DE102018121058A1 - Compressor unit, compressed air supply system, in particular for a vehicle with a compressed air supply system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kompressoraggregat (356) umfassend einen Kompressor (K) und einen Gleichstrommotor (M, 100, 200) zum Antrieb des Kompressors (K), wobei der Gleichstrommotor (100, 200) ein Gehäuse (102, 202) zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors (K) aufweist, wobei- das Gehäuse (102, 202) dreiteilig gebildet ist. Erfindungsgemäß hat ein mittleres Gehäuseteil (102c, 202c) eine Abmessung (L1), die abschlussseitig axial in einem Bereich (b) zwischen einer längeren Abmessungsobergrenze (oL1) und einer kürzeren Abmessungsuntergrenze (uL1) liegt, wobei die Abmessungsuntergrenze (uL1) im Wesentlichen von einer abschlussseitigen axialen Endposition (L2) eines Stators (108) gebildet ist und die Abmessungsobergrenze (oL1) im Wesentlichen von einer abschlussseitigen axialen Endposition (L3) eines Rotors (104) gebildet ist,- die Zarge (110, 210) eines topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils (102b, 202b) eine Erstreckung (L6) aufweist, die einen Bürstenhalter (112, 212) eines Kommutators (114, 214) auf einer Welle vollständig übergreift, und- ein Bürstenhalter (112, 212) und der topfartige abschlussseitige Gehäuseteil (102b, 202b) jeweils als Leichtbau gebildet ist und der Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet ist.The invention relates to a compressor unit (356) comprising a compressor (K) and a direct current motor (M, 100, 200) for driving the compressor (K), the direct current motor (100, 200) being connected to a housing (102, 202) has a crankcase of the compressor (K), the housing (102, 202) being formed in three parts. According to the invention, a middle housing part (102c, 202c) has a dimension (L1) that is axially on the end side in a range (b) between a longer upper dimension limit (oL1) and a shorter lower dimension limit (uL1), the lower dimension limit (uL1) essentially being a final axial end position (L2) of a stator (108) is formed and the upper dimension limit (oL1) is essentially formed from a final axial end position (L3) of a rotor (104), - the frame (110, 210) of a pot-like final housing part (102b, 202b) has an extension (L6) which completely overlaps a brush holder (112, 212) of a commutator (114, 214) on a shaft, and - a brush holder (112, 212) and the pot-like end-side housing part (102b, 202b) is formed in each case as a lightweight construction and the lightweight construction is formed with a light metal.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kompressoraggregat umfassend einen Gleichstrommotor zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors, insbesondere einen bürstenbehafteten, permanent erregten Gleichstrommotor, zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Druckluftversorgungssystem, insbesondere ein Fahrzeug mit einem Druckluftversorgungssystem umfassend das Kompressoraggregat zur Versorgung eines Druckluftanschlusses mit Druckluft.The invention relates to a compressor unit comprising a DC motor for coupling to a crankcase of the compressor, in particular a brushed, permanently excited DC motor, for coupling to a crankcase of the compressor. Furthermore, the invention relates to a compressed air supply system, in particular a vehicle with a compressed air supply system comprising the compressor unit for supplying compressed air to a compressed air connection.
Kompressoren zur Erzeugung von Druckluft in Fahrzeugen werden typischerweise von Elektromotoren, vorzugsweise von Gleichstrommotoren, angetrieben. Ein Elektromotor ist ein elektromechanischer Wandler, der elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt. Wenn Druckluft benötigt wird, wird der Gleichstrommotor eingeschaltet. Wenn eine ausreichende Druckluftmenge erzeugt worden ist, wird in der Regel der Gleichstrommotor ausgeschaltet.Compressors for generating compressed air in vehicles are typically driven by electric motors, preferably by direct current motors. An electric motor is an electromechanical converter that converts electrical power into mechanical power. When compressed air is needed, the DC motor is turned on. When a sufficient amount of compressed air has been generated, the DC motor is usually switched off.
Typischerweise weisen Elektromotoren, wie zum Beispiel Gleichstrommotoren, insbesondere zumeist bürstenbehaftete, permanent erregte Gleichstrommotoren der eingangs genannten Art ein Gehäuse aus Stahl auf. Der Gleichstrommotor umfasst einen Rotor, der auf eine Welle in einem Stator drehbar angebracht ist. Der Stator ist ein feststehendes Teil des Gleichstrommotors und ist häufig zugleich ein Teil des Gehäuses. Der Stator trägt darin befestigte Permanentmagnete.Typically, electric motors, such as, for example, direct current motors, in particular mostly brushed, permanently excited direct current motors of the type mentioned at the beginning, have a housing made of steel. The DC motor includes a rotor rotatably mounted on a shaft in a stator. The stator is a fixed part of the DC motor and is often also part of the housing. The stator carries permanent magnets attached to it.
