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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine sowohl mit einem eine Maschinenwelle aufnehmenden Maschinengehäuse, als auch mit A-seitigem Lagerschild. Unter elektrischer Maschine wird hierbei insbesondere ein Elektromotor aber auch ein Generator verstanden. Der Elektromotor ist zweckmäßigerweise ein Pumpenantrieb.
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Eine derartige elektrische Maschine weist üblicherweise ein Maschinengehäuse sowie die Wellenenden der den Rotor (Anker) tragenden Maschinenwelle drehbeweglich abstützende Lager auf, die vom das Maschinengehäuse stirnseitig abdeckenden Lagerschilden aufgenommen sind. Dabei ist das abtriebsseitige Wellenende über einen A-seitigen Lagerschild mit einer Wellendurchführung nach außen geführt.
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Die Maschinenwelle bzw. die Motorwelle eines solchen Elektromotors, beispielsweise eines Drehstrom-Synchronmotors, kann über ein Getriebe an ein weiteres Aggregat, beispielsweise eine Pumpe, gekoppelt sein. Der Einsatz einer derartigen servobetriebenen Hydraulikpumpe (Hydroaggregat) erfordert häufig eine vertikale Anordnung oder Einbaulage des Elektromotors mit nach oben verbauter Motorwelle, die über die Wellendurchführung zum Getriebe geführt ist. Die Wellendurchführung, an der die Maschinenwelle aus dem Maschinengehäuse austritt, bildet einen gewissen Schwachpunkt, da hierüber Flüssigkeit in Form beispielsweise eines Schmierstoffes aus dem Getriebe in den Innenraum des Motor- bzw. Maschinengehäuses eindringen kann, wenn die Funktionalität einer Dichtung im Bereich der Wellendurchführung, insbesondere nach Ablauf deren Lebensdauer, nicht mehr sichergestellt ist.
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Bei einem Austausch einer derartigen Dichtung ist es erforderlich, das Lager zu demontieren. Hierfür muss zunächst der A-seitige Lagerschild gelöst werden, was eine Demontage des Rotors bedingt. Bei der erneuten Montage muss der A-seitige Lagerschild bezüglich des Maschinengehäuses justiert werden, damit ein Schleifen des Rotors an weiteren Bestandteilen der elektrischen Maschine bei Betrieb vermieden wird, das zu einer Zerstörung der elektrischen Maschine führen würde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine anzugeben, bei der ein Eindringen von Flüssigkeiten, insbesondere Schmierstoffen, in die Maschine vermieden wird, wobei insbesondere eine Wartung vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die elektrische Maschine weist ein Maschinengehäuse auf, das insbesondere einen Maschineninnenraum umschließt, innerhalb dessen ein Rotor angeordnet ist. Der Maschineninnenraum selbst ist vorzugsweise trocken. Der Rotor ist vorzugsweise an einer Maschinenwelle befestigt, die von dem Maschinengehäuse aufgenommen ist. Das Maschinengehäuse ist insbesondere hohlzylindrisch gestaltet. Ferner weist die elektrische Maschine einen A-seitigen Lagerschild auf, der insbesondere stirnseitig an das Maschinengehäuse angebunden ist. An dem A-seitigen Lagerschild ist ein Lager angebunden, mittels dessen die Maschinenwelle drehbar gelagert ist. Zudem umfasst die elektrische Maschine einen Schilddeckel, der stirnseitig des Lagers angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der A-seitige Lagerschild zwischen dem Schilddeckel und dem Maschinengehäuse positioniert, wobei der Schilddeckel ist zweckmäßigerweise zu dem Lager beabstandet ist. Der Schilddeckel umfasst eine Durchgangsöffnung für die Maschinenwelle. Mit anderen Worten ist im Montagezustand die Maschinenwelle zumindest teilweise innerhalb der Durchgangsöffnung des Schilddeckels angeordnet. Vorzugsweise ist der Schilddeckel zu der Maschinenwelle beabstandet, so dass bei Betrieb und einer Rotation der Maschinenwelle zwischen dem Schilddeckel und der Maschinenwelle selbst keine Reibung auftritt. Beispielsweise ist die Durchgangsöffnung kreisförmig und insbesondere konzentrisch mit der Maschinenwelle.
