DE3235866C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung eines Elektromotors gemäß Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Eine ältere Lagerung mit Staudrucklagern (DE-OS 33 03 499) ent­ hält ein einen horizontalen Boden aufweisendes Gehäuse und eine feststehende Welle, die auf dem Boden vertikal nach oben steht. Am Außenumfang der feststehenden Welle gelangt drehbar eine zylindrische Drehwelle in Eingriff, an der ein Rotor montiert ist. Diese Lagerung besitzt außerdem ein Staudrucklager für radiale Belastung sowie ein Staudrucklager für Längsbelastung. Das Staudrucklager für radiale Belastung besitzt eine in der Außenumfangs­ fläche der feststehenden Welle ausgebildete Luftrillen­ anordnung. Wenn sich die Drehwelle dreht, dient die Luft­ rillenanordnung zum Erzeugen einer Druckluftströmung zwischen der äußeren Umfangsfläche der feststehenden Welle und der inneren Umfangsfläche der Drehwelle, um dadurch die Radialbelastung der Drehwelle aufzunehmen. Das Staudrucklager für die Längsbelastung besitzt eine Luftrillenanordnung, die ebenfalls auf der Außenumfangs­ fläche der feststehenden Welle ausgebildet ist und in das erste Staudrucklager übergeht. Die Strömungen der beiden Staudrucklager beeinflussen sich also.

Um die erwähnte Luftdruckströmung zu erzeugen, sollten die bei diesem Vorgang beteiligten Bauelemente derart be­ arbeitet sein, daß sie eine hohe Abmessungsgenauigkeit aufweisen.

Wegen der hohen Genauigkeit der einzelnen Bauteile sind zur Herstellung des Motors und dessen Lagerung, mehrere komplizierte Herstel­ lungsschritte erforderlich.

Bei der Lagerung nach der DE-OS 33 03 499 befindet sich das Lastelement an einem Ende der Drehwelle, wobei dieses Ende über das freie Ende der feststehenden Welle hinausragt. Durch die Verbindung der beiden Staudrucklager ist es un­ möglich, daß jedes einzelne Lager einen hohen pneumatischen Druck erzeugt, der extremen Belastungen standhalten könnte. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Lastelement in der ge­ nannten Weise an dem freien Ende der Drehwelle entfernt von dem Bereich der Staudrucklager angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für einen Elektromotor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß bei ko­ stengünstiger Herstellung gleichzeitig eine vergleichsweise gute Lagerung auch bei hoher Belastung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der bekannten Lagerung (Fig. 1 der DE-OS 33 03 499) ist das Lastelement außerhalb des Bereichs der feststehenden Welle, also auch weit entfernt von der Stelle des maximalen pneumatischen Drucks angeordnet.

Die JP-OS 56-20 828/1981 zeigt ein Lager mit einem ersten und einem zweiten Staudrucklager für radiale bzw. für axiale Belastung. Auch bei diesem Lager sind das erste und das zweite Staudrucklager voneinander getrennt. Zusätzlich zu den beiden Staudrucklagern am Außenumfang einer sich drehen­ den Welle befindet sich noch auf der Stirnseite der Welle ein Staudrucklager. Zwischen den beiden auf dem Außenumfang der Welle befindlichen Staudrucklagern sitzt ein Schwung­ rad. Die Anordnung des gedrehten Elements in der Nähe der Stelle, wo der maximale Druck erzeugt wird, läßt sich der bekannten Konstruktion jedoch nicht entnehmen.

Aus der CH-PS 3 44 128 ist eine Motor-Lagerung bekannt, in die mit Hilfe einer Pumpe Kältemittel eingepreßt wird. Auch bei dieser Lagerung müssen die Lagerflächen sehr exakt gearbeitet sein, da die axiale Belastung von einem stirn­ seitigen Lager aufgenommen wird. Außerdem ist eine spezielle Pumpe zum Pumpen des Kältemittels erforderlich.

