DE4125636A1

DE4125636A1 - Elektrische maschine zur wandlung von elektrischer und mechanischer energie, insbesondere radikalkraftbeaufschlagter elektromotor zum antrieb von pumpen und kompressoren

Info

Publication number: DE4125636A1
Application number: DE19914125636
Authority: DE
Inventors: Bernd Ing Grad Schopper; Juergen Dipl Ing Uhlmer; Christian Dipl Ing Schulz
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1993-02-04

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine zur Wand lung von elektrischer und mechanischer Energie, insbesondere radialkraftbeaufschlagter Elektromotor zum Antrieb von Pum pen und Kompressoren, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrische Maschinen zur Wandlung von elektrischer und me chanischer Energie, beispielsweise Elektromotoren, finden im allgemeinen Maschinenbau ein vielfältiges Anwendungsspek trum. Im Besonderen kommt dem Betrieb derartiger Antriebs aggregate im Fahrzeugbereich eine besondere Stellung zu, wo bei zum Einsatz in Kraftfahrzeugen auf der Basis technischer und wirtschaftlicher Überlegungen extreme Anforderungen be züglich Leistungsdichte, Zuverlässigkeit, Preiswürdigkeit, Servicefreundlichkeit und Geräuscharmut an die jeweilige elektrische Maschine gestellt werden.

Beispielhaft soll auf die DE-OS 39 28 375.5 verwiesen wer den, die eine von einer Exzenterwelle angetriebene Kolben pumpe zeigt. Bei Verwendung einer als Gleichstrommotor aus geführten elektrischen Maschine zum Antrieb einer derartigen Pumpe, siehe hierzu "TEVES-Handbuch der elektronischen Bremssysteme", Ausgabe 1989, Kapitel 5.2.2.1, kommt es in folge der auf die Exzenterwelle einwirkenden oszillierenden Kolbenkraft der Pumpe zur Durchbiegung der Exzenterwelle, wobei durch fertigungs- und betriebsbedingtes Lager- und Ge häusespiel des Elektromotors der massebehaftete und damit schwingungsfähige Läufer zwangsläufig als Schwingungsgebilde erheblich zur Geräuschentwicklung der elektrischen Maschine beiträgt.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Ma schine der im Oberbegriff genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß unter Verwendung einfacher Mittel ein unein geschränkt betriebssicheres, kleinbauendes und geräuscharmes Aggregat verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst, wonach die Welle des Läufers relativ zum Ständer unter Einwirkung einer Axialkraft vorgespannt ist. Die Erfindung basiert somit auf dem Gedanken, unter Einwirkung einer Axialkraft die Welle spielfrei in der Gehäuselagerung zu führen. Damit reduzieren sich die unerwünschten bauartbedingten Betriebsgeräusche der elektrischen Maschine, die aus der Schwingungserregung der Welle infolge der am Wellenende wirksamen ungleichförmigen Kräfte resultieren.

Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die im Zu sammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Er findung nachfolgend anhand zweier Zeichnungen näher darge stellt und erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens eine Prinzipskizze eines im Längsschnitt dargestellten Elek tromotors, dessen den Stator 3 bildendes Gehäuse an einer Radialkolbenpumpe 7 angeflanscht ist. Die Kolbenkräfte Fy der in der Abbildung nur im Umriß angedeuteten Radialkolben pumpe 7 rufen am wellenseitigen Exzenter 8 oszillierende Querkräfte hervor, die in Abhängigkeit vom Kraftangriffs punkt, Lagerabstand, Lagerspiel und Wellenquerschnitt Biege schwingungen in den Elektromotor einleiten. Durch die Axial kraft Fx des an dem Exzenter 8 abgewandten Wellenende ange ordneten Druckstücks 4 wird durch die Eliminierung des Axialspiels der Welle 1 in der Wälzlagerung 9, 10 die Fort pflanzung der durch Querkräfte angeregten Schwingung der Welle 1 gedämpft, so daß die üblicherweise entstehende Schwingungserregung der wellenseitig angebrachten Ankerwick lung 11 unterbleibt. Hierbei erweist es sich als für die Konstruktion vorteilhaft, das Gehäuse des Ständers 3 topf förmig auszubilden und zur Aufnahme des Druckstücks 4 den Gehäusetopf mit einem koaxial zur Welle 1 angeordneten Sack loch zu versehen. Zur Übertragung der das Lagerspiel aus gleichenden Axialkraft Fx auf das Wellenende eignet sich beispielsweise eine auf das Druckstück 4 wirkende Druckfeder 12. Als zweckmäßig erweist sich in Hinsicht auf eine rei bungs-, funktions- und kostenminimierte Kontaktierung der Welle 1, ein als Stahlkugel ausgeführtes, damit punktförmig tragendes Druckstück 4. Damit kann das durch das Lagerspiel der Wälzlagerung 9, 10 bedingte und über die übrigen Ge räuschquellen des Elektromotors möglicherweise hinaus reichende Schallfeld mit überraschend einfachen und fort schrittlichen Mitteln erheblich verkleinert werden.

