DE102021131407B4

DE102021131407B4 - Elektromotor, insbesondere Reluktanzmotor

Info

Publication number: DE102021131407B4
Application number: DE102021131407.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Nürnberger; Lars-Fredrik Berg; Martin Doppelbauer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2041-12-01
Also published as: DE102021131407A1

Abstract

Elektromotor mit einem relativ zu einem Stator (2) in dessen Innern drehangetriebenen Rotor (3) und mit einem zumindest den Stator (2) aufnehmenden Gehäuse (1), insbesondere in Form eines Reluktanzmotors, wobei wenigstens eines der Bauteile aus der Gruppe Rotor (3), Stator (2) und Gehäuse (1) des Elektromotors eine Mehrzahl an um dessen Umfang verteilt angeordneten Schwingungstilgern (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schwingungstilger (10) eine in einem Hohlraum (20) des Bauteils angeordnete Tilgermasse (12) umfasst, welche in dem Hohlraum (20) über wenigstens eine Tilgerfeder (13) festgelegt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem relativ zu einem Stator in dessen Innern drehangetriebenen Rotor und mit einem zumindest den Stator aufnehmenden Gehäuse, insbesondere in Form eines Reluktanzmotors, wobei wenigstens eines der Bauteile aus der Gruppe Rotor, Stator und Gehäuse des Elektromotors eine Mehrzahl an um dessen Umfang verteilt angeordneten Schwingungstilgern aufweist.
Im Zuge des ökologischen Wandels, insbesondere von Industrie und Verkehr, gewinnen Elektromotoren gegenüber Verbrennungsmotoren eine zunehmende Bedeutung. Neben herkömmlichen Elektromotoren, bei welchen mittels stromdurchflossener Leiterspulen Magnetfelder und somit gegenseitige Anziehungs- und Abstoßungskräfte, die sogenannten Lorentzkräfte, erzeugt werden, welche in eine Rotationsbewegung umgesetzt werden, finden inzwischen zunehmend auch alternative Bauformen von Elektromotoren Verwendung, wie insbesondere Reluktanzmotoren. Bei letzteren werden sowohl Permanentmagneten als auch elektrische Wicklungen an dem Rotor, wie sie bei herkömmlichen Elektromotoren vorgesehen sind, ebenso entbehrlich wie einem erhöhten Verschleiß unterliegende Bauteile, wie Bürsten, Schleifringe und dergleichen. Bekannte Bauarten von Reluktanzmotoren umfassen beispielsweise Synchron- und Asynchron-Reluktanzmotoren, geschaltete Reluktanzmotoren und Reluktanz-Schrittmotoren.
Ein Nachteil von Reluktanzmotoren sowie von Elektromotoren, welche die Bauformen von Reluktanzmotoren mit jenen herkömmlicher Elektromotoren kombinieren, besteht insbesondere darin, dass sie eine relativ hohe Schwingungsbelastung, einhergehend mit einer erhöhten Geräuschentwicklung, aufweisen, was auch für andere Typen von Elektromotoren, wie beispielsweise für Transversalflussmotoren, gilt. Dies führt zu hörbaren und/oder spürbaren Schwingungen des Elektromotors bzw. einer hiermit ausgestatteten Vorrichtung, wie beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, welche auch als „NVH“ („Noise, Vibration, Harshness“; „Geräusch, Vibration, Rauigkeit“) bezeichnet werden.
Die US 6 736 423 B2 beschreibt eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung von Teilen eines Kraftfahrzeugs, bei welchen es sich unter anderem um Elektromotoren mit einem relativ zu einem Stator drehangetriebenen Rotor handeln kann, welche in einem Gehäuse aufgenommen sind. Ein mit dem Stator verbundenes und ein Teil des Gehäuses bildendes Dämpfungsbauteil ist mit einer Mehrzahl an Schwingungstilgern in Form von Granulatpartikeln versehen, die in Form von mehreren, mittels Trennwänden voneinander getrennten Hohlräumen untergebracht sind, um die Motorschwingungen zu dämpfen.
Die EP 1 814 209 B1 beschreibt ein weiteres Schwingungsdämpfungssystem für die Statorwicklung eines Elektromotors, welches eine Mehrzahl an Dämpfungselementen umfasst, deren Dämpfungseigenschaften mittels eines Stellelementes in Form eines piezoelektrischen Elementes veränderbar sind. Die Dämpfungselemente können in Form von Schwingungstilgern ausgestaltet sein, welche einen Trägheitskörper aufweisen, der mittels eines nachgiebigen Dämpfungsstabes an einem Stützbauteil gehalten ist, welches im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Achse des Elektromotors ausgebildet ist. Die Trägheitskörper sind auf diese Weise etwa senkrecht zur Achse des Stützbauteils sowie auch in andere Raumrichtungen auslenkbar, um Schwingungsanregungen entgegenzuwirken, wie sie insbesondere auf die zwischen dem Rotor und dem Stator wirkenden elektromagnetischen Kräfte zurückzuführen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise dahingehend weiterzubilden, dass die anlässlich seines Betriebs entstehenden Schwingungen weitestgehend eliminiert oder zumindest vermindert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Elektromotor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest einer der Schwingungstilger eine in einem Hohlraum des Bauteils angeordnete Tilgermasse umfasst, welche in dem Hohlraum über wenigstens eine Tilgerfeder festgelegt ist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht demnach eine Mehrzahl an mechanischen Schwingungstilgern vor, welche ihrerseits schwingungsfähig sind und an zumindest einem oder mehreren Bauteilen des Elektromotors, wie an seinem Rotor, an seinem Stator und/oder an seinem Gehäuse, angeordnet sind. Zumindest einer der Schwingungstilger, vorzugsweise mehrere oder auch alle Schwingungstilger, ist bzw. sind dabei in (je) einem Hohlraum des Bauteils angeordnet, so dass die Schwingungstilger einerseits vor äußeren Einwirkungen geschützt in den Elektromotor integriert sind, andererseits eine unmittelbare Schwingungsverminderung des jeweiligen Bauteils des Elektromotors gewährleistet ist. Die Hohlräume können dabei regelmäßige, geometrische bestimme Geometrien aufweisen, z.B. im Wesentlichen quaderförmig, kugelförmig, tetraedrisch oder dergleichen sein, oder auch unregelmäßige Hohlraumformen besitzen. In Bezug auf die konstruktive Ausgestaltung der Schwingungstilger sieht die Erfindung vor, dass zumindest einer der Schwingungstilger eine in dem Hohlraum des Bauteils angeordnete Tilgermasse umfasst, welche in dem Hohlraum über wenigstens eine Tilgerfeder, insbesondere im Wesentlichen in Form einer Blattfeder oder eines Federstabes, festgelegt ist.
