WO2020001819A1 - Elektromotor - Google Patents

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WO2020001819A1
WO2020001819A1 PCT/EP2019/056758 EP2019056758W WO2020001819A1 WO 2020001819 A1 WO2020001819 A1 WO 2020001819A1 EP 2019056758 W EP2019056758 W EP 2019056758W WO 2020001819 A1 WO2020001819 A1 WO 2020001819A1
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WO
WIPO (PCT)
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receptacle
molded part
channels
electric motor
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/056758
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker EHLERS
Martin KÖNIG
Original Assignee
Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & 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 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg filed Critical Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2020001819A1 publication Critical patent/WO2020001819A1/de

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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
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/207—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium with openings in the casing specially adapted for ambient air
    • 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
    • H02K5/161—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at both ends of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
    • H02K9/04—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium
    • H02K9/06—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine having means for generating a flow of cooling medium with fans or impellers driven by the machine shaft

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a stator and a rotor, which rotor is rotatably mounted with a rotary bearing, this rotary bearing being accommodated in a receptacle.
  • a pump device or pump is understood here to mean a work machine which serves to convey gases and fluids. This also includes liquid-solid mixtures, pastes and aerosols, i.e. liquid / gas mixtures.
  • the drive work is converted into the kinetic energy and potential energy of the transported liquid.
  • a ball joint can, for example, be used as the rotary bearing for the rotor. It should be noted that a pressure difference drops across the pivot bearing, especially a ball joint. This is particularly the case if a shaft seal should not be used due to excessive friction and a non-grinding cover plate must be used. This pressure differential across the bearing can lead to gas flow through the bearing, which in turn can lead to fat loss in the bearing. This affects the functioning of the bearing and thus the entire motor and can damage the bearing and even lead to failure of the electric motor.
  • the electric motor presented has a stator and a rotor, which rotor is rotatably mounted with a rotary bearing, for example a ball bearing.
  • the pivot bearing is received in a receptacle, which in turn comprises a molded part and a housing.
  • the holder serves to position and fix the pivot bearing in the electric motor and also to protect the pivot bearing.
  • the molded part which is also referred to as a bushing, is located between a first space in which the rotor of the electric motor is provided or arranged and a second space in which a fan wheel, for example a radial fan wheel, of the electric motor is arranged or provided , arranged.
  • the molded part is also ring-shaped and defines an axial direction and a radial direction.
  • the housing surrounds the molded part at least in regions.
  • the recording channels which are also referred to as bypasses, are provided, which are set up to provide a fluid connection between the first space and the second space.
  • These channels which have a round cross section, for example, lead to a pressure equalization between the first space and the second space and thus to a pressure equalization between the fan and rotor areas.
  • gas flow through the bearing can be avoided.
  • passages in the form of the channels become around the bearing, which is typically not covered and not sealed provided that allow a medium to flow around the bearing.
  • the flow of the medium for example a gas flow
  • the channels allow any condensate to seep out when pumping evaporated liquids, gasoline vapor or aerosols.
  • the channels can, especially with a segmental structure of the La gers in the receptacle or the housing, be realized both directly around the bearing or through openings in the housing independently of the bearing.
  • the channels or at least one of the channels can or can run at least in sections in a direction that has an axial component. In one embodiment, the channels or at least one of the channels run in the axial direction.
  • the channels are arranged at least in sections around an axis which runs in the axial direction, spaced apart from one another.
  • the channels or at least one of the channels can run in the axial direction.
  • channels can be arranged at least in sections at a distance from one another about an axis which runs in the axial direction. Likewise, the channels or at least one of the channels can then extend in the axial direction.
  • the number of channels can be selected according to the requirements. Only one channel can also be provided. Alternatively, two, three, four, five or more than six channels can be provided.
  • channels are provided which are formed in the housing of the receptacle.
  • channels can be provided which are formed at least in sections between the housing and the molded part.
  • channels which are formed at least in sections between the housing and the molded part are formed by recesses in the molded part of the receptacle.
  • channels which are formed at least in sections between the housing and the molded part are formed by recesses in the molded part of the receptacle.
  • the receptacle has a plurality of attenuators.
  • the damping members are arranged on the outside of the molded part, made of an elastic material and serve to act on a movement of the receptacle in the radial direction. This means that if the receptacle moves in the radial direction, this movement is influenced, for example limited, by the damping members.
  • the damping members In the event of a radial movement, the damping members come into contact with the housing in which the receptacle is accommodated, if this contact has not already existed, and dampen the movement in the radial direction until the damping member cannot be compressed further and / or the molded part strikes the outside of the housing.
  • the molded part is typically made of a material that is harder than the material of the damping members.
  • the receptacle which can also be referred to as a bearing assembly, typically has at least two points of contact of the damping members with the housing in which the receptacle is received. These points of contact lie, for example, axially in two planes in order to tilt the receptacle in the to prevent housing.
  • the receptacle can also have one or more elongated points of contact with the housing, which in their axial extent have at least half the width of a built-in bearing, for example a roller bearing.
  • the damping members are arranged on the outside of the molded part spaced apart. This means that there are sections between the attenuators in which the outside of the receptacle is defined by the molded part.
