DE102017213770A1 - electric motor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (10) mit einem Stator (12), einem Rotor (14) und einer Motorwelle (20), wobei die Motorwelle (20) eine Drehachse (28) aufweist, um welche Stator (12) und Rotor (14) mittels einer Lagerung (32) zueinander drehbar gelagert sind und wobei die Lagerung (32) wenigsten eine axial elastische Feder (50) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, Axialkräfte zwischen Rotor (14) und Stator (12) aufzunehmen und wobei am Stator (12) oder am Rotor (14) ein umlaufender Kragen (44) ausgebildet ist, welcher dafür geeignet ist die Motorwelle (20) mit ihrem einen Ende (24) drehfest einzuspannen. Es wird vorgeschlagen, dass die Feder (50) zumindest teilweise axial im Bereich des Kragens (44) angeordnet ist. The invention relates to an electric motor (10) having a stator (12), a rotor (14) and a motor shaft (20), wherein the motor shaft (20) has an axis of rotation (28) about which stator (12) and rotor (14 ) are rotatably mounted to each other by means of a bearing (32) and wherein the bearing (32) at least one axially resilient spring (50) which is adapted to receive axial forces between the rotor (14) and stator (12) and wherein at the stator ( 12) or on the rotor (14) a circumferential collar (44) is formed, which is suitable for the motor shaft (20) with its one end (24) rotatably clamped. It is proposed that the spring (50) is arranged at least partially axially in the region of the collar (44).
Description
Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to an electric motor according to the preamble of the main claim.
Stand der TechnikState of the art
Um bei Lüftermotoren verschiedener Leistungsklassen eine angepasste Kühlung sicherstellen zu können, werden zur Leistungssteigerung in der Regel Blechpakete und Magnetkreis der Lüftermotoren verlängert.In order to be able to ensure adapted cooling for fan motors of different power classes, sheet metal packages and the magnetic circuit of the fan motors are generally lengthened to increase performance.
Im Zuge der Leistungssteigerung und damit einhergehend der Verwendung von verlängerten Blechpaketen muss jedoch auch der Lagerabstand der Motorwelle angepasst werden, da es bei einem zu kurzen Lagerabstand bei zu langen Lüftermotoren infolge der Verschiebung des Schwerpunkts sonst zu Taumeleffekten und damit einhergehend zu einer verkürzten Lebensdauer des Lüftermotors kommt.In the course of the increase in performance and concomitantly the use of extended laminated cores, however, the bearing distance of the motor shaft must be adjusted, as it too short bearing distance with too long fan motors due to the shift of the center of gravity otherwise to tumbling effects and concomitantly to a shortened life of the fan motor comes.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor mit einem Stator, einem Rotor und einer Motorwelle, wobei die Motorwelle eine Drehachse aufweist, um welche Stator und Rotor mittels einer Lagerung zueinander drehbar gelagert sind und wobei die Lagerung wenigsten eine axial elastische Feder aufweist, welche dazu ausgebildet ist, Axialkräfte zwischen Rotor und Stator aufzunehmen und wobei am Stator oder am Rotor ein umlaufender Kragen ausgebildet ist, welcher dafür geeignet ist die Motorwelle mit ihrem einen Ende drehfest einzuspannen. Es wird vorgeschlagen, dass die Feder zumindest teilweise axial im Bereich des Kragens angeordnet ist.The invention relates to an electric motor with a stator, a rotor and a motor shaft, wherein the motor shaft has an axis of rotation about which stator and rotor are rotatably supported by means of a bearing to each other and wherein the bearing has at least one axially elastic spring which is formed is to absorb axial forces between the rotor and stator and wherein on the stator or on the rotor, a circumferential collar is formed, which is suitable for the motor shaft with its one end clamped against rotation. It is proposed that the spring is arranged at least partially axially in the region of the collar.
Der erfindungsgemäße Elektromotor hat den Vorteil, dass die Baulänge des Elektromotors minimiert werden kann, ohne die Einspannhöhe der drehfesten Einspannung der Motorwelle zu verringern. Eine solche Verringerung der Baulänge des Elektromotors wirkt sich positiv auf die Kosten eines erfindungsgemäßen Elektromotors aus.The electric motor according to the invention has the advantage that the overall length of the electric motor can be minimized without reducing the clamping height of the rotationally fixed clamping of the motor shaft. Such a reduction in the length of the electric motor has a positive effect on the cost of an electric motor according to the invention.