Die in den Bauteilen des Elektromotors während des Betriebs auftretenden Schwingungen werden auf diese Weise unmittelbar am Ort ihrer Entstehung wirksam reduziert, wobei eine Umverteilung der parasitären Schwingungen der Bauteile in die Schwingungstilger stattzufinden vermag. Je nach Anordnung der Schwingungstilger an bzw. in dem Rotor, dem Stator und/oder dem Gehäuse können auf diese Weise beispielsweise sowohl Radialbiegewellen als auch Tangentialwellen des Stators und/oder Torsionswellen, Radialbiegewellen und Drehungleichförmigkeiten des Rotors, wie sie anlässlich der während des Betriebs des Elektromotors auftretenden Schwingungen erzeugt werden, wirksam kompensiert werden. Die Schwingungsrichtung und die Masse der Schwingungstilger und somit deren Frequenz und Amplitude kann dabei an die in dem jeweiligen Elektromotor auftretenden Schwingungen angepasst werden. Die Baugröße der Schwingungstilger kann dabei in breiten Intervallen, z.B. von weniger als 1 mm bis mehrere mm, variieren, um sowohl für eine ideale Integration der Schwingungstilger in dem Elektromotor als auch für eine Anpassung derselben an die parasitären Schwingungen des Elektromotors zu sorgen. Die Mehrzahl an Schwingungstilgern, welche in dem Rotor, in dem Stator und/oder in dem Motorgehäuse örtlich verteilt angeordnet sind, stellt auf diese Weise ein akustisches Metamaterial dar, welches in den Elektromotor integriert ist.
Zumindest einige der Mehrzahl an Schwingungstilgern können vorzugsweise eine unterschiedliche Schwingungsbewegungsrichtung aufweisen und beispielsweise vornehmlich in verschiedenen Radialrichtungen und/oder vornehmlich in Tangential- bzw. Umfangsrichtung des Rotors angeordnet sein, so dass eine Schwingungsminderung des Elektromotors in praktisch allen Richtungen, in welchen bauartbedingt während des Betriebs Schwingungen auftreten können, sichergestellt ist. Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die Schwingungsrichtung zumindest einiger Schwingungstilger sowohl eine radiale als auch eine tangentiale Richtungskomponente besitzt, also unter einem endlichen Winkel größer 0° und kleiner 90° sowohl in Bezug auf die Radialrichtung als auch in Bezug auf die Tangentialrichtung des Rotors wirksam ist. Alternativ oder zusätzlich können zumindest einige der Mehrzahl an Schwingungstilgern eine unterschiedliche Frequenz und/oder Amplitude aufweisen, was beispielsweise durch unterschiedliche Massen verschiedener Schwingungstilger gewährleistet sein kann, so dass stets eine Mehrzahl an Schwingungstilgern eine von aktuell auftretenden parasitären Schwingung des Elektromotors verschiedene Schwingungsrichtung, -amplitude und/oder -frequenz besitzt, um die parasitären Schwingungen des Elektromotors stets zuverlässig zu kompensieren. Die vorgenannten Eigenschaften der Schwingungstilger, wie deren Schwingungsbewegungsrichtungen, Eigenfrequenzen, Amplituden und Frequenzen, variieren folglich zweckmäßigerweise örtlich verteil über den Stator, den Rotor und/oder das Motorgehäuse.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum, in welchem der Schwingungstilger angeordnet ist, ein insbesondere in flüssiger oder pastöser Form vorliegendes Fluid aufnimmt, um die Schwingungseigenschaften des Schwingungstilgers je nach Viskosität des Fluides zu verändern. Der Hohlraum kann dabei permanent mit dem Fluid befüllt sein oder in Abhängigkeit von den in dem Elektromotor auftretenden Schwingungen bedarfsweise mit dem Fluid befüllbar sein, indem er beispielsweise über eine Pumpe mit einem Fluidreservoir in Verbindung steht. Ferner ist es denkbar, dass nur einige oder alle Hohlräume in dem jeweiligen Bauteil des Elektromotors, in welchen die Schwingungstilger angeordnet sind, mit demselben oder mit verschiedenen Fluiden, insbesondere mit solchen mit verschiedener Viskosität, befüllt sind. Das Schwingungsverhalten der jeweiligen Schwingungstilger kann auf diese Weise individuell an die in dem jeweiligen Elektromotor auftretenden Schwingungen angepasst werden, um letztere in idealer Weise zu verringern.
In diesem Zusammenhang kann beispielsweise auch die Viskosität des Fluides veränderbar sein, wobei es sich bei dem Fluid insbesondere

- um ein Fluid mit einer temperaturabhängigen Viskosität, und/oder
- um ein magnetorheologisches Fluid, und/oder
- um ein elektrorheologisches Fluid

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Elektromotors kann in Bezug auf die konstruktive Ausgestaltung der Schwingungstilger vorgesehen sein, dass zumindest einer der Schwingungstilger ferner eine Mehrzahl an den Hohlraum - sei er mit einem Fluid der vorstehend beschriebenen Art befüllt oder nicht - des Bauteils nicht vollständig ausfüllenden Granulatpartikeln umfasst. Bei den Granulatpartikel kann es sich um ein gegenüber dem Hohlraumvolumen feinkörniges Granulat handeln, dessen Korngröße, Korngeometrie und/oder Dichte mehr oder minder identisch oder insbesondere unterschiedlich sein kann, wobei die Granulatpartikel zweckmäßigerweise aus einem weder ferro- noch paramagnetischen Material gebildet sein sollten, um bei auftretenden Schwingungen des Elektromotors ihrerseits in Schwingung versetzt zu werden und die Schwingungen des Elektromotors dabei zu verringern, ohne dass dies durch während des Betriebs des Elektromotors erzeugte Magnetfelder beeinträchtigt wird. Die Korngeometrie des Granulates kann einerseits geometrisch unbestimmte Formen besitzen und z.B. verschiedene unregelmäßige Granulatpartikel umfassen, oder die Korngeometrie kann eine geometrisch bestimmte Form aufweisen, z.B. im Wesentlichen kugel- oder ellipsoidförmig, würfel- oder quaderförmig oder dergleichen sein.
Wie bereits angedeutet, können in diesem Zusammenhang beispielsweise zumindest zwei Hohlräume des Bauteils mit unterschiedlichen Mengen an Granulat und/oder mit verschiedenen Granulaten versehen sein, um das Schwingungsverhalten der Granulatpartikel zwecks einer größtmöglichen Schwingungsverminderung an die in dem jeweiligen Bauteil des Elektromotors auftretenden Schwingungen anzupassen.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Schwingungstilger mit einer in dem Hohlraum des Bauteils angeordnete Tilgermasse, welche in dem Hohlraum über wenigstens eine Tilgerfeder festgelegt ist, grundsätzlich in Kombination mit einem in dem Hohlraum des Bauteils eingebrachten Fluid, insbesondere in flüssiger oder pastöser Form, der vorbeschriebenen Art und/oder mit einer Mehrzahl an gleichfalls in dem Hohlraum des Bauteils aufgenommenen Granulatpartikeln als (weitere) Schwingungstilger zum Einsatz gelangen können.
