DE102021214391A1 - Lageranordnung für einen Elektromotor, und Elektromotor - Google Patents

Lageranordnung für einen Elektromotor, und Elektromotor Download PDF

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Abstract

Offenbart ist eine Lageranordnung für einen Elektromotor, insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend mindestens ein Hauptlager (38, 40), das ausgelegt ist, ein Rotationselement (34) des Elektromotors zu tragen, und ein Opferlager (42), wobei das Hauptlager (38, 40) mindestens einen Innenring mit mindestens einer inneren Laufbahn, mindestens einen Außenring mit mindestens einer äußeren Laufbahn und mindestens eine Mehrzahl von Wälzkörpern umfasst, die zwischen dem Innen- und dem Außenring des Hauptlagers angeordnet sind, und wobei das Opferlager (42) einen Außenring mit einer äußeren Laufbahn umfasst, einen Innenring mit einer inneren Laufbahn und eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind, wobei das Opferlager (42) mit einem leitfähigen Schmiermittel bereitgestellt ist, das ausgelegt ist, um die Wälzkörper des Opferlagers zu schmieren, wobei das leitfähige Schmiermittel elektrisch leitfähig ist, und wobei das Hauptlager (38, 40) mit einem isolierenden Schmiermittel bereitgestellt ist, das ausgelegt ist, um die Wälzkörper des Hauptlagers zu schmieren, wobei das isolierende Schmiermittel elektrisch isolierend ist.

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung für einen Elektromotor. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Elektromotor.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Der Stand der Technik ist in der beigefügten 1 dargestellt. Ein Elektromotor 10 umfasst im Allgemeinen ein Gehäuse 12, einen Rotor mit einer Rotorwelle 14 und Rotorwicklungen 15, einen Stator mit Rotorwicklungen 16, ein oder mehrere Lager 18, 20, die die Rotorwelle 14 mit dem Gehäuse verbinden, sowie verschiedene elektrische Anschlüsse (nicht dargestellt). Für die elektrische Motorsteuerung werden üblicherweise frequenzvariable Antriebe (VFDs) verwendet. VFDs umfassen in der Regel bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) und/oder Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOS-FETs), die relativ schnell geschaltet werden und steile Schaltflanken umfassen. Das schnelle Schalten der in VFDs verwendeten IGBTs kann jedoch hochfrequente Erdungsströme 24 sowie hochfrequente Umlaufströme 22 verursachen, die im Rotor entstehen und durch Gleichtaktspannungen über Koppelkapazitäten vom Stator zum Rotor bzw. vom Statorkern zum Statoreisen getrieben werden, was einen erheblichen Einfluss auf einen Ausfall des Rotorlagers haben kann.
  • Zunächst widerstehen hydrodynamische Filme, die sich in den Lagerkontakten bilden, dem elektrischen Stromfluss, was zu einer Potenzialdifferenz über dem Lager 18, 20 führt. Daher verhält sich ein Lager 18, 20 mit vollständig durch Schmierölfilme getrennten Kontakten effektiv wie ein zusätzlicher Kondensator, der dem Stromfluss zur Masse 28 widersteht. Nach Erreichen einer bestimmten Spannungsgrenze kollabieren die hydrodynamischen Filme, was zu einer Entladung 26 innerhalb des Lagers 18, 20 führt. Die Anzahl der Entladungen und die Energie hinter jeder Entladung bestimmt das Ausmaß der Beschädigung des Lagers. In diesem Fall besteht der Hauptschaden des Lagers in der elektrischen Erosion der Wälzkörperoberflächen im Lager: Innenlaufbahn, Außenlaufbahnen und Au-ßenfläche der Wälzkörper. Das Lager ist dann nicht mehr geeignet, die Rotorwelle genau und präzise in Rotation zu halten: Vibrationen, Geräusche, Temperaturanstieg und schließlich Risse können zum Ausfall des Lagers und dann des Elektromotors führen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung für einen Elektromotor bereitzustellen, die ein rotortragendes Lager mit erhöhter Beständigkeit gegen Schäden durch elektrische Stromentladung und erhöhter Lebensdauer aufweist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch eine Lageranordnung für einen Elektromotor gemäß Anspruch 1 gelöst. Im Folgenden wird eine Lageranordnung für einen Elektromotor, insbesondere für ein Fahrzeug, bereitgestellt. Die Lageranordnung umfasst zumindest ein Hauptlager, das zur Lagerung eines Rotationselements des Elektromotors ausgelegt ist, und ein sogenanntes Opferlager. Das besagte Hauptlager umfasst zumindest einen Innenring, der zumindest eine Innenlaufbahn bereitstellt, zumindest einen Außenring, der zumindest eine Außenlaufbahn bereitstellt, wobei der besagte Innenring und der besagte Außenring relativ zueinander drehbar sind, und zumindest eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Innenring und dem Außenring des Hauptlagers angeordnet sind. Einer der Lagerringe ist drehfest mit dem Rotationselement des Elektromotors verbunden. Das Opferlager umfasst einen Außenring mit einer äußeren Laufbahn, einen Innenring mit einer inneren Laufbahn, wobei der Innenring und der Außenring relativ zueinander drehbar sind, und eine Mehrzahl von Wälzkörpern, die zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind. Einer der Ringe des Opferlagers ist drehfest mit dem Rotationselement des Elektromotors verbunden, während der andere Ring geerdet ist.
  • Die Lageranordnung kann zum Beispiel nur ein, zwei oder mehrere Hauptlager umfassen. Dabei ist/sind das Hauptlager oder die Hauptlager dazu ausgelegt, den rotierenden Teil des Elektromotors zu stützen und vor Schäden zu schützen, die durch einen sich im Lager ansammelnden elektrischen Strom oder eine Spannung entstehen könnten, während das Opferlager ebenfalls den rotierenden Teil stützt, aber durch Entladungsvorgänge beschädigt werden kann.
  • Vorteilhafterweise sind sowohl das Hauptlager als auch das Opferlager mit einem Schmiermittel versehen, das zur Schmierung der Wälzkörper des jeweiligen Lagers ausgelegt ist.
  • Gemäß der Erfindung ist das Opferlager mit einem leitfähigen Schmiermittel versehen, das zur Schmierung der Wälzkörper des Opferlagers ausgelegt ist, wobei das leitfähige Schmiermittel elektrisch leitfähig ist und wobei zumindest ein Hauptlager ein isoliertes Lager ist.