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In der Durchgangsöffnung ist ein Dichtring angeordnet, der folglich zwischen dem Schilddeckel und der Maschinenwelle positioniert ist. Insbesondere steht der Schilddeckel mittels des Dichtrings mit der Maschinenwelle in mechanischem Kontakt, wobei dieser entweder direkt oder indirekt ist. Mit anderen Worten liegt der Dichtring an dem Schilddeckel bzw. an der Maschinenwelle direkt an oder zwischen diesen ist ein weiteres Bauteil angeordnet. Auf diese Weise ist ein Durchtritt von Flüssigkeiten oder anderweitigen Partikeln durch die Durchgangsöffnung des Schilddeckels unterbunden oder zumindest verringert. Der Dichtring ist vorzugsweise von dem Lager beabstandet, so dass deren jeweilige Funktion nicht gegenseitig beeinträchtigt wird. Hierbei ist der Dichtring in Axialrichtung, also in einer Richtung parallel zur Achse der Maschinenwelle, auf der dem Maschineninnenraum gegenüberliegenden Seite des Lagers angeordnet. Zweckmäßigerweise ist der Dichtring konzentrisch mit der Maschinenwelle.
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Der Schilddeckel ist vorzugsweise drehfest. Mit anderen Worten wird der Deckel bei einer Rotation der Maschinenwelle trotz des Kontakts mittels des Dichtrings nicht in eine Rotationsbewegung versetzt. Geeigneterweise ist zwischen dem A-seitigen Lagerschild und dem Schilddeckel ein Raum gebildet, der mittels des Dichtrings abgedichtet ist. Insbesondere ist mittels des Schilddeckels das Lager in Axialrichtung zumindest teilweise außenseitig abgedeckt. Der Schilddeckel selbst ist beispielsweise scheibenförmig, was die Abdeckung des Lagers erleichtert. Mit anderen Worten ist der Schilddeckel plattenartig und zweckmäßigerweise ringförmigen ausgestaltet.
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Aufgrund der axialen Beabstandung des Dichtrings zu dem Lager wird mittels des Dichtrings eine Flüssigkeit, der die elektrische Maschine ausgesetzt ist, bereits vor Kontakt mit dem Lager zumindest teilweise zurückgehalten. Mit andere Worten ist das Lager bei Betrieb einem verringerten Flüssigkeitsvolumen ausgesetzt, und folglich ein Eindringen der Flüssigkeit in den Maschineninnenraum unterbunden oder zumindest reduziert. Unter elektrischer Maschine wird hierbei ein Elektromotor, beispielsweise ein Drehstromsynchronmotor, verstanden, jedoch auch ein Generator. Die elektrische Maschine ist beispielsweise ein Pumpenantrieb. Mit anderen Worten ist eine Pumpe an der Maschinenwelle angebunden, beispielsweise angeflanscht, wobei die zu pumpende Flüssigkeit aufgrund des Schilddeckels und des Dichtrings von dem Lager zurückgehalten wird. Sofern die elektrische Maschine ein Elektromotor ist, ist die Maschinenwelle folglich die Motorwelle. Alternativ ist die elektrische Maschine ein Generator, die beispielsweise in einem Wasserkraftwerk oder dergleichen eingesetzt wird.