Ein derartiger, einerseits eine Tilgermasse und andererseits eine Tilgerfeder umfassender Schwingungstilger kann im Hinblick auf eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfache und kostengünstige Ausgestaltung beispielsweise derart aufgebaut sein, dass der Schwingungstilger eine im Bereich des einen Endes der wenigstens einen Tilgerfeder befestigte Tilgermasse aufweist, wobei die wenigstens eine Tilgerfeder an ihrem der Tilgermasse entgegengesetzten Ende in dem Hohlraum des Bauteils festlegt ist. Die Tilgermasse kann dabei mittels einer oder auch mehrerer Tilgerfedern an dem jeweiligen Bauteil des Elektromotors festgelegt sein, wie beispielsweise mittels zwei oder mehrerer parallel angeordneter Tilgerfedern oder auch mittels zwei oder mehrerer Tilgerfedern, welche an unterschiedlichen Seiten der Tilgermasse, z.B. an im Wesentlichen entgegengesetzten Seiten derselben, befestigt sind. Handelt es sich bei dem Elektromotor um einen Reluktanzmotor, dessen Rotor und Stator üblicherweise aus mehreren Blechlagen von Blechpaketen gebildet sind, besteht neben einem Einsatz von vorgefertigten Schwingungstilgern, welche in dem jeweiligen Bauteil des Elektromotors montiert werden, des Weiteren die in konstruktiver Hinsicht besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit, die Schwingungstilger lokal aus den Blechlagen von Rotor und/oder Stator auszuschneiden bzw. auszustanzen, wobei die Schwingungsbewegungsrichtung, die Tilgermasse sowie die Steifigkeit der Tilgerfeder und somit auch die Schwingungsfrequenz und -amplitude eines jeweiligen Schwingungstilgers durch die Geometrie der ausgeschnittenen Schwingungstilger, wie z.B. durch die Länge und Breite der Tilgerfeder und/oder deren Anzahl und Anordnung an der Tilgermasse sowie die Form und Größe der Tilgermasse, in weiten Grenzen variiert und an den jeweiligen Elektromotor angepasst werden können.
Darüber hinaus kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Schwingungstilger ein erstes Hebelgestänge aufweist, welches schwenkbar in dem Hohlraum des Bauteils angelenkt ist, wobei die Tilgermasse an wenigstens einer ersten Hebelstange des ersten Hebelgestänges befestigt ist und die wenigstens eine Tilgerfeder an ihrem einen Ende in dem Hohlraum des Bauteils und an ihrem entgegengesetzten Ende an wenigstens einer weiteren ersten Hebelstange des ersten Hebelgestänges festgelegt ist. Das erste Hebelgestänge kann beispielsweise eine Mehrzahl an aneinander angelenkten ersten Hebelstangen umfassen, welche über beliebige bekannte Gelenke einschließlich Schwächungabschnitten gelenkig miteinander verbunden sein können. Die Hebelstangen des Hebelgestänges können ihrerseits mehr oder minder starr oder selbst elastisch nachgiebig ausgestaltet sein, wobei sie im letztgenannten Fall zweckmäßigerweise eine geringere Nachgiebigkeit besitzen als die Tilgerfeder. Entsprechendes gilt vorzugsweise auch für die Gelenke. Ein solches Hebelgestänge mit über Schwächungsabschnitte aneinander angelenkten Hebelstangen kann gleichfalls beispielsweise vorgefertigt und in dem jeweiligen Bauteil des Elektromotors montiert werden, oder es kann insbesondere auch in der vorstehend beschriebenen Weise aus den Blechlagen der Blechpaketen von Rotor und/oder Stator eines Reluktanzmotors ausgeschnitten bzw. ausgestanzt werden. Durch eine solche Kombination der Tilgermasse und Tilgerfeder mit einem Hebelgestänge aus gelenkig aneinander angelenkten Hebelstangen kann die Schwingbewegungsrichtung und -form ideal an die parasitären Schwingungen des jeweiligen Elektromotors angepasst und somit in idealer Weise reduziert werden.
Darüber hinaus kann im Falle eines solchen Schwingungstilgers vorgesehen sein, dass der wenigstens einen Tilgerfeder ein Widerlager zugeordnet ist, an welchem die in Schwingung versetzte Tilgerfeder zumindest bereichsweise anzustoßen vermag. Das Widerlager kann dabei beispielsweise als separates Bauteil in den Hohlraum eingebracht oder insbesondere auch einstückig mit der Innenkontur des Hohlraums in dem Bauteil gebildet sein und dient zum Anstoß der in Schwingung versetzten Tilgerfeder des Schwingungstilgers, um dessen Schwingungsverhalten, wie insbesondere die Amplitude und die Frequenz, zu Schwingungsreduktionszwecken an die jeweiligen Schwingungen des Elektromotors anzupassen. Die Geometrie des Widerlagers kann dabei ferner derart gewählt sein, dass die in Schwingungen versetzte Tilgerfeder nicht lediglich an dem Widerlager anstößt, sondern sich über einen gewissen Längenabschnitt an das Widerlager anschmiegt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Falle eines solchen Schwingungstilgers vorgesehen sein, dass der wenigstens einen Tilgerfeder zumindest einiger Schwingungstilger ein Aktor zugeordnet ist, welcher

- zur Veränderung der Steifigkeit der Tilgerfeder und/oder
- zur Schwingungsanregung der Tilgerfeder, insbesondere mit veränderbarer Schwingungsfrequenz,

Bei dem Aktor kann es sich grundsätzlich um einen beliebigen bekannten Aktor handeln, wie beispielswiese um einen hydraulischen, pneumatischen, hydropneumatischen, elektrischen, elektromagnetischen, reluktanzkraftbasierten bzw. auf der Maxwell'schen Kraft basierenden, magnetischen, formgedächtnisbasierten (z.B. infolge eines thermischen oder magnetischen Schaltens einer Formgedächtnislegierung), piezoelektrischen, elektrostriktiven, magnetorestriktiven, thermischen oder thermomechanischen Aktor, welcher insbesondere miniaturisiert und in die Struktur des jeweiligen Bauteils des Elektromotors integriert sein kann. Der Aktor kann dabei insoweit energieautark sein, als er seiner Energie aus den von dem Betriebszustand des Elektromotors abhängigen magnetischen und/oder elektrischen Feldern und/oder aus der Abwärme des Elektromotors bezieht (z.B. im Falle eines elektrischen, elektromagnetischen, reluktanzkraftbasierten, magnetischen, formgedächtnisbasierten, piezoelektrischen, elektrostriktiven, magnetorestriktiven, thermischen oder thermomechanischen Aktors), oder er kann an eine separate Energieversorgung umfassen, um ihn unabhängig von dem Betriebszustand des Elektromotors aktivieren zu können.
