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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, mit einem stirnseitig verschließbaren Maschinengehäuse.
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Eine derartige, drehende elektrische Maschine, die beispielsweise als Antrieb für eine Pumpe oder dergleichen dient, wird üblicherweise an einer Gehäusestirnseite, insbesondere B-seitig, mit einem Gehäuse- oder Abschlussdeckel verschlossen. Der Abschlussdeckel dient zum Verschließen einer stirnseitigen Gehäuseöffnung, die beispielsweise bei einer Synchronmaschine bzw. bei einem Synchronmotor für die Montage einer Gebervorrichtung benötigt wird. Bei der Gebervorrichtung handelt es sich in der Regel um einen Drehzahl- oder Winkellagegeber (Resolver) als elektromagnetischer Messumformer zur Wandlung der Winkellage des maschinenseitigen Rotors in eine elektrische Größe.
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Solche Gehäuse- oder Abschlussdeckel werden üblicherweise nach den Konstruktionsvorgaben des Maschinenherstellers z. B. als Guss- oder Blechteil in den jeweils benötigten Stückzahlen hergestellt. Die Befestigung des Abschlussdeckels erfolgt mittels mehrerer Schrauben an üblicherweise zumindest vier Schraubpositionen. Je nach Anforderung an die Dichtigkeit der Maschine werden die Abschlussdeckel mittels Dichtelementen, beispielsweise O-Ringen oder speziell nach Herstellerangaben angefertigten Flachdichtungen, abgedichtet.
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Nachteilig bei derartigen, üblicherweise in Spezialanfertigung hergestellten Abschlussdeckeln ist einerseits der vergleichsweise hohe Bauteileaufwand, indem ein solches Deckelsystem aus mindestens drei bis vier verschiedenen Bauteilen (Deckel, Schraub- und Dichtelement) bestehen, die in einer üblichen Stückliste als separate Bauteile aufgeführt und hinsichtlich der jeweiligen Abmessungen und Materialien bzw. Werkstoffe spezifiziert werden müssen. Dies führt einerseits zu hohen Initialkosten bezüglich der Abschlussdeckel, insbesondere hinsichtlich deren Konstruktion, Herstellwerkzeuge und Fertigungsprogramme. Aufgrund der üblicherweise vergleichsweise geringen Stückzahlen entstehen somit bereits insoweit hohe Einzelkosten für die Bauteile. Andererseits ist zudem ein vergleichsweise hoher Montageaufwand aufgrund der zu handhabenden Einzelbauteile gegeben, was wiederum einen entsprechend hohen Überwachungsaufwand und eine hohe Fehlerwahrscheinlichkeit verursacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine mit einer möglichst einfach verschließbaren Gehäuseöffnung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß weist die elektrische Maschine ein Maschinengehäuse zur Aufnahme eines Stators und eines wellenfest mit einer gehäuseintern drehbar gelagerten Maschinenwelle auf. In einem wellenendseitigen Gehäusebauteil ist eine Gehäuseöffnung vorgesehen. Insbesondere bei einer mit einer Gebervorrichtung ausgeführten elektrischen Maschine ist an oder in diese Gehäuseöffnung das geberseitige Wellenende geführt. Die Gehäuseöffnung ist mittels einer Verschlusskappe verschlossen, die lösbar in eine im Gehäusebauteil vorgesehene Montageöffnung, insbesondere nach Art eines Presssitzes, vorzugsweise form- und kraftschlüssig, eingesetzt ist.
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Die schraubenlos montierbare Verschlusskappe ist geeigneterweise ein Normteil, insbesondere gemäß DIN 3760/61, das unter Verzicht auf zusätzliche Befestigungs- und Dichtelemente für eine Vielzahl von elektrischen Maschinen als normiertes Gleichteil zum Verschließen einer Gehäuseöffnung des Maschinengehäuses eingesetzt werden kann.
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Die Montagebohrung, in welche die Verschlusskappe vorteilhaft nach Art eines Presssitzes eingesetzt wird, kann durch spanende Bearbeitung oder in einem Urformprozess (z. B. Druckguss) ohne weitere Bearbeitung in das Gehäusebauteil, vorzugsweise in das B-seitige Lagerschild, der elektrischen Maschine eingebracht werden. Umfangsseitig der Montagebohrung vorgesehene, in das Gehäusebauteil bzw. das Lagerschild eingebrachte Wölbungskonturen, die den Umfang der Montagebohrung schneiden, ermöglichen die Demontage der Verschlusskappe mittels eines in die jeweilige Wölbungskontur eingreifenden Werkzeugs, so dass die Demontage der Verschlusskappe durch Aushebeln mittels beispielsweise eines Schraubendrehers erfolgen kann.