Zusätzlich beziehungsweise alternativ hierzu kann die Bauraumeinsparung eines solchen erfindungsgemäßen Elektromotors zur axialen Verlängerung der Lagerung genutzt werden, was sich vorteilhaft auf die Kippstabilität des Elektromotors und die radiale Belastung der Lagerung auswirkt. Insbesondere bei einer Verlängerung der Blechpakete kann durch eine verlängerte Lagerung auf besonders vorteilhafte Weise der verschobene Schwerpunkt aufgefangen werden. Somit wirkt sich der erfindungsgemäße Elektromotor vorteilhaft auf die Robustheit des Systems aus.Additionally or alternatively, the space savings of such an electric motor according to the invention can be used for the axial extension of storage, which has an advantageous effect on the tilting stability of the electric motor and the radial load of the storage. In particular, with an extension of the laminated cores can be collected by a prolonged storage in a particularly advantageous manner, the shifted focus. Thus, the electric motor according to the invention has an advantageous effect on the robustness of the system.
Diese beiden konstruktiven, in einer Trade-Off-Beziehung stehenden Maßnahmen-Verlängerung der Lagerung und axiale Verkürzung der Baulänge des Elektromotorskönnen entsprechend der gesetzten Randbedingungen sowohl getrennt voneinander als auch gemeinsam vorteilhaft optimiert werden.These two constructive, trade-off-related measures of storage extension and axial shortening of the overall length of the electric motor can be advantageously optimized, both separately and collectively, according to the set boundary conditions.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einer Drehachse eine gedachte Achse verstanden werden, um welche ein Körper, insbesondere der Rotor, im Sinne einer Rotationsachse rotiert. Im Unterschied zur Drehachse, welche eine rein gedachte Achse darstellt, kann in Bezug auf die vorliegende Erfindung unter dem Begriff Motorwelle ein gegenständliches Maschinenelement verstanden werden, welches ein Drehmoment überträgt.In the context of the present invention, an imaginary axis can be understood by a rotation axis about which a body, in particular the rotor, rotates in the sense of a rotation axis. In contrast to the axis of rotation, which represents a purely imaginary axis, with respect to the present invention, the term motor shaft, an objective machine element to be understood, which transmits a torque.
Erfindungsgemäß kann die Motorwelle im Stator eingespannt sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Motorwelle selbst im Rotor eingespannt ist und gemeinsam mit dem Rotor im Stator rotiert. Entsprechend der Anordnung der drehfesten Einspannung im Stator oder im Rotor ist der umlaufende Kragen am Stator oder am Rotor ausgebildet sein.According to the invention, the motor shaft can be clamped in the stator. However, it is also conceivable that the motor shaft itself is clamped in the rotor and rotates together with the rotor in the stator. According to the arrangement of the rotationally fixed clamping in the stator or in the rotor, the circumferential collar may be formed on the stator or on the rotor.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einem umlaufenden Kragen ein sich in axialer Richtung erstreckender Vorsprung verstanden werden, welcher am Stator oder am Rotor ausgebildet ist und dazu geeignet ist eine drehfeste Einspannung für die Motorwelle zu bilden. Hierzu ist es nicht notwendig, dass der umlaufende Kragen vollständig umlaufend ausgebildet ist. So ist es auch denkbar, dass der Kragen abschnittsweise umlaufend ausgebildet ist. Erfindungswesentlich ist hierbei lediglich, dass der Kragen in der Lage ist über seine Anlagefläche zur Motorwelle eine drehfeste Einspannung der Motorwelle bereitzustellen.In the context of the present invention, a circumferential collar can be understood as a projection extending in the axial direction, which projection is formed on the stator or on the rotor and is suitable for forming a rotationally fixed clamping for the motor shaft. For this purpose, it is not necessary that the circumferential collar is formed completely encircling. So it is also conceivable that the collar is partially formed circumferentially. Essential to the invention here is only that the collar is able to provide a non-rotatable clamping of the motor shaft via its contact surface to the motor shaft.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter einer axial elastischen Feder ein Konstruktionselement verstanden werden, welches in der Lage ist Arbeit in axialer Richtung aufzunehmen und diese ganz oder teilweise in Formänderungsenergie zu speichern.In the context of the present invention, an axially elastic spring can be understood as a structural element which is able to absorb work in the axial direction and store it in part or in part in strain energy.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen gegebenen Merkmale.The measures listed in the dependent claims, advantageous refinements and improvements of the given in the independent claims characteristics.