Der Aktor kann ferner unmittelbar oder auch z.B. über einen Übersetzungsgetriebemechanismus mit der wenigstens einen Tilgerfeder in Verbindung steht, welcher insbesondere ein zweites Hebelgestänge mit einer Mehrzahl an aneinander angelenkten zweiten Hebelstangen umfasst. Das zweite Hebelgestänge des Aktors kann im Wesentlichen entsprechend dem - optionalen - ersten Hebelgestänge der weiter oben erläuterten Ausführungsform des Schwingungstilgers ausgestaltet sein und eine Mehrzahl an aneinander angelenkten zweiten Hebelstangen besitzen, welche über beliebige bekannte Gelenke einschließlich Schwächungabschnitten gelenkig miteinander verbunden sein können. Der Übersetzungsgetriebemechanismus vermag dabei die mittels des Aktors auf die Tilgerfeder ausgeübte Kraft bzw. den hierdurch verursachten Stellweg der Tilgerfeder sowie deren Wirkungsrichtung individuell an die Schwingungen des Elektromotors anzupassen und auf diese Weise für eine optimale Schwingungsminderung zu sorgen.
In Bezug auf eine mit einem Aktor zusammenwirkende vorteilhafte Ausgestaltung eines Schwingungstilgers kann ferner vorgesehen sein, dass zumindest einige der Schwingungstilger jeweils eine Anordnung aus je wenigstens zwei im Wesentlichen deckungsgleich angeordneter Tilgerfedern in Form von Blattfedern umfassen, an deren einem Ende die Tilgermasse festgelegt ist, wobei die Blattfedern an ihrem der Tilgermasse entgegengesetzten Ende derart in dem Hohlraum des Bauteils festgelegt sind, dass ihre in Querrichtung zentralen Bereiche mittels wenigstens eines auf die Längsseiten der Blattfedern wirksamen Aktors - also z.B. mittels eines auf eine Längsseite der Blattfedern wirkenden Aktors oder mittels zwei auf entgegengesetzte Längsseiten der Blattfedern wirkender Aktoren - voneinander fort und aufeinander zu bewegbar sind, um die Blattfedern zu verformen und auf diese Weise ihre Steifigkeit zu verändern.
Die Blattfedern können hierbei vorzugsweise an ihren Längsseiten sowie insbesondere auch an ihrer der Tilgermasse zugewandten Querseite miteinander verbunden sein, um für eine mechanisch stabile Anordnung der Blattfedern zu sorgen, deren zentralen Bereiche mittels des Aktors gleichwohl aus ihrer parallelen Lage heraus voneinander fort gebogen und folglich mechanisch vorbelastet werden können.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht eines Elekromotors in Form eines Reluktanzmotors gemäß dem Stand der Technik mit einem Rotor, einem Stator und einem den Stator aufnehmenden Gehäuse;
2 eine schematische Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors entsprechend der 1 mit in dem Gehäuse angeordneten Hohlräumen, in welchen Schwingungstilger mit einer Tilgermasse und einer diese tragenden Tilgerfeder im Wesentlichen in Form einer Blattfeder angeordnet sind;
3 eine schematische Detailansicht des Reluktanzmotors gemäß der 2 im Bereich verschiedener Schwingungstilger, deren Tilgerfeder einerseits eine konstante Steifigkeit besitzt, andererseits mittels eines Aktors veränderbar ist;
4 eine schematische Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors entsprechend der 1 mit in dem Stator angeordneten Hohlräumen, in welchen Schwingungstilger mit einer Tilgermasse und einer diese tragenden Tilgerfeder im Wesentlichen in Form einer Blattfeder angeordnet sind;
5 eine schematische Detailansicht des Reluktanzmotors gemäß der 4;
6 eine schematische Detailansicht einer alternativen Ausgestaltung der Schwingungstilger, deren Hohlraum zusätzlich mit weiteren Schwingungstilgern in Form Granulatpartikeln und/oder mit einem viskosen Fluid befüllt ist, um die Schwingungseigenschaften der Schwingungstilger zu verändern;
7 eine schematische Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors entsprechend der 1 mit sowohl in dem Stator als auch in dem Gehäuse angeordneten Hohlräumen, in welchen Schwingungstilger mit einer Tilgermasse und einer diese tragenden Tilgerfeder im Wesentlichen in Form einer Blattfeder angeordnet sind;
8 eine schematische Detailansicht des Reluktanzmotors gemäß der 7, wobei die Steifigkeit der Tilgerfeder einiger Schwingungstilger mittels eines Aktors veränderbar ist;
9 eine schematische Querschnittsansicht eines Rotors eines Reluktanzmotors entsprechend jenem der 1 mit in dem Rotor angeordneten Hohlräumen, in welchen Schwingungstilger mit einer Tilgermasse und einer diese tragenden Tilgerfeder im Wesentlichen in Form einer Blattfeder angeordnet sind;
10 eine schematische Detailansicht des Reluktanzmotors gemäß der 9;
11 eine der 10 entsprechende schematische Detailansicht einer alternativen Anordnung mehrerer Schwingungstilger in den Hohlräumen des Rotors;
12 eine schematische Querschnittsansicht eines Rotors eines Reluktanzmotors entsprechend jenem der 1 mit in dem Rotor angeordneten Hohlräumen, in welchen Schwingungstilger mit einer Tilgermasse und einer diese tragenden Tilgerfeder im Wesentlichen in Form einer Blattfeder angeordnet sind;
13 eine schematische Detailansicht des Reluktanzmotors gemäß der 12;
14 eine schematische Ansicht eines in einem Hohlraum eines Bauteils eines Reluktanzmotors entsprechend der 1 angeordneten Schwingungstilgers mit einer Tilgermasse und einer diese tragenden Tilgerfeder im Wesentlichen in Form eines Federstabes;
15 eine schematische Ansicht des Schwingungstilgers gemäß der 14, dessen Tilgerfeder zusätzlich ein Widerlager zugeordnet ist, an welchem die in Schwingung versetzte Tilgerfeder anzustoßen kann;
16 eine schematische Ansicht eines in einem Hohlraum eines Bauteils eines Reluktanzmotors entsprechend der 1 angeordneten Schwingungstilgers mit einer von einem ersten Hebelgestänge getragenen Tilgermasse und einer zwischen dem Hebelgestänge und einer Wandung des Hohlraumes wirksamen Tilgerfeder im Wesentlichen in Form eines Federstabes;
17 eine schematische Ansicht einer gegenüber der 16 alternativen Ausgestaltung des ersten Hebelgestänges des Schwingungstilgers;
18 eine schematische Ansicht einer gegenüber den 16 und 17 alternativen Ausgestaltung des ersten Hebelgestänges des Schwingungstilgers;
19 eine schematische Detailansicht eines zur Veränderung der Steifigkeit der Tilgerfeder eines Schwingungstilgers und/oder zu deren Schwingungsanregung dienenden Aktors in Form eines Linearaktors veränderliche Länge;
20 eine schematische Detailansicht eines Linearaktors entsprechend der 19 mit einem ein zweites Hebelgestänge umfassenden Übersetzungsgetriebemechanismus;
21 eine schematische Detailansicht eines Linearaktors entsprechend den 19 und 20 mit einer gegenüber der 20 alternativen Ausgestaltung des Übersetzungsgetriebemechanismus';
22 eine schematische Detailansicht eines Linearaktors entsprechend den 19 bis 21 mit einer gegenüber den 20 und 21 alternativen Ausgestaltung des Übersetzungsgetriebemechanismus';
23 eine schematische Detailansicht eines Linearaktors entsprechend den 19 bis 22 mit einer gegenüber den 20 bis 22 alternativen Ausgestaltung des Übersetzungsgetriebemechanismus';
24 eine schematische Draufsicht auf eine Ausfühform eines Schwingungstilgers mit einer Anordnung von zwei deckungsgleichen Tilgerfedern in Form von Blattfedern und einer hiervon getragenen Tilgermasse, wobei die Steifigkeit der Tilgerfederanordnung mittels Linearaktoren entsprechend den 19 bis 23 veränderbar ist;
25 eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittebene A-A der 24; und
26 eine schematische Schnittansicht entlang der Schnittebene B-B der 24.

