DE102015223586A1 - Radial bearing in an electric machine - Google Patents
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Abstract
Eine Radiallagerung in einer elektrischen Maschine umfasst ein Radiallager und einen gehäusefest gehaltenen Einpassring, wobei die radial innen liegende Seite des Einpassrings und die radial außen liegende Seite eines Lageraußenrings des Radiallagers winklig zueinander stehen.A radial bearing in an electrical machine comprises a radial bearing and a housing fixed held Einpassring, wherein the radially inner side of the Einpassrings and the radially outer side of a bearing outer ring of the radial bearing are at an angle to each other.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Radiallagerung in einer elektrischen Maschine zur Lagerung einer Rotorwelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a radial bearing in an electrical machine for supporting a rotor shaft according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Aus der
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Mit der erfindungsgemäßen Radiallagerung kann eine Rotorwelle in einer elektrischen Maschine gelagert werden. Die Radiallagerung weist ein Radiallager mit einem Lagerinnenring, der fest auf der Rotorwelle angeordnet ist, und einem Lageraußenring auf, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, wobei der Lageraußenring in einem gehäusefest gehaltenen Einpassring aufgenommen ist. Die einander zugewandten Seiten von Lageraußenring und Einpassring sind jeweils bezogen auf die Motorlängsachse geradlinig ausgebildet, sie besitzen somit nur in Umfangsrichtung eine Krümmung, nicht jedoch in Richtung der Motorlängsachse. Das Radiallager bildet ein Loslager, welches die Rotorwelle in Radialrichtung lagert, nicht jedoch in Achsrichtung fixiert. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist die Rotorwelle in einem Festlager mit radialer und axialer Lagerung aufgenommen.With the radial bearing according to the invention, a rotor shaft can be stored in an electric machine. The radial bearing has a radial bearing with a bearing inner ring which is fixedly arranged on the rotor shaft, and a bearing outer ring, between which rolling bodies are arranged, wherein the bearing outer ring is received in a housing fixed held Einpassring. The mutually facing sides of the bearing outer ring and fitting ring are each rectilinear with respect to the motor longitudinal axis, they thus have a curvature only in the circumferential direction, but not in the direction of the motor longitudinal axis. The radial bearing forms a loose bearing, which supports the rotor shaft in the radial direction, but not fixed in the axial direction. On the axially opposite side, the rotor shaft is received in a fixed bearing with radial and axial bearing.
Bei der erfindungsgemäßen Radiallagerung stehen die radial außen liegenden Seite des Lageraußenrings und die radial innen liegende Seite des Einpassrings unter einem Winkel zueinander. Diese winklige Relativanordnung ermöglicht bei Temperaturänderungen einen Längenausgleich ohne Kontaktverlust zwischen dem Lageraußenring des Radiallagers und dem Einpassring. Der Rotor und der Stator der elektrischen Maschine können unterschiedliche axiale und radiale Wärmedehnungskoeffizienten aufweisen und entsprechend unterschiedliche Wärmedehnungen im Falle von Temperaturänderung ausführen, ohne dass der Kontakt zwischen dem Lageraußenring und dem Einpassring verloren geht. Die winklige Relativanordnung ermöglicht bei allen Temperaturen einen zumindest annähernd linienförmigen Kontakt zwischen der radial außen liegenden Seite des Lageraußenrings und der radial innen liegenden Seite des Einpassrings, wobei mit ansteigender Temperatur und zunehmender thermisch bedingter Ausdehnung in Radial- und in Achsrichtung der linienförmige Kontakt weiter radial nach außen wandert und bei abnehmender Temperatur entsprechend in Gegenrichtung weiter radial nach innen wandert. Durch den Relativwinkel entsteht ein konusförmiger Verschieberaum, innerhalb dem sich das Radiallager mit Kontakt zur Innenseite des Einpassrings bewegen kann.In the radial bearing according to the invention, the radially outer side of the bearing outer ring and the radially inner side of the fitting ring are at an angle to each other. This angular relative arrangement allows for temperature changes a length compensation without loss of contact between the bearing outer ring of the radial bearing and the Einpassring. The rotor and the stator of the electric machine can have different axial and radial coefficients of thermal expansion and correspondingly perform different thermal expansions in the event of a temperature change, without the contact between the bearing outer ring and the fitting ring being lost. The angular relative arrangement allows at all temperatures an at least approximately linear contact between the radially outer side of the bearing outer ring and the radially inner side of the Einpassrings, with increasing temperature and increasing thermal expansion in the radial and axial direction of the linear contact further radially to migrates outside and at decreasing temperature accordingly in the opposite direction continues to move radially inward. Due to the relative angle creates a conical sliding space, within which the radial bearing can move with contact to the inside of the Einpassrings.