WO2008022840A1 - Elektrische maschine mit ankerwellenlagerung - Google Patents

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WO2008022840A1
WO2008022840A1 PCT/EP2007/056979 EP2007056979W WO2008022840A1 WO 2008022840 A1 WO2008022840 A1 WO 2008022840A1 EP 2007056979 W EP2007056979 W EP 2007056979W WO 2008022840 A1 WO2008022840 A1 WO 2008022840A1
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pot
electrical machine
bearing
machine housing
machine according
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PCT/EP2007/056979
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Luedtke
Harold Bitzer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • H02K5/1732—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 radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor

Definitions

  • Electric machines of known designs such as motors or generators have partly fixed, partly movable elements.
  • the moving elements are to be stored.
  • bearings Common to all these types of bearings is that in order to hold the bearing or rolling elements / balls in place, bearing cages must be made around the raceways.
  • a needle sleeve would be provided in which the individual bearing needles are guided and held in their position. The needle sleeve in turn forms on its inside the career, the inner race in turn is located on the armature shaft itself to be stored.
  • the object of the invention is to provide an electric machine with an armature shaft bearing, which avoids these disadvantages.
  • an electric machine is provided with an armature shaft, by means of at least one bearing in a pot of a machine housing is mounted, wherein the bearing has a plurality of rotary body and a raceway body.
  • the raceway body is in this case formed by a region of the pot.
  • the bearing is consequently designed without the bearing cages customary in the prior art, for example the needle sleeve, which in turn constitute a raceway body with an inner raceway formed therein.
  • the track body which forms the outer boundary of the bearing with a track, formed by a portion of the pot. Pot is in this sense any cup-shaped extension of a machine housing, in particular a Maschinengeophusestirn- wall, wherein the pot may consist of different materials, in particular also of a plastic.
  • the running bodies are needles of a needle bearing.
  • the running bodies are rolling elements (rollers) of a roller bearing.
  • rolling elements rollers
  • these types of bearings will be easy to use, with the use of classic balls in the sense of a ball bearing would be possible.
  • the axial securing of the raceway body is formed by the pot end wall or by a region of the pot end wall.
  • Axial securing here means a device which avoids the axial outward or outward sliding out of the installation and functional position or axial play.
  • the axial clearance and the axial limitation of the raceway and thus the path that the running bodies can lay back formed by the pot end wall itself or by a region of the pot end wall, which serves as a stop or limit for each axial movement.
  • a retaining element is formed as an armature-side axial securing.
  • the axial clearance must be limited or largely eliminated in order to prevent the running bodies from falling out in the direction of the armature (away from the housing end wall / pot end wall).
  • a holding element is provided, which is introduced into the machine housing after the bearing or the running bodies.
  • the holding element is arranged or formed on an inner side of the pot-side machine housing end wall.
  • the axial extension of the running body of the bearing are thus provided so that they substantially fill the pot area axially, but not or not substantially protrude into the machine housing beyond the pot area out, the retaining element can be arranged on the inside of the pot-side machine housing end wall.
  • the holding element is an annular disc. If this washer is used in one of the aforementioned embodiments as a holding element, preferably in this case with an inner diameter which substantially corresponds to the armature shaft, and an outer diameter, which allows a simple and cost-saving attachment to the pot-side machine housing end wall (in particular the introduction into the machine housing) but the area of the running body is covered by the annular disk, can be produced in the simplest way an anchor-side axial.
  • the annular disc made of metal, in particular sheet metal, or has a metal.
  • the retaining element is clipped and / or molded onto the machine housing.
  • the holding element can thus easily introduced and, especially if the machine housing is made of a plastic, molded there where, for example, the holding element has recesses in the ring area, can pass through the deformable plastic of the machine housing in the course of housing production and solidify , so that a fixation-oriented fixation is possible without any special effort.
  • the retaining element can also be clipped, if for example the Machine housing corresponding Kliprotte provides or has recesses into which clips can be introduced from the outside through the holding element.
