EP4659336A1 - Elektromotor - Google Patents

Elektromotor

Info

Publication number
EP4659336A1
EP4659336A1 EP24700977.2A EP24700977A EP4659336A1 EP 4659336 A1 EP4659336 A1 EP 4659336A1 EP 24700977 A EP24700977 A EP 24700977A EP 4659336 A1 EP4659336 A1 EP 4659336A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
outer ring
spring washer
electric motor
rotor shaft
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.)
Pending
Application number
EP24700977.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerolf Fichtner-Pflaum
Andreas Zimmermann
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.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH 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 SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP4659336A1 publication Critical patent/EP4659336A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings

Definitions

  • the invention relates to an electric motor.
  • At least two bearings are used to support a shaft.
  • a floating bearing arrangement is known from DE 10 2021 205 788 A1.
  • An electric motor is known from DE 10 2011 119 603 A1.
  • a torsional vibration damper with friction coefficient adjustment is known from DE 10 2020 120 389 A1.
  • a regulated powder deposition welding process is known from DE 10 2018 130 798 A1.
  • a storage device is known from DE 10 2016 223 009 A1.
  • the invention is therefore based on the object of developing an electric motor, whereby operation of the electric motor should be carried out as safely as possible.
  • the object is achieved in the electric motor according to the features specified in claim 1.
  • the electric motor has a rotor shaft, a floating bearing and a bearing plate, wherein the floating bearing is provided for the rotatable mounting of the rotor shaft, wherein the floating bearing has an inner ring and an outer ring, in particular wherein rolling elements are arranged between the inner ring and the outer ring, wherein the outer ring of the floating bearing is received in a bearing receptacle formed, in particular molded, in the bearing plate, in particular a pot-shaped bearing receptacle and/or blind hole, wherein the inner ring is placed on the rotor shaft, wherein the bearing receptacle is interrupted by slots, wherein the slots are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular regularly, in particular wherein the circumferential direction is related to the axis of rotation of the rotor shaft.
  • the bearing holder of the floating bearing is designed with slots.
  • the bearing mount has a higher elasticity and thus the outer ring of the floating bearing can be accommodated in the bearing mount with such a transition fit that the outer ring can be prevented from spinning or rotating and yet a low static friction is achieved when the outer ring is displaced in the axial direction. This prevents the outer ring from turning and enables axial displacement with little effort.
  • the advantage of the invention is that safe operation is possible because the outer ring of the floating bearing is prevented from rotating or spinning.
  • the outer ring of the floating bearing is arranged to be axially displaceable so that thermally induced axial length changes of the rotor shaft are tolerable, but on the other hand, rotation in the circumferential direction for the outer ring is prevented by the outer ring being connected in a rotationally fixed manner to the bearing holder of the bearing shield.
  • the bearing plate has a base body and the bearing holder, which has claw areas that are connected to the base body, in particular at their root areas.
  • the advantage here is that the claw areas on the base body protrude axially and thus the bearing holder can be designed with thin walls and with the slots interrupting the bearing holder. In this way, increased elasticity can be achieved and therefore a corresponding transition fit can be realized that enables the outer ring to be moved in the axial direction with little effort.
  • the base body is integral with the claw areas, in particular in one piece, in particular as a cast part.
  • the advantage here is that simple production is possible.
  • the claw areas are spaced apart from one another in the circumferential direction by means of the slots.
  • the advantage here is that the elasticity of the claw areas is increased.
  • the deflection of the respective claw area in the radial direction is facilitated, in particular the elasticity at the respective circumferential angular position is increased.
  • the bearing seat is conically shaped on its inside.
  • the advantage here is that the pressure acting on the radial outer circumference of the outer ring of the floating bearing does not change when the floating bearing is axially displaced, especially as long as this displacement remains below a critical amount. This is because if the outer ring is positioned closer to the base body of the bearing shield, i.e. lower in the bearing holder, the amount of deflection in the claw area is smaller, but due to the conical shape and thus the greater expansion when the outer ring is positioned deeper, the radial distance between the outer ring of the floating bearing and the inside of the respective claw area and/or the bearing holder remains constant.
  • the cone angle of the conical shape must be dimensioned appropriately, in particular in such a way that the pressure of the bearing holder on the radial outer circumference of the outer ring of the floating bearing is independent of the axial depth of the outer ring in the bearing holder.
  • the clear diameter of the bearing mount increases with decreasing distance from the base body of the bearing shield in the axial direction.
  • the advantage here is that the pressure acting on the radial outer circumference of the outer ring of the floating bearing does not change when the floating bearing is axially displaced, in particular as long as this displacement remains below a critical amount. This is because if the outer ring is positioned closer to the base body of the bearing shield, i.e. positioned deeper in the bearing mount, the amount of deflection in the claw area is smaller, but due to the increase in the clear diameter, the radial distance between the outer ring of the floating bearing and the inside of the respective claw area and/or the bearing mount remains constant when the outer ring is positioned deeper.
  • the increase in the clear diameter preferably occurs in such a way that the pressure of the bearing mount on the radial outer circumference of the outer ring of the floating bearing is independent of the axial depth of the outer ring in the bearing mount.
  • the radial direction and the circumferential direction are always related to the axis of rotation of the rotor shaft; the axial direction is aligned parallel to the axis of rotation of the rotor shaft.
  • the slots pass through the bearing holder in a radial direction.
  • the advantage here is that the claw areas can be elastically deflected independently of one another, thus enabling optimized adaptation to the outer ring, with additional transverse forces acting on the rotor shaft being optimally distributed and diverted around the circumference.
  • a spring washer is arranged in the axial direction between the outer ring and the bearing plate, in particular the bottom of the bearing holder, wherein the spring washer has a coating at least on first and second surface areas or is roughened by sandblasting or laser-structured, in particular with elevations that extend further in the radial direction than in the circumferential direction.
  • the advantage here is that safe operation is possible because the outer ring of the floating bearing is prevented from rotating or spinning.
  • the outer ring of the floating bearing is arranged so that it can be moved axially, so that thermally induced axial changes in the length of the shaft are tolerable, but on the other hand, rotation in the circumferential direction for the outer ring is prevented by the outer ring being connected in a rotationally fixed manner to the bearing holder of the bearing shield.
  • the spring washer is axially deflected by the thermally induced axial changes in length, but the outer ring is prevented from rotating in the circumferential direction by means of the spring washer.
  • first surface areas are spaced apart from one another in the circumferential direction and the second surface areas are spaced apart from one another in the circumferential direction.
  • the first surface areas are arranged in the axial direction on the front side of the spring washer and the second surface areas are arranged in the axial direction on the rear side of the spring washer.
  • the spring washer can also be described as a spring wave washer, since the spring washer is designed as a ring-shaped perforated disk, the edge area of which runs in a wave-like manner in the circumferential direction in the axial direction.
  • the axial position of the spring washer fluctuates. This means that the axial position of the spring washer runs as a periodic function of the circumferential angle.
  • the spring washer rests on both the bearing plate, in particular on the base of the bearing holder, and on the outer ring.
  • the advantage here is that increased adhesion and thus resistance to twisting can be achieved.
  • the axial position of the spring washer in particular the axial position of the mean value of the area covered by the spring washer in the axial direction, is a periodic, in particular non-vanishing, function of the circumferential angle position.
  • the advantage here is that the spring washer periodically swings back and forth in the circumferential direction as the circumferential angle in the axial direction increases.
  • the ring axis in particular the central axis of the spring washer, is aligned parallel to the axial direction.
  • the outer ring is accommodated in the bearing holder with an overfit.
