EP2359017A1 - Wälzlager mit integriertem reluktanzschrittmotor - Google Patents

Wälzlager mit integriertem reluktanzschrittmotor

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Publication number
EP2359017A1
EP2359017A1 EP09799496A EP09799496A EP2359017A1 EP 2359017 A1 EP2359017 A1 EP 2359017A1 EP 09799496 A EP09799496 A EP 09799496A EP 09799496 A EP09799496 A EP 09799496A EP 2359017 A1 EP2359017 A1 EP 2359017A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rolling
bearing
cage
pole piece
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09799496A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Rink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2359017A1 publication Critical patent/EP2359017A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/086—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
    • H02K7/088—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly radially supporting the rotor directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32—Balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K37/00—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors
    • H02K37/02—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of variable reluctance type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing according to the preamble of claim 1.
  • the above-described situation occurs, for example, in the production of wires in rolling mills, in which a slab from which the wire is made enters wire guide rollers at high speed, so that the wire guide rollers or their rolling bearings experience high acceleration.
  • the speed change of the rolling bearing of the wire guide roller is particularly high when the slab engages a stationary wire guide roller, so that very high forces with a strong slip occur in the rolling bearing of the wire guide roller.
  • the wire guide roller is held in rotation by the roller bearing when no slab is guided, and a slab enters the wire guide roller, there is a lower speed change in the rolling bearing, which also has to absorb lower forces.
  • the principle of the reluctance stepping motor is known from the prior art. This exploits that a movable, magnetizable body in a magnetic circuit is arranged so that the magnetic resistance is minimal. Specifically, the magnetic body will align in a first magnetic field of a first pole piece to seek an equilibrium position at which the flux of the first magnetic field through the magnetic body is maximum. If a second magnetic field adjacent to the first magnetic field is provided, and the magnetic body oscillates beyond the equilibrium position with respect to the first magnetic field, then the magnetic body can reach the second magnetic field. By a suitable polarity of adjacent magnetic fields, the magnetic body can be excited to migrate, so that a drive can be formed. In particular, waves can be excited to rotate or held in rotation, when a motor drive is assigned to the type of reluctance stepping motor.
  • DE 103 59 856 A1 describes a three-phase reluctance stepping motor whose stator is non-rotatably arranged with a bearing receptacle and the rotor rotatably with a shaft.
  • the stator and the rotor are each supported by means of two axially spaced rolling bearings, wherein the respective outer ring of the two rolling bearings are arranged on the bearing receptacle and the respective inner ring of the rolling bearing on the shaft.
  • Stator and rotor of the reluctance stepping motor are arranged outside of the two rolling bearings and structurally separate from the bearing rings of the roller bearings, wherein an axial extent of the reluctance stepping motor is significantly greater than the respective axial extension of one of the two bearings. Further, the radial extent of the reluctance stepping motor is up to 1, 3 times the radial extent of one of the two rolling bearings.
  • JP 2003309946 AA (Abstract) describes a rolling bearing designed as a needle bearing with an outer ring formed as a first bearing ring and intermediate elements formed as needles, which roll directly on an outer circumferential surface of a shaft.
  • the rolling bearing comprises a reluctance stepper motor with a rotor and a stator.
  • the outer ring is axially significantly extended, so that stator creates, the axial extent is greater than the axial extent of the needles.
  • the shaft is formed whose outer circumferential surface in a region opposite the stator section has a suitable coating whose axial extent is greater than the axial extent of the needles.
  • the axial extent of the rolling bearing is significantly increased.
  • stator is formed by at least one pole piece, which is arranged between the two bearing rings and whose magnetic field is electrically controlled, and that the intermediate element is designed as a rotor of the reluctance stepping motor.
  • the arrangement of the at least pole piece between the two bearing rings requires no change in the outer dimensions of the rolling bearing, in particular no extension of the rolling bearing in the axial direction. Since intermediate elements are present in any case between the bearing rings in a rolling bearing, no further components are required, which are designed as a rotor. In particular, the outer dimensions of the rolling bearing can remain unchanged.
  • the at least one pole piece is arranged on a carrier ring, which is fastened to one of the two bearing rings.
  • the pole piece or the pole pieces can be retrofitted by means of the carrier ring on existing bearings or removed as needed.
  • the support ring may comprise an annular elastic portion which is fixed to the one of the two bearing rings, for example, such that it is compressed in a groove on the inwardly facing surface of the one of the two bearing rings and in this groove either due to the elastic pressure is clamped between the elastic portion and the bottom of the groove or in the groove by means of further locking means optionally additionally determined.
  • the pole shoes can be positioned in the correct position, in particular reproducibly, to the intermediate elements.
  • the rolling elements can be provided, in particular if the rolling elements consist of a material having a permeability which is significantly higher than the permeability of the surroundings of the rolling elements in the interior of the rolling bearing, for example a permeability that is significantly higher than the permeability of air or vacuum.
  • all or only individual ones of a plurality of rolling elements can be provided; especially in the event that all rolling elements are formed of a material whose permeability is only slightly greater than the permeability of the environment of the rolling element, it can be provided to replace some of the rolling elements by other rolling elements whose permeability is significantly greater than that of the other rolling elements as well as the environment of the rolling elements.
  • the intermediate element is a cage for rolling elements, and that the cage sections, in particular a soft magnetic material.
  • brass cages having a permeability of approximately the permeability of air may be formed as a rotor of the reluctance stepping motor such that blanks of, for example, a soft magnetic material are secured to portions of the body of the brass cage, the blanks being spatially separated from one another are arranged on the body of the brass cage and have a shape that the blanks over the edge of the body of the brass cage so far survive that the blanks can come close to the pole pieces of the stator, in particular between two opposite pole pieces of a Polschuhzips the stator can be arranged if the cage passes this pair of pole pieces of the stator.