Aus dem Stand der Technik sind weitere Luft- oder Gasdruck­ lager bekannt. Die US-PS 31 21 179 zeigt ein Gasdrucklager, welches an einem Ende einer sich drehenden Welle angeordnet ist und eine das Wellenende gasdicht abschließende Kappe aufweist, die zusammen mit dem Wellenende einen gasdichten Raum zu Aufnahme von unter Druck stehendem Gas bildet. Das luftdichte Abschließen des Wellenendes erfordert je­ doch einen beträchtlichen Aufwand. Aus der DE-OS 26 24 586 ist eine Lageranordnung bekannt, bei der auf der Umfangs­ fläche einer Welle Nuten vorgesehen sind, welche die Auf­ gabe haben, Schmiermittel zu pumpen. Aus der US-PS 24 79 349 ist eine Lagervorrichtung bekannt, bei der in einer Lager­ hülse mit Spiel eine Welle aufgenommen wird. Ein Fischgrät- Nutenmuster des Lagers hat die Aufgabe, zwischen Lagerhülse und Welle befindliches Schmiermittel zur Lagermitte hin zu bewegen. Diese bekannten Lageranordnungen vermögen jedoch nicht das Problem der äußerst präzisen Fertigung der Lager­ teile zu lösen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt.

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Lagerung für einen Elektromotor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht einer Lagerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer Lagerung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 und 5 Kennlinien, die die pneumatischen Drücke der Lagerung gemäß Fig. 3 in Längs- bzw. Radialrichtung ver­ anschaulichen, und

Fig. 6 eine Seitenansicht der feststehenden Welle der Lagerung gemäß Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine Lagerung für einen Elektromotor 10 gemäß einer ersten Ausführungs­ form der Erfindung. Der Motor 10 besitzt ein Gehäuse 12. Dieses Gehäuse 12 hat einen Zylinderkörper 16, der an einem Ende mit einer Bodenwand 14 verschlossen ist, während ein abnehmbar an dem Körper 16 montierter Deckel 18 das andere Ende des Körpers 16 verschließt. Die Bodenwand 14 besitzt in der Mitte einen Ansatz 20. An dem Ansatz 20 ist eine zylindrische feststehende Welle 22 befestigt. Die Welle 22 erstreckt sich von der Bodenwand 14 vertikal in das Gehäuse 12. Die Welle 22 besitzt weiterhin ein (nicht gezeigtes) Lüftungsloch, welches sich von ihrer freien Stirnseite nach unten erstreckt und mit der Außen­ seite des Gehäuses 12 strömungsverbunden ist.

Der Motor 10 besitzt weiterhin eine im wesentlichen zylindrische Drehwelle 24, die drehbar und koaxial auf der Welle 22 gelagert ist. Die Drehwelle 24 besitzt einen zylindrischen Hohlraum 26, der bezüglich der Drehwelle koaxial angeordnet und am unteren Ende der Drehwelle 24 offen ist. Der Hohlraum 26 besitzt einen Boden 30, der in Berührung bringbar ist mit der freien Stirnseite der Welle 22. An dem Boden 30 ist eine Stahlkugel 28 montiert, die die Längsrichtung der Drehwelle 24 bei niedrigen Drehzahlen aufnimmt. Der Durchmesser des Hohlraums 26 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Welle 22. Die Welle 22 ist in den Hohlraum 26 soweit eingesetzt, daß ihre freie Stirnfläche mit der Stahlkugel 28 in Berührung kommt. Somit wird die Drehwelle 24 von der feststehenden Welle 22 drehbar und koaxial gelagert. Der obere Endab­ schnitt der Drehwelle 24 erstreckt sich durch den Deckel 18 über das Gehäuse 12 hinaus.

Auf der Drehwelle 24 ist ein Rotor 32 montiert, der ein zylindrisches Magnetgehäuse 34 besitzt, welches koaxial mit der Drehwelle 24 in Eingriff steht und sich zusammen mit ihr dreht. In dem Magnetgehäuse 34 sind ein Ring­ magnet 36 und ein Ringmagnetkern 38 montiert. Der Rotor 32 ist radial außerhalb bezüglich des Hohlraums 26 angeordnet.