  • the advantage here is that if the rotor shaft changes length due to thermal factors, the floating bearing, in particular the outer ring of the floating bearing, can be moved in the axial direction. It is important that the static friction is kept correspondingly low. This can be achieved by designing the bearing holder to be sufficiently widened so that the outer ring can be accommodated with a transition fit, with the transition fit being tolerated in such a way that the floating bearing can be moved axially in the event of thermally induced changes in length.
  • the coatings of the spring washer are selected such that the outer ring is connected in a rotationally fixed manner to the bearing plate via the spring washer, in particular in the bearing holder.
  • the outer ring is so precisely fitted in the
  • Active connection of the outer ring accommodated in the bearing holder with the bearing shield is smaller than any static friction moment that can be generated by the active connection of the spring washer with the outer ring and than any static friction moment that can be generated by the active connection of the spring washer with the bearing plate.
  • the advantage here is that, on the one hand, a rotationally fixed, materially bonded and/or force-fit connection between the outer ring and the bearing plate is achieved by means of the spring washer, but on the other hand, axial displacement of the floating bearing is possible without force or with only a small amount of force.
  • the coating is an adhesive, a rubber coating and/or a plastic layer.
  • the advantage here is that a force-fitting and/or material-fitting, rotationally fixed connection between the outer ring and the bearing plate can be achieved by means of the spring washer.
  • a carbide layer can preferably be used as the coating.
  • the coating has a metallic layer. This allows the coating to have a long service life.
  • the coating has a carbide layer, in particular a metal-carbide layer, in particular wherein this carbide layer is applied to a surface of the spring washer that is roughened in particular by means of a laser and/or wherein the carbide layer is applied to the spring washer by means of a high-speed laser deposition welding process (HS-LMD).
  • HS-LMD high-speed laser deposition welding process
  • the first surface areas provided with the coating are those areas of the spring washer that are the farthest away from the outer ring.
  • the second surface areas provided with the coating are those areas of the spring washer which have the smallest distance to the outer ring, in particular those which touch the outer ring.
  • the spring washer is made from a steel sheet to which the coatings are applied.
  • the advantage here is that a high modulus of elasticity can be provided.
  • the spring washer can therefore be produced cost-effectively and generates a high spring force even with a small axial deflection.
  • the outer ring is arranged to be displaceable in the axial direction, in particular in the bearing receptacle, and/or the outer ring is connected to the bearing plate in a rotationally fixed manner by means of the spring washer.
  • the spring washer touches both the outer ring and the bearing plate.
  • the advantage here is that the bearing tension is provided by the spring washer and, as a result of the coating, the rotationally fixed connection of the outer ring to the bearing plate is ensured.
  • the bearing plate is connected to a stator housing of the electric motor, wherein a bearing flange is connected to the stator housing on the side of the stator housing axially facing away from the bearing plate, wherein an outer ring of a fixed bearing is accommodated in the bearing flange, the inner ring of which is placed on the rotor shaft, in particular wherein the inner ring of the fixed bearing is positioned against a shaft step and is axially limited by a locking ring which is arranged in an annular groove of the rotor shaft, in particular, the outer ring of the fixed bearing rests axially on the one hand against the base of the bearing seat of the bearing flange and is axially positioned against a retaining ring arranged in an annular groove of the bearing flange.
  • stator housing causes thermally induced length changes, particularly in the axial direction, by means of power loss in the stator winding. Depending on the material and geometry, these can be different from the length change of the rotor shaft.
  • the floating bearing is arranged so that it can be moved in the axial direction.
  • the rotor shaft extends through a recess in the bearing plate and a fan is connected to the rotor shaft on the side of the bearing plate axially facing away from the floating bearing in a rotationally fixed manner, whereby a shaft seal is accommodated in the bearing plate, in particular in the recess of the bearing plate, to seal the recess and seals against the rotor shaft, in particular by a sealing lip of the shaft seal touching the rotor shaft.
  • the rotor shaft extends through a hole through the bearing flange, with a further shaft seal ring being accommodated in the hole on the side of the fixed bearing facing away from the floating bearing and sealing off the rotor shaft, in particular by a sealing lip of the further shaft seal ring touching the rotor shaft.
  • a stator core with stator winding is accommodated in the stator housing and a squirrel cage is attached to the rotor shaft and connected in a rotationally fixed manner.
  • the advantage here is that the stator housing and also the rotor shaft are exposed to different levels of heat loss depending on the operating state of the motor. The resulting changes in length can be compensated by the spring washer according to the invention.
  • Figure 1 shows an electric motor according to the invention in a sectional view.
  • Figure 2 shows an exploded oblique view of a bearing plate 3 with a spring washer 2 and a floating bearing 1 of the electric motor.
  • Figure 3 shows an oblique view of the spring washer 2.
  • Figure 4 shows a side view of the spring washer 2.
  • the electric motor has a stator housing 9 which is connected at its first axial end region to a bearing shield 3 and at its other axial end region to a bearing flange 8.
  • the stator housing 9 is thus arranged axially between the bearing flange 8 and the bearing shield 3.
  • a fixed bearing 7 is accommodated in the bearing shield 3, the inner ring of which is placed on a rotor shaft 4 of the electric motor and is positioned against a shaft step of the rotor shaft 4.
  • the outer ring of the fixed bearing 7 is accommodated in a bearing holder formed on the bearing flange 8 and is axially limited by a locking ring arranged in an annular groove of the bearing flange 8.
  • a further locking ring arranged in an annular groove of the rotor shaft 4 limits the inner ring of the fixed bearing.
  • the fixed bearing is thus axially fixed. Thermally induced expansion of the rotor shaft 4 must therefore be compensated by a floating bearing 1.
  • the outer ring of the floating bearing 1 is accommodated in the bearing shield 3.
  • the inner ring of the floating bearing 1 is placed on the rotor shaft 4 and, on its side facing the fixed bearing, is positioned against a shaft step formed on the rotor shaft 4.
  • a spring washer 2 is arranged on the side of the floating bearing 1 facing away from the fixed bearing 7. In particular, the spring washer 2 is arranged axially between the bottom of the bearing holder and the outer ring of the floating bearing 1.
  • the spring disk 2 in particular a wave disk or even an elastically deformable and/or springy wave disk, is designed as an annular perforated disk, the ring axis of which is aligned coaxially with the axis of rotation of the rotor shaft 4 and the edge region of which runs in a wave-like manner in the circumferential direction, in particular with the wave amplitude being variable in the axial direction.
  • the wave amplitude or the axial position of the spring disk 2 fluctuates with increasing circumferential angle. This means in particular that the axial position of the spring disk 2 runs as a periodic function of the circumferential angle.
  • the spring washer 2 When installed in the electric motor, the spring washer 2 generates the bearing tension and is elastically deformed, in particular preloaded.
  • the spring washer 2 is manufactured as a deformed stamped sheet metal part, in particular as an annular sheet steel body, in particular wherein the perforated disk punched out of sheet metal is bent as a bent part in such a wavy manner that the axial position of the spring washer 2 is a periodic function as a function of the circumferential angular position relative to the axis of rotation of the rotor shaft 4.
  • the period length in the circumferential direction is preferably 360° / N, where N is a natural number, in particular greater than two.
  • the spring washer therefore has N maxima in the axial direction and N minima in the axial direction on the circumference, in particular wherein the maxima press elastically preloaded onto the outer ring of the floating bearing 1 and touch it, and wherein the minima press elastically preloaded onto the bearing plate 3 and touch it.
  • the axis of rotation of the rotor shaft 4 is thus aligned coaxially to the ring axis of the spring disk 2, which is designed as a wavy perforated disk.
  • the sheet thickness, especially the wall thickness, of the spring washer 2 is constant everywhere. At those points of the spring washer 2 which have the greatest distance from the outer ring of the floating bearing 1, in particular at the minima, the spring washer 2 has adhesive 30 on its side facing away from the floating bearing 1.