  • the intermediate element as a rolling element or in particular soft magnetic portion of the cage for
  • the rolling elements may be provided with regard to the formation of the intermediate element, that the intermediate element is formed as a loose spacer body in particular a soft magnetic material, which holds adjacent rolling elements spaced.
  • the at least two pole shoes are arranged in pairs opposite one another on at least one of the two bearing rings, so that a force acting symmetrically with respect to the raceway and acting in the circumferential direction of the bearing ring is exerted on the intermediate elements.
  • the two bearing rings are biased to each other, so that the transmitted directly from the stator to the rotor directly transmitted to the drive torque on the other, not the stator bearing bearing ring and can also be passed indirectly to the mounted shaft.
  • the two bearing rings can already be installed biased to each other; Alternatively, the bias may occur only during operation of the bearing when the bearing undergoes a load.
  • pole pieces are provided.
  • This single pole piece can be arranged, for example, on a bearing ring of the roller bearing or on a carrier ring fastened to the bearing ring.
  • the single pole piece is driven to attract a first rolling element approaching the single pole piece, and when the first rolling element passes the pole piece, the magnetic field is turned off, such that the first rolling element becomes inert to the single pole piece due to its inertia passes.
  • the single pole piece is then in turn driven so that it attracts a second rolling element following the first rolling element until the second rolling element passes the single pole piece. In this way, individual rolling elements can be accelerate through the single pole piece.
  • the closed magnetic circuit is formed in this case by the bearing ring or the carrier ring, the single pole piece, the rolling elements and the bearing ring or the carrier ring. It will be appreciated that instead of accelerating individual rolling elements, the single pole piece can also accelerate successive sections of the cage body in the circumferential direction of the cage, thereby driving the cage as a whole.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a bearing ring of a first embodiment of a rolling bearing according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a modification of the first embodiment shown in FIG. 1;
  • Fig. 3 shows a schematic cross-sectional view of a second
  • Fig. 1 shows a first bearing ring 1 of a rolling bearing, roll on its career 2 formed as a rolling element 3 intermediate elements, which spaced the bearing ring 1 of a second bearing ring, not shown hold and which are movable relative to both bearing rings.
  • the rolling elements 3 are guided in a cage 4 indicated only in sections.
  • first pole piece 5 and an adjacent in the running direction of the rolling elements 3 second pole piece 6 and another, third pole piece 7 is arranged on the first bearing ring 1.
  • a fourth pole piece 8 Opposite the first pole piece 5 with respect to the raceway 2 is a fourth pole piece 8, the second pole piece 6 opposite a fifth pole piece 9 and the third pole piece 7 opposite a sixth pole piece 10 arranged on the first bearing ring 1.
  • the first pole piece 5 with the fourth pole piece 8 forms a first pair of pole shoes
  • the second pole piece 6 with the fifth pole piece 9 a second and the third pole piece 7 with the sixth pole piece 10 a third pair of pole pieces.
  • Each of the pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10 comprises a yoke of a magnetizable material, for example of a soft magnetic material, wherein the yoke is surrounded by a respective coil, which is traversed by a current whose magnetic field of the Material of the respective yoke is reinforced.
  • the magnetic field of the respective pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10 extends into the region of the rolling elements 3, so that the rolling element 3 passes successively into the region of the first, then the second and finally the third pole shoe pair.
  • Each of the rolling elements 3 is formed of a material whose permeability is significantly higher than the permeability of the environment of the rolling element 3, in particular, each of the rolling elements 3 is formed of a soft magnetic material, so that the rolling elements 3 in the respective magnetic field of the three pairs of poles magnetization receives, which largely disappears as soon as the rolling element 3 is removed from the magnetic field of the pole piece pair.
  • An electronic control device 11 which is arranged on the first bearing ring 1, acts on the coils of the pole shoes of the first Polschuhcrues and the coils of the second pair of pole pieces with current such that the rolling element 3, which has been aligned between the first pole piece 5 and the fourth pole piece 8 of the first pair of pole substantially centered between the two pole pieces, is pulled to the second pair of pole pieces, so that the rolling element 3 is aligned substantially centrally between the second pole piece 6 and the fifth pole piece 9 of the second pole piece pair.
  • the rolling element 3 in this adjacent pole shoe pair aligns so that the magnetic resistance again becomes minimal.
  • a suitable control of the Polschuhpane leads to a substantially continuous movement of the rolling elements 3, in which the cage 4 is carried.
  • the rolling element 3 is operated as a rotor of a reluctance stepping motor whose stator are formed by the pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10, which are fixed to the bearing ring 1.
  • the pole pieces 5, 6, 7 are arranged on a first carrier ring 12 and the pole pieces 8, 9, 10 on a second carrier ring 13, wherein both carrier rings 12, 13 sections of a resilient material, by means of which the carrier rings 12, 13 at a Not shown groove received on the bearing ring 1 and can be fixed in this groove.
  • a groove for example, a sealing groove, which is attached to the inner circumferential surface of the bearing ring 1, to receive a sealing element may be provided.
  • the support ring 12, 13 may be received in a sealing element and fixed by means of the sealing element on the bearing ring 1.
  • FIG. 2 shows a modified representation of the first embodiment, in which the first pole piece 5 is provided on a first side of the track 4.
  • the first pole piece 5 is not opposite another pole piece, so that no Polschuhpane are formed.
  • the rolling element 3 is accommodated in a cage 4, which is open on the side facing the pole piece 5, so that the magnetic field of the first pole piece 5 is not disturbed by the material of the cage 4.
  • the first carrier ring 12 is formed substantially angled and attached near the end face of the first bearing ring 1 at this.
  • the first bearing ring 1 is formed as an outer ring of the rolling bearing.