In der 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines in Form eines Reluktanzmotors ausgestalteten Elektromotors von als solcher bekannter Bauart wiedergegeben, welcher ein Gehäuse 1 umfasst, in welchem ein Stator 2 mit einem in dessen Innern drehangetriebenen Rotor 3 aufgenommen ist, welcher beispielsweise mit einer zentralen Abtriebswelle 4 drehfest verbunden ist. Der Stator 2 und der Rotor 3 sind z.B. in üblicher Weise aus mehreren Blechlagen von Blechpaketen gebildet.
In den nachstehend beschriebenen 2 ff, in welchen identische bzw. funktionsgleichen Bauteile dieselben Bezugszeichen tragen, sind verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Schwingungstilgern schematisch dargestellt, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehen sind und zur Schwingungsreduktion eines solchen Elektromotors bzw. zur Reduzierung des sogenannten „NVH“ („Noise, Vibration, Harshness“; „Geräusch, Vibration, Rauigkeit“) zu dienen vermögen. Die verschiedenartigen Schwingungstilger sind dabei praktisch beliebig miteinander kombinierbar und können an einem oder mehreren der Bauteile des Gehäuses 1, des Stators 2 und/oder des Rotors 3, insbesondere rotationssymmetrisch, um deren Umfang verteilt angeordnet sein. Wie aus den 2 ff ersichtlich, können die Schwingungstilger 10, welche in Hohlräumen 20 eines jeweiligen Bauteils des Elektromotors angeordnet sind, im Wesentlichen äquidistant um den Umfang des jeweiligen Bauteils verteilt angeordnet sein.
Wie den 2 und 3 zu entnehmen ist, können die Schwingungstilger 10 eine in einem jeweiligen Hohlraum 20 eines jeweiligen Bauteils des Elektromotors - hier: in dem Gehäuse 1, vornehmlich zur Schwingungsreduktion von über den Stator 2 auf das Gehäuse 1 übertragenen Radialbiegewellen - angeordnete Tilgermasse 12 aufweisen, welche in dem Hohlraum 20 über eine oder mehrere Tilgerfeder(n) 13 festgelegt ist, wobei die Schwingungstilger 10 im vorliegenden Fall eine im Bereich des einen Endes der Tilgerfeder 13 befestigte Tilgermasse 12 aufweisen, während die Tilgerfeder 13 an ihrem der Tilgermasse 12 entgegengesetzten Ende in dem Hohlraum 20 des Gehäuses 1 festlegt ist. Aus dem oberen Abschnitt der 3 geht hervor, dass die Tilgerfeder 13 hierbei im Wesentlichen nach Art einer Blattfeder ausgestaltet und von einem separaten Teil oder auch einstückig mit der Tilgermasse 12 gebildet sein kann, welche ihrerseits je nach den gewünschten Schwingungseigenschaften (vgl. den Pfeil P) mit einer zusätzlichen Masse (nicht gezeigt) ausgestattet sein kann.
In dem unteren Abschnitt der 3 ist erkennbar, dass der Tilgerfeder 13 des Schwingungstilgers 10 ein Aktor 30 zugeordnet sein kann, welcher im vorliegenden Fall zur bedarfsweisen Veränderung der Steifigkeit der Tilgerfeder 13 dient. Letztere weist zu diesem Zweck beispielsweise zwei Federstege auf, in deren Zwischenraum der Aktor 30 eingreift und einen in der Darstellung der 3 vertikalen Aktor-Stellweg erzeugt (vgl. den Pfeil L), um die Federstege mechanisch vorzubelasten und gegebenenfalls zu verformen, so dass deren Steifigkeit verändert werden kann. Bei dem Aktor 30 kann es sich insbesondere um einen weiter unten unter Bezugnahme auf die 19 ff noch näher erläuterten Linearaktor handeln, welcher an eine externe Energieversorgung 40 angeschlossen oder insbesondere auch energieautark sein kann. Im letztgenannten Fall kann es sich bei dem Aktor 30 beispielsweise um einen elektromagnetischen, reluktanzkraftbasierten, magnetischen, formgedächtnisbasierten, piezoelektrischen, elektrostriktiven, magnetorestriktiven, thermischen oder thermomechanischen Aktor handeln, welcher allein aufgrund der in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Elektromotors freiwerdenden Abwärme, den herrschenden elektrischen bzw. magnetischen Feldern entsprechend verlagert wird. So kann der Aktor beispielsweise aus einer Formgedächtnislegierung, sei sie metallisch oder sei sie auf der Basis von Formgedächtnispolymeren, gefertigt sein und verschiedene Schalttemperaturen und/oder Schaltmagnetflussdichtenbesitzen.