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Beispielsweise ist der Schilddeckel dreh- oder rotationssymmetrisch und/oder an dem A-seitigen Lagerschild angebunden, was eine Montage erleichtert. Hierbei ist der Schilddeckel außenseitig an dem A-seitigen Lagerschild befestigt. Mit anderen Worten befindet sich der Deckel nicht im Maschineninnenraum, so dass der Schilddeckel auch nach der Montage der Maschinenwelle, des A-seitigen Lagerschilds und des Maschinengehäuses an dem A-seitigen Lagerschild angebunden werden kann. Zu diesem Zeitpunkt ist die Maschinenwelle bereits ausgerichtet, weswegen die Montage des Schilddeckels und des Dichtrings die Zentrierung der Maschinenwelle nicht beeinflusst. Vorzugsweise ist der Schilddeckel lösbar an dem A-seitigen Lagerschild befestigt, wofür zweckmäßigerweise Schrauben verwendet werden. Mit anderen Worten ist der Schilddeckel nach Art eines Flansches gebildet. Infolgedessen ist bei einem Austausch des Dichtrings keine Demontage des A-seitigen Lagerschilds erforderlich. Vielmehr muss lediglich der Schilddeckel von dem A-seitigen Lagerschild gelöst und der Dichtring gegen einen neuen Dichtring ausgetauscht werden. Bei der erneuten Montage des Schilddeckels ist wiederum keine Zentrierung der Maschinenwelle erforderlich, so dass der Austausch des Dichtrings vergleichsweise Zeit sparend und ohne Zuhilfenahme von besonderen Werkzeugen erfolgen kann.
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Geeigneterweise ist zwischen dem Schilddeckel und dem A-seitigen Lagerschild ein erstes Dichtungselement angeordnet. Mit anderen Worten steht der Schilddeckel mit dem A-seitigen Lagerschild über das erste Dichtungselement in Kontakt. Infolgedessen ist ein zwischen dem Schilddeckel und dem A-seitigen Lagerschild gebildeter Raum mittels des ersten Dichtungselements und mittels des Dichtrings abgedichtet, so dass ein Eindringen von Fremdpartikeln zu dem Lager von außen verhindert oder zumindest eine Häufigkeit hiervon verringert ist. Das erste Dichtungselement ist geeigneterweise ein O-Ring, der vorzugsweise aus einem Kunststoff oder Gummi gefertigt ist und/oder innerhalb einer Nut des A-seitigen Lagerschilds angeordnet ist, was eine Montage vereinfacht.
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Zweckmäßigerweise ist der Dichtring an dem Schilddeckel angebunden, so dass bei einem Abnehmen des Schilddeckels der Dichtring von der Maschinenwelle entfernt wird. Auf diese Weise ist ein Austausch vereinfacht, sofern der Schilddeckel lösbar an dem A-seitigen Lagerschild angebunden ist. Auch ist eine Montage vereinfacht, da nach Verbinden der Maschinenwelle, des Lagers, des A-seitigen Lagerschilds und des Maschinengehäuses bei einem Aufsetzen des Schilddeckels der Dichtring in demselben Arbeitsschritt montiert wird. Zudem ist somit ein Durchtritt von Flüssigkeiten oder anderweitigen Partikeln durch die Durchgangsöffnung des Schilddeckels im Bereich zwischen dem Dichtring und dem Schilddeckel selbst unterbunden.
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Geeigneterweise ist der Dichtring ein Wellendichtring und vorzugsweise ein Radial-Wellendichtring, der insbesondere eine Dichtlippe aufweist. Die Dichtlippe selbst ist geeigneterweise in direktem mechanischem Kontakt mit der Maschinenwelle, so dass ein Durchtritt durch die Durchgangsöffnung zwischen dem Dichtring und der Maschinenwelle mittels der Dichtlippe verhindert wird. Beispielsweise umfasst die Maschinenwelle einen Innenring, an dem die Dichtlippe anliegt. Der Innenring bildet vorzugsweise den Umfang der Maschinenwelle im Bereich der Durchgangsöffnung und ist zweckmäßigerweise auf weitere Bestandteile der Maschinenwelle aufgeschrumpft, sodass bei einer Montage des Innenrings keine Unwucht entsteht. Der Innenring ist z. B. aus gehärtetem Stahl oder dergleichen erstellt, was einen Verschleiß des Innenrings bei einer Rotationsbewegung der Maschinenwelle verringert. Vorzugsweise ist der Innenring drallfrei geschliffen und insbesondere glatt, was die Betriebsdauer des Dichtrings erhöht.
