagezuständen.
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In den Figuren der Zeichnung bezeichnen – sofern nichts anderes ausgeführt ist – gleiche Bezugszeichen, gleiche Bauteile, Elemente und Merkmale.
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1 zeigt perspektivisch eine Motoranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Motoranordnung 1 ist beispielsweise als ein Kühlerlüftermodul eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges ausgebildet.
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Die Motoranordnung 1 umfasst einen Elektromotor 2 (siehe 2), ein von dem Elektromotor 2 angetriebenes Laufrad 3, eine Flanschplatte 4, einen Adapter 5 (siehe 2) und eine Aufnahme 8 für ein Steuergerät.
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Mittel der Flanschplatte 4, welche beispielsweise hierzu drei Arme 6 aufweist, kann die Motoranordnung 1 an einer nicht dargestellten Struktur in Form einer Karosserie oder eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs befestigt werden.
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Außerdem zeigt 1 eine Buchse 7 für einen nicht gezeigten Stecker eines Kabelbaums oder dergleichen.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist der Elektromotor 2 bevorzugt drei obere und drei untere Vorsprünge 11, 11' auf, die beispielsweise in Form von Blechlaschen ausgebildet sind. Die Begriffe ”oben” und ”unten” werden vorliegend des einfacheren Verständnisses halber, jedoch ohne Einschränkung der Allgemeinheit verwendet. Die oberen Vorsprünge 11 sind, wie in 3 näher dargestellt, an einem oberen Lagerschild 12 und die unteren Vorsprünge 11' sind an einem unteren Lagerschild 13 angeformt. Die Vorsprünge 11, 11' werden bevorzugt in demselben Stanzvorgang wie die Lagerschilde 12, 13 selbst hergestellt. Die Lagerschilde 12, 13 sind jeweils mittels der Vorsprünge 11, 11' mit dem Adapter 5 verbunden.
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Außerdem ist der Adapter 5 mittels vorzugsweise drei Dämpfungselementen 14 mit der Flanschplatte 4 verbunden. Hierzu sind an der Flanschplatte 4 vorzugsweise drei Zapfen 15 angeformt, welche in entsprechende Ausnehmungen 16 (siehe 3) in den insbesondere rahmenförmigen Dämpfungselementen 14 greifen. Die Dämpfungselement 14 sind dazu fest in einer jeweiligen Aufnahme 17 (siehe 2) des Adapters 5 aufgenommen. Die Zapfen 15 und die entsprechenden Ausnehmungen 16 erstrecken sich dabei radial. ”Radial”, ”axial” und ”in Umfangsrichtung” bezieht sich vorliegend immer auf die Drehachse 20 des Elektromotors 2.
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Wie in 4 gezeigt, weisen die Vorsprünge 11, 11' jeweils einen Versatz 19 in Bezug auf ein jeweiliges Dämpfungselement 14 in der Umfangsrichtung U um die Drehachse 20 des Elektromotors 2 auf. Der Versatz 19 kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 und 50 Grad liegen Dies zwingt Schwingungen in dem Elektromotor 2 dazu, dass diese entlang eines zumindest doppelt gekrümmten Pfads P wandern müssen, um von dem Elektromotor 2 in die Flanschplatte 4 zu gelangen.
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In 4 ist ein umlaufender Spalt 21 zwischen einem axialen Abschnitt 22 des Adapters 5 und der Umfangsfläche 23 der Lagerschilde 12, 13 zu erkennen. Der Spalt 21 ist lediglich an den Stellen der Vorsprünge 11, 11' unterbrochen. Der Spalt 21 kann eine Breite von bevorzugt 1 bis 5 mm aufweisen.
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Jeweils ein oberer und ein unterer Vorsprung 11, 11' sind mit einem insbesondere rahmenförmigen und an dem axialen Abschnitt 22 ausgebildeten Element 24 des Adapters 5 verbunden. Dazu ist durch ein Loch 25 (siehe 3) in einem Vorsprung 11 sowie durch ein entsprechendes Loch (nicht sichtbar, weil verdeckt) in einem oberen Abschnitt 27 des Elements 24 ein Zapfen 26 (siehe 4) gesteckt. Der Zapfen 26 ist entsprechend umgeformt, um den Vorsprung 11 fest mit dem oberen Abschnitt 27 des Elements 24 zu verbinden. Dies kann durch Ultraschallschweißen oder Heißnieten erreicht werden. Der dem oberen Vorsprung 11 zugeordnete untere Vorsprung 11', also der direkt darunter liegende, ist auf entsprechende Weise mittels eines Zapfens 28 und einem Loch 25' in dem unteren Vorsprung 11' mit dem unteren Abschnitt 30 des Elements 24 verbunden. Das rahmenförmige Element 24 kann auf einem umgekehrt U-förmigen Element 31 des Adapters 5 angeordnet sein, um einen Zugang zu dem unteren Zapfen 28 zu ermöglichen.
