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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der 8. Mai 2020 eingereichten
US-Anmeldung Nr. 16/870,252 , deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Halteanordnung für eine Rotoranordnung.
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Hintergrund
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Elektromotoren werden in einer breiten Vielfalt von Industriezweigen verwendet. Elektromotoren schließen typischerweise einen Stator und einen Rotor sowie verschiedene andere Komponenten ein. Manchmal ist ein Rotorträger bereitgestellt, um den Rotor zu tragen. Um den Rotor mit dem Rotorträger zu verbinden, werden derzeit verschiedene Techniken und Konfigurationen eingesetzt. Eine derartige Technik erfordert eine Schrumpfpassung oder ein Wärmeschrumpfen. Bestehende Konfigurationen haben verschiedene Nachteile, insbesondere aufgrund ungenauer Toleranzen oder unzureichender Haltbarkeit.
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Es ist schwierig, den Rotor mit dem Rotorträger mit einer ausreichenden Verbindung und Passung zwischen den Komponenten zu verspannen, sodass ein Drehmoment zuverlässig von dem Rotor auf den Rotorträger übertragen wird.
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Es wäre wünschenswert, eine haltbarere und zuverlässigere Verbindung zwischen dem Rotor und dem Rotorträger bereitzustellen, die auch einfach zu montieren ist.
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Kurzdarstellung
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Hierin wird eine verbesserte Rotoranordnung offenbart, die haltbar ist, eine zuverlässige Haltekonfiguration bereitstellt und einfach zu montieren ist.
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Die Rotoranordnung schließt einen Rotor, einen Rotorträger, der den Rotor trägt, mindestens einen Abstandshalter, der an einer radial inneren Seite des Rotors angeordnet ist, und eine Membranfeder ein. Die Membranfeder schließt ein erstes Ende, das an einem radial äußeren Ende der Membranfeder ausgebildet ist, das mit dem mindestens einen Abstandshalter in Eingriff steht, und ein zweites Ende ein, das an einem radial inneren Ende der Membranfeder ausgebildet ist, das mit dem Rotorträger in Eingriff steht.
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Bei einer Ausführungsform schließt das erste Ende der Membranfeder einen Unterteilrand ein und das zweite Ende der Membranfeder schließt eine Vielzahl von Fingern ein. Die Vielzahl von Fingern sind in gleichmäßigen Abständen voneinander und um einen gesamten Umfang der Membranfeder herum angeordnet. Bei einer Ausführungsform schließt die Vielzahl von Fingern mehr als zwanzig Finger ein.
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Der Rotorträger schließt eine Nut ein, die eine Endfläche definiert, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem zweiten Ende der Membranfeder in Eingriff gelangt. Der mindestens eine Abstandshalter schließt eine Schulter ein, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem ersten Ende der Membranfeder in Eingriff gelangt. Die Schulter weist eine abgewinkelte Kontaktfläche auf, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem ersten Ende der Membranfeder in Eingriff gelangt. Bei einer Ausführungsform berührt das erste Ende der Membranfeder eine Gesamtheit der abgewinkelten Kontaktfläche der Schulter des mindestens einen Abstandshalters.
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Bei einer Ausführungsform weist die Membranfeder in einem Umfangsquerschnitt betrachtet eine einzige Krümmung auf, und die Membranfeder weist eine gleichmäßige Dicke auf.
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Im montierten Zustand ist zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Membranfeder ein Winkel von 105 Grad bis 120 Grad definiert.
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Bei einer Ausführungsform schließt der mindestens eine Abstandshalter einen sekundären Abstandshalter ein, der zwischen einer radial äußeren Oberfläche des Rotors und einer radial inneren Oberfläche des Rotorträgers angeordnet ist.
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Der mindestens eine Abstandshalter berührt beides: (i) eine radial innere Oberfläche des Rotors und (ii) eine radial äußere Oberfläche des ersten Endes der Membranfeder. Der Rotor, der Rotorträger und der mindestens eine Abstandshalter werden über eine durch die Membranfeder bereitgestellte Vorspannkraft aneinander gehalten. Zusätzliche Ausführungsformen sind hierin offenbart.
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Figurenliste
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Die vorstehende Kurzdarstellung und die nachstehende ausführliche Beschreibung werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Offenbarung veranschaulichen. In den Zeichnungen:
- ist 1 eine perspektivische Ansicht einer vollständig montierten Rotoranordnung.
- ist 2A eine Querschnittsansicht der vollständig montierten Rotoranordnung von 1.
- ist 2B eine weitere Querschnittsansicht der vollständig montierten Rotoranordnung von 1.
- ist 3A eine seitliche Querschnittsansicht der vollständig montierten Rotoranordnung von 1.
- ist 3B eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht der vollständig montierten Rotoranordnung von 1.
- ist 4A eine perspektivische Ansicht einer Membranfeder aus der vollständig montierten Rotoranordnung von 1.
- ist 4B eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Membranfeder von 4A. ist 4C eine Seitenansicht der Membranfeder der 4A und 4B.
- ist 4D ist eine Vorderansicht des Rotors der 4A bis 4C.