  • a second bearing ring 14 is rotatably connected to a non-illustrated shaft; However, it is understood that the second bearing ring 14 may be missing, so that the rolling elements 3 roll directly on the lateral surface of the shaft. In this case, the lateral surface of the shaft corresponds to the second bearing ring.
  • the intermediate element of the rolling bearing was designed as a rolling element 3 and thus as a rotor of the reluctance stepping motor, wherein the stator of the reluctance stepping motor, the pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10 included ,
  • Fig. 3 shows a rolling bearing with a first bearing ring 1, a second bearing ring 14 and an intermediate body which is movably received between the bearing rings 1, 14 with respect to the two bearing rings 1, 14.
  • the rolling body 3 leads, which consist of a material which has only a low permeability and thus undergoes little magnetization in an applied magnetic field.
  • the body of the cage 4 is made of a material which also has a low permeability compared to air, for example made of brass. So that the cage 4 is better suited as a rotor of the reluctance stepping motor, a blank 15 of a soft magnetic material is attached to the body of the cage 4.
  • a plurality of blanks 15 are arranged at a distance from one another on the outer lateral surface of the body of the cage 4 in such a way that the blanks 15 project beyond the outline contour of the body which is circular in plan view onto the body.
  • the blanks 15 on the body of the cage 4 are arranged and dimensioned such that they are received between two pole pieces 5, 8 of a first pair of pole pieces.
  • Each of the two pole pieces 5, 8 is formed as a yoke, which is surrounded by a current-carrying coil, wherein the current in the coil by a control device, not shown and issued or can be acted upon in terms of time in the current intensity.
  • a second pole piece of a second Polschuhplos which forms the stator of the reluctance stepping motor with further pole pieces.
  • the pole shoes 5, 8 and the other pole shoes are fastened to a carrier ring 13, which is arranged on the first bearing ring 1.
  • the pole shoes 5, 6, 7, 8, 9, 10 have a spatial proximity to the raceway 2 of the rolling elements 3, so that at this point the highest possible magnetic field of the pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10 occurs.
  • the two rolling bearings were each standard rolling bearings, in which on the bearing rings 1, 14 no structural change had to be made to accommodate the stator. In particular, the structural dimensions of the two rolling bearings have remained unchanged.
  • the invention has been described above with reference to an embodiment in which in each case one of two adjacent pairs of pole pieces has been applied to enable the movement of the intermediate element, in particular of the rolling element 3 or of the cage 4.
  • a one-step operation for controlling the pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10 may also be provided to control two adjacent pairs of pole pieces together, especially if the intermediate body is located on the track 2 in the middle between the two pairs of pole pieces.
  • the addition of such a half-step operation with the control in the one-step operation leads to a full-step operation.
  • the invention is independent of whether the intermediate elements designed as rotor of the reluctance stepping motor are carried out in half-step, one-step or full-step mode or another mode of pole shoes 5, 6, 7, 8, 9, 10.
  • the rolling elements 3 and the blanks 15 were on the body of the cage 4 made of a soft magnetic material, in particular of a soft magnetic bearing steel. It is understood that a hard magnetic material may be provided for the intermediate body, which experiences a residual residual magnetization by an applied magnetic field when the magnetic field is turned off. Made of hard magnetic material intermediate elements then experience in the direction of the track 2 consecutive pole pieces 5, 6, 7 and 8, 9, 10 each a remagnetization.
  • the invention has been described above with reference to an embodiment in which the rolling elements 3 were guided in a cage 4.
  • the Invention is also provided for the case that the rolling elements 3 are not guided in a cage 4, but rotate adjacent to each other on the track 2.
  • the pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10 preferably at a distance from the pitch circle, the rolling elements 3, arranged, so in a side view of the track 2 in each case as far laterally spaced from the track, that the end portions of the rolling elements 3 and gaps between the end portions of the adjacent rolling elements 3 in the region of the magnetic field of the pole pieces 5, 6, 7, 8, 9, 10 are arranged, so that the highest possible change of the magnetic flux is achieved by the rolling elements.
  • the material of the rolling elements 3 and the blanks 15 on the body of the cage 4 was in each case a soft magnetic metal. It is understood that the material may also be a ceramic with high permeability compared to air.
  • the cage 4 was sections with blanks 15 of a soft magnetic Material provided to form the cage 4 made of brass as a rotor of the reluctance stepping motor. It is understood that in a cage or a rolling element, which consists of a non-magnetic, but magnetizable material, a magnetic field may optionally be partially impressed into the body of the rolling element, cage or general intermediate element, so that an additional component such as the blank 15 can be dispensed with the cage 4 and the cage 4 retains its original shape.
