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Die Erfindung bezieht sich auf den körperschallisolierenden Einbau
eines kleinen Elektromotors in ein Gerät nach dem Prinzip der zentralen Mittelpunktsankopplung,
wobei der stehende Teil des Motors mit Hilfe von Isolierelementen federelastisch
an die Halterung des Motors im Gerät angekoppelt ist. Solche Isolierelemente sind
vorwiegend einerseits auf der Nabe eines Lagerschildes angeordnet und andererseits
mit der Halterung befestigt. Sie stellen eine Feder zwischen der Motor- und der
Gerätemasse dar. Ihre Aufgabe besteht darin, die Störschwingungen des Motors an
der -Fortleitung in das Gerät zu hindern. Besonders störend sind die von Einphasenmotoren
erzeugten Pendelmomente mit doppelter Netzfrequenz. Einewirksame Isolation erreicht
man durch tangential weich federnde Isolierelemente, wenn sich nämlich eine Eigenfrequenz
des schwingfähigen Systems Motormasse - Isolierelement -Gerätemasse von weniger
als 1/s der doppelten Netzfrequenz ergibt.
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Weiterhin werden auch radial wirkende Störschwingungen isoliert. Deren
Frequenz ist allerdings meist erheblich größer als die der tangential wirkenden
Pendelschwingungen. Man darf deshalb die radiale Federcharakteristik eines Isolierelementes
sehr viel härter wählen als jene für Pendelschwingungen. In vielen Fällen bedingt
allerdings eine weiche tangentiale Federcharakteristik gleichzeitig eine weiche
radiale Federcharakteristik. Das ist schädlich, falls beispielsweise ein Motor durch
radial wirkende Riemenspannungen unzulässig ausgelenkt würde.
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Es sind Isolierelemente bekannt, die aus Gummi oder gummielastischem
Material bestehen. In. diesen Elementen wird die Werkstoffelastizität oder die Formelastizität
des Gummis zur Schwingungsisolierung ausgenutzt. In Anwendungsfällen, in denen zusätzlich
am Gummi Belastungen auftreten, unter denen die Elastizität des Gummis für die Schwingungsisolierung
nicht mehr zur Wirkung kommt, ist dieses Element unbrauchbar.
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Ein derartiger Fall sei am Beispiel eines elektrischen Antriebsmotors
der Gerätetechnik näher erläutert, der als Außenläufermotor mit kleiner Ständermasse
an seiner feststehenden Welle beidseitig zentral gehalten und an der Antriebsseite
einer extrem hohen Radialbelastung ausgesetzt ist.
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Ein Element zur Schwingungsisolierung an der Halterung dieses Elektromotors
muß die extrem hohe Radialbelastung aushalten. Daraus ergibt sich die Forderung
nach einem harten widerstandsfähigen ; Gummi. Ein derartiger harter Gummi macht
aber eine Isolierung des vom Elektromotor auf die Halterung übergehenden Körperschalles
unmöglich. Die am Elektromotor herrschenden Torsionsschwingungen doppelter Netzfrequenz,
beispielsweise von ; 100 Hz, können durch harten Gummi nicht isoliert werden. Die
Isolierung der genannten Schwingungen erfordert einen äußerst weich federnden formelastischen
Gummi. Ein ausreichend weich federndes Element aus formelastischem Gummi würde infolge
der t an der Antriebsseite des Elektromotors wirkenden extrem hohen Radialbelastung
zusammengedrückt und in diesem Zustand wirkungslos.
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Eine gleich geartete Schwierigkeit zeigt sich z. B. auch bei der Anwendung
eines Elementes aus Gummi für die Schwingungsisolierung eines Elektromotors mit
extrem hoher Radialbelastung, der zum Antrieb von Tongeräten dient und zentral an
beiden Seiten seines Ständers in einer sogenannten Mittelpunktsankopplung gehalten
ist.
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Die Schwingungsisolierung der Torsionsschwingungen zentral gehaltener
Elektromotoren durch Elemente aus Gummi hat immer den Nachteil, daß dabei die Wellenf(uchtgenauigkeit
des Elektromotors in seiner Halterung beeinträchtigt wird. Deshalb können Elektromotoren
mit Zahnradantrieb, an denen unter Radialbelastung keine Auslenkung der Antriebswelle
erfolgen darf, grundsätzlich nicht durch Elemente aus Gummi isoliertwerden, d. h.,
die bekanntenElemente aus Gummi sind zur Schwingungsisolierung von Torsionsschwingungen
unter gleichzeitiger Verhinderung einer Radialauslenkung der Antriebswelle eines
Elektromotors unbrauchbar.
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Nach der deutschen Patentschrift 1056 719 ist es bekannt, den tangential
federnden Ständer von Einphasenmotoren über Wälzkörper auf dem Fundament abzustützen.
