DE102014218212A1

DE102014218212A1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE102014218212A1
Application number: DE102014218212.3A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jörg Feigel; Kristijan Tarandek
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Bei Elektromotoren, die einen Außenstator (4) und einen Innenstator (7) aufweisen, wird der Rotor (18) mit der Welle (8) über eine Radialbrücke (9) verbunden. Um die Montage eines solchen Motors zu vereinfachen, schlägt der Erfindung vor, dass die Lagerung der Welle (8) mittels eines Wälzlagers (16) am Innenstator (7) erfolgt. Dies erlaubt es, ein topfförmiges Gehäuse (1) mit dem Außenstator (4) zu bilden und die weiteren Teile des Motors an der Innenseite eines Deckels (5) vorzumontieren und zur vollständigen Montage den Deckel (5) derart auf das Gehäuse (1) aufzusetzen, dass die Welle (8), der Rotor (18) und der Innenstator (7) in das Gehäuse (1) hineinragen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektromotor mit einem Gehäuse, in dem koaxial zu einer Konstruktionsachse ein feststehender Außen- und ein feststehender Innenstator angeordnet sind, die zwischen sich einen Ringspalt einschließen und die der Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes in dem Ringspalt dienen, wobei der Innenstator mit einem Ende mit dem Gehäuse verbunden ist und das freie Ende in den Außenstator hineinragt, mit einem im Ringspalt verlaufenden und mit Permanentmagneten belegten Rotor, sowie mit einer von einem Lager getragenen und die Konstruktionsachse bestimmenden Welle, die mit dem Rotor zur Drehmomentübertragung über eine Radialbrücke gekoppelt ist, die das freie Ende des Innenstators passiert.
Ein derartiger Elektromotor ist in der DE 10 2005 040 389 A1 beschrieben.
Bei diesem Motor handelt es sich um einen so genannten bürstenlosen Motor, bei dem mit den Spulen des Außenstators ein Wanderfeld erzeugt wird, dem die Permanentmagnete des Rotors folgen, wodurch dieser und die mit ihm gekoppelte Welle in eine Drehung um die Konstruktionsachse versetzt werden. Über die Welle wird das vom Motor erzeugte Drehmoment an ein anzutreibendes Gerät übergeben.
Um das Gewicht des Rotors und damit seine Massenträgheit zu verringern, ist es bekannt, einen Innenstator vorzusehen, der einen magnetischen Rückschluss für das vom Außenstator erzeugte Magnetfeld bewirkt. Das Problem bei dieser Art von Motoren besteht darin, dass der Rotor nicht mehr so einfach mechanisch mit der Welle verbunden werden kann, da der Innenstator – in radialer Richtung gesehen – sich zwischen dem Rotor und der Welle befindet.
Es werden daher Radialbrücken vorgesehen, die Rotor und Welle miteinander verbinden, was die Montage des Motors erschwert, da die Welle in der Regel durch Lager im Gehäuse gelagert ist.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen solchen Motor einfacher in seinem Aufbau zu gestalten, wobei die Massenträgheit des Rotors weiterhin gering gehalten werden soll.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Lager zwischen der Welle und dem Innenstator angeordnet ist, wobei sich das Lager auf der Innenseite der Radialbrücke befindet, die dem Ende des Innenstators zugewandt ist, die mit dem Gehäuse verbunden ist.
Die Welle wird somit nicht mehr im Gehäuse selbst getragen, sondern vom Innenstator, was eine Vormontage der Statoren des Rotors und der Welle an einem Deckel erlaubt, der dann anschließend auf das topförmige Gehäuse des Motors, der den Außenstator beinhaltet, gesetzt wird, so dass die Welle, der Rotor und der Innenstator in das Gehäuse hineinragen.
Um eine einfache Montage zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Radialbrücke aus einer Ringscheibe mit einem Innenkragen und einem Außenkragen besteht, wobei der Innenkragen sich auf der Welle befindet und der Außenkragen mit dem Innenstator verbunden ist. Das Lager befindet sich zwischen den beiden Kragen.