  • the spring washer 2 has adhesive 40 on its side facing the floating bearing 1.
  • the bearing mount is also designed with a transition fit, so that the mount of the outer ring in the bearing mount is provided with only a low level of static friction.
  • the bearing mount is also designed with a transition fit, so that the mount of the outer ring in the bearing mount is provided with only a low level of static friction.
  • the static friction torque which is provided by means of the transition fit in the bearing holder for the outer ring of the floating bearing 1 to prevent rotation in the circumferential direction, is smaller than the critical torque, if exceeded the adhesive connection between the spring washer 2 and the bearing plate 3 and/or the adhesive connection between the spring washer 2 and the outer ring of the floating bearing 1 fails.
  • a fan 5 is connected in a rotationally fixed manner to the rotor shaft 4 on the side of the bearing plate 3 that is axially remote from the fixed bearing 7. This enables efficient passive heat dissipation.
  • a fan cover 6 surrounds the fan 5 and is connected to the bearing plate 3.
  • a bearing plate 51 according to the invention is shown exploded in an oblique view, on which the pot-shaped bearing receptacle for the floating bearing 1 has slots 50 that are spaced apart from one another in the circumferential direction, in particular slots 50 that are directed axially.
  • the bearing holder protrudes axially from the bearing plate 51, in particular on the side of the bearing plate 51 facing the fixed bearing 7, and is - as in the embodiment according to Figures 1 to 4 - designed as a single piece with the rest of the bearing plate 51, in particular as a single part.
  • the side wall in particular the cup wall of the cup-shaped bearing holder, is essentially like a hollow cylinder, although the axially directed slots 50 are incorporated and the inside of the hollow cylinder has a conical shape.
  • the cone tip points towards the fixed bearing 7.
  • the inside diameter of the bearing holder therefore increases with increasing distance from the fixed bearing 7. This ensures that the pressure is independent of the joining depth of the outer ring of the floating bearing 1 in the axial direction. If the outer ring is therefore moved further away from the fixed bearing 7 in the axial direction, the pressure on the outer ring, in particular from the bearing plate to the radial outer circumference of the outer ring, remains essentially the same.
  • the bearing holder By means of the slots 50, the bearing holder consists of claw areas that are spaced apart from one another in the circumferential direction.
  • the claw areas merge at their axial end area into the rest of the bearing plate 3, in particular the base body, whereby these transition areas are referred to as the root area.
  • the base body is designed like a perforated disc, with the rotor shaft 4 protruding through the hole of the perforated disc.
  • the clear diameter of the bearing seat therefore increases in the axial direction with decreasing distance to the root areas.
  • the cone angle of the conical shape of the bearing seat of the floating bearing 1 is preferably so small that the clear diameter per centimeter in the axial direction increases with increasing Distance to the fixed bearing 7 increases by less than two tenths, in particular less than two hundredths, of a millimetre.
  • the number of slots 50 is preferably three or a larger natural number, preferably the number is odd.
  • the maximum extension of a respective slot 50 is less than 3607 N, where N is the number of slots on the circumference of the bearing receptacle.
  • N is an odd number.
  • the base body and the claw areas including their root areas are formed in one piece, in particular as a one-piece, in particular as a cast part.
  • the rotor shaft is therefore rotatably supported via the floating bearing 1 and the fixed bearing 7.
  • the spring washer 2 according to the design according to Figures 1 to 5 is additionally arranged between the outer ring of the floating bearing 1 and the bearing plate 3.
  • the coating thus again creates a rotationally fixed connection between the outer ring and the bearing plate by means of the spring washer 2.
  • the slots 50 are rounded at their end region facing away from the fixed bearing 7.
  • the slots 50 thus protrude into the respective root regions with a rounded end region. In this way, increased resistance to fracture can be achieved.
  • a rubber coating or another coating is used instead of the adhesive, which provides sufficient Static friction is generated in operative connection with the material of the bearing shield or with the material of the outer ring of the floating bearing 1.
  • the static friction torque which is provided by means of the transition fit in the bearing holder for the outer ring of the floating bearing 1 to prevent rotation in the circumferential direction, is smaller than the maximum static friction torque that can be provided by the friction partners, i.e. spring washer 2, bearing plate 3 and/or outer ring of the floating bearing 1, in particular in the circumferential direction.
  • a carbide layer applied by means of HS-LMD is used instead of the adhesive.
  • the surface is roughened instead of the coating or the adhesive.
  • Either sandblasting or laser structuring can be used for this.
  • Sandblasting can be carried out inexpensively, but instead of isotropic elevations in the micro range to increase the static friction, laser structuring also enables the creation of depressions and elevations that extend further in the radial direction than in the circumferential direction. Since the depressions and elevations created by the laser extend further in the radial direction than in the circumferential direction, a high static friction moment can be generated, i.e. a relative rotational movement of the spring washer 2 relative to the respective friction partner, in particular the bearing plate 3 or the outer ring of the floating bearing 1.
  • one of the above-mentioned coatings can be applied to the roughened surface.
  • Stator in particular stator core with stator winding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Elektromotor, aufweisend eine Rotorwelle, ein Loslager und ein Lagerschild, wobei das Loslager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle vorgesehen ist, wobei das Loslager einen Innenring und einen Außenring aufweist, wobei der Außenring des Loslagers in einer im Lagerschild ausgebildeten Lageraufnahme aufgenommen ist, wobei der Innenring auf die Rotorwelle aufgesteckt ist, wobei die Lageraufnahme durch Schlitze unterbrochen ausgeführt ist, wobei die Schlitze in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.

Description

Elektromotor
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor.
Es ist allgemein bekannt, dass zur Lagerung einer Welle zumindest zwei Lager, insbesondere Wälzlager, verwendet werden.
Aus der DE 10 2008 028 607 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Elektromotor bekannt.
Aus der DE 10 2021 205 788 A1 ist eine Loslageranordnung bekannt.
Aus der DE 20 2007 009 954 U1 ist ein Elektromotor bekannt.
Aus der DE 10 2011 119 603 A1 ist ein Elektromotor bekannt.
Aus der DE 10 2020 120 389 A1 ist ein Drehschwingungsdämpfer mit Reibwerteinstellung bekannt.
Aus der DE 10 2020 006 831 A1 ist ein Elektromotor mit Lüfterhaube und relativ zur Lüfterhaube drehbar gelagerter Rotorwelle und Winkelsensor bekannt.
Aus der DE 10 2019207 290 A1 ist ein Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs bekannt.
Aus der EP 1 711 642 B1 ist eine durch thermisches Spritzen aufgebrachte eisenhaltige Schicht einer Gleitfläche bekannt.
Aus der DE 10 2018 130 798 A1 ist ein geregeltes Pulverauftragsschweißverfahren bekannt.
Aus der DE 10 2016 223 009 A1 ist eine Lagervorrichtung bekannt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei ein Betrieb des Elektromotors möglichst sicher ausgeführt werden soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor eine Rotorwelle, ein Loslager und ein Lagerschild aufweist, wobei das Loslager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle vorgesehen ist, wobei das Loslager einen Innenring und einen Außenring aufweist, insbesondere wobei zwischen Innenring und Außenring Wälzkörper angeordnet sind, wobei der Außenring des Loslagers in einer im Lagerschild ausgebildeten, insbesondere ausgeformten, Lageraufnahme, insbesondere topfförmigen Lageraufnahme und/oder Sacklochbohrung, aufgenommen ist, wobei der Innenring auf die Rotorwelle aufgesteckt ist, wobei die Lageraufnahme durch Schlitze unterbrochen ausgeführt ist, wobei die Schlitze in Umfangsrichtung voneinander, insbesondere regelmäßig, beabstandet sind, insbesondere wobei die Umfangsrichtung auf die Drehachse der Rotorwelle bezogen ist.
