DE102018220462A1 - Electrically driven machine, in particular a pump - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere Pumpe, mit einem Elektromotor, der einen auf einer Rotorwelle (7) angeordneten Rotor (4) umfasst, der in einem Stator drehbar ist, der mit einem Statorgehäusekörper (16) aus einem Kunststoffmaterial (17) umspritzt ist, und mit zwei Lagern (13), um die Rotorwelle (7) mit dem Rotor axial und radial zu lagern.Um die elektrisch angetriebene Maschine konstruktiv, insbesondere im Hinblick auf eine unerwünscht lange Toleranzkette bei der Rotorwellenlagerung, zu verbessern, ist die Rotorwelle (7) mit einem Radial-Axial-Gleitlager (20) radial und axial sowohl in Richtung eines rotierenden Maschinenelements (8) als auch in der entgegengesetzten axialen Richtung gelagert.The invention relates to an electrically driven machine, in particular a pump, with an electric motor, which comprises a rotor (4) which is arranged on a rotor shaft (7) and can be rotated in a stator, which has a stator housing body (16) made of a plastic material (17). is overmolded, and with two bearings (13) to support the rotor shaft (7) with the rotor axially and radially. To improve the design of the electrically driven machine, in particular with regard to an undesirably long tolerance chain in the rotor shaft bearing, the Rotor shaft (7) with a radial-axial slide bearing (20) is mounted radially and axially both in the direction of a rotating machine element (8) and in the opposite axial direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere Pumpe, mit einem Elektromotor, der einen auf einer Rotorwelle angeordneten Rotor umfasst, der in einem Stator drehbar ist, der mit einem Statorgehäusekörper aus einem Kunststoffmaterial umspritzt ist, und mit zwei Lagern, um die Rotorwelle mit dem Rotor axial und radial zu lagern.The invention relates to an electrically driven machine, in particular a pump, with an electric motor which comprises a rotor which is arranged on a rotor shaft and which is rotatable in a stator, which is extrusion-coated with a stator housing body made of a plastic material, and with two bearings around the rotor shaft to store the rotor axially and radially.
Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere Pumpe, mit einem Elektromotor, der einen auf einer Rotorwelle angeordneten Rotor umfasst, der in einem Stator drehbar ist, der mit einem Statorgehäusekörper aus einem Kunststoffmaterial umspritzt ist, und mit zwei Lagern, um die Rotorwelle mit dem Rotor axial und radial zu lagern, konstruktiv, insbesondere im Hinblick auf eine unerwünscht lange Toleranzkette bei der Rotorwellenlagerung, zu verbessern.The object of the invention is to provide an electrically driven machine, in particular a pump, with an electric motor, which comprises a rotor arranged on a rotor shaft, which is rotatable in a stator, which is extrusion-coated with a stator housing body made of a plastic material, and with two bearings to support the rotor shaft with the rotor axially and radially, constructively, especially with regard to an undesirably long tolerance chain in the rotor shaft bearing, to improve.
Die Aufgabe ist bei einer elektrisch angetriebenen Maschine, insbesondere Pumpe, mit einem Elektromotor, der einen auf einer Rotorwelle angeordneten Rotor umfasst, der in einem Stator drehbar ist, der mit einem Statorgehäusekörper aus einem Kunststoffmaterial umspritzt ist, und mit zwei Lagern, um die Rotorwelle mit dem Rotor axial und radial zu lagern, dadurch gelöst, dass die Rotorwelle mit einem Radial-Axial-Gleitlager radial und axial sowohl in Richtung eines rotierenden Maschinenelements als auch in der entgegengesetzten axialen Richtung gelagert ist. Die elektrisch angetriebene Maschine ist insbesondere als elektrisch angetriebene Pumpe ausgeführt. Dann handelt es sich bei dem rotierenden Maschinenelement vorzugsweise um ein rotierendes Pumpenelement, wie einen Impeller. Die Pumpe ist zum Beispiel als Wasserpumpe ausgeführt und wird mit dem Impeller auch als Impellerpumpe bezeichnet. Der Statorgehäusekörper kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Stator kann ganz oder teilweise mit dem Kunststoffmaterial umspritzt sein. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse des Rotors der elektrisch angetriebenen Maschine. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse des Rotors der elektrisch angetriebenen Maschine. Analog bedeutet radial quer zur Drehachse des Rotors der elektrisch angetriebenen Maschine.The object is in an electrically driven machine, in particular a pump, with an electric motor which comprises a rotor arranged on a rotor shaft, which is rotatable in a stator, which is extrusion-coated with a stator housing body made of a plastic material, and with two bearings around the rotor shaft to be supported axially and radially with the rotor, in that the rotor shaft is supported radially and axially with a radial-axial slide bearing both in the direction of a rotating machine element and in the opposite axial direction. The electrically driven machine is designed in particular as an electrically driven pump. Then the rotating machine element is preferably a rotating pump element, such as an impeller. The pump is designed, for example, as a water pump and is also referred to as an impeller pump with the impeller. The stator housing body can be made in one part or in several parts. The stator can be completely or partially extrusion-coated with the plastic material. The term axial refers to an axis of rotation of the rotor of the electrically driven machine. Axial means in the direction or parallel to the axis of rotation of the rotor of the electrically driven machine. Analogously means radially transverse to the axis of rotation of the rotor of the electrically driven machine.