DE102018200397A1

DE102018200397A1 - Halteanordnung eines Elektromotors zum Antreiben eines Flugzeugs an einem Fluggestell sowie Flugzeug mit einer solchen Halteanordnung

Info

Publication number: DE102018200397A1
Application number: DE102018200397.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Goraj; Harald Müller; Thomas Rettig
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2019-07-11
Also published as: WO2019137791A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halteanordnung (10) eines Elektromotors (12) zum Antreiben eines Flugzeugs an einem Fluggestell (14), über welches der Elektromotor (12) an eine Tragstruktur des Flugzeugs anbindbar ist, bei welcher der Elektromotor (12) wenigstens ein Lagerelement (18), einen separat von dem Lagerelement (18) ausgebildeten Stator (16) und einen drehbar an dem Lagerelement (18) gelagerten Rotor (22) umfasst, welcher zum Antreiben wenigstens eines Propellers von dem Stator (16) antreibbar und dadurch um eine Drehachse (24) relativ zu dem Stator (16), relativ zu dem Lagerelement (18) und relativ zu dem Fluggestell (14) drehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Halteanordnung eines Elektromotors zum Antreiben eines Flugzeugs an einem Fluggestell für das Flugzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Flugzeug mit wenigstens einer solchen Halteanordnung.
Die zunehmende Elektrifizierung von Antrieben von Fahrzeugen findet zurzeit auch bei Luftfahrzeugen und insbesondere bei Flugzeugen statt. Daher sind neue Konzepte erforderlich, um Elektromotoren zum Antreiben von Flugzeugen, das heißt zum Bewirken von jeweiligen Flügen von Flugzeugen besonders vorteilhaft an die jeweiligen Flugzeuge anbinden zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Halteanordnung und ein Flugzeug zu schaffen, sodass wenigstens ein Elektromotor zum Antreiben des Flugzeugs besonders vorteilhaft an das Flugzeug angebunden werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Halteanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Halteanordnung eines Elektromotors zum Antreiben eines Flugzeugs an einem Fluggestell für das Flugzeug. Über das Fluggestell kann der Elektromotor an eine Tragstruktur beziehungsweise an einen Grundkörper des Flugzeugs angebunden werden, sodass das Flugzeug mittels des Elektromotors angetrieben werden kann. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Elektromotor einen Flug des Flugzeugs bewirken kann. Das Flugzeug ist ein Luftfahrzeug, das schwerer als Luft ist, fliegen kann und einen zu seinem Fliegen beziehungsweise Flug erforderlichen dynamischen Auftrieb mittels wenigstens einer nicht-rotierender Auftriebsfläche erzeugt, insbesondere dadurch, dass der Elektromotor das Flugzeug bei dessen Flug in der Luft antreibt. Bei der Halteanordnung ist der Elektromotor an dem Fluggestell gehalten. Der Elektromotor umfasst dabei wenigstens ein beispielsweise als Lagerschild ausgebildetes beziehungsweise auch als Lagerschild bezeichnetes Lagerelement, einen separat von dem Lagerelement ausgebildeten Stator und einen drehbar an dem Lagerelement gelagerten Rotor. Unter dem Merkmal, dass der Stator separat von dem Lagerelement ausgebildet ist, ist insbesondere zu verstehen, dass das Lagerelement und der Stator voneinander separat ausgebildet und zumindest mittelbar miteinander verbundene Bauteile beziehungsweise Bauelemente oder Baueinheiten sind. Der Rotor ist drehbar an dem Lagerelement gelagert und zum Antreiben wenigstens eines Propellers des Flugzeugs von dem Stator antreibbar und dadurch um eine Drehachse relativ zu dem Stator, relativ zu dem Fluggestell und relativ zu dem Lagerelement drehbar.
Mit anderen Worten, zum Bewirken eines Flugs des Flugzeugs wird der Rotor von dem Stator angetrieben und dadurch um die Drehachse relativ zu dem Stator und relativ zu dem Lagerelement gedreht. In vollständig hergestelltem Zustand des Flugzeugs ist beispielsweise der Propeller drehfest mit dem Rotor verbunden, sodass der Rotor um die Drehachse relativ zu dem Lagerelement und relativ zu dem Stator gedreht wird, wenn der Rotor von dem Stator angetrieben wird. Hierdurch entsteht beispielsweise eine Zugkraft, welche von dem Propeller auf den Rotor und über diesen auf den Elektromotor beziehungsweise den Stator insgesamt wirkt. Diese Zugkraft kann beispielsweise über das Fluggestell auf die Tragstruktur beziehungsweise das Flugzeug insgesamt übertragen werden, wodurch das Flugzeug während seines Flugs angetrieben wird beziehungsweise wodurch der Flug bewirkt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Halteanordnung weist eine einer ersten Stirnseite des Lagerelements in axialer Richtung des Rotors zugewandte zweite Stirnseite des Stators wenigstens eine erste Ausnehmung auf. Die axiale Richtung des Rotors fällt dabei mit der axialen Richtung des Stators beziehungsweise mit der axialen Richtung des Elektromotors insgesamt zusammen, wobei die axiale Richtung beispielsweise mit der Drehachse zusammenfällt. Die der zweiten Stirnseite in axialer Richtung des Rotors zugewandte erste Stirnseite des Lagerelements weist eine in zumindest teilweiser, insbesondere in zumindest überwiegender oder vollständiger, Überdeckung mit der ersten Ausnehmung angeordnete zweite Ausnehmung auf. Mit anderen Worten überlappen sich die Ausnehmungen gegenseitig zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig.
Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Halteanordnung wenigstens ein jeweils teilweise in den Ausnehmungen angeordnetes, separat von dem Lagerelement und separat von dem Stator ausgebildetes und sich in axialer Richtung von einer der Ausnehmungen zur jeweils anderen Ausnehmung beziehungsweise umgekehrt erstreckendes Drehmomentübertragungselement, über welches Drehmomente zwischen dem Stator und dem Lagerelement übertragbar sind. Insbesondere ist der Stator mittels des Drehmomentübertragungselements in Umfangsrichtung des Rotors beziehungsweise des Stators derart drehmomentübertragen mit dem Lagerelement verbunden, dass der Stator und das Lagerelement zumindest in Umfangsrichtung relativ zueinander unbeweglich sind, das heißt insbesondere, dass zumindest Relativdrehungen zwischen dem Stator und dem Lagerelement vermieden sind. Die erfindungsgemäße Halteanordnung ermöglicht eine besonders vorteilhafte Aufnahme beziehungsweise Abstützung oder gegebenenfalls Übertragung von Belastungen wie beispielsweise Kräften und Drehmomenten, sodass der Elektromotor über das Fluggestell besonders gewichts- und bauraumgünstig sowie gleichzeitig besonders stabil an die Tragstruktur beziehungsweise an das Flugzeug insgesamt angebunden werden kann.
Es ist möglich, dass das Drehmomentübertragungselement nicht eingezogen, das heißt nicht entlang seiner Längserstreckungsrichtung beziehungsweise in axialer Richtung des Rotors gespannt ist, sodass beispielsweist das Drehmomentübertragungselement zumindest im Wesentlichen frei von Zugkräften ist.