Der erfindungsgemäße Elektromotor beziehungsweise eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerung wenigstens ein Lager aufweist, wobei das wenigstens eine Lager als Wälzlager ausgebildet ist. Insbesondere bei der Verwendung einer Lagerung mit zwei Wälzlagern kann die Kippstabilität vorteilhaft dadurch beeinflusst werden, dass der Lagerabstand vergrößert wird. Durch einen solchen erfindungsgemäßen Elektromotor kann sichergestellt werden, dass die Motorwelle drehfest eingespannt ist und gleichzeitig der Lagerabstand bei gleicher Baulänge vergrößert werden kann. Ferner kann über einen vergrößerten Lagerabstand der Rundlauffehler in vorteilhafter Weise minimiert werden.The electric motor according to the invention or an advantageous development draws This is due to the fact that the bearing has at least one bearing, wherein the at least one bearing is designed as a roller bearing. In particular, when using a bearing with two bearings, the tilt stability can be advantageously influenced by the fact that the bearing distance is increased. By such an electric motor according to the invention can be ensured that the motor shaft is clamped against rotation and at the same time the bearing distance can be increased at the same length. Furthermore, the concentricity error can be minimized in an advantageous manner over an increased bearing distance.
In einer vorteilhaften Ausführungsform stützt das wenigstens eine Lager axial an der Feder ab. Auf diese Weise kann die Feder vorteilhaft eine Vorspannung auf die Lagerung aufbringen. Darüber hinaus übernimmt die Feder die Funktion eines Axialanschlages für den Rotor bei Belastung in axialer Richtung. Eine solche Vorspannung über eine Feder kann die Gefahr von Lagerschäden verringern, die durch Vibrationsbelastung und Verschleiß aufgrund von zyklischen, exzentrischen Belastungen hervorgerufen werden können.In an advantageous embodiment, the at least one bearing supports axially on the spring. In this way, the spring can advantageously apply a bias to the storage. In addition, the spring assumes the function of an axial stop for the rotor under load in the axial direction. Such biasing via a spring can reduce the risk of bearing damage that can be caused by vibration stress and wear due to cyclic eccentric loads.
In diesem Zusammenhang kann unter dem Begriff „abstützen“ neben einem direkten Anliegen auch verstanden werden, dass zwischen der Feder und dem wenigstens einen Lager axial noch weitere Bauteile angeordnet sind. Erfindungswesentlich ist hierbei lediglich, dass die Feder im belasteten Zustand Axialkräfte des Lagers aufnimmt.In this context, the term "support" in addition to a direct concern also be understood that between the spring and the at least one bearing axially further components are arranged. Essential to the invention here is only that the spring absorbs axial forces of the bearing in the loaded state.
Eine solche Feder kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform als Schraubenfeder ausgebildet sein. Insbesondere durch ihren geringen Raumbedarf und ihrer günstigen Federkennlinie eignet sich im Rahmen der Erfindung eine als Schraubenfeder ausgebildete Feder. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter dem Begriff Schraubenfeder auch eine gewundene Torsionsfeder oder Sprungfeder verstanden werden.Such a spring may be formed according to an advantageous embodiment as a helical spring. In particular, by their small space requirement and their favorable spring characteristic is suitable in the context of the invention designed as a helical spring. In the context of the present invention, the term helical spring can also be understood to mean a tortuous torsion spring or spring.
In einer besonders robusten und einfachen Ausführungsform der Feder ist diese entsprechend der anliegenden Belastung als Schraubendruckfeder ausgebildet. Weiterhin ist es als vorteilhaft anzusehen, wenn die Feder an der äußeren Umfangsfläche des umlaufenden Kragens anliegt, aus diese Weise können mögliche auftretende Längs- beziehungsweise Querkräfte über den als Schulter wirkenden umlaufenden Kragen aufgenommen werden.In a particularly robust and simple embodiment of the spring this is designed according to the applied load as a helical compression spring. Furthermore, it is considered to be advantageous if the spring rests against the outer peripheral surface of the circumferential collar, from this way possible occurring longitudinal or transverse forces can be absorbed via the acting as a shoulder circumferential collar.
