DE9106643U1 - Elektrische Maschine mit Fest-Los-Lagerung - Google Patents
Elektrische Maschine mit Fest-Los-LagerungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere
einen schnellaufenden gekühlten Elektromotor mit Fest-Los-Lagerung, die vor allem zum Ausgleich von Lager-Einbautoleranzen
und/oder unterschiedlichen Wärmedehnungen der Läufer-Welle einerseits und des stationären Ständer- bzw.
Maschinengehäuses andererseits dient.
Es ist bekannt, für Wellenlagerungen, insbesondere bei schnellaufenden Elektromotoren (bis zu 18 000 U/min.),
sogenannte Fest-Los-Lagerungen zu verwenden. Hierbei nimmt ein Lager - das Festlager - Axialkräfte in beiden Richtungen
und Radialkräfte auf, während das zweite Lager - Loslager - axial verschieblich angeordnet ist. Dadurch sollen
innere Zwangskräfte, die auf die obengenannten Ursachen wie Einbautoleranzen und Wärmedehnungen zurückgeführt werden
können, vermieden werden. Bei Verwendung von Wälz- bzw. Kugellagern zur Loslagerung wird die axiale Verschiebbarkeit
dadurch realisiert, daß zwischen dem Außenlaufring des Wälzlagers und dem Maschinengehäuse axiales Spiel vorhanden
ist. Jedoch kommt es mit dieser Anordnung besonders bei den Elektromotoren mit den obigen hohen Drehzahlen zu der Erscheinung,
daß die Temperatur im Läufer wesentlich steiler als im Ständer bzw. stationären Maschinengehäuse ansteigt
und sich auf den Innenlagerring des als Loslagerung ausgeführten Wälzlagers überträgt. Dabei kann sich das zum Ausgleich
der inneren Zwangskräfte notwendige Spiel für dieses Wälzlager soweit verringern, daß es in seiner Funktion wesentlich
beeinträchtigt wird. Hinzu kommt noch das weitere Problem des Passungsrostes: Wenn das der Loslagerung
dienende Wälzlager vom Maschinengehäuse radial festgelegt oder eingeklemmt ist, kommt es bei Erwärmung der Läufer-Welle
zu achsparallelen Mikrobewegungen des Außenlaufrings
ö43·
gegenüber der daran angepreßten Anlagefläche des Maschinengehäuses; in Verbindung mit korrosiven Einflüssen
entsteht dabei Rost im Bereich der radialen Einpassung des Loslagers innerhalb des Maschinengehäuses, was die axiale
Verschiebbarkeit weiter beeinträchtigt.
Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Bewältigung der genannten Probleme für eine elektrische Maschine
ein Loslager erhöhter Betriebssicherheit und -zuverlässigkeit bei präziser Lagerung der gegebenenfalls schnellaufenden
Läufer-Welle mit Verstellspiel zu schaffen. Zur Lösung wird bei einer elektrischen Maschine mit den eingangs
genannten Merkmalen erfindungsgemäß ein das Loslager
umgebendes Zwischengehäuse vorgeschlagen, das relativ zum Maschinengehäuse axial verschieblich angeordnet ist. Mit
dieser dem Maschinengehäuse zwischengeordneten zusätzlichen Umhüllung für das Loslager wird die vor allem bei hohen
Drehzahlen notwendige präzise Lagerung der Läufer-Welle und gleichzeitig das axiale Verstellspiel zum Auffangen und
Puffern von Wärmedehnungen gewährleistet. Dieses Verstellspiel ist erfindungsgemäß zwischen der das Loslager umgebenden
Umhüllung (Zwischengehäuse) und dem Ständer-/Maschinengehäuse realisiert.
Bei der konkreten Ausführung des Erfindungsprinzips ist es
zweckmäßig, das Loslager im und relativ zum Zwischengehäuse axial festzulegen und/oder mit radialem Spiel unterzubringen.
