DE102018132715A1

DE102018132715A1 - Elektromotor mit wenigstens einem eine Motorwelle lagernden Wälzlager und mit Mitteln zum Ableiten vom im Betrieb des Motors erzeugter Wärme des Wälzlagers

Info

Publication number: DE102018132715A1
Application number: DE102018132715.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Robert; Martin Rölver; Eike Stitterich
Original assignee: Hengst SE and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-06-18
Also published as: CN111342595B; CN111342595A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator (10) und mit einer Motorelektronik (14), welche in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf (2) aus Kunststoff angeordnet sind, mit einem durch auf einer Motorwelle (12) angeordnete Magnete gebildeten Rotor (11), mit wenigstens einem die Motorwelle (12) am Spalttopf (2) lagernden Wälzlager (13), mit einem der Motorelektronik (14) benachbarten, Wärme der Motorelektronik (14) ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel (3) und mit Mitteln zum Ableiten vom im Betrieb des Elektromotors (1) erzeugter Wärme des Wälzlagers (13).Der Elektromotor gemäß Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (13') des Wälzlagers (13) in den Spalttopf (2) eingespritzt ist und dass der Spalttopfbereich (20), in den der Außenring (13') eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Spalttopfdeckel (3) steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator und mit einer Motorelektronik, welche in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf aus Kunststoff angeordnet sind, mit einem durch auf einer Motorwelle angeordnete Magnete gebildeten Rotor, mit wenigstens einem die Motorwelle am Spalttopf lagernden Wälzlager, mit einem der Motorelektronik benachbarten, Wärme der Motorelektronik ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel und mit Mitteln zum Ableiten vom im Betrieb des Motors erzeugter Wärme des Wälzlagers.
Elektromotoren mit einem den Stator und die Motorelektronik aufnehmenden und schützenden Spalttopf werden z. B. in Umgebungen eingesetzt, in denen schädliche, aggressive Gase und/oder Flüssigkeiten vorhanden sind, die bei Kontakt mit dem durch Wicklungen gebildeten Stator und mit der Motorelektronik zu deren Beschädigung oder gar Zerstörung führen würden. Diesem Vorteil steht bisher als Nachteil gegenüber, dass der Spalttopf die Kühlung von die Motorwelle am Spalttopf lagernden, sich im Motorbetrieb aufgrund von Reibung erhitzenden Wälzlagern erschwert.
Das Dokument DE 20 2018 105 137 U1 zeigt einen Elektromotor mit einem Motorgehäuse, das einen Wellenabschnitt zur Aufnahme einer Motorwelle und einen Motorabschnitt zur Aufnahme einer Motorelektronik und von Motorwicklungen aufweist, wobei der Wellenabschnitt und der Motorabschnitt durch einen in dem Motorgehäuse angeordneten Spalttopf voneinander abgedichtet getrennt sind, wobei in dem Spalttopf ein metallischer Kugellagertopf angeordnet ist, in dem ein Kugellager befestigt ist, und wobei der Kugellagertopf mittelbar über den Spalttopf an einem mit der Außenumgebung in Verbindung stehenden Abschnitt des Motorgehäuses anliegt, so dass das Motorgehäuse als Kühlkörper fungiert und eine von dem Kugellager im Betrieb erzeugte Wärme über den Kugellagertopf und über den Spalttopf an das Motorgehäuse und die Außenumgebung abgleitet wird.
Als nachteilig wird bei dem bekannten Elektromotor angesehen, dass die Wärmeableitung hier vom Kugellager immer über den Kugellagertopf und über den Spalttopf an das Motorgehäuse und die Außenumgebung abgleitet wird. Insbesondere der Spalttopf stellt hier, da er bevorzugt aus Kunststoff besteht, ein Hindernis für eine effektive Wärmeableitung dar, sodass der erreichbare Wirkungsgrad der Wärmeableitung beschränkt ist und der Elektromotor zur Vermeidung von thermischen Schäden nur mit begrenzter Drehzahl betrieben werden kann.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, die Wärmeableitung an Elektromotoren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass thermische Schäden zuverlässig vermieden werden und der Elektromotor schadlos mit höherer Drehzahl betrieben werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung verschiedene Elektromotoren vor.
Ein erster erfindungsgemäßer Elektromotor der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring des Wälzlagers in den Spalttopf eingespritzt ist und dass der Spalttopfbereich, in den der Außenring eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Spalttopfdeckel steht.