  • the pole shoes 5, 6, 7, 8, 9, 10 were each formed as yokes, which were surrounded by coils. It is understood that other embodiments of the pole pieces can be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, umfassend einen ersten Lagerring (1), einen zweiten Lagerring, und ein zwischen den beiden Lagerringen (1) bezüglich beider Lagerringe (1) beweglich angeordnetes Zwischenelement, insbesondere einen Wälzkörper (3) oder einen Käfig (4) für einen Wälzkörper (3), und einen Reluktanzschrittmotor, der einen Rotor und einen Stator umfasst. Die Aufgabe, ein Wälzlager mit einem Reluktanzschrittmotor anzugeben, das nur geringe bauliche Veränderungen erfordert, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stator durch mindestens einen Polschuh (5, 6, 7, 8, 9, 10) gebildet ist, der zwischen den beiden Lagerringen (1) angeordnet ist und dessen Magnetfeld elektrisch ansteuerbar ist, und dass das Zwischenelement als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
WÄLZLAGER MIT INTEGRIERTEM RELUKTANZSCHRITTMOTOR
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der Praxis der Wälzlager ist die Forderung bekannt, ein Stillstehen der Wälzlager auch dann zu verhindern, wenn die in dem Wälzlager gelagerte Welle keine Belastung, speziell kein Drehmoment, erfährt. Erfährt nämlich die stillstehende Welle ein kurzfristig auftretendes Drehmoment, tritt in dem stillstehenden Wälzlager Schlupf auf, da die Bestandteile des Wälzlagers, insbesondere die Wälzkörper und die Lagerringe, eine sehr hohe gegenseitige Beschleunigung erfahren. Der bei der plötzlichen Beschleunigung des Wälzlagers auftretende Schlupf führt zu einer Schädigung des Wälzlagers und setzt dessen Lebensdauer deutlich herab. Als Gegenmaßnahme hierzu kann vorgesehen sein, dem Wälzlager einen motorischen Antrieb zuzuord- nen, der eine relative Bewegung beispielsweise der beiden Lagerringe des Wälzlagers auch für den Fall sicherstellt, dass an der in dem Wälzlager gelagerten Welle keine Kräfte angreifen, so dass das Wälzlager und damit auch die Welle in Bewegung bleiben. Greifen an einer bewegten Welle plötzlich Kräfte mit einem Drehmoment an, erfährt die Welle eine geringere Beschleunigung als eine aus dem Stillstand beschleunigte Welle. Weiter treten in dem Wälzlager geringere Kräfte auf bzw. der Schlupf lässt sich unterdrü- cken, so dass das Wälzlager eine verlängerte Lebensdauer erfährt.
Die vorbeschriebene Situation tritt beispielsweise bei der Herstellung von Drähten in Walzwerken auf, bei der eine Bramme, aus der der Draht hergestellt wird, in Drahtführungsrollen mit hoher Geschwindigkeit einschießt, so dass die Drahtführungsrollen bzw. deren Wälzlagerungen eine hohe Beschleunigung erfahren. Die Geschwindigkeitsänderung des Wälzlagers der Drahtführungsrolle ist besonders hoch, wenn die Bramme in eine stillstehende Drahtführungsrolle einschießt, so dass sehr hohe Kräfte mit einem starken Schlupf in dem Wälzlager der Drahtführungsrolle auftreten. Wird jedoch die Drahtführungsrolle durch das Wälzlager in Drehung gehalten, wenn keine Bramme geführt wird, und tritt eine Bramme in die Drahtführungsrolle ein, kommt es zu einer geringeren Geschwindigkeitsänderung in dem Wälzlager, das auch geringere Kräfte aufnehmen muss.
Aus dem Stand der Technik ist das Prinzip des Reluktanzschrittmotors bekannt. Hierbei wird ausgenutzt, dass ein beweglicher, magnetisierbarer Körper in einem magnetischen Kreis sich so anordnet, dass der magnetische Widerstand minimal wird. Speziell wird der magnetische Körper sich in einem ersten Magnetfeld eines ersten Polschuhs so ausrichten, dass er eine Gleichgewichtslage anstrebt, bei der der Fluss des ersten Magnetfeldes durch den magnetischen Körper maximal ist. Ist ein zweites, dem ersten Magnetfeld benachbartes Magnetfeld vorgesehen, und schwingt der magnetische Körper über die Gleichgewichtslage bezüglich des ersten Magnetfeldes hinaus, so kann der magnetische Körper in das zweite Magnetfeld ge- langen. Durch eine geeignete Polung benachbarter Magnetfelder kann der magnetische Körper zum Wandern angeregt werden, so dass ein Antrieb ausgebildet werden kann. Speziell können Wellen zur Drehung angeregt oder in Drehung gehalten werden, wenn diesen ein motorischer Antrieb nach Art des Reluktanzschrittmotors zugeordnet ist.
DE 103 59 856 A1 beschreibt einen dreiphasigen Reluktanzschrittmotor, dessen Stator drehfest mit einer Lageraufnahme und dessen Rotor drehfest mit einer Welle angeordnet ist. Der Stator und der Rotor sind jeweils mittels zweier axial beabstandeter Wälzlager gelagert, wobei der jeweilige Außenring der beiden Wälzlager an der Lageraufnahme und der jeweilige Innenring der Wälzlager an der Welle angeordnet sind. Stator und Rotor des Reluk- tanzschrittmotors sind außerhalb der beiden Wälzlager und baulich getrennt von den Lagerringen der Wälzlager angeordnet, wobei eine axiale Erstreckung des Reluktanzschrittmotors deutlich größer ist als die jeweilige axiale Erstreckung eines der beiden Wälzlager. Weiter ist die radiale Erstreckung des Reluktanzschrittmotors das bis zu 1 ,3-fache der radialen Erstreckung eines der beiden Wälzlager.
JP 2003309946 AA (Abstract) beschreibt ein als Nadellager ausgebildetes Wälzlager mit einem als ersten Lagerring ausgebildeten Außenring und als Nadeln ausgebildeten Zwischenelementen, die unmittelbar auf einer äuße- ren Mantelfläche einer Welle abrollen. Das Wälzlager umfasst einen Reluktanzschrittmotor mit einem Rotor und einem Stator. Um den Stator aufzunehmen, ist der Außenring axial deutlich verlängert, so dass Statorabschnitt entsteht, dessen axiale Erstreckung größer ist als die axiale Erstreckung der Nadeln. Als Rotor ist die Welle ausgebildet, deren äußere Mantelfläche in einem dem Statorabschnitt gegenüberliegenden Bereich eine geeignete Be- schichtung aufweist, deren axiale Erstreckung größer ist als die axiale Erstreckung der Nadeln. Um den Reluktanzschrittmotor auszubilden, ist die axiale Erstreckung des Wälzlagers deutlich vergrößert.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Wälzlager mit einem Reluktanzschritt- motor anzugeben, das nur geringe bauliche Veränderungen erfordert.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird für das eingangs genannte Wälzlager erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stator durch mindestens einen Polschuhe gebildet ist, der zwischen den beiden Lagerringen angeordnet ist und dessen Magnetfeld elektrisch ansteuerbar ist, und dass das Zwischenelement als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildet ist.
