-
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2007 013 732 B4 ist eine Vorrichtung mit einem Stator und einem Rotor bekannt. Durch stromdurchflossene Statorwicklungen werden Permanentmagnete im Rotor beschleunigt. Der Rotor treibt eine Welle an.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einer hohen Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
-
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit zumindest einem Stator, wenigstens einem Scheibenläufermotorrotor, welcher zumindest eine Magneteinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, mit dem Stator magnetisch wechselzuwirken, so dass wenigstens eine Antriebskraft zur Drehung des Scheibenläufermotorrotors relativ zu dem Stator an der Magneteinheit angreift, und mit zumindest einem ersten Lager, welches wenigstens ein Bauelement der Vorrichtung drehbar relativ zu dem Stator lagert.
-
Es wird vorgeschlagen, dass das Bauelement den Scheibenläufermotorrotor berührt und ein Massenmittelpunkt des Lagers beabstandet von einer Drehachse des Scheibenläufermotorrotors angeordnet ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Unter einem „Scheibenläufermotorrotor“ soll insbesondere ein Rotor verstanden werden, welcher zu einer Verwendung als Rotor eines Scheibenläufermotors vorgesehen ist. Unter einer „Magneteinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche aus einem oder mehreren Elementen besteht, auf welche mit Hilfe von Magnetfeldern Kräfte ausübbar sind, wobei die Einheit insbesondere wenigstens einen Permanentmagnet und/oder insbesondere wenigstens eine Spule aufweisen kann. Unter einer „Drehachse“ des Scheibenläufermotorrotors soll insbesondere eine Achse verstanden werden, um welche der Scheibenläufermotorrotor bei Betriebsvorgängen rotiert. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere kann ein hoher Wirkungsgrad des Scheibenläufermotors, dessen Teil der Scheibenläufermotorrotor ist, erzielt werden. Im Besonderen kann eine geringe und zeitlich konstant bleibende Spaltbreite eines von dem Stator und den Scheibenläufermotorrotor gebildeten Spalts erreicht werden, was einen effizienten Betrieb des Motors ermöglicht. Insbesondere kann erreicht werden, dass das erste Lager eine geringe Lagerluft in seiner radialen Richtung aufweist, so dass eine Bewegbarkeit des Scheibenläufermotorrotors in seine Axialrichtung aufgrund der Lagerluft gering ist, was einen hohen Wirkungsgrad des Motors zur Folge hat.
-
Vorzugsweise ist das erste Lager als Wälzlager ausgebildet und weist wenigstens seinen Wälzkörper auf, welcher zumindest teilweise aus einer Keramik gebildet ist. Dadurch sind das erste Lager und insbesondere der Scheibenläufermotorrotor mit hohen Drehzahlen betreibbar, wobei der Scheibenläufermotorrotor insbesondere Drehzahlen von 6000 Drehungen pro Minute oder mehr erreichen kann.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass ein Quotient, der durch das Teilen eines maximalen Abstands, den der Massenmittelpunkt des ersten Lagers von der Drehachse des Scheibenläufermotorrotors aufweist, durch einen durchschnittlichen Abstand, den die Magneteinheit von der Drehachse aufweist, gebildet wird, größer als 0,4 ist. Unter einem „durchschnittlichen Abstand, den die Magneteinheit von der Drehachse aufweist“, soll insbesondere 1 / V∫rdV verstanden werden, wobei das Integral über das Volumen der Magneteinheit auszuführen ist, V das Gesamtvolumen der Magneteinheit ist und r der positive Abstand der jeweiligen Volumenelemente dV von der Drehachse ist. Hierdurch kann eine sichere axiale Fixierung des Scheibenläufermotorrotors erreicht werden. Vorzugsweise ist der Quotient größer als 1, wodurch eine besonders sichere axiale Fixierung insbesondere im Bereich der Magneteinheit des Scheibenläufermotorrotors erreicht werden kann.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
1 zeigt einen Teilschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
-
2 zeigt eine Ansicht entlang einer axialen Richtung gemäß 1.