Der Motor 10 enthält einen in dem Gehäuse 12 montierten Stator 40, der die Drehwelle 24 zusammen mit dem Rotor 32 dreht. Der Stator 40 besitzt einen Statorkern 42, der an der Innenumfangsfläche des Körpers 16 des Gehäuses 12 befestigt ist und radial außen bezüglich des Rotors 32 angeordnet ist. Der Stator 40 besitzt einen zylindrischen Spulekörper 46, um dessen Außenumfang mehrere Anker­ spulen 44 gewickelt sind, und der radial außen bezüglich des Rotors 32 zwischen diesem und dem Statorkern 42 liegt. Der Spulenkörper 46 ist mit einer Schraube 48 an dem Deckel 18 befestigt. Somit befindet sich der Stator 40 bezüglich des Hohlraums 26 und des Rotors 32 in radialer Richtung außen. An dem Spulenkörper 46 ist oberhalb des Ro­ tors 32 eine Schaltungsplatte 50 befestigt. Ein (nicht dargestellter) Detektor zum Feststellen der Drehstellung des Rotors 32 und ein (nicht dargestellter) elektronischer Schaltungsteil zum sequentiellen Erregen der jeweiligen elektrischen Spulen 44 entsprechend dem von dem Detektor abgegebenen Signal sind auf der Schaltungsplatte 50 mon­ tiert.

Der Motor 10 enthält weiterhin ein erstes und zweites Staudrucklager 52 und 54, die auf der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle 22 ausgebildet sind. Das erste Staudrucklager 52 besitzt eine pfeil- oder fischgrät­ förmige Luftrillenanordnung 56 auf der Außenumfangsfläche des unteren Endabschnitts der Welle 22. Die Rillenanordnung 56 dient zum Erzeugen einer Staudruckluftströmung zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 durch die Drehung der Drehwelle 24, damit die radiale Belastung der Drehwelle 24 aufgenommen wird. Das zweite Staudrucklager 54 besitzt eine spiralförmig aus­ gebildete Luftrillenanordnung 58, die auf der Außenum­ fangsfläche des freien Endabschnitts der Welle 22 aus­ gebildet ist. Die Rillenanordnung 58 dient zum Erzeugen einer Staudruckluftströmung zwischen der Außenumfangs­ fläche der Drehwelle 24 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 durch Drehen der Drehwelle 24, um deren Längsbelastung aufzunehmen. Die durch die Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluftströmung enthält die radiale Stau­ drucklagerung der radialen Belastung der Drehwelle 24.

Der oben beschriebene Motor 10 arbeitet wie folgt:

Wenn die Ankerspule 44 erregt wird und der Rotor 32 und die Drehwelle 24 gedreht werden, wird zwischen der Außenum­ fangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohl­ raums 26 durch den Bewegungsvorgang der Rillenanordnungen 56 und 58 die Druckluftströmung erzeugt. Somit wird ein Luftdruck zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 mit dem Ergebnis erzeugt, daß die Drehwelle 24 den Kontakt mit der Welle 22 und der Stahlkugel 28 verliert. Die von der Rillenanordnung 56 erzeugte Druckluftströmung enthält als Hauptkomponente den radialen Luftdruck und nimmt die radiale Belastung der Drehwelle 24 auf. Die von der Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluftströmung enthält als eine Hauptkomponente den Längsluftdruck und nimmt die Längesbelastung der Drehwelle 24 auf. Die von der Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluft­ strömung enthält außerdem den radialen Luftdruck und nimmt die radiale Belastung der Drehwelle 24 auf. Die von den Rillenanordnungen 56 und 58 erzeugten Luftdruckströmungen strömen durch das (nicht gezeigte) Lüftungsloch an der Welle 22 aus dem Gehäuse 12.

Bei dem oben beschriebenen Motor 10 ist sowohl das erste als auch das zweite Staudrucklager 52 bzw. 54 zur Aufnahme der radialen und Längsbelastungen der Drehwelle 24 auf der Außenumfangsfläche derselben Welle 22 ausgebildet. Daher sind die Teile, die zur Erzeugung der Druckluftströmungen mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit ausgeführt werden müssen, lediglich die Außenumfangsfläche der Welle 22 und die Umfangsfläche des Hohlraums 26. Somit ist die Anzahl der Bauteile, die hohe Bearbeitungsgenauigkeit erfordern, kleiner als bei dem herkömmlichen Motor. Folglich kann der Motor 10 einfach bearbeitet und billig hergestellt werden. Weiterhin ist bei dem Motor 10 die feststehende Welle 22 in den Hohlraum 26 der Drehwelle 24 eingesetzt, und der Rotor 32 und der Stator 40 liegen radial außerhalb bezüglich des Hohlraums. Daher kann die Länge der Dreh­ welle 24 verkürzt werden, und die axiale Länge des ge­ samten Motors kann ebenfalls verkürzt werden. Auf diese Weise kann der Schwerpunkt des Rotors tiefer gelegt wer­ den, um eine stabile Drehung zu erzielen und das axiale Wandern der Drehwelle 24 zu verhindern. Da weiterhin das Ge­ wicht der Drehwelle 24 verringert werden kann, kann ihre Träg­ heit vermindert und dadurch die Beschleuni­ gung des Motors verbessert werden.

