DE202008015714U1

DE202008015714U1 - Elektromotor

Info

Publication number: DE202008015714U1
Application number: DE200820015714
Authority: DE
Original assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2018-11-28

Abstract

Elektromotor mit einem Stator (32) und einem Rotor (24), welch letzterem eine Welle (26) zugeordnet ist,
und mit einem Sinterlagersystem (40, 42) zur Lagerung dieser Welle (26), welches Sinterlagersystem in einer Ausnehmung (36) eines mit dem Stator (32) verbundenen Bauteils (34) angeordnet ist,
wobei das Sinterlagersystem (40, 42) zur radialen Gleitlagerung der Welle (26) ein erstes Sinterlager (40) und ein zweite Sinterlager (42) aufweist, die durch einen Zwischenraum (44) voneinander getrennt in der Ausnehmung (36) angeordnet sind,
und mit einem in diesem Zwischenraum (44) auf der Welle (26) befestigten Schleuderelement (46), das an wenigstens einem axialen Ende mindestens bereichsweise komplementär zum gegenüberliegenden axialen Ende (52, 58) des zugeordneten Sinterlagers (42, 40) ausgebildet ist und mit letzterem mindestens ein Axiallager (54, 60) für den Rotor (24) bildet,
und mit einer zwischen dem Außenumfang des Schleuderelements (46) und der Innenseite des mit dem Stator (32) verbundenen Bauteils ausgebildeten...