Dabei wird lediglich eine Auslenkung der Welle in Richtung der Schwerkraft verhindert.
Außerdem werden die radial wirkenden Störschwingungen ungehindert durch die Wälzkörper
auf das Fundament übertragen, ebenso wie bei einer ähnlichen Anordnung für eine
vertikale Einphasenmaschine nach der schweizerischen Patentschrift 288852.
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Nach der österreichischen Patentschrift 185 873 wird für federnd aufgestellte,
in Umfangsrichtung frei schwingende Statoren von Einphasengeneratoren eine Übertragung
des Druckes gegen das Fundament radial abstützender Schraubenfedern durch kugelige
oder walzenförmige Zwischenglieder vorgeschlagen. Die Federn sollen eine einseitige
Verschiebung des Statorgehäuses verhindern. Keineswegs vermögen sie höherfrequente
radiale Störschwingungen des Stators gegen die Übertragung in das Fundament zu isolieren,
da diese nahezu ungehindert als Körperschall durch die aus hartfederndem Material,
wie beispielsweise Stahl, bestehenden Schraubenfedern weitergeleitet werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die genannten Schwierigkeiten zu überwinden
und ein Element zur Schwingungsisolierung zu schaffen, das auch bei extrem hoher
Radialbelastung, ohne die Gefahr einer Auslenkung der Welle, sowohl die radial als
auch die tangential wirkende Störschwingung des Motors isoliert.
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Nach der Erfindung wird deshalb bei einem eingangs genannten körperschallisolierenden
Einbau eines kleinen Elektromotors vorgeschlagen, daß mindestens ein Isolierelement
als durch elastisches, schallisolierendes Material radial allseitig abgestütztes
Ringlager ausgebildet ist. Als elastisches schallisolierendes Material ist besonders
Gummi geeignet.
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Die Wirkungsweise des aus einem durch elastisches, schallisolierendes
Material abgestützten Ringlager bestehenden neuen Elementes beruht darauf, daß beispielsweise
bei einem Wälzlager der Innenring des Lagers gegenüber dem Außenring Drehbewegungen
beliebig ausführen kann, während der Außenring davon unbeeinflußt bleibt. Torsionsschwingungen
des Innenringes übertragen sich nicht auf den Außenring. Eine Radialbelastung am
Element der Erfindung beeinf(ußt die Isolierung der Torsionsschwingungen nicht.
Die schallisolierendeAbstützung, beispielsweise als Gummikörper auf dem Außenring,
übernimmt unabhängig die Isolierung von Radialschwingungen. Eine Auslenkung der
Welle ist auch bei extremen radialen Wellenbelastungen praktisch nicht möglich,
weil
die Federcharakteristik der schallisolierenden Abstützung relativ hart gewählt werden
kann, weil die Frequenz der radialen Störschwingung vergleichsweise groß ist.
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In der Ausführung des Elementes der Erfindung kann das Ringlager ein
Gleitlager, Kugellager oder eine andere Lagerform haben. Dabei hat ein solches Lager
nicht, wie üblich, gleichförmige Drehbewegungen durchzuführen, sondern lediglich
Drehschwingungen. Die schallisolierende Abstützung soll dementsprechend auch nicht
die im Lager selbst erzeugten Störschwingungen isolieren, wie bei bekannten Maßnahmen
zu einerKugellagerisolation, sondern radiale, vom Motor erzeugte Störschwingungen.
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Die Anwendung des Elementes der Erfindung für Körperschallisolierung
erfolgt entweder so, daß der Innenring des Ringlagers mit der Quelle des Körperschalles,
nämlich dem stehenden Teil des Motors, fest verbunden ist, wobei der Außenring über
einen schallisolierenden Gummikörper an eine starre Halterung gekoppelt ist, oder
aber umgekehrt, der Außenring mit der Quelle des Körperschalles verbunden ist und
der Innenring über den Gummikörper an eine Halterung gekoppelt ist.
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DieKörperschallisolierung eines an einerHalterung beidseitig an seinem
Ständer zentral gehaltenen Elektromotors kann durch Anordnung je eines Elementes
der Erfindung an der Antriebsseite und der Gegenantriebsseite des Elektromotors
durchgeführt werden. Es ist aber möglich, daß nur an der Antriebsseite das Element
der Erfindung vorgesehen ist und an der Gegenantriebsseite ein bekanntes Element
aus Gummi sitzt, oder umgekehrt.