Im folgenden soll eine zweite Ausführungsform der Er­ findung anhand der Fig. 2 beschrieben werden, in der die gleichen Teile wie bei dem Motor in Fig. 1 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Es sollen lediglich die be­ züglich der ersten Ausführungsform unterschiedlichen Bau­ teile beschrieben werden.

Ein Motor 60 besitzt eine an der Bodenwand 14 eines Ge­ häuses 12 befestigte feststehende Welle 22, die sich von der Bodenwand 14 in dem Gehäuse 12 vertikal nach oben erstreckt. Die Welle 22 besitzt eine Außenumfangsfläche sowie eine koaxial zu der Welle 22 in dieser ausgebildetes Innenloch 62 kreisförmigen Querschnitts. In anderen Wor­ ten: Die Welle 22 hat zylindrische Form. Das untere Ende des Lochs 62 ist von einer Stirnplatte 64 verschlossen. In der Stirnplatte 64 ist ein Lufteinlaßloch 66 ausge­ bildet. Auf der Stirnplatte 64 ist eine Längsdrucklager- Stahlkugel 68 montiert.

Der Motor 60 besitzt außerdem eine drehbar und koaxial bezüglich der Welle 22 gelagerte Drehwelle 24, die einen im wesentlichen zylindrischen Hauptkörper 70 und eine koaxial am unteren Ende des Hauptkörpers 70 befestigte Hülse 72 aufweist. Die Drehwelle 24 besitzt einen mit dem Hauptkörper 70 koaxialen Hohlraum 26, der durch das Innen­ loch der Hülse 72 gebildet wird. Der Hohlraum 26 ist am unteren Ende der Drehwelle 24 offen und besitzt einen Boden 30. In den Hohlraum 62 ist die Welle 22 eingesetzt. Die Drehwelle 24 besitzt eine zylindrische Innenwelle 74, die koaxial und einstückig mit dem Körper 70 ausgebildet ist und sich vom Boden 30 des Hohlraums 26 nach unten erstreckt. Die Innenwelle 74 ist drehbar in das Loch 62 der Welle 22 ein­ gesetzt. Die Stirnseite der Innenwelle 74 steht in Be­ rührung mit der Stahlkugel 68. Auf diese Weise ist die Drehwelle 24 drehbar koaxial bezüglich der Welle 22 ge­ lagert.

Auf der Außenumfangsfläche der Welle 22 sind ein erstes Staudrucklager 52 zur Aufnahme der Radialbelastung der Drehwelle 24 und ein zweites Staudrucklager 54 zur Aufnahme der Längsbelastung der Drehwelle 24 ausgebildet. Das erste Lager 52 besitzt eine pfeil- oder fischgrätförmige Luft­ rillenanordnung 56 auf der Außenumfangsfläche des unteren Abschnitts der Welle 22. Das zweite Lager 54 besitzt eine spiralförmige Luftrillenanordnung 58 auf der Außenum­ fangsfläche des freien Endabschnitts der Welle 22. Die Rillenanordnungen 56 und 58 erzeugen Luftdruckströmungen zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Um­ fangsfläche des Hohlraums 26, um die radialen bzw. Längs­ belastungen der Drehwelle 24 aufzunehmen. Der Motor 60 be­ sitzt weiterhin ein auf der Außenumfangsfläche der Innen­ welle 24 ausgebildetes drittes Staudrucklager 76 zur Auf­ nahme der radialen Belastung der Drehwelle 24 sowie ein auf der Außenumfangsfläche der Innenwelle 74 ausgebildetes viertes Staudrucklager 78 zur Aufnahme der Längsbelastung der Drehwelle 24. Das dritte Lager 76 besitzt eine auf der Außenumfangsfläche des freien Endabschnitts der Innenwelle 74 ausgebildete pfeil- oder fischgrätförmige Luftrillen­ anordnung 80. Das vierte Lager 78 besitzt eine in der Außenumfangsfläche des Basisabschnitts der Innenwelle 74 ausgebildete spiralförmige Luftrillenanordnung 82. Die Rillenanordnungen 80 und 82 dienen zum Erzeugen von Luft­ druckströmungen zwischen der Außenumfangsfläche der Innen­ welle 74 und der Umfangsfläche des Lochs 62, der Welle 22, um die radialen bzw. Längsbelastungen der Drehwelle 24 auf­ zunehmen. Der Motor 60 enthält weiterhin einen auf der Drehwelle 24 montierten und mit dieser zusammen sich drehenden Rotor 32, sowie einen an dem Gehäuse 12 befestigten Stator 40. Der Rotor 32 und der Stator 40 befinden sich jeweils radial außerhalb bezüglich des Hohlraums 26.