Bei diesem erfindungsgemäßen Elektromotor steht der Außenring des Wälzlagers unter Zwischenlage nur des Spalttopfbereichs, in den der Außenring eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Spalttopfdeckel, was eine gute Wärmeableitung gewährleistet. Zusätzlich günstig ist hier, dass durch das in den Spalttopf eingespritzte Lager eine enge Positionstoleranz und ein niedriger Fertigungsaufwand erreicht werden.
Zwecks weiterer Steigerung der Wärmeableitung bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor ist vorgesehen, dass der Spalttopfbereich, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, in seiner Grundform hohlzylindrisch ausgebildet ist und dass der Spalttopfdeckel an seiner dem Wälzlager zugewandten Seite einen hülsenförmigen, den hohlzylindrischen Spalttopfbereich, in den der Außenring eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt umgebenden Fortsatz aufweist. Hiermit wird eine besonders große Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Spalttopfbereich, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, und dem Spalttopfdeckel zur Verfügung gestellt. Außerdem sorgt der Fortsatz des Spalttopfdeckels für eine mechanische Verstärkung und Stabilisierung des in ihm liegenden Spalttopfbereichs, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist.
Um bei dem Elektromotor einen unerwünschten Medienzutritt in den Spalttopf zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass der in seiner Grundform hohlzylindrische Spalttopfbereich, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, an seiner dem Spalttopfdeckel zugewandten Stirnseite mit einer dort angebrachten Spalttopfkappe dicht verschlossen ist. Die Spalttopfkappe besteht zweckmäßig aus dem gleichen Material, d. h. dem gleichen Kunststoff, wie der übrige Spalttopf und ist mit dem übrigen Spalttopf beispielsweise verschweißt oder verklebt oder verschraubt.
In einer dazu alternativen Weiterbildung des Elektromotors ist vorgesehen, dass zwischen dem Außenumfang des in seiner Grundform hohlzylindrischen Spalttopfbereichs, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, und dem Innenumfang des Fortsatzes eine Radialdichtung angeordnet ist. Auch hiermit wird ein unerwünschter Medienzutritt in den Spalttopf vermieden.
Eine weitere Ausgestaltung des Elektromotors sieht vor, dass der Spalttopfbereich, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, in seiner Grundform hohlzylindrisch ausgebildet ist und dass eine dem Spalttopfdeckel zugewandte Stirnseite des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt an dem Spalttopfdeckel anliegt. In dieser Ausführung wird ebenfalls eine gute Wärmeableitung aus dem Spalttopfbereich, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, in den als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel erreicht.
Um auch bei diesem Elektromotor einen schädlichen Medienzutritt in das Innere des Spalttopfs sicher zu verhindern, ist vorgesehen, dass zwischen der dem Wälzlager zugewandten Seite des Spalttopfdeckels und der dem Spalttopfdeckel zugewandten Stirnseite des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, eine Axialdichtung angeordnet ist. Die Dichtung kann dabei z. B. ein kostengünstiger O-Ring sein.
Eine Steigerung der Wärmeableitung kann auch dadurch erreicht werden, dass der Spalttopfdeckel in seinem radial innen von der Stirnseite des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs, in den der Außenring des Wälzlagers eingespritzt ist, liegenden Bereich in Richtung zum Wälzlager hin eingezogen oder eingedrückt ist. Hierdurch gelangt der betreffende Bereich des Spalttopfdeckels in einen geringeren Abstand zum Wälzlager und zu einem Stirnende der darin gelagerten Motorwelle, was eine zusätzliche Wärmeableitung durch Wärmestrahlung vom Wälzlager und vom Wellenende auf den Spalttopfdeckel bietet.
Als Mittel zum Ausgleich von Toleranzen und zur Vermeidung von dadurch verursachten Verschlechterungen der Wärmeableitung ist bevorzugt zwischen dem Außenring des Wälzlagers und dem Spalttopfdeckel ein axial federndes, wärmeleitendes Zwischenstück angeordnet.
Nachfolgend wird eine zweite, alternative Lösung der oben gestellten Aufgabe beschrieben.
Ein Elektromotor mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator und mit einer Motorelektronik, welche in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf aus Kunststoff angeordnet sind, mit einem durch auf einer Motorwelle angeordnete Magnete gebildeten Rotor, mit wenigstens einem die Motorwelle am Spalttopf lagernden Wälzlager, mit einem der Motorelektronik benachbarten, Wärme der Motorelektronik ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel und mit Mitteln zum Ableiten von im Betrieb des Motors erzeugter Wärme des Wälzlagers, wobei die Mittel zum Ableiten von Wärme einen von dem Spalttopf umspritzten, das Wälzlager aufnehmenden metallischen Wälzlagertopf umfassen, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Spalttopfdeckel zugewandte Stirnwand des Wälzlagertopfs in unmittelbarem wärmeleitendem Kontakt mit dem Spalttopfdeckel oder mit einem durch eine Ausnehmung im Spalttopfdeckel frei zu der Umgebung liegenden Bereich des Spalttopfs steht.