  • Genauer gesagt wird zum Schutz des zumindest einen Hauptlagers vor elektrischen Entladungsereignissen vorgeschlagen, die Kapazität und die Durchschlagsspannung des Hauptlagers inhärent zu erhöhen und einen hochohmigen Pfad für den Fluss von Strömen, wie z. B. Gleichtakt-Erdungsströme und/oder Differential-Umlaufströme, bereitzustellen. Gleichzeitig wird ein Pfad mit geringem Widerstand durch das Opferlager geschaffen, um sicherzustellen, dass die hochfrequenten Erdungsströme über das Opferlager geerdet werden. Zu diesem Zweck ist das Schmiermittel des Opferlagers ein leitfähiges Schmiermittel, das elektrisch leitfähig ist, und das zumindest eine Hauptlager ist ein elektrisch isoliertes oder isoliertes Lager.
  • Dabei ist das Hauptlager ausgelegt, die Hauptstütze bei der Rotation des Rotationsteils des Elektromotors zu sein, und sollte dann vor Schäden geschützt werden, die aufgrund von elektrischem Strom oder elektrischer Spannung, die sich in dem Lager ansammeln, auftreten könnten. Im Gegensatz dazu kann das Opferlager, das auch den rotierenden Teil trägt, durch Entladungsvorgänge beschädigt werden. Die Rotationsunterstützung des Rotationselements ist dann jederzeit gewährleistet, während das Opferlager, das keine Rotationsunterstützungsfunktion hat, den Stromfluss durch das Lager zulässt.
  • Gemäß weiteren vorteilhaften, aber nicht zwingenden Aspekten der Erfindung kann eine solche Lageranordnung für einen Elektromotor eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
    • - Das leitfähige Schmiermittel des Opferlagers ist weiter ausgelegt, einen Aufbau von elektrischem Potential zu reduzieren.
    • - Bei dem leitfähigen Schmiermittel handelt es sich um ein Schmierfett.
    • - Das Opferlager kann nicht nur so optimiert sein, dass es eine niedrige Durchschlagsspannung hat, so dass in dem zumindest einen Hauptlager relativ wenige elektrische Durchschläge auftreten können, sondern auch, dass das Energieniveau jeder Entladung in jedem Lager relativ klein sein kann. Das Energieniveau einer Entladung ist E=1/2 Ctotal Vdischarge 2, wobei Ctotal die Gesamtkapazität des Lagers und Vdischarge die Spannung der Entladung ist.
    • - Das zumindest eine Hauptlager, das ein isoliertes Lager ist, ist an einem nicht angetriebenen Ende des Elektromotors angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da sich elektrische Ladungen an der nicht angetriebenen Seite des Rotors des Elektromotors ansammeln können.
    • - Mindestens ein Hauptlager ist ein Hybridlager und/oder mindestens ein Hauptlager hat eine Isolationsbeschichtung und/oder mindestens ein Hauptlager hat eine Isolationshülse, und/oder mindestens ein Hauptlager ist mit einem isolierenden oder isolierenden Schmiermittel bereitgestellt, das konfiguriert ist, die Wälzkörper des Hauptlagers zu schmieren, wobei das isolierende Schmiermittel elektrisch isolierend ist. Ein Hybridlager ist beispielsweise ein Lager mit einem Satz keramischer Wälzkörper und/oder mindestens einem keramischen Lagerring, und eine Isolierhülse kann ein eloxierter Ring sein, wobei der Ring ein separater Ring sein kann, der in das Lager eingesetzt ist, oder ein Teil des Lagers sein kann, beispielsweise ein Teil eines inneren oder äußeren Lagerrings.
    • - Falls die Lageranordnung zwei oder mehr Hauptlager umfasst, können die isolierten Hauptlager vom gleichen Typ sein, z. B. zwei Lager mit einer Isolierhülse, oder von einem anderen Typ, z. B. ein Hybridlager und ein Lager, das ein Isolierschmiermittel hat.
    • - Das isolierende Schmiermittel ist ein Schmierfett.
    • - Das zumindest eine Hauptlager kann eine Isolierung umfassen, z. B. eine Beschichtung, die um eine Kontaktfläche des Innenrings und/oder des Außenrings zu einer Komponente angeordnet ist, die von dem Hauptlager getragen wird, wobei die Kontaktfläche eine Bohrung, eine Stirnfläche und/oder eine äußere Umfangsfläche ist.
    • - Die Isolierung ist als eine Kapazität in Reihe ausgelegt, so dass eine Spannung über den Wälzkontakten der Wälzkörper mit einem Verhältnis von Ciso/(Ciso+Cbearing) verringert wird, wobei Ciso die Kapazität der Isolierung und Cbearing die Kapazität des Lagers ist. Durch die Verringerung der Spannung über den Wälzkontakten der Wälzkörper kann die Wahrscheinlichkeit, dass das Hauptlager aufgrund von Entladungsereignissen beschädigt wird, verringert werden. Das Hauptlager kann zum Beispiel eine Kapazität von 50 pF oder mehr haben, und das Opferlager kann eine Kapazität von weniger als 50 pF haben.
    • - An einem axialen Ende des Rotationselements, insbesondere an einem antriebsseitigen Ende des Elektromotors, kann zumindest ein, vorzugsweise mehr als ein, Hauptlager angeordnet sein und am anderen axialen Ende des Rotationselements, insbesondere an einem nicht angetriebenen Ende des Elektromotors, kann ein einziges Hauptlager angeordnet sein, wobei das einzige Hauptlager ein Hybridlager ist.
    • - Das leitfähige Schmiermittel ist mit einer Leitfähigkeit von mehr als 1 µS, vorzugsweise mehr als 20µS, für das Opferlager bereitgestellt und/oder das isolierende Schmiermittel stellt eine Leitfähigkeit von weniger als 20µS, vorzugsweise weniger als 1µS, für das Hauptlager bereit.
    • - Das isolierende Schmiermittel, das im Hauptlager vorgesehen ist, kann einen Zusatzstoff enthalten, der ausgelegt ist, sich an eine Oberfläche der mindestens einen inneren Laufbahn und/oder der mindestens einen äußeren Laufbahn und/oder der Wälzkörper des Hauptlagers zu binden, um ein Oberflächenpotenzial und/oder eine Oberflächenisolierung zu erhöhen. Dies kann auch zu einer höheren Durchschlagsfestigkeit des Hauptlagers und damit zu einer Erhöhung der Durchschlagsspannung des Hauptlagers führen.