Bei der in den 4 und 5 schematisch wiedergegebenen Ausführungsform umfassen die Schwingungstilger 10 wiederum eine in einem jeweiligen Hohlraum 20 eines jeweiligen Bauteils des Elektromotors - hier: in dem Stator 2, vornehmlich zur Schwingungsreduktion von Radialbiegewellen - angeordnete Tilgermasse 12, welche entsprechend der 3 (oben) in dem Hohlraum 20 über eine Tilgerfeder 13 festgelegt ist, wobei die Schwingungstilger 10 wiederum eine im Bereich des einen Endes der Tilgerfeder 13 befestigte Tilgermasse 12 aufweisen, während die Tilgerfeder 13 an ihrem der Tilgermasse 12 entgegengesetzten Ende in dem Hohlraum 20 des Gehäuses 1 festlegt ist. Die Tilgerfeder 13 ist auch hier im Wesentlichen nach Art einer Blattfeder ausgestaltet und von einem separaten Teil oder auch einstückig mit der Tilgermasse 12 gebildet, wobei zumindest die Tilgerfeder 13 oder auch der gesamten, aus Tilgermasse 12 und Tilgerfeder 13 gebildete Schwingungstilger 11 z.B. insbesondere auch aus den Blechlagen des Blechpaketes des Stators 2 ausgeschnitten bzw. ausgestanzt sein kann.
Wie in der 6 erkennbar, kann der Hohlraum 20 ferner mit Granulatpartikeln 11 als zusätzliche Schwingungstilger 10 befüllt sein (vgl. die 6, oben). Die Hohlräume 20 sind dabei nicht vollständig mit den Granulatpartikeln 11 befüllt, so dass letztere zu Eigenschwingungen angeregt werden, wenn es während des Betriebs des Elektromotors zu parasitären Schwingungen kommt, um letztere zu vermindern. Die Granulatpartikel 11 der Schwingungstilger 10 sind vorzugsweise aus weder ferro- noch paramagnetischen Materialien gefertigt, um von den während des Betriebs des Elektromotors herrschenden elektrischen Feldern und Magnetfeldern nicht beeinflusst zu werden. Um für eine gute, an den jeweiligen Elektromotor angepasste Schwingungsreduktion zu sorgen, können in einem jeweiligen Hohlraum 20 und/oder können in verschiedenen Hohlräumen 20 unterschiedliche Granulatpartikel 11 verschiedener Größe und/oder verschiedener Masse angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann der Hohlraum 20 ferner mit einem Fluid befüllt sein (vgl. die 6, oben und unten), bei welchem es sich insbesondere um ein flüssiges oder pastöses Fluid handeln kann, um die Schwingungseigenschaften der Schwingungstilger 10 zu verändern und an den jeweiligen Elektromotor anzupassen. Dabei kann es sich jeweils um ein und dasselbe Fluid oder um verschiedene Fluide mit unterschiedlicher Viskosität handeln. Darüber hinaus ist es in diesem Zusammenhang denkbar, dass zumindest einige oder alle Hohlräume 20 mit Fluiden, insbesondere in flüssiger oder pastöser Form, befüllt sind, deren Viskosität sich in Abhängigkeit von der Temperatur, unter Einwirkung von Magnetfeldern und/oder unter Einwirkung von elektrischen Feldern verändert, also beispielsweise in Form von Fluiden mit einer temperaturabhängigen Viskosität, in Form von magnetorheologisches Fluiden und/oder in Form von elektrorheologischen Fluiden, so dass die Schwingungseigenschaften der Schwingungstilger 10 einerseits auch in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Elektromotors rein autark veränderbar sind, indem drehzahl- bzw. belastungsabhängig bei unterschiedlicher Abwärme, unterschiedlichen elektrischen Feldern und/oder unterschiedlichen magnetischen Feldern des Elektromotors sich unterschiedliche Viskositäten des Fluides einstellen. Andererseits kann die Viskosität solcher Fluide grundsätzlich auch aktiv verändert werden, wie mittels einer externen Temperiereinrichtung (nicht gezeigt) oder durch externe Einkopplung von elektrischen und/oder magnetischen Feldern (ebenfalls nicht gezeigt).
Bei der Ausführungsform gemäß den 7 und 8 sind sowohl in dem Stator 2 als auch in dem Gehäuse 1 des Elektromotors Schwingungstilger 10 angeordnet, welche weitgehend entsprechend jenen der 5 ausgestaltet sind. Wie in der 8 erkennbar, kann die Steifigkeit der Tilgerfeder 13 zumindest einiger Schwingungstilger 10 wiederum mittels eines Aktors 30 um einen vorbestimmten Weg (vgl. den Pfeil L) veränderbar sein, wie es oben unter Bezugnahme auf die 7 (unten) erläutert ist.
Im Falle der 9, 10 und 11 sind mehrere Schwingungstilger 10 um den Umfang des Rotors 3 nahe der Abtriebswelle 4 verteilt angeordnet, um insbesondere Radialbiege- und Tangentialwellen sowie Drehungleichförmigkeiten des Rotors 3 während des Betriebs zu kompensieren. Der konstruktive Aufbau der Schwingungstilger 10 entspricht weitestgehend jenem der 7 und 8. Beim Ausführungsbeispiel der 11 sind entsprechende Schwingungstilger 10 derart paarweise angeordnet, dass sich ihre Schwingungsrichtungen (vgl. die Pfeile P) etwa senkrecht zueinander erstrecken (hier: einerseits im Wesentlichen in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung, andererseits im Wesentlichen in Radialrichtung des Rotors 3), um für eine besonders wirksame Schwingungsreduktion zu sorgen. Entsprechendes gilt für die in den 12 und 13 wiedergegebene Anordnung entsprechender Schwingungstilger 10 des Rotors 3.
Die in der 14 schematisch dargestellte Ausführungsform eines Schwingungstilgers 10 umfasst als Tilgerfeder 13 anstelle einer Blattfeder einen Federstab, welcher an seinem einen Ende im Innern des Hohlraums 20 eines jeweiligen, in der 14 nicht nochmals zeichnerisch wiedergegebenen Bauteils des Elektromotors festgelegt ist und an seinem entgegengesetzten Ende die Tilgermasse 12 trägt.
Einem insoweit entsprechenden Schwingungstilger 10 ist im Falle der in der 15 gezeigten Ausführungsform ein im Innern des Hohlraumes 20 ausgebildetes Widerlager 50 zugeordnet, an welchen die in Schwingungen (vgl. den Pfeil P) versetzte Tilgerfeder 13 zumindest bereichsweise anzustoßen vermag, um die Schwingungseigenschaften des Schwingungstilgers 10 zu verändern und individuell an das jeweilige Bauteil eines jeweiligen Elektromotors anzupassen. Das Widerlager 50 ist im vorliegenden Fall derart ausgestaltet, dass die in Schwingungen versetzte Tilgerfeder 13 sich zumindest abschnittsweise an das Widerlager 50 anzuschmiegen vermag, welches zu diesem Zweck beispielsweise eine etwa kreis- oder ellipsenförmige Oberflächenkontur besitzen kann.