  • At least one first stop element is provided, which is molded onto the molded part, extends outward in the radial direction and serves to act on an axial movement of the receptacle in at least one direction. In this way it is achieved that an axial movement of the receptacle is influenced and possibly also limited.
  • a plurality of first stop elements can also be provided, which are arranged spaced apart circumferentially.
  • At least one second stop element is provided, which is formed on the molded part, extends inwards in the radial direction and serves to act on an axial movement of the rotary bearing in at least one direction. Axial movement of the rotary bearing in the receptacle can thus be influenced or even limited.
  • a plurality of second stop elements can be provided, which are arranged at a distance from one another in a circumferential manner.
  • first stop elements and / or one or more second stop elements can be provided. These stop elements can in turn Attenuation members are provided which affect movement in the axial direction of the receptacle and / or pivot bearing.
  • the molded part can be made of at least one material that is selected from a list that includes metal, ceramic, minerals and fiber material.
  • metal ceramic, minerals and fiber material.
  • other suitable materials and combinations of the materials mentioned are also conceivable.
  • Elastomeric, thermoplastic or thermoset materials are also conceivable.
  • the molded part can be produced, for example, by master shaping, shaping or ablation processes. However, other suitable methods can also be replaced.
  • the attenuators can be made of a material that is selected from a list that includes elastomeric plastic, thermoplastic material and thermosetting plastic.
  • elastomeric plastic thermoplastic material
  • thermosetting plastic thermosetting plastic
  • other suitable materials in particular suitable plastics, can be used.
  • metals, ceramics, minerals or fiber materials and combinations of the materials mentioned are also conceivable as materials.
  • the attenuators can be mounted as separate parts or applied to the molded part by means of an original process.
  • the attenuators should typically be softer than the molded part in at least one temperature range and / or in at least one frequency range.
  • the receptacle can be configured in such a way that first areas and second areas are provided on its inside, the first areas in radially aier direction are further inward than the second areas, the first areas serving to contact the rotary bearing on its circumferential surface, so that movement of the rotary bearing in the radial direction is limited and it is held securely.
  • This wave-like shape takes on several functions.
  • an inner and an outer diameter are formed by the wave form.
  • the inner diameter serves as an inner receptacle for the pivot bearing, for example a ball bearing. To prevent vibrations of the molded part, it must be pressed in.
  • the waveform presses in the receptacle without developing strong pressing forces.
  • the outer diameter serves as a defined air gap to the housing. In addition, the deflection in the radial direction is limited.
  • the damping members run in the circumferential direction of the molded part.
  • the attenuators can run over their entire circumference or can only be provided in sections of the circumference.
  • damping members each run in a groove, i. H. that the damping elements, which are designed, for example, as an O-ring, are partially received in this groove and partially protrude from it.
  • two damping members are provided which are spaced apart in the axial direction in the circumferential direction of the molded part.
  • the receptacle then has at least two points of contact of the attenuators with the housing in which the receptacle is received. These points of contact lie, for example, axially in two planes in order to prevent the receptacle from tilting in the housing.
  • the receptacle can also have one or more elongated points of contact with the housing, which in their axial extension have at least half the width of a built-in bearing.
  • the damping members are spaced at least in a predetermined first axial region of the receptacle, such that in the first axial region the outside of the receptacle is alternately defined in the circumferential direction by the molded part and by the damping members.
  • the molded part can have a maximum first radial extent in the first axial region, the damping members in the first axial region having a radial extent, at least in sections, which is greater than the maximum first radial extent.
  • damping members can have a wavy contour at least in regions on their outer side in the radial direction.
  • the molded part can have circumferentially spaced recesses in which the damping members are arranged at least in sections.
  • the pivot bearing for example a roller bearing
  • the pivot bearing can be fixed in the receptacle by means of a press, caulking or adhesive connection.
  • a camp seat as a play seat is also possible.
  • the axial contact surface of the rotary bearing in the Aufnah me axially offset from the contact surface of the receptacle in the housing.
  • the outer diameter of the receptacle can be smaller than the housing diameter in the bearing seat.
  • a dimensional difference between the diameter of the receptacle and the diameter of the housing can allow a shaft to vibrate while at the same time limiting the maximum deflection by a hard stop.
  • the receptacle can be arranged to be axially movable with respect to the housing.
  • the receptacle can be biased in the axial direction with a spring.
  • the pivot bearing for example a ball bearing
  • the receptacle can also be referred to as a soft bearing
  • the receptacle also being inserted into the housing.
  • the receptacle consists of a molded part made of a hard material.
  • a soft component is injected into the interstices of the hard material. This soft component protrudes from the hard material on the pivot side and on the housing side. The contact between the pivot bearing and the housing is therefore only established via the receptacle or soft component. This makes it possible for the pivot bearing to be able to move relative to the housing.
  • the soft material is compressed to such an extent that there is direct contact between the rotary bearing, the molded part made of hard material and the housing.
  • the maximum deflection is limited effectively and definably.
  • the axial stop in the housing is not directly axially in front of the pivot bearing, but behind it, as on a hat edge. Two advantages are thus achieved.