Bei der axialen Festlegung bzw. Fixierung werden Wärmeausdehnungen der Läufer-Welle in axialer Richtung unmittelbar
auf das Zwischenlager übertragen und können so vom Zwischenlager-Verstellspiel innerhalb des Maschinengehäuses
bzw. Ständergehäuses ausgeglichen und kompensiert werden. Die Unterbringung mit radialem Spiel trägt der Tatsache
Rechnung, daß mit der Laufererwärmung eine Erwärmung
43.
des Loslagers einhergeht, woraus eine radiale Ausdehnung des Loslagers resultiert. Diese kann durch das innerhalb
des Zwischengehäuses realisierte radiale Verstellspiel aufgefangen und kompensiert werden.
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Als besonders geeignete Bauform für das Zwischengehäuse kommt eine Ausführung als vorzugsweise runder Hohlzylinder
und/oder Ring in Betracht, welche das Loslager gegebenenfalls mit Spiel radial umgeben oder umfassen.
Wie bereits weiter oben angedeutet, sind bislang bekannte Loslager radial stramm eingepaßt, wodurch sich eine axiale
Festlegung erübrigt. Dabei muß jedoch ein außerordentlicher Aufwand für die Genauigkeit der Lagerpassung und zur Verminderung
von deren Einbautoleranzen in Kauf genommen werden . Zur Lösung dieses Problems wird in besonders vorteilhafter
Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Zwischengehäuse Fixierelemente zur axialen Festlegung
des Loslagers aufweist. Dies kann bei Verwendung hohlzylindrischer bzw. ringförmiger Zwischengehäuse konkret dadurch
erfolgen, daß die Fixierelemente als je an einer Stirnseite der Hohlzylinder- bzw. Ringform angeschraubte Lager-Deckel
ausgeführt sind, zwischen welchen das Loslager eingeklemmt bzw. eingepaßt ist. Durch seine axiale Fixierung bzw. Festlegung
wird für das Loslager eine erhöhte Einbautoleranz in radialer Richtung ermöglicht; die damit verbundenen Vorteile
hinsichtlich Aufwand und Kosten liegen auf der Hand. Zudem bleibt - bei Verwendung von Wälzlagern - eine relative
Aufweitung seines Innenlaufringes aufgrund thermischer Einflüsse weitgehend ohne Einfluß auf die Gebrauchsfähigkeit
des Lagers insgesamt.
Zur Sicherung des Lagersystems bestehend aus Zwischengehäuse, gegebenenfalls mit zugehörigen stirnseitigen La-
ger-Deckeln sowie aus dem Loslager selbst liegt es im Rahmen
der Erfindung, ein Verbindungselement vorzusehen, durch das das Zwischenlager und das Maschinengehäuse relativ zueinander
in tangentialer Richtung des Loslagers bzw. der Läuferwelle festgelegt und/oder gegeneinander unverdrehbar
gekuppelt sind. Mit anderen Worten, das Verbindungselement ist ausgelegt, um Kräfte bzw. resultierende Drehmomente vom
Zwischengehäuse aus auf das Maschinengehäuse zu übertragen. Dies kann in konkreter Realisierung erfolgen, indem das
Verbindungselement als Stift, Schraube oder Paßfeder ausgeführt ist, welche jeweils das Maschinengehäuse und das Zwischengehäuse,
insbesondere dessen Lager-Deckel, in Achsrichtung durchsetzen.
Damit das genannte Lagersystem (Zwischengehäuse mit gegebenenfalls
Lager-Deckeln, Loslager) gleichsam schwimmend vor allem in axialer Richtung im Maschinengehäuse aufgehängt
werden kann, ist nach einer vorteilhaften Erfindungsweiterbildung ein Federelement vorgesehen, gegen dessen Kraft das
Zwischengehäuse vorzugsweise axial verschiebbar angeordnet ist. In weiterer Konkretisierung dieses Gedankens ist dieses
Federelement in einem Spalt zwischen dem Zwischengehäuse oder gegebenenfalls dessen Lager-Deckel einerseits
und dem Maschinengehäuse andererseits angeordnet. Als Federelemente
können z. B. an sich bekannte Kugellager-Ausgleichsscheiben oder auch radial auslenkbare Spiralfedern,
deren Längsachse vorzugsweise senkrecht zur Läufer-Welle verläuft, verwendet werden.