Die Anordnung des mindestens Polschuhs zwischen den beiden Lagerringen erfordert keine Änderung der äußeren Abmessungen des Wälzlagers, insbesondere keine Verlängerung des Wälzlagers in axialer Richtung. Da in einem Wälzlager Zwischenelemente zwischen den Lagerringen ohnehin vorhanden sind, sind keine weiteren Bauteile erforderlich, die als Rotor ausgebildet sind. Insbesondere können die äußeren Abmessungen des Wälzlagers unverändert bleiben.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der mindestens eine Polschuh auf einem Trägerring angeordnet ist, der an einem der beiden Lagerringe befestigt ist. Der Polschuh bzw. die Polschuhe lassen sich mittels des Trägerrings an bereits bestehenden Wälzlagern nachträglich einbauen bzw. bei Bedarf entfernen. Speziell kann der Trägerring einen ringförmigen elastischen Abschnitt umfassen, der an dem einen der beiden Lagerringe festgelegt wird, beispielsweise derart, dass er in eine Nut an der nach innen weisenden Mantelfläche des einen der beiden Lagerringe eingefedert wird und in dieser Nut entweder aufgrund der elastischen Pressung zwischen dem elastischen Abschnitt und dem Nutgrund festgeklemmt ist oder in der Nut mittels weiterer Feststellmittel ggf. zusätzlich festgelegt ist. Mittels des Trägerrings lassen sich die Polschuhe lagerichtig, insbesondere reproduzierbar, zu den Zwischenelementen positionieren. Als die als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildeten Zwischenelemente können die Wälzkörper vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn die Wälzkörper aus einem Material bestehen, das eine Permeabilität aufweist, die deutlich höher ist als die Permeabilität des Umgebung der Wälz- körper in dem Innenraum des Wälzlagers, beispielsweise eine Permeabilität, die deutlich höher als die Permeabilität von Luft oder Vakuum ist. Als Rotor des Reluktanzschrittmotors können sämtliche oder nur einzelne von mehreren Wälzkörpern vorgesehen sein; speziell für den Fall, dass sämtliche Wälzkörper aus einem Material ausgebildet sind, dessen Permeabilität nur wenig größer als die Permeabilität der Umgebung des Wälzkörpers ist, kann vorgesehen sein, einige der Wälzkörper durch andere Wälzkörper zu ersetzen, deren Permeabilität deutlich größer als die der übrigen Wälzkörper sowie als die der Umgebung der Wälzkörper ist.
Alternativ oder ergänzend zu der Ausbildung der Wälzkörper als Rotor des Reluktanzschrittmotors kann vorgesehen sein, dass das Zwischenelement ein Käfig für Wälzkörper ist, und das der Käfig abschnittsweise einen Bereich aus insbesondere einem weichmagnetischen Material aufweist. Beispielsweise lassen sich Käfige aus Messing, das eine Permeabilität von annä- hernd der Permeabilität von Luft aufweist, dadurch als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausbilden, dass an Abschnitten des Korpus des Messingkäfigs Zuschnitte aus beispielsweise einem weichmagnetischen Material befestigt sind, wobei die Zuschnitte räumlich von einander getrennt an dem Korpus des Messingkäfigs angeordnet sind und eine Gestalt aufweisen, dass die Zuschnitte über die Berandung des Korpus des Messingkäfigs so weit überstehen, dass die Zuschnitte den Polschuhen des Stators nahe kommen, insbesondere zwischen zwei gegenüberliegenden Polschuhen eines Polschuhpaars des Stators angeordnet sein können, wenn der Käfig dieses Polschuhpaar des Stators passiert.
Wiederum alternativ zu der Ausbildung des Zwischenelementes als Wälzkörper oder als insbesondere weichmagnetischer Abschnitt des Käfigs für die Wälzkörper kann hinsichtlich der Ausbildung des Zwischenelementes vorgesehen sein, dass das Zwischenelement als loser Distanzkörper aus insbesondere einem weichmagnetischen Material ausgebildet ist, der benachbarte Wälzkörper beabstandet hält.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Polschuhe paarweise einander gegenüberstehend auf mindestens einem der beiden Lagerringe angeordnet sind, so dass ein bezogen auf die Laufbahn symmetrische, in Umfangsrichtung des Lagerrings wirkende Kraft auf die Zwischenelemente ausgeübt wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die beiden Lagerringe zueinander vorgespannt sind, so dass das von dem von dem Stator auf den Rotor unmittelbar übertragenen Antriebsmoment auf den anderen, nicht den Stator tragenden Lagerring übertragen und auch mittelbar an die gelagerte Welle weitergegeben werden kann. Die beiden Lagerringe können bereits zueinander vorgespannt eingebaut sein; alternativ hierzu kann die Vorspannung erst bei dem Betrieb des Wälzlagers auftreten, wenn das Wälzlager einen Belastung erfährt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwei oder mehrere Polschuhe vorgesehen sind. Allerdings ist eine Ausbildung des Stators durch einen einzigen Polschuh ebenfalls möglich. Dieser einzige Polschuh kann beispielsweise an einem Lagerring des Wälzlagers oder an einem an dem Lagerring befestig- ten Trägerring angeordnet sein. Der einzige Polschuh wird so angesteuert, dass er einen ersten Wälzkörper, der sich dem einzigen Polschuh nähert, anzieht, wobei dann, wenn der erste Wälzkörper den Polschuh passiert, das Magnetfeld abgeschaltet wird, so dass der erste Wälzkörper aufgrund seiner Massenträgheit an dem einzigen Polschuh vorbeiläuft. Der einzige Polschuh wird dann wiederum so angesteuert, dass er einen zweiten Wälzkörper, der auf den ersten Wälzkörper folgt, anzieht, bis der zweite Wälzkörper den einzigen Polschuh passiert. Auf diese Weise lassen sich einzelne Wälzkörper durch den einzigen Polschuh beschleunigen. Der geschlossene magnetische Kreis wird in diesem Fall durch den Lagerring bzw. den Trägerring, den einzigen Polschuh, den Wälzkörper sowie den Lagerring bzw. den Trägerring gebildet. Es versteht sich, dass der einzige Polschuh, statt einzelne Wälz- körper zu beschleunigen, auch in Umfangsrichtung des Käfigs aufeinanderfolgende Abschnitte des Korpus des Käfigs beschleunigen und damit den Käfig insgesamt antreiben kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhän- gigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Lagerring eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälz- lagers,
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels, und
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wälzlagers.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt einen ersten Lagerring 1 eines Wälzlagers, auf dessen Laufbahn 2 als Wälzkörper 3 ausgebildete Zwischenelemente abrollen, die den Lagerring 1 von einem zweiten, nicht dargestellten Lagerring beabstandet halten und die relativ zu beiden Lagerringen beweglich sind. Die Wälzkörper 3 werden in einem nur abschnittsweise angedeuteten Käfig 4 geführt.