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Für die Körperschallisolierung eines an einer Halterung beidseitig
am Ständer zentral gehaltenen Elektromotors ist es notwendig, zwischen dem Ständer
und der Halterung eine Rückstellfeder zur Aufnahme des Drehmomentes oder von Stoßbelastungen
des Elektromotors anzuordnen. Diese Rückstellfeder kann eine Druck-, eine Zug-,
eine Torsionsfeder oder ein elastischer Gummi sein. Sieht man an einer Seite des
Motors ein bekanntes Element aus Gummi zur Körperschallisolierung vor, so übernimmt
vorteilhaft dieses Gummielement selbst die Aufnahme des Drehmomentes, so daß eine
zusätzliche Rückstellfeder eingespart wird. In weiterer Ausgestaltung dieser Körperschallisolierung
mit Rückstellfeder ist eine nichtlineare Rückstellfeder zwischen Ständer und Halterung
angeordnet, die bei kleinen Auslenkungen einen weichen Federbereich hat, der mit
der Masse des Ständers eine Torsionsfrequenz des Ständers im Elektromotor ergibt,
die kleiner als 30 Hz ist.
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Die Rückstellfeder kann auch am Element der Erfindung selbst angebracht
sein und bei einem Wälzlager als Ringlager den Außenring mit dem Innenring des Ringlagers
drehfedernd verbinden. Hierfür eignet sich ebenfalls eine Blattfeder, Druckfeder
oder Zugfeder oder auch ein elastischer Gummi. Die Rückstellfeder kann auch aus
biegeelastischen Stäben oder Lamellen, welche beide Lagerhälften verbinden, bestehen.
In Kunststofflagern eignen sich als Rückstellfedern elastische Stege zwischen den
Gleitflächen, welche vorteilhaft an einer Gleitfläche angeordnet sind.
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Das Element der Erfindung ist in eine Fassung eingebettet gehalten.
Diese Fassung erlaubt eine Reihe von Ausführungsformen, die nicht notwendig darauf
beschränkt sind, daß die schallisolierende Abstützung unmittelbar auf dem Außenring
des Lagers sitzt. Es ist ebenso gut möglich, diese konzentrisch zum Lager, aber
im Abstand dazu auf der Fassung anzuordnen oder den Gummikörper direkt am Rande
der Fassung zu befestigen. Hat die Fassung Haltestege, über welche sie mit einer
Halterung verbunden ist, so kann der Gummikörper auch am Ende der Haltestege angeordnet
sein.
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Schließlich hat sich für die Ausführung des Elementes der Erfindung
eine besonders einfache Form dadurch ergeben, daß dieses Element nur aus einer Hülse
mit aufsitzendem Gummikörper besteht, die auf einer feststehenden Welle gelagert
ist, wobei dieses Element wiederum in einer geeigneten Fassung gehalten wird.
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Für den Außenläufermotor mit feststehender Welle ist es besonders
einfach und zweckmäßig, als innere Gleitfläche des Ringlagers direkt die Welle zu
verwenden. Hierfür genügt zur Schwingungsisolierung eine auf der feststehenden Welle
angeordnete Hülse mit einem Gummikörper.
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In der Zeichnung ist das Element der Erfindung im Schnitt dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt mit einer Fassung für das Element und
F i g. 2 einen Querschnitt mit der Antriebsseite eines Außenläufermotors.
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Das als Kugellager ausgebildete Ringlager 1 der F i g. 1 mit
dem Innenring 2, dem Außenring 3, den Kugeln 4 und dem als schallisolierende Abstützung
wirkenden ringförmigen Gummikörper 5 ist in einer Fassung 6 gehalten. Innenring
2 und Außenring 3 sind drehfedernd über einen Hebel 7 und den schematisch dargestellten
Federkörper 8 miteinander verbunden. Der Federkörper 8 ist als nichtlineare Feder
ausgebildet, so daß der eine Teil A des Federkörpers 8 die Abstimmung auf
eine Torsionsresonanzfrequenz mit dem Ständer des Elektromotors auf weniger als
30 Hz übernimmt, während der andere Teil B des Federkörpers 8 als Rückstellfeder
zur Aufnahme des Drehmomentes oder zusätzlicher Stoßbelastungen des Elektromotors
dient.
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In der F i g. 2 ist der Rotor 9 des mit seiner Antriebsseite dargestellten
Außenläufermotors, die feststehende Welle 10, der Kugellagerinnenring
2, der Kugellageraußenring 3 und Gummikörper 5 an einer zentralen Fassung
6 eines Gestells oder eines Gehäuses fest angebracht. Rotor 9 und zentrale Fassung
6 sind nur in der Form einer Prinzipskizze dargestellt. Der Kugellagerinnenring
2 sitzt auf der feststehenden Welle 10 des Außenläufermotors fest auf. Eine
ebenfalls nur prinzipmäßig dargestellte Rückstellfeder 8 verbindet die feststehende
Welle 10
mit irgendeiner nicht mehr dargestellten Befestigung.