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, dessen Rotor durch mindestens ein Gleitlager gelagert ist.
Solche Elektromotoren dienen hauptsächlich zum Antrieb von Lüftern, die unter Umständen sehr klein sein können und dann als Klein- oder Kleinstlüfter bezeichnet werden.
Die Lebensdauer solcher Elektromotoren und der mit ihnen ausgerüsteten Lüfter nimmt mit zunehmender Umgebungstemperatur ab und liegt bei 20°C bei etwa 45.000 Stunden. Bei manchen Varianten kann sie bis zu 70.000 Stunden gehen. Bei 60°C liegt die Lebensdauer meist im Bereich von 15.000 bis 20.000 Stunden.
Die Lebensdauer solcher Elektromotoren, bei denen der Rotor mittels Gleitlagern gelagert ist, hängt wesentlich davon ab, wie lange das Schmiermittel in den Gleitlagern (Sinterlagern) bleibt. Wenn das Schmiermittel verbraucht ist, muss der Motor ausgetauscht werden, und bei einem Lüfter bedeutet dies gewöhnlich, dass der gesamte Lüfter ausgetauscht werden muss.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Elektromotor bereit zu stellen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Versuche haben gezeigt, dass bei einem Elektromotor, dessen Rotor mit einem solchen Lagersystem gelagert ist, nur sehr wenig Schmiermittel von den Lagerstellen abwandert, so dass man eine gute Schmierung und folglich einen ruhigen Lauf und eine lange Lebensdauer erhält.
Auch haben die Versuche gezeigt, dass Elektromotoren mit einem solchen Lagersystem, nachdem sie 72 Stunden lang bei – 40°C aufbewahrt worden waren, bei Nennspannung zügig anliefen und keine abnormalen Geräusche erzeugten.
Die Lebensdauer ist gut. Z. B. befindet sich ein Lüfter, der von einem Elektromotor mit dem neuen Lagersystem angetrieben wird, seit Januar 2002 bei Raumtemperatur in einem unbeobachteten Dauerversuch.
Versuche an mehreren Lüftern bei 70°C Umgebungstemperatur während 3.000 Stunden haben eine einwandfreie Funktion und keine Auffälligkeiten hinsichtlich Geräusch, Abrieb, Stromaufnahme und Drehzahl gezeigt.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:
1 eine schematisierte, stark vergrößerte Darstellung des Elektromotors für einen Kleinstlüfters mit einem Sinterlagersystem, das zur Erzeugung eines internen Ölkreislaufs ausgebildet ist,
2 eine noch stärker vergrößerte Darstellung des Sinterlagersystems der 1, und
3 die Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Schleuderelements 46.
1 zeigt aus Gründen der Anschaulichkeit in stark schematisierter Darstellung die rechte Hälfte eines Lüfters, dessen Bauart beliebig sein kann, z. B. Axiallüfter, Diagonallüfter oder Radiallüfter, und dessen Elektromotor zu seiner Lagerung ein solches Gleitlagersystem verwendet, welches auch das Lüfterrad dieses Lüfters lagert.
Von dem in 1 dargestellten Lüfter 20 ist nur ein Lüfterflügel 22 angedeutet, der sich auf einer Rotorglocke 24 befindet, welche an einer Rotorwelle 26 befestigt ist. Im Inneren der Rotorglocke 24 befindet sich ein ringförmiger Rotormagnet 28, der in der angedeuteten Weise radial magnetisiert ist und z. B. vier Rotorpole haben kann. Naturgemäß ist dies nur ein Ausführungsbeispiel, und für den Motor kommen vielerlei Bauarten in Frage.
Der Magnetring 28 ist durch einen magnetischen Luftspalt 30 getrennt von einem Stator 32, der ebenfalls nur schematisch angedeutet ist, weshalb seine Wicklung nicht dargestellt ist. Der Stator 32 ist in geeigneter Weise auf einem Lagerrohr 34 befestigt. Bei dieser Ausführungsform sind der Rotor 32 und der Rotormagnet 28 um eine Distanz d axial gegeneinander versetzt, d. h. in 1 ist der Rotormagnet 28 weiter oben als der Stator 32. Da der Rotormagnet 28 das Bestreben hat, sich dem Stator 32 symmetrisch gegenüber zu stellen, entsteht eine ständige Kraft F auf den Rotormagneten 28 in Richtung nach unten, die man auch als magnetischen Zug bezeichnet.
Das Lagerrohr 34 hat eine zylindrische Ausnehmung 36, in der sich ein Gleitlagersystem 38 befindet, das zur Lagerung der Rotorwelle 26 dient.
Das Gleitlagersystem 38 hat ein unteres Sinterlager (Zylinderlager) 40, in dem die Rotorwelle 26 radial gelagert ist. Diese kann z. B. bei einem Miniaturlüfter einen Durchmesser von 0,2 cm haben, aber naturgemäß auch einen größeren oder kleineren Durchmesser. Das Zylinderlager 40 ist im Lagerrohr 34 befestigt, gewöhnlich durch Einpressen.
Das Gleitlagersystem 38 hat ferner ein oberes Zylinderlager 42, das gewöhnlich mit dem Zylinderlager 40 identisch ausgebildet und das ebenfalls im Lagerrohr 34 befestigt ist und ein Radiallager für die Welle 26 bildet.
Zwischen den Zylinderlagern 40 und 42 befindet sich ein Zwischenraum 44 der Länge L, und in diesem Zwischenraum 44 ist ein Schleuderelement 46 angeordnet, das in der Schnittdarstellung etwa wie eine Fadenrolle aussieht. Das Schleuderelement 46 ist auf der Welle 26 befestigt, z. B. durch Aufpressen, und es hat eine Länge L', die etwas kleiner ist als die Länge L, z. B. um einen Wert d' von 0,02 mm.
Das Schleuderelement 46 hat eine obere Schleuderscheibe 50, die im Zusammenwirken mit der Unterseite 52 des Zylinderlagers 42 ein oberes Axiallager 54 für das Schleuderelement 46 bildet. Ebenso hat letzteres eine untere Schleuderscheibe 56, die im Zusammenwirken mit der Oberseite 58 des unteren Zylinderlagers 40 ein unteres Axiallager 60 bildet. Dadurch kann ggf. ein separates Axiallager für das untere Ende 62 der Welle 26 entfallen, was die Herstellung vereinfacht. Die Größe dieses Axiallagers 60 kann entsprechend den Bedürfnissen gewählt werden.
Die obere Schleuderscheibe 50 und die untere Schleuderscheibe 56 erstrecken sich nicht bis zur Innenseite 36 des Lagerrohrs 34, sondern haben, wie dargestellt, einen kleineren Durchmesser, um im Inneren des Lagers 38 einen ungehinderten Kreislauf des Schmiermittels zu ermöglichen, wie in 2 durch Pfeile angedeutet, z. B. durch die beiden Pfeile 64 und 66.
Das Schleuderelement 46 hat einen Durchmesser, der von der oberen Schleuderscheibe 50 bis zur Mitte 68 abnimmt, und der anschließend von der Mitte 68 bis zur unteren Schleuderscheibe 56 wieder zunimmt. Dadurch entsteht ein Hohlraum 44, der im Betrieb als Schmiermitteldepot dient.
Im Betrieb dreht sich das Schleuderelement 46 relativ zum Lagerrohr 34. Dabei dient es als Doppelschleuderscheibe, Schmiermittelspeicher, und als Axialsicherung für den Rotor 24. Seine axiale Lage wird festgelegt durch das obere Sinterlager 42 und das untere Sinterlager 40. Diese beiden Lager speichern im Stillstand das Schmieröl in ihren Kapillaren.
Bei der Montage wird zuerst das obere Sinterlager 42 in die Ausnehmung 26 eingepresst. Dann wird die Welle 26 in das Lager 42 eingeführt, und auf die Welle 26 wird das Schleuderelement 46 aufgepresst. Am Ende wird das untere Sinterlager 40 eingepresst. Die Einpresstiefen werden durch entsprechende Einstellungen der Werkzeuge festgelegt.
Durch die Rotation des Schleuderelements 46 wird in dessen mittlerem Bereich Schmiermittel (gewöhnlich Öl) durch Zentrifugalwirkung in Richtung der Pfeile 70, 72 nach außen transportiert und geht von dort längs des Pfeils 64 in das obere Sinterlager 42, und längs des Pfeiles 66 in das untere Sinterlager 40. Im oberen Sinterlager 42 strömt es längs der Pfeile 76, 78, 80 durch die Kapillaren des Sinterlagers zur Welle 26 und dann zurück zum Schleuderelement 46 und von dort – durch Zentrifugalkraft – radial nach außen, was durch einen Pfeil 82 symbolisiert ist. Dadurch entsteht im Lagerspalt zwischen der Welle 26 und dem Sinterlager 42 eine Saugwirkung nach unten zur Schleuderscheibe 50, und diese Saugwirkung wirkt einen Schmiermittelverlust nach außen entgegen, was eine lange Lebensdauer ermöglicht.
Die gleiche Wirkung tritt im unteren Sinterlager 40 spiegelbildlich auf, wobei dort die Saugwirkung längs des Pfeiles 80' axial nach oben wirkt.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich. Z. B. kann es vorteilhaft sein, das Schleuderelement 46 unsymmetrisch auszubilden.