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Die Elemente 24, 31 werden typischerweise mittels eines Schiebers in einem Druckgusswerkzeug erzeugt. Wird ein einfacherer Herstellungsprozess zum Herstellen des Adapters 5 gewünscht, kann auch eine Anbindung der Lagerschilde 12, 13, wie in den 5 und 6 gezeigt, vorgesehen sein.
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Bei der Variante gemäß den 5 und 6 sind ein jeweiliger oberer und unterer Vorsprung 11, 11' in Anlage gegeneinander an dem oberen und unteren Lagerschild 12, 13 ausgebildet. Weiterhin ist beispielsweise der untere Vorsprung 11' mit einer Hülse 32 gebildet, welche sich durch das Loch 25 in dem oberen Vorsprung 11 erstreckt. Anschließend wird die Hülse 32 umgeformt (siehe 6) und hintergreift dann den oberen Vorsprung 11. Anstelle der Hülse 32 kann auch ein Hohlniet verwendet werden, welcher dann an seinen beiden Enden zum Hintergreifen des unteren und oberen Vorsprungs 11, 11' umgeformt wird.
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Durch eine Öffnung 33 in der Hülse 32 (oder dem Hohlniet) und ein entsprechendes Loch in dem Adapter 5 wird dann ein Zapfen 26 gesteckt, um diese auf die oben beschriebene Weise miteinander zu verbinden. In diesem Fall kann das Loch einfach in dem Adapter vorgesehen werden, und es bedarf daher insbesondere nicht der Elemente 24 und 31. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden folglich ein oberer und ein unterer Vorsprung 11, 11' mittels nur eines Zapfens 26 mit dem Adapter 5 verbunden.
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Die 7 und 8 zeigen eine weitere Variante, bei welcher gegenüber 4 die Vorsprünge 11, 11' versetzt zueinander in der Umfangsrichtung U angeordnet sind. Elemente 34, 34' des Adapters 5, mit welchen die Vorsprünge 11 bzw. 11' mittels der Zapfen 26, 28 verbunden sind, weisen dabei einen entsprechenden Versatz zueinander in der Umfangsrichtung U auf. Die Elemente 34, 34' sind ebenfalls in dem axialen Abschnitt 22 des Adapters 5 ausgebildet.
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Den Lösungen gemäß den 4 bis 7 ist gemeinsam, dass die Vorsprünge 11, 11' für eine axiale Fixierung der beiden Lagerschilde 12, 13 zueinander sorgen, entweder mittels Hülse 32 (oder des Hohlniets) oder mittels der Zapfen 26, 28 und des Elements 24 bzw. der Elemente 34, 34'.
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Die Zapfen 26, 28 sind bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet. Der Adapter 5 ist bevorzugt als einstückiges Mehrkomponenten-Spritzgussteil aus Kunststoff, insbesondere Glasfaserkunststoff, hergestellt.
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8 zeigt die Ansicht aus 1 mit dem Unterschied, dass eine in 1 noch gezeigte Abdeckung 35 der Aufnahme 8 abgenommen ist. Daher ist in 8 eine Schale 36 erkennbar, welche zur Aufnahme einer elektrischen Leiterplatte (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Die Leiterplatte enthält die Elektronik zum Ansteuern des Elektromotors 1 (”Motorsteuergerät”).
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Die Schale 36 kann als Wärmesenke ausgebildet und dazu aus einem Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sein. Die Schale 36 ist, wie in 9 zu erkennen, mittels insbesondere drei Schrauben 37 starr mit dem Adapter 5 verbunden. Die starre Verbindung vermeidet eine Relativbewegung zwischen der aufgenommenen Leiterplatte und elektrischen Anschlüssen 41 des Elektromotors 2.
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Die Abdichtung des von der Abdeckung 35 und der Schale 36 umschlossenen Raums, in welchem die Leiterplatte angeordnet ist, erfolgt mittels einer Dichtung 42. Die Dichtung 42 ist, wie in 4 dargestellt, umlaufend an einem der Aufnahme 8 zugewandten Rand 43 des Adapters 5 ausgebildet. Der Rand 43 ist wiederum an einen radialen Abschnitt 44 des Adapters 5 angeformt, welcher mit dem axialen Abschnitt 22 verbunden, insbesondere einstückig gebildet, ist und die Aufnahmen 17 für die Dämpfungselemente 14 aufweist.