Bei dieser einen Wälzlagertopf aufweisenden Ausführung des Elektromotors wird ebenfalls eine gute Wärmeableitung aus dem Wälzlager erreicht, weil entweder der metallische Wälzlagertopf Wärme unmittelbar an den ihn kontaktierenden Spalttopfdeckel oder unmittelbar an einen nach außen freiliegenden Bereich des Spalttopfs abgeben kann.
In weiterer Ausgestaltung dieses Elektromotors ist zur Vermeidung eines Eintritts von schädlichen Medien in den Spalttopf vorgesehen, dass zwischen der dem Wälzlager zugewandten Seite des Spalttopfdeckels und der dem Spalttopfdeckel zugewandten Stirnseite eines hohlzylindrischen Spalttopfbereichs, von dem der Wälzlagertopf umspritzt ist, eine Axialdichtung angeordnet ist.
Ein Beitrag zur Erzielung niedriger Fertigungskosten besteht bei diesem Elektromotor darin, dass bevorzugt der Wälzlagertopf ein Tiefziehteil aus Metallblech, vorzugsweise aus Stahlblech, ist.
Nachfolgend wird eine dritte, alternative Lösung der oben gestellten Aufgabe beschrieben.
Ein Elektromotor mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator und mit einer Motorelektronik, welche in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf aus Kunststoff angeordnet sind, mit einem durch auf einer Motorwelle angeordnete Magnete gebildeten Rotor, mit wenigstens einem die Motorwelle am Spalttopf lagernden Wälzlager, mit einem der Motorelektronik benachbarten, Wärme der Motorelektronik ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel und mit Mitteln zum Ableiten von im Betrieb des Motors erzeugter Wärme des Wälzlagers ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ableiten von Wärme des Wälzlagers eine von einem hohlzylindrischen Spalttopfbereich umgebene, das Wälzlager aufnehmende Wälzlagerhülse umfassen und dass die Wälzlagerhülse einstückig und materialeinheitlich mit dem Spalttopfdeckel ausgebildet ist.
Bei dieser eine Wälzlagerhülse aufweisenden Ausführung des Elektromotors wird ebenfalls eine gute Wärmeableitung aus dem Wälzlager erreicht, weil das Wälzlager seine Wärme unmittelbar an die ihn umgebende und kontaktierende Wälzlagerhülse, die ein integraler Teil des Spalttopfdeckels ist, abgeben kann.
In weiterer Ausgestaltung dieses Elektromotors ist zur Vermeidung eines Eintritts von schädlichen Medien in den Spalttopf vorgesehen, dass zwischen der dem Wälzlager abgewandten Außenumfangsseite der Wälzlagerhülse und der dem Wälzlager zugewandten Innenumfangsseite des die Wälzlagerhülse umgebenden Spalttopfbereichs eine Radialdichtung angeordnet ist. Da hier eine Wärmeableitung über den die Wälzlagerhülse umgebenden Spalttopfbereich nicht erfolgt, stört die hier beschriebene Dichtung die Wärmeableitung nicht.
Insbesondere zwecks eines Toleranzausgleichs und einer Aufrechterhaltung einer guten Wärmeableitung auch bei Auftreten von Toleranzen ist bei diesem Elektromotor bevorzugt vorgesehen, dass zwischen einer Außenumfangsfläche des Wälzlagers und einer Innenumfangsfläche der Wälzlagerhülse ein Federring angeordnet ist.
Für alle vorstehend beschriebenen Elektromotoren ist es zur Erzielung einer guten Wärmeabgabe vom Spalttopfdeckel an die Umgebungsluft zweckmäßig, wenn der Spalttopfdeckel auf seiner vom Wälzlager abgewandten, zur freien Umgebung weisenden Seite zumindest in einem wälzlagernahen Bereich oberflächenvergrößernde Strukturen, vorzugsweise Kühlrippen, aufweist.