- ist 5A eine Querschnittsansicht der Rotoranordnung vor dem Einbau der Membranfeder.
- ist 5B eine perspektivische Ansicht, die einen Querschnitt einer teilweise montierten Rotoranordnung zeigt.
- ist 5C eine weitere Querschnittsansicht der Rotoranordnung vor dem Einbau der Membranfeder.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Bestimmte Begriffe werden in der nachfolgenden Beschreibung nur der Einfachheit halber verwendet und stellen keine Einschränkung dar. „Axial“ bezieht sich auf eine Richtung entlang einer Achse (X) einer Anordnung. „Radial“ bezieht sich auf eine Richtung nach innen und nach außen von der Achse (X) der Anordnung. „In Umfangsrichtung“ bezieht sich auf eine Richtung, die sich entlang einer Kurve oder eines Umfangs eines jeweiligen Elements relativ zu der Achse (X) der Anordnung erstreckt.
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Ein Verweis auf eine Liste von Elementen, die als „mindestens eines von a, b oder c“ bezeichnet werden (wobei a, b und c die aufgeführten Elemente darstellen), bedeutet ein beliebiges einzelnes der Elemente a, b oder c oder Kombinationen davon. Die Terminologie schließt die vorstehend konkret erwähnten Begriffe, Ableitungen davon und Begriffe ähnlicher Bedeutung ein.
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Eine Rotoranordnung 10 ist allgemein in den 1, 2A, 2B, 3A und 3B veranschaulicht. Die Rotoranordnung 10 schließt einen Rotor 15 und einen Rotorträger 20 ein, der den Rotor 15 trägt.
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Mindestens ein Abstandshalter 25a ist an einer radial inneren Seite 15a des Rotors 15 angeordnet. Bei einer Ausführungsform schließt der mindestens eine Abstandshalter 25a einen ersten Abstandshalter 25a und einen zweiten Abstandshalter 25b ein.
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Eine Membranfeder 30 ist allgemein zwischen dem Rotorträger 20 und dem mindestens einen Abstandshalter 25a positioniert. Weitere Einzelheiten der Membranfeder 30 sind allgemein in den 4A bis 4D gezeigt. Die Membranfeder 30 schließt ein erstes Ende, 32 das an einem radial äußeren Ende der Membranfeder 30 ausgebildet ist, das mit dem mindestens einen Abstandshalter in Eingriff steht 25a, und ein zweites Ende 34 ein, das an einem radial inneren Ende der Membranfeder 30 ausgebildet ist, das mit dem Rotorträger 20 in Eingriff steht. Der Rotor 15, der Rotorträger 20 und der mindestens eine Abstandshalter 25a werden über eine durch die Membranfeder 30 bereitgestellte Vorspannkraft aneinander gehalten.
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Bei einer Ausführungsform ist die Membranfeder 30 aus Stahl gebildet. Bei einer Ausführungsform ist die Membranfeder 30 aus einsatzgehärtetem Stahl 6150 gebildet. Bei einer Ausführungsform weist die Membranfeder 30 eine gleichmäßige Dicke auf. Ein Fachmann würde anhand der vorliegenden Offenbarung verstehen, dass andere Materialien verwendet werden können, um die Feder 30 zu bilden, und dass die Feder 30 abhängig von den spezifischen Anforderungen einer bestimmten Anwendung unterschiedliche Formen aufweisen kann.
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Das erste Ende 32 der Membranfeder 30 schließt einen Unterteilrand ein 33 und das zweite Ende 34 der Membranfeder 30 schließt eine Vielzahl von Fingern 35 ein. Bei einer Ausführungsform ist die Vielzahl von Fingern 35 in gleichmäßigen Abständen voneinander und um einen gesamten Umfang der Membranfeder 30 herum angeordnet. Bei einer Ausführungsform schließt die Vielzahl von Fingern 35 mehr als zwanzig Finger ein. Ein Fachmann würde verstehen, dass die Konfiguration der Finger 35 in Abhängigkeit von den spezifischen Anforderungen einer bestimmten Anwendung variieren kann.
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Bei einer Ausführungsform schließt der Rotorträger 20 eine Nut 22 ein, die eine Endfläche 22' definiert, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem zweiten Ende 34 der Membranfeder 30 in Eingriff gelangt. Die Nut 22 ist als sich axial erstreckende Vertiefung an dem Rotorträger 20 ausgebildet. Die Nut 22 weist eine axiale Erstreckung auf (d. h. eine Abmessung, die sich parallel zu der Achse (X) erstreckt), die so bemessen ist, dass sie das zweite Ende 34 der Membranfeder 30 aufnimmt. Die axiale Erstreckung der Nut 22 ist mindestens gleich einer Erstreckung des zweiten Endes 34 der Membranfeder 30. Bei einer Ausführungsform ist eine radiale Tiefe der Nut 22 geringer als eine Dicke der Membranfeder 30, wie am besten in 3B gezeigt. sBei einer Ausführungsform schließt der mindestens eine Abstandshalter 25a eine Schulter 26 ein, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem ersten Ende 32 der Membranfeder 30 in Eingriff gelangt. Bei einer Ausführungsform weist die Schulter 26 eine abgewinkelte Kontaktfläche 26' auf, die so konfiguriert ist, dass sie mit dem ersten Ende 32 der Membranfeder 30 in Eingriff gelangt. In dem in diesem Kontext verwendeten Sinne bedeutet der Begriff „abgewinkelt“, dass die Oberfläche 26', die die Achse (X) schneidet. nicht senkrecht zu der durch die gestrichelte Linie in 3B gezeigten Achse (X) ist.