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist eine Seite konisch und eine Seite zylindrisch ausgebildet, so dass der Konuswinkel der betreffenden Seite den Winkel bildet, unter dem die innen liegende Seite des Einpassrings und die außen liegende Seite des Lageraußenrings zueinander angeordnet sind. Gemäß vorteilhafter Ausführung ist das Radiallager zylindrisch ausgeführt, so dass auch die Außenseite des Lageraußenrings des Radiallagers zylindrisch ausgebildet ist, wohingegen die Innenseite des Einpassrings konisch ausgeführt ist. Dies ermöglicht es, Standard-Radiallager zu verwenden, so dass lediglich ein an der Innenseite konisch ausgebildeter Einpassring verwendet werden muss. Die Außenseite des Einpassrings ist vorteilhafterweise ebenfalls zylindrisch ausgeführt, so dass in dem aufnehmenden Gehäusebauteil, beispielsweise einem Lagerschild, der elektrischen Maschine lediglich eine zylindrische Bohrung zur Aufnahme des Einpassrings eingebracht sein muss. According to an advantageous embodiment, one side is conical and one side is cylindrical, so that the cone angle of the respective side forms the angle at which the inner side of the Einpassrings and the outer side of the bearing outer ring are arranged to each other. According to an advantageous embodiment, the radial bearing is cylindrical, so that the outer side of the bearing outer ring of the radial bearing is cylindrical, whereas the inside of the fitting ring is made conical. This makes it possible to use standard radial bearings, so that only one on the inside conically formed Einpassring must be used. The outside of the Einpassrings is advantageously also cylindrical, so that in the receiving housing component, such as a bearing plate, the electric machine only a cylindrical bore for receiving the Einpassrings must be introduced.
In einer alternativen Ausführung ist auch die Außenseite des Einpassrings konisch ausgebildet und in einer Ausnehmung in dem Gehäusebauteil aufgenommen.In an alternative embodiment, the outside of the Einpassrings is conical and received in a recess in the housing member.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführung sind beide zugewandten Seiten von Einpassring und Lageraußenring konisch ausgebildet, sie unterscheiden sich jedoch in ihrem Konuswinkel voneinander, so dass die Seiten einen Winkel zueinander einnehmen. Auch in dieser Ausführung ist gewährleistet, dass bei einer thermischen Dehnung bzw. einem thermischen Zusammenziehen immer zumindest ein Linienkontakt zwischen dem Radiallager und dem Einpassring bestehen bleibt.According to a further alternative embodiment, both facing sides of Einpassring and bearing outer ring are conical, but they differ in their cone angle from each other, so that the sides at an angle to each other taking. In this embodiment, too, it is ensured that at least one line contact between the radial bearing and the fitting ring always remains with thermal expansion or thermal contraction.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung beträgt der Winkel zwischen den einander zugewandten Seiten von Lageraußenring und Einpassring mindestens 5°, insbesondere mindestens 10°. Der Winkel kann beispielsweise 11.5° betragen. Vorteilhafterweise liegt der Winkel innerhalb eines maximalen Wertebereichs von 15°, um eine zu hohe Kraftkomponente in Achsrichtung auf das Radiallager zu vermeiden.According to a further expedient embodiment, the angle between the mutually facing sides of bearing outer ring and fitting ring is at least 5 °, in particular at least 10 °. The angle can be for example 11.5 °. Advantageously, the angle is within a maximum value range of 15 ° in order to avoid an excessive force component in the axial direction of the radial bearing.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung weist der Einpassring eine größere axiale Länge auf als das Radiallager. Dies gewährleistet bei thermischen Dehnungen einen ausreichend großen axialen Spielraum für die Relativbewegung von Einpassring und Radiallager ohne die Gefahr eines Kontaktverlustes. According to yet another expedient embodiment, the fitting ring has a greater axial length than the radial bearing. This ensures thermal expansion sufficient axial clearance for the relative movement of Einpassring and radial bearings without the risk of loss of contact.
Die elektrische Maschine, die mit einer derartigen Radiallagerung ausgestattet ist, wird beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, zum Beispiel als Generator oder als riemengetriebener Starter-Generator. The electric machine that is equipped with such a radial bearing is used for example in motor vehicles, for example as a generator or as a belt-driven starter generator.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
In
Wie
Das Radiallager
Der Winkel β zwischen dem Lageraußenring
Der Winkel β zwischen dem Lageraußenring
Der Winkel β muss einen Mindestwert aufweisen, um zu hohe Kräfte auf das Radiallager zu vermeiden. Der Winkel β kann aus der Ungleichung bestimmt werden, worin das Verhältnis der radialen zur axialen Relativdehnung zwischen Stator und Rotor im Falle einer Temperaturänderung ΔT zum Ausdruck kommt. Das Verhältnis lässt sich unter Berücksichtigung von Geometriegrößen und thermischen Kenngrößen gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- JP 11-264421 A [0002] JP 11-264421 A [0002]
- WO 2005/042992 A1 [0003] WO 2005/042992 Al [0003]
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