Eine alternative Ausführungsform zeigt Fig. 2, wonach eine zwischen der Ausnehmung 5 und der in ihr befestigten Wälzla gerung 10 eingespannte Tellerfeder 12 in der Funktion eines Druckstücks die Welle 1 mit etwa der Hälfte der Kolbenkraft Fy belastet. Der Elektromotor ist gemäß Fig. 2 nur im Teil schnitt dargestellt, um die erfindungswesentlichen Merkmale zu offenbaren. Es darf davon ausgegangen werden, daß der üb rige, jedoch in Fig. 2 nicht gezeigte Abschnitt des Elek tromotors im wesentlichen dem grundlegenden Aufbau nach Fig. 1 entspricht.

Bezugszeichenliste:

1 Welle
2 Läufer
3 Ständer
4 Druckstück
5 Ausnehmung
6 Druckfeder
7 Pumpe
8 Exzenter
9 Wälzlagerung
10 Wälzlagerung
11 Ankerwicklung
12 Tellerfeder
Fx Axialkraft
Fy Kolbenkraft

Claims

1. Elektrische Maschine zur Wandlung von elektrischer und mechanischer Energie, insbesondere radialkraftbeauf schlagter Elektromotor zum Antrieb von Pumpen und/oder Kompressoren, im wesentlichen aus einem feststehenden Teil (Ständer) und einem rotierenden Teil (Läufer) beste hend, wobei der Ständer und der Läufer Dauermagnete oder elektrische Wicklungen aufweisen, die elektrische Felder erzeugen, mit einer Welle zur Lagerung des Läufers im Ständer und mit elektrischen Anschlüssen an wenigstens einen elektrischen Verbraucher oder Energiespender, da durch gekennzeichnet, daß unter Einwirkung einer Axialkraft (Fx) oder durch eine Komponente der Axialkraft (Fx) definierter Größe die Welle (1) des Läu fers (2) relativ zum Ständer (3) in Wellenlängsrichtung vorspannbar ist, so daß der Läufer (2) gegenüber dem Ständer (3) zumindest in Wellenlängsrichtung unter allen Betriebsbedingungen in seiner Lagerung spielfrei geführt ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Einleitung der Axial kraft (Fx) auf den Läufer (2) das Ende der Welle (1) von einem Druckstück (4) kontaktiert ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (4) längsverschieblich innerhalb einer Ausnehmung (5) des Ständers (3) geführt ist.

4. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (5) aus einem im Gehäusetopf des Stän ders (3) koaxial zur Welle (1) angeordneten Sackloch ge bildet ist, in dem das Druckstück (4) vorzugsweise elastisch vorgespannt ist.

5. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorherge henden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das Druckstück (4) zumindest eine punktförmige Kontaktfläche aufweist, die unter Einwirkung einer zwi schen dem Ende der Welle (1) und der Ausnehmung (5) ein gespannten Druckfeder (6) den Läufer (2) axial beauf schlagt.

6. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung der Axialkraft (Fx) auf den Läufer (2) ein als Tellerfeder (12) wirksames Druckstück zwischen der Wälzlagerung (10) und der Ausnehmung (5) eingespannt ist.

7. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialkraft (Fx) vom Betrag her etwa halb so groß ist wie die Kolbenkraft (Fy).