  • FIG. 1 shows a part of a machine housing in axial section with an armature shaft and a bearing point according to the invention.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a portion of an electric machine 32, namely an electric motor 1, namely an end portion 2 with an armature shaft 3, which carries a here only partially illustrated armature 4, and arranged rotatably within a machine housing 5 only partially shown here is.
  • the machine housing 5 has a housing wall 6 which encloses a machine interior 7.
  • the machine housing 5 further comprises, formed by a portion of the housing 6, a machine housing end wall 8, which forms an end closure 9 of the machine interior 7 and thus of the machine housing 5.
  • a pot 10 which is designed, for example, as a rotational body 11 about an axis of symmetry 12 of the armature shaft 3, for the purpose of taking up the armature shaft 3.
  • the pot 10 is formed as a section of the machine housing 5, it may preferably be integral to the machine housing 5, for example as an injection or deep-drawn part.
  • the pot 10 has an axis parallel to a shaft surface 13 of the armature shaft 3, axially symmetrical to the symmetry axis 12.
  • a roller bearing 15 is arranged with running bodies 30, which is formed of individual rolling elements 16, namely rollers 17, on the one hand (inside) on the shaft surface 13 and on the other hand on the outside of the pot inside Support 14.
  • the inner side 14 of the pot forms a raceway 18 for this purpose, so that the axially symmetrical section of the pot 10 functions as a raceway body 29.
  • a separate track such as those formed by needle sleeves or similar constructions known in the art, is not required.
  • a recess 20 in the form of a shoulder 21 is formed, which is to be regarded essentially as a radial narrowing of the inner diameter of the pot 10, and he in an end portion 22 of the armature shaft 3 is formed such that the armature shaft 3 is not touched by the pot end wall 19 and / or the recess 20 or hindered in their movement.
  • the rolling elements 16, which are arranged in the storage space r are prevented by the return 20 from an axial movement in the direction Ri, that is to say essentially from the machine interior 7 to the pot end wall 19.
  • the recess 20 thus forms an axial securing 22 through a region of the pot end wall 19.
  • a holding element 24 is arranged, which closes off the storage space on the anchor side essentially in parallel continuation of the inner side 23 of the machine housing end wall 8, so that only so much between the shaft surface 13 and an end region 25 of the holding element 24 Space remains that, although the armature shaft 3 rotate freely, but not the rolling elements 16 can move out of the storage room r out in the direction of the armature 4;
  • the retaining element 24 is designed as an annular disc 26 whose inner diameter is slightly wider than the diameter d of the armature shaft 3, and whose outer diameter according to the requirements of the machine housing 5, in particular the machine housing.
  • nengekorusestirnwand 8 can be selected.
  • the annular disk 26 is clipped to the machine housing end wall 8 inwardly (towards the machine interior 7) by means of a nipple 27 molded onto the machine housing end wall 8;
  • a nipple 27 molded onto the machine housing end wall 8;
  • other attachment methods are possible, for example, an injection into the material of the machine housing 5 already during its manufacture.

Abstract

Elektrische Maschine mit einer Ankerwelle (3), die mittels mindestens eines Lagers in einem Topf (10) eines Maschinengehäuses (5) gelagert ist, wobei das Lager mehrere Drehkörper und einen Laufbahnkörper (29) aufweist. Es ist vorgesehen, dass der Laufbahnkörper (29) von einem Bereich des Topfes (10) gebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel Elektrische Maschine mit Ankerwellenlagerung
Stand der Technik
Elektrische Maschinen bekannter Bauformen, beispielsweise Motoren oder Generatoren, weisen teils feste, teils bewegliche Elemente auf. Die beweglichen Elemente sind zu lagern. Beispielsweise ist es bekannt, Ankerwellen elektrischer Maschinen mittels Kugellagern, Nadellagern, Gleitlagern oder Rollenlagern zu lagern. Allen diesen Lagerformen ist gemein, dass, um die Lager- beziehungsweise Wälzelemente/Kugeln in ihrer Position zu halten, Lagerkäfige um die Laufbahnen hergestellt werden müssen. Bei einem Rollenlager beispielsweise beziehungsweise einem Nadellager wäre eine Nadelhülse vorzusehen, in der die einzelnen Lagernadeln geführt und in ihrer Position gehalten werden. Die Nadelhülse ihrerseits bildet an ihrer Innenseite die Laufbahn aus, die innere Laufbahn wiederum liegt auf der zu lagernden Ankerwelle selbst.