    • - Das isolierende Schmiermittel umfasst aliphatische, alizyklische, aromatische Di-, Tetra- und/oder Polyharnstoffe und deren Mischungen; und/oder Öl- und/oder Fettverbindungen, die Alkylnaphthanatverbindungen umfassen; und/oder Öl- und/oder Fettverbindungen, die (Cyclo-)Penta-basierte Ester, Penta-basierte Glycerinester, Penta-basierte Polymerester oder Mischungen mit Ether-Ölen umfassen; und/oder ionische Flüssigkeiten, vorzugsweise Trifluormethansulfonat, Triflat, Methyltriflat, vorzugsweise umfassend (Bis)-Trifluormethylsulfonylamid-Ionen (basierende Salze) und/oder Ethylmethylimidazolin-Basis; und/oder multialkylierte Cyclo-penta; und/oder Perfluorpolyether, Perfluoralkylpolyether, perfluorierte Alkylether; und/oder Verbindungen auf Polytetrafluorethylenbasis; und/oder Aryletherverbindungen; und/oder organische Tonverbindungen; und/oder Siliciumdioxidverbindungen; und/oder Metallfluoridverbindungen; und/oder Metallorganophosphatsalze; und/oder ein oder mehrere Metallsalze von einer oder mehreren verschiedenen organischen Säuren und/oder Carbonsäuren, wobei die Salze eine hohe Löslichkeit haben und die Säuren verzweigt oder unverzweigt, gesättigt oder ungesättigt sind; und/oder Ammoniumsalze oder Amidcarbonsäuren, die entweder von einer oder mehreren verschiedenen organischen Säuren und/oder Carbonsäuren oder von Dianhydridaminverbindungen abgeleitet sind; und/oder Kieselsäure; und/oder mit Metall verdickte Öle, metallverseifte Fette, mit Ton verdickte Fette, mit Glycerin oder Glykol verdickte Fette, mit Siliziumoxid verdickte Fette, mit Polytetrafluorethylen verdickte Fette und/oder Pasten; und/oder thermochemisch stabile Produkte, die zur Passivierung von (tragenden Stahl-)Oberflächen mit vorzugsweise hoher Oberflächenhaftung geeignet sind; und/oder metallverdickte Öle, metallverseifte Fette, tonverdickte Fette, glycerin- oder glykolverdickte Fette, siliciumoxidverdickte Fette, polytetrafluorethylenverdickte Fette, aliphatische, alizyklische, aromatische Di-, Tetra- und/oder Polyharnstoffe und deren Mischungen und/oder Pasten.
    • - Das leitfähige Schmiermittel umfasst eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine Öl- oder halbflüssige Schmierfettzusammensetzung, die ein oder mehrere Metallsalze einer oder mehrerer verschiedener organischer Säuren und/oder Carbonsäuren umfasst, wobei die Flüssigkeit eine hohe Ionenbeweglichkeit aufweist, vorzugsweise unpolare, polare Basenflüssigkeiten oder ionische Flüssigkeiten, wobei die Salze eine hohe Löslichkeit aufweisen und die Säuren verzweigt oder unverzweigt, gesättigt oder ungesättigt sind; und/oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine Öl- oder halbflüssige Schmierfettzusammensetzung, die starke Säuren, vorzugsweise nahezu oder vollständig ionisiert, und/oder lösliche schwache Säuren umfasst; und/oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine Öl- oder halbflüssige Schmierfettzusammensetzung, die eine oder mehrere lösliche Basen, vorzugsweise Hydroxide von Alkalimetallen, umfasst, wobei die Flüssigkeit eine hohe Ionenbeweglichkeit umfasst und die Hydroxide eine hohe Löslichkeit haben; und/oder thermochemisch stabile Produkte, die zur Passivierung von (tragenden Stahl-)Oberflächen mit vorzugsweise hohen Oberflächenklebeeigenschaften geeignet sind; und/oder Ester, die zu hydrolysierenden Effekten neigen; und/oder ionische Flüssigkeiten, vorzugsweise Trifluormethansulfonat, Triflat, Methyltriflat; und/oder ein oder mehrere Metallsalze von einer oder mehreren verschiedenen organischen Säuren und/oder Carbonsäuren, wobei die Säuren verzweigt oder unverzweigt, gesättigt oder ungesättigt sind; und/oder metallorganische Wismutverbindungen und/oder metallorganische Kupferverbindungen; und/oder Ammoniumsalze oder Amidcarbonsäuren, die entweder von einer oder mehreren verschiedenen organischen Säuren und/oder Carbonsäuren oder von Dianhydridaminverbindungen abgeleitet sind; und/oder Oxide (halbleitend); und/oder Metallteilchen mit geringer Kristallinität, vorzugsweise Silber, Kupfer, Wismut; und/oder Ruß; und/oder Metallsalze der Naphthensäure; und/oder Metallfluoridverbindungen; und/oder Schmiermittel auf Wasserbasis wie Verbindungen auf Amidbasis, Verbindungen auf Aminbasis, Glycerin und Glykol, nichtinvertierte Mizellentechnologien; und/oder mit Metall eingedickte Öle, verseifte Metallfette, mit Ton eingedickte Fette, mit Glycerin oder Glykol eingedickte Fette, mit Siliziumoxid eingedickte Fette, mit Polytetrafluorethylen eingedickte Fette, aliphatische, alizyklische, aromatische Di-, Tetra- und/oder Polyharnstoffe und Mischungen davon und/oder Pasten.
    • - Das isolierende Schmiermittel, insbesondere zur Verwendung in mindestens einem Hauptlager, umfasst aliphatische, alizyklische, aromatische Di-, Tetra- und/oder Polyharnstoffe und deren Mischungen und/oder Alkylnaphthanatverbindungen und/oder Ester auf (Cyclo)penta-Basis, Glycerol-Ester auf Penta-Basis, Polymerester auf Pentabasis oder Mischungen mit etherischen Ölen und/oder Trifluormethansulfonat, Triflat, Methyltriflat, (Bis)-Trifluormethylsulfonylamidionen und Salze auf (Bis)-Trifluormethylsulfonylamidbasis und/oder Verbindungen auf Ethylmethylimidazolinbasis; und/oder multialkylierte Cyclopenta; und/oder Perfluorpolyether, Perfluoralkylpolyether, perfluorierte Alkylether; und/oder Verbindungen auf Basis von Polytetrafluorethylen; und/oder Aryletherverbindungen; und/oder Siliciumdioxidverbindungen, und/oder metallorganische Phosphatsalze.