Wie oben erläutert, gehört zu jedem Elektromotor der hier betrachteten Art eine Motorelektronik, die einerseits zwar selbst über den Spalttopfdeckel abzuführende Wärme erzeugt, die andererseits aber vor einem Eintrag von zu großer Abwärme aus dem Wälzlager geschützt werden muss. Dazu schlägt die Erfindung vor, dass der Spalttopfdeckel auf seiner vom Wälzlager abgewandten, zur freien Umgebung weisenden Seite und/oder auf seiner dem Wälzlager zugewandten Seite zumindest eine umlaufende, einen wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich umgrenzende Nut aufweist. Diese Nut bildet einen Widerstand für die Wärmeleitung im Spalttopfdeckel aus dem wälzlagernahen Bereich in einen der Motorelektronik naheliegenden Bereich, was einen unerwünschten, schädlichen Wärmetransport vom Wälzlager zur Motorelektronik verhindert.
Zwecks guter Wärmeleitfähigkeit und kostengünstiger Herstellbarkeit ist der Spalttopfdeckel bevorzugt ein Druckgussteil aus Metall, vorzugsweise Aluminium, oder ein Spritzgussteil aus Kunststoff, vorzugsweise einem gefüllten wärmeleitenden Kunststoff.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen jeweils im schematischen Längsschnitt:

1 einen Elektromotor in einer ersten Ausführung,
2 den Elektromotor in einer zweiten Ausführung,
3 den Elektromotor in einer dritten Ausführung,
4 den Elektromotor in einer vierten Ausführung,
5 den Elektromotor in einer fünften Ausführung,
6 den Elektromotor in einer sechsten Ausführung,
7 den Elektromotor in einer siebten Ausführung,
8 den Elektromotor in einer achten Ausführung, und
9 den Elektromotor in einer neunten Ausführung.

In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass nicht zu jeder Zeichnungsfigur alle Bezugszeichen erneut erläutert werden müssen.
Alle Figuren der Zeichnung zeigen jeweils einen Elektromotor 1 mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator 10 und mit einem durch auf einer Motorwelle 12 angeordnete Magnete gebildeten Rotor 11. Weiter weist der Elektromotor 1 jeweils eine Motorelektronik 14 auf. Der durch Wicklungen gebildete Stator 10 und die Motorelektronik 14 sind in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf 2 aus Kunststoff angeordnet, um den Elektromotor 1 in Umgebungen mit aggressiven, für den Stator 10 und die Motorelektronik 14 schädlichen Medien, wie beispielsweise Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine, einsetzen zu können. An einer, in der Zeichnung jeweils oberen, Stirnseite ist der Spalttopf 2 mit einem der Motorelektronik 14 benachbarten, Wärme der Motorelektronik 14 ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel 3 verschlossen. Der Spalttopfdeckel 3 ist dabei unter Zwischenlage einer Axialdichtung 31 mittels Befestigungsschrauben 30 lösbar mit dem übrigen Spalttopf 2 verbunden.
Weiter besitzt jeder Elektromotor 1 wenigstens ein die Motorwelle 12 am Spalttopf 2 lagerndes Wälzlager 13.
Schließlich weist jeder nachfolgend beschriebene Elektromotor 1 Mittel zum Ableiten vom im Betrieb des Elektromotors 1 erzeugter Wärme des Wälzlagers 13 auf, wobei diese, alle dem gleichen Zweck dienenden Mittel unterschiedlich ausgeführt sein können, wie nachfolgend erläutert wird.
In in der Zeichnung nicht eigens dargestellter Draufsicht gesehen haben die erläuterten Elektromotoren 1 alle eine übliche runde Grundform.
1 der Zeichnung zeigt einen Elektromotor in einer ersten Ausführung. Für diesen Elektromotor 1 ist charakteristisch, dass der Außenring 13' des Wälzlagers 13 in den Spalttopf 2 eingespritzt ist und dass der Spalttopfbereich 20, in den der Außenring 13' eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Spalttopfdeckel 3 steht. Der Spalttopfbereich 20, in den der Außenring 13' des Wälzlagers 13 eingespritzt ist, ist in seiner Grundform hohlzylindrisch ausgebildet. Der Spalttopfdeckel 3 weist an seiner dem Wälzlager 13 zugewandten Seite einen hülsenförmigen, den hohlzylindrischen Spalttopfbereich 20, in den der Außenring 13' eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt umgebenden Fortsatz 32 auf. Der hohlzylindrische Spalttopfbereich 20, in den der Außenring 13' des Wälzlagers 13 eingespritzt ist, ist an seiner dem Spalttopfdeckel 3 zugewandten Stirnseite 20' mit einer dort angebrachten Spalttopfkappe 21 dicht verschlossen, um den Spalttopf 2 hermetisch dicht zu halten. Die Spalttopfkappe 21 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Kunststoff wie der übrige Spalttopf 2 und ist mit diesem beispielsweise verschweißt oder verklebt.