Durch den Einsatz von Stahl entstehen jedoch auch konstruktive Nachteile. Zu diesen konstruktiven Nachteilen zählen insbesondere ein relativ hohes Gewicht und ein verbesserungswürdiges thermisches Verhalten des Gleichstrommotors.However, the use of steel also has structural disadvantages. These constructional disadvantages include, in particular, a relatively high weight and a thermal behavior of the DC motor that is in need of improvement.
An Kompressoren, insbesondere Druckluftkompressoren für Fahrzeuge, werden stets hohe Anforderungen an Gewichtsreduktion, einhergehend mit hoher Verfügbarkeit und geringen Kosten gestellt. Außerdem ist das thermische Verhalten des Gleichstrommotors von dessen Eischaltdauer abhängig. Die Einschaltdauer eines Gleichstrommotors wird als ein maximal zulässiges Betriebsintervall des Gleichstrommotors bezeichnet, nach dem eine Ruhepause zu erfolgen hat, um den Gleichstrommotor nicht zu beschädigen oder zu zerstören, und wird implizit als Kriterium zur Abschätzung der Belastbarkeit und somit auch zur Qualitätsbeurteilung herangezogen.Compressors, in particular compressed air compressors for vehicles, are always subject to high weight reduction requirements, along with high availability and low costs. In addition, the thermal behavior of the DC motor depends on its on-time. The duty cycle of a DC motor is referred to as the maximum permissible operating interval of the DC motor after which there must be a break in order not to damage or destroy the DC motor, and is implicitly used as a criterion for estimating the load capacity and thus also for quality assessment.
Wünschenswert ist es, auch für einen gewichtsreduzierten Gleichstrommotor eine erhöhte Belastbarkeit zu ermöglichen.It is desirable to enable increased load capacity even for a weight-reduced DC motor.
Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kompressoraggregat mit einem gewichtsreduzierten Gleichstrommotor zur Verfügung zu stellen, der gleichwohl für eine höhere thermische Belastung ausgelegt ist. Insbesondere soll die Konstruktion des Gleichstrommotors im Rahmen des Kompressoraggregats vorteilhaft gestaltet werden.The invention is therefore based on the object of providing a compressor unit with a weight-reduced direct current motor which is nevertheless designed for a higher thermal load. In particular, the construction of the direct current motor in the context of the compressor unit should be advantageously designed.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Kompressoraggregat des Anspruchs 1.The invention solves this problem by a compressor unit of claim 1.
Hierzu betrifft die Erfindung ein Kompressoraggregat umfassend einen Kompressor und einen Gleichstrommotor zum Antrieb des Kompressors, wobei der Gleichstrommotor ein Gehäuse zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors aufweist, insbesondere für ein Druckluftversorgungssystem. Das Gehäuse ist dreiteilig gebildet und umfasst ein erstes kurbelgehäuseseitiges Gehäuseteil zur Ankopplung an das Kurbelgehäuse des Kompressors, ein zweites abschlussseitiges Gehäuseteil und ein drittes mittleres Gehäuseteil, welches zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angebunden ist. Ferner umfasst der Gleichstrommotor einen Rotor, welcher auf einer Welle in einem Stator drehbar angebracht ist zur Nutzung eines Magnetfelds im Betrieb, wobei die Welle am kurbelgehäuseseitigen Gehäuseteil und abschlussseitigen Gehäuseteil gehalten ist, und der Stator am mittleren Gehäuseteil gehalten ist. Weiterhin ist das mittlere Gehäuseteil aus Stahl gebildet. Insbesondere besteht das mittlere Gehäuseteil aus Stahl. Das abschlussseitige Gehäuseteil ist topfartig mit einer Zarge gebildet.For this purpose, the invention relates to a compressor unit comprising a compressor and a direct current motor for driving the compressor, the direct current motor having a housing for coupling to a crankcase of the compressor, in particular for a compressed air supply system. The housing is formed in three parts and comprises a first crankcase-side housing part for coupling to the crankcase of the compressor, a second end-side housing part and a third middle housing part, which is connected between the first and second housing parts. Furthermore, the DC motor comprises a rotor which is rotatably mounted on a shaft in a stator for use of a magnetic field during operation, the shaft being held on the crankcase-side housing part and the end-side housing part, and the stator on the middle housing part. Furthermore, the middle housing part is made of steel. In particular, the middle housing part is made of steel. The end-side housing part is pot-shaped with a frame.
Der Gleichstrommotor ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Gehäuseteil eine Abmessung hat, die abschlussseitig axial in einem Bereich zwischen einer längeren Abmessungsobergrenze und einer kürzeren Abmessungsuntergrenze liegt. Die Abmessungsuntergrenze ist von der abschlussseitigen axialen Endposition des Stators gebildet.The DC motor is further characterized in that the middle housing part has a dimension that is axially on the end side in a range between a longer upper dimension limit and a shorter lower dimension limit. The lower dimension limit is formed by the axial end position of the stator at the end.