Claims

Elektromotor mit einem Stator (32) und einem Rotor (24), welch letzterem eine Welle (26) zugeordnet ist, und mit einem Sinterlagersystem (40, 42) zur Lagerung dieser Welle (26), welches Sinterlagersystem in einer Ausnehmung (36) eines mit dem Stator (32) verbundenen Bauteils (34) angeordnet ist, wobei das Sinterlagersystem (40, 42) zur radialen Gleitlagerung der Welle (26) ein erstes Sinterlager (40) und ein zweite Sinterlager (42) aufweist, die durch einen Zwischenraum (44) voneinander getrennt in der Ausnehmung (36) angeordnet sind, und mit einem in diesem Zwischenraum (44) auf der Welle (26) befestigten Schleuderelement (46), das an wenigstens einem axialen Ende mindestens bereichsweise komplementär zum gegenüberliegenden axialen Ende (52, 58) des zugeordneten Sinterlagers (42, 40) ausgebildet ist und mit letzterem mindestens ein Axiallager (54, 60) für den Rotor (24) bildet, und mit einer zwischen dem Außenumfang des Schleuderelements (46) und der Innenseite des mit dem Stator (32) verbundenen Bauteils ausgebildeten Ausnehmung (44), welche im Betrieb zur Aufnahme von Schmiermittel für die Sinterlager (40, 42) dient wobei das Schleuderelement (46) an seinen Stirnseiten jeweils einen Stirnseitenabschnitt (50, 56) größeren Durchmessers und im Zwischenraum (44) zwischen diesen Stirnseitenabschnitten (50, 56) einen Abschnitt (68) aufweist, von dem aus der Durchmesser des Schleuderelements (46) in Richtung zum ersten Sinterlager (40) und in Richtung zum zweiten Sinterlager (42) zunimmt.
Elektromotor nach Anspruch 1, bei welchem das Schleuderelement (46) an seinen Stirnseiten jeweils einen Stirnseitenabschnitt (50, 56) größeren Durchmessers und im Zwischenraum (44) zwischen diesen Stirnseitenabschnitten Abschnitte (68) kleineren Durchmessers aufweist.
Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem mindestens ein Stirnseitenabschnitt (50, 56) des Schleuderelements (46) einen Außendurchmesser hat, der kleiner ist als der Innendurchmesser der zugeordneten zylindrischen Ausnehmung (36), um im Betrieb einen Übertritt von Schmiermittel, welches durch das Schleuderelement (46) nach außen transportiert wird, zum jeweils benachbarten Sinterlager (40, 42) zu ermöglichen und eine Schmierung der im Bereich dieses Sinterlagers vorgesehenen Lagerelemente durch das umlaufende Schmiermittel zu erleichtern.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die axiale Länge (L) des Zwischenraums (44) zwischen den Sinterlagern (40, 42) um eine Längendifferenz (d') größer ist als die axiale Länge (L') des in diesem Zwischenraum (44) angeordneten Schleuderelements (46).
Elektromotor nach Anspruch 4, bei welchem die Längendifferenz (d') kleiner als 1 mm ist.
Elektromotor nach Anspruch 5, bei welchem die Längendifferenz (d') kleiner als 0,1 mm ist.
Elektromotor nach Anspruch 6, bei welchem die Längendifferenz (d') kleiner als 0,05 mm ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Schleuderelement (46) an jedem seiner axialen Endbereiche einen Abschnitt (50, 56) großen Durchmessers aufweist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem dem freien Ende (62) der Rotorwelle (26) kein zusätzliches Axiallager zugeordnet ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher als Antriebsmotor eines Gerätelüfters (22) ausgebildet ist.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Abschnitt (68) zwischen den Stirnseitenabschnitten (50, 56) ein Abschnitt (68) kleinsten Durchmessers ist.