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Die Dichtung 42 dichtet also einerseits gegen die Schale 36 und andererseits gegen die Abdeckung 35 fluiddicht, insbesondere flüssigkeitsdicht, ab.
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10 zeigt eine vergrößerte Ansicht I aus 9. Die Dichtung 42 weist einen umlaufenden Spalt 45 gegenüber der Flanschplatte 4 auf, ist also allseitig von dieser beabstandet. Dadurch wird eine schwingungstechnische Entkopplung zwischen dem Adapter 5 und der Flanschplatte 4 sichergestellt.
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Anhand von 11 ist die Position des Adapters 5 samt der Dichtung 42 relativ zu der Aufnahme 8, insbesondere der Schale 36, zu erkennen. Die Schale 36 ist somit an einem axialen, von dem Elektromotor 2 abgewandten Ende des Adapters 5 angeordnet.
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In 12 ist die Schale 36 entfernt worden, um eine Sicht auf den Adapter 5 und den Elektromotor 2 freizugeben.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Dichtung 42 an der Schale 36 selbst angebracht und nicht am Adapter 5. Ihre Funktion, den geschlossenen Raum zwischen der Schale 36 und der Abdeckung 35 abzudichten, ist dabei unverändert.
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13 zeigt einen radialen Schnitt durch den Elektromotor 2. Der Elektromotor 2 umfasst einen axial mittig zwischen den Lagerschilden 12, 13 angeordneten Stator 46 (siehe auch 3) und einen Rotor 47. Der Stator 46 kann zwölf Schlitze 50 und der Rotor 47 kann zehn magnetische Pole 51 umfassen. Dies ist im Hinblick auf den Bedarf an seltenen Erden vorteilhaft.
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14 zeigt den Stator 46 aus 13 samt einem Lagerschild 12. Der Stator 46 ist einmal über beispielsweise vier axiale Fixierungen 52 in axialer Richtung mittels Presspassung mit dem Lagerschild 12 verbunden. Darüber sind an dem Lagerschild 12 beispielsweise fünf bis sieben, vorzugsweise sechs, Rippen 53 ausgebildet, welche in radialer Richtung gegen eine äußere Umfangsfläche 54 des Stator 46 pressen. Die Rippen 53 können durch entsprechendes Umformen des Lagerschilds 12 gebildet werden. Das andere Lagerschild 13 kann ebenfalls mit den Rippen 53 gebildet sein. Die Rippen 53 sind in der Umfangsrichtung U bevorzugt gleichmäßig voneinander beabstandet.
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Es hat sich gezeigt, dass bei der Anordnung von fünf bis sieben Rippen 53 mit nur drei Dämpfungselementen 14 gearbeitet werden konnte, während ohne die Rippen 53 bzw. mit einer anderen Anordnung derselben vier Dämpfungselemente 14 für eine ausreichende schwingungstechnische Isolation erforderlich waren. Besonders gute Ergebnisse konnten mit sechs Rippen erzielt werden. Bei den Tests wurde insbesondere eine elliptische Deformation des Stators 46 festgestellt (Mode 2).
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Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie dadurch nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere können Merkmale der einzelnen oben ausgeführten Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden.
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Die aufgeführten Materialien, Zahlenangabe und Dimensionen sind beispielhaft zu verstehen und dienen lediglich der Erläuterung der Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Motoranordnung
- 2
- Elektromotor
- 3
- Laufrad
- 4
- Flanschplatte
- 5
- Adapter
- 6
- Arm
- 7
- Buchse
- 8
- Aufnahme
- 11
- Vorsprung
- 11'
- Vorsprung
- 12
- Lagerschild
- 13
- Lagerschild
- 14
- Dämpfungselement
- 15
- Zapfen
- 16
- Aussparung
- 17
- Aufnahme
- 19
- Versatz
- 20
- Drehachse
- 21
- Spalt
- 22
- axialer Abschnitt
- 23
- Umfangsfläche
- 24
- Element
- 25
- Loch
- 25'
- Loch
- 26
- Zapfen
- 27
- oberer Abschnitt
- 28
- Zapfen
- 30
- unterer Abschnitt
- 31
- Element
- 32
- Hülse
- 33
- Öffnung
- 34
- Element
- 34'
- Element
- 35
- Abdeckung
- 36
- Schale
- 37
- Schraube
- 41
- Stecker
- 42
- Dichtung
- 43
- Rand
- 44
- radialer Abschnitt
- 45
- Spalt
- 46
- Stator
- 47
- Rotor
- 51
- Pol
- 52
- axiale Fixierung
- 53
- Rippe
- 54
- Umfangsfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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