Alternativ ist es möglich, dass das Drehmomentübertragungselement eingezogen, das heißt in axialer Richtung gespannt ist, sodass das Drehmomentübertragungselement als ein Zugelement ausgebildet ist. Das Zugelement wird auch als Zugmittel oder Zugleiste bezeichnet. Mittels des Zugelements ist beispielsweise der Stator zumindest in axialer Richtung des Rotors gegen das Lagerelement gespannt. Mit anderen Worten sind der Stator und das Lagerelement zumindest in axialer Richtung des Rotors miteinander verspannt, sodass beispielsweise der Stator an dem Lagerelement festgelegt ist beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere ist der Stator mittels des Zugelements derart an das Lagerelement gespannt beziehungsweise umgekehrt, dass der Stator und das Lagerelement relativ zueinander unbeweglich sind, das heißt insbesondere dass zumindest in axialer Richtung verlaufende Relativbewegungen sowie Relativdrehungen zwischen dem Stator und dem Lagerelement vermieden sind. Die erfindungsgemäße Halteanordnung ermöglicht eine besonders vorteilhafte Aufnahme beziehungsweise Abstützung oder gegebenenfalls Übertragung von Belastungen wie beispielsweise Kräften und Drehmomente, sodass der Elektromotor über das Fluggestell besonders gewichts- und bauraumgünstig sowie gleichzeitig besonders stabil an die Tragstruktur beziehungsweise an das Flugzeug insgesamt angebunden werden kann.
Ferner ist es möglich, dass das Zugelement in wenigstens einer der Ausnehmungen mit einer Presspassung, das heißt mit einem Presssitz aufgenommen ist. Mit anderen Worten ist das Drehmomentübertragungselement beispielsweise mittels einer in der ersten Ausnehmung zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem Stator ausgebildeten Pressverbindung mit dem Stator verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist das Drehmomentübertragungselement beispielsweise mittels einer in der zweiten Ausnehmung zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem Lagerelement ausgebildeten Pressverbindung mit dem Lagerelement verbunden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist das Drehmomentübertragungselement in zumindest eine der Ausnehmungen, insbesondere in beide Ausnehmungen eingepresst. Durch eine solche Presspassung kann beispielsweise ein zumindest im Wesentlichen spielfreier Sitz des Drehmomentübertragungselements in der jeweiligen Ausnehmung realisiert werden, sodass eine besonders vorteilhafte Drehmomentübertragung darstellbar ist. Ferner ermöglicht die Presspassung eine Selbstzentrierung, insbesondere des Drehmomentübertragungselements relativ zum Stator beziehungsweise relativ zum Lagerelement.
Sind dabei beispielsweise mehrere, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Drehmomentübertragungselemente vorgesehen, die mit jeweiligen Presspassungen in den jeweiligen Ausnehmungen aufgenommen, das heißt mit einem jeweiligen Übermaß in der jeweiligen Ausnehmung gefügt sind, so tragen alle Drehmomentübertragungselemente zur Drehmomentübertragung bei, sodass übermäßige Belastungen einzelner der Drehmomentübertragungselemente vermieden werden können.
Um beispielsweise ein thermisch bedingtes Lösen oder Abschwächen der Pressverbindung zu vermeiden, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Lagerelement aus einem ersten Werkstoff, der Stator aus einem zweiten Werkstoff und das Drehmomentübertragungselement aus einem dritten Werkstoff gebildet ist, wobei die Werkstoffe zumindest nahezu den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Insbesondere sind die Werkstoffe gleich. Außerdem ist es möglich, insbesondere dann, wenn sich die Werkstoffe voneinander unterscheiden, dass sich die Wärmeausdehnungskoeffizienten des ersten und des dritten Werkstoffes beziehungsweise des zweiten und des dritten Werkstoffes um höchstens 25%, insbesondere um höchstens 10%, voneinander unterscheiden.
Der Stator ist beispielsweise aus einem Blech gebildet, wobei beispielsweise auch das Drehmomentübertragungselement aus dem Blech gebildet sein kann. Insbesondere ist der Stator beispielsweise als ein Blechpaket ausgebildet beziehungsweise der Stator weist ein solches Blechpaket auf, wobei die erste Ausnehmung des Stators, insbesondere direkt, durch das Blechpaket gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise die zweite Ausnehmung in dem Blechpaket ausgebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Drehmomentübertragungselement als Isolator ausgebildet, das heißt aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet. Mit anderen Worten ist beispielsweise der dritte Werkstoff ein elektrischer Isolator beziehungsweise ein Isolierstoff zum elektrischen Isolieren, das heißt ein elektrisch isolierendes Material.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Drehmomentübertragungselement in einem magnetisch neutralen Raum des Elektromotors angeordnet. Der magnetisch neutrale Raum ist ein Raum oder ein Bereich, in welchem während eines Betriebs des Elektromotors kein oder ein nur sehr geringes, vernachlässigbares Magnetfeld auftritt.
Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: An einem Elektromotor eines Flugzeugs wirken während eines Flugs des Flugzeugs, insbesondere während Flugmanöver mechanische und elektromagnetische Belastungen wie beispielsweise Kräfte und/oder Drehmomente, welche einfach auch als Momente bezeichnet werden. Vor allem während eines Kunstfluges kommt es zu extremen Flugmanövern, woraus hohe Belastungen resultieren, die auf den Elektromotor und über diesen auf das Fluggestell wirken. Die erfindungsgemäße Halteanordnung ermöglicht die Realisierung eines besonders vorteilhaften Konzepts, mittels welchem der Elektromotor an die Tragstruktur des Flugzeugs angebunden werden kann, wobei das Konzept auch besonders hohe Belastungen schadfrei ertragen kann. Dabei können ferner der Bauraumbedarf und das Gewicht der Halteanordnung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Mit anderen Worten ist bei der erfindungsgemäßen Halteanordnung eine Halterung des Elektromotors an dem Fluggestell vorgesehen, wobei die Halterung zumindest teilweise ein integrierter Teil des Elektromotors sein kann und durch mehrere mechanische Bauteile des Elektromotors dargestellt werden kann.
Eine weitere Erkenntnis ist, dass elektrisches Fliegen, das heißt das Antreiben von Flugzeugen mittels Elektromotoren ein neuer Trend in der Luftfahrtindustrie ist. Herkömmliche Lösungen zur Anbindung von Elektromotoren an jeweilige Fluggestelle sind wenig ausgereift und mit relativ hohen Unsicherheiten verbunden. Diese Unsicherheiten beziehen sich insbesondere auf das Versagen mechanischer Bauteile des Elektromotors hinsichtlich Brüche, Formänderungen etc. Im Rahmen von Entwicklungstätigkeiten wurde herausgefunden, dass beispielsweise ein Gehäuse des Elektromotors an das beispielsweise als Lagerschild ausgebildete Lagerelement angebunden werden kann. Dabei ist üblicherweise der auch als Läufer bezeichnete Rotor durch eine am beziehungsweise im Lagerschild vorhandene Lagerung mit dem Lagerschild verbunden oder gekoppelt beziehungsweise abgestützt. Der Lagerschild wird weiterhin an das Fluggestell befestigt. Bei dieser Lösung muss das Gehäuse des Elektromotors ein auf den auch als Ständer bezeichneten Stator wirkendes elektromagnetisches Drehmoment übertragen können. Bei der Halteanordnung ist dabei eine besonders vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, ein auf den Stator wirkendes Drehmoment besonders vorteilhaft und insbesondere gewichts- und bauraumgünstig an das Fluggestell zu übertragen.
Dadurch, dass das Drehmomentübertragungselement jeweils teilweise in dem Stator und in dem Lagerelement aufgenommen ist, kann das Drehmomentübertragungselement beispielsweise jeweils formschlüssig mit dem Lagerelement und mit dem Stator zusammenwirken. Somit wirkt beispielsweise der Stator über das Drehmomentübertragungselement formschlüssig mit dem Lagerelement zusammen, sodass beispielsweise unerwünschte Relativdrehungen zwischen dem Stator und dem Lagerelement zumindest formschlüssig vermieden werden können. Da darüber hinaus der Stator in axialer Richtung des Rotors gegen das Lagerelement gespannt sein kann, wenn das Drehmomentübertragungselement als Zugelement ausgebildet ist beziehungsweise wirkt, ist durch diese axiale Verspannung ein Kraft- beziehungsweise Reibschluss zwischen dem Stator und dem Lagerelement geschaffen, sodass unerwünschte Relativdrehungen zwischen dem Stator und dem Lagerelement auch kraft- beziehungsweise reibschlüssig, beispielsweise ähnlich wie bei einer Verschraubung, vermieden werden können.