Die Abmessungsobergrenze ist von der abschlussseitigen axialen Endposition des Rotors gebildet. Darüber hinaus weist die Zarge des topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils eine Erstreckung auf, die einen Bürstenhalter eines Kommutators auf der Welle vollständig übergreift. Ferner ist der Gleichstrommotor dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter und das topfartige abschlussseitige Gehäuseteil jeweils als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet sind, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von Leichtmetallen bestehend aus Aluminium und Magnesium.The upper dimension limit is formed by the axial end position of the rotor at the end. In addition, the frame of the pot-like end-side housing part has an extension which completely engages over a brush holder of a commutator on the shaft. Furthermore, the DC motor is characterized in that the brush holder and the pot-like end-side housing part are each formed as a lightweight construction with a light metal that is selected from one Group of light metals consisting of aluminum and magnesium.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein einen Stator und einen Rotor aufweisender Gleichstrommotor ein dreiteiliges Gehäuse auf. Der mittlere Gehäuseteil ist aus Stahl gebildet und bildet einen Stahlring, der als magnetischer Rückschluss dient, um einen Magnetkreis für das Magnetfeld im Betrieb zu erzielen. Das mittlere Gehäuseteil hat eine axiale Abmessung, die abschlussseitig axial zwischen einer abschlussseitigen axialen Endposition des Stators und einer abschlussseitigen axialen Endposition des Rotors liegt.According to the present invention, a DC motor having a stator and a rotor has a three-part housing. The middle housing part is made of steel and forms a steel ring, which serves as a magnetic yoke in order to achieve a magnetic circuit for the magnetic field during operation. The middle housing part has an axial dimension that is axially on the end side between an end side axial end position of the stator and an end side axial end position of the rotor.
Das mittlere Gehäuseteil hat daher eine Abmessung, die abschlussseitig über eine axiale Abmessung des Stators hinausgeht und im Wesentlichen bis zu einer Abmessung des Rotors reicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Gleichstrommotoren ähnlicherer Dimensionen, ist die axiale Abmessung des aus Stahl gebildeten Gehäuseteil kürzer und ermöglicht daher eine Gewichtsreduktion des Gleichstrommotors der vorliegenden Erfindung. Gleichwohl ist diese Abmessung des aus Stahl gebildeten Gehäuseteil, die abschlussseitig über eine axiale Abmessung des Stators hinausgeht, in Abwägung zur Gewichtsreduktion --erfindungsgemäß ist sowohl der Bürstenhalter als auch das topfartige abschlussseitige Gehäuseteil als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet-- ausgewogen, um einen vorbestimmt ausreichenden magnetischen Rückschluss für den Magnetkreis für das Magnetfeld im Betrieb zu erzielen. Konkret ist besonders bevorzugt, dass der Mittelteil aus Stahl nur so lang ist, wie unbedingt nötig, um einen ausreichenden magnetischen Rückschluss zu erzielen.The middle housing part therefore has a dimension which on the end side extends beyond an axial dimension of the stator and essentially extends to a dimension of the rotor. Compared to conventional DC motors of more similar dimensions, the axial dimension of the housing part made of steel is shorter and therefore enables the weight of the DC motor of the present invention to be reduced. Nevertheless, this dimension of the housing part made of steel, which goes beyond an axial dimension of the stator at the end, is weighed against the weight reduction - according to the invention, both the brush holder and the pot-like end part of the housing are formed as a lightweight construction with a light metal - balanced by a predetermined amount to achieve sufficient magnetic return for the magnetic circuit for the magnetic field during operation. Specifically, it is particularly preferred that the middle part made of steel is only as long as is absolutely necessary in order to achieve a sufficient magnetic conclusion.
Die Erfindung löst die Aufgabe auch durch ein in dem weiteren unabhängigen Anspruch 15 angegebenes Druckluftversorgungssystem mit dem erfindungsgemäßen Kompressoraggregat.The invention also achieves the object by means of a compressed air supply system with the compressor unit according to the invention.
Damit betrifft die Erfindung auch ein Kompressoraggregat umfassend einen Kompressor und einen Gleichstrommotor im Rahmen eines Druckluftversorgungssystems, insbesondere ein Fahrzeug mit einem Druckluftversorgungssystem, umfassend ein erfindungsgemäßes Kompressoraggregat zur Versorgung von Druckluft.The invention thus also relates to a compressor unit comprising a compressor and a direct current motor in the context of a compressed air supply system, in particular a vehicle with a compressed air supply system, comprising a compressor unit according to the invention for supplying compressed air.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims and specify in particular advantageous possibilities for realizing the concept explained above in the context of the task and with regard to further advantages.