Die Lageraufnahme des Loslagers ist erfindungsgemäß also geschlitzt ausgeführt.
Von Vorteil ist dabei, dass die Lageraufnahme eine höhere Elastizität aufweist und somit der Außenring des Loslagers in der Lageraufnehme mit einer derartigen Übergangspassung aufnehmbar ist, dass ein Durchdrehen oder Mitdrehen des Außenrings verhinderbar ist und trotzdem eine geringe Haftreibung bei der Verschiebung des Außenrings in axialer Richtung ermöglicht ist. Somit ist das Mitdrehen des Außenrings verhindert und das axiale Verschieben mit geringem Kraftaufwand ermöglicht.
Bei der Erfindung ist also von Vorteil, dass ein sicherer Betrieb ausführbar ist, weil das Mitdrehen oder Durchdrehen des Außenrings des Loslagers verhindert ist. Einerseits ist der Außenring des Loslagers axial verschiebbar angeordnet, sodass thermisch bedingte axiale Längenänderungen der Rotorwelle tolerierbar sind, aber andererseits ist ein Drehen in Umfangsrichtung für den Außenring verhindert, indem der Außenring mit der Lageraufnahme des Lagerschilds drehfest verbunden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Lagerschild einen Grundkörper und die Lageraufnahme auf, welche Klauenbereiche aufweist, welche mit dem Grundkörper, insbesondere an ihren Wurzelbereichen, verbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Klauenbereiche am Grundkörper axial hervorragen und somit die Lageraufnahme dünnwandig und mit den die Lageraufnahme unterbrechenden Schlitzen ausführbar ist. Auf diese Weise ist eine erhöhte Elastizität erreichbar und daher eine entsprechende Übergangspassung realisierbar, dass die Verschiebung des Außenrings in axialer Richtung mit geringem Kraftaufwand ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper mit den Klauenbereichen einstückig, insbesondere einteilig, insbesondere als Gussteil ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Klauenbereiche mittels der Schlitze in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Von Vorteil ist dabei, dass die Elastizität der Klauenbereiche erhöht ist. Insbesondere ist die Auslenkung des jeweiligen Klauenbereichs in radialer Richtung erleichtert ist, insbesondere also die Elastizität an der jeweiligen Umfangswinkelposition vergrößert ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lageraufnahme an ihrer Innenseite konisch geformt. Von Vorteil ist dabei, dass die auf den radialen Außenumfang des Außenrings des Loslagers wirkende Pressung sich nicht verändert, wenn das Loslager axial verschoben wird, insbesondere solange diese Verschiebung unterhalb eines kritischen Betrags bleibt. Denn wenn der Außenring näher zum Grundkörper des Lagerschilds hin positioniert wird, also tiefer in der Lageraufnahme positioniert wird, ist zwar der Auslenkungsbetrag an dem Klauenbereich kleiner, aber durch die konische Form und somit die bei tieferer Positionierung des Außenrings größere Ausweitung bleibt der radiale Abstand zwischen dem Außenring des Loslagers und der Innenseite des jeweiligen Klauenbereichs und/oder der Lageraufnahme konstant. Hierzu ist allerdings der Konuswinkel der konischen Form geeignet zu dimensionieren, insbesondere nämlich genau so, dass die Pressung der Lageraufnahme auf den radialen Außenumfang des Außenrings des Loslagers unabhängig von der axialen Tiefe des Außenrings in der Lageraufnahme ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt der lichte Durchmesser der Lageraufnahme mit abnehmendem Abstand zum Grundkörper des Lagerschilds in axialer Richtung zu. Von Vorteil ist dabei, dass die auf den radialen Außenumfang des Außenrings des Loslagers wirkende Pressung sich nicht verändert, wenn das Loslager axial verschoben wird, insbesondere solange diese Verschiebung unterhalb eines kritischen Betrags bleibt. Denn wenn der Außenring näher zum Grundkörper des Lagerschilds hin positioniert wird, also tiefer in der Lageraufnahme positioniert wird, ist zwar der Auslenkungsbetrag an dem Klauenbereich kleiner, aber durch die Zunahme des lichten Durchmessers bleibt bei tieferer Positionierung des Außenrings der radiale Abstand zwischen dem Außenring des Loslagers und der Innenseite des jeweiligen Klauenbereichs und/oder der Lageraufnahme konstant. Vorzugsweise verläuft die Zunahme des lichten Durchmessers nämlich genau so, dass die Pressung der Lageraufnahme auf den radialen Außenumfang des Außenrings des Loslagers unabhängig von der axialen Tiefe des Außenrings in der Lageraufnahme ist.
Die radiale Richtung und die Umfangsrichtung sind stets auf die Drehachse der Rotorwelle bezogen; die axiale Richtung ist parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung gehen die Schlitze durch die Lageraufnahme in radialer Richtung hindurch. Von Vorteil ist dabei, dass die Klauenbereiche voneinander unabhängig elastisch auslenkbar sind und somit eine optimierte Anpassung an den Außenring ermöglicht ist, wobei zusätzlich auf die Rotorwelle wirkende Querkräfte am Umfang optimiert verteilbar und ableitbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in axial Richtung zwischen dem Außenring und dem Lagerschild, insbesondere dem Boden der Lageraufnahme, eine Federscheibe angeordnet, wobei die Federscheibe zumindest an ersten und zweiten Oberflächenbereichen eine Beschichtung aufweist oder durch Sandstrahlen aufgeraut ist oder laserstrukturiert, insbesondere mit in radialer Richtung weiter als in Umfangsrichtung ausgedehnten Erhebungen, ist.
Von Vorteil ist dabei, dass ein sicherer Betrieb ausführbar ist, weil das Mitdrehen oder Durchdrehen des Außenrings des Loslagers verhindert ist. Einerseits ist der Außenring des Loslagers axial verschiebbar angeordnet, sodass thermisch bedingte axiale Längenänderungen der Welle tolerierbar sind, aber andererseits ist ein Drehen in Umfangsrichtung für den Außenring verhindert, indem der Außenring mit der Lageraufnahme des Lagerschilds drehfest verbunden ist. Die Federscheibe wird durch die thermisch bedingten axialen Längenänderungen zwar axial ausgelenkt, aber der Außenring ist mittels der Federscheibe an einer Drehung in Umfangsrichtung verhindert. Dies wird durch die erhöhte Haftung oder Reibung erreicht, welche mittels der Beschichtungen bewirkbar sind, insbesondere im Vergleich zu einer unbeschichteten Federscheibe, welche aus einem Stahlblech gefertigt ist und in der aus Stahl gefertigten Lageraufnahme aufgenommen ist, wobei der Außenring ebenfalls aus Stahl gefertigt ist. Somit ist schon durch eine einfache Gummierung der Federscheibe eine hohe Haftung zwischen Federscheibe und Lagerschild sowie zwischen Federscheibe und Außenring erreichbar. Wenn jedoch an den Berührstellen zwischen Federscheibe und Lagerschild sowie zwischen Federscheibe und Außenring Klebstoff als Beschichtung verwendet wird, ist eine besonders drehfeste Verbindung realisierbar und somit ein Durchdrehen oder Mitdrehen des Außenrings verhinderbar.