Um den Stator besonders gewichtsgünstig an das Lagerelement anbinden zu können, ist es in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Drehmomentübertragungselement an sich, das heißt per se eigensteif beziehungsweise formstabil ist. Hierdurch können Drehmomente besonders vorteilhaft übertragen werden. Beispielsweise ist das Drehmomentübertragungselement aus einem hochfesten Material, insbesondere aus einem hochfesten Stahl, gebildet. Insbesondere ist das Drehmomentübertragungselement aus einem austenitischen Stahl und/oder einer Titanlegierung gebildet. Vorzugsweise ist das Lagerelement aus dem ersten Werkstoff, der Stator aus dem zweiten Werkstoff und das Zugelement aus dem dritten Werkstoff gebildet, wobei der dritte Werkstoff ein von dem ersten Werkstoff und/oder von dem zweiten Werkstoff unterschiedlicher Werkstoff sein kann. Ferner kann der erste Werkstoff ein von dem zweiten Werkstoff unterschiedlicher Werkstoff sein oder der erste Werkstoff und der zweite Werkstoff sind gleiche Werkstoffe.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die jeweilige Ausnehmung in ihrer jeweiligen Umfangsrichtung vollständig umlaufend geschlossen ist. Dies bedeutet, dass die Ausnehmung nicht etwa in radialer Richtung nach außen hin oder in radialer Richtung nach innen hin offen ist, sondern die jeweilige Ausnehmung ist in ihrer Umfangsrichtung vollständig umlaufend geschlossen. Dadurch kann das Drehmomentübertragungselement besonders vorteilhaft formschlüssig mit dem Stator beziehungsweise mit dem Lagerelement zusammenwirken, sodass der Stator besonders fest an das Lagerelement angebunden ist und umgekehrt. Durch das formschlüssige Zusammenwirken können auch unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem Stator und dem Lagerelement in radialer Richtung des Rotors vermieden werden, wobei die radiale Richtung des Rotors senkrecht zur axialen Richtung verläuft. Insbesondere kann durch die Ausführungsform, dass die jeweilige Ausnehmung in ihrer Umfangsrichtung vollständig umlaufend geschlossen ist, eine besonders stabile radiale Sicherung des Stators relativ zu dem Lagerelement beziehungsweise umgekehrt gewährleistet werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Drehmomentübertragungselement zumindest in einem jeweiligen in der jeweiligen Ausnehmung angeordneten Längenbereich eine Außenkontur auf, welche an eine jeweilige Innenkontur der jeweiligen Ausnehmung angepasst ist. Dies bedeutet, dass die Außenkontur des Drehmomentübertragungselements als eine mit der Innenkontur korrespondierende Gegenbeziehungsweise Negativkontur ausgebildet ist. Insbesondere ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Innenkontur die Außenkontur berührt beziehungsweise dass das Drehmomentübertragungselementdas Lagerelement und den Stator in radialer Richtung des Rotors berührt. Durch diese Ausgestaltung kann beispielsweise eine besonders feste Anbindung des Stators an das Lagerelement beziehungsweise umgekehrt gewährleistet werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Drehmomentübertragungselement zumindest in einem jeweiligen in der jeweiligen Ausnehmung angeordneten Längenbereich eine unrunde Außenkontur aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist die jeweilige Ausnehmung eine unrunde Innenkontur auf. Hierdurch können beispielsweise unerwünschte Relativdrehungen zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem Stator beziehungsweise zwischen dem Drehmomentübertragungselement und dem Lagerelement vermieden werden, sodass übermäßige, auf das Drehmomentübertragungselement wirkende Belastungen vermieden werden können. Insbesondere kann dadurch ein übermäßiges Tordieren des Drehmomentübertragungselements in sich vermieden werden, sodass eine dauerhafte und stabile Anbindung des Stators an das Lagerelement beziehungsweise umgekehrt gewährleistet werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Drehmomentübertragungselement mittels wenigstens einer Schraubverbindung mit dem Lagerelement verbunden. Durch Herstellen beziehungsweise Fest- oder Anziehen der Schraubverbindung kann beispielsweise das Drehmomentübertragungselement gespannt werden, wodurch die zuvor beschriebene Zugkraft ausgebildet werden kann. Hierdurch kann der Stator definiert und fest an das Lagerelement gespannt werden beziehungsweise umgekehrt, sodass eine besonders vorteilhafte Anbindung realisierbar ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor über das Lagerelement an dem Fluggestell gehalten. Hierdurch können auch hohe Belastungen besonders vorteilhaft von dem Elektromotor auf das Fluggestell bauraum- und gewichtsgünstig übertragen werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung des Stators als eine Durchgangsöffnung ausgebildet, die beispielsweise den Stator in axialer Richtung des Rotors vollständig durchdringen. Die Durchgangsöffnung mündet an der zweiten Stirnseite und an einer der zweiten Stirnseite in axialer Richtung des Rotors abgewandten dritten Stirnseite des Stators an dessen Umgebung. Hierdurch kann beispielsweise das Drehmomentübertragungselement auf besonders einfache und somit zeit- und kostengünstige Weise montiert beziehungsweise verlegt werden.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Halteanordnung ein separat von dem Stator ausgebildetes weiteres Lagerelement aufweist, welches sich beispielsweise zumindest teilweise in axialer Richtung an den Stator anschließt. Dabei weist eine der dritten Stirnseite des Lagerelements in axialer Richtung des Rotors zugewandte vierte Stirnseite des weiteren Lagerelements einen in zumindest teilweiser, insbesondere in zumindest überwiegender oder vollständiger, Überdeckung beziehungsweise Überlappung mit der Durchgangsöffnung angeordnete dritte Ausnehmung auf. Insbesondere ist es denkbar, dass die erste Ausnehmung und/oder die dritte Ausnehmung ebenfalls als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, wobei beispielsweise das Drehmomentübertragungselement die jeweilige Durchgangsöffnung, insbesondere vollständig, durchdringt.
Das separat von dem weiteren Lagerelement ausgebildete Drehmomentübertragungselement durchdringt dabei die Durchgangsöffnung vollständig und erstreckt sich in axialer Richtung von der Durchgangsöffnung zur dritten Ausnehmung beziehungsweise umgekehrt. Dabei ist das Drehmomentübertragungselement teilweise in der dritten Ausnehmung angeordnet. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass über das Drehmomentübertragungselement Drehmomente zwischen dem Stator und dem weiteren Lagerelement übertragbar sind. Insbesondere ist es denkbar, dass der in axialer Richtung zumindest teilweise zwischen der ersten Stirnseite und der vierten Stirnseite angeordnete Stator mittels des Drehmomentübertragungselements zumindest in axialer Richtung des Rotors gegen das weitere Lagerelement gespannt ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zum ersten Lagerelement können ohne weiteres auch auf das weitere Lagerelement übertragen werden und umgekehrt. Somit ist bei der Halteanordnung auch eine besonders vorteilhafte Anbindung des Stators an das weitere Lagerelement vorgesehen, sodass beispielsweise unerwünschte Relativbewegungen zwischen dem Stator und dem weiteren Lagerelement formschlüssig sowie kraft- beziehungsweise reibschlüssig vermieden werden können.