Vorteilhaft kann bei solchen zumeist bürstenbehafteten, permanent erregten Gleichstrommotoren jedenfalls der Rotor, ggfs. auch der Stator mit sogenanntem Elektroblech, d. h. mit weichmagnetischem, korrosionsgeschütztem Stahlblech gebildet sein. Es kann insbesondere nur der Rotor, z. B. aus Kostengründen, mit Elektroblech gebildet sein. Das Statorgehäuse hingegen kann aus tiefgezogenem oder gerolltem Stahlblech hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass eine in Lamellen geblechte Ausführung aufgrund der nicht vorhandenen Polwechsel bzw. der damit kaum auftretenden Wirbelströme keinen nennenswerten Vorteil erbrächte. Elektroblech ist mengenmäßig und wertmäßig einer der bedeutendsten weichmagnetischen Werkstoffe für Magnetkerne.In the case of such mostly brushed, permanently excited DC motors, the rotor, if necessary also the stator with so-called electrical sheet, can advantageously be used in any case. H. be formed with soft magnetic, corrosion-protected steel sheet. In particular, only the rotor, e.g. B. for cost reasons, be formed with electrical sheet. The stator housing, on the other hand, can be made from deep-drawn or rolled sheet steel. It has been shown that a design laminated in lamellae would not bring any noteworthy advantage due to the absence of pole changes or the eddy currents that hardly occur. Electrical sheet is one of the most important soft magnetic materials for magnetic cores in terms of quantity and value.
Vorteilhaft ist sowohl der Bürstenhalter als auch das topfartige abschlussseitige Gehäuseteil als Leichtbau mit Aluminium oder Magnesium oder Aluminium und Magnesium gebildet. Insbesondere ist auch das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet. Vorzugsweise ist das Leichtmetall ausgewählt ist aus einer Gruppe von Leichtmetallen bestehend aus: Aluminium, Magnesium oder Legierungen davon. Alternativ kann der Leichtbau auch aus dem Leichtmetall bestehen, insbesondere aus einer Aluminium und/oder Magnesium basierten Legierung bestehen.Both the brush holder and the pot-like end-side housing part are advantageously formed as lightweight structures with aluminum or magnesium or aluminum and magnesium. In particular, the crankcase-side housing part is formed as a lightweight construction with a light metal. The light metal is preferably selected from a group of light metals consisting of: aluminum, magnesium or alloys thereof. Alternatively, the lightweight construction can also consist of the light metal, in particular of an aluminum and / or magnesium based alloy.
Aluminium und Magnesium haben im Vergleich zu Stahl eine bessere Wärmeleitfähigkeit. Diese Tatsache wird von dem Gleichstrommotor der Erfindung genutzt, um die im Kommutator generierte Wärme besser aus einem Bereich der Bürstenhalter abzuführen. Da eine Begrenzung der Einschaltdauer vor allem durch eine Eigenerwärmung auf dem Bereich des Bürstenhalters entsteht, ermöglicht die vorteilhafte Materialauswahl und die vorteilhafte Geometrie des topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils eine Erhöhung der Einschaltdauer des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors.Aluminum and magnesium have better thermal conductivity than steel. This fact is used by the DC motor of the invention to better dissipate the heat generated in the commutator from an area of the brush holder. Since the on-time is limited primarily by self-heating in the area of the brush holder, the advantageous choice of material and the advantageous geometry of the pot-like end part of the housing enable the on-time of the DC motor according to the invention to be increased.
In einer alternativen Weiterbildung ist der Leichtbau aus einem Verbundmaterial gebildet, wobei das Verbundmaterial aus einem Kunststoff und dem Leichtmetall gebildet ist.In an alternative development, the lightweight construction is formed from a composite material, the composite material being formed from a plastic and the light metal.
In einer Weiterbildung ist das Verbundmaterial als Schichtmaterial mit einer ersten Schicht aus Kunststoff und einer zweiten Schicht aus Leichtmetall gebildet. Insbesondere weist in einer bevorzugten Weiterbildung das Verbundmaterial einen tragenden Strukturkörper mit einer Beschichtung auf, wobei die Beschichtung aus dem Leichtmetall gebildet ist.In a further development, the composite material is formed as a layer material with a first layer made of plastic and a second layer made of light metal. In particular, in a preferred development, the composite material has a supporting structural body with a coating, the coating being formed from the light metal.
Um eine weitere Gewichtsreduktion zu ermöglichen, hat
- - das mittlere Gehäuseteil eine Abmessung, die kurbelgehäuseseitig axial über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze liegt, wobei die Abmessungsuntergrenze im Wesentlichen von der kurbelgehäuseseitig axialen Endposition des Stators gebildet ist, und/oder
- - das mittlere Gehäuseteil hat eine Abmessung, die kurbelgehäuseseitig axial unter einer längeren Abmessungsobergrenze liegt, wobei die Abmessungsobergrenze im Wesentlichen von der kurbelgehäuseseitig axialen Endposition des Rotors gebildet ist.