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Die in das Gehäusebauteil bzw. in das Lagerschild eingebrachte Montagebohrung bildet einen zur Gehäuseöffnung koaxialen Stützkragen mit einer axialen und mit einer radialen Schulterkontur aus. An der axialen Schulterkontur liegt die Verschlusskappe mit deren zylindrischen Schließrand kraft- oder reibschlüssig an. An der radialen Schulterkontur stützt sich die Verschlusskappe mit deren zylindrischen Schließrand axial ab. Dabei ist die Montagebohrung bzw. Schulterkontur bevorzugt derart ausgebildet, dass die form- und kraftschlüssig in der Montagebohrung einsitzende Verschlusskappe gehäuseaußenseitig mit dem Gehäusebauteil bzw. mit dem Lagerschild fluchtet.
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Die Verschlusskappe kann mit einem Elastomer beschichtet sein. In einer gemäß DIN 3760 halb oder ganz gummierten Variante der Verschlusskappe sind Schutzklassen von größer oder gleich IP65 ohne weitere Dichtelemente erreichbar. Bei der nicht-gummierten Variante der Verschlusskappe lässt sich eine Schutzklasse von größer oder gleich IP54 ohne weitere Dichtelemente erreichen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mittels der form- und kraftschlüssig in einer Montagebohrung eines Gehäusebauteils, beispielsweise des B-seitigen Lagerschilds, einsitzenden Verschlusskappe bei weitestgehend minimiertem Bauteile-, Fertigungs- und Montageaufwand eine zuverlässige Abdichtung der beispielsweise zur Gebermontage dienenden Gehäuseöffnung gegen Flüssigkeiten, Fremdkörper oder Staub erreicht wird. Gleichzeitig werden Einflüsse magnetischer oder elektrischer Felder, die von der Maschine verursacht werden, auf deren Umgebung sowie aus der Umgebung auf die Maschine minimiert.
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Des Weiteren ermöglicht der Einsatz der vorzugsweise genormten Verschlusskappe zusätzlich zu einer zeitsparenden und effektiven Montage mit geringem Werkzeugaufwand eine durch die Montage nicht oder zumindest nur gering beeinflussbare Dichtwirkung. Die für die Montage der Verschlusskappe notwendige Geometrie (Montagebohrung) kann ohne weitere spanabhebende Prozessschritte beispielsweise in einem Druckgussteil abgebildet werden. Die Bereitstellung einer derartigen Verschlusskappe ermöglicht somit eine erhebliche Kosteneinsparung sowohl bei der Initialisierung als auch bei der Fertigung und somit bei den Stückkosten.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in perspektivischer Darstellung eine elektrische Maschine mit B-seitiger Verschlusskappe,
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2 die elektrische Maschine gemäß 1 in A-seitiger Stirnansicht,
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3 die elektrische Maschine in B-seitiger Stirnansicht und
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4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in 3.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die elektrische Maschine 1 weist ein Maschinengehäuse 2 mit einem A-seitigen Lagerschild 3 und einem B-seitigen Lagerschild 4 als stirnseitiges Gehäusebauteil auf. In das B-seitige Gehäusebauteil 4 ist eine kreisrunde Montagebohrung 5 eingebracht, in die ein vorzugsweise genormter Verschlussdeckel 6 eingesetzt, insbesondere form- und kraftschlüssig eingepresst, ist. Randseitig eingebrachte Wölbungskonturen in Form von Eingriffsmulden 7 schneiden die Montagebohrung 5 randseitig vorzugsweise an zwei diametral gegenüber liegenden Positionen. Die Wölbungs- oder Muldenkonturen 7 dienen als Werkzeugeingriff zum Aushebeln der Verschlusskappe 6 aus deren gezeigter Schließposition mittels beispielsweise eines üblicherweise stets verfügbaren Schraubendrehers oder dergleichen.
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2 zeigt die elektrische Maschine 1 in Stirnansicht mit Blick auf das A-seitige Lagerschild 3, über welches zentral ein Wellenzapfen 8 herausgeführt ist. Der Wellenzapfen 8 dient beispielsweise zur Ankopplung der elektrischen Maschine 1 an ein mittels dieser angetriebenes Aggregat. Die elektrische Maschine 1 ist hierzu ein Elektromotor, beispielsweise ein Synchronmotor, als Antrieb für das angekoppelte Aggregat.