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Geeigneterweise weist die elektrische Maschine zwei unterschiedliche Montagepositionen des Dichtrings bezüglich des Lagers auf, die insbesondere axial zueinander versetzt sind. Mit anderen Worten ist der Abstand einer der beiden Montagepositionen zu dem Lager in axialer Richtung, also entlang der Maschinenwelle, größer als der korrespondierende Abstand der verbleibenden Montageposition.
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Insbesondere weist die elektrische Maschine eine Anzahl derartiger Montagepositionen auf. Vorzugsweise wird hierbei als Dichtring ein Radial-Wellendichtring verwendet, der zweckmäßigerweise an dem Schilddeckel angebunden ist. Vorzugsweise wird jede der Montagepositionen mittels einer Montageposition des Schilddeckels bezüglich des A-seitigen Lagerschilds erstellt. Mit anderen Worten wird der Abstand des Schilddeckels bezüglich des Lagers zur Einstellung der jeweiligen Montageposition verändert. Sofern als Dichtring ein Radial-Wellendichtring verwendet wird, der an dem Schilddeckel angebunden ist, ist auf diese Weise eine Anlage der Dichtlippe des Radial-Wellendichtrings an einem Abschnitt der Maschinenwelle ermöglicht, der bis zur Veränderung der Montageposition keinem Verschleiß ausgesetzt war. Sofern der Dichtring ausgetauscht wird, wird vorzugsweise eine weitere Montageposition mittels des Dichtrings eingenommen, so dass der erneuerte Dichtring in einem Bereich der Maschinenwelle zur Anlage kommt, der keinen Verschleiß aufweist. Insbesondere ist der Dichtring im Wesentlichen unabhängig von der Position des Lagers montierbar.
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Zweckmäßigerweise ist das Lager selbst abgedichtet, sodass eine zwischen den Schilddeckel und den A-seitigen Lagerschild eingedrungene Flüssigkeit mittels des Lagers vor einem Eindringen in den Maschineninnenraum gehindert wird. Auf diese Weise ist eine Abdichtung der elektrischen Maschine verbessert. Hierbei ist die Abdichtung aufgrund des Schilddeckels und des Dichtrings vergleichsweise geringen Belastungen ausgesetzt, sodass diese beispielsweise lediglich spritzwassergeschützt ausgeführt ist. Zweckmäßigerweise ist zwischen dem A-seitigen Lagerschild und dem Lager ein zweites Dichtungselement angeordnet, das beispielsweise zumindest teilweise innerhalb einer Nut des A-seitigen Lagerschilds angeordnet ist. Insbesondere ist das zweite Dichtungselement in direktem mechanischem Kontakt mit einem Außenring des Lagers (Lageraußenring), der drehfest an dem A-seitigen Lagerschild angebunden ist. Mittels des zweiten Dichtungselements ist ein Eindringen von Flüssigkeit durch einen zwischen dem Lager und dem A-seitigen Lagerschild gebildeten Schlitz unterbunden, wobei das zweite Dichtungselement lediglich vergleichsweise geringen mechanischen Belastungen aufgrund der Drehfestigkeit des Außenrings des Lagers ausgesetzt ist.