    • - Das isolierende Schmiermittel, insbesondere zur Verwendung in zumindest einem Hauptlager, kann eine Flüssigkeit sein, vorzugsweise eine unpolare, polare Basenflüssigkeit oder eine ionische Flüssigkeit. Ferner kann das Isolierschmiermittel ein oder mehrere Metallsalze einer oder mehrerer verschiedener organischer Säuren oder Carbonsäuren, ein oder mehrere Ammoniumsalze und/oder Amidcarbonsäuren umfassen, wobei die Säuren vorzugsweise verzweigt oder unverzweigt und/oder gesättigt oder ungesättigt sind und/oder die Salze eine hohe Löslichkeit haben. Vorzugsweise ist das isolierende Schmiermittel ein Öl oder eine halbflüssige Fettzusammensetzung oder ein Fett oder ein Schmiermittel auf Wasserbasis. Das isolierende Schmiermittel kann auch metallverdickte Öle, metallverseifte Fette, tonverdickte Fette, glycerin- oder glykolverdickte Fette, siliciumoxidverdickte Fette, polytetrafluorethylenverdickte Fette, aliphatische, alizyklische, aromatische Di-, Tetra- und/oder Polyharnstoffe und Mischungen davon und/oder Pasten umfassen.
    • - Das leitfähige Schmiermittel, insbesondere zur Verwendung im Opferlager, umfasst einen Zusatzstoff, der darauf ausgelegt ist, sich auf einer Oberfläche der mindestens einen Innenlaufbahn und/oder der mindestens einen Außenlaufbahn und/oder der Wälzkörper zu binden und ein Oberflächenpotential und/oder eine Oberflächenisolation abzubauen. Dies kann auch zu einer geringeren Durchschlagsfestigkeit des Opfers und damit zu einer Verringerung der Durchschlagsspannung des Opfers führen.
    • - Das leitfähige Schmiermittel, insbesondere zur Verwendung in dem Opferlager, kann eine Flüssigkeit sein, vorzugsweise eine unpolare, polare Basenflüssigkeit oder eine ionische Flüssigkeit.
    • - Das leitfähige Schmiermittel kann starke Säuren, vorzugsweise nahezu oder vollständig ionisiert, oder lösliche schwache Säuren oder eine oder mehrere lösliche Basen, vorzugsweise Hydroxide von Alkalimetallen, umfassen.
    • - Die Flüssigkeit kann eine hohe Ionenbeweglichkeit umfassen, und die Hydroxide können eine hohe Löslichkeit haben.
    • - Das leitfähige Schmiermittel umfasst ein oder mehrere Metallsalze einer oder mehrerer verschiedener organischer Säuren oder Carbonsäuren, ein oder mehrere Ammoniumsalze und/oder Amidcarbonsäuren, wobei die Säuren vorzugsweise verzweigt oder unverzweigt und/oder gesättigt oder ungesättigt sind, und/oder die Salze eine hohe Löslichkeit haben.
    • - Das leitfähige Schmiermittel, insbesondere zur Verwendung im Opferlager, umfasst Oxide, insbesondere halbleitende Oxide, und/oder Metallpartikel mit geringer Kristallinität, vorzugsweise Silber, Kupfer und/oder Wismut, und/oder Ruß, und/oder Metallfluoridverbindungen.
    • - Das leitfähige Schmiermittel kann thermochemisch stabile Produkte umfassen, die geeignet sind, eine Oberfläche, insbesondere die Oberfläche eines Lagers aus Stahl, zu passivieren, und die vorzugsweise eine hohe Oberflächenhaftung aufweisen, und/oder Ester, die hydrolysierend wirken, und/oder ionische Flüssigkeiten, vorzugsweise Trifluormethansulfonat, -triflat und/oder -methyltriflat, und/oder organometallische Wismutverbindungen und/oder organometallische Kupferverbindungen.
    • - Das leitfähige Schmiermittel, insbesondere für die Verwendung in mindestens einem Hauptlager, ist ein Ö1 oder eine halbflüssige Fettzusammensetzung oder ein Fett oder ein Schmiermittel auf Wasserbasis.
    • - Das leitfähige Schmiermittel für das Opferlager kann zumindest einen Zusatzstoff umfassen, der ausgelegt ist, die Dissoziation des Schmieröls zu verringern und/oder die Polymerisation des Schmiermittels zu einem hochviskosen Stoff zu verhindern.
    • - Das Schmiermittel des Hauptlagers ist so ausgelegt, dass ein Wert einer Durchschlagsspannung für das Hauptlager groß ist, z.B. vorteilhaft größer als 10V, und/oder das Schmiermittel des Opferlagers ist so ausgelegt, dass ein Wert einer Durchschlagsspannung für das Opferlager klein ist, z.B. vorteilhaft unter 10V. Dies hat den Vorteil, dass das Hauptlager vor Schäden durch den durch das Hauptlager fließenden elektrischen Strom geschützt wird, während gleichzeitig ein Pfad für den elektrischen Strom durch das Opferlager bereitgestellt wird.
    • - Der Wert der Durchschlagsspannung hängt mit einem Wert der Hertz'schen Pressung zusammen, wobei der Wert der Hertz'schen Pressung des Hauptlagers groß ist, z.B. größer als 500 MPa, und/oder der Wert der Hertz'schen Pressung des Opferlagers klein ist, z.B. kleiner als 500 MPa. Eine größere Hertzsche Pressung kann zu einer größeren Kapazität des jeweiligen Lagers führen, während eine kleinere Hertzsche Pressung zu einer kleineren Kapazität des jeweiligen Lagers führen kann. Indem eine größere Hertzsche Pressung bereitgestellt wird, kann der Wert der Durchschlagsspannung erhöht werden, was die Lebensdauer des Hauptlagers erhöhen kann, da die Anzahl der Entladungsereignisse im Hauptlager verringert werden kann. Im Gegensatz dazu kann die Durchschlagsspannung im Opferlager durch die geringere Hertz'sche Pressung verringert werden, was dazu führt, dass der Strom durch das Opferlager fließt, so dass das Hauptlager weiter geschützt wird. Insbesondere kann die Hertzsche Pressung verringert werden, indem das Verhältnis zwischen einem Radius der Wälzkörper und einem Ringquerradius vergrößert und/oder eine offene Schmiegung bereitgestellt wird. Vorzugsweise ist der Wert der Hertz'schen Flächenpressung des Opferlagers kleiner als der Wert der Hertz'schen Flächenpressung des Hauptlagers.