- - The middle housing part has a dimension that is axially on the crankcase side above a shorter dimension lower limit, the lower dimension limit being essentially formed by the axial end position of the stator on the crankcase side, and / or
- - the middle housing part has a dimension which is axially below a longer upper dimension limit on the crankcase side, the upper dimension limit being essentially formed by the axial end position of the rotor on the crankcase side.
Vorzugsweise hat das mittlere Gehäuseteil eine Abmessung, die
- - abschlussseitig axial mit einem ersten Überstand über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze liegt und/oder
- - kurbelgehäuseseitig axial mit einem zweiten Überstand über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze liegt. Dies hat den Vorteil, dass ein optimierter Magnetkreis und gleichzeitig eine vorteilhafte Gewichtsreduktion erzielbar ist, wobei das aus Stahl gebildete mittlere Gehäuseteil, welches als magnetischer Rückschluss dient, axial beidseitig einen angemessenen Überstand hat. Vorzugsweise ist der erste und/oder zweite Überstand derart bemessen ist, dass abschlussseitig axial und/oder kurbelgehäuseseitig axial über das mittlere Gehäuseteil aus Stahl ein magnetischer Rückschluss des Magnetfeldes im Betrieb gegeben ist. Insbesondere ist der erste und/oder zweite Überstand derart minimiert bemessen, dass Streuverluste des Magnetfeldes im Betrieb lediglich unter einer vorbestimmt akzeptablen Obergrenze gehalten sind.
- - Is axially at the end with a first protrusion over a shorter dimension lower limit and / or
- - Axial side of the crankcase with a second protrusion is above a shorter dimension lower limit. This has the advantage that an optimized magnetic circuit and at the same time an advantageous weight reduction can be achieved, the middle housing part, which is made of steel and serves as a magnetic yoke, has an appropriate overhang on both sides of the axis. The first and / or second protrusion is preferably dimensioned such that the end side axially and / or the crankcase side axially provides a magnetic inference of the magnetic field during operation via the middle housing part made of steel. In particular, the first and / or second protrusion is dimensioned to be minimized such that leakage losses of the magnetic field during operation are only kept below a predetermined, acceptable upper limit.
Vorzugsweise ist die Abmessung des mittleren Gehäuseteils abschlussseitig relativ zur Abmessung mit weniger als 5 % Überstand, insbesondere mit unter zehn Millimeter Überstand, länger als die abschlussseitige axiale Abmessung des Stators. Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise die Abmessung des mittleren Gehäuseteils kurbelgehäuseseitig relativ zur Abmessung mit weniger als 5 % Überstand, insbesondere mit unter zehn Millimeter Überstand, länger als die kurbelgehäuseseitige axiale Abmessung des Stators.Preferably, the dimension of the middle housing part on the end side is longer than the dimension on the end side relative to the dimension with less than 5% protrusion, in particular with less than ten millimeters protrusion, of the stator. Additionally or alternatively, the dimension of the middle housing part on the crankcase side relative to the dimension with less than 5% projection, in particular with less than ten millimeters projection, is preferably longer than the axial dimension of the stator on the crankcase side.
Es kann also die Abmessung des mittleren Gehäuseteils jeweils auf einer Seite bis zu ca. zehn Millimeter länger sein als eine axiale Abmessung der Stator sein als zur Erzielung eines verbesserten magnetischen Rückschlusses. Aus diesem Grund ist in einer Weiterbildung des Gleichstrommotors der Erfindung die Abmessung des mittleren Gehäuseteils abschlussseitig im Wesentlichen zehn Millimeter länger als die abschlussseitige axiale Abmessung des Stators. Darüber hinaus ist in dieser Weiterbildung die Abmessung des mittleren Gehäuseteils kurbelgehäuseseitig im Wesentlichen zehn Millimeter länger als die kurbelgehäuseseitige axiale Abmessung des Stators. Für den Wert von zehn Millimeter ist eine Abweichung von 10 % gemäß dem Konzept der Erfindung toleriert.Thus, the dimension of the middle housing part on one side can be up to approximately ten millimeters longer than an axial dimension of the stator than for achieving an improved magnetic yoke. For this reason, in a development of the DC motor of the invention, the dimension of the middle housing part on the end side is essentially ten millimeters longer than the end-side axial dimension of the stator. In addition, in this development, the dimension of the middle housing part on the crankcase side is essentially ten millimeters longer than the axial dimension of the stator on the crankcase side. For the value of ten millimeters, a deviation of 10% is tolerated according to the concept of the invention.