Die 16 bis 18 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer weiteren Ausgestaltung von Schwingungstilgern 10, welche jeweils ein erstes Hebelgestänge aus einer Mehrzahl an ersten Hebelstangen 60 aufweist, welche schwenkbar in dem Hohlraum 20 des jeweiligen Bauteils angelenkt sind. Die Tilgermasse 12 ist an einer der ersten Hebelstangen 60 des ersten Hebelgestänges befestigt ist, während die Tilgerfeder 13 - hier wiederum im Wesentlichen in Form eines Federstabes - an ihrem einen Ende in dem Hohlraum 20 des Bauteils und an ihrem entgegengesetzten Ende an wenigstens einer weiteren ersten Hebelstange 60 des ersten Hebelgestänges festgelegt ist. Die ersten Hebelstangen 60 sind im Vergleich zu der Tilgerfeder 13 starr und weisen eine demgegenüber geringere Nachgiebigkeit auf; sie können entweder als separate Teile gebildet oder z.B. insbesondere auch aus den Blechlagen der Blechstapel von Rotor 3 oder Stator 2 ausgeschnitten sein. Auf diese Weise lässt sich die Schwingungsbewegungsform und -richtung (vgl. die Pfeile P) verändern und individuell an die auftretenden Elektromotorschwingungen anpassen, um diese in idealer Weise zu eliminieren.
Im Falle der 16 sind die ersten Hebelstangen 60 des ersten Hebelgestänges sowohl im Innern des Hohlraums 20 als auch aneinander, z.B. mittels Schwächungsabschnitten verminderten Querschnittes, angelenkt, wobei die Tilgerfeder 13 gleichfalls, z.B. wiederum über einen solchen Schwächungsabschnitt, an ihrem einen Ende an einer der ersten Hebelstangen 60 und an ihrem anderen Ende im Innern des Hohlraumes 20 angelenkt ist. Im Falle der 17 und 18 ist jeweils eine der ersten Hebelstangen 60 des ersten Hebelgestänges mittels eines Schubgelenks 61 im Innern des Hohlraums 20 festgelegt, so dass die jeweilige erste Hebelstange 60 eine translatorische Bewegung in Axialrichtung derselben ausführen kann, wenn der Schwingungstilger 10 in Schwingungen versetzt wird.
Die 19 zeigt eine Ausführungsform eines Aktors 30 in Form Linearaktors veränderbarer Länge (vgl. den Pfeil L), wie er weiter oben unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben ist und entweder energieautark ausgestaltet oder an eine externe Energieversorgung (in der 19 nicht dargestellt) angeschlossen sein kann. Während der Aktor 30 an seinem in der 19 oberen Ende im Innern des Hohlraums 20 eines jeweiligen Bauteils des Elektromotors angelenkt ist, kann sein in der 19 unteres Ende mit der nicht nochmals dargestellten Tilgerfeder 13 eines Schwingungstilgers 10 entsprechend den 2 bis 18 in Verbindung stehen, um deren Steifigkeit infolge mechanischer Vorbelastung zu verändern und/oder den Schwingungstilger 10 seinerseits in Schwingungen zu versetzen.
In den 20 bis 23 sind der 19 entsprechende Aktoren 30 in Form von Linearaktoren schematisch wiedergegeben, wobei die Linearbewegung eines jeweilige Aktors 30 über verschiedene Ausführungsformen eines Übersetzungsgetriebemechanismus' auf die (dort ebenfalls nicht nochmals zeichnerisch dargestellte) Tilgerfeder 13 eines Schwingungstilgers 10 entsprechend den 2 bis 18 übertragbar ist, wobei der Übersetzungsgetriebemechanismus ein zweites Hebelgestänge mit wenigstens einer zweiten Hebelstange 70, wie einer zweiten Hebelstange 70 (22) bzw. insbesondere mit einer Mehrzahl an aneinander angelenkten zweiten Hebelstangen 70 (20, 21 und 23), umfasst. Die zweiten Hebelstangen 70 des zweiten Hebelgestänges des Übersetzungsgetriebemechanismus' weisen - insoweit ähnlich den ersten Hebelstangen 60 des ersten Hebelgestänges der Schwingungstilger 10 gemäß den 16 bis 18 - eine gegenüber der Tilgerfeder 13 der Schwingungstilger 10 höhere Steifigkeit auf und können insbesondere mehr oder minder starr sein, wobei sie beispielsweise wiederum mittels Schwächungsabschnitten verminderten Querschnittes einerseits aneinander, andererseits im Innern des Hohlraums 20 des jeweiligen Bauteils des Elektromotors angelenkt sein können. Wie aus der 20 ersichtlich, können neben Drehgelenken auch Schubgelenke 71 vorgesehen sein, welche gleichfalls im Wesentlichen jenen 61 der ersten Hebelstangen 60 des ersten Hebelgestänges der Schwingungstilger 10 gemäß den 17 und 18 ausgestaltet sein können. Darüber hinaus können auch die zweiten Hebelstangen 70 des zweiten Hebelgestänges des Übersetzungsgetriebemechanismus' der Aktoren 30 entweder als separate Teile gebildet oder z.B. insbesondere auch aus den Blechlagen der Blechstapel von Rotor 3 oder Stator 2 ausgeschnitten bzw. ausgestanzt sein, wobei ihre gewünschte hohe Steifigkeit durch einen entsprechend großen Querschnitt erreicht werden kann.
In den 24 bis 26 ist schließlich eine weitere Ausführungsform eines Schwingungstilgers 10 schematisch wiedergegeben, welcher eine Anordnung aus zwei im Wesentlichen deckungsgleich angeordneter Tilgerfedern 13 in Form von Blattfedern umfasst, an deren einem, in der 24 unteren Ende die Tilgermasse 12 festgelegt ist, wobei die Blattfedern an ihrem der Tilgermasse 12 entgegengesetzten, in der 24 oberen Ende derart in dem Hohlraum 20 des jeweiligen Bauteils des Elektromotors festgelegt sind, dass ihre in Querrichtung zentralen Bereiche voneinander fort und aufeinander zu bewegbar sind, um die Blattfedern zu verformen und auf diese Weise ihre Steifigkeit zu verändern. Zu diesem Zweck sind die Blattfedern an ihren der Tilgermasse 12 entgegengesetzte Enden zwischen zwei auf deren Längsseiten wirkenden Aktoren 30 eingespannt, so dass im Falle einer Verlagerung der Aktoren 30 in Querrichtung der Blattfedern (vgl. den Pfeil L der 24) die Blattfedern zwischen einer parallelen Anordnung und einer in den 25 und 26 gezeigten Anordnung, in welcher ihre zentralen Bereiche voneinander fort aufgespreizt sind (vgl. den Pfeil P der 26), verformbar sind, so dass die Steifigkeit der Anordnung aus den beiden Blattfedern insgesamt verändert und an die jeweiligen Schwingungen des jeweiligen Elektromotors angepasst werden kann. Aus Stabilitätsgründen können die Blattfedern hierbei zweckmäßigerweise einerseits an ihren Längsseiten, andererseits an ihrer der Tilgermasse 12 zugewandten, in der 24 unteren Querseite miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt, sein.