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Die elektrische Maschine weist geeigneterweise einen Abflusskanal auf, der einen zwischen dem Schilddeckel und dem A-seitigen Lagerschild gebildeten Raum und eine Umgebung der elektrischen Maschine fluidtechnisch verbinden. Insbesondere ist der Abflusskanal die einzige fluidtechnische Verbindung zwischen der Umgebung und dem gebildeten Raum. Aufgrund des Abflusskanals ist es ermöglicht, dass durch die Durchgangsöffnung eingedrungene Flüssigkeit aus dem Raum abgeleitet wird, sodass diese Flüssigkeit nicht oder nur vergleichsweise gering in Kontakt mit dem Lager kommt. Folglich ist die Dichtheit der elektrischen Maschine auch bei einer vergleichsweise großen Betriebsdauer erhöht. Zweckmäßigerweise verläuft der Abflusskanal zumindest teilweise radial. Beispielsweise ist der Abflusskanal in den A-seitigen Lagerschild oder dem Schilddeckel selbst eingebracht, wobei der Abflusskanal vorzugsweise an einer Umfangsseite des A-seitigen Lagerschilds mündet. Beispielsweise mündet der Abflusskanal an einer Pumpe, mittels derer bei Betrieb der elektrischen Maschine sich zwischen dem Schilddeckel und dem A-seitigen Lagerschild befindende Flüssigkeit abgepumpt wird. Geeigneterweise umfasst die elektrische Maschine zumindest zwei derartige Abflusskanäle, was das Abführen der Flüssigkeit vereinfacht.
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Geeigneterweise umfasst die elektrische Maschine einen Axial-Wellendichtring, wobei der Dichtring zwischen dem Axial-Wellendichtring und dem Lager angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Axial-Wellendichtring an der Maschinenwelle angebunden. Das Freiende ist geeigneterweise innerhalb einer Nut des Schilddeckels angeordnet und von diesem beabstandet, so dass in diesem Bereich keine Reibung entsteht. Vorzugsweise wird die Durchgangsöffnung in Axialrichtung mittels des Axial-Wellendichtrings zumindest teilweise abgedeckt, so dass Flüssigkeit lediglich in einem zwischen dem Axial-Wellendichtring und dem Schilddeckel gebildeten Schlitz zum Dichtring dringen kann. Bei Betrieb der elektrischen Maschine wirkt der Axial-Wellendichtring nach Art einer Schleuderscheibe und verhindert zusätzlich ein Eindringen von Flüssigkeit in den zwischen dem Schilddeckel und dem A-seitigen Lagerschild gebildeten Raum. Mit anderen Worten befindet sich der Axial-Wellendichtring außenseitig des Schilddeckels, also an dessen Stirnseite. Der Axial-Wellendichtring ist insbesondere ein Gammaring und weist vorzugsweise keine Dichtlippe auf. Folglich ist kein Verschleiß oder eine Wirkungsgradeinbuße aufgrund des Axial-Wellendichtrings gegeben, jedoch die Dichtheit der elektrischen Maschine erhöht.
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Vorzugsweise umfasst die elektrische Maschine zumindest einen zweiten Dichtring, der ebenfalls in der Durchgangsöffnung zwischen dem Schilddeckel und der Maschinenwelle angeordnet ist. Der zweite Dichtring ist axial zu dem Dichtring versetzt. Mit anderen Worten sind zwei Dichtringe innerhalb der Durchgangsöffnung positioniert, was die Dichtheit erhöht. Aufgrund der axialen Versetzung ist hierbei ein ordnungsgemäßer Betrieb jeder der beiden Dichtringe gewährleistet.
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Beispielsweise ist die Maschinenwelle freiendseitig außenverzahnt. Folglich ist es ermöglicht, die elektrische Maschine ohne Anbringung eines Ritzels oder dergleichen mit dem anzutreibenden oder dem die elektrische Maschine antreibenden Bauteil zu koppeln, was einerseits die Montagezeit verkürzt. Andererseits ist hierbei die Entstehung einer etwaigen Unwucht vermieden, die aufgrund einer einseitigen Befestigung entstehen könnte.