  • the axial space requirement from the ball bearing is reduced to a minimum.
  • the support area for the axial forces is increased.
  • the receptacle with attenuators allows the construction of a high-speed rotor system with greatly reduced noise and vibration. If a lateral force is applied, e.g. externally or due to rotor imbalance, the damping elements are compressed. The rotor can deviate radially to a small extent. This serves to dampen vibrations and reduce noise. After a defined radial deflection, the socket comes into contact with the housing and a further deflection is not possible. After the force has been removed, the rotor returns to its central position. If the material of the damping element has a load hysteresis, energy is dissipated during this springy movement. The movement is dampened. This form of external damping has a positive influence on the rotor dynamics, particularly in the case of fast rotating rotors, ie this has a stabilizing effect when the rotor is operated above and below the critical level.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a pump device in a side view
  • FIG. 2 shows a section along the line B-B from FIG. 2,
  • FIG. 3 shows a detail from FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a top view of the pump from FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a section along the line DD from FIG. 4, 6 shows a detail from FIG. 5.
  • Fig. 1 shows a side view of an embodiment of a pump device, which is generally designated by the reference number 10.
  • This pump device 10 serves to convey fluids from an inlet 12 to an outlet 14. The direction of conveyance is illustrated by an arrow 16.
  • an electric motor is provided, which in this illustration is surrounded by the pump housing 18 and therefore cannot be seen and which is designed in accordance with the type described herein.
  • FIG. 2 A section along the line B-B in FIG. 1 is shown in FIG. 2.
  • the illustration shows a partition 30, a rotary bearing 32, a receptacle 34, which comprises a molded part 36 and a housing 38, as well as reinforcements 40.
  • the receptacle 34 holds the rotary bearing 32, this being received in particular in the molded part 36 of the receptacle 34 ,
  • the housing 38 of the receptacle 34 surrounds the molded part 36 at least in regions.
  • the molded part 36 is designed in a ring shape and defines an axial direction and a radial direction.
  • the channels 42 are formed in the receptacle 34, which are provided to provide a fluid connection.
  • the channels 42 extend substantially in the axial direction and are spaced apart from one another around an axis which extends in the axial direction.
  • the channels 42 are formed in the receptacle 34 between the housing 38 of the receptacle 34 and the molded part 36 of the receptacle 34.
  • Flierzu are provided in both the housing 38 and in the molded part 36 recesses which form the channels 42.
  • the channels 42 allow a fluid to flow through and thus pressure equalization, so that a gas flow through the rotary bearing 32 can be avoided if there is a pressure difference across the rotary bearing 32.
  • FIG. 3 The section marked C in FIG. 2 is shown in detail in FIG. 3.
  • the illustration shows the rotary bearing 32 with an inner ring 50, an outer ring 52 and a ball track 54. Furthermore, the molded part 36 and the housing 38 of the receptacle 34, which holds the pivot bearing 32, the reinforcements 40 and the channels 42 can be seen.
  • FIG. 4 shows a top view of the pump device 10 without a cover.
  • the illustration shows the outlet 14 and a fan wheel 60 which is driven by the electric motor of the type described herein.
  • a channel 42 can also be seen in FIG. 4.
  • FIG. 5 A section along the line D-D in FIG. 4 is shown in FIG. 5.
  • the illustration shows the pump device 10, in which an electric motor 70 with a stator 72, a rotor 74 and a fan wheel 76.
  • the rotor 72 is arranged in a first chamber 78 and the fan wheel 76 in a second chamber 80.
  • a fluid connection is provided between these two spaces 78 and 80 in the electric motor 70 presented.
  • FIG. 6 A section of FIG. 5 labeled A is shown in FIG. 6.
  • the illustration shows the rotary bearing 32 with the inner ring 50, the outer ring 52 and the ball track 54. Furthermore, the illustration shows a channel 42 which provides the fluid connection described.
  • the channel 42 runs in the axial direction, essentially parallel to a shaft 90 of the electric motor 70. Through this channel 42, a pressure difference can be reduced or even completely reduced without a gas stream, in particular an air stream, pulling through the rotary bearing 32 and that blows out existing grease in the pivot bearing 32.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Ein Elektromotor hat einen Stator (72) und einen Rotor (74), welcher Rotor (74) mit einem Drehlager (32) drehbar gelagert ist, welches Drehlager (32) in einer Aufnahme (34) aufgenommen ist, welche Aufnahme (34) ein Formteil (36) und ein Gehäuse (38) umfasst, welches Formteil (36) zwischen einem ersten Raum (78), in dem der Rotor (74) vorgesehen ist, und einem zweiten Raum (80), in dem ein Lüfterrad (76) vorgesehen ist, angeordnet und ringförmig ausgebildet ist und eine axiale Richtung und eine radiale Richtung definiert. Das Gehäuse (38) umgibt das Formteil (36) zumindest bereichsweise, wobei in der Aufnahme (34) Kanäle (42) vorgesehen sind, und wobei die Kanäle (42) dazu eingerichtet sind, eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Raum (78) und dem zweiten Raum (80) bereitzustellen.