Insbesondere sind die ersten Oberflächenbereiche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet und wobei die zweiten Oberflächenbereiche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Dabei sind die ersten Oberflächenbereiche in axialer Richtung auf der Vorderseite der Federscheibe angeordnet und die zweiten Oberflächenbereiche in axialer Richtung auf der Hinterseite der Federscheibe angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass
Insbesondere ist die Federscheibe auch als federnde Wellenscheibe bezeichenbar, da die Federscheibe als ringförmige Lochscheibe ausgeführt ist, deren Randbereich in Umfangsrichtung in axialer Richtung wellenförmig verläuft. Mit zunehmendem Umfangswinkel schwankt also die axiale Position der Federscheibe. Das heißt, dass die axiale Position der Federscheibe als periodische Funktion des Umfangswinkels verläuft. Statt der Beschichtung ist auch ein Aufrauen der Oberfläche ermöglicht, insbesondere mittels Sandstrahlen oder Laserstrukturieren. Bei letzterem ist es vorteilhaft in radialer Richtung langgestreckte Strukturen im Mikrobereich zu erzeugen, damit die Haftreibung ein Mitdrehen der Federscheibe oder des Außenrings des Loslagers möglichst gut verhindert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt die Federscheibe sowohl am Lagerschild, insbesondere am Boden der Lageraufnahme, an als auch am Außenring. Von Vorteil ist dabei, dass eine erhöhte Haftung und somit Verdrehsicherheit erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die axiale Position der Federscheibe, insbesondere die axiale Position des Mittelwerts des von der Federscheibe in axialer Richtung überdeckten Bereichs, eine periodische, insbesondere nicht verschwindende, Funktion der Umfangswinkelposition. Von Vorteil ist dabei, dass die Federscheibe in Umfangsrichtung bei zunehmendem Umfangswinkel in axialer Richtung periodisch hin- und herschwankt. Somit bewirkt der Einbau der Federscheibe zwischen den Außenring und die Lageraufnahme eine elastische Auslenkung der Federscheibe, welche somit die Lagerspannung einstellt oder erzeugt. Die Ringachse, insbesondere Mittelachse der Federscheibe ist dabei parallel zur axialen Richtung ausgerichtet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außenring in die Lageraufnahme mit Überpassung aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass bei thermisch bedingter Längenänderung der Rotorwelle das Loslager, insbesondere der Außenring des Loslagers, in axialer Richtung verschiebbar ist. Dabei ist wichtig, dass die Haftreibung entsprechend niedrig gehalten wird. Dies ist erreichbar, indem die Lageraufnahme genügend aufgeweitet ausgebildet ist, sodass der Außenring mit Übergangspassung aufnehmbar ist, wobei die Übergangspassung derart toleriert ist, dass das Loslager bei thermisch bedingten Längenänderungen axial verschiebbar ist. Um aber bei dieser aufgeweitet ausgebildeten Lageraufnahme ein Drehen des Außenrings in Umfangsrichtung bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle zu verhindern, sind die Beschichtungen der Federscheibe derart gewählt, dass der Außenring über die Federscheibe drehfest mit dem Lagerschild insbesondere in der Lageraufnahme verbunden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außenring derart passgenau in der
Lageraufnahme aufgenommen, dass dasjenige Haftreibungsmoment, welches in
Wirkverbindung des in der Lageraufnahme aufgenommenen Außenrings mit dem Lagerschild erzeugt ist, kleiner ist als jedes oder das mittels Wirkverbindung der Federscheibe mit dem Außenring erzeugbare Haftreibungsmoment und als jedes oder das mittels Wirkverbindung der Federscheibe mit dem Lagerschild erzeugbare Haftreibungsmoment. Von Vorteil ist dabei, dass zwar einerseits eine drehfeste stoffschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Außenring und dem Lagerschild mittels der Federscheibe erreicht ist, aber andererseits ein axiales Verschieben des Loslagers kraftfrei oder nur mit geringem Kraftaufwand ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Beschichtung ein Klebstoff, eine Gummierung und/oder eine Kunststoffschicht. Von Vorteil ist dabei, dass eine kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige drehfeste Verbindung zwischen dem Außenring und dem Lagerschild mittels der Federscheibe bewirkbar ist. Vorzugsweise ist als Beschichtung eine Karbidschicht einsetzbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Beschichtung eine metallische Schicht auf. Somit ist eine hohe Standzeit der Beschichtung erreichbar.
Insbesondere weist die Beschichtung eine Karbid-Schicht, insbesondere Metall-Karbid- Schicht, aufweist, insbesondere wobei diese Karbidschicht auf einer insbesondere mittels eines Lasers aufgerauten Oberfläche der Federscheibe aufgebracht ist und/oder wobei die Karbidschicht mittels eines Hochgeschwindigkeitslaserauftragsschweiß-Verfahrens (HS-LMD) auf die Federscheibe aufgebracht ist
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die ersten, mit der Beschichtung versehenen Oberflächenbereiche diejenigen Bereiche der Federscheibe, welche den größten Abstand zum Außenring aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass nur ein geringer Materialaufwand notwendig ist, da nur die Berührbereiche zwischen der Federscheibe mit dem Außenring und zwischen der Federscheibe und dem Lagerschild mit einer Beschichtung versehen werden müssen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die zweiten, mit der Beschichtung versehenen Oberflächenbereiche diejenigen Bereiche der Federscheibe, welche den kleinsten Abstand zum Außenring aufweisen, insbesondere also welche den Außenring berühren. Von Vorteil ist dabei, dass nur ein geringer Materialaufwand notwendig ist, da nur die Berührbereiche zwischen der Federscheibe mit dem Außenring und zwischen der Federscheibe und dem Lagerschild mit einer Beschichtung versehen werden müssen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Federscheibe aus einem Stahlblech gefertigt, auf welches die Beschichtungen aufgebracht sind. Von Vorteil ist dabei, dass ein hohes Elastizitätsmodul bereitstellbar ist. Somit ist die Federscheibe kostengünstig herstellbar und erzeugt schon bei einer geringen axialen Auslenkung eine hohe Federkraft.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Außenring in axialer Richtung verschiebbar, insbesondere in der Lageraufnahme, angeordnet und/oder der Außenring ist mit dem Lagerschild mittels der Federscheibe drehfest verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass bei thermisch bedingter Längenveränderung der Rotorwelle das Loslager axial verschiebbar angeordnet ist, obwohl es drehfest mit dem Lagerschild verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung berührt die Federscheibe sowohl den Außenring als auch das Lagerschild. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Federscheibe die Lagerspannung bereitgestellt wird und darüber hinaus infolge der Beschichtung die drehfeste Verbindung des Außenrings mit dem Lagerschild.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lagerschild mit einem Statorgehäuse des Elektromotors verbunden, wobei an der vom Lagerschild axial abgewandten Seite des Statorgehäuses ein Lagerflansch mit dem Statorgehäuse verbunden ist, wobei im Lagerflansch ein Außenring eines Festlagers aufgenommen ist, dessen Innenring auf die Rotorwelle aufgesteckt ist, insbesondere wobei der Innenring des Festlagers gegen eine Wellenstufe angestellt ist und durch einen Sicherungsring axial begrenzt ist, der in einer Ringnut der Rotorwelle angeordnet ist, insbesondere wobei der Außenring des Festlagers axial einerseits am Boden der Lageraufnahme des Lagerflansches anliegt und axial andererseits gegen einen in einer Ringnut des Lagerflansches angeordneten Sicherungsring angestellt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Statorgehäuse mittels Verlustleistung der Statorwicklung thermisch bedingte Längenveränderungen, insbesondere in axialer Richtung, bewirkt. Diese können abhängig von Material und Geometrie unterschiedlich sein zu der Längenveränderung der Rotorwelle. Zur Kompensation ist das Loslager in axialer Richtung verschiebbar angeordnet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt die Rotorwelle durch eine Ausnehmung des Lagerschildes hindurch und ein Lüfter ist mit der Rotorwelle auf der vom Loslager axial abgewandten Seite des Lagerschildes drehfest verbunden, wobei zur Abdichtung der Ausnehmung ein Wellendichtring im Lagerschild, insbesondere in der Ausnehmung des Lagerschildes, aufgenommen ist und zur Rotorwelle hin abdichtet, insbesondere indem eine Dichtlippe des Wellendichtrings die Rotorwelle berührt. Von Vorteil ist dabei, dass das Lagerschild vom durch den Lüfter geförderten Luftstrom entwärmbar ist und somit die Längenveränderungen reduzierbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt die Rotorwelle durch eine durch den Lagerflansch durchgehende Bohrung hindurch, wobei ein weiterer Wellendichtring auf der vom Loslager axial abgewandten Seite des Festlagers in der Bohrung aufgenommen ist und zur Rotorwelle hin abdichtet, insbesondere indem eine Dichtlippe des weiteren Wellendichtrings die Rotorwelle berührt. Von Vorteil ist dabei, dass der im Lagerschild aufgenommene Wellendichtring und der im Lagerflansch aufgenommene Wellendichtring zusammen den Innenraum des Elektromotors zur Umgebung hin abdichten und somit in die Lageraufnahme kein Schmutz oder Staub eindringen kann, welcher das Verschieben des Loslagers erschweren oder verhindern könnte.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Statorgehäuse ein Statorblechpaket mit Statorwicklung aufgenommen und ein Kurzschlusskäfig ist auf die Rotorwelle aufgesteckt und drehfest verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Statorgehäuse und auch die Rotorwelle abhängig vom Betriebszustand des Motors unterschiedlich stark mit Verlustwärme beaufschlagbar sind. Die dadurch bewirkten Längenveränderungen werden durch die erfindungsgemäße Federscheibe kompensierbar.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Elektromotor in Schnittansicht dargestellt.