Zur Realisierung einer besonders einfachen Montage ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Lagerelemente, welche grundsätzlich einstückig miteinander ausgebildet sein könnten, separat voneinander ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die separat von dem Stator ausgebildeten Lagerelemente als separat voneinander und separat von dem Stator ausgebildete Komponenten ausgebildet sind, welche beispielsweise zumindest über das Drehmomentübertragungselement und dabei insbesondere unter Vermittlung des Stators aneinander gehalten beziehungsweise miteinander verbunden sind.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in axialer Richtung zwischen den Lagerelementen wenigstens ein Gehäuseelement angeordnet ist, durch welches zumindest ein Längenbereich des Stators in radialer Richtung des Rotors nach außen zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, überdeckt ist. Das Gehäuseelement umgibt beispielsweise den Längenbereich des Stators in dessen Umfangsrichtung zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umlaufend, sodass der Stator in dem Gehäuseelement aufgenommen ist. Hierdurch kann der Stator besonders vorteilhaft geschützt und vorteilhaft an das Fluggestell und über dieses an das Flugzeug insgesamt angebunden werden.
Dabei ist es denkbar, dass das Gehäuseelement separat von beiden Lagerelementen oder einstückig mit zumindest oder genau einem der Lagerelemente ausgebildet ist. Dadurch können die Teileanzahl, der Bauraumbedarf und das Gewicht der Halteanordnung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens ein separat von dem Lagerelement beziehungsweise separat von den Lagerelementen und separat von dem Stator ausgebildetes Band, insbesondere Spannband, vorgesehen ist, welches beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Das Band umgibt zumindest einen Längenbereich des Elektromotors, insbesondere des Stators, in dessen Umfangsrichtung zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, wobei der Elektromotor über das Spannband an das Fluggestell angebunden ist. Das Band umhüllt den Elektromotor in dessen Umfangsrichtung und hat beispielsweise primär die Funktion, Linearbeschleunigungen kippmomentenneutral abzufangen. Das Band ist vorzugsweise so positioniert, dass es zumindest nahezu symmetrisch axial den Schwerpunkt des Elektromotors umschließt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Flugzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Halteanordnung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Halteanordnung eines Elektromotors zum Antreiben eines Flugzeugs an einem Fluggestell, über welches der Elektromotor an eine Tragstruktur des Flugzeugs anbindbar ist;
2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Elektromotors ohne Gehäuseelement;
3 ausschnittsweise eine schematische Vorderansicht des Elektromotors ohne Gehäuseelement und ohne Lagerelement; und
4 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht eines Stators des Elektromotors.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Halteanordnung 10 eines Elektromotors 12 zum Antreiben eines Flugzeugs an einem Fluggestell 14, über welches der Elektromotor 12 an eine Tragstruktur des Flugzeugs anbindbar ist. Dies bedeutet, dass das Flugzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Halteanordnung 10 aufweist, sodass im vollständig hergestellten Zustand des Flugzeugs der Elektromotor 12 über die über das Fluggestell 14 an die Tragstruktur beziehungsweise an das Flugzeug insgesamt angebunden ist. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, kann das Flugzeug mittels des Elektromotors 12 in der Luft angetrieben werden, um dadurch ein Fliegen beziehungsweise ein Flug des Flugzeugs in der Luft zu bewirken. Bei der Halteanordnung 10 ist der Elektromotor 12 an dem Fluggestell 14, welches einfach auch als Gestell bezeichnet wird, gehalten, wobei der Elektromotor 12 besonders vorteilhaft und insbesondere bauraum- und gewichtsgünstig sowie stabil an das Fluggestell 14 und über dieses an die Tragstruktur angebunden ist.
Wie besonders gut in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, weist der Elektromotor 12 einen Stator 16, ein separat von dem Stator 16 ausgebildetes erstes Lagerelement 18 und ein separat von dem Stator 16 und separat von dem Lagerelement 18 ausgebildetes weiteres Lagerelement 20 auf. Der Stator 16 ist dabei zumindest teilweise in axialer Richtung des Elektromotors 12 zumindest zwischen jeweiligen Teilen beziehungsweise Teilbereichen der Lagerelemente 18 und 20 angeordnet, wobei die Lagerelemente 18 und 20 beispielsweise als Lagerschilde ausgebildet sind beziehungsweise auch als Lagerschilde bezeichnet werden. Das Lagerelement 18 ist beispielsweise ein vorderes Lagerschild, während das Lagerelement 20 beispielsweise ein hinteres Lagerschild des Elektromotors 12 ist. Der Elektromotor 12 umfasst dabei einen Rotor 22, welcher drehbar an den Lagerelementen 18 und 20 gelagert und dadurch um eine Drehachse 24 relativ zu den Lagerelementen 18 und 20 und relativ zu dem Stator 16 um die Drehachse 24 drehbar ist. Dabei ist der Rotor 24 von dem Stator 16 antreibbar und dadurch um die Drehachse 24 relativ zu dem Stator 16 und relativ zu den Lagerelementen 18 und 20 drehbar.
In vollständig hergestelltem Zustand des Flugzeugs ist beispielsweise wenigstens ein Propeller drehfest mit dem Rotor 22 verbunden. Hierzu weist der Rotor 22 einen Flansch 26 auf, über welchen der Propeller drehfest mit dem Rotor 22 verbunden ist. Wird dann der Rotor 22 von dem Stator 16 angetrieben, so wird der Propeller angetrieben, sodass sich der Propeller und der Rotor 22 um die Drehachse 24 drehen. Hierdurch wird das Flugzeug angetrieben und ein Flug des Flugzeugs bewirkt. Der Propeller wird auch als Flugzeugpropeller oder Flugpropeller bezeichnet, wobei der Stator 16 auch als Ständer und der Rotor 22 auch als Läufer des Elektromotors 12 bezeichnet wird. Besonders gut aus 1 und 2 ist erkennbar, dass das Lagerelement 20 mehrere, auch als Anbindungsflansche bezeichnete Flansche 28 aufweist, welche beispielsweise in Umfangsrichtung des Elektromotors 12 beziehungsweise des Lagerelements 20 voneinander beabstandet und aufeinanderfolgend angeordnet sind und insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Über die Flansche 28 und somit zumindest über das hintere Lagerelement 20 ist der Elektromotor 12 an dem Fluggestell 14 gehalten. Hierzu sind beispielsweise die jeweiligen Flansche 28 mittels jeweiliger Schraubverbindungen mit dem Fluggestell 14 verbunden.
Die Lagerelemente 18 und 20 sind separat voneinander ausgebildet und zumindest mittelbar miteinander verbundene Bauelemente, welche in axialer Richtung des Elektromotors 12 voneinander beabstandet angeordnet sind. Die axiale Richtung des Elektromotors 12 und somit des Stators 16 und des Rotors 22 fällt dabei mit der Drehachse 24 zusammen. Da die Lagerelemente 18 und 20 in axialer Richtung voneinander beabstandet sind, ist in axialer Richtung zwischen den Lagerelementen 18 und 20 ein Abstand beziehungsweise ein Zwischenraum 30 vorgesehen. In dem Zwischenraum 30 kann beispielsweise wenigstens ein aus 1 erkennbares Gehäuseelement 32 angeordnet sein. Das Gehäuseelement 32 kann separat von den Lagerelementen 18 und 20 ausgebildet sein. Ferner ist es denkbar, dass das Gehäuseelement 32 mit zumindest einem der Lagerelemente 18 und 20 einstückig ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann beispielsweise zumindest eines der Lagerelemente 18 und 20 oder beide Lagerelemente 18 und 20 als Gehäuse beziehungsweise als Gehäuseelement fungieren. Ferner ist es denkbar, dass das separat von den Lagerelementen 18 und 20 ausgebildete Gehäuseelement 32 zum Einsatz kommt.