Wenn die Drehwelle 24 des Motors 60 gedreht wird, wird sie ohne Berührung der Welle 22 und der Stahlkugel 68 auf­ grund der Wirkung des ersten bis vierten Staudrucklagers 52, 54, 76 bzw. 78 gedreht. Die durch das erste bis vierte Lager 52, 54, 76, 78 erzeugten Staudruckluftströmungen gelangen von dem Boden 30 über ein (nicht gezeigtes) Lüftungsloch aus dem Gehäuse 16.

Die Arbeitsweise und die Vorteile des derart aufgebauten Motors 60 sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser zweiten Ausführungsform ent­ hält der Motor 60 zusätzlich zu dem ersten und zweiten Staudrucklager 52 bzw. 54 das dritte und vierte Stau­ drucklager 76 bzw. 78. Daher kann dieser Motor 60 stärkere Druckluftströmungen erzeugen als die erste Ausführungs­ form, so daß die Aufnahmekapazitäten für radiale und Längslasten erhöht sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll nun eine dritte Aus­ führungsform der Erfindung beschrieben werden.

Ein Motor 84 besitzt ein Gehäuse 12, welches einen Zylin­ derkörper 16 besitzt. Der Körper 16 ist an seinem unteren Ende von einer Bodenwand 14 verschlossen, sein oberes Ende ist offen. Die Bodenwand 14 besitzt in der Mitte einen Ansatz 20, an der eine zylindrische feststehende Welle 22 befestigt ist, die sich von der Bodenwand 14 durch die Öffnung des Gehäuses 12 vertikal nach oben erstreckt.

Der Motor 84 besitzt eine bezüglich der Welle 22 dreh­ bar und koaxial gelagerte zylindrische Drehwelle 24. Das Innenloch der Drehwelle 24 ist am oberen Ende mit einer Stirnplatte 86 verschlossen. Koaxial bezüglich der Drehwelle 24 ist ein zylindrischer Hohlraum 26 ausgebildet, der von der Stirnplatte 86 und dem Innenloch der Drehwelle 24 de­ finiert wird. Der Hohlraum 26 ist am unteren Ende der Drehwelle 24 offen, und er besitzt einen durch die Stirnplatte 86 gebildeten Boden 30. Der Hohlraum 26 besitzt einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der Welle 22. Die Welle 22 ist in den Hohlraum 26 eingesetzt. Auf diese Weise wird die Drehwelle 24 bezüglich der Welle 22 drehbar und koaxial gelagert. Die Welle 22 ist soweit eingesetzt, daß ihre Stirnseite mit dem Boden 30, d. h. mit der Stirnplatte 86 in Berührung kommt. Die Stirn­ platte 86 besitzt ein Lüftungsloch 88. Die Stirnplatte 86 dient als Längsdrucklager der Drehwelle 24 bei Stillstand oder bei niedrigen Drehzahlen des Motors.

Der Motor 84 besitzt weiterhin ein erstes und zweites Staudrucklager 52 bzw. 54, die in der Außenumfangsfläche der Welle 22 gebildet sind. Das erste Lager 52 besitzt eine in der Außenumfangsfläche des Basisabschnitts der Welle 22 ausgebildete pfeil- oder fischgrätförmige Luft­ rillenanordnung 56, die zum Erzeugen einer Luftdruckströ­ mung zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 durch Drehen der Drehwelle 24 dient, um die radiale Belastung der Drehwelle 24 aufzunehmen. Das zweite Lager 54 besitzt in der Außenumfangsfläche des Mittelabschnitts und des freien Endabschnitts der Welle 22 ausgebildete spiralförmige Luftrillen 58. Die Rillenan­ ordnung 58 dient zum Erzeugen einer Luftdruckströmung zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Um­ fangsfläche des Hohlraums 26 durch Drehen der Drehwelle 24, um deren Längsbelastung aufzunehmen. Die von der Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluftströmung enthält den radialen Staudruck zur Aufnahme der radialen Belastung der Drehwelle 24.