Gerade im Bereich der endseitigen Lagerungen von Ankerwellen (B- Lagerung) werden hier Maschinengehäuse stirnseitig meist aufwendige Bauformen erforderlich, die aufwendig und teuer in der Herstellung sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine mit einer Anker- wellenlagerung bereitzustellen, die diese Nachteile vermeidet.
Offenbarung der Erfindung
Hierzu ist eine elektrische Maschine vorgesehen mit einer Ankerwelle, die mittels mindestens eines Lagers in einem Topf eines Maschinengehäuses gelagert ist, wobei das Lager mehrere Drehkörper und einen Laufbahnkörper aufweist. Der Laufbahnkörper wird hierbei von einem Bereich des Topfes gebildet. Erfindungsgemäß wird das Lager folglich ohne die im Stand der Technik üblichen Lagerkäfige, wie beispielsweise die Nadelhülse, aus- geführt, die ihrerseits einen Laufbahnkörper mit einer darin ausgebildeten Innenlaufbahn darstellen. Vielmehr wird der Laufbahnkörper, der außenseitig die Lagerbegrenzung mit einer Laufbahn bildet, von einem Bereich des Topfes ausgebildet. Topf ist in diesem Sinne jede topfförmige Erweiterung eines Maschinengehäuses, insbesondere einer Maschinengehäusestirn- wand, wobei der Topf aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere auch aus einem Kunststoff bestehen kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laufkörper Nadeln eines Nadellagers sind.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laufkörper Wälzkörper (Rollen) eines Rollenlagers sind. Im Wesentlichen werden diese Lagerformen einfach Verwendung finden können, wobei auch die Verwendung klassischer Kugeln im Sinne eines Kugellagers möglich wäre.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Axialsicherung des Laufbahnkörpers von der Topfstirnwand oder von einem Bereich der Topfstirnwand gebildet wird. Mit Axialsicherung ist hierbei eine Vorrichtung gemeint, die das axiale Aus- oder Weggleiten aus der Einbau- und Funkti- onslage beziehungsweise Axialspiel vermeidet. In der gelben Bauform wird das Axialspiel und die Axialbegrenzung der Laufbahn und somit des Weges, den die Laufkörper zurück legen können, von der Topfstirnwand selbst oder von einem Bereich der Topfstirnwand gebildet, die gewissermaßen als Anschlag oder Begrenzung für jede Axialbewegung dient.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als ankerseitige Axialsicherung ein Halteelement ausgebildet ist. Auch anker- seitig ist das Axialspiel zu begrenzen beziehungsweise weitestgehend auszuschließen, um ein Herausfallen der Laufkörper in Richtung des Ankers (weg von der Gehäusestirnwand / Topfstirnwand) zu vermeiden. Hierfür ist ein Halteelement vorgesehen, das in das Maschinengehäuse nach dem Lager beziehungsweise den Laufkörpern eingebracht wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement an einer Innenseite der topfseitigen Maschinengehäusestirnwand angeordnet oder ausgebildet ist. Die Axialerstreckung der Laufkörper des Lagers sind folglich so vorzusehen, dass diese im Wesentlichen den Topfbereich axial ausfüllen, aber nicht oder nicht wesentlich in das Maschinengehäuse über den Topfbereich hinaus hineinragen, wobei das Halteelement an der Innenseite der topfseitigen Maschinengehäusestirnwand angeordnet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement eine Ringscheibe ist. Wird diese Ringscheibe in einer der vorgenannten Ausführungsformen als Halteelement verwendet, vorzugsweise hierbei mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen der Ankerwelle entspricht, und einem Außendurchmesser, der eine einfache und kostensparende Befestigung an der topfseitigen Maschinengehäusestirnwand (insbesondere die Einbringung in das Maschinengehäuse) zulässt, wobei aber der Bereich der Laufkörper von der Ringscheibe verdeckt ist, lässt sich auf einfachste Weise eine ankerseitige Axialsicherung herstellen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Ringscheibe aus Metall, insbesondere aus Blech, oder weist ein Metall auf.