In der Figur 2 ist ein Lagerschild 3 mit einer Federscheibe 2 und einem Loslager 1 des Elektromotors explodiert in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 3 ist eine Schrägansicht der Federscheibe 2 dargestellt.
In der Figur 4 ist eine Seitenansicht der Federscheibe 2 dargestellt.
In der Figur 5 ist ein erfindungsgemäßes Lagerschild 51 explodiert in Schrägansicht dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, weist der Elektromotor ein Statorgehäuse 9 auf, das an seinem ersten axialen Endbereich mit einem Lagerschild 3 und an seinem anderen axialen Endbereich mit einem Lagerflansch 8 verbunden ist. Das Statorgehäuse 9 ist also axial zwischen dem Lagerflansch 8 und dem Lagerschild 3 angeordnet.
Im Lagerschild 3 ist ein Festlager 7 aufgenommen, dessen Innenring auf eine Rotorwelle 4 des Elektromotors aufgesteckt ist und gegen eine Wellenstufe der Rotorwelle 4 angestellt ist. Der Außenring des Festlagers 7 ist in einer am Lagerflansch 8 ausgebildeten Lageraufnahme aufgenommen und von einem in einer Ringnut des Lagerflansches 8 angeordneten Sicherungsring axial begrenzt. Ein in einer Ringnut der Rotorwelle 4 angeordneter weiterer Sicherungsring begrenzt den Innenring des Festlagers. Somit ist das Festlager axial festgelegt. Thermisch bedingte Ausdehnungen der Rotorwelle 4 müssen somit von einem Loslager 1 kompensiert werden.
Der Außenring des Loslagers 1 ist in dem Lagerschild 3 aufgenommen. Der Innenring des Loslagers 1 ist auf die Rotorwelle 4 aufgesteckt und auf seiner dem Festlager zugewandten Seite gegen eine an der Rotorwelle 4 ausgebildeten Wellenstufe angestellt. Eine Federscheibe 2 ist auf der vom Festlager 7 abgewandten Seite des Loslagers 1 angeordnet. Insbesondere ist die Federscheibe 2 axial zwischen dem Boden der Lageraufnahme und dem Außenring des Loslagers 1 angeordnet.
Die Federscheibe 2, insbesondere also Wellenscheibe oder gar elastisch deformierbare und/oder federnde Wellenscheibe, ist als ringförmige Lochscheibe ausgeführt, deren Ringachse koaxial mit der Drehachse der Rotorwelle 4 ausgerichtet ist und deren Randbereich in Umfangsrichtung wellenförmig verläuft, insbesondere wobei die Wellenamplitude in axialer Richtung veränderlich ist. insbesondere schwankt also mit zunehmendem Umfangswinkel die Wellenamplitude beziehungsweise die axiale Position der Federscheibe 2. Das heißt insbesondere, dass die axiale Position der Federscheibe 2 als periodische Funktion des Umfangswinkels verläuft.
Die Federscheibe 2 erzeugt im in den Elektromotor eingebauten Zustand die Lagerspannung und ist elastisch deformiert, insbesondere also vorgespannt.
Hierzu ist die Federscheibe 2 als verformtes Stanzblechteil hergestellt, insbesondere also als ringförmiger Stahlblechkörper, insbesondere wobei die aus Blech ausgestanzte Lochscheibe als Biegeteil derart wellig gebogen ist, dass bezogen auf die Drehachse der Rotorwelle 4 die axiale Position der Federscheibe 2 als Funktion der Umfangswinkelposition eine periodische Funktion ist. Vorzugsweise beträgt die Periodenlänge in Umfangsrichtung 360° / N, wobei N eine natürliche Zahl ist, insbesondere größer als Zwei. Somit weist die Federscheibe am Umfang N Maxima in axialer Richtung auf und N Minima in axialer Richtung, insbesondere wobei die Maxima elastisch vorgespannt auf den Außenring des Loslagers 1 drücken und diesen dabei berühren und wobei die Minima elastisch vorgespannt auf das Lagerschild 3 drücken und dieses dabei berühren.
Die Drehachse der Rotorwelle 4 ist also koaxial zur Ringachse der als wellige Lochscheibe ausgebildeten Federscheibe 2 ausgerichtet.
Die Blechstärke, insbesondere Wandstärke, der Federscheibe 2 ist überall konstant. An denjenigen Stellen der Federscheibe 2, welche den größten Abstand zum Außenring des Loslagers 1 aufweisen, insbesondere also an den Minima, weist die Federscheibe 2 auf ihrer vom Loslager 1 abgewandten Seite Klebstoff 30 auf.
An denjenigen Stellen der Federscheibe 2, welche den kleinsten Abstand zum Außenring des Loslagers 1 aufweisen, insbesondere also an den Maxima, weist die Federscheibe 2 auf ihrer dem Loslager 1 zugewandten Seite Klebstoff 40 auf.
Auf diese Weise ist eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Federscheibe 2 und dem Außenring des Loslagers 1 ausgeführt und zwischen der Federscheibe 2 und dem Lagerschild 3. Somit ist ein Durchdrehen der Federscheibe 2 oder ein Mitdrehen des Außenrings des Loslagers 1 verhindert.
Hierbei ist außerdem die Lageraufnahme mit einer Übergangspassung ausgeführt, sodass die Aufnahme des Außenrings in der Lageraufnahme nur mit einer geringen Haftreibung versehen ist. Auf diese Weise ist bei thermisch bedingter Ausdehnung der Rotorwelle 4 ein axiales Verschieben des Außenrings des Loslagers 1 ermöglicht, ohne dass ein Mitnehmen des Außenrings erfolgt. Denn bei der axialen Verschiebung ändert sich zwar die elastische Vorspannung aber eine Lagerspannung wird weiterhin durch die Federscheibe 2 bereitgestellt.
Das Haftreibungsmoment, welches mittels der Übergangspassung in der Lageraufnahme für den Außenring des Loslagers 1 zum Verhindern des Mitdrehens in Umfangsrichtung bereitgestellt wird, ist kleiner als das kritische Moment, bei dessen Überschreitung die Klebeverbindung zwischen der Federscheibe 2 und dem Lagerschild 3 und/oder die Klebeverbindung zwischen der Federscheibe 2 und dem Außenring des Loslagers 1 versagt.