    • - Der Wert der Durchschlagsspannung des Lagers hängt mit der Oberflächenrauheit einer Komponente des Lagers zusammen, wobei die Oberflächenrauheit einer Komponente des Hauptlagers gering ist, z.B. Ra kleiner als 50 nm ist, und/oder wobei die Oberflächenrauheit einer Komponente des Ersatzlagers groß ist, z.B. Ra größer als 50 nm ist. Vorzugsweise ist die Oberflächenrauheit einer Komponente des Opferlagers größer als die Oberflächenrauheit einer Komponente des Hauptlagers. Vorzugsweise umfasst zumindest eine Oberfläche der mindestens einen inneren Laufbahn und/oder der mindestens einen äußeren Laufbahn des Hauptlagers eine Beschichtung, so dass die Durchschlagspannung der Oberfläche mit der Beschichtung höher ist als die Durchschlagspannung der Oberfläche ohne die Beschichtung. Durch Vergrößerung der Oberflächenrauheit im Opferlager wird die Durchschlagsspannung des Opferlagers verringert, so dass der elektrische Strom durch das Opferlager geerdet werden kann.
    • - Das Opferlager und/oder das Hauptlager ist mit einem Käfig versehen, der dazu ausgelegt ist, die Wälzkörper des jeweiligen Lagers zu halten, wobei der Käfig auch eine Speicherkapazität für Schmiermittel und/oder mindestens einen Schmiermittelzusatz umfasst. Dadurch kann frisches Schmiermittel und/oder frischer Schmiermittelzusatz zugeführt werden, so dass sich die Lebensdauer des Lagers verlängern lässt.
    • - Die Durchschlagsspannung hängt mit der Oberflächengeschwindigkeit des Wälzkörpers zusammen, und die Oberflächengeschwindigkeit des Wälzkörpers des Opferlagers kann kleiner sein als die Oberflächengeschwindigkeit des Wälzkörpers des Hauptlagers. Dies kann durch die Verwendung eines relativ kleinen Lagers als Opferlager erreicht werden, z. B. eines Lagers, das einen Bohrungsdurchmesser zwischen 6 mm und 12 mm, z. B. etwa 8 mm, und einen Außendurchmesser zwischen 18 mm und 26 mm, z. B. etwa 22 mm, hat.
    • - Das Hauptlager ist ein Hybridlager mit einem Satz von keramischen Wälzkörpern und/oder zumindest einem keramischen Wälzring. Außerdem ist das Opferlager ein Stahllager mit einem Satz von Wälzkörpern aus Stahl und Wälzringen aus Stahl.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Elektromotor. Der Elektromotor umfasst ein Gehäuse, einen Stator mit Statorwicklungen, einen Rotor mit einer Rotorwelle und Rotorwicklungen und zumindest eine Lageranordnung gemäß einer der vorangehenden Ausführungsformen, wobei das Hauptlager der Lageranordnung dazu ausgelegt ist, den Rotor des Elektromotors zu tragen, und das Opferlager dazu ausgelegt ist, zumindest einen drehfest mit dem Rotor verbundenen Ring zu haben.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein Hauptlager, das als isoliertes Hauptlager ausgebildet ist, an einem nicht angetriebenen Ende des Rotors des Elektromotors angeordnet.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der Beschreibung und den Figuren definiert. Dabei können Elemente, die in Kombination mit anderen Elementen beschrieben oder dargestellt sind, allein oder in Kombination mit anderen Elementen vorhanden sein, ohne dass der Schutzumfang verlassen wird.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Zeichnungen nur beispielhaft sind und den Schutzbereich nicht einschränken sollen. Der Schutzbereich wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei die Zeichnungen nur beispielhaft sind und den Schutzumfang nicht einschränken sollen. Der Schutzbereich wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert.
  • Die Figuren zeigen:
    • 1: eine schematische Ansicht eines Elektromotors gemäß dem Stand der Technik;
    • 2: eine schematische Ansicht eines Elektromotors mit einem Hauptlager und einem Opferlager gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • 3: eine schematische Ansicht des Opferlagers aus 2.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Im Folgenden werden gleiche oder ähnliche Funktionselemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Lageranordnung für einen Elektromotor 30, insbesondere für ein Fahrzeug. Der Elektromotor 30 umfasst ein Gehäuse 32, einen Rotor mit einer Rotorwelle 34 und Rotorwicklungen 35, einen Stator mit Statorwicklungen 36, zwei Hauptlager 38, 40, die die Rotorwelle 34 mit dem Gehäuse 32 verbinden, sowie verschiedene elektrische Anschlüsse (nicht dargestellt).
  • Die beiden in 2 dargestellten Hauptlager 38, 40 sind ähnlich. Alternativ können die Hauptlager 38, 40 auch von anderer Art und Größe sein. Die Hauptlager 38, 40 umfassen jeweils einen Innenring 38a, 40a mit zumindest einer inneren Laufbahn, einen Außenring 38b, 40b mit zumindest einer äußeren Laufbahn und einen Satz von Wälzkörpern 38c, 40c, hier Kugeln, die zwischen dem Innen- und dem Außenring 38a, 48b bzw. 40a, 40b angeordnet sind. Bei den Wälzkörpern des Lagers 38, 40 kann es sich um jede Art von Wälzkörper handeln, wie z.B. Kugeln, Rollen, sich verjüngende Kegelrollen, Nadelrollen, usw.
  • Vorteilhafterweise sind beide Hauptlager 38, 40 mit einem Schmiermittel, vorzugsweise einem Fett, bereitgestellt, das zu einer Schmierung der Wälzkörper des jeweiligen Lagers ausgelegt ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform können die beiden Hauptlager 38, 40 mit einem Käfig versehen sein, der konfiguriert ist, die Wälzkörper 38c, 40c des jeweiligen Lagers 38, 40 zu halten. Der Käfig kann auch eine Speicherkapazität für Schmiermittel und/oder zumindest einen Schmiermittelzusatz umfassen. Dies ermöglicht die Zufuhr von frischem Schmiermittel und/oder Schmiermittelzusatz, so dass die Lebensdauer des Lagers verlängert werden kann.