Im folgenden sollen die Besonderheiten der Druckluft­ strömungen beschrieben werden, die durch das erste und zweite Staudrucklager erzeugt werden. Wenn sich die Drehwelle 24 dreht, werden zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 durch die Rillen­ anordnungen 56 und 58 Druckluftströmungen erzeugt. Die Luft strömt dann von der Öffnung am unteren Ende des Hohl­ raums 26 in den Zwischenraum zwischen der Außenumfangs­ fläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26, bevor sie durch das Loch 88 der Stirnplatte 86 aus­ strömt. Der pneumatische Druck wird zwischen der Außenum­ fangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohl­ raums 26 durch die Staudruckluftströmung erzeugt. Insbe­ sondere wird der pneumatische Druck, der den radialen Druck als eine Hauptkomponente enthält, an der mit der Rillenanordnung 56 versehenen Stelle erzeugt. Der den Längsdruck als eine Hauptkomponente enthaltende pneuma­ tische Druck wird an der mit der Rillenanordnung 58 ausge­ statteten Stelle erzeugt, und weiterhin wird hier auch ein radialer pneumatischer Druck erzeugt. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Kennlinien oder den Verlauf der pneumatischen Drücke. In Fig. 4 die Kurve Ps den Druckluftverlauf in Längsrichtung über der radialen Richtung der Welle 22.

In Fig. 5 zeigt die Kurve Pr den Druckluftverlauf in ra­ dialer Richtung über der axialen Richtung der Welle 22. Wie man aus den Fig. 5 und 6 ersieht, erreicht der von der Rillenanordnung 56 erzeugte radiale Luftdruck an der Stel­ le A bei der axialen Mitte des durch die Rillenanordnung 56 definierten Bereichs ein Maximum. Der von der Rillen­ anordnung 58 erzeugte radiale Luftdruck erreicht an der Stelle B ein Maximum, wo das obere Ende des durch die Rillenanordnung 58 gebildeten Bereichs liegt.

Der Motor 84 besitzt weiterhin einen Rotor 32, der auf der Drehwelle 24 montiert ist und sich zusammen mit dieser dreht. Der Rotor 32 besitzt ein zylindrisches Magnetge­ häuse 34, welches koaxial mit der Drehwelle 24 in Eingriff steht, und in dem Magnetgehäuse 34 sind ein Ringmagnet 36 und ein Ringmagnetkern 38 montiert. Der Rotor 32 ist auf der Außenumfangsfläche der Drehwelle 24 derart montiert, daß er in der Nähe derjenigen Stelle liegt, an der von der Rillenanordnung 56 der maximale Luftdruck erzeugt wird, d. h. er ist in der Nähe der Stelle A, insbesondere oberhalb der Stelle A angeordnet. Der Motor 84 besitzt einen Lichtablenkspiegel 90, der auf der Drehwelle 24 als Lastelement montiert ist und sich zusammen mit der Drehwelle 24 dreht. Der Spiegel 90 hat polygonale Form und ist auf der Außenumfangsfläche der Drehwelle 24 mit einer Mutter 96 montiert, wobei er oben und unten von einem oberen und unteren Halter 92 bzw. 94 gehalten wird. Der Spiegel 90 ist auf der Drehwelle 24 in der Nähe derjenigen Stelle angeordnet, die bezüglich des von der Rillenan­ ordnung 58 erzeugten radialen Luftdrucks ein Maximum auf­ weist, d. h., er ist in der Nähe der Stelle B, insbe­ sondere unterhalb der Stelle B montiert. Auf diese Weise liegen der Rotor 32 und der Spiegel 90 zwischen den Stellen A und B. Der obere Endabschnitt 24 a der Drehwelle 24 erstreckt sich von dem Spiegel 90 nach oben, und der untere Endabschnitt 24 b erstreckt sich von dem Rotor 32 nach unten. Der obere und untere Endabschnitt 24 a bzw. 24 b be­ sitzen gleichen Außendurchmesser.