Description

Elektromotor
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor, welcher Rotor mit einem Drehlager drehbar gelagert ist, wobei dieses Drehlager in einer Aufnahme aufgenommen ist.
Die beschriebene Elektromotor kommt insbesondere in einer Pumpenvorrichtung zum Einsatz. Unter einer Pumpenvorrichtung bzw. Pumpe wird hierin eine Arbeitsmaschine verstanden, die dazu dient, Gase und Fluide zu fördern. Hierunter fallen auch Flüssigkeitsfeststoffgemische, Pasten und Aerosole, also Flüssigkeits-/Gasgemische. Im Betrieb der Pumpenvorrichtung wird die An- triebsarbeit in die Bewegungsenergie und potenzielle Energie der transportier- ten Flüssigkeit gewandelt.
In solchen Pumpenvorrichtungen kommen Elektromotoren mit schnell drehen den Rotoren zum Einsatz. Schnell drehende Rotoren erfordern eine hohe Wuchtgüte, damit sie nach außen möglichst wenig Vibrationen abgeben. Eine hohe Wuchtgüte ist nur mit großem Aufwand erreichbar und entsprechend teuer zu erreichen. Ist es nicht möglich auszuwuchten oder möchte man aus Zeit oder Kostengründen auf das Auswuchten verzichten, muss man eine andere Vorgehensweise wählen. Der Rotor kann bspw. weich gelagert werden, damit er bei größer werdender Drehzahl seine eigene Unwucht kompensieren kann. Dies wird auch als Selbstzentrierung bezeichnet.
Als Drehlager für den Rotor kann bspw. ein Kugelgelenk eingesetzt werden. Zu beachten ist, dass über dem Drehlager, insbesondere einem Kugelgelenk, eine Druckdifferenz abfällt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn wegen zu hoher Reibung eine Wellendichtung nicht eingesetzt werden soll und auf eine nicht schleifende Deckscheibe zurückgegriffen werden muss. Diese Druckdifferenz über dem Lager kann zu einem Gasstrom durch das Lager führen, was wiederum zu einem Fettverlust im Lager führen kann. Dies be einträchtigt die Funktionsweise des Lagers und damit des gesamten Motors und kann zu einer Beschädigung des Lagers und sogar zu einem Ausfall des Elekt romotors führen.
Vor diesem Hintergrund wird ein Elektromotor gemäß Anspruch 1 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Be schreibung.
Der vorgestellte Elektromotor weist einen Stator und einen Rotor auf, welcher Rotor mit einem Drehlager, bspw. einem Kugellager, drehbar gelagert ist. Das Drehlager ist in einer Aufnahme aufgenommen, die wiederum ein Formteil und ein Gehäuse umfasst. Die Aufnahme dient zur Positionierung und Fixierung des Drehlagers im Elektromotor und weiterhin zum Schutz des Drehlagers. Das Formteil, das auch als Buchse bezeichnet wird, ist zwischen einem ersten Raum, in dem der Rotor des Elektromotors vorgesehen bzw. angeordnet ist, und einem zweiten Raum, in dem ein Lüfterrad, bspw. ein Radiallüfterrad, des Elektromotors angeordnet bzw. vorgesehen ist, angeordnet. Das Formteil ist weiterhin ringförmig ausgebildet ist und definiert eine axiale Richtung und eine radiale Richtung. Das Gehäuse umgibt das Formteil zumindest bereichsweise.
In der Aufnahme sind Kanäle, die auch als Bypässe bezeichnet werden, vorge sehen, die dazu eingerichtet sind, eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum bereitzustellen. Diese Kanäle, die bspw. einen runden Querschnitt haben, führen zu einem Druckausgleich zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum und damit zu einem Druckausgleich zwischen Lüfter- und Rotorbereich. Auf diese Weise kann ein Gasstrom durch das Lager vermieden werden. Um das typischerweise nicht abgedeckte und nicht abgedichtete Lager werden auf diese Weise Durchgänge in Form der Kanäle bereitgestellt, die es einem Medium erlauben, um das Lager herum zu strömen. Wird hingegen der Strom des Mediums, bspw. ein Gasstrom, durch das Lager hindurch gezwungen, kann dies zu einem Fettverlust führen. Dies wird bei dem vorgestellten Elektromotor vermieden. Außerdem erlauben die Kanäle ein Absickern ggf. entstehender Kondensate beim Fördern von verdunsteten Flüssigkei ten, Benzindampf oder Aerosolen.
Die Kanäle können, insbesondere bei einem segmentförmigen Aufbau des La gers in der Aufnahme bzw. dem Gehäuse, sowohl direkt um das Lager herum oder durch Öffnungen im Gehäuse unabhängig vom Lager realisiert werden.