An dem ersten Lagerring 1 ist ein erster Polschuh 5 sowie ein in der Laufrichtung der Wälzkörper 3 benachbarter zweiter Polschuh 6 und ein weiterer, dritter Polschuh 7 angeordnet. Dem ersten Polschuh 5 bezüglich der Laufbahn 2 gegenüberliegend ist ein vierter Polschuh 8, dem zweiten Polschuh 6 gegenüberliegend ein fünfter Polschuh 9 und dem dritten Polschuh 7 gegenüberliegend ein sechster Polschuh 10 an dem ersten Lagerring 1 angeordnet. Dabei bildet der erste Polschuh 5 mit dem vierten Polschuh 8 ein erstes Polschuhpaar, der zweite Polschuh 6 mit dem fünften Polschuh 9 ein zweites und der dritte Polschuh 7 mit dem sechsten Polschuh 10 ein drittes Polschuhpaar. Jeder der Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 umfasst ein Joch aus einem leicht magnetisierbaren Material, beispielsweise aus einem weichmagnetischen Material, wobei das Joch von einer jeweiligen Spule umgeben ist, die von einem Strom durchflössen ist, dessen Magnetfeld von dem Material des jeweiligen Joches verstärkt wird. Das Magnetfeld der jeweiligen Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 reicht in den Bereich der Wälzkörper 3, so dass der Wälzkörper 3 nacheinander in den Bereich des ersten, dann des zweiten und abschließend des dritten Polschuhpaars gelangt.
Jeder der Wälzkörper 3 ist aus einem Material ausgebildet, dessen Permeabilität deutlich höher ist als die Permeabilität der Umgebung des Wälzkörpers 3, insbesondere ist jeder der Wälzkörper 3 aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet, so dass der Wälzkörper 3 in dem jeweiligen Magnetfeld der drei Polschuhpaare eine Magnetisierung erhält, die weitgehend verschwindet, sobald der Wälzkörper 3 aus dem Magnetfeld des Polschuhpaares entfernt wird.
Eine elektronische Steuereinrichtung 11, die an dem ersten Lagerring 1 angeordnet ist, beaufschlagt die Spulen der Polschuhe des ersten Polschuhpaares und die Spulen des zweiten Polschuhpaares mit Strom derart, dass der Wälzkörper 3, der sich zwischen den ersten Polschuh 5 und dem vierten Polschuh 8 des ersten Polschuhpaares im wesentlichen mittig zwischen den beiden Polschuhen ausgerichtet hat, zu dem zweiten Polschuhpaar gezogen wird, so dass der Wälzkörper 3 sich im wesentlichen mittig zwischen dem zweiten Polschuh 6 und dem fünften Polschuh 9 des zweiten Polschuhpaares ausrichtet. Zwischen den beiden Polschuhen eines Polschuhpaares und dem Wälzkörper besteht ein geschlossener magnetischer Kreis, innerhalb dessen der bewegliche Wälzkörper 3 sich so anordnet, dass der magnetische Widerstand minimal wird. Ändert sich der magnetische Kreis, etwa derart, dass das benachbarte Polschuhpaar den magnetischen Kreis ausbildet, richtet sich der Wälzkörper 3 in diesem benachbarten Polschuhpaar so aus, dass der magnetische Widerstand erneut minimal wird. Eine derartige Ausrichtung in dem benachbarten Polschuhpaar setzt aber voraus, dass der Wälzkörper 3 sich zu dem benachbarten Polschuhpaar bewegt. Im Ergebnis führt eine geeignete Ansteuerung der Polschuhpaare zu einer im wesentlichen kontinuierlichen Bewegung der Wälzkörper 3, bei der der Käfig 4 mitgeführt wird. Der Wälzkörper 3 wird dabei als Rotor eines Reluktanzschrittmotors betrieben, dessen Stator durch die Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 gebildet werden, die an dem Lagerring 1 festgelegt sind.