Die Ableitung von Wärme aus dem Wälzlager 13 erfolgt hier über den Spalttopfbereich 20 und den Fortsatz 32 zu einem wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich 39, von wo die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
2 zeigt den Elektromotor in einer zweiten Ausführung. Bei diesem Elektromotor 1 ist, bei ansonsten mit dem Beispiel nach 1 übereinstimmender Gestaltung, zwischen dem Außenumfang des in seiner Grundform hohlzylindrischen Spalttopfbereichs 20, in den der Außenring 13' des Wälzlagers 13 eingespritzt ist, und dem Innenumfang des Fortsatzes 32 des Spalttopfdeckels 3 eine Radialdichtung 33 angeordnet. Die in 1 vorhandene Spalttopfkappe wird dadurch hier nicht benötigt.
Die Ableitung von Wärme aus dem Wälzlager 13 erfolgt hier auf dem gleichen Weg wie bei dem Beispiel nach 1.
3 zeigt den Elektromotor in einer dritten Ausführung. Auch hier ist der der Außenring 13' des Wälzlagers 13 in den Spalttopfbereich 20 eingespritzt, der in seiner Grundform hohlzylindrisch ausgebildet ist. Eine hier dem Spalttopfdeckel 3 zugewandte Stirnseite 20' des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs 20 liegt in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt an dem Spalttopfdeckel 3 an.
Zur Abdichtung des Spalttopfs 2 ist hier zwischen der dem Wälzlager 13 zugewandten Seite des Spalttopfdeckels 3 und der dem Spalttopfdeckel 3 zugewandten Stirnseite 20' des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs 20, in den der Außenring 13' des Wälzlagers 13 eingespritzt ist, eine Axialdichtung 34 angeordnet.
Weiterhin weist hier der Spalttopfdeckel 3 in seinem radial innen von der Stirnseite 20' des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs 20, in den der Außenring 13' des Wälzlagers 13 eingespritzt ist, liegenden Bereich eine in Richtung zum Wälzlager 13 hin weisende Einziehung oder Eindrückung 36 auf.
Die Ableitung von Wärme aus dem Wälzlager 13 erfolgt hier zum einen durch Wärmeleitung über den Spalttopfbereich 20 in den wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich 39 und zum anderen über Wärmestrahlung von dem oberen Ende der Motorwelle 12 an die nahe dazu liegende Einziehung oder Eindrückung 36. Von dem die Einziehung oder Eindrückung 36 aufweisenden wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich 39 wird dann die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben.
4 zeigt den Elektromotor 1 in einer vierten Ausführung. Auch hier ist, übereinstimmend mit dem Beispiel nach 3, der Außenring 13' des Wälzlagers 13 in den in seiner Grundform hohlzylindrischen Spalttopfbereich 20 eingespritzt oder, was hier alternativ möglich ist, eingepresst. Eine hier dem Spalttopfdeckel 3 zugewandte Stirnseite 20' des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs 20 liegt wieder in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt an dem Spalttopfdeckel 3 an.
Zur Abdichtung des Spalttopfs 2 ist auch hier zwischen der dem Wälzlager 13 zugewandten Seite des Spalttopfdeckels 3 und der dem Spalttopfdeckel 3 zugewandten Stirnseite 20' des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs 20, in den der Außenring 13' des Wälzlagers 13 eingespritzt ist, eine Axialdichtung 34 angeordnet.
Wesentlich bei dieser Ausführung des Elektromotors 1 ist, dass zwischen dem Außenring 13' des Wälzlagers 13 und dem Spalttopfdeckel 3 wenigstens ein axial federndes, wärmeleitendes Zwischenstück 4 angeordnet ist. Das Zwischenstück 4 hat hier eine doppelte Funktion, denn es sichert, wenn das Wälzlager 13 eingepresst ist, dieses gegen unerwünschte axiale Bewegung und es stellt einen zweiten Weg für die Ableitung von Wärme aus dem Wälzlager 13 zur Verfügung.
Das Zwischenstück 4 kann dabei einstückig ausgeführt sein oder, wie in 4 dargestellt, auch aus zwei, alternativ auch aus noch mehr, Teilen bestehen.
5 zeigt den Elektromotor 1 in einer fünften Ausführung. Die Mittel zum Ableiten von Wärme aus dem Wälzlager 13 umfassen hier einen von dem Spalttopf 2 umspritzten, das Wälzlager 13 aufnehmenden metallischen Wälzlagertopf 5 mit einer hier oben liegenden Stirnwand 50. Das Wälzlager 13 ist hier in den metallischen und somit mechanisch stabilen Wälzlagertopf 5 eingepresst.