Die Kanäle oder zumindest einer der Kanäle können bzw. kann zumindest abschnittsweise in einer Richtung verlaufen, die eine axiale Komponente hat. In einer Ausführungsform verlaufen die Kanäle oder zumindest einer der Kanäle in axialer Richtung.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Kanäle zumindest abschnittsweise um eine Achse, die in axialer Richtung verläuft, voneinander beabstandet an geordnet. Auch hierbei können die Kanäle oder zumindest einer der Kanäle in axialer Richtung verlaufen.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass insbesondere genau sechs Kanäle vorgesehen sind. Diese können zumindest abschnittsweise um eine Achse, die in axialer Richtung verläuft, voneinander beabstandet angeordnet sein. Eben falls können dann die Kanäle oder zumindest einer der Kanäle in axialer Rich tung verlaufen. Die Zahl der Kanäle kann entsprechend den Anforderungen gewählt werden. Es kann auch nur ein Kanal vorgesehen sein. Alternativ können zwei, drei, vier, fünf oder mehr als sechs Kanäle vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausführungsform sind Kanäle vorgesehen, die in dem Gehäuse der Aufnahme ausgebildet sind. Alternativ oder ergänzend können Kanäle vorgesehen sein, die zumindest ab schnittsweise zwischen dem Gehäuse und dem Formteil ausgebildet sind.
In diesem Fall sind Kanäle, die zumindest abschnittsweise zwischen dem Ge- häuse und dem Formteil ausgebildet sind, durch Ausnehmungen in dem Formteil der Aufnahme ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend sind Kanäle, die zumindest abschnittsweise zwischen dem Gehäuse und dem Formteil ausgebildet sind, durch Ausnehmungen in dem Formteil der Aufnahme ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Aufnahme mehrere Dämpfungs glieder auf. Die Dämpfungsglieder sind außen am Formteil angeordnet, aus einem elastischen Material gefertigt und dienen dazu, auf eine Bewegung der Aufnahme in radialer Richtung einzuwirken. Dies bedeutet, dass wenn die Aufnahme sich in radialer Richtung bewegt, diese Bewegung durch die Dämp fungsglieder beeinflusst, bspw. begrenzt, wird.
Im Falle einer radialen Bewegung gelangen die Dämpfungsglieder in Kontakt mit dem Gehäuse, in dem die Aufnahme aufgenommen ist, falls dieser Kontakt nicht bereits bestand, und bewirken eine Dämpfung der Bewegung in radialer Richtung solange, bis das Dämpfungsglied nicht weiter komprimiert werden kann und/oder das Formteil mit seiner Außenseite an das Gehäuse anschlägt. Dabei ist das Formteil typischerweise aus einem Werkstoff gefertigt, der härter als das Material der Dämpfungsglieder ist.
Die Aufnahme, die auch als Lagerbaugruppe bezeichnet werden kann, hat typi scherweise mindestens zwei Berührungspunkte der Dämpfungsglieder mit dem Gehäuse, in dem die Aufnahme aufgenommen ist. Diese Berührungspunkte liegen bspw. axial in zwei Ebenen, um ein Verkippen der Aufnahme in dem Ge- häuse zu verhindern. Die Aufnahme kann auch eine oder mehrere längliche Berührungspunkte mit dem Gehäuse haben, die in ihrer axialen Erstreckung mindestens die halbe Breite eines verbauten Lagers, bspw. eines Wälzlagers, haben.
In einer Ausführungsform sind die Dämpfungsglieder an der Außenseite des Formteils voneinander beabstandet angeordnet. Dies bedeutet, dass zwischen den Dämpfungsgliedern Abschnitte sind, in denen die Außenseite der Aufnah me durch das Formteil definiert ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein erstes Anschlagelement vorgesehen, das am Formteil angeformt ist, sich in radialer Richtung nach au- ßen erstreckt und dazu dient, auf eine axiale Bewegung der Aufnahme in zumindest einer Richtung einzuwirken. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine axiale Bewegung der Aufnahme beeinflusst und ggf. auch begrenzt wird.
Es können auch mehrere erste Anschlagelemente vorgesehen sein, die umfänglich voneinander beabstandet angeordnet sind.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein zweites Anschlag element vorgesehen, das am Formteil angeformt ist, sich in radialer Richtung nach innen erstreckt und dazu dient, auf eine axiale Bewegung des Drehlagers in zumindest einer Richtung einzuwirken. Somit kann eine axiale Bewegung des Drehlagers in der Aufnahme beeinflusst oder gar begrenzt werden.
Auch hier können mehrere zweite Anschlagelemente vorgesehen sein, die um fänglich voneinander beabstandet angeordnet sind.
Bei der Aufnahme des vorgestellten Elektromotors kann bzw. können ein oder mehrere erste Anschlagelemente und/oder ein oder mehrere zweite Anschlagelemente vorgesehen sein. Diese Anschlagelemente können wiederum mit Dämpfungsgliedern versehen sein, die sich auf eine Bewegung in axialer Rich tung von Aufnahme und/oder Drehlager auswirken.
Das Formteil kann aus mindestens einem Werkstoff gefertigt sein, der ausge wählt ist aus einer Liste, die Metall, Keramik, Mineralien und Faserwerkstoff umfasst. Es sind aber auch andere geeignete Werkstoffe und Kombinationen der genannten Werkstoffe denkbar. So sind auch elastomere, thermoplastische oder duroplastische Werkstoffe denkbar.
Das Formteil kann bspw. durch Urformen, Umformen oder abtragende Verfah- ren hergestellt werden. Es sind aber auch andere geeignete Verfahren ersetzbar.