-
1 zeigt einen Teilschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche Teil einer Maschine ist. Die Vorrichtung weist einen Stator 10 mit einem ersten und einem zweiten Statorelement 42, 44 auf. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Scheibenläufermotorrotor 12, der eine aus Permanentmagneten gebildete Magneteinheit 14 aufweist, die dazu vorgesehen ist, mit Drahtentwicklungen des Status magnetisch derart wechselzuwirken, dass eine Antriebskraft zur Drehung des Scheibenläufermotorrotors um eine Drehachse 22 des Scheibenläufermotorrotors relativ zu dem Stator 10 an der Magneteinheit 14 angreift. Der Stator und der Scheibenläufermotorrotor bilden einen Spalt 40, der eine Spaltbreite aufweist, die kleiner als 5 mm ist. Eine Welle 46 der Vorrichtung ist an dem Scheibenläufermotorrotor befestigt und wird durch diesen angetrieben.
-
Die Maschine kann insbesondere als Kraftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Fluggerät ausgebildet sein. Hierbei treibt die Welle dann direkt oder indirekt ein Antriebsrad, eine Schraube oder einen Propeller zur Beschleunigung der Maschine an.
-
Ein erstes Lager 16 der Vorrichtung lagert ein Bauelement 18 der Vorrichtung drehbar um die Achse 24 relativ zu dem Stator 10. Das erste Lager 16 ist als Wälzlager ausgebildet. Genauer gesagt ist das erste Lager 16 ein Kugellager. Hierbei sind die Wälzkörper des Wälzlagers aus einer Keramik gebildet. Das Bauelement 18 ist ein aus Gummi gebildetes Element, welches den Außenring des ersten Lagers 16 umgibt. Das Bauelement 18 hat eine in seine Radialrichtung ballig ausgeführte Kontur. Prinzipiell ist denkbar, dass das Element aus einem Kunststoff oder Metall gebildet ist. Ferner kann das Element aus einem spritzfähigen Material bestehen und direkt auf das Lager 16 aufgespritzt sein.
-
Ebenfalls soll erwähnt werden, dass für die Wälzkörper des Lagers 16 abhängig von den Belastungen auch metallische Werkstoffe zB. Stähle, aber durchaus auch weitere nichtmetallische Werkstoffe zB. Kunststoffe einsatzfähig sein können.
-
Alternativ kann das aus Gummi gebildete Element fehlen, so dass das erste Lager 16 nur den Außenring des Lagers 16 drehbar lagert, welcher dann das Bauelement 18 bildet und welcher dann an dem Scheibenläufermotorrotor anliegt. Der Außenring kann hierbei ballig ausgebildet sein.
-
Bei einem Betriebsvorgang, bei welchem sich der Scheibenläufermotorrotor dreht, dreht sich das Bauelement 18 um die Achse 24. Die Achse 24 ist senkrecht zu der Drehachse 22, kann aber auch einen anderen Winkel zu dieser aufweisen.
-
Des Weiteren weist die Vorrichtung ein zweites Lager 26 (2) auf, welches baugleich mit dem Lager 16 ist und dessen Außenring um eine zweite Achse drehbar gelagert ist. Die zweite Achse geht aus der Achse 24 durch eine Drehung um 120° hervor. Ein weiteres Bauelement der Vorrichtung, welches den Außenring des Lagers 16 umgibt, berührt den Scheibenläufermotorrotor auf einer Seite 32, auf welcher das Bauelement 18 den Scheibenläufermotorrotor ebenfalls berührt. Ein drittes Lager 28 der Vorrichtung, welches baugleich mit dem Lager 16 ist, weist einen Außenring auf, der um eine Achse, die parallel zu der Achse 24 ist, drehbar gelagert ist. Ein weiteres Bauelement der Vorrichtung ist auf dem Außenring des Lagers 28 befestigt und berührt den Scheibenläufermotorrotor an einer Seite 30, welche der Seite 32 gegenüberliegt. Die drei genannten Bauelemente üben jeweils Druck auf den Scheibenläufermotorrotor aus. Eine gedachte Gerade, welche das Lager 16 schneidet und parallel zu der Drehachse 22 verläuft, schneidet ebenfalls das Lager 28.