Die dem Spalttopfdeckel 3 zugewandte Stirnwand 50 des Wälzlagertopfs 5 steht in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt mit dem Spalttopfdeckel 3 an dessen Unterseite.
Die Ableitung von Wärme aus dem Wälzlager 13 erfolgt hier über den metallischen und somit besonders gut wärmeleitenden Wälzlagertopf 5 zu dem wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich 39, von wo die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
6 zeigt den Elektromotor 1 in einer sechsten Ausführung. Der Spalttopf 2 ist hier geschlossen ausgeführt. Im Spalttopfdeckel 3 ist hier eine zentrale Ausnehmung 35 angebracht. In dieser Ausnehmung 35 liegt flächenbündig mit dem Spalttopfdeckel ein zentraler, oberster Bereich 25 des Spalttopfs 2. Das Wälzlager 13 ist hier, wie in 5, in einem Wälzlagertopf 5 mit oberer Stirnwand 50 angeordnet. Die Stirnwand 50 des Wälzlagertopfs 5 weist nach oben und steht in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt mit dem durch die Ausnehmung 35 im Spalttopfdeckel 3 frei zu der Umgebung liegenden Bereich 25 des Spalttopfs 2.
Zur Abdichtung des Spalttopfs 2 ist hier zwischen der dem Wälzlager 13 zugewandten Seite des Spalttopfdeckels 3 und der dem Spalttopfdeckel 3 zugewandten Stirnseite 20' eines hohlzylindrischen Spalttopfbereichs 20, von dem der Wälzlagertopf 5 umspritzt ist, eine Axialdichtung 34 angeordnet.
Zwecks kostengünstiger Massenfertigung ist der Wälzlagertopf 5 zweckmäßig ein Tiefziehteil aus Metallblech, vorzugsweise aus Stahlblech.
Die Ableitung von Wärme aus dem Wälzlager 13 erfolgt hier über den metallischen und somit gut wärmeleitenden Wälzlagertopf 5 aus dessen Stirnwand 50 zu dem obersten, freiliegenden Bereich 25 des Spalttopfs 2, von wo die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
7 zeigt den Elektromotor 1 in einer siebten Ausführung, die weitgehend dem Beispiel nach 5 entspricht.
Unterschiedlich ist, dass hier der Spalttopfdeckel 3 auf seiner vom Wälzlager 13 abgewandten, zur freien Umgebung weisenden Seite zumindest in seinem wälzlagernahen Bereich 39 oberflächenvergrößernde Strukturen 37 , vorzugsweise Kühlrippen, aufweist. Diese Strukturen 37 vergrößern die Wärmeabgabe an die Umgebungsluft, was eine verbesserte Kühlung des Wälzlagers 13 ergibt.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass hier der Spalttopfdeckel 3 auf seiner vom Wälzlager 13 abgewandten, zur freien Umgebung weisenden Seite und/oder auf seiner dem Wälzlager 13 zugewandten Seite zumindest eine umlaufende, den wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich 39 umgrenzende Nut 38 aufweist. Diese Nut 38 bildet einen Widerstand für die Wärmeleitung im Spalttopfdeckel 3 aus dem wälzlagernahen Bereich 39 in einen der Motorelektronik 14 naheliegenden Bereich, was einen unerwünschten, schädlichen Wärmetransport vom Wälzlager 13 zur Motorelektronik 14 verhindert.
Die oberflächenvergrößernde Strukturen 37 und/oder die Nut 38 am bzw. im Spalttopfdeckel 3 können bei allen beschriebenen Elektromotoren 1 verwendet werden.
8 zeigt den Elektromotor 1 in einer achten Ausführung. Charakteristisch für diese Ausführung ist, dass hier die Mittel zum Ableiten von Wärme des Wälzlagers 13 eine von einem hohlzylindrischen Spalttopfbereich 20 umgebene, das Wälzlager 13 aufnehmende Wälzlagerhülse 6 umfassen und dass die Wälzlagerhülse 6 einstückig und materialeinheitlich mit dem Spalttopfdeckel 3 ausgebildet ist. Hier übernimmt der Spalttopfdeckel 3 neben seiner Funktion als Verschluss des Spalttopfs 2 und seiner Funktion als Kühlkörper auch noch die Funktion eines Trägers des Wälzlagers 13, was einen besonders hohen Integrationsgrad an Funktionen ergibt.