Das Gehäuseelement 32 umgibt zumindest einen Längenbereich des Stators 16 in Umfangsrichtung des Stators 16 zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, umlaufend, sodass zumindest der Längenbereich des Stators 16 in radialer Richtung des Elektromotors 12 nach außen hin durch das Gehäuseelement 32 überdeckt ist. Die radiale Richtung des Elektromotors 12 verläuft dabei senkrecht zur axialen Richtung. Das Gehäuseelement 32 ist beispielsweise zumindest teilweise in axialer Richtung zwischen den Lagerelementen 18 und 20 angeordnet. Das Gehäuseelement 32 und der Stator 16 sind dabei beispielsweise separat voneinander ausgebildet und zumindest mittelbar miteinander verbunden. Somit ist der Rotor 22 um die Drehachse 24 relativ zu dem Gehäuseelement 32 drehbar.
Aus 3 ist erkennbar, dass der Stator 16 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Stators 16 aufeinanderfolgenden Statorzähnen 34 aufweist, welche beispielsweise jeweils zumindest eine durch wenigstens eine Wicklung gebildete Spule 36 des Stators 16 tragen. Einer der Statorzähne 34 ist in 4 in einer schematischen Darstellung gezeigt. Der Stator 16 ist beispielsweise aus Elektroblech und/oder durch ein Blechpaket gebildet, welches beispielsweise mehrere, in axialer Richtung des Stators 16 beziehungsweise des Elektromotors 12 insgesamt aufeinander gestapelte Segmente, insbesondere aus Elektroblech, aufweist. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Blechpaket eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Stators 16 aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Segmenten, insbesondere aus Elektroblech. Die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmente sind beispielsweise in Umfangsrichtung formschlüssig miteinander verbunden und somit aneinander gehalten. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Segmente und/oder die in axialer Richtung aufeinanderfolgenden beziehungsweise hintereinander angeordneten Segmente stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verbacken, sind.
Besonders gut aus 1 und 2 ist erkennbar, dass eine einer ersten Stirnseite 38 des Lagerelements 18 in axialer Richtung des Rotors 22 zugewandte zweite Stirnseite 40 des Stators 16 mehrere erste Ausnehmungen 42 aufweisen, welche als erste Durchgangsöffnungen ausgebildet sind beziehungsweise ausgebildet sein können und in Umfangsrichtung des Stators 16 hintereinander beziehungsweise aufeinanderfolgend angeordnet und voneinander beabstandet sind. Ferner sind die als erste Durchgangsöffnungen ausgebildeten Ausnehmungen 42 in Umfangsrichtung des Stators 16 gleichmäßig verteilt angeordnet.
Die der zweiten Stirnseite 40 in axialer Richtung des Rotors 22 zugewandte erste Stirnseite 38 des Lagerelements 18 weist mehrere zweite Ausnehmungen 44 auf, welche beispielsweise als zweite Durchgangsöffnungen ausgebildet sein können beziehungsweise ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 44 sind in Umfangsrichtung des Lagerelements 18 hintereinander angeordnet und voneinander beabstandet. Insbesondere sind die zweiten Ausnehmungen 44 in Umfangsrichtung des Lagerelements 18 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die jeweiligen zweiten Ausnehmungen 40 überdecken die jeweiligen ersten Ausnehmungen 42 jeweils zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, sodass jeweils eine der Ausnehmungen 42 mit jeweils einer der Ausnehmungen 44 fluchtet.
Je Ausnehmung 42 beziehungsweise 44 ist ein teilweise in den jeweiligen Ausnehmungen 42 und 44 angeordnetes, separat von dem Lagerelement 18, separat von dem Stator 16 und separat von dem Lagerelement 20 ausgebildetes und sich in axialer Richtung von der jeweiligen Ausnehmung 42 in die jeweilige Ausnehmung 44 beziehungsweise umgekehrt erstreckendes Drehmomentübertragungselement 46 vorgesehen, wobei über die Drehmomentübertragungselemente 46 Drehmomente zwischen dem Stator 16 und dem Lagerelement 18 übertragbar sind. Insbesondere ist es möglich, dass das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 als ein Zugelement ausgebildet ist, sodass der Stator 16 mittel der Zugelemente in axialer Richtung des Rotors 22 gegen das Lagerelement 18 gespannt ist.
Besonders gut aus 4 ist erkennbar, dass die jeweilige Ausnehmung 42 als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, welche den Stator 16 in axialer Richtung vollständig durchdringt. Die mit der Drehachse 24 zusammenfallende axiale Richtung ist in 4 durch einen Doppelpfeil 48 veranschaulicht. Dabei ragt das beispielsweise in sich biege- beziehungsweise eigensteife und somit an sich formstabile Drehmomentübertragungselement 46 in axialer Richtung beidseitig aus der Ausnehmung 42 und somit aus dem Stator 16 heraus.
Die als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung 42 des Stators 16 mündet sowohl an der zweiten Stirnseite 40 als auch an einer der zweiten Stirnseite 40 in axialer Richtung des Rotors 22 abgewandten dritten Stirnseite 50 des Stators 16 an dessen Umgebung 51, sodass die Ausnehmung 42 sowohl eine Ausnehmung der Stirnseite 40 als auch eine Ausnehmung der Stirnseite 50 ist. Des Weiteren weist eine der dritten Stirnseite 50 des Stators 16 in axialer Richtung des Rotors 22 zugewandte vierte Stirnseite 52 des separat von dem Stator 16 und separat von dem Lagerelement 18 ausgebildeten Lagerelements 20 je Durchgangsöffnung 42 eine damit korrespondierende, in zumindest teilweiser Überdeckung mit der jeweiligen Durchgangsöffnung (Ausnehmung 42) angeordnete dritte Ausnehmung auf, wobei die dritten Ausnehmungen des Lagerelements 20 in den Figuren nicht erkennbar sind. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu den zweiten Ausnehmungen 44 des Lagerelements 18 sind ohne weiteres auch auf die dritten Ausnehmungen des Lagerelements 20 übertragbar und umgekehrt. Somit sind beispielsweise auch die dritten Ausnehmungen des Lagerelements 20 in Umfangsrichtung des Lagerelements 20 aufeinanderfolgend angeordnet und voneinander beabstandet und insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet.
Die jeweilige dritte Ausnehmung ist in zumindest teilweiser, insbesondere in zumindest überwiegender oder vollständiger, Überdeckung mit der jeweiligen Ausnehmung 42 (Durchgangsöffnung) angeordnet, sodass das separat von dem Lagerelement 20 ausgebildete und die Durchgangsöffnung (Ausnehmung 42) durchdringende Drehmomentübertragungselement 46 sich in axialer Richtung des Rotors 22 von der Durchgangsöffnung (Ausnehmung 42) zur jeweiligen dritten Ausnehmung erstreckt beziehungsweise umgekehrt und teilweise in der jeweiligen dritten Ausnehmung angeordnet ist. Dabei sind über die Drehmomentübertragungselement 46 Drehmomente zwischen dem Stator 16 und dem Lagerelement 20 übertragbar. Insbesondere ist es denkbar, dass der in axialer Richtung zumindest teilweise zwischen der ersten Stirnseite 38 und der vierten Stirnseite 52 angeordnete Stator 16 mittels der als Zugelemente fungierenden Drehmomentübertragungselemente 46 zumindest in axialer Richtung des Rotors 22 gegen das Lagerelement 20 gespannt.
Auf diese Weise ist der Stator 16 über die Drehmomentübertragungselemente 46 formschlüssig und kraft- beziehungsweise reibschlüssig an die Lagerelemente 18 und 20 angebunden, sodass sowohl axiale als auch radiale Relativbewegungen zwischen dem Stator 16 und den Lagerelementen 18 und 20 vermieden sind. Ferner sind Relativdrehungen zwischen dem Stator 16 und den Lagerelementen 18 und 20 um die Drehachse 24 vermieden. Die formschlüssige Anbindung des Stators 16 an die Lagerelemente 18 und 20 ergibt sich dadurch, dass die Drehmomentübertragungselemente 46 jeweils teilweise in den Lagerelementen 18 und 20 und in dem Stator 16 aufgenommen sind und somit formschlüssig mit dem Stator 16 und den Lagerelementen 18 und 20 zusammenwirken. Auch die jeweilige dritte Ausnehmung ist beispielsweise wie die jeweilige erste Ausnehmung 42 und die jeweilige zweite Ausnehmung 44 in ihrer Umfangsrichtung vollständig umlaufend geschlossen, sodass eine besonders feste und stabile sowie drehfeste Anbindung des Stators 16 an die Lagerelemente 18 und 20 darstellbar ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur jeweiligen Ausnehmung 42 beziehungsweise 44 sind auch ohne weiteres auf die jeweilige dritte Ausnehmung übertragbar und umgekehrt.