Insbesondere kann im Rahmen einer weiteren Weiterbildung eine Länge von Zugschrauben am Gehäuse an die Abmessung des mittleren Gehäuseteils angepasst ist sein; dies hat eine weitere vorteilhafte Gewichtsreduktion zur Folge.In particular, as part of a further development, a length of tension screws on the housing can be adapted to the dimension of the middle housing part; this results in a further advantageous weight reduction.
Eine Weiterbildung, die eine vorteilhafte weitere Erhöhung der Einschaltdauer ermöglicht, umfasst ein abschlussseitiges Gehäuseteil, welches einen Kühlkörper aufweist. Insbesondere dient der Kühlkörper dazu, eine wärmeabgebende Oberfläche des topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils zu vergrößern. Dadurch werden einer möglichen Beschädigung des Gleichstrommotors durch Überhitzung weiter vorgebeugt. Der Kühlkörper hat die Aufgabe, Verlustwärme durch Wärmeleitung von wärmeerzeugenden Bauelementen wie der Bürstenhalter und dem Kommutator wegzuleiten und diese dann durch Wärmestrahlung und Konvektion an eine Umgebung abzugeben. Um den Wärmewiderstand möglichst gering zu halten, ist der Kühlkörper aus dem gut wärmeleitendem Leichtmetall gebildet. Vorzugsweise ist der Kühlkörper vertikal montiert, um beim Betrieb durch den Kamineffekt die Luftzirkulation zu unterstützen.A further development, which enables an advantageous further increase in the duty cycle, comprises a housing part at the end which has a heat sink. In particular, the heat sink serves to enlarge a heat-emitting surface of the pot-like end-side housing part. This further prevents possible damage to the DC motor due to overheating. The heat sink has the task of dissipating heat loss by heat conduction from heat-generating components such as the brush holder and the commutator and then dissipating this to an environment by means of heat radiation and convection. In order to keep the thermal resistance as low as possible, the heat sink is made of the heat-conducting light metal. The heat sink is preferably mounted vertically in order to support the air circulation during operation due to the chimney effect.
In einer Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit einem Leichtmetall gebildet, wobei das Leichtmetall ein tiefgezogenes Leichtmetall ist. Zusätzlich oder stattdessen ist in einer anderen Weiterbildung das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil mit einem Leichtmetall gebildet ist, wobei das Leichtmetall ein tiefgezogenes Leichtmetall ist.In one development, the end housing part is formed with a light metal, the light metal being a deep-drawn light metal. In addition or instead, in another development, the crankcase-side housing part is formed with a light metal, the light metal being a deep-drawn light metal.
In einer alternativen Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit einem Leichtmetall gebildet, wobei das Leichtmetall ein druckgegossenes Leichtmetall ist. Zusätzlich oder stattdessen ist in einer anderen Weiterbildung das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil mit einem Leichtmetall gebildet, wobei das Leichtmetall ein druckgegossenes Leichtmetall ist.In an alternative development, the end housing part is formed with a light metal, the light metal being a die-cast light metal. In addition or instead, in another development, the crankcase-side housing part is formed with a light metal, the light metal being a die-cast light metal.
In einer anderen Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit einem tiefgezogenen Leichtmetall und das das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil mit einem druckgegossenen Leichtmetall gebildet. In einer anderen alternativen Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit einem druckgegossenen Leichtmetall und das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil mit einem tiefgezogenen Leichtmetall gebildet.In another development, the housing part on the end is formed with a deep-drawn light metal and the housing part on the crankcase side is formed with a die-cast light metal. In another alternative development, the end-side housing part is formed with a die-cast light metal and the crankcase-side housing part with a deep-drawn light metal.
Druckgegossenes Leichtmetall bietet in Vergleich zu einem Gehäuseteil aus Stahl zahlreiche geometrische Gestaltungsmöglichkeiten, insbesondere zur Befestigung weiterer Bauteil außen sowie innen zur Befestigung von einer Bürstenbrücke. Beispielsweise ist zur Lageausrichtung der Bürstenbrücke ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Schaffung einer Prägung an dem aus Stahl gebildeten Gehäuseteil erforderlich. Druckguss ermöglicht, dass dieselbe Funktion kostenneutral erzielt wird, indem zum Beispiel eine ausgeformte Rippe zwischen die Magnete greift und die Lagefixierung herstellt. In diesem Fall ist es nicht mehr erforderlich, das Gehäuse mit den Magneten lagerichtig einzubauen, da die Magnetisierung erst nach dem Zusammenbau erfolgt.In comparison to a steel housing part, die-cast light metal offers numerous geometrical design options, in particular for attaching additional components outside and inside for attaching a brush bridge. For example, an additional work step to create the position of the brush bridge is An embossing on the housing part made of steel is required. Die-casting enables the same function to be achieved in a cost-neutral manner, for example by gripping a shaped rib between the magnets and establishing the position. In this case, it is no longer necessary to install the housing with the magnets in the correct position, since the magnetization only takes place after assembly.