  • Der Innenring 38a des Hauptlagers 38 ist drehfest mit einer Außenumfangsfläche der Drehwelle 34 verbunden, und der Außenring 38b ist im Gehäuse 32 befestigt. Der Innenring 40a der Hauptlager 38, 400 ist drehfest mit einer Außenumfangsfläche der Drehwelle 34 verbunden, und der Außenring 40b ist im Gehäuse 32 befestigt. Die Hauptlager 38, 40 stützen die Rotationswelle 34 des Elektromotors 30 gegenüber dem Gehäuse 32 drehbar ab. Vorteilhafterweise ist jedes der Hauptlager 38, 40 an einer Seite der Rotor- und Statorwicklungen 35, 36 befestigt. Die Hauptlager 38, 40 sind vorzugsweise an den nicht angetriebenen Enden des Elektromotors 30 angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da sich am nicht angetriebenen Ende des Rotors des Elektromotors elektrische Ladungen ansammeln können.
  • Wie in 1 als Stand der Technik dargestellt, können in der Rotorwelle 14, 34 sowohl hochfrequente Erdungsströme 24 als auch hochfrequente Umlaufströme 22 erzeugt werden. Diese Ströme können dann durch eines der Hauptlager fließen und dessen Komponenten beschädigen. Insbesondere können die Oberflächen von Laufbahnen und/oder die Kugeln Ausfälle haben. Gemäß der Erfindung, die in 2 dargestellt ist, sind die Hauptlager 38, 40 elektrisch isoliert, und der Elektromotor 30 ist weiter mit einem Opferlager 42 versehen.
  • Das Opferlager 42 ist in 3 dargestellt und umfasst einen Innenring 42a mit einer Innenlaufbahn, einen Außenring 42b mit einer Außenlaufbahn und mindestens einen Satz von Wälzkörpern 42c, hier Kugeln, die zwischen dem Innenring und den Außenringen 42a, 42b angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist das Opferlager 42 mit einem Schmiermittel, vorzugsweise einem Fett, versehen, das zur Schmierung der Wälzkörper 42c vorgesehen ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Opferlager 42 mit einem Käfig 42d bereitgestellt, der dazu ausgelegt ist, die Wälzkörper 42c zurückzuhalten. Dieser Käfig kann auch eine Speicherkapazität für Schmiermittel und/oder zumindest einen Schmiermittelzusatz umfassen. Dadurch kann frisches Schmiermittel und/oder frischer Schmiermittelzusatz zugeführt werden, so dass die Lebensdauer des Lagers verlängert werden kann.
  • Im dargestellten Beispiel ist der Außenring 42b des Lagers 42 drehfest mit der Rotorwelle 34 verbunden, und der Innenring 42a ist an einem geerdeten Teil 48 des Elektromotors 30 befestigt. In einer alternativen Ausführungsform kann der Innenring 42a drehfest mit der Rotorwelle 34 gekoppelt sein, und der Außenring 42b ist an einem geerdeten Element 48 befestigt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung und zum Schutz der Hauptlager 38, 40 vor elektrischen Entladungsereignissen ist die Leitfähigkeit des Opferlagers 42 vorzugsweise höher als 20µS, und der Wert einer Durchschlagspannung für das Opferlager 42 ist kleiner als der Wert der Durchschlagspannung für die Hauptlager 38, 40. Wie in 2 dargestellt, wird durch die Verringerung der Durchschlagspannung des Opferlagers ein Pfad mit geringem Widerstand durch das Opferlager geschaffen, um sicherzustellen, dass die Ströme, wie z. B. hochfrequente Erdungsströme und/oder Differentialmodus-Umlaufströme, durch das Opferlager 42 geerdet werden. Genauer gesagt, fließen die Ströme von der Rotorwelle nacheinander zum Außenring 42b, zu den Wälzkörpern 42c und zum Innenring 42a und dann zur Erde 48.
  • Da einerseits die Hauptlager 38, 40 elektrisch isoliert sind und andererseits das äußere Lager 42 so ausgelegt ist, dass es eine gedämpfte elektrische Leitung hat, ist die Lageranordnung so ausgelegt, dass sie unterschiedliche Durchschlagswerte aufweist. Insbesondere ist das Opferlager 42 so ausgelegt, dass es bei einem gegebenen Durchschlagwert der Hauptlager 38, 40 einen kleineren Durchschlagwert hat als die Hauptlager. Umgekehrt sind die Hauptlager 38, 40 so ausgelegt, dass sie bei einem gegebenen Ausfallwert des Opferlagers 42 einen höheren Ausfallwert haben als das Opferlager. Im Folgenden werden anhand einiger Beispiele technische Lösungen zur Einstellung der Durchschlagswerte der Hauptlager und/oder des Opferlagers erläutert, um den Stromdurchgang durch das Opferlager und den Schutz der Hauptlager vor elektrischen Entladungen zu gewährleisten.
  • Vorteilhafterweise kann die Kapazität und/oder eine Durchschlagsspannung der Hauptlager 38, 40 erhöht werden. Beispielsweise kann die Material- und/oder Geometriecharakteristik der Hauptlager 38, 40 auch so optimiert werden, dass die Kapazität und/oder eine Durchschlagsspannung der Hauptlager 38, 40 erhöht wird.
  • Um den Schutz der Hauptlager 38, 40 weiter zu unterstützen, wird die Durchschlagsspannung des Opferlagers 42 derart verringert, dass das Opferlager 42 einen widerstandsarmen Pfad bereitstellt, um sicherzustellen, dass die Ströme, wie hochfrequente Erdungsströme und/oder Differentialmodus-Umlaufströme, durch das Opferlager geerdet werden. Dies kann durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Schmiermittels in dem Opferlager 42 erreicht werden.
  • Zu diesem Zweck kann das leitfähige Schmiermittel des Opferlagers 42 vorteilhaft ausgelegt sein, um einen Aufbau von elektrischem Potential zu reduzieren. Zusätzlich kann das Material und/oder die geometrische Eigenschaft des Opferlagers 42 so optimiert werden, dass die Durchschlagsspannung des Opferlagers 42 verringert wird.
  • Beispielsweise kann das leitfähige Schmiermittel einen Zusatzstoff enthalten, der dazu ausgelegt ist, sich auf einer Oberfläche der zumindest einen inneren Laufbahn und/oder der zumindest einen äußeren Laufbahn und/oder der Wälzkörper des Opferlagers 42 zu binden und ein Oberflächenpotential und/oder eine Oberflächenisolation zu verringern. Dies kann auch zu einer geringeren Durchschlagsfestigkeit des Opferlagers 32 und damit zu einer Verringerung der Durchschlagsspannung für das Opferlager 42 führen.