Der Motor 84 besitzt weiterhin einen Stator 40, der in dem Gehäuse 12 montiert ist, um die Drehwelle 24 zusammen mit dem Rotor 32 zu drehen. Der Stator 40 besitzt einen an der Innenumfangsfläche des Körpers 16 des Gehäuses 12 be­ festigten Statorkern 42, der bezüglich des Rotors 32 ra­ dial außen liegt. Weiterhin besitzt der Stator 40 einen zylindrischen Spulenkörper 46, um dessen Außenumfang mehrere Ankerspulen 44 gewickelt sind. Der Spulenkern liegt bezüglich des Rotors 32 radial außen zwischen dem Rotor 32 und dem Statorkern 42. Der Spulenkörper 46 ist an der Bodenwand 14 mit einer Schraube 98 befestigt. Unterhalb des Rotors 32 ist an dem Spulenkörper 46 eine Schaltungstafel 50 befestigt. Auf dieser ist ein (nicht gezeigter) Detektor zum Erfassen der Drehstellung des Rotors 32 montiert.

Wenn bei dem so aufgebauten Motor 84 die Drehwelle 24 gedreht wird, wird zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 durch die Rillen­ anordnungen 56 und 58 die Druckluftströmung erzeugt. Auf diese Weise werden zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 durch die Druckluftströmung die pneumatischen Radial- und Längs­ drücke erzeugt. Auf diese Weise wird die Drehwelle 24 ohne Berührung der Außenumfangsfläche und der Stirnseite der Welle 22 gelagert.

Bei dem Motor 84 sind das erste und zweite Staudrucklager 52 und 54 zur Aufnahme der radialen und Längsbelastungen der Drehwelle 24 auf der Außenumfangsfläche der Welle 22 aus­ gebildet. Daher sind diejenigen Teile, die zur Erzeugung der Staudruckluftströmungen mit hoher Bearbeitungsgenauig­ keit ausgeführt werden müssen, nur die Außenumfangsfläche der Welle 22 und die Umfangsfläche des Hohlraums 26. Es sind also im Vergleich zu dem herkömmlichen Motor weniger Teile, die mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit hergestellt werden müssen. Also kann der Motor 84 einfach und billig hergestellt werden. Weiterhin liegen bei dem Motor 84 der Rotor 32 und der eine große Masse besitzende Spiegel 90 jeweils in der Nähe der Maximaldruckstelle A der Rillenanordnung 56 bzw. der Maximaldruckstelle B der Rillen­ anordnung 58. Folglich kann die Drehung der Drehwelle 24 stabilisiert werden, um hohe Drehgenauigkeit zu erzielen. Weiterhin kann das Wandern oder Schwanken der Drehwelle 24 verhindert werden. Insbesondere liegen der Rotor 32 und der Spiegel 90 zwischen den Stellen A und B. Folglich kann der Lagerzustand der Drehwelle 24 weiter stabilisiert werden. Darüber hinaus wird bei dem Motor 84 die Schaltungstafel 50 durch die in den Zwischenraum zwischen der Außenum­ fangsfläche der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohl­ raums 26 strömende Luft gekühlt. Daher ist zur Kühlung der Schaltungstafel keine spezielle Kühlanordnung erforder­ lich, was den Aufbau des Motors weiter vereinfacht. Ferner besitzen die beiden Endabschnitte 24 a und 24 b der Drehwelle 24 gleichen Außendurchmesser. Somit kann die Drehwelle 24 leicht an beiden Enden in einer Auswuchtungsmaschine montiert werden, wenn vor dem Zusammenbau des Motors die aus der Drehwelle 24, dem Rotor 32, dem Spiegel 90 und dem oberen und unteren Halter 92 und 94 bestehende Einheit ausgewuchtet wird. Der obere Endabschnitt 24 a der Drehwelle 24 erstreckt sich von dem Spiegel 90 nach oben, so daß, wenn die Stirnplatte 86 im Preßsitz in das obere Ende eingesetzt wird, verhindert werden kann, daß Größenschwan­ kungen der Drehwelle 24 die Stelle beeinflussen, an der der Spiegel 90 auf der Welle montiert ist. Auf diese Weise kann der Spiegel 90, für den exakte Rundheit und Konzen­ trizität gefordert wird, die ursprüngliche Einstellge­ nauigkeit beibehalten.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungs­ beispiel ist das erste Staudrucklager an dem Basisab­ schnitt der feststehenden Welle ausgebildet, während das zweite Staudrucklager an dem freien Endabschnitt der stationären Welle ausgebildet ist. Dieses erste und zweite Lager können jedoch auch an entgegengesetzten Stellen oder am Umfangsbereich des Hohlraums angeordnet sein, um ähnliche Wirkungen und Vorteile zu erzielen. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform liegt der Rotor ent­ sprechend einem Motor mit Innenrotor innerhalb des Stators. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung kann beispielsweise auch angewendet werden bei einem Motor mit Außenrotor, bei welchem der Rotor außerhalb des Stators liegt. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf einen bürstenlosen Motor beschränkt, sondern kann auch bei ande­ ren Motortypen eingesetzt werden. Bei der oben beschriebe­ nen dritten Ausführungsform braucht das Lastelement nicht ein lichtablenkender Spiegel zu sein, sondern das Last­ element kann beispielsweise auch ein Platten- oder Dreh­ teller sein.