Die Dämpfungsglieder können aus einem Material gefertigt sein, das ausgewählt ist aus einer Liste, die elastomeren Kunststoff, thermoplastischen Kunst stoff und duroplastischen Kunststoff umfasst. Auch hier können andere geeig nete Werkstoffe, insbesondere geeignete Kunststoffe, eingesetzt werden. Es sind als Materialien aber auch Metalle, Keramiken, Mineralien oder Faserwerk stoffe und Kombinationen der genannten Materialien denkbar.
Die Dämpfungsglieder können als separate Teile montiert oder mittels eines urformenden Verfahrens auf das Formteil aufgebracht werden.
Bei der Wahl des Werkstoffs bzw. Materials für Formteil und Dämpfungsglieder kann darauf geachtet werden, dass diese unterschiedlich hart bzw. weich sind. So sollten die Dämpfungsglieder typischerweise in mindestens einem Tempera turbereich und/oder in mindestens einem Frequenzbereich weicher als das Formteil sein.
Die Aufnahme kann derart ausgestaltet sein, dass an ihrer Innenseite erste Bereiche und zweite Bereiche vorgesehen sind, wobei die ersten Bereiche in radi- aier Richtung weiter innen als die zweiten Bereiche liegen, wobei die ersten Bereiche dazu dienen, das Drehlager an seiner Umfangsfläche zu kontaktieren, so dass eine Bewegung des Drehlagers in radialer Richtung begrenzt ist und dieses sicher gehalten ist. Hieraus ergibt sich eine wellenartige Kontur des Formteils. Diese wellenartige Form übernimmt mehrere Funktionen. So werden durch die Wellenform ein innerer und ein äußerer Durchmesser gebildet. Der innere Durchmesser dient als innere Aufnahme für das Drehlager, bspw. ein Kugellager. Um Schwingungen des Formteils zu verhindern, muss dieses eingepresst werden. Die Wellenform presst die Aufnahme ein, ohne starke Press kräfte zu entwickeln. Der äußere Durchmesser dient als definierter Luftspalt zum Gehäuse. Darüber hinaus wird die Auslenkung in radialer Richtung be grenzt.
In einer Ausführungsform verlaufen die Dämpfungsglieder in Umfangsrichtung des Formteils. Die Dämpfungsglieder können dabei vollumfänglich verlaufen oder nur in Abschnitten des Umfangs vorgesehen sein.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Dämpfungsglieder jeweils in einer Nut verlaufen, d. h. dass die Dämpfungsglieder, die bspw. als O-Ring ausgebildet sind, teilweise in dieser Nut aufgenommen sind und aus dieser zum Teil herausragen.
In einer Ausführungsform sind zwei Dämpfungsglieder vorgesehen, die in axia ler Richtung voneinander beabstandet in Umfangsrichtung des Formteils verlau fen. Die Aufnahme hat dann mindestens zwei Berührungspunkte der Dämpfungsglieder mit dem Gehäuse, in dem die Aufnahme aufgenommen ist. Diese Berührungspunkte liegen bspw. axial in zwei Ebenen, um ein Verkippen der Aufnahme in dem Gehäuse zu verhindern. Die Aufnahme kann auch eine oder mehrere längliche Berührungspunkte mit dem Gehäuse haben, die in ihrer axia len Erstreckung mindestens die halbe Breite eines verbauten Lagers haben. ln einer weiteren Ausführungsform sind die Dämpfungsglieder zumindest in ei- nem vorgegebenen ersten axialen Bereich der Aufnahme umfänglich voneinan der beabstandet derart angeordnet, dass in dem ersten axialen Bereich die Au ßenseite der Aufnahme in Umfangsrichtung abwechselnd durch das Formteil und durch die Dämpfungsglieder definiert ist.
Das Formteil kann im ersten axialen Bereich eine maximale erste radiale Er streckung aufweisen, wobei die Dämpfungsglieder im ersten axialen Bereich zumindest abschnittsweise eine radiale Erstreckung aufweisen, welche größer ist als die maximale erste radiale Erstreckung.
Weiterhin können die Dämpfungsglieder an ihrer in radialer Richtung äußeren Seite zumindest bereichsweise eine wellenförmige Kontur aufweisen.
Zudem kann das Formteil umfänglich voneinander beabstandete Ausnehmungen aufweisen, in denen die Dämpfungsglieder zumindest abschnittsweise angeordnet sind.
Das Drehlager, bspw. ein Wälzlager, kann mittels Press-, Verstemm- oder Kle beverbindung in der Aufnahme fixiert sein. Ein Lagersitz als Spielsitz ist auch möglich. Weiterhin kann die axiale Anlagefläche des Drehlagers in der Aufnah me axial versetzt gegenüber der Anlagefläche der Aufnahme im Gehäuse sein.
Weiterhin kann der Außendurchmesser der Aufnahme geringer als der Gehäusedurchmesser im Lagersitz sein.
Ein Maßunterschied zwischen Durchmesser der Aufnahme zum Durchmesser des Gehäuses kann ein Schwingen einer Welle bei gleichzeitiger Begrenzung der Maximalauslenkung durch Hartanschlag ermöglichen. Die Aufnahme kann bezüglich des Gehäuses axial bewegbar angeordnet sein. So kann die Aufnahme bspw. mit einer Feder in axialer Richtung vorgespannt sein.