Die erfindungsgemäßen Schwingungstilger 10 ermöglichen folglich die Integration einer mechanischen Schwingungsreduktion direkt in die Blechpakete des Stators 2 und/oder des Rotors 3 sowie in das Gehäuse 1 des Elektromotors, um dessen parasitären Schwingungen unmittelbar am Ort ihres Entstehens in wirksamer Weise zu kompensieren. Die Baugröße bzw. die schwingfähige Masse sowie die Schwingungsamplitude, die Schwingungsfrequenz und die Schwingungsrichtung der Schwingungstilger 10 kann individuell an die zu kompensierenden Schwingungen des Elektromotors angepasst und örtlich verteilt über den Rotor 3, den Stator 2 und/oder das Gehäuse 1 variieren. Darüber hinaus können die Schwingungseigenschaften der Schwingungstilger 10 bedarfsweise - sei es durch den Einsatz viskoser Fluide und/oder sei es durch den Einsatz von auf die Tilgerfeder 13 wirksamer Aktoren 30 - auch während des Betriebs des Elektromotors verändert werden. Die Baugröße der Schwingungstilger 10 kann dabei zwecks einer idealen Integration in den jeweiligen Elektromotor z.B. von weniger als etwa 1 mm bis hin zu einigen mm betragen. Die gesamte Anordnung aus mehreren örtlich verteilten Schwingungstilgern 10 in dem Rotor 3, in dem Stator 2 und/oder in dem Motorgehäuse 1 stellt somit ein akustisches Metamaterial dar, welches in den Elektromotor integriert ist.

Claims

Elektromotor mit einem relativ zu einem Stator (2) in dessen Innern drehangetriebenen Rotor (3) und mit einem zumindest den Stator (2) aufnehmenden Gehäuse (1), insbesondere in Form eines Reluktanzmotors, wobei wenigstens eines der Bauteile aus der Gruppe Rotor (3), Stator (2) und Gehäuse (1) des Elektromotors eine Mehrzahl an um dessen Umfang verteilt angeordneten Schwingungstilgern (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schwingungstilger (10) eine in einem Hohlraum (20) des Bauteils angeordnete Tilgermasse (12) umfasst, welche in dem Hohlraum (20) über wenigstens eine Tilgerfeder (13) festgelegt ist.
Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgerfeder (12) im Wesentlichen in Form einer Blattfeder oder eines Federstabes ausgebildet ist
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Mehrzahl an Schwingungstilgern (10) - eine unterschiedliche Schwingungsbewegungsrichtung (P) und/oder - eine unterschiedliche Frequenz und/oder - eine unterschiedliche Amplitude aufweisen.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (20) ein Fluid aufnimmt, um die Schwingungseigenschaften des Schwingungstilgers (10) zu verändern.
Elektromotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Fluid um ein solches in flüssiger oder pastöser Form handelt.
Elektromotor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Fluides veränderbar ist, wobei es sich bei dem Fluid insbesondere - um ein Fluid mit einer temperaturabhängigen Viskosität, und/oder - um ein magnetorheologisches Fluid, und/oder - um ein elektrorheologisches Fluid handelt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Schwingungstilger (10) ferner eine Mehrzahl an den Hohlraum (20) des Bauteils nicht vollständig ausfüllenden Granulatpartikeln (11), insbesondere aus einem weder ferronoch paramagnetischen Material, umfasst.
Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Hohlräume (20) des Bauteils mit unterschiedlichen Mengen an Granulatpartikeln (11) und/oder mit verschiedenen Granulatpartikeln (11) versehen sind.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (10) - eine im Bereich des einen Endes der wenigstens einen Tilgerfeder (13) befestigte Tilgermasse (12) aufweist, wobei die wenigstens eine Tilgerfeder (13) an ihrem der Tilgermasse (12) entgegengesetzten Ende in dem Hohlraum (20) des Bauteils festlegt ist; oder - ein erstes Hebelgestänge aufweist, welches schwenkbar in dem Hohlraum (20) des Bauteils angelenkt ist, wobei die Tilgermasse (12) an wenigstens einer ersten Hebelstange (60) des ersten Hebelgestänges befestigt ist und die wenigstens eine Tilgerfeder (13) an ihrem einen Ende in dem Hohlraum (20) des Bauteils und an ihrem entgegengesetzten Ende an wenigstens einer wieteren ersten Hebelstange (60) des ersten Hebelgestänges festgelegt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen Tilgerfeder (13) ein Widerlager (50) zugeordnet ist, an welchem die in Schwingung versetzte Tilgerfeder (13) zumindest bereichsweise anzustoßen vermag.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens einen Tilgerfeder (13) zumindest einiger Schwingungstilger (10) ein Aktor (30) zugeordnet ist, welcher - zur Veränderung der Steifigkeit der Tilgerfeder (13) und/oder - zur Schwingungsanregung der Tilgerfeder (13), insbesondere mit veränderbarer Schwingungsfrequenz, ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aktor (30) um einen hydraulischen, pneumatischen, hydropneumatischen, elektrischen, elektromagnetischen, reluktanzkraftbasierten, magnetischen, formgedächtnisbasierten, piezoelektrischen, elektrostriktiven, magnetorestriktiven, thermischen oder thermomechanischen Aktor handelt.
Elektromotor nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (30) über einen Übersetzungsgetriebemechanismus mit der wenigstens einen Tilgerfeder (13) in Verbindung steht, welcher insbesondere ein zweites Hebelgestänge mit einer Mehrzahl an aneinander angelenkten zweiten Hebelstangen (70) umfasst.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Schwingungstilger (10) jeweils eine Anordnung aus je wenigstens zwei im Wesentlichen deckungsgleich angeordneter Tilgerfedern (13) in Form von Blattfedern umfassen, an deren einem Ende die Tilgermasse (12) festgelegt ist, wobei die Blattfedern an ihrem der Tilgermasse (12) entgegengesetzten Ende derart in dem Hohlraum (20) des Bauteils festgelegt sind, dass ihre in Querrichtung zentralen Bereiche mittels wenigstens eines auf die Längsseiten der Blattfedern wirksamen Aktors (30) voneinander fort und aufeinander zu bewegbar sind, um die Blattfedern zu verformen und auf diese Weise ihre Steifigkeit zu verändern.
Elektromotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern an ihren Längsseiten sowie insbesondere auch an ihrer der Tilgermasse (12) zugewandten Querseite miteinander verbunden sind.