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Der Schilddeckel ist geeignet und vorgesehen, stirnseitig eines Lagers einer elektrischen Maschine angeordnet zu werden. Der Schilddeckel umfasst eine Durchgangsöffnung, wobei innerhalb der Durchgangsöffnung ein Dichtring angeordnet ist, der beispielsweise an dem Schilddeckel angebunden ist. Insbesondere ist der Schilddeckel platten- oder scheibenförmig.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 perspektivisch eine elektrische Maschine mit Blick auf einen A-seitigen Lagerschild,
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2 in einer axialen Schnittdarstellung ausschnittsweise die elektrische Maschine mit dem A-seitigen Lagerschild,
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3 einen Ausschnitt III aus 2 in größerem Maßstab,
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4 eine weitere Ausführungsform des A-seitigen Lagerschild gemäß 2,
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5 einen Ausschnitt V aus 4 in größerem Maßstab, und
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6 eine letzte Ausführungsform des A-seitigen Lagerschild gemäß 2
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist perspektivisch eine elektrische Maschine 2 mit einem Maschinengehäuse 4 dargestellt, das hohlzylindrisch ausgestaltet ist, wobei die Grundfläche ein Rechteck mit abgekanteten Ecken ist. Die elektrische Maschine 2 ist ein Elektromotor, mittels dessen eine nicht dargestellte Pumpe angetrieben wird. Das Maschinengehäuse 4 ist mittels eines A-seitigen Lagerschilds 6 und einem B-seitigen Lagerschilds 8 verschlossen, die ebenso wie das Maschinengehäuse 4 aus einem Metall erstellt sind. An dem B-seitigen Lagerschild ist auf der dem Maschinengehäuse 4 gegenüber liegenden Seite ein Elektronikgehäuse einer Elektronik 10 angeflanscht, wobei innerhalb des Elektronikgehäuses elektrische Bauteile zur Bestromung von nicht dargestellten Spulen der elektrischen Maschine 2 angeordnet sind.
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Das Maschinengehäuse 4 nimmt ferner eine Welle 12 auf, die freiendseitig durch den A-seitigen Lagerschild 6 in eine Umgebung 14 der elektrischen Maschine ragt. Das Freiende der Maschinenwelle 12 ist außenverzahnt, sodass eine Art Ritzel gebildet ist. Im Montagezustand greift hiermit ein Zahnrad einer Pumpe an, die vorzugsweise an den A-seitigen Lagerschild 6 angeflanscht ist. Ein Schilddeckel 16 mittels Schrauben 18 stirnseitig an dem A-seitigen Lagerschild 6 befestigt. Der Schilddeckel 16 ist scheibenförmig nach Art eines Rings gestaltet und konzentrisch mit der Maschinenwelle 12 positioniert.
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In 2 ist in einer Seitenansicht ausschnittsweise die elektrische Maschine 2 gezeigt, wobei der A-seitige Lagerschild 6 entlang der Maschinenachse, um die bei Betrieb die Maschinenwelle 12 rotiert, teilweise geschnitten ist. In 3 ist ein Ausschnitt hieraus in vergrößertem Maßstab dargestellt. An dem A-seitigen Lagerschild 6 ist ein Lager 20 in Form eines Kugellagers angebunden. Hierfür weist der A-seitige Lagerschild 6 eine kreisrunde Öffnung 22 auf, dessen Durchmesser dem des Lagers 20 entspricht. Innerhalb der Öffnung 22 ist das Lager 20 positioniert, und ein Lageraußenring 23 des Lagers 20 ist drehfest an dem A-seitigen Lagerschild 6 befestigt. Im Bereich der Öffnung 22 ist in den A-seitigen Lagerschild 6 eine Nut 24 eingebracht, die entlang des Umfangs der Öffnung 22 verläuft und sich in radialer Richtung erstreckt. Innerhalb der Nut 24 ist ein zweites Dichtelement 26 in Form eines O-Rings aus einem Gummi oder Kautschuk form- und kraftschlüssig positioniert, so dass ein Durchtritt von Flüssigkeiten zwischen dem Lageraußenring 23 und dem A-seitigen Lagerschild 6 unterbunden ist. Mittels des Lagers 20 ist die Maschinenwelle 12 drehbar gelagert, wofür ein Lagerinnenring 28 des Lagers 20 fest mit der Maschinenwelle 12 verbunden ist. Der Lagerinnenring 28 ist mittels Kugeln 30 mit dem Lageraußenring 23 in Kontakt. Das Lager 20 ist mittels einer dem Freiende der Maschinenwelle 12 zugewandten Dichtung 32 abgedichtet, mittels derer ein Durchtritt von Flüssigkeiten zwischen dem Lagerinnenring 28 und dem Lageraußenring 23 unterbunden wird. Hierbei ist die Dichtung 32 vergleichsweise klein dimensioniert und dient lediglich dem Spritzwasserschutz, weswegen aufgrund der Dichtung 32 der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine 2 vergleichsweise gering beeinflusst wird.