In einer weiteren ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Halteelement an dem Maschinengehäuse angeklipst und/oder angespritzt. Insbesondere in der Ausführungsform als Ringscheibe kann das Halteelement folglich leicht eingebracht und, gerade wenn das Maschinengehäuse aus einem Kunststoff besteht, dort angespritzt werden, wo beispielsweise das Halteelement Aussparungen im Ringbereich aufweist, durch die verformungsfähiger Kunststoff des Maschinengehäuses im Zuge der Gehäuseherstellung durchtreten und erstarren kann, so dass eine einbaulagenge- rechte Fixierung ohne besonderen Aufwand möglich ist. Alternativ hierzu kann das Halteelement auch angeklipst werden, wenn beispielsweise das Maschinengehäuse entsprechende Klipstifte vorsieht oder Aussparungen aufweist, in die von außen durch das Halteelement hindurch Klips eingebracht werden können.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 einen Teil eines Maschinengehäuses im Axialschnitt mit ei- ner Ankerwelle und einer erfindungsgemäßen Lagerstelle.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer elektrischen Maschine 32, nämlich eines Elektromotors 1, nämlich einen endseitigen Abschnitt 2 mit einer Ankerwelle 3, die einen hier nur abschnittsweise dargestellten Anker 4 trägt, und die innerhalb eines hier nur abschnittsweise dargestellten Maschinengehäuses 5 drehbar angeordnet ist. Das Maschinengehäuse 5 weist eine Gehäusewandung 6 auf, die einen Maschinenin- nenraum 7 umschließt. Das Maschinengehäuse 5 weist weiter, von einem Abschnitt der Gehäusewandung 6 ausgebildet, eine Maschinengehäuse- stirnwand 8 auf, die einen endseitigen Abschluss 9 des Maschineninnen- raums 7 und damit des Maschinengehäuses 5 ausbildet. Im Wesentlichen zentral der Maschinengehäusestirnwand 8 findet sich zur inwändigen Auf- nähme der Ankerwelle 3 ein Topf 10, der beispielsweise als Rotationskörper 11 um eine Symmetrieachse 12 der Ankerwelle 3 ausgebildet ist. Der Topf 10 ist als Abschnitt des Maschinengehäuses 5 ausgebildet, er kann vorzugsweise einstückig zum Maschinengehäuse 5 sein, beispielsweise als Spritzguss- oder Tiefziehteil. Der Topf 10 weist eine zu einer Wellenober- fläche 13 der Ankerwelle 3 parallele, zur Symmetrieachse 12 axialsymmet- rische Topfinnenseite 14 auf, wobei zwischen der Wellenoberfläche 13 und der Topfinnenseite 14 im Bereich des Topfes 10 ein Lagerraum r verbleibt. Innerhalb des Lagerraums r ist zwischen der Wellenoberfläche 13 und der Topfinnenseite 14 ein Rollenlager 15 mit Laufkörpern 30 angeordnet, das aus einzelnen Wälzkörpern 16, nämlich Rollen 17, ausgebildet wird, die sich einerseits (innenseitig) an der Wellenoberfläche 13 und andererseits außenseitig an der Topfinnenseite 14 abstützen. Die Topfinnenseite 14 bildet hierzu eine Laufbahn 18 aus, so dass der axialsymmetrische Abschnitt des Topfes 10 als Laufbahnkörper 29 fungiert.