Beispielsweise ist es vorgesehen, dass sich die Drehmomentübertragungselemente 46 aufgrund eines Übermaßes in den Ausnehmungen 42 und somit relativ zu dem Stator 16 selbst zentrieren. Somit ist eine in der jeweiligen Ausnehmung 42 ausgebildete Pressverbindung zwischen dem Stator 16 und dem jeweiligen Drehmomentübertragungselement 46 vorgesehen. Mit anderen Worten sitzt das Drehmomentübertragungselement 46 mit einem Presssitz beziehungsweise einer Presspassung in der Ausnehmung 42. Hierzu ist beispielsweise in einem Zustand, in welchem das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 noch nicht in der jeweiligen Ausnehmung 42 angeordnet ist, ein Innenumfang der jeweiligen Ausnehmung 42 geringer als ein Außenumfang des jeweiligen Drehmomentübertragungselements 46. Insbesondere weist das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 außenumfangsseitig und die jeweilige Ausnehmung 42 innenumfangsseitig eine Polygonform auf.
Wie besonders gut aus 3 am Beispiel der Ausnehmungen 42 erkennbar ist, weist die jeweilige Ausnehmung 42 beziehungsweise 44 beziehungsweise die jeweilige dritte Ausnehmung eine unrunde Innenkontur 54 auf. Ferner weist das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 zumindest in einem jeweiligen in der jeweiligen Ausnehmung 42 beziehungsweise 44 beziehungsweise in der jeweiligen dritten Ausnehmung angeordneten Längenbereich eine unrunde Außenkontur 56 auf. Dabei ist die Außenkontur 56 an die jeweilige Innenkontur 54 angepasst. Mit anderen Worten sind die Innenkontur 54 und die Außenkontur 56 als miteinander korrespondierende Gegenkonturen ausgebildet, wobei beispielsweise die Außenkontur 56 eine Positivkontur und die Innenkontur 54 eine an die Positivkontur angepasste und somit mit der Positivkontur korrespondierende Gegen- beziehungsweise Negativkontur ist. Dadurch wirkt beispielsweise das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 in seiner Umfangsrichtung formschlüssig mit der jeweiligen Innenkontur 54 beziehungsweise mit dem jeweiligen Lagerelement 18 beziehungsweise 20 sowie mit dem Stator 16 zusammen, sodass beispielsweise das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 entlang seiner Umfangsrichtung gegen Verdrehungen relativ zu den Lagerelementen 18 und 20 und relativ zu dem Stator 16 gesichert ist. Dadurch können übermäßige Belastungen der Drehmomentübertragungselemente 46 vermieden werden, sodass die Halteanordnung 10 und somit die Anbindung des Elektromotors 12 an das Fluggestell 14 sowie an das Flugzeug insgesamt auch hohe Belastungen, wie sie beispielsweise bei Flugmanövern eines Kunstflugs auftreten, schadfrei ertragen kann.
Aus 1 und 2 ist am Beispiel des Lagerelements 18 besonders gut erkennbar, dass beispielsweise das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 mittels einer jeweiligen Schraubverbindung 58 mit dem Lagerelement 18 verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann demzufolge auch vorgesehen sein, dass das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 mittels einer jeweiligen Schraubverbindung mit dem Lagerelement 20 verbunden ist. Mittels der Schraubverbindung 58, welche wenigstens ein Schraubelement wie beispielsweise eine Schraube aufweisen kann, kann beispielsweise das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 gespannt werden, sodass in den beziehungsweise über das jeweilige Drehmomentübertragungselement 46 eine Zugkraft wirkt. Mittels dieser jeweiligen Zugkraft wird der Stator 16 gegen das jeweilige Lagerelement 18 beziehungsweise 20 beziehungsweise umgekehrt in axialer Richtung des Rotors 22 gespannt, sodass sich zwischen dem Stator 16 und den Lagerelementen 18 und 20 ein Kraft- beziehungsweise Reibschluss ausbildet. Hierdurch können auch besonders hohe Drehmomente von dem Stator 16 an die Lagerelemente 18 übertragen und somit abgestützt werden.
Aus 2 ist erkennbar, dass die jeweilige Schraubverbindung 58 bei dem in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiel an einer Außenseite beziehungsweise an einer äußeren Stirnseite, insbesondere des Lagerelements 18, angeordnet ist. Die Außenseite weist dabei in axialer Richtung nach au-βen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Verschraubung 58 an einer Innenseite, das heißt an einer in axialer Richtung nach innen weisenden Seite, insbesondere des Lagerelements 18, angeordnet ist.
In 2 ist der Elektromotor 12 gehäuselos, das heißt ohne das Gehäuseelement 32 dargestellt. Wie besonders gut aus 2 erkennbar ist, sind separat von den Lagerelementen 18 und 20 und separat von dem Stator 16 sowie separat von dem Gehäuseelement 32 ausgebildete Bänder 60 vorgesehen, welche jeweilige Längenbereiche des Elektromotors 12, insbesondere des Stators 16, in dessen Umfangsrichtung zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, umgeben. Das jeweilige Band 60 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Blech, gebildet, sodass das jeweilige Band 60 als ein Blechband ausgebildet ist. Das jeweilige Band 60 ist beispielsweise ein Spannband, welches insbesondere in radialer Richtung von außen nach innen gegen den Stator 16 gespannt ist. Dabei ist der Elektromotor 12 über die Bänder 60 an das Fluggestell 14 angebunden. Hierzu weist das jeweilige Band 60 wenigstens einen beispielsweise als Flansch ausgebildeten Anschluss 62 auf, über welchen das jeweilige Band 60 mit dem Fluggestell 14 verbunden und somit an dem Fluggestell 14 gehalten ist. Da das Band 60 auf die beschriebene Weise mit dem Stator 16 verbunden ist, ist der Stator 16 beziehungsweise der Elektromotor 12 insgesamt über die Bänder 60 und die Anschlüsse 62 an dem Fluggestell 14 gehalten.