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Zwischen den Schilddeckel 16 und dem A-seitigen Lagerschild 6 ist ein erstes Dichtelement 34 innerhalb einer Nut 36 des A-seitigen Lagerschilds 6 angeordnet, das ein O-Ring aus einem Gummi oder Kautschuk ist. Infolgedessen ist ein Eindringen von Flüssigkeit in einen zwischen dem Schilddeckel 16 und dem A-seitigen Lagerschild 6 gebildeten Raum 38 zwischen eben diesen beiden Bauteilen unterbunden. Die Nut 36 ist stirnseitig in den A-seitigen Lagerschild 6 eingebracht, wobei die mittels der Nut 36 geschaffene Vertiefung im Wesentlichen axial verläuft, also entlang der Achse der Maschinenwelle 12. In den A-seitigen Lagerschild 6 ist ein radial verlaufender Abflusskanal 40 eingebracht, mittels dessen der Raum 38, der um die Maschinenwelle 12 mittels des Schilddeckels 16 und des A-seitigen Lagerschilds 6 gebildet ist, und die Umgebung 14 fluidtechnisch verbunden sind. Mit anderen Worten ist ein Austritt eines Fluids aus dem Raum 38 durch den Abflusskanal 40 in die Umgebung 14 ermöglicht. Der Raum 38 selbst ist im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet und reicht im Bereich des Lagers 20 von der Außenseite der Maschinenwelle 12 radial nach außen bis zum Beginn des Lageraußenrings 23.
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Der Schilddeckel 16 weist mittig eine axial verlaufende Durchgangsöffnung 40 auf, die kreisrund und konzentrisch mit der Maschinenwelle 12 ist. Die Maschinenwelle 12 ragt durch den Schilddeckel 16 hindurch, wobei der Schilddeckel 16 von der Maschinenwelle 12 beabstandet ist. Im Bereich der Durchgangsöffnung 40 weist die Maschinenwelle 12 einen Innenring 42 aus einem gehärteten und glatt geschliffenen Metall auf, der auf weitere Bestandteile der Maschinenwelle 12 aufgeschrumpft ist. Bezüglich des Innenrings 42 radial nach außen versetzt liegt an diesem eine Dichtlippe 44 eines Radial-Wellendichtrings 46 an, der an dem Schilddeckel 16 drehfest befestigt ist. Mit anderen Worten ist in der Durchgangsöffnung 40 zwischen dem Schilddeckel 16 und der Maschinenwelle 12 der Radial-Wellendichtring 46 angeordnet, wobei die Dichtlippe 44 an dem Innenring 42 der Maschinenwelle 12 anliegt.
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Zum axialen Freiende der Welle 12 versetzt ist ein Axial-Wellendichtring 48 in Form eines sogenannten Gammarings an der Maschinenwelle 12 befestigt. Der Axial-Wellendichtring 48 ist von dem Schilddeckel 16 beabstandet und deckt die Durchgangsöffnung 40 und den Radial-Wellendichtring 46 zumindest teilweise in axialer Richtung ab. Folglich ist ein Eindringen von Flüssigkeit in den Raum 38 lediglich durch den zwischen dem Axial-Wellendichtring 48 und dem Radial-Wellendichtring 46 gebildeten Schlitz in die Durchgangsöffnung 40 ermöglicht. Bei Betrieb und folglich einer Rotation der Maschinenwelle 12 wirkt der keine Dichtlippe aufweisende Axial-Wellendichtring 48 als Schleuderscheibe und führt zu einer weiteren Abdichtung der elektrischen Maschine 2.