Eine separate Laufbahn, wie sie beispielsweise durch Nadelhülsen oder ähnliche aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen ausgebildet werden, ist hierbei nicht erforderlich. Im Bereich eines als Topfstirnwand 19 fungierenden Abschlusses 28 des Topfes 10 ist topfinnenseitig im Bereich der Topfstirnwand 19 ein Rücksprung 20 in Form eines Absatz 21 ausgebildet, der im Wesentlichen als Radialverengung des Innendurchmessers des Topfes 10 anzusehen ist, und er in einem Endbereich 22 der Ankerwelle 3 dergestalt ausgebildet ist, dass die Ankerwelle 3 von der Topfstirnwand 19 und/oder von dem Rücksprung 20 nicht berührt oder in ihrer Bewegung behindert wird. Die Wälzkörper 16, die im Lagerraum r angeordnet sind, werden jedoch von dem Rücksprung 20 an einer Axialbewegung in Richtung Ri, also im Wesentlichen vom Maschineninnenraum 7 hin zur Topfstirnwand 19, gehindert. Der Rücksprung 20 bildet damit eine Axialsicherung 22 durch einen Bereich der Topfstirnwand 19 aus. Im Be- reich einer Innenseite 23 der Maschinengehäusestirnwand 8 ist ein Halteelement 24 angeordnet, das den Lagerraum r ankerseitig im Wesentlichen in paralleler Fortführung der Innenseite 23 der Maschinengehäusestirnwand 8 abschließt, so dass zwischen der Wellenoberfläche 13 und einem Endbereich 25 des Halteelements 24 nur so viel Raum bleibt, dass zwar die Ankerwelle 3 frei rotieren, nicht aber der Wälzkörper 16 aus dem Lagerraum r heraus in Richtung des Ankers 4 sich bewegen kann; somit entsteht eine ankerseitige Axialsicherung 31. Das Halteelement 24 ist als Ringscheibe 26 ausgebildet, dessen Innendurchmesser etwas weiter als der Durchmesser d der Ankerwelle 3 ist, und dessen Außendurchmesser nach den Erfordernissen des Maschinengehäuses 5, insbesondere der Maschi- nengehäusestirnwand 8 gewählt werden kann. Die Ringscheibe 26 ist an der Maschinengehäusestirnwand 8 inwändig (zum Maschineninnenraum 7 hin) mittels eines an der Maschinengehäusestirnwand 8 angespritzten Nippels 27 angeklipst; selbstverständlich sind auch andere Befestigungsmethoden möglich, beispielsweise ein Einspritzen in das Material des Maschinengehäuses 5 bereits bei dessen Herstellung.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine mit einer Ankerwelle, die mittels mindestens eines Lagers in einem Topf eines Maschinengehäuses gelagert ist, wobei das Lager mehrere Drehkörper und einen Laufbahnkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufbahnkörper (29) von einem Bereich des Topfes (10) gebildet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufkörper (30) Nadeln eines Nadellagers sind.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufkörper (30) Wälzkörper (16) (Rollen) eines Rollenlagers sind.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialsicherung (22) des Laufbahnkörpers (29) von der Topfstirnwand (19) oder von einem Bereich der Topfstirnwand (19) gebildet wird.
5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein als ankerseitige Axialsicherung (31) wirkendes Halteelement (24).
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (24) an einer Innenseite (23) der topfseitigen Maschinengehäusestirnwand (8) angeordnet oder ausgebildet ist.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (24) eine Ringscheibe (26) ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe (26) aus Metall, insbesondere aus Blech besteht oder ein Metall aufweist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (24) an dem
Maschinengehäuse (5) angeklipst und/oder angespritzt ist.
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