Unter dem Begriff „anliegen“ kann in diesem Zusammenhang ein Kontaktieren verstanden werden, welches den üblichen toleranz- und fertigungsbedingten Abweichungen unterliegt. Ferner ist es auch denkbar und gegebenenfalls zur Funktionserfüllung notwendig, dass zwischen der Feder und der äußeren Umfangsfläche ein schmaler Spalt angeordnet ist, sodass die Feder ohne zusätzliche Reibverluste durch Reibung an der äußeren Umfangsfläche einfedern kann. Erfindungsgemäß ist die Feder jedoch nicht weiter als die Breite eines Wälzlagers von der Umfangsfläche des umlaufenden Kragens beabstandet angeordnet. Überdies hinaus ist es auch denkbar, dass die Feder nur abschnittsweise an der äußeren Umfangsfläche anliegt.The term "abutment" can be understood in this context, a contact, which is subject to the usual tolerances and production-related deviations. Furthermore, it is also conceivable and optionally necessary for functional fulfillment that a narrow gap is arranged between the spring and the outer peripheral surface, so that the spring can spring in by friction on the outer circumferential surface without additional frictional losses. According to the invention, however, the spring is arranged no further than the width of a rolling bearing spaced from the peripheral surface of the circumferential collar. Moreover, it is also conceivable that the spring rests only partially on the outer peripheral surface.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter der äußeren Umfangsfläche diejenige Oberfläche des umlaufenden Kragens verstanden werden, welche den umlaufenden Kragen seitlich, das heißt quer zur gedachten Drehachse begrenzt. Die äußere Umfangsfläche entspricht somit geometrisch der äußeren Mantelfläche des umlaufenden Kragens.In the context of the present invention, the outer circumferential surface can be understood to mean the surface of the circumferential collar which delimits the circumferential collar laterally, that is to say transversely to the imaginary axis of rotation. The outer circumferential surface thus corresponds geometrically to the outer circumferential surface of the circumferential collar.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Motorwelle in den umlaufenden Kragen eingespritzt sein. Auf diese Weise kann mit besonders einfachen Mitteln eine stabile drehfeste Verbindung zwischen der Motorwelle und dem umlaufenden Kragen beziehungsweise dem Stator bereitgestellt werden.In a preferred embodiment, the motor shaft may be injected into the circumferential collar. In this way, a stable non-rotatable connection between the motor shaft and the circumferential collar or the stator can be provided with particularly simple means.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Motorwelle drehfest im Stator befestigt, der Innenring sitzt axial beweglich auf der Motorwelle und der Außenring liegt drehfest an einem Lagersitz an, wobei der Lagersitz am Rotor ausgebildet ist.In an advantageous embodiment, the motor shaft is rotatably mounted in the stator, the inner ring is axially movable on the motor shaft and the outer ring is non-rotatably on a bearing seat, wherein the bearing seat is formed on the rotor.
Weiterhin ist es als vorteilhaft anzusehen, wenn die Stirnfläche des umlaufenden Kragens im belasteten Zustand einen Anschlag für das Lager bildet. Insbesondere bei der Ausbildung des wenigstens einen Lagers als Wälzlager mit einem Innenring und einem Außenring kann es vorgesehen sein, dass der Innenring des wenigstens einen Lagers an der Stirnfläche des umlaufenden Kragens bei Belastung im Sinne eines Anschlags kontaktiert und somit die Begrenzende für eine maximale Einfederung bildet.Furthermore, it is considered to be advantageous if the end face of the circumferential collar forms a stop for the bearing in the loaded state. In particular, in the formation of the at least one bearing as a rolling bearing with an inner ring and an outer ring, it may be provided that the inner ring of the at least one bearing contacted on the end face of the circumferential collar under load in the sense of a stop and thus forms the limiting end for maximum deflection ,
In diesem Zusammenhang kann unter der Stirnfläche des umlaufenden Kragens diejenige Oberfläche verstanden werden, welche den Kragen seitlich in Richtung der Drehachse begrenzt. Mit anderen Worten die Stirnfläche erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung. Der Begriff Stirnfläche ist hierbei nicht auf eine ebene Oberfläche begrenzt, vielmehr kann die Stirnfläche jegliche Oberflächenkontur aufweisen.In this context, under the end face of the circumferential collar that surface can be understood, which limits the collar laterally in the direction of the axis of rotation. In other words, the end face extends substantially in the radial direction. The term end face is not limited to a flat surface, but the end face may have any surface contour.