-
Außerdem weist die Vorrichtung ein weiteres Lager 48 auf, auf welchem ein weiteres Bauelement befestigt ist, dass dem Scheibenläufermotorrotor auf der Seite 32 berührt (2). In Bezug auf eine Ansicht entlang der Drehachse 22 (2) weißen die Lager 16, 26, 48 jeweils einen Abstand von einem Winkel von 120° von den jeweils benachbarten Lagern der Lager 16, 26, 48 auf. Außerdem umfasst die Vorrichtung zwei weitere Lager, welche baugleich mit dem Lager 16 sind, wobei das erste dieser Lager in axialer Richtung dem Lager 26 und das zweite dieser Lager in axialer Richtung dem Lager 48 gegenüberliegt.
-
Als Alternative ist es auch vorstellbar, dass die Anzahl der Lager pro Seite von der Zahl 3 abweicht. Des Weiteren ist vorstellbar, dass die Anzahl der Lager auf der Seite 32 von der Anzahl der Lager auf der Seite 30 abweicht. Darüber hinaus ist es durchaus denkbar, dass die Winkel zwischen den Lagern einer Seite von 120° abweichen und die Position der Lager sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung von der Lage der Lager auf der zweiten Seite abweichen.
-
Ein Quotient, der durch das Teilen des Abstands, den der Massenmittelpunkt 20 des ersten Lagers 16 von der Drehachse 22 des Scheibenläufermotorrotors 12 aufweist, durch einen durchschnittlichen Abstand 38, den die Magneteinheit 14 von der Drehachse aufweist, gebildet wird, ist größer als 1.
-
Die Lager der Vorrichtung können parallel zur Drehachse 22 in Richtung des Rotors druckbeaufschlagt sein. Prinzipiell ist denkbar, dass eine Achse 50 der Vorrichtung, an welcher der Innenring des Lagers 16 befestigt ist, durch einen Schlitten der Vorrichtung bewegbar entlang der Drehachse 22 zu dem Stator gelagert ist und ein kraftausübendes Element der Vorrichtung, wie insbesondere eine Feder, Druck auf den Schlitten in Richtung des Scheibenläufermotorrotors ausübt. Alle weiteren Lager können ebenfalls jeweils mit einem Schlitten derart gelagert sein. Dadurch würde ein gleichbleibender Druck auf den Scheibenläufermotorrotor sichergestellt unabhängig von einer Abnutzung der Bauelemente, die auf den Außenringen der Lager befestigt sind.
-
Alternativ zu dieser Ausgestaltung eines druckbeaufschlagten Scheibenläuferrotors ist es vorstellbar, dass mindestens ein Statorelement, zB. Statorelement
44, bei der Montage der Vorrichtung gegen eine feste Basis, beispielsweise gebildet durch das zweite Statorelement
46, in Richtung des magnetischen Wirkspaltes zwischen Rotor und Stator dadurch axial ausgerichtet wird, dass man diesen mittels einer Shim-Scheibe
52 auf einen exakten axialen Abstand einstellt. Dabei wäre es möglich, die in den Lagern zumindest einer Seite
30 oder
32 bauartbedingt vorhandene Radialluft durch leichte Vorspannung gegen den Rotor zu eliminieren. Auf diese kostengünstige Weise ist zum einen eine weitere Reduzierung des Spaltmaßes selbst als auch dessen Schwankung beim Umlaufen des Rotors möglich. Bezugszeichenliste
| 10 | Stator |
| 12 | Scheibenläufermotorrotor |
| 14 | Magneteinheit |
| 16 | Lager |
| 18 | Bauelement |
| 20 | Massenmittelpunkt |
| 22 | Drehachse |
| 24 | Achse |
| 26 | Lager |
| 28 | Lager |
| 30 | Seite |
| 32 | Seite |
| 34 | Wälzkörper |
| 38 | Abstand |
| 40 | Spalt |
| 42 | Statorelement |
| 44 | Statorelement |
| 46 | Welle |
| 48 | Lager |
| 50 | Achse |
| 52 | Shim-Scheibe |
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007013732 B4 [0002]