Wenn das Lager als kippstabiles Wälzlager ausgebildet ist, reicht es vollkommen aus, ein einziges Lager für die Welle im Motorgehäuse vorzusehen. Um eine feste Verbindung zwischen dem Innenkragen und der Welle zu erreichen, ist eine Klemmhülse vorgesehen, die sich zwischen dem Innenkragen und der Mantelfläche der Welle befindet.
Das Gehäuse wird vorzugsweise durch Umspritzen des Außenstators erzeugt, wobei das so erzeugte Gehäuse aus einem Hohlzylinder besteht, der auf einer Seite von einem einstückig mit dem Hohlzylinder verbundenen Boden geschlossen ist.
Das Gehäuse bildet somit einen Topf, in dem die vormontierte Einheit aus dem Innenstator eingesteckt werden kann.
Bei dieser Form kann auch die elektrische Kontaktierung des Stators umspritzt werden und einen Stecker bilden. Weiterhin können Befestigungsmittel mit angespritzt werden. Um ein wasserdichtes Gehäuse zu haben, kann vorgesehen werden, dass eine Dichtungsringnut in dem Gehäuse ausgebildet wird.
An der anderen Seite des Hohlzylinders befindet sich ein Deckel, der eine zentrale Öffnung für die Welle aufweist und an dessen Innenseite der Innenstator befestigt ist.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Motor, und
2 eine Explosionsdarstellung des Motors.
In der folgenden Beschreibung wird auf beide Figuren Bezug genommen.
Der Motor besteht aus einem Gehäuse 1, das aus einem Hohlzylinder 2 mit einem durchgehend geschlossenen Boden 3 besteht, so dass ein topfförmiges Gebilde entsteht. In der Wand des Hohlzylinders 2 ist der Stator 4 mit seinen Elektromagneten untergebracht. Dazu wird das aus Kunststoff bestehende Gehäuse 1 vorzugsweise um den Stator 4 herum gespritzt.
Die offene Seite des Hohlzylinders 2 wird von einem Deckel 5 verschlossen, der eine zentrale Öffnung aufweist. Von der Innenseite des Deckels 5 steht ein Innenstator 7 in Form einer Rückschlusshülse ab, die nahezu bis zum Boden 3 des Gehäuses 1 reicht. In der Achse des Innenstators 7 befindet sich eine Welle 8, die ebenfalls bis nahe an den Boden 3 reicht und die durch die Öffnung im Deckel 5 nach außen geführt ist. Am freien Ende des Innenstators 7 befindet sich eine Radialbrücke 9, die aus einer Ringscheibe 10 besteht, von deren Innenrand ein Innenkragen 11 und von deren Außenrand ein Außenkragen 12 jeweils in dieselbe axiale Richtung absteht. Der Querschnitt der Radialbrücke 9 bildet somit ein U.
Die Radialbrücke 9 ist mit dem Innenkragen 11 auf das Ende der Welle 8 aufgesteckt und wird dort von einer Klemmhülse 13 gehalten, die zwischen der Mantelfläche der Welle 8 und dem Innenkragen 11 eingeklemmt ist. Um diesen Einsteckvorgang zu vereinfachen, befindet sich die Klemmhülse 13 auf einer Tragstruktur, die aus einem Ring 14 besteht, der über Querstreben 15 mit der Klemmhülse 13 verbunden ist. Der Ring 14 legt sich an die Ringscheibe 10 der Radialbrücke 9 an und hält diese in Position.
Das freie Ende des Innenstators 7 ragt zwischen die beiden Kragen 11, 12, wobei zwischen der Innenseite des Innenstators 7 und der gegenüberliegenden Seite des Innenkragens 11 ein kippstabiles Wälzlager 16 angeordnet ist, das die Welle 8 stets koaxial zum Innenstator 7 ausrichtet.