Eine besonders robuste Ausführungsform sowie eine besonders einfache Fertigung und Handhabung ergibt sich dadurch, dass der Stator und umlaufender Kragen einstückig ausgebildet sind. Eine solche einstückige Fertigung bietet insbesondere hinsichtlich der Produktionsgeschwindigkeit und des Montageaufwandes Vorteile. Es sei jedoch an dieser Stelle ausdrücklich erwähnt, dass auch eine separate Fertigung, gefolgt von einem anschließenden Fügeschritt von Stator und umlaufendem Kragen, denkbar ist.A particularly robust embodiment and a particularly simple production and handling results from the fact that the stator and circumferential collar are integrally formed. Such a one-piece production offers advantages, in particular with regard to the production speed and the assembly effort. However, it should be mentioned at this point that a separate Manufacturing, followed by a subsequent Joining step of stator and circumferential collar, is conceivable.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist axial zwischen Lager und Feder eine Distanzscheibe angeordnet, welche im montierten Zustand an der Feder anliegt. Die Distanzhülse bildet hierbei einen Anschlag für das Lager uns begrenzt somit in vorteilhafter Weise die maximale axiale Einfederung der Feder. Ferner kann die Distanzhülse die Funktion einer Leitstützstruktur zwischen dem Innenring des Lagers und der Feder bilden und somit die Federarbeit auch in radialer Richtung übertragen.In a further advantageous embodiment, a spacer is disposed axially between the bearing and the spring, which rests in the mounted state on the spring. The spacer sleeve in this case forms a stop for the bearing and thus advantageously limits the maximum axial deflection of the spring. Furthermore, the spacer sleeve can form the function of a Leitstützstruktur between the inner ring of the bearing and the spring and thus transmit the spring work in the radial direction.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors ist an der Distanzscheibe wenigstens ein sich in axialer Richtung erstreckender Vorsprung angeordnet. An diesem axialen Vorsprung liegt im montierten Zustand bevorzugt die Stirnseite des Innenrings des Lagers an. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass rotierende Bauteile des Lagers, wie beispielsweise eine Lagerdeckscheibe nicht an der Distanzscheibe schleifend anliegen. Dies kann sich insbesondere auf die Geräuschminimierung und Reibverluste positiv auswirken. Ferner ist es auch denkbar, dass eine Vielzahl an Vorsprüngen an der Distanzscheibe angeordnet sind, welche am Innenumfang verteilt angeordnet sind.In a further particularly advantageous embodiment of the electric motor according to the invention, at least one projection extending in the axial direction is arranged on the spacer disk. In the assembled state, the end face of the inner ring of the bearing is preferably located on this axial projection. In this way it can be ensured that rotating components of the bearing, such as a Lagerdeckscheibe not abutting the spacer disc. This can have a positive effect on noise minimization and friction losses in particular. Furthermore, it is also conceivable that a plurality of projections are arranged on the spacer, which are arranged distributed on the inner circumference.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektromotors in einer Ausführungsform, -
2 eine Ausschnitt des erfindungsgemäßen Elektromotors analog zu1 in vergrößerter Darstellung, -
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Distanzscheibe in einem Einbauzustand
-
1 a schematic sectional view of an electric motor according to the invention in one embodiment, -
2 a section of the electric motor according to the invention analogous to1 in an enlarged view, -
3 an exploded perspective view of a spacer according to the invention in an installed state
Der Elektromotor
Es wird darauf hingewiesen, dass der Elektromotor
Bei der in
Wie in
Wie in
Wie in
Im Folgenden wird das dem fest eingespannten Ende
Bei der in
Wie in
Wie in
Wie bereits erwähnt ist die Feder
Durch die Anordnung der Feder
Bei der in
Der umlaufende Kragen
Wie in
Wie aus
Wie in
Bei einer Maximalbelastung des erfindungsgemäßen Elektromotors
Wie aus
Im Bereich des Innenradius sind an der dem Stator
Wie in
Wie in
Weiterhin sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die Ausgestaltung der Feder
Vorzugsweise treibt der erfindungsgemäße Elektromotor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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