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Die Bestromung der elektrischen Maschine 1 bzw. des Elektromotors erfolgt über eine gehäuseseitige Anschlussvorrichtung 9, deren Steck- oder Schraubanschlüsse 10 in nicht näher dargestellter Art und Weise gehäuseintern mit Wicklungsenden einer beispielsweise statorseitigen Maschinen- oder Motorwicklung (Feldwicklung) 11 (4) elektrisch verbunden sind.
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3 zeigt die elektrische Maschine 1 in B-seitiger Stirnansicht auf das Gehäusebauteil bzw. B-seitige Lagerschild 4 mit darin außenseitig eingebrachter, kreisrunder Montagebohrung 5 und darin nach Art eines Presssitzes eingesetzter Verschlusskappe 6.
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4 zeigt die elektrische Maschine 1 im Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in 3. Innerhalb des Maschinen- oder Motorgehäuses 2 umgibt ein mit der Feldwicklung 11 bewickelter Stator 12 einen auf einer Maschinen- oder Motorwelle 13 wellenfest sitzenden Rotor 14, der beispielsweise mit Permanentmagneten bestückt ist. Der Rotor bzw. die Maschinenwelle 13 ist A-seitig und B-seitig in jeweils einem Lager 15, 16 drehbar gelagert, die im Ausführungsbeispiel als Kugellager ausgeführt sind. Die Kugellager 15, 16 sind im A-seitigen Lagerschild 3 bzw. im B-seitigen Lagerschild 4 außenringseitig fixiert und innenringseitig jeweils mit der Maschinenwelle 13 verbunden. Die Maschinen- bzw. Motorwelle 13 ist mit dem mit dieser einstückigen Wellenzapfen 8 über das A-seitige Lagerschild 3 aus dem Maschinengehäuse 2 herausgeführt.
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Die Verschlusskappe 6 verschließt B-seitig eine Gehäuseöffnung 17, an oder in welche das B-seitige Wellenende der Maschinenwelle 13 geführt ist. Bei abgenommener Verschlusskappe 6 ist über diese Gehäuseöffnung 17 eine dort angeordnete Gebervorrichtung 18 in Form eines Drehzahl- und/oder Winkellagegebers (Resolver) zur elektromagnetischen Messumformung der Rotorwinkellage in ein entsprechend verarbeitbares Signal zugänglich.
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Die Montagebohrung 5 bildet im B-seitigen Gehäusebauteil bzw. Lagerschild 4 einen zur Gehäuseöffnung 17 koaxialen Stützkragen 19 mit einer axialen Schulterkontur 19a und einer radialen Schulterkontur 19b aus. An der axialen Schulterkontur 19a liegt die Verschlusskappe 6 mit deren ringförmigen, zylindrischen Schließrand 20 kraft- oder reibschlüssig an. An der radialen Schulterkontur 19b der Montagebohrung 5 stützt sich die Verschlusskappe 6 mit deren Schließrand 20 axial ab. Die Abmessungen der Verschlusskappe 6 und der Montagebohrung 5 bzw. des Stützkragens 19 sind derart aufeinander abgestimmt, dass die Verschlusskappe 6 zuverlässig in der Montagebohrung 5 einsitzt und zweckmäßigerweise außenseitig mit dem Gehäusebauteil 4 fluchtet.
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Die vorzugsweise genormte Verschlusskappe 6 kann vollständig oder teilweise mit einem Elastomer beschichtet und insbesondere gemäß der DIN 3760 ganz oder halb gummiert sein. Eine derart gummierte Verschlusskappe 6 hat bereits eine hohe Dichtwirkung. Zusätzliche Dichtmittel sind jedoch auch bei einer Verschlusskappe 6 ohne Elastomer nicht notwendig.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschine/Elektromotor
- 2
- Maschinen-/Motorgehäuse
- 3
- A-seitiges Lagerschild
- 4
- B-seitiges Lagerschild/Gehäusebauteil
- 5
- Montagebohrung
- 6
- Verschlusskappe
- 7
- Einkerbung/Wölbungskontur
- 8
- Wellenzapfen
- 9
- Anschlussvorrichtung
- 10
- Steck-/Schraubanschluss
- 11
- Maschinen-/Motorwicklung
- 12
- Stator
- 13
- Maschinen-/Motorwelle
- 14
- Rotor
- 15, 16
- Lager
- 17
- Gehäuseöffnung
- 18
- Gebervorrichtung
- 19
- Stützkragen
- 19a
- axiale Schulterkontur
- 19b
- radiale Schulterkontur
- 20
- Schließrand
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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 Nicht-Patentliteratur
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- DIN 3760/61 [0008]
- DIN 3760 [0011]
- DIN 3760 [0027]