Das Drehlager, bspw. ein Kugellager, kann in die Aufnahme, die auch als Weichlager bezeichnet werden kann, eingeschoben werden, wobei die Auf nahme ebenfalls in das Gehäuse eingeschoben wird. Die Aufnahme besteht in Ausgestaltung aus einem Formteil aus einem harten Werkstoff. In den Zwi schenräumen des harten Materials wird eine Weichkomponente eingespritzt. Diese Weichkomponente ragt zur Drehlagerseite und zur Gehäuseseite aus dem harten Material heraus. Der Kontakt zwischen Drehlager und Gehäuse wird somit nur über die Aufnahme bzw. Weichkomponente hergestellt. Dadurch ist es möglich, dass sich das Drehlager relativ zum Gehäuse bewegen kann. Wird die Auslenkung groß, bspw. durch einen äußeren Schlag, wird das weiche Material so weit zusammengedrückt, dass ein direkter Kontakt zwischen Dreh lager, Formteil aus Hartmaterial und Gehäuse entsteht. Die maximale Auslen kung wird so effektiv und definierbar begrenzt. Der axiale Anschlag im Gehäuse befindet sich nicht direkt axial vor dem Drehlager, sondern, wie auf einem Hut rand, dahinter. Somit werden zwei Vorteile erreicht. Der axiale Platzbedarf ab dem Kugellager ist auf ein Minimum reduziert. Die Stützfläche für die axialen Kräfte wird vergrößert.
Insbesondere die mit Dämpfungsgliedern versehene Aufnahme erlaubt den Aufbau eines schnelldrehenden Rotorsystems bei stark reduzierter Geräusch- und Schwingungsbildung. Wird eine seitliche Kraft, bspw. extern oder durch Rotorunwucht, aufgebracht, werden die Dämpfungsglieder komprimiert. Der Rotor kann in geringem Maße radial ausweichen. Dies dient der Schwingungs dämpfung und Geräuschreduzierung. Nach einer definierten radialen Auslen kung kommt die Buchse in Kontakt mit dem Gehäuse und eine weitere Auslen kung ist nicht möglich. Nach Rücknahme der Krafteinwirkung kehrt der Rotor wieder in seine Mittellage zurück. Hat das Material des Dämpfungselements eine Belastungshysterese, wird bei dieser federnden Bewegung Energie abgebaut. Die Bewegung wird gedämpft. Diese Form der äußeren Dämpfung beeinflusst die Rotordynamik insbesondere bei schnelldrehenden Rotoren positiv, d. h. dies wirkt stabilisierend bei über und unterkritischem Betrieb des Rotors.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Ausführung einer Pumpenvorrichtung in einer Seitenansicht,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie B-B aus Fig. 2,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Pumpe aus Fig. 1 ,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie D-D aus Fig. 4, Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 5.
Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Ausführung einer Pumpenvorrichtung, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Diese Pumpenvorrichtung 10 dient zum Befördern von Fluiden von einem Einlass 12 zu einem Auslass 14. Die Förderrichtung ist mit einem Pfeil 16 verdeutlicht. Zum Befördern ist einem Pumpengehäuse 18 ein Elektromotor vorgesehen, der in dieser Darstellung von dem Pumpengehäuse 18 umgeben und daher nicht zu erkennen und der ge mäß der hierin beschriebenen Art ausgebildet ist.
Ein Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1 ist in der Fig. 2 wiedergegeben. Die Darstellung zeigt eine Trennwand 30, ein Drehlager 32, eine Aufnahme 34, die ein Formteil 36 und ein Gehäuse 38 umfasst, sowie Verstärkungen 40. Die Auf nahme 34 hält das Drehlager 32, wobei dieses insbesondere in dem Formteil 36 der Aufnahme 34 aufgenommen ist. Das Gehäuse 38 der Aufnahme 34 umgibt zumindest bereichsweise das Formteil 36. Das Formteil 36 ist ringförmig ausgebildet und definiert eine axiale Richtung und eine radiale Richtung.
In der Aufnahme 34 sind sechs Kanäle 42 ausgebildet, die dafür vorgesehen sind eine Fluidverbindung bereitzustellen. Die Kanäle 42 verlaufen im wesentli chen in axialer Richtung und sind voneinander beabstandet um eine Achse herum angeordnet, die in axialer Richtung verläuft. Bei dieser Ausführung sind die Kanäle 42 in der Aufnahme 34 zwischen dem Gehäuse 38 der Aufnahme 34 und dem Formteil 36 der Aufnahme 34 ausgebildet. Flierzu sind sowohl in dem Gehäuse 38 als auch in dem Formteil 36 Ausnehmungen vorgesehen, die die Kanäle 42 bilden. Die Kanäle 42 ermöglichen eine Durchströmen eines Fluids und damit einen Druckausgleich, so dass bei einer Druckdifferenz über dem Drehlager 32 ein Gasstrom durch das Drehlager 32 vermieden werden kann.