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In den 4 und 5 ist gemäß der 2 bzw. 3 eine weitere Ausführungsform der elektrischen Maschine 2 dargestellt. Im Vergleich zur vorhergehenden Ausführungsform ist der Schilddeckel 16 sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung vergrößert. Auch ist der Innenring 42 der Welle 12 in axialer Richtung verlängert. Infolgedessen ist es möglich, mittels der Schrauben 18 den Abstand des Schilddeckels 16 zu dem Lager 20 in axialer Richtung zu variieren. Infolgedessen ergeben sich eine Anzahl von Montagepositionen 50 des an dem Schilddeckel 16 befestigten Radial-Wellendichtrings 46, wobei stets die Dichtlippe 44 an dem Innenring 42 anliegt. Somit ist bei einer Erneuerung des Radial-Wellendichtrings 46 eine weitere Montageposition 50 vorhanden, bei der die Dichtlippe 44 an einem Bereich des Innenrings 42 anliegt, der noch keinem Verschleiß ausgesetzt war.
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In 6 ist eine letzte Ausführungsform der elektrischen Maschine 2 in einem axialen Längsschnitt ausschnittsweise dargestellt. Die Maschinenwelle 12 umfasst ein erstes Wellenteil 52, das freiendseitig eine Bohrung 54 aufweist, innerhalb derer ein zweites Wellenteil 56 angeordnet ist. Das zweite Wellenteil 56 ist hierbei in dem aus dem ersten Wellenteil 52 herausragenden Bereich außenverzahnt. Das erste Wellenteil 52 ist im Bereich dessen Freiende von dem Innenring 42 umgeben, dessen axiale Ausdehnung im Wesentlichen dem Doppelten der in 1 bis 3 gezeigten Variante ist. Auch ist die Durchgangsöffnung 40 des Schilddeckels 16 in axialer Richtung vergrößert. In der Durchgangsöffnung 40 sind der Radial-Wellendichtring 46 und ein zweiter Radial-Wellendichtring 58 mit einer zweiten Dichtlippe 60 angeordnet, die ebenfalls in direktem mechanischem Kontakt mit dem Innenring 42 der Maschinenwelle 12 ist. Hierbei ist der zweite Radial-Wellendichtring 58 im Vergleich zu dem Radial-Wellendichtring 46 in axialer Richtung von dem Lager 20 weg versetzt. Die beiden Radial-Wellendichtringe 46, 58 sind gleichartig. Aufgrund der beiden Dichtringe 46, 58 ist ein Eindringen von Flüssigkeiten in den Raum 38 erschwert, weswegen das Lager 20 bei Betrieb der elektrischen Maschine 2 lediglich vergleichsweise geringen Flüssigkeitsmengen ausgesetzt ist, so dass ein Maschinenrauminneres 62 stets trocken bleibt.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- elektrische Maschine
- 4
- Maschinengehäuse
- 6
- A-seitiger Lagerschild
- 8
- B-seitiger Lagerschild
- 10
- Elektronik
- 12
- Maschinenwelle
- 14
- Umgebung
- 16
- Schilddeckel
- 18
- Schraube
- 20
- Lager
- 22
- Öffnung
- 23
- Lageraußenring
- 24
- Nut
- 26
- zweites Dichtelement
- 28
- Lagerinnenring
- 30
- Kugel
- 32
- Dichtung
- 34
- erstes Dichtelement
- 36
- Nut
- 38
- Raum
- 40
- Durchgangsöffnung
- 42
- Innenring
- 44
- Dichtlippe
- 46
- Dichtring
- 48
- Axial-Wellendichtring
- 50
- Montageposition
- 52
- erstes Wellenteil
- 54
- Bohrung
- 56
- zweites Wellenteil
- 58
- zweiter Dichtring
- 60
- zweite Dichtlippe
- 62
- Maschinenrauminneres