Um den Stator 22 anzutreiben und dadurch um die Drehachse 24 relativ zu dem Stator 16 zu drehen, wird wenigstens ein Drehmoment in Form eines elektromagnetischen Moments bewirkt. Um zu bewirken, dass sich der Rotor 22 um die Drehachse 24 relativ zu dem Stator 16 und relativ zu dem Fluggestell 14 dreht und um zu vermeiden, dass durch das elektromagnetische Moment sich nicht etwa der Stator 16 um die Drehachse 24 relativ zu dem Fluggestell 14 dreht, wird das auf den Ständer (Stator 16) wirkende elektromagnetische Moment mithilfe der beispielsweise als Zugleisten ausgebildeten Drehmomentübertragungselemente 46 an die beispielsweise als Lagerschilde ausgebildeten Lagerelemente 18 und 20 übertragen und über die Lagerelemente 18 und 20 am Fluggestell 14 abgestützt. Die Drehmomentübertragungselemente 46 sind somit eine Anbindung des Stators 16 an die Lagerelemente 18 und 20, wobei die Anbindung zur Drehmomentübertragung von dem Stator 16 an die Lagerelemente 18 und 20 und über diese an das Fluggestell 14 genutzt wird. Die Ausnehmungen 42 sind dabei insbesondere in den auch als Ständerzähne bezeichneten Statorzähnen 34 ausgebildet und werden auch als Aussparungen bezeichnet. Der jeweilige, einfach auch als Zahn bezeichnete Statorzahn 34 ist beispielsweise durch ein Material gebildet, das die jeweilige Ausnehmung 42 in dessen Umfangsrichtung vollständig umlaufend umgibt. Bei dem Material handelt es sich beispielsweise um Elektroblech, sodass der jeweilige Statorzahn 34 beispielsweise aus Elektroblech gebildet ist. Das elektromagnetische Moment wird dabei durch den beschriebenen Formschluss zwischen den Drehmomentübertragungselementen 46 und dem Stator 16, insbesondere den Statorzähnen 34, übertragen, da die Drehmomentübertragungselemente 46 die Ausnehmungen 42 und somit die Statorzähne 34 durchdringen. Die jeweilige Ausnehmung 42 hat sowohl durch ihre Positionierung als auch durch ihre Form keine signifikante Auswirkung auf die magnetischen Material sättigungs erscheinungen.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Drehmomentübertragungselement 46 vorgesehen. Insbesondere ist je Statorzahn 34 wenigstens oder genau ein Drehmomentübertragungselement 46 vorgesehen.
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Drehmomentübertragungselemente 46 an die Lagerelemente 18 und 20 beispielsweise mittels der Schraubverbindungen 58 angebunden. Dabei stehen beispielsweise die Lagerelemente 18 und 20 mit den Statorzähnen 34 über jeweilige Kontaktflächen in Kontakt. Dabei ist in 3 eine dieser Kontaktflächen gezeigt und mit 64 bezeichnet, wobei die in 3 gezeigte Kontaktfläche 64 eine Kontaktfläche des Stators 16, insbesondere eines der Statorzähne 34, ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise das Lagerelement 18 die Kontaktfläche 64 beziehungsweise den Stator 16 an der Kontaktfläche 64 direkt berührt. Auf die beschriebene Weise entsteht an den Kontaktflächen ein Reib- beziehungsweise Kraftschluss zwischen dem Stator 16 und den Lagerelementen 18 und 20. Dieser Reibschluss bietet zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Stator 16 und dem Drehmomentübertragungselement 46 eine zusätzliche Ständer-Verdreh-Sicherung gegen das elektromagnetische Moment, welches auch als elektromagnetisches Drehmoment bezeichnet wird. Durch die axiale Verspannung des Stators 16 mit den Lagerelementen 18 und 20 an den Kontaktflächen, wobei diese axiale Verspannung mittels der Drehmomentübertragungselemente 46 realisiert ist, werden beispielsweise die in axialer Richtung aufeinander gestapelten Segmente des Blechpakets des Stators 16 vor Delamination in axialer Richtung geschützt. Eine Delamination des Blechpakets in radialer Richtung beziehungsweise in Umfangsrichtung des Stators 16, das heißt insbesondere eine Delamination der in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Segmente des Blechpakets, wird durch den Einsatz der Drehmomentübertragungselemente 46 vermieden, da diese sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung formschlüssig mit dem Stator 16 und insbesondere mit dem Blechpaket und somit mit den Segmenten zusammenwirken.
Der Rotor 22 ist beispielsweise über eine jeweilige Lagerung, insbesondere Wälzlagerung, drehbar an dem jeweiligen Lagerelement 18 beziehungsweise 20 gelagert. Wird der Propeller angetrieben, das heißt um die Drehachse 24 relativ zu dem Stator 16 und relativ zu dem Fluggestell 14 gedreht, so übt der Propeller eine Zugkraft auf den Rotor 22 und über diesen auf das Fluggestell 14 sowie auf das Flugzeug insgesamt aus, sodass das Flugzeug angetrieben und in die Luft geflogen werden kann. Die Zugkraft des Propellers wird über den Flansch 26 weiter über die Lagerung beispielsweise auf das Lagerelement 20 und auf die genannten Kontaktflächen insbesondere zwischen dem Lagerelement 20 und dem Stator 16 übertragen. Hierdurch entsteht ein Kraft- beziehungsweise Reibschluss, durch welchen die Zugkraft des Propellers auf den Stator 16 übertragen wird. Der Stator 16 bildet zusammen mit den am Stator 16 gehaltenen Spulen 36 ein sehr schweres Bauteil und insbesondere das schwerste Bauteil des Elektromotors 12. Durch die beschriebene Übertragung der Zugkraft ist eine axiale Kraftanbindung des Stators 16 an die Lagerelemente 18 und 20 realisierbar, was vorteilhaft für die Gestaltung mechanischer Verbindungsbauteile ist.
Wie bereits erwähnt, ist der Elektromotor 12 in 2 gehäuselos dargestellt. Insbesondere ist es denkbar, dass zumindest eines der Lagerelemente 18 und 20 oder beide Lagerelemente 18 und 20 je nach Anwendung die Funktionen eines Gehäuses beziehungsweise des Gehäuseelements 32 übernehmen können. Mittels der in 2 erkennbaren Bänder 60 wird der Elektromotor 12 über die Anschlüsse 62 optional an dem Fluggestell 14 befestigt, sodass die Bänder 16 beziehungsweise die Anschlüsse 62 entfallen könnten. Durch den Einsatz der Bänder 60 werden auf den Elektromotor 12 während des Flugs wirkende Linearbeschleunigungen mechanisch besonders vorteilhaft und günstiger als durch die als Anbindungsflansche verwendeten Flansche 28 abgefangen beziehungsweise abgestützt, denn die Bänder 60 beziehungsweise die Anschlüsse 62 umschließen beiderseits möglichst symmetrisch axial den Schwerpunkt des Elektromotors 12. Bei einer axial symmetrischen Anordnung der Bänder 60 mit den Anschlüssen 62 ist ein auf die Anschlüsse 62 wirkendes und durch eine Linearbeschleunigung bedingtes Kippmoment, anders als im Fall der Flansche 28, gleich Null.
Kommt beispielsweise das im Zwischenraum 30 zwischen den Lagerelementen 18 und 20 angeordnete Gehäuseelement 32 zum Einsatz, können die Bänder 60 mit den Anschlüssen 62 beispielsweise das Gehäuseelement 32 umgeben beziehungsweise umschlie-βen, wie diesbezüglich des Stators 16 bereits erläutert wurde. Bei gehäuselosen Elektromotoren kann beispielsweise in dem dann leeren Zwischenraum 30 zwischen den Lagerschilden 18 und 20 ein Elektromotor integrierter Wärmetauscher eingebaut werden. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das Gehäuseelement 32 als ein Wärmetauscher ausgebildet ist, mittels welchem der Stator 16 gekühlt werden kann. Insbesondere kann der Wärmetauscher eine außenumfangsseitige Mantelfläche des Stators 16 kühlen, insbesondere infolge eines Wärmeübergangs von dem Stator 16 über dessen außenumfangsseitige Mantelfläche an den Wärmetauscher. Der Wärmetauscher kann beispielsweise von einem Kühlmittel durchströmt werden. Das Kühlmittel ist beispielsweise ein Kühlfluid wie ein Kühlgas oder eine Kühlflüssigkeit.
Das Fluggestell 14 ist beispielsweise eine Rohrkonstruktion, welche eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Rohren umfassen kann. Die Rohre sind beispielsweise stoffschlüssig miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt. Das jeweilige Rohr weist beispielsweise einen geschlossenen Hohlquerschnitt auf, welcher insbesondere kreisrund ausgebildet sein kann.