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Radial-Axial-Gleitlager eine Lagerbuchse mit zwei voneinander abgewandten axialen Anlaufflächen umfasst. Das ist kostengünstig herstellbar und liefert den Vorteil, dass ein zweites Axiallager für die Rotorwelle entfallen kann. Darüber hinaus kann so eine kürzere Toleranzkette realisiert werden, um die Rotorwelle mit einem geringeren axialen Spiel zu lagern.A preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the radial-axial sliding bearing comprises a bearing bush with two axial contact surfaces facing away from one another. This can be produced inexpensively and provides the advantage that a second axial bearing for the rotor shaft can be dispensed with. In addition, a shorter tolerance chain can be realized in this way in order to support the rotor shaft with less axial play.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers zusammen mit dem Stator mit dem Statorgehäusekörper aus dem Kunststoffmaterial umspritzt ist. So wird auf einfache Art und Weise ein eingegossenes Festlager mit beidseitigem axialem Anlauf geschaffen. Die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers ist vorteilhaft ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial gebildet, aber vorzugsweise aus einem anderen Kunststoffmaterial als der Statorgehäusekörper. Das Kunststoffmaterial für die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers ist vorteilhaft im Hinblick auf seine tribologischen Eigenschaften ausgewählt. Das Kunststoffmaterial für den Statorgehäusekörper ist vorteilhaft im Hinblick auf hohe Stabilität und Elastizität ausgewählt.Another preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the bearing bush of the radial-axial sliding bearing is extrusion-coated from the plastic material together with the stator with the stator housing body. In this way, a cast-in fixed bearing with axial run-up on both sides is created in a simple manner. The bearing bush of the radial-axial sliding bearing is advantageously also formed from a plastic material, but preferably from a different plastic material than the stator housing body. The plastic material for the bearing bush of the radial-axial plain bearing is advantageously selected with regard to its tribological properties. The plastic material for the stator housing body is advantageously selected with a view to high stability and elasticity.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers mindestens ein Formschlussgeometriemerkmal aufweist, das eine stabile axiale Verankerung der Lagerbuchse in dem Statorgehäusekörper sicherstellt. Da die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers und der Statorgehäusekörper aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien, gebildet sind, kann es passieren, dass die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers nicht oder nicht vollständig stoffschlüssig mit dem Statorgehäusekörper verbunden ist. Das Formschlussgeometriemerkmal umfasst zum Beispiel eine im Wesentlichen kreisringscheibenartige Rippe, die radial nach außen von der Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers absteht. Besonders bevorzugt umfasst die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers zwei solche Rippen. Wenn die Rippe oder die Rippen mit dem Kunststoffmaterial umspritzt ist beziehungsweise sind, dann sind axiale Relativbewegungen zwischen der Lagerbuchse und dem Statorgehäusekörper ausgeschlossen.Another preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the bearing bush of the radial-axial slide bearing has at least one form-fitting geometry feature which ensures stable axial anchoring of the bearing bush in the stator housing body. Since the bearing bush of the radial-axial sliding bearing and the stator housing body are formed from different materials, in particular from different plastic materials, it can happen that the bearing bush of the radial-axial sliding bearing is not or not completely integrally connected to the stator housing body. The form-fitting geometry feature comprises, for example, a substantially annular disk-like rib which projects radially outward from the bearing bush of the radial-axial plain bearing. The bearing bush of the radial-axial sliding bearing particularly preferably comprises two such ribs. If the rib or the ribs is or are encapsulated with the plastic material, then axial relative movements between the bearing bush and the stator housing body are excluded.