Die Polschuhe 5, 6, 7 sind an einem ersten Trägerring 12 und die Polschuhe 8, 9, 10 an einem zweiten Trägerring 13 angeordnet, wobei beide Trägerringe 12, 13 Abschnitte aus einem federelastischen Material aufweisen, mittels derer die Trägerringe 12, 13 an einer nicht weiter dargestellten Nut an dem Lagerring 1 aufgenommen und in dieser Nut festlegbar sind. Als Nut kann beispielsweise eine Dichtungsnut, die an der inneren Mantelfläche des Lagerrings 1 angebracht ist, um ein Dichtungselement aufzunehmen, vorgesehen sein. Insbesondere kann der Trägerring 12, 13 in ein Dichtungselement aufgenommen sein und mittels des Dichtungselementes an dem Lagerring 1 festgelegt sein. Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels, bei der der erste Polschuh 5 an einer ersten Seite der Laufbahn 4 vorgesehen ist. Dem ersten Polschuh 5 steht kein weiterer Polschuh gegenüber, so dass keine Polschuhpaare ausgebildet sind. Der Wälzkörper 3 ist in einem Käfig 4 aufgenommen, der auf der zu dem Polschuh 5 weisenden Seite offen ist, so dass das Magnetfeld des ersten Polschuhs 5 durch das Material des Käfigs 4 nicht gestört ist. Der erste Trägerring 12 ist im wesentlichen abgewinkelt ausgebildet und nahe der Stirnfläche des ersten Lagerrings 1 an diesem befestigt. Der erste Lagerring 1 ist als Außenring des Wälzlagers ausgebildet. Ein zweiter Lagerring 14 ist drehfest mit einer nicht bildlich dargestellten Welle verbunden; es versteht sich aber, dass der zweite Lagerring 14 fehlen kann, so dass die Wälzkörper 3 unmittelbar auf der Mantelfläche der Welle abrollen. In diesem Fall entspricht die Mantelfläche der Welle dem zweiten Lagerring.
Bei dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel war das Zwischenelement des Wälzlagers als Wälzkörper 3 und damit als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildet, wobei der Stator des Reluktanzschrittmotors die Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 umfasste.
Fig. 3 zeigt ein Wälzlager mit einem ersten Lagerring 1 , einem zweiten Lagerring 14 sowie einem Zwischenkörper, der bezüglich der beiden Lagerringe 1 , 14 beweglich zwischen den Lagerringen 1 , 14 aufgenommen ist.
Als Zwischenkörper und damit als Rotor des Reluktanzschrittmotors ist der Käfig 4 ausgebildet, der Wälzkörper 3 führt, die aus einem Material bestehen, das eine nur geringe Permeabilität aufweist und damit in einem anliegenden Magnetfeld eine nur geringe Magnetisierung erfährt. Das Korpus des Käfigs 4 besteht aus einem Material, das ebenfalls eine nur geringe Permeabilität im Vergleich zu Luft aufweist, beispielsweise aus Messing. Damit der Käfig 4 als Rotor des Reluktanzschrittmotors besser geeignet ist, ist an dem Korpus des Käfigs 4 ein Zuschnitt 15 eines weichmagnetischen Materials angebracht. Mehrere Zuschnitte 15 sind derart voneinander beabstandet an der äußeren Mantelfläche des Korpus des Käfigs 4 angeordnet, dass die Zuschnitte 15 über die im wesentlichen in Draufsicht auf das Korpus kreisförmige Umrißkontur des Korpus überstehen.
Die Zuschnitte 15 an dem Korpus des Käfigs 4 sind derart angeordnet und bemessen, dass diese zwischen zwei Polschuhen 5, 8 eines ersten Polschuhpaars aufgenommen werden. Jeder der beiden Polschuhe 5, 8 ist als Joch ausgebildet, das von einer stromführenden Spule umgeben ist, wobei die Stromstärke in der Spule von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung ein- und ausgestellt bzw. in der Stromstärke zeitlich gezielt beaufschlagt werden kann. Nicht dargestellt ist ein zweiter Polschuh eines zweiten Polschuhpaars, der mit weiteren Polschuhen den Stator des Reluktanzschrittmotors ausbildet. Die Polschuhe 5, 8 sowie die weiteren Polschuhe sind an einem Trägerring 13 befestigt, der an dem ersten Lagerring 1 angeordnet ist.
Bei den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen waren der Stator mit den Polschuhen 5, 6, 7, 8, 9, 10 sowie das als Rotor ausgebildete Zwischenelement, nämlich der Wälzkörper 3 (Fig. 1 und 2) oder der Käfig (Hg. 3) in dem Lagerinneren aufgenommen, also in dem Bereich, der zwischen der inneren Mantelfläche des Außenrings und der äußeren Mantelfläche des Innenrings des Wälzlagers gebildet wird. Es war bei beiden Fällen wichtig, dass die Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 eine räumliche Nähe zu der Laufbahn 2 der Wälzkörper 3 aufweisen, so dass an dieser Stelle ein möglichst hohes Magnetfeld der Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 auftritt. Bei den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die beiden Wälzlager jeweils Standard-Wälzlager, bei denen an den Lagerringen 1 , 14 keine bauliche Veränderung vorgenommen werden musste, um den Stator aufzunehmen. Insbesondere sind die baulichen Abmessungen der beiden Wälzlager unverändert geblieben.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei der jeweils einer von zwei benachbarten Polschuhpaaren beaufschlagt wurde, um die Fortbewegung des Zwischenelementes, speziell des Wälzkörpers 3 oder des Käfigs 4, zu ermöglichen. Anstelle eines derartigen Einschrittbetriebs zur Ansteuerung der Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 kann auch vorgesehen sein, je zwei aneinandergrenzende Polschuhpaare gemeinsam anzusteuern, insbesondere dann, wenn sich der Zwischenkörper auf der Laufbahn 2 mittig zwischen den beiden Polschuhpaaren befindet. Die Ergänzung eines derartigen Halbschrittbetriebs mit der Ansteuerung in dem Einschrittbetrieb führt zu einem Vollschrittbetrieb. Die Erfindung ist jedenfalls unabhängig davon, ob die als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildeten Zwischenelemente im Halbschritt-, Einschritt- oder Vollschritt- Betrieb oder einer anderen Betriebsart der Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 durchgeführt wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die Wälzkörper 3 bzw. die Zuschnitte 15 an dem Korpus des Käfigs 4 aus einem weichmagnetischen Material, insbesondere aus einem weichmagnetischen Wälzlagerstahl. Es versteht sich, dass für die Zwischenkörper auch ein hartmagnetisches Material vorgesehen sein kann, das durch ein anliegendes Magnetfeld eine verbleibende Restmagnetisierung erfährt, wenn das Magnetfeld abgeschaltet ist. Aus hartmagnetischen Material bestehende Zwischenelemente erfahren dann bei den in Richtung der Laufbahn 2 aufeinanderfolgenden Polschuhen 5, 6, 7 bzw. 8, 9, 10 jeweils eine Ummagnetisierung.