Um beim Transport der erfindungsgemäß gelagerten elektrischen Maschine deren Funktionstüchtigkeit nicht zu beeinträchtigen,
ist mit Vorteil eine Transport-Sicherungsschraube vorgesehen, die bei ihrer Betätigung das Zwischenlager
und das Maschinengehäuse gegeneinander verstellt,
insbesondere zueinander verschiebt; dies erfolgt zweckmäßig gegen die Kraft eines Federelementes, das zwischen dem
Schraubkopf und dem Maschinengehäuse vorspannbar eingesetzt ist.
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Der Vermeidung radialer Verspannungen dient es ferner, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung das Zwischengehäuse
aus einem Material hergestellt ist, das einen den thermischen Verhältnissen angepaßten, insbesondere größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als das des Loslagers, im Falle von dessen Ausführung als Wälzlager des Außenlaufrings,
aufweist. Durch eine unter diesem Gesichtspunkt geeignete Wahl des Werkstoffes für das Zwischengehäuse lassen sich
Temperaturdifferenzen zwischen diesen und dem Loslager ausgleichen.
Bei Ausführung des Zwischengehäuses als hohlzylindrischer bzw. ringförmiger Körper wird bei Erwärmung
sowohl der Innen- als auch Außendurchmesser größer, so daß thermische Wanderbewegungen nur radial nach außen erfolgen.
Bei Erwärmung wächst also in radialer Richtung das Zwischengehäuse schneller als das Loslager, insbesondere
dessen Außenlaufring aufgrund der erfindungspezifischen Materialwahl mit jeweils unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten.
Als Material haben sich Messing und/oder Grauguß als zweckmäßig erwiesen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnung, die im teilweisen axialen Längsschnitt eine
vergrößerte Darstellung des Loslagers einer erfindungsgemäßen Fest-Los-Lagerung zeigt.
Bei einem Elektromotor ist in an sich bekannter Weise die Läuferwelle 1 in einem den Ständer aufweisenden Maschinen-
gehäuse 2 an dessen einem nicht gezeigten Ende mittels eines Festlagers axial und radial festgelegt; am anderen entgegengesetzten
Ende des Maschinengehäuses 2 ist die Läufer-Welle 1 über ein Loslager 4 axial verschiebbar geführt.
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Wie vergrößert dargestellt, ist das Loslager 4 durch ein Wälz- bzw. Kugellager mit Innenlaufring 5, Außenlaufring 6
und dazwischen befindlicher Rollkugel 6a realisiert. Der Außenlaufring 6 begrenzt zusammen mit einem radial äußeren
Zwischengehäuse 8 einen Auffangspalt 9, um etwaige radiale Aufweitungen des Außenlaufrings 6 aufgrund thermischer Einflüsse
puffern zu können und radiale Verspannungen zu vermeiden. Zu seiner axialen Festlegung ist der Außenlaufring
6 an seinen Stirnseiten von je einem Lagerdeckel 10a, 10b im strammen Paßsitz eingeklemmt. Die Lagerdeckel 10 und das
Zwischengehäuse 8 sind beispielsweise über die Schraubverbindung 11 miteinander befestigt. Hierzu steht
das zugehörige Schraubelement 11a mit dem Innengewinde, die im Zwischengehäuse 8 und in den daran stirnseitig
anliegenden Lagerdeckel 10 in einer gemeinsamen Flucht ausgebildet sind, in Eingriff. Das Zwischengehäuse 8 liegt
von radial innen an einer Anlagefläche 12 des Maschinengehäuses 2 an. Zur Unterbindung von Relativbewegungen
zwischen dem Maschinengehäuse 2 und dem Zwischengehäuse 8 in Umfangsrichtung der Läuferwelle 1 bzw. des Außenlaufrings
6 ist ein Verbindungsstift 13 vorgesehen, der den äußeren Lagerdeckel des Zwischengehäuses 8 und einen Teil
des Maschinengehäuses 2 achsparallel durchsetzt. Der Verbindungsstift 13 dient also als Verbindungselement zur tangentialen
Festlegung des Zwischengehäuses 8 mit dem Maschinengehäuse 2.