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers mindestens ein Formschlussgeometriemerkmal aufweist, das eine drehfeste Verankerung der Lagerbuchse in dem Statorgehäusekörper sicherstellt. Das Formschlussgeometriemerkmal zur drehfesten Verankerung der Lagerbuchse in dem Statorgehäusekörper umfasst zum Beispiel eine rechteckige Ausnehmung in mindestens einer der vorab beschriebenen Rippen. So kann auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes Verdrehen der Lagerbuchse in dem Statorgehäusekörper verhindert werden.Another preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the bearing bush of the radial-axial sliding bearing has at least one form-fitting geometry feature which ensures that the bearing bush is non-rotatably anchored in the stator housing body. The form-fitting geometry feature for the rotationally fixed anchoring of the bearing bush in the stator housing body comprises, for example, a rectangular recess in at least one of the ribs described above. In this way, undesired twisting of the bearing bush in the stator housing body can be prevented in a simple manner.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers als Doppelbundbuchse mit einem ersten Lagerbund, an dem sich der Rotor axial abstützt, und einem zweiten Lagerbund ausgeführt ist, an dem sich eine Maschinenelementbuchse axial abstützt. Die Maschinenelementbuchse wird auch als Pumpenelementbuchse bezeichnet, wenn die elektrisch angetriebene Maschine als elektrisch angetriebene Pumpe ausgeführt ist. Der erste Lagerbund der Doppelbundbuchse ist vorteilhaft axial an einer Rotorscheibe des Rotors abgestützt. Die Rotorscheibe ist zum Beispiel aus einem metallischen Material gebildet. Die Rotorscheibe des Rotors ist vorteilhaft aus einem Stahlmaterial gebildet. Die Maschinenelementbuchse, insbesondere die Pumpenelementbuchse, ist vorteilhaft ebenfalls aus einem metallischen Material gebildet, zum Beispiel einem Stahlmaterial.Another preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the bearing bush of the radial-axial sliding bearing is designed as a double collar bushing with a first bearing collar on which the rotor is axially supported and a second bearing collar on which a machine element bush is axially supported . The machine element bush is also referred to as a pump element bush if the electrically driven machine is designed as an electrically driven pump. The first bearing collar of the double collar bushing is advantageously axially supported on a rotor disk of the rotor. The rotor disk is formed, for example, from a metallic material. The rotor disk of the rotor is advantageously formed from a steel material. The machine element bushing, in particular the pump element bushing, is advantageously also formed from a metallic material, for example a steel material.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Lagerbund der Doppelbundbuchse jeweils mindestens eine radial verlaufende Vertiefung aufweisen, die den Durchtritt eines Kühl- und/oder Schmiermediums ermöglichen. Bei dem Kühl- und/oder Schmiermedium kann es sich auch um ein Arbeitsmedium der Maschine, insbesondere Pumpe, handeln. Bei dem Arbeitsmedium der Maschine, insbesondere Pumpe, handelt es sich insbesondere um Wasser oder Öl. Das Wasser oder Öl wird nicht in Reinform verwendet, sondern vorzugsweise mit circa fünfzig Prozent eines synthetischen Zusatzes, der ein Gefrieren verhindern soll.A further preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the first and the second bearing collar of the double collar bushing each have at least one radially extending depression, which allow the passage of a cooling and / or lubricating medium. The cooling and / or lubricating medium can also be a working medium of the machine, in particular a pump. The working medium of the machine, in particular the pump, is in particular water or oil. The water or oil is not used in its pure form, but preferably with approximately fifty percent of a synthetic additive that is intended to prevent freezing.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenelementbuchse als Bundbuchse mit einem Bund ausgeführt ist, der axial an dem zweiten Lagerbund der Doppelbundbuchse abgestützt ist. Die Maschinenelementbuchse, insbesondere Pumpenelementbuchse, ist fest mit dem Maschinenelement, insbesondere dem Pumpenelement, verbunden. Die Maschinenelementbuchse mit dem Maschinenelement, insbesondere die Pumpenelementbuchse mit dem Pumpenelement, ist wiederum fest mit der Rotorwelle verbunden. Die feste Verbindung zwischen der Maschinenelementbuchse und der Rotorwelle ist zum Beispiel durch einen Presssitz realisiert.Another preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the machine element bushing is designed as a collar bushing with a collar which is axially supported on the second bearing collar of the double collar bushing. The machine element bushing, in particular pump element bushing, is firmly connected to the machine element, in particular the pump element. The machine element bush with the machine element, in particular the pump element bush with the pump element, is in turn firmly connected to the rotor shaft. The fixed connection between the machine element bush and the rotor shaft is realized, for example, by a press fit.