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem die Wälzkörper 3 in einem Käfig 4 geführt waren. Die Erfindung ist ebenfalls für den Fall vorgesehen, dass die Wälzkörper 3 nicht in einem Käfig 4 geführt werden, sondern aneinander anliegend auf der Laufbahn 2 umlaufen. In diesem Fall sind die Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 vorzugsweise in einem Abstand von dem Teilkreis, den die Wälzkörper 3 durchlaufen, angeordnet, also in einer Seitenansicht auf die Laufbahn 2 jeweils soweit seitlich von der Laufbahn beabstandet, dass die Endabschnitte der Wälzkörper 3 sowie Lücken zwischen den Endabschnitten der benachbarten Wälzkörper 3 in dem Bereich des Magnetfeldes der Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 angeordnet sind, so dass eine möglichst hohe Änderung des magnetischen Flusses durch die Wälzkörper erreicht wird.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, bei dem die Wälzkörper 3 und der Käfig 4 mit den Zuschnitten 15 die einzigen Zwischenelemente des Wälzlagers waren. Es versteht sich, dass auch lose Distanzkörper, die zwischen insbesondere benachbarte Wälzkörper 3 angeordnet sind und die die Wälzkörper 3 auf Abstand halten, als Rotor des Reluktanzschrittmotors vorgesehen sein können.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Material der Wälzkörper 3 sowie der Zuschnitte 15 an dem Korpus des Käfigs 4 jeweils ein weichmagnetisches Metall. Es versteht sich, dass das Material auch eine Keramik mit im Vergleich zu Luft hoher Permeabilität sein kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und Fig. 2) waren sämtliche der Wälzkörper 3 als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildet. Es versteht sich, dass nur einer oder nur einige der Wälzkörper 3 als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildet sein können, insbesondere kann nur einer der Wälzkörper aus einem weichmagnetischen Material bestehen.
Bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel war der der Käfig 4 abschnittsweise mit Zuschnitten 15 aus einem weichmagnetischen Material versehen, um den Käfig 4 aus Messing als Rotor des Reluktanzschrittmotors auszubilden. Es versteht sich, dass bei einem Käfig oder einem Wälzkörper, die aus einem unmagnetischen, aber magnetisierbaren Material besteht, ein Magnetfeld ggf. abschnittsweise in das Korpus des Wälzkörpers, Käfigs oder allgemeiner Zwischenelementes eingeprägt sein kann, so dass auf ein zusätzliches Bauteil wie den Zuschnitt 15 an dem Käfig 4 verzichtet werden kann und der Käfig 4 seine ursprüngliche Gestalt behält.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die Polschuhe 5, 6, 7, 8, 9, 10 jeweils als Joche ausgebildet, die von Spulen umgeben waren. Es versteht sich, dass auch andere Ausbildungen der Polschuhe vorgesehen sein können.
Bezugszeichenliste
1 erster Lagerring 2 Laufbahn
3 Wälzkörper
4 Käfig
5 erster Polschuh
6 zweiter Polschuh 7 dritter Polschuh
8 vierter Polschu
9 fünfter Polschuh
10 sechster Polschuh
11 elektronische Steuereinrichtung 12 erster Trägerring
13 zweiter Trägerring
14 zweiter Lagerring

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager, umfassend einen ersten Lagerring (1 ), einen zweiten Lagerring (14), und ein zwischen den beiden Lagerringen (1 , 14) bezüglich beider
Lagerringe (1 , 14) beweglich angeordnetes Zwischenelement, insbesondere einen Wälzkörper (3) oder einen Käfig (4) für einen Wälzkörper (3), und einen Reluktanzschrittmotor, der einen Rotor und einen Stator umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator durch mindestens einen Polschuh (5, 6, 7, 8, 9, 10) gebildet ist, der zwischen den beiden Lagerringen (1 , 14) angeordnet ist und dessen Magnetfeld elektrisch ansteuerbar ist, und dass das Zwischenelement als Rotor des Reluktanzschrittmotors ausgebildet ist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Polschuh (5, 6, 7; 8, 9, 10) auf einem Trägerring (13; 14) angeordnet ist, der an einem der beiden Lagerringe (1 , 14) befestigt ist.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Polschuhe (5, 6, 7; 8, 9, 10) paarweise einander gegenüberstehend an mindestens einem der beiden Lagerringe (1) angeordnet sind.
4. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement ein Wälzkörper (3), insbesondere aus einem weichmagnetischen Material ist.
5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement ein Käfig (4) für Wälzkörper (3) ist, und dass der Käfig (4) abschnittsweise einen Bereich aus insbesondere einem weichmagnetischen Material aufweist.
6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement als loser Distanzkörper aus insbesondere einem weichmagnetischen Material ausgebildet ist, der benachbarte Wälzkörper (3) beabstandet hält.
7. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lagerringe (1 , 14) zueinander vorgespannt sind.
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