Das axiale Verstellspiel für thermische Ausgleichsbewegungen zwischen Läufer-Welle 1 und Maschinengehäuse 2
wird mittels eines Verschiebespaltes 14 und/oder eines axial versetzten weiteren Verschiebespaltes 14a ermöglicht,
die vom Maschinengehäuse 2 einerseits und vom axial inneren bzw. äußeren Lager-Deckel 10a bzw. 10b andererseits begrenzt
werden. Zu diesem Zweck ist der innere Lager-Deckel 10a - ebenso wie der axial äußere Lager-Deckel 10b mit dem
Verbindungsstift 13 - gegenüber dem Außendurchmesser des Zwischengehäuses 8 radial erweitert bzw. nach außen vorspringend
ausgeführt. In den inneren Verschiebespalt 14 ist ein Federelement 15 eingesetzt, so daß für die Läufer-Welle
1 in axialer Richtung eine "schwimmende" Lagerung erzielt wird. Im gezeichneten Beispiel ist das Federelement mittels
einer schraubenlinienförmigen Feder realisiert, dessen Längsachse senkrecht zur Mittelachse 16 bzw. Läuferwelle 1
der elektrischen Maschine verläuft.
In der Zeichnung ist unterhalb der gestrichelt angedeuteten Mittelachse 16 die elektrische Maschine im Halbschnitt dargestellt,
d. h. der zur Welle 1 gehörige Läufer 17 ist in Draufsicht erkennbar. Gemäß dem verbleibenden äußeren und
geschnittenen Teil der unteren Zeichnungshälfte ist eine Transportsicherungsschraube 18 vorgesehen, deren Außengewinde
mit den fluchtenden Innengewinden des äußeren Lagerdeckels 10b und des Maschinengehäuses 2 jeweils in Eingriff
steht. Zwischen dem Schraubenkopf 18a der Sicherungsschraube 18 und der Außenseite des äußeren Lager-Deckels
10b ist noch eine Anpreßfeder 19 eingefügt, die zum Verschieben von Zwischengehäuse 8 und Maschinengehäuse 2 zueinander
dient. Beim Betrieb des Elektromotors ist diese Transportsicherungsschraube 18 natürlich zu entfernen. Die
Anordnung der Transportsicherungsschraube ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es
denkbar, diese baulich mit dem oben erläuterten Verbindungsstift 13 zu vereinen. Dabei muß allerdings, um das
SI 06 643.
notwendige axiale Verstellspiel innerhalb des Verschiebungsspaltes
14 für den praktischen Motorbetrieb zu gewährleisten, eine Lösemöglichkeit für den Stift bzw. der Transportsicherungsschraube
geschaffen werden, wodurch eine Belastung des Federelements 15 und/oder eine Verminderung des
weiteren axialen Verschiebespaltes 14a vermieden ist.
91 06 843.
Claims (12)
1. Elektrische Maschine, insbesondere schneilaufender
gekühlter Elektromotor, mit Fest-Los-Lagerung (4) vor allem zum Ausgleich von Lager-Einbautoleranzen
und/oder unterschiedlichen Wärmedehnungen von Läufer-Welle (1) und stationärem Ständer- bzw. Maschinengehäuse
(2), gekennzeichnet durch ein das Loslager (4) umgebendes Zwischengehäuse (8), das relativ zum
Maschinengehäuse (2) axial verschieblich (14, 14a) angeordnet ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Loslager (4), im Falle seiner Ausführung als
Wälzlager, insbesondere dessen Außenlaufring (6), im Zwischengehäuse (8) axial festgelegt (10a, 10b)
und/oder mit radialem Spiel (9) untergebracht ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (8) hohlzylindrisch
und/oder ringförmig geformt ist.
4. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (8) Fixierelemente
(10) zur axialen Festlegung des Loslagers (4) aufweist.
5. Maschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fixierelemente (10) als je an einer Stirnseite des Zwischengehäuses (8) angeschraubte Lager-Deckel
(10a, 10b) ausgeführt sind, zwischen welchen das Loslager (4) eingeklemmt ist.
§1 06 643.
6. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Verbindungselement (13), mittels
welchem das Zwischengehäuse (8) und das Maschinengehäuse zueinander tangential festgelegt und/oder gegeneinander
unverdrehbar gekuppelt sind.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (13) als Stift, Schraube oder
Paßfeder ausgeführt ist, welche jeweils das Maschinengehäuse (2) und das Zwischengehäuse (8), vorzugsweise
dessen Deckel (10b), achsparallel (16) durchsetzen.
8. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (8) gegen die
Kraft eines Federelernentes (15), zum Beispiel einer
Kugellager-Ausgleichsscheibe, verschieblich ist.
9. Maschine nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (15) in einem Spalt (14,
14a) zwischen dem Zwischengehäuse (8) oder gegebenenfalls dessen Lager-Deckel (10a) einerseits und dem
Maschinengehäuse (2) andererseits angeordnet ist.
10. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine das Zwischengehäuse (8) und das
Maschinengehäuse (2) relativ zueinander - gegebenenfalls gegen die Kraft eines oder mehrerer Federelemente
(15, 19) - axial verstellende Sicherungsschraube (18) für den Transport.
QI
11. Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zwischengehäuse (8) aus einem Material mit den thermischen Verhältnissen
angepaßter, insbesonderer größerer Wärmeausdehnung als das des Loslagers, bei dessen Ausführung als
Wälzlager des Außenlaufrings (6), hergestellt ist.
12. Maschine nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Grauguß
und/oder Messing als Material für das Zwischengehäuse.
91 OB R43.
Priority Applications (1)
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DE9106643U DE9106643U1 (de) | 1990-05-31 | 1991-05-30 | Elektrische Maschine mit Fest-Los-Lagerung |
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DE4017572A DE4017572A1 (de) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | Elektrische maschine mit fest-los-lagerung |
DE9106643U DE9106643U1 (de) | 1990-05-31 | 1991-05-30 | Elektrische Maschine mit Fest-Los-Lagerung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE9106643U1 true DE9106643U1 (de) | 1991-09-05 |
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ID=25893725
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DE9106643U Expired - Lifetime DE9106643U1 (de) | 1990-05-31 | 1991-05-30 | Elektrische Maschine mit Fest-Los-Lagerung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE9106643U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4143597C5 (de) * | 1991-11-22 | 2008-06-26 | Baumüller Nürnberg GmbH | Druckmaschine mit wenigstens einem elektromotorisch angetriebenen, axial verstellbaren Zylinder oder sonstigen Drehkörper |
DE202009013187U1 (de) | 2009-09-18 | 2010-06-24 | Baumüller Nürnberg GmbH | Elektrische Maschine mit elektrischen Anschlussmitteln und Lagerschild |
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1991
- 1991-05-30 DE DE9106643U patent/DE9106643U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4143597C5 (de) * | 1991-11-22 | 2008-06-26 | Baumüller Nürnberg GmbH | Druckmaschine mit wenigstens einem elektromotorisch angetriebenen, axial verstellbaren Zylinder oder sonstigen Drehkörper |
DE202009013187U1 (de) | 2009-09-18 | 2010-06-24 | Baumüller Nürnberg GmbH | Elektrische Maschine mit elektrischen Anschlussmitteln und Lagerschild |
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