Die Ableitung von Wärme aus dem Wälzlager 13 erfolgt hier über die mit dem Spalttopfdeckel 3 einstückige Wälzlagerhülse 6 in dem wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich 39, von wo die Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird.
9 schließlich zeigt den Elektromotor 1 in einer neunten Ausführung, die weitgehend mit dem Beispiel nach 8 übereinstimmt. Unterschiedlich ist, dass bei dem Beispiel nach 9 zwischen einer Außenumfangsfläche des Außenrings 13' des Wälzlagers 13 und einer Innenumfangsfläche der Wälzlagerhülse 6 ein radial federnder Federring 60 angeordnet ist. Der Federring 60 sorgt einerseits für einen Ausgleich von auftretenden Toleranzen und andererseits für die stete Aufrechterhaltung eines guten wärmeleitenden Kontakts zwischen Wälzlager 13 und Wälzlagerhülse 6.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
10: Stator (Wicklungen)
11: Rotor (Magnete)
12: Motorwelle
13: Wälzlager
13': Außenring vom 13
14: Motorelektronik
2: Spalttopf
20: Spalttopfbereich um 13', 5, 6
20': Stirnseite von 20
21: Spalttopfkappe
25: freiliegender Spalttopfbereich in 35
3: Spalttopfdeckel
30: Befestigungsschrauben
31: Axialdichtung zwischen 2 und 3
32: hülsenförmiger Fortsatz an 3
33: Radialdichtung zwischen 20 und 32
34: Axialdichtung zwischen 3 und 20'
35: Ausnehmung in 3
36: Einziehung oder Eindrückung in 3
37: oberflächenvergrößernde Strukturen auf 3
38: Nut in 3
39: wälzlagernaher Spalttopfdeckelbereich
4: Zwischenstück zwischen 3 und 13'
5: Wälzlagertopf
50: Stirnwand von 5
6: Wälzlagerhülse
60: Federring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202018105137 U1 [0003]

Claims

Elektromotor (1) mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator (10) und mit einer Motorelektronik (14), welche in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf (2) aus Kunststoff angeordnet sind, mit einem durch auf einer Motorwelle (12) angeordnete Magnete gebildeten Rotor (11), mit wenigstens einem die Motorwelle (12) am Spalttopf (2) lagernden Wälzlager (13), mit einem der Motorelektronik (14) benachbarten, Wärme der Motorelektronik (14) ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel (3) und mit Mitteln zum Ableiten vom im Betrieb des Elektromotors (1) erzeugter Wärme des Wälzlagers (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (13') des Wälzlagers (13) in den Spalttopf (2) eingespritzt ist und dass der Spalttopfbereich (20), in den der Außenring (13') eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Spalttopfdeckel (3) steht.
Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopfbereich (20), in den der Außenring (13') des Wälzlagers (13) eingespritzt ist, in seiner Grundform hohlzylindrisch ausgebildet ist und dass der Spalttopfdeckel (3) an seiner dem Wälzlager (13) zugewandten Seite einen hülsenförmigen, den hohlzylindrischen Spalttopfbereich (20), in den der Außenring (13') eingespritzt ist, in wärmeleitendem Kontakt umgebenden Fortsatz (32) aufweist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in seiner Grundform hohlzylindrische Spalttopfbereich (20), in den der Außenring (13') des Wälzlagers (13) eingespritzt ist, an seiner dem Spalttopfdeckel (3) zugewandten Stirnseite (20') mit einer dort angebrachten Spalttopfkappe (21) dicht verschlossen ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenumfang des in seiner Grundform hohlzylindrischen Spalttopfbereichs (20), in den der Außenring (13') des Wälzlagers (13) eingespritzt ist, und dem Innenumfang des Fortsatzes (32) eine Radialdichtung (33) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopfbereich (20), in den der Außenring (13') des Wälzlagers (13) eingespritzt ist, in seiner Grundform hohlzylindrisch ausgebildet ist und dass eine dem Spalttopfdeckel (3) zugewandte Stirnseite (20') des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs (20) in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt an dem Spalttopfdeckel (3) anliegt.
Elektromotor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Wälzlager (13) zugewandten Seite des Spalttopfdeckels (3) und der dem Spalttopfdeckel (3) zugewandten Stirnseite (20') des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs (20), in den der Außenring (13') des Wälzlagers (13) eingespritzt ist, eine Axialdichtung (34) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopfdeckel (3) in seinem radial innen von der Stirnseite (20') des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs (20), in den der Außenring (13') des Wälzlagers (13) eingespritzt ist, liegenden Bereich eine in Richtung zum Wälzlager (13) hin weisende Einziehung oder Eindrückung (36) aufweist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenring (13') des Wälzlagers (13) und dem Spalttopfdeckel (3) wenigstens ein axial federndes, wärmeleitendes Zwischenstück (4) angeordnet ist.