  • Außerdem kann das leitfähige Schmiermittel eine Flüssigkeit sein, vorzugsweise eine unpolare, polare Basenflüssigkeit oder eine ionische Flüssigkeit. Außerdem kann das leitfähige Schmiermittel starke Säuren, vorzugsweise nahezu oder vollständig ionisierte, oder lösliche schwache Säuren oder eine oder mehrere lösliche Basen, vorzugsweise Alkalihydroxide, umfassen. Außerdem kann die Flüssigkeit eine hohe Ionenbeweglichkeit umfassen, und die Hydroxide können eine hohe Löslichkeit haben.
  • Wie in 2 dargestellt, ist das Opferlager 42 vorteilhafterweise relativ klein oder zumindest kleiner als die Hauptlager 38, 40, um die Oberflächengeschwindigkeit der Wälzkörper zu verringern. Beispielsweise kann das Opferlager 42 einen Bohrungsdurchmesser zwischen 6 mm und 12 mm, z. B. etwa 8 mm, und einen Außendurchmesser zwischen 18 mm und 26 mm, z. B. etwa 22 mm, haben. Die Oberflächengeschwindigkeit der Wälzkörper hängt mit der Durchschlagsspannung zusammen. Durch eine Verringerung der Oberflächengeschwindigkeit der Wälzkörper kann also auch die Durchschlagsspannung verringert werden.
  • Um das Durchschlagspannungsverhältnis des Opferlagers 42 weiter zu verringern, hat das Lager 42 vorzugsweise ein großes Verhältnis zwischen dem Radius der Wälzkörper 42c und einem Ringquerradius, wodurch eine Hertzsche Pressung verringert wird. Dadurch verringert sich eine Kapazität des Opferlagers 42 und damit auch eine Durchschlagsspannung des Opferlagers 42. Umgekehrt könnte es vorteilhaft sein, die Hauptlager 38, 40 auf eine größere Hertzsche Pressung auszulegen, was den Wert der Durchschlagsspannung der Hauptlager 38, 40 und damit die Lebensdauer der Hauptlager 38, 40 erhöht. Schließlich ist der Wert der Hertz'schen Flächenpressung des Opferlagers 42 kleiner als ein Wert der Hertz'schen Flächenpressung der Hauptlager 38, 40.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat zumindest eine der Komponenten des Opferlagers 42, wie z.B. der Innenring 42a, der Außenring 42b und/oder die Wälzkörper 42c, vorzugsweise eine relativ große Oberflächenrauheit, da dies auch eine Durchschlagspannung verringert. Beispielsweise ist die Oberflächenrauheit des zumindest einen Bestandteils der Opferlager 42 größer als 50 nm. Im Gegensatz dazu kann die Oberflächenrauheit einer Komponente des Hauptlagers 38, 40 vorzugsweise gering sein. Die Laufbahnen des Hauptlagers 38, 40 können vorteilhaft eine Beschichtung umfassen, die die Durchschlagsspannung erhöht.
  • Außerdem kann das Opferlager ein Stahllager mit einem Satz von Wälzkörpern und Wälzringen aus Stahl sein. Bei den Wälzkörpern des Opferlagers 42 kann es sich um jede Art von Wälzkörper handeln, wie z. B. Kugeln, Rollen, sich verjüngende Kegelrollen, Nadelrollen, usw.
  • Zusätzlich zu dem leitfähigen Opferlager 42 ist der in 2 dargestellte Elektromotor 30 weiter mit zwei elektrisch isolierten Hauptlagern 38, 40 versehen.
  • Vorzugsweise sind die isolierten Hauptlager 38, 40 an einem nicht antriebseitigen Ende des Rotationselements 34 des Elektromotors angeordnet. Zusätzlich können auch Material und/oder geometrische Eigenschaften der Hauptlager 38, 40 so optimiert werden, dass die Kapazität und/oder eine Durchschlagspannung der Hauptlager 38, 40 erhöht wird. Bei den isolierten Hauptlagern 38, 40 kann es sich um ein Hybridlager handeln und/oder mindestens ein Hauptlager hat eine Isolationsbeschichtung und/oder mindestens ein Hauptlager hat eine Isolationshülse und/oder mindestens ein Hauptlager ist mit einem Isolationsschmiermittel bereitgestellt, das zur Schmierung der Wälzkörper des Hauptlagers ausgelegt ist, wobei das Isolationsschmiermittel elektrisch isolierend ist. Falls die Lageranordnung zwei oder mehr Hauptlager 38, 40 umfasst, können die isolierten Hauptlager vom gleichen Typ sein, z.B. zwei Lager mit einer Isolierhülse, oder von verschiedenen Typen, z.B. ein Hybridlager und ein Lager, das ein isolierendes Schmiermittel hat.
  • Zusätzlich oder alternativ können die Hauptlager 38, 40 eine Isolierung (nicht dargestellt) umfassen, wie z. B. eine isolierende Beschichtung, die um eine Kontaktfläche des Innenrings und/oder des Außenrings der Hauptlager 38, 40 mit dem Rotor 34 oder einem anderen Bauteil, mit dem die Hauptlager 38, 40 verbunden sind, angeordnet ist. Bei der Kontaktfläche kann es sich zum Beispiel um eine Bohrung, eine Stirnfläche und/oder eine äußere Umfangsfläche handeln. Vorzugsweise ist die Isolierung als eine Kapazität in Reihe ausgelegt, so dass eine Spannung über den Wälzkontakten der Wälzkörper mit einem Verhältnis von Ciso/(Ciso+Cbearing) verringert wird, wobei Ciso die Kapazität der Isolierung und Cbearing die Kapazität des Lagers ist.
  • Vorzugsweise ist das isolierende Schmiermittel für die Hauptlager 38, 40 eine Flüssigkeit, vorzugsweise eine unpolare, polare Basenflüssigkeit oder eine ionische Flüssigkeit. Das isolierende Schmiermittel kann zum Beispiel ein Ö1 oder eine halbflüssige Fettzusammensetzung oder ein Fett oder ein Schmiermittel auf Wasserbasis sein. Außerdem kann das isolierende Schmiermittel einen Zusatzstoff enthalten, der so ausgelegt ist, dass er sich an eine Oberfläche der zumindest einen inneren Laufbahn und/oder der zumindest einen äußeren Laufbahn und/oder der Wälzkörper der Hauptlager 38, 40 bindet und ein Oberflächenpotenzial und/oder eine Oberflächenisolierung erhöht.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Lebensdauer eines Hauptlagers, das einen Rotor eines Elektromotors trägt, erhöht werden kann, indem die Kapazität des Hauptlagers und die Durchschlagspannung inhärent erhöht werden und indem ein Pfad mit hohem Widerstand für den Fluss von Strömen wie Gleichtakt-Erdungsströmen und/oder Differenzialmodus-Umlaufströmen bereitgestellt wird, während gleichzeitig ein Pfad mit niedrigem Widerstand durch ein Opferlager geschaffen wird, um sicherzustellen, dass die Hochfrequenz-Erdungsströme geerdet werden. Dies wird dadurch erreicht, dass das Opferlager mit einem elektrisch leitfähigen Schmiermittel und das Hauptlager mit einem isolierenden Schmiermittel bereitgestellt wird.