Insgesamt ist erkennbar, dass die Halteanordnung 10 eine technische Möglichkeit beziehungsweise ein technisches Konzept ist, das auf den Ständer wirkende elektromagnetische Drehmoment an die Lagerelemente 18 und 20, das Gehäuseelement 32 und/oder das Fluggestell 14 zu übertragen. Dabei werden beispielsweise in die in dem Elektroblech ausgebildeten Ausnehmungen 42 die Drehmomentübertragungselemente 46 eingesetzt. Die jeweilige Ausnehmung 42 hat sowohl durch ihre Positionierung als auch durch ihre Form keine signifikante Auswirkung auf die magnetischen Materialsättigungserscheinungen. Die Drehmomentübertragungselemente 46 verhindern durch Formschluss das Verdrehen des Stators 16 relativ zu den Lagerelementen 18 und 20. Die Drehmomentübertragungselemente 46 sind axial gespannt und verhindern die Delamination der Segmente des Blechpakets sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung beziehungsweise in Umfangsrichtung des Stators 16. Durch die Verwendung der Drehmomentübertragungselemente 46 kann der Elektromotor 12 bei bestimmten Anwendungen gehäuselos ausgestaltet werden, sodass der Stator 16 in radialer Richtung nach außen hin frei beziehungsweise nicht überdeckt oder unüberdeckt ist.
Eine weitere Besonderheit liegt in einem Kraftfluss, über welchen die Zugkraft des Propellers auf die jeweilige, als axiale Ständerfläche ausgebildete Stirnseite 40 beziehungsweise 50 des Stators 16 und weiter auf die Lagerelemente 18 und 20 und das Fluggestell 14 übertragen wird. Diese Übertragung der axialen Kraft ermöglicht eine effiziente Gestaltung mechanischer Bauteile des Elektromotors 12, denn der Ständer zusammen mit den an ihm gehaltenen Spulen 36 kann das schwerste Bauteil des Elektromotors sein, bei welchem eine vorteilhafte Kraftanbindung und Kraftführung besonders günstig ist. Ein weiteres Merkmal kann die optionale Verwendung der Bänder 60 sein, die den Elektromotor 12, insbesondere den Stator 16 beziehungsweise das Gehäuseelement 32, in Umfangsrichtung zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, umlaufend umhüllen. Die Bänder 60 haben primär die Funktion, Linearbeschleunigungen zumindest nahezu kippmomentenneutral abzufangen beziehungsweise abzustützen und insbesondere auf das Fluggestell 14 zu übertragen. Die Bänder 60 sind dabei so positioniert, dass sie möglichst symmetrisch axial den Schwerpunkt des Elektromotors 12 umschließen.
Bezugszeichenliste

10: Halteanordnung
12: Elektromotor
14: Fluggestell
16: Stator
18: Lagerelement
20: Lagerelement
22: Rotor
24: Drehachse
26: Flansch
28: Flansch
30: Zwischenraum
32: Gehäuseelement
34: Statorzahn
36: Spule
38: Stirnseite
40: Stirnseite
42: Ausnehmung
44: Ausnehmung
46: Zugelement
48: Doppelpfeil
50: Stirnseite
51: Umgebung
52: Stirnseite
54: Innenkontur
56: Außenkontur
58: Schraubverbindung
60: Band
62: Anschluss
64: Kontaktfläche

Claims

Halteanordnung (10) eines Elektromotors (12) zum Antreiben eines Flugzeugs an einem Fluggestell (14), über welches der Elektromotor (12) an eine Tragstruktur des Flugzeugs anbindbar ist, bei welcher der Elektromotor (12) wenigstens ein Lagerelement (18), einen separat von dem Lagerelement (18) ausgebildeten Stator (16) und einen drehbar an dem Lagerelement (18) gelagerten Rotor (22) umfasst, welcher zum Antreiben wenigstens eines Propellers von dem Stator (16) antreibbar und dadurch um eine Drehachse (24) relativ zu dem Stator (16), relativ zu dem Lagerelement (18) und relativ zu dem Fluggestell (14) drehbar ist, wobei: - eine einer ersten Stirnseite (38) des Lagerelements (18) in axialer Richtung (48) des Rotors (22) zugewandte zweite Stirnseite (40) des Stators (16) wenigstens eine erste Ausnehmung (42) und die der zweiten Stirnseite (40) in axialer Richtung (48) des Rotors (22) zugewandte erste Stirnseite (38) des Lagerelements (18) eine in zumindest teilweiser Überdeckung mit der ersten Ausnehmung (42) angeordnete zweite Ausnehmung (44) aufweist; und - wenigstens ein jeweils teilweise in den Ausnehmungen (42, 44) angeordnetes, separat von dem Lagerelement (18) und separat von dem Stator (16) ausgebildetes und sich in axialer Richtung (48) von einer der Ausnehmungen (42, 44) zur jeweils anderen Ausnehmung (44, 42) erstreckendes Drehmomentübertragungselement (46) vorgesehen ist, über welches Drehmomente zwischen dem Stator (16) und dem Lagerelement übertragbar sind.
Halteanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungselement (46) an sich eigensteif ist.
Halteanordnung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ausnehmung (42, 44) in ihrer jeweiligen Umfangsrichtung vollständig umlaufend geschlossen ist.
Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungselement (46) zumindest in einem jeweiligen, in der jeweiligen Ausnehmung (42, 44) angeordneten Längenbereich eine Außenkontur (56) aufweist, welche an eine jeweilige Innenkontur (54) der jeweiligen Ausnehmung (42, 44) angepasst ist.
Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungselement (46) zumindest in einem jeweiligen, in der jeweiligen Ausnehmung (42, 44) angeordneten Längenbereich eine unrunde Außenkontur (56) aufweist.
Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Ausnehmung (42, 44) eine unrunde Innenkontur (54) aufweist.
Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungselement (46) mittels einer Schraubverbindung (58) mit dem Lagerelement (18) verbunden ist.
Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (12) über das Lagerelement (18) an dem Fluggestell (14) gehalten ist.
Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (42) des Stators (16) als eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist, welche an der zweiten Stirnseite (40) und an einer der zweiten Stirnseite (40) in axialer Richtung (48) abgewandten dritten Stirnseite (50) des Stators (16) an dessen Umgebung (51) mündet.
Halteanordnung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - eine der dritten Stirnseite (50) des Stators (16) in axialer Richtung (48) des Rotors (22) zugewandte vierte Stirnseite (52) eines separat von dem Stator (16) ausgebildeten weiteren Lagerelements (20) eine in zumindest teilweiser Überdeckung mit der Durchgangöffnung angeordnete dritte Ausnehmung aufweist; - das separat von dem weiteren Lagerelement (20) ausgebildete Drehmomentübertragungselement (46) die Durchgangsöffnung durchdringt, sich in axialer Richtung (48) von der Durchgangsöffnung zur dritten Ausnehmung erstreckt und teilweise in der dritten Ausnehmung angeordnet ist; und - über das Drehmomentübertragungselement (46) Drehmomente zwischen dem Stator (16) und dem weiteren Lagerelement (20) übertragbar sind.
Halteanordnung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (18, 20) separat voneinander ausgebildet sind.
Halteanordnung (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung (48) zwischen den Lagerelementen (18, 20) wenigstens ein Gehäuseelement (32) angeordnet ist, durch welches der Stator (16) in radialer Richtung des Rotors (22) nach außen zumindest teilweise überdeckt ist.
Halteanordnung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (32) separat von beiden Lagerelementen (18, 20) oder einstückig mit zumindest oder genau einem der Lagerelemente (18, 20) ausgebildet ist.
Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein separat von dem Lagerelement (18) bzw. den Lagerelementen (18, 20) und separat von dem Stator (16) ausgebildetes Band (60) vorgesehen ist, welches zumindest einen Längenbereich des Elektromotors (12), insbesondere des Stators (16), in dessen Umfangsrichtung zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, umgibt, wobei der Elektromotor (12) über das Band (60) an das Fluggestell (14) angebunden ist.
Flugzeug, mit wenigstens einer Halteanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.