An dem Außenkragen 12, der über den Innenstator 7 greift, schließt sich eine in eine sich in axialer Richtung erstreckende Traghülse 17 des Rotors 18 an, auf dessen Außenseite Permanentmagnete 19 mit Hilfe eines Käfigs 20 befestigt sind. Diese Magnete 19 liegen den Spulen des Außenstators 4 gegenüber, so dass ein durch die Spulen erzeugtes magnetisches Wanderfeld den Rotor 18 in eine Drehung versetzt. Dieser wird über die Radialbrücke 9 auf die Welle 8 übertragen.
Die Montage des Motors erfolgt in drei Schritten. Zunächst wird der Außenstator 4 zur Bildung des Gehäuses 1 mit Kunststoff umspritzt, wobei in einem am Rand des Hohlzylinders ausgebildeten Flansch 21 eine Ringnut ausgebildet wird. Außerdem werden die Zuleitungen zu den Spulen der Elektromagnete umgossen und ein Stecker ausgebildet.
An der Innenseite des Deckels 5 wird zunächst die Rückschlusshülse angebracht. Sodann wird die Welle mit dem Innenstator 7 mit Hilfe der Klemmhülse 13 verbunden. Außerdem wird in die Radialbrücke 9 das Wälzlager 16 eingesetzt. Dieses Gebilde wird auf das freie, vom Deckel 5 abstehende Ende des Innenstators 7 aufgesteckt. Abschließend wird der Deckel 5 auf das Gehäuse 1 aufgesetzt.
Der Rotor 18 und der Innenstator 7 befinden sich jetzt innerhalb des Außenstators 4.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Hohlzylinder
3: Boden
4: Außenstator
5: Deckel
7: Innenstator
8: Welle
9: Radialbrücke
10: Ringscheibe
11: Innenkragen
12: Außenkragen
13: Klemmhülse
14: Ring
15: Querstreben
16: Wälzlager
17: Traghülse
18: Rotor
19: Permanentmagnete
20: Käfig
21: Flansch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005040389 A1 [0002]

Claims

Elektromotor mit einem Gehäuse (1), in dem koaxial zu einer Konstruktionsachse ein feststehender Außen- und ein feststehender Innenstator (4, 7) angeordnet sind, die zwischen sich einen Ringspalt einschließen und die der Erzeugung eines magnetischen Wanderfeldes in dem Ringspalt dienen, wobei der Innenstator (7) mit einem Ende mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und das freie Ende in den Außenstator (4) hineinragt, mit einem im Ringspalt verlaufenden und mit Permanentmagneten (19) belegten Rotor (18), sowie mit einer von einem Lager getragenen und die Konstruktionsachse bestimmenden Welle (8), die mit dem Rotor (18) zur Drehmomentübertragung über eine Radialbrücke (9) gekoppelt ist, die das freie Ende des Innenstators (7) passiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager zwischen der Welle (8) und dem Innenstator (7) angeordnet ist und das Lager sich auf der Seite der Radialbrücke (9) befindet, die dem Ende des Innenstators (7) zugewandt ist, die mit dem Gehäuse verbunden ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbrücke (9) von einer Ringscheibe (10) mit einem Innenkragen (11) und einem Außenkragen (12) besteht, wobei der Innenkragen (11) auf die Welle (8) aufgesteckt worden ist und der Außenkragen (12) mit dem Innenstator (7) verbunden ist und dass das Lager sich zwischen den beiden Kragen (11, 12) befindet.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager ein kippstabiles Wälzlager (16) ist.
Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Radialbrücke (9) und der Welle (8) mittels einer Klemmhülse (13) erfolgt, die sich zwischen dem Innenkragen (11) und der Mantelfläche der Welle (8) befindet.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) durch Umspritzen des Außenstators (12) erzeugt worden ist, wobei das so erzeugte Gehäuse (1) aus einem Hohlzylinder (2) besteht, der auf einer Seite von einem einstückig mit dem Hohlzylinder (2) verbundenen Boden (3) geschlossen ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Seite des Hohlzylinders (2) von einem Deckel (5) verschlossen ist, der eine zentrale Öffnung für die Welle (8) aufweist und an dessen Innenseite der Innenstator (7) befestigt ist.