Insbesondere ermöglicht die Nutzung von druckgegossen Leichtmetallen eine freie Gestaltung des entsprechenden Gehäuseteiles, was zusätzlich die optische Erscheinung beeinflusst. Tiefgezogene Leichtmetalle ermöglichen die Herstellung von leichteren Gehäuseteilen, wobei die Freiformbarkeit im Vergleich zu Druckguss begrenzt ist. Die Nutzung von einem Verbundmaterial, insbesondere von metallisch beschichteten Kunststoffen, erhöht eine elektromagnetische Verträglichkeit des Gleichstrommotors und ermöglicht eine weitere Gewichtsreduktion im Vergleich mit aus Leichtmetall bestehenden Gehäuseteilen. Dagegen ist die Wärmeleitfähigkeit von metallisch beschichteten Kunststoffen in der Regel schlechter.In particular, the use of die-cast light metals enables the corresponding housing part to be freely designed, which additionally influences the visual appearance. Deep-drawn light metals enable the manufacture of lighter housing parts, whereby the free formability is limited compared to die casting. The use of a composite material, in particular of metal-coated plastics, increases the electromagnetic compatibility of the DC motor and enables a further weight reduction in comparison with housing parts made of light metal. In contrast, the thermal conductivity of metal-coated plastics is generally poorer.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Embodiments of the invention will now be described below with reference to the drawing. This is not necessarily to show the embodiments to scale, rather the drawing, where useful for explanation, is carried out in a schematic and / or slightly distorted form. With regard to additions to the teachings which can be seen directly from the drawing, reference is made to the relevant prior art. It should be taken into account here that various modifications and changes regarding the form and the detail of an embodiment can be made without departing from the general idea of the invention. The features of the invention disclosed in the description, in the drawing and in the claims can be essential for the development of the invention both individually and in any combination. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawing and / or the claims fall within the scope of the invention. The general idea of the invention is not limited to the exact form or detail of the preferred embodiment shown and described below, or limited to an object that would be limited compared to the object claimed in the claims. For the specified design ranges, values within the stated limits should also be disclosed as limit values and can be used and claimed as required. For the sake of simplicity, the same reference numerals are used below for identical or similar parts or parts with identical or similar functions.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
-
1 ein Schema eines Gleichstrommotors gemäß dem Konzept der Erfindung; -
2a eine Außenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Gleichstrommotors zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse eines Kompressors; -
2b einen Querschnitt des Gleichstrommotors der2a ; -
3 ein Schema eines Fahrzeugs mit einem Druckluftversorgungssystem umfassend ein Kompressoraggregat und Druckluftfeder.
-
1 a schematic of a DC motor according to the concept of the invention; -
2a an external view of a preferred embodiment of a DC motor for coupling to a crankcase of a compressor; -
2 B a cross section of the DC motor2a ; -
3 a schematic of a vehicle with a compressed air supply system comprising a compressor unit and compressed air spring.
Das mittlere Gehäuseteil
D. h. hier hat das mittlere Gehäuseteil
- - abschlussseitig axial mit einem ersten Überstand
ü über einer kürzeren AbmessungsuntergrenzeuL1 liegt und - - kurbelgehäuseseitig axial mit einem zweiten Überstand
Ü über einer kürzeren AbmessungsuntergrenzeUL1 liegt. Der erste und/oder zweite Überstandü ,Ü ist derart bemessen, dass abschlussseitig axial und/oder kurbelgehäuseseitig axial überdas mittlere Gehäuseteil 102c aus Stahl ein magnetischer Rückschluss des Magnetfeldes im Betrieb gegeben ist. Dazu ist der erste und/oder zweite Überstandü ,Ü derart minimiert bemessen, dass Streuverluste des Magnetfeldes im Betrieb lediglich unter einer vorbestimmt akzeptablen Obergrenze gehalten sind.
- - axially at the end with a first protrusion
ü over a shorter dimension lower limituL1 lies and - - Axially with a second overhang on the crankcase side
Ü over a shorter dimension lower limitUL1 lies. The first and / or second supernatantü .Ü is dimensioned such that axially on the end side and / or on the crankcase side axially via themiddle housing part 102c a magnetic inference of the magnetic field during operation is given from steel. To do this, the first and / or second supernatantü .Ü dimensioned so minimized that leakage losses of the magnetic field are only kept below a predetermined acceptable upper limit during operation.