Der in Fig. 2 mit C gekennzeichnete Ausschnitt ist im Detail in Fig. 3 gezeigt. Die Darstellung zeigt das Drehlager 32 mit einem Innenring 50, einem Außen- ring 52 und einer Kugelbahn 54. Weiterhin sind das Formteil 36 und das Ge- häuse 38 der Aufnahme 34, die das Drehlager 32 hält, die Verstärkungen 40 und die Kanäle 42 zu erkennen.
In Fig. 4 ist in einer Draufsicht die Pumpenvorrichtung 10 ohne Abdeckung zu sehen. Die Darstellung zeigt den Auslass 14 und ein Lüfterrad 60, das von dem Elektromotor der hierin beschriebenen Art angetrieben wird. Weiterhin ist in Fig. 4 ein Kanal 42 zu erkennen.
Ein Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 4 ist in Fig. 5 wiedergegeben. Die Darstellung zeigt die Pumpenvorrichtung 10, in der ein Elektromotor 70 mit einem Stator 72, einem Rotor 74 und einem Lüfterrad 76. Der Rotor 72 ist in einem ersten Raum 78 und das Lüfterrad 76 in einem zweiten Raum 80 angeordnet. Zwischen diesen beiden Räumen 78 und 80 wird bei dem vorgestellten Elekt romotor 70 eine Fluidverbindung bereitgestellt.
Ein mit A bezeichneter Ausschnitt der Fig. 5 ist in Fig. 6 wiedergegeben. Die Darstellung zeigt das Drehlager 32 mit dem Innenring 50, dem Außenring 52 und der Kugelbahn 54. Weiterhin zeigt die Darstellung einen Kanal 42, der die beschriebene Fluidverbindung bereitstellt. Der Kanal 42 verläuft hierin in axialer Richtung, im wesentlichen parallel zu einer Welle 90 des Elektromotors 70. Durch diesen Kanal 42 kann ein Druckunterschied verringert oder sogar ganz abgebaut werden, ohne dass ein Gasstrom, insbesondere ein Luftstrom, durch das Drehlager 32 zieht und das in dem Drehlager 32 vorhandene Fett ausbläst.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotor mit einem Stator (72) und einem Rotor (74), welcher Rotor (74) mit einem Drehlager (32) drehbar gelagert ist, welches Drehlager (32) in einer Aufnahme (34) aufgenommen ist, welche Aufnahme (34) ein Formteil (36) und ein Gehäuse (38) umfasst, welches Formteil (36) zwischen einem ersten Raum (78), in dem der Rotor (74) vorgesehen ist, und einem zweiten Raum (80), in dem ein Lüfterrad (76) vorgesehen ist, angeordnet und ringförmig aus gebildet ist und eine axiale Richtung und eine radiale Richtung definiert, welches Gehäuse (38) das Formteil (36) zumindest bereichsweise umgibt, wobei in der Aufnahme (34) Kanäle (42) vorgesehen sind, und wobei die Kanäle (42) dazu eingerichtet sind, eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Raum (78) und dem zweiten Raum (80) bereitzustellen.
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , bei dem die Kanäle (42) zumindest ab schnittsweise in einer Richtung verlaufen, die eine axiale Komponente hat.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kanäle (42) zumin dest abschnittsweise um eine Achse, die in axialer Richtung verläuft, voneinan der beabstandet angeordnet sind.
4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem sechs Kanäle (42) vorgesehen sind.
5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem Kanäle (42) vorgesehen sind, die in dem Gehäuse (38) der Aufnahme (34) ausgebildet sind.
6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Kanäle (42) vorgesehen sind, die zumindest abschnittsweise zwischen dem Gehäuse (38) und dem Formteil (36) ausgebildet sind.
7. Elektromotor nach Anspruch 6, bei dem Kanäle (42), die zumindest ab schnittsweise zwischen dem Gehäuse (38) und dem Formteil (36) ausgebildet sind, durch Ausnehmungen in dem Formteil (36) der Aufnahme (34) ausgebildet sind.
8. Elektromotor nach Anspruch 6 oder 7, bei dem Kanäle (42), die zumin- dest abschnittsweise zwischen dem Gehäuse (38) und dem Formteil (36) aus gebildet sind, durch Ausnehmungen in dem Formteil (36) der Aufnahme (34) ausgebildet sind.
9. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem mehrere Dämpfungsglieder vorgesehen sind, die außen am Formteil (36) angeordnet und aus einem elastischen Material gefertigt sind und dazu dienen, auf eine Bewegung der Aufnahme (34) in radialer Richtung einzuwirken.
10. Elektromotor nach Anspruch 9, bei dem die Dämpfungsglieder in Um fangsrichtung des Formteils (36) verlaufen.
11. Elektromotor nach Anspruch 9, bei dem die Dämpfungsglieder zumindest in einem vorgegebenen ersten axialen Bereich der Aufnahme (34) umfänglich voneinander beabstandet derart angeordnet sind, dass in dem ersten axialen Bereich die Außenseite der Aufnahme (34) in Umfangsrichtung abwechselnd durch das Formteil (36) und durch die Dämpfungsglieder definiert ist.
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