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der elektrisch angetriebenen Maschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle auf einer dem Radial-Axial-Gleitlager abgewandten Seite des Rotors in einem Loslager nur radial gelagert ist. Das Loslager ist vorteilhaft als zweites Gleitlager ausgeführt, aber im Unterschied zu dem Radial-Axial-Gleitlager weist das zweite Gleitlager keine axiale Anlauffläche auf. Das Loslager ist vorteilhaft als reines Radiallager ausgeführt. Das Loslager umfasst zum Beispiel eine Maschinenelementbuchse, insbesondere Pumpenelementbuchse, die in eine Wärmesenke eines Steuerungsgehäuses eingepresst ist.Another preferred exemplary embodiment of the electrically driven machine is characterized in that the rotor shaft is mounted only radially in a floating bearing on a side of the rotor facing away from the radial-axial sliding bearing. The floating bearing is advantageously designed as a second sliding bearing, but in contrast to the radial-axial sliding bearing, the second sliding bearing has no axial contact surface. The floating bearing is advantageously designed as a pure radial bearing. The floating bearing comprises, for example, a machine element bush, in particular a pump element bush, which is pressed into a heat sink of a control housing.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Radial-Axial-Gleitlager, eine Lagerbuchse, insbesondere eine Doppelbundbuchse, eine Lageranordnung und/oder einen Stator, insbesondere einen Statorgehäusekörper, für eine vorab beschriebene elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere Pumpe. Die genannten Teile sind separat handelbar.The invention further relates to a radial-axial sliding bearing, a bearing bush, in particular a double collar bushing, a bearing arrangement and / or a stator, in particular a stator housing body, for a previously described electrically driven machine, in particular a pump. The parts mentioned can be traded separately.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Herstellen und/oder Montieren einer vorab beschriebenen Maschine, insbesondere Pumpe.The invention optionally also relates to a method for producing and / or assembling a machine, in particular a pump, as described above.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Werkzeug zum Herstellen einer vorab beschriebenen Maschine, insbesondere Pumpe, oder einer vorab beschriebenen Lagerbuchse, insbesondere Doppelbundbuchse.The invention optionally also relates to a tool for producing a previously described machine, in particular a pump, or a previously described bearing bush, in particular a double collar bushing.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine als Impellerpumpe ausgeführte elektrisch angetriebene Maschine mit einer Rotorwelle, die mit einem Radial-Axial-Gleitlager radial und axial gelagert ist, im Längsschnitt; -
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus1 mit dem Radial-Axial-Gleitlager; und -
3 eine perspektivische Darstellung einer Doppelbundbuchse des Radial-Axial-Gleitlagers aus den1 und2 .
-
1 an electrically driven machine designed as an impeller pump with a rotor shaft, which is mounted radially and axially with a radial-axial slide bearing, in longitudinal section; -
2nd an enlargedsection 1 with the radial-axial plain bearing; and -
3rd a perspective view of a double collar bushing of the radial-axial sliding bearing from the1 and2nd .
In
Der Elektromotor
Bei dem Maschinenelement
Der Pumpengehäusekörper
Der Stator
In
Die Pumpenelementbuchse
Die in
Aus einer Zusammenschau der
Die Doppelbundbuchse
In axialer Richtung sind die Rippen
Die Formschlussgeometriemerkmale
In
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- Maschine, insbesondere PumpeMachine, especially pump
- 22nd
- PumpensteuerungPump control
- 33rd
- ElektromotorElectric motor
- 44th
- Rotorrotor
- 55
- DrehachseAxis of rotation
- 66
- Statorstator
- 77
- RotorwelleRotor shaft
- 88th
- Maschinenelement, insbesondere PumpenelementMachine element, in particular pump element
- 99
- ImpellerImpeller
- 1010th
- PumpengehäusePump housing
- 1111
- PumpengehäusekörperPump housing body
- 1212
- GehäusedeckelHousing cover
- 1313
- Gleitlagerbearings
- 1414
- RadiallagerbuchseRadial bearing bush
- 1515
- StatorgehäuseStator housing
- 1616
- StatorgehäusekörperStator housing body
- 1717th
- KunststoffmaterialPlastic material
- 1818th
- RotorscheibeRotor disc
- 1919th
- RotorscheibeRotor disc
- 2020th
- Radial-Axial-GleitlagerRadial-axial plain bearings
- 2121st
- LagerbuchseBearing bush
- 2222
- AnlaufflächeContact area
- 2323
- AnlaufflächeContact area
- 2424th
- Maschinenelementbuchse, insbesondere PumpenelementbuchseMachine element bushing, in particular pump element bushing
- 2525th
- BundFederation
- 2626
- DoppelbundbuchseDouble collar socket
- 2727th
- erster Lagerbundfirst camp
- 2828
- zweiter Lagerbundsecond camp
- 3131
- FormschlussgeometriemerkmalForm fit geometry feature
- 3232
- FormschlussgeometriemerkmalForm fit geometry feature
- 3333
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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