Konkret ist vorliegend das mittlere Gehäuseteil
Dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform die Abmessung des mittleren Gehäuseteils abschlussseitig im Wesentlichen zehn Millimeter länger als die abschlussseitige axiale Endposition
Das abschlussseitige Gehäuseteil ist topfartig mit einer Zarge
Darüber hinaus sind der Bürstenhalter
Auch hier hat das mittlere Gehäuseteil
D.h. hier hat das mittlere Gehäuseteil
- - abschlussseitig axial mit einem ersten Überstand
ü über einer kürzeren AbmessungsuntergrenzeuL1 liegt und - - kurbelgehäuseseitig axial mit einem zweiten Überstand
Ü über einer kürzeren AbmessungsuntergrenzeUL1 liegt. Der erste und/oder zweite Überstandü ,Ü ist derart bemessen, dass abschlussseitig axial und/oder kurbelgehäuseseitig axial überdas mittlere Gehäuseteil 202c aus Stahl ein magnetischer Rückschluss des Magnetfeldes im Betrieb gegeben ist. Dazu ist der erste und/oder zweite Überstandü ,Ü derart minimiert bemessen, dass Streuverluste des Magnetfeldes im Betrieb lediglich unter einer vorbestimmt akzeptablen Obergrenze gehalten sind.
- - axially at the end with a first protrusion
ü over a shorter dimension lower limituL1 lies and - - Axially with a second overhang on the crankcase side
Ü over a shorter dimension lower limitUL1 lies. The first and / or second supernatantü .Ü is dimensioned such that axially on the end side and / or on the crankcase side axially via themiddle housing part 202c a magnetic inference of the magnetic field during operation is given from steel. To do this, the first and / or second supernatantü .Ü dimensioned so minimized that leakage losses of the magnetic field are only kept below a predetermined acceptable upper limit during operation.
Wie in
Konkret ist vorliegend das mittlere Gehäuseteil
Die folgende Erörterung konzentriert sich auf weitere technischen Merkmale, die den Gleichstrommotor
Das mittlere Gehäuseteil
Insgesamt ermöglicht eine weitere Gewichtsreduktion des gesamten Gleichstrommotors
BezugszeichenlisteReference list
- 100, 200, M100, 200, M
- Gleichstrommotor;DC motor;
- 102,202102.202
- Gehäuse;Casing;
- 102a, 202a102a, 202a
- kurbelgehäuseseitiges Gehäuseteil;crankcase-side housing part;
- 102b, 202b102b, 202b
- abschlussseitiges Gehäuseteil;end-side housing part;
- 102c, 202c102c, 202c
- mittleres Gehäuseteil;middle housing part;
- 104,204104.204
- Rotor;Rotor;
- 106,206106.206
- Welle;Wave;
- 108,208108.208
- Stator;Stator;
- 110, 210110, 210
- Zarge des abschlussseitigen Gehäuseteils;Frame of the end housing part;
- 112, 212112, 212
- Bürstenhalter;Brush holder;
- 114, 214114, 214
- Kommutator;Commutator;
- 116,116,
- Bürste;Brush;
- 218a, 218b218a, 218b
- Fugenebene;Joint level;
- 220220
- Verbindungsschraube;Connecting screw;
- 222222
- Kühlkörper;Heat sink;
- 350350
- Fahrzeug;Vehicle;
- 352352
- Druckluftversorgungssystem;Compressed air supply system;
- 354354
- Druckluftversorgungsanlage;Compressed air supply system;
- 356356
- Kompressoraggregat;Compressor unit;
- 358358
- als Luftfederanlage ausgebildete Pneumatikanlage;Pneumatic system designed as an air suspension system;
- 360 360
- Rad;Wheel;
- 362362
- Luftfeder;Air spring;
- 364364
- Versorgungsleitung;Supply line;
- 366366
- Druckluftanschluss;Compressed air connection;
- 368368
- Galerie;Gallery;
- KK
- Kompressorcompressor
- LL
- Lange einer ZugschraubeLong a lag screw
- L1L1
- axiale Abmessung des mittleren Gehäuseteils;axial dimension of the middle housing part;
- L2L2
- abschlussseitige axiale Endposition des Stators;end-side axial end position of the stator;
- L3L3
- abschlussseitige axiale Endposition des Rotors;end-side axial end position of the rotor;
- L4L4
- kurbelgehäuseseitige axiale Endposition des Stators;axial end position of the stator on the crankcase side;
- L5L5
- kurbelgehäuseseitige axiale Endposition des Rotors;axial end position of the rotor on the crankcase side;
- L6L6
- axiale Erstreckung der Zarge,axial extension of the frame,
- b, Bb, B
- Bereiche;Areas;
- ü,Üü, Ü
- Überstand;Got over;
- uL1, UL1, oL1, OL1uL1, UL1, oL1, OL1
- erste und zweite untere Abmessung, erste und zweite obere Abmessung;first and second lower dimensions, first and second upper dimensions;
- ZZ
- Zugschraube.Lag screw.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102008052779 A1 [0003]DE 102008052779 A1 [0003]
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