Claims (9)

1. Lagerung eines Elektromotors mit einem Gehäuse (12),
einer feststehenden, aufrecht in dem Gehäuse angeordneten Welle (22) mit einer Außenumfangsfläche,
einer Drehwelle (24) mit einem zu dieser koaxialen zylindrischen Hohlraum (26), der an einem Ende der Drehwelle offen ist und in den die feststehende Welle eingesetzt ist,
einem auf der Drehwelle fest montierten Rotor (32),
einem an der Drehwelle (24) fest montierten Lastelement (90),
einem in dem Gehäuse montierten Stator (40),
einem ersten, auf der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle (22) ausgebildeten Staudrucklager (52) zum Aufnehmen der radialen Belastung der Drehwelle, und
einem zweiten, auf der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle (22) ausgebildeten Stadrucklager (54) zum Auf­ nehmen der Längebelastung der Drehwelle,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Staudrucklager (54) mit Abstand von dem ersten Staudrucklager (52) angeordnet ist, daß der Rotor (32) in der Nähe der Stelle des maximalen pneumatischen Drucks des einen der beiden Staudrucklager und daß das Lastelement (90) in der Nähe der Stelle des maximalen pneu­ matischen Drucks des anderen der beiden Stau­ drucklager angeordnet ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Staudrucklager (52) eine pfeil- oder fisch­ grätförmige Luftrillenanordnung (56) enthält, die auf der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle (22) ausgebildet ist, und daß das zweite Staudrucklager (54) eine spiralförmige Luftrillenanordnung (58) aufweist, die auf der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle ausgebildet ist.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hohlraum (26) der Dreh­ welle (24) einen Boden (30) besitzt, der mit der freien Stirnseite der feststehenden Welle (22) in Berührung bringbar ist.

4. Lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die feststehende Welle (22) ein koaxial mit dieser ausgebildetes Innenloch (62) kreisförmigen Querschnitts aufweist, daß die Dreh­ welle (24) eine zylindrische Innenwelle (74) besitzt, die sich bezüglich der Drehwelle von dem Boden (30) des Hohlraums (26) erstreckt und drehbar in das Innen­ loch der feststehenden Welle eingesetzt ist, daß ein drittes Staudrucklager (76) zur Aufnahme der radialen Be­ lastung und ein viertes Staudrucklager (78) zur Aufnahme der Längsbelastung der Drehwelle (24) auf der Außenumfangs­ fläche der Innenwelle vorgesehen ist.

5. Lagerung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das dritte Staudrucklager (76) eine pfeil- oder fischgrätförmige Luftrillenanordnung (80) aufweist, die auf der Außenumfangsfläche der Innen­ welle (74) ausgebildet ist, und daß das vierte Stau­ drucklager (78) eine spiralförmige Luftrillenanordnung (82) besitzt, die auf der Außenumfangsfläche der Innen­ welle ausgebildet ist.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und der Stator radial außen bezüglich des Hohlraums angeordnet sind.

7. Lagerung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rotor (32) und das Last­ element (90) jeweils zwischen der Stelle des maximalen pneumatischen Drucks des ersten Staudrucklagers (52) und der Stelle des maximalen pneumatischen Drucks des zweiten Staudrucklagers (54) angeordnet sind.

8. Lagerung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehwelle (24) sich mit einem Endabschnitt (24 b) von dem Rotor (32) aus er­ streckt und daß sich der andere Endabschnitt (24 a) von dem Lastelement (90) erstreckt, wobei beide Endab­ schnitte den gleichen Außendurchmesser aufweisen.

9. Lagerung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Lastelement (90) ein licht­ ablenkender Spiegel ist.