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Wie in 3B gezeigt verjüngt sich die abgewinkelte Kontaktfläche 26' axial nach außen in einer Richtung radial nach außen. Wie in 3B gezeigt, berührt das erste Ende 32 der Membranfeder 30 eine Gesamtheit der abgewinkelten Kontaktfläche 26' der Schulter 26 des mindestens einen Abstandshalters 25a. Eine Tiefe der Schulter 26 ist bei einer Ausführungsform größer als eine Tiefe der Nut 22.
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Die Membranfeder 30 weist in einem Umfangsquerschnitt betrachtet eine einzige Krümmung auf. In einem montierten Zustand ist ein Winkel (θ) zwischen 105 Grad und 120 Grad zwischen dem ersten Ende 32 und dem zweiten Ende 34 der Membranfeder 30 definiert. Der Winkel (θ) zwischen dem ersten Ende 32 und dem zweiten Ende 34 kann variieren. Merkmale der Membranfeder 30 können abhängig von der speziellen Konfiguration des Rotorträgers 20 und des Abstandshalters 25a modifiziert werden.
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Der mindestens eine Abstandshalter schließt auch einen sekundären Abstandshalter 25b ein, der zwischen einer radial äußeren Oberfläche 15b des Rotors 15 und einer radial inneren Oberfläche 25b des Rotorträgers 20 angeordnet ist. Der mindestens eine Abstandshalter 25a berührt: (i) eine radial innere Oberfläche 15a des Rotors 15 und (ii) eine radial äußere Oberfläche des ersten Endes 32 der Membranfeder 30.
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Ein Verfahren zum Montieren der Rotoranordnung 10 wird hierin ebenfalls offenbart, wie in den 5A bis 5C gezeigt. Das Verfahren schließt allgemein das Positionieren der Membranfeder 30 zwischen dem ersten Abstandshalter 25a und dem Rotorträger 20 ein. Als Nächstes wird die Membranfeder 30 entweder von Hand oder mit einem Einbauwerkzeug 40 in Eingriff gebracht, bis die Membranfeder 30 zwischen der Endfläche 22' der Nut 22 an dem Rotorträger 20 und der abgewinkelten Kontaktfläche 26' der Schulter 26 des ersten Abstandshalters 25a einrastet.
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Bei einer Ausführungsform beträgt in einem eingebauten Zustand eine Klemm- oder Haltekraft der Membranfeder 30 mindestens 30 kN. Bei einer Ausführungsform beträgt die Klemmkraft der Membranfeder 30 60 kN.
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Die Membranfeder 30 stellt eine zusammenpressende Klemm- oder Haltekraft bereit, die den Rotor 15, den Rotorträger 20 und die Abstandshalter 25a, 25b hält. Diese Konfiguration erfordert keine zusätzlichen Elemente, um die Halteanordnung zu erreichen.
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Nachdem auf diese Weise die vorliegende Offenbarung ausführlich beschrieben wurde, ist zu erkennen und für den Fachmann offensichtlich, dass viele physische Änderungen, von denen nur einige in der ausführlichen Beschreibung der Erfindung beispielhaft dargestellt sind, ohne Änderung der darin verkörperten erfinderischen Konzepte und Grundgedanken vorgenommen werden könnten.
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Es versteht sich auch, dass zahlreiche Ausführungsformen, die nur einen Teil der bevorzugten Ausführungsform enthalten, möglich sind, die in Bezug auf diese Teile die darin verkörperten erfinderischen Konzepte und Grundgedanken nicht ändern.
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Die vorliegende Ausführungsform und optionalen Konfigurationen sind daher in jeder Hinsicht als beispielhaft und/oder veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten, wobei der Schutzumfang der Ausführungsformen durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung angegeben wird, und daher sind alle alternativen Ausführungsformen und Änderungen an dieser Ausführungsform, die die Bedeutung und den Äquivalenzbereich dieser Ansprüche betreffen, darin eingeschlossen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rotoranordnung
- 15
- Rotor Radial innere Oberfläche
- 15a
- des Rotors Radial äußere Oberfläche
- 15b
- des Rotors
- 20
- Rotorträger
- 22
- Nut
- 22'
- Endfläche
- 25a, 25b
- Abstandshalter
- 26
- Schulter
- 26'
- Abgewinkelte Kontaktfläche
- 30
- Membranfeder
- 32
- Erstes Ende
- 33
- Unterteilrand
- 34
- Zweites Ende
- 35
- Finger
- 40
- Einbauwerkzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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