Claims (10)

  1. Lageranordnung für einen Elektromotor (30), insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend: (i) mindestens ein Hauptlager (38, 40), das ausgelegt ist, ein Rotationselement (34) des Elektromotors (30) zu lagern, wobei das Hauptlager (38, 40) mindestens einen Innenring (38a, 40a) umfasst, der mindestens eine innere Laufbahn bereitstellt, und mindestens einen Außenring (38b, 40b), der mindestens eine äußere Laufbahn bereitstellt, wobei der Innen- und der Außenring (38a, 38b; 40a, 40b) relativ zueinander drehbar sind, und zumindest eine Mehrzahl von Wälzkörpern (38c, 40c), die zwischen dem Innenring und dem Außenring (38a, 38b; 40a, 40b) angeordnet sind, wobei einer der Lagerringe (38a, 38b; 40a, 40b) mit dem Rotationselement (34) des Elektromotors (30) drehgekoppelt ist, und (ii) ein Opferlager (42), das einen Innenring (42a) mit einer inneren Laufbahn, einen Außenring (42b) mit einer äußeren Laufbahn, wobei der Innen- und der Außenring (42a, 42b) relativ zueinander drehbar sind, und eine Mehrzahl von Wälzkörpern (42c) umfasst, die zwischen dem Innen- und dem Außenring (42a, 42b) angeordnet sind, wobei einer der Opferlagerringe (42b) drehfest mit dem Rotationselement (34) des Elektromotors (30) verbunden ist und der andere Ring (42a) geerdet ist (48), dadurch gekennzeichnet, dass: (iii) das Opferlager (42) mit einem leitfähigen Schmiermittel versehen ist, das ausgelegt ist, die Wälzkörper (42c) des Opferlagers (42) zu schmieren, wobei das leitfähige Schmiermittel elektrisch leitfähig ist, und (iv) das zumindest eine Hauptlager (38, 40) ein elektrisch isoliertes Lager ist.
  2. Lageranordnung gemäß Anspruch 1, wobei das mindestens eine Hauptlager (38, 40), das ein isoliertes Lager ist, an einem nicht angetriebenen Ende des Elektromotors (30) angeordnet ist.
  3. Lageranordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein Hauptlager (38, 40) ein Hybridlager ist und/oder zumindest ein Hauptlager (38, 40) eine Isolationsbeschichtung aufweist und/oder zumindest ein Hauptlager (38, 40) eine Isolationshülse aufweist und/oder zumindest ein Hauptlager (38, 40) mit einem isolierenden Schmiermittel bereitgestellt ist, das ausgelegt ist, die Wälzkörper des Hauptlagers (38, 40) zu schmieren, wobei das isolierende Schmiermittel elektrisch isolierend ist.
  4. Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das leitfähige Schmiermittel des Opferlagers (42) eine Leitfähigkeit von weniger als 20 µS bereitstellt und/oder das isolierende Schmiermittel des mindestens einen Hauptlagers (38, 40) eine Leitfähigkeit von weniger als 1 µS bereitstellt.
  5. Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: (i) das isolierende Schmiermittel einen Zusatzstoff enthält, der ausgelegt ist, sich an eine Oberfläche der mindestens einen inneren Laufbahn und/oder der mindestens einen äußeren Laufbahn und/oder der Wälzkörper des Hauptlagers (38, 40) zu binden und ein Oberflächenpotential und/oder eine Oberflächenisolation zu erhöhen; und/oder (ii) das leitfähige Schmiermittel einen Zusatzstoff enthält, der ausgelegt ist, sich auf einer Oberfläche der zumindest einen inneren Laufbahn und/oder der zumindest einen äu-ßeren Laufbahn und/oder der Wälzkörper zu binden und ein Oberflächenpotential und/oder eine Oberflächenisolation zu verringern.
  6. Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wert der Durchschlagsspannung des Lagers mit einer Oberflächenrauheit einer Komponente des Hauptlagers in Beziehung steht, und wobei die Oberflächenrauheit einer Komponente des Hauptlagers (38, 40) gering ist, und/oder wobei die Oberflächenrauheit einer Komponente des Opferlagers (42) groß ist, wobei vorzugsweise die Oberflächenrauheit einer Komponente des Opferlagers (42) größer ist als eine Oberflächenrauheit einer Komponente des Hauptlagers.
  7. Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Oberfläche der zumindest einen inneren Laufbahn und/oder der zumindest einen äußeren Laufbahn des Hauptlagers (38, 40) eine Beschichtung umfasst, so dass eine Durchschlagspannung der Oberfläche mit der Beschichtung höher ist als die Durchschlagspannung der Oberfläche ohne die Beschichtung.
  8. Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchschlagsspannung mit einer Wälzkörper-Oberflächengeschwindigkeit in Beziehung steht, und wobei die Wälzkörper-Oberflächengeschwindigkeit des Opferlagers (42) kleiner ist als eine Wälzkörper-Oberflächengeschwindigkeit des Hauptlagers.
  9. Elektromotor (30), umfassend ein Gehäuse (32), einen Stator mit Statorwicklungen (36), einen Rotor mit einer Rotorwelle (34) und Rotorwicklungen (35) und mindestens eine Lageranordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Hauptlager (38, 40) der Lageranordnung ausgelegt ist, den Rotor (34) des Elektromotors (30) zu tragen, und ein Opferlager (42) ausgelegt ist, um mindestens einen drehfest mit dem Rotor (34) verbundenen Ring zu haben.
  10. Elektromotor gemäß Anspruch 9, wobei mindestens ein als isoliertes Hauptlager (38, 40) ausgebildetes Hauptlager (38, 40) an einem nicht angetriebenen Ende des Rotors (34) des Elektromotors (30) angeordnet ist.
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