Elektromotor (1) mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator (10) und mit einer Motorelektronik (14), welche in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf (2) aus Kunststoff angeordnet sind, mit einem durch auf einer Motorwelle (12) angeordnete Magnete gebildeten Rotor (11), mit wenigstens einem die Motorwelle (12) am Spalttopf (2) lagernden Wälzlager (13), mit einem der Motorelektronik (14) benachbarten, Wärme der Motorelektronik (14) ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel (3) und mit Mitteln zum Ableiten von im Betrieb des Elektromotors (1) erzeugter Wärme des Wälzlagers (13), wobei die Mittel zum Ableiten von Wärme einen von dem Spalttopf (2) umspritzten, das Wälzlager (13) aufnehmenden metallischen Wälzlagertopf (5) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Spalttopfdeckel (3) zugewandte Stirnwand (50) des Wälzlagertopfs (5) in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt mit dem Spalttopfdeckel (3) oder mit einem durch eine Ausnehmung (35) im Spalttopfdeckel (3) frei zu der Umgebung liegenden Bereich (25) des Spalttopfs (2) steht.
Elektromotor (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Wälzlager (13) zugewandten Seite des Spalttopfdeckels (3) und der dem Spalttopfdeckel (3) zugewandten Stirnseite (20') eines hohlzylindrischen Spalttopfbereichs (20), von dem der Wälzlagertopf (5) umspritzt ist, eine Axialdichtung (34) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach Anspruche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagertopf (5) ein Tiefziehteil aus Metallblech, vorzugsweise aus Stahlblech, ist.
Elektromotor (1) mit einem durch Wicklungen gebildeten Stator (10) und mit einer Motorelektronik (14), welche in einem gegen die Umgebung abgedichteten Spalttopf (2) aus Kunststoff angeordnet sind, mit einem durch auf einer Motorwelle (12) angeordnete Magnete gebildeten Rotor (11), mit wenigstens einem die Motorwelle (12) am Spalttopf (2) lagernden Wälzlager (13), mit einem der Motorelektronik (14) benachbarten, Wärme der Motorelektronik (14) ableitenden, als Kühlkörper dienenden Spalttopfdeckel (3) und mit Mitteln zum Ableiten von im Betrieb des Elektromotors (1) erzeugter Wärme des Wälzlagers (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ableiten von Wärme des Wälzlagers (13) eine von einem hohlzylindrischen Spalttopfbereich (20) umgebene, das Wälzlager (13) aufnehmende Wälzlagerhülse (6) umfassen und dass die Wälzlagerhülse (6) einstückig und materialeinheitlich mit dem Spalttopfdeckel (3) ausgebildet ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Wälzlager (13) zugewandten Seite des Spalttopfdeckels (3) radial außerhalb der Wälzlagerhülse (6) und der dem Spalttopfdeckel (3) zugewandten Stirnseite (20') des hohlzylindrischen Spalttopfbereichs (20), von dem die Wälzlagerhülse (6) umgeben ist, eine Axialdichtung (34) angeordnet ist oder dass zwischen der dem Wälzlager (13) abgewandten Außenumfangsseite der Wälzlagerhülse (6) und der dem Wälzlager (13) zugewandten Innenumfangsseite des die Wälzlagerhülse (6) umgebenden Spalttopfbereichs (20) eine Radialdichtung (33) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Außenumfangsfläche des Außenrings (13') des Wälzlagers (13) und einer Innenumfangsfläche der Wälzlagerhülse (6) ein radial federnder Federring (60) angeordnet ist.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopfdeckel (3) auf seiner vom Wälzlager (13) abgewandten, zur freien Umgebung weisenden Seite zumindest in einem wälzlagernahen Bereich oberflächenvergrößernde Strukturen (37) , vorzugsweise Kühlrippen, aufweist.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopfdeckel (3) auf seiner vom Wälzlager (13) abgewandten, zur freien Umgebung weisenden Seite und/oder auf seiner dem Wälzlager (13) zugewandten Seite zumindest eine umlaufende, einen wälzlagernahen Spalttopfdeckelbereich (39) umgrenzende Nut (38) aufweist.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalttopfdeckel (3) ein Druckgussteil aus Metall, vorzugsweise Aluminium, oder ein Spritzgussteil aus Kunststoff, vorzugsweise einem gefüllten wärmeleitenden Kunststoff, ist.