Mit der Rotorwelle 4 ist ein Lüfter 5 auf der vom Festlager 7 axial abgewandten Seite des Lagerschilds 3 drehfest verbunden. Somit ist eine effiziente passive Entwärmung ermöglicht.
Eine Lüfterhaube 6 umgibt den Lüfter 5 und ist mit dem Lagerschild 3 verbunden.
Im Statorgehäuse 9 ist ein Stator 10, insbesondere also ein Statorblechpaket mit Statorwicklung, aufgenommen. In der Figur 5 ist ein erfindungsgemäßes Lagerschild 51 explodiert in Schrägansicht dargestellt, an dem die topfförmig ausgebildete Lageraufnahme für das Loslager 1 in Umfangsrichtung voneinander insbesondere regelmäßig beabstandete Schlitze 50, insbesondere axial gerichtete Schlitze 50, aufweist.
Die Lageraufnahme steht am Lagerschild 51 axial, insbesondere auf der dem Festlager 7 zugewandten Seite des Lagerschildes 51 , hervor und ist - wie auch bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 4 - mit dem restlichen Lagerschild 51 einstückig, insbesondere einteilig, ausgeführt.
Die seitliche Wandung, insbesondere also die Topfwand der topfförmig ausgebildeten Lageraufnahme gleicht im Wesentlichen einem Hohlzylinder, wobei allerdings die axial gerichteten Schlitze 50 eingebracht sind und die Innenseite des Hohlzylinders eine konische Form aufweist. Dabei zeigt die Konusspitze zum Festlager 7. Der lichte Durchmesser der Lageraufnahme nimmt also mit zunehmendem Abstand vom Festlager 7 zu. Dadurch ist erreicht, dass die Pressung unabhängig von der Fügetiefe des Außenrings des Loslagers 1 in axialer Richtung ist. Wenn also der Außenring in axialer Richtung weiter weg vom Festlager 7 verschoben wird, bleibt die Pressung auf den Außenring, insbesondere also vom Lagerschild auf den radialen Außenumfang des Außenrings, im Wesentlichen gleich.
Mittels der Schlitze 50 besteht die Lageraufnahme aus Klauenbereichen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet werden. Die Klauenbereiche gehen an ihrem axialen Endbereich ins restliche Lagerschild 3, insbesondere also den Grundkörper, über, wobei diese Übergangsbereiche als Wurzelbereich bezeichnet werden.
Der Grundkörper ist lochscheibenartig ausgebildet, wobei die Rotorwelle 4 durch das Loch der Lochscheibe hindurchragt.
Der lichte Durchmesser der Lageraufnahme nimmt also in axialer Richtung mit abnehmenden Abstand zu den Wurzelbereichen zu.
Der Konuswinkel der konischen Form der Lageraufnahme des Loslagers 1 ist vorzugsweise derart klein, dass der lichte Durchmesser pro Zentimeter in axialer Richtung mit zunehmendem Abstand zum Festlager 7 weniger als zwei Zehntel, insbesondere weniger als zwei Hundertstel, Millimeter zunimmt.
Die Anzahl der Schlitze 50 beträgt vorzugsweise drei oder eine größere natürliche Zahl, vorzugsweise ist die Anzahl ungerade. Die maximale Ausdehnung eines jeweiligen Schlitzes 50 beträgt weniger als 3607 N, wobei N die Anzahl der Schlitze am Umfang der Lageraufnahme ist. Vorzugsweise ist die Anzahl N eine ungerade Zahl.
Der Grundkörper und die Klauenbereiche samt ihrer Wurzelbereiche sind einstückig, insbesondere einteilig, ausgebildet, insbesondere als Gussteil.
Die Rotorwelle ist also über das Loslager 1 und das Festlager 7 drehbar gelagert.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist bei einer mit Schlitzen 50 ausgeführten Lageraufnahme zusätzlich die Federscheibe 2 gemäß der Ausführung nach Figur 1 bis 5 zwischen dem Außenring des Loslagers 1 und dem Lagerschild 3 zwischengeordnet. Somit bewirkt wiederum die Beschichtung eine drehfeste Verbindung zwischen Außenring und Lagerschild mittels der Federscheibe 2.
Mittels der nur geringen Pressung wegen der elastisch auslenkbaren Schlitze 50 und insbesondere auch der unabhängig von der axialen Position des Außenrings stets gleich großen Pressung ist ein Mitdrehen des Außenrings verhindert und trotzdem ein thermisch bedingtes axiales Verschieben des Außenrings ermöglicht.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind die Schlitze 50 an ihrem vom Festlager 7 abgewandten Endbereich gerundet ausgeführt. Die Schlitze 50 ragen also in die jeweiligen Wurzelbereiche mit einem gerundeten Endbereich hinein. Somit ist eine erhöhte Bruchsicherheit erreichbar.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des Klebstoffs eine Gummierung oder eine andere Beschichtung verwendet, welche eine ausreichende Haftreibung in Wirkverbindung mit dem Material des Lagerschilds beziehungsweise mit dem Material des Außenrings des Loslagers 1 erzeugt.
Dabei ist das Haftreibungsmoment, welches mittels der Übergangspassung in der Lageraufnahme für den Außenring des Loslagers 1 zum Verhindern des Mitdrehens in Umfangsrichtung bereitgestellt wird, kleiner als das von den Reibpartnern, also Federscheibe 2, Lagerschild 3 und/oder Außenring des Loslagers 1, maximal bereit stellbare Haftreibungsmoment, insbesondere in Umfangsrichtung.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des Klebstoffs eine Karbidschicht, welche mittels HS-LMD aufgebracht ist, verwendet.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt der Beschichtung oder dem Klebstoff die Oberfläche aufgeraut. Hierzu ist entweder Sandstrahlen oder Laserstrukturierung anwendbar. Zwar ist das Sandstrahlen kostengünstig ausführbar, aber die Laserstrukturierung ermöglicht anstatt von isotropen Erhebungen im Mikrobereich zur Erhöhung der Haftreibung auch die Erzeugung von Vertiefungen und Erhebungen, welche in radialer Richtung weiter ausgedehnt sind als in Umfangsrichtung. Da die durch den Laser erzeugten Vertiefungen und Erhebungen sich in radialer Richtung weiter erstrecken als in Umfangsrichtung ist ein hohes Haftreibungsmoment erzeugbar, also ein relatives Drehbewegen der Federscheibe 2 relativ zum jeweiligen Reibpartner, insbesondere also Lagerschild 3 beziehungsweise Außenring des Loslagers 1.
In Weiterbildung ist auf die aufgeraute Oberfläche eine der obengenannte Beschichtungen auftragbar.
Bezugszeichenliste
1 Loslager 2 Federscheibe
3 Lagerschild
4 Rotorwelle
5 Lüfter
6 Lüfterhaube 7 Festlager
8 Lagerflansch
9 Statorgehäuse
10 Stator, insbesondere Statorblechpaket mit Statorwicklung
30 Klebstoff 40 Klebstoff
50 Schlitz
51 Lagerschild

Claims

Patentansprüche:
1. Elektromotor, aufweisend eine Rotorwelle, ein Loslager und ein Lagerschild, wobei das Loslager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle vorgesehen ist, wobei das Loslager einen Innenring und einen Außenring aufweist, insbesondere wobei zwischen Innenring und Außenring Wälzkörper angeordnet sind, wobei der Außenring des Loslagers in einer im Lagerschild ausgebildeten, insbesondere ausgeformten, Lageraufnahme, insbesondere topfförmigen Lageraufnahme und/oder als Sacklochbohrung ausgeführten Lageraufnahme, aufgenommen ist, wobei der Innenring auf die Rotorwelle aufgesteckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme durch Schlitze unterbrochen ausgeführt ist, wobei die Schlitze in Umfangsrichtung voneinander, insbesondere regelmäßig, beabstandet sind, insbesondere wobei die Umfangsrichtung auf die Drehachse der Rotorwelle bezogen ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild einen Grundkörper und die Lageraufnahme aufweist, welche Klauenbereiche aufweist, welche mit dem Grundkörper, insbesondere an ihren Wurzelbereichen, verbunden sind.
3. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper mit den Klauenbereichen einstückig, insbesondere einteilig, insbesondere als Gussteil ausgebildet ist.
4. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenbereiche mittels der Schlitze in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
5. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme an ihrer Innenseite konisch geformt ist, wobei der lichte Durchmesser der Lageraufnahme mit abnehmendem Abstand zum Grundkörper des Lagerschilds in axialer Richtung zunimmt.
6. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze durch die Lageraufnahme in radialer Richtung hindurchgehen.
7. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in axial Richtung zwischen dem Außenring und dem Lagerschild, insbesondere dem Boden der Lageraufnahme, eine Federscheibe, insbesondere federnde Wellenscheibe, angeordnet ist, wobei die Federscheibe zumindest an ersten und zweiten Oberflächenbereichen eine Beschichtung aufweist oder durch Sandstrahlen aufgeraut ist oder laserstrukturiert, insbesondere mit in radialer Richtung weiter als in Umfangsrichtung ausgedehnten Erhebungen, ist, insbesondere wobei die ersten Oberflächenbereiche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und wobei die zweiten Oberflächenbereiche in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
8. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federscheibe sowohl am Lagerschild, insbesondere am Boden der Lageraufnahme, anliegt als auch am Außenring.
9. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Position der Federscheibe, insbesondere die axiale Position des Mittelwerts des von der Federscheibe in axialer Richtung überdeckten Bereichs, eine periodische, insbesondere nicht verschwindende, Funktion der Umfangswinkelposition ist, und/oder dass der Außenring in die Lageraufnahme mit Überpassung aufgenommen ist, und/oder dass der Außenring derart passgenau in der Lageraufnahme aufgenommen ist, dass dasjenige Haftreibungsmoment, welches in Wirkverbindung des in der Lageraufnahme aufgenommenen Außenrings mit dem Lagerschild erzeugt ist, kleiner ist als das mittels Wirkverbindung der Federscheibe mit dem Außenring erzeugbare Haftreibungsmoment und als das mittels Wirkverbindung der Federscheibe mit dem Lagerschild erzeugbare Haftreibungsmoment, und/oder dass die Beschichtung ein Klebstoff, eine Gummierung und/oder eine Kunststoffschicht ist, oder dass die Beschichtung eine metallische Schicht aufweist oder dass die Beschichtung eine Karbid-Schicht aufweist, insbesondere wobei die Karbidschicht auf einer insbesondere mittels eines Lasers aufgerauten Oberfläche der Federscheibe aufgebracht ist und/oder wobei die Karbidschicht mittels eines Hochgeschwindigkeitslaserauftragsschweiß-Verfahrens (HS-LMD) auf die Federscheibe aufgebracht ist.
10. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, mit der Beschichtung versehenen Oberflächenbereiche diejenigen Bereiche der Federscheibe sind, welche den größten Abstand zum Außenring aufweisen.
11. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten, mit der Beschichtung versehenen Oberflächenbereiche diejenigen Bereiche der Federscheibe sind, welche den kleinsten Abstand zum Außenring aufweisen, insbesondere also welche den Außenring berühren, und/oder dass die Federscheibe aus einem Stahlblech gefertigt ist, auf welches die Beschichtungen aufgebracht sind.
12. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring in axialer Richtung verschiebbar, insbesondere in der Lageraufnahme, angeordnet ist und/oder dass der Außenring mit dem Lagerschild mittels der Federscheibe drehfest verbunden ist, und/oder dass die Federscheibe sowohl den Außenring als auch das Lagerschild berührt.
13. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild mit einem Statorgehäuse des Elektromotors verbunden ist, wobei an der vom Lagerschild axial abgewandten Seite des Statorgehäuses ein Lagerflansch mit dem Statorgehäuse verbunden ist, wobei im Lagerflansch ein Außenring eines Festlagers aufgenommen ist, dessen Innenring auf die Rotorwelle aufgesteckt ist, insbesondere wobei der Innenring des Festlagers gegen eine Wellenstufe angestellt ist und durch einen Sicherungsring axial begrenzt ist, der in einer Ringnut der Rotorwelle angeordnet ist, insbesondere wobei der Außenring des Festlagers axial einerseits am Boden der Lageraufnahme des Lagerflansches anliegt und axial andererseits gegen einen in einer Ringnut des Lagerflansches angeordneten Sicherungsring angestellt ist.
14. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle durch eine Ausnehmung des Lagerschildes hindurchragt und ein Lüfter mit der Rotorwelle auf der vom Loslager axial abgewandten Seite des Lagerschildes drehfest verbunden ist, wobei zur Abdichtung der Ausnehmung ein Wellendichtring im Lagerschild, insbesondere in der Ausnehmung des Lagerschildes, aufgenommen ist und zur Rotorwelle hin abdichtet, insbesondere indem eine Dichtlippe des Wellendichtrings die Rotorwelle berührt.
15. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Rotorwelle durch eine durch den Lagerflansch durchgehende Bohrung hindurchragt, wobei ein weiterer Wellendichtring auf der vom Loslager axial abgewandten Seite des Festlagers in der Bohrung aufgenommen ist und zur Rotorwelle hin abdichtet, insbesondere indem eine Dichtlippe des weiteren Wellendichtrings die Rotorwelle berührt, und/oder dass im Statorgehäuse ein Statorblechpaket mit Statorwicklung aufgenommen ist und ein Kurzschlusskäfig auf die Rotorwelle aufgesteckt und drehfest verbunden ist.
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Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7831846U1 (de) * 1979-04-05 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Lagerbuchse für Wälzlager
DE502005009857D1 (de) 2004-01-28 2010-08-19 Ford Global Tech Llc Durch thermisches spritzen aufgebrachte eisenhaltige schicht einer gleitfläche, insbesondere für zylinderlaufflächen von motorblöcken
DE202007009954U1 (de) 2006-08-15 2007-12-20 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Elektromotor
US20080042503A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-21 Hartkorn Hans-Walter Electric motor
DE102008028607B4 (de) 2008-06-18 2025-05-15 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Elektromotor
DE102011119603B4 (de) 2011-11-29 2021-07-01 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Elektromotor
US9692272B2 (en) * 2013-03-13 2017-06-27 Regal Beloit America, Inc. Electric machine and associated method
DE102016223009A1 (de) 2016-11-22 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Lagervorrichtung, sowie elektrische Maschine beinhaltend eine solche Lagervorrichtung und Herstellungsverfahren einer solchen Lagervorrichtung
DE102018130798A1 (de) 2018-12-04 2020-06-04 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Geregeltes Pulverauftragsschweißverfahren
DE102019207290A1 (de) 2019-05-18 2020-11-19 Robert Bosch Gmbh Reibbremskörper für eine Reibbremse eines Kraftfahrzeugs, Verfahren zur Herstellung, Reibbremse
US12224651B2 (en) 2019-12-04 2025-02-11 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Electric motor having a fan guard and rotor shaft mounted rotatably relative to the fan guard and angle sensor
DE102020120389A1 (de) 2020-08-03 2022-02-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Drehschwingungsdämpfer mit Reibwerteinstellung
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