WO2023046514A1 - Elektromotor mit rotorwelle - Google Patents

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WO2023046514A1
WO2023046514A1 PCT/EP2022/075281 EP2022075281W WO2023046514A1 WO 2023046514 A1 WO2023046514 A1 WO 2023046514A1 EP 2022075281 W EP2022075281 W EP 2022075281W WO 2023046514 A1 WO2023046514 A1 WO 2023046514A1
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WO
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area
shaft part
shaft
axial
electric motor
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PCT/EP2022/075281
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English (en)
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Inventor
Stefan Hannet
Torsten Koker
Markus Wöppermann
Original Assignee
Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H02K7/1021—Magnetically influenced friction brakes

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a rotor shaft.
  • a shaft-hub connection is known from DE 103 16 155 B4.
  • the invention is therefore based on the object of designing a rotor shaft of an electric motor that can be manufactured at low cost.
  • the object is achieved with the electric motor according to the features specified in claim 1.
  • the rotor shaft has a first shaft part which is connected to a second shaft part and which is connected to a third shaft part, the second shaft part having a seat for a first bearing, in particular a movable bearing , wherein the third shaft part has a seat for a second bearing, in particular a fixed bearing.
  • the axial direction is aligned parallel to the axis of rotation of the rotor shaft.
  • the advantage here is that the rotor shaft is supported by means of the two outer shaft parts.
  • the first shaft part then has to be aligned very precisely with the other two shaft parts, particularly also in the case of high torque, a large distance between the bearings is made possible for this.
  • At least the second bearing in particular the fixed bearing, is preferably still arranged within the area covered by the first shaft part in the axial direction.
  • the inner ring of the second bearing is pushed onto the third shaft part, but in this area the third shaft part is designed as a hollow cylinder and has a thin wall, so that the transmission of force between a second journal area of the first shaft part and the inner ring of the second bearing is as direct as possible.
  • an active part is attached to the first shaft part, in particular to the axial area with the largest outer diameter of the first shaft part, and the active part is connected in a rotationally fixed manner to the first shaft part, in particular the active part having a laminated core, a squirrel-cage cage and/or permanent magnets.
  • the inner ring of the first bearing is slipped onto the second shaft part and is axially delimited by a shaft shoulder of the second shaft part.
  • the inner ring of the second bearing is slipped onto the third shaft part and is axially delimited by a shaft shoulder of the first shaft part, in particular, as well as a retaining ring, which is accommodated in an annular groove of the third shaft part.
  • the advantage here is that simple production is made possible.
  • the bearing forces are introduced into the third shaft part. Therefore, an exact positioning of the first to the third shaft part is important.
  • the bearing as a fixed bearing, can not only be adjusted against a shaft step on the one hand, but also against a retaining ring, which is provided in an annular groove formed on the third shaft part, on the other hand.
  • the third shaft part has a conical bore on its axial end region facing away from the first shaft part for connection to a rotor of an angle sensor and/or the third shaft part has a keyway for fitting connection with a driver of an electromagnetically actuatable brake.
  • the first shaft part has a first journal area on its axial end area facing the second shaft part, which is pressed into a receiving bore of the second shaft part, in particular for producing a non-rotatable connection of the first shaft part with the second shaft part.
  • the first shaft part has a second journal area on its axial end area facing the third shaft part, which is pressed into a receiving bore of the third shaft part, in particular for establishing a non-rotatable connection of the first shaft part with the third shaft part.
  • the first journal area has a pre-centering area on its axial end area facing the second shaft part, which is adjoined by a centering area, which is adjoined by a toothed area, the first shaft part having a shaft step, in particular a shaft shoulder, on the side of the toothed area that is axially remote from the centering area, the receiving bore of the second shaft part being designed as a stepped bore, in particular as a two-stage stepped bore, the inner diameter of the stepped bore being in a first axial region of the stepped bore has a clear inner diameter that is smaller than the clear inner diameter of the stepped bore in a second axial area of the stepped bore, the pre-centering area, the first centering area and the toothed area being arranged in the first axial area and the second area overlapping with that area of the first shaft part , which has the largest outer diameter of the first shaft part.
  • the pre-centering area is preferably designed cylindrical and the centering area is also cylindrical.
  • the advantage here is that centering can be carried out in front of and behind the toothed area.
  • the pre-centering area is arranged in the receiving bore with a loose fit.
  • the advantage here is that the pre-centering area can be inserted into the receiving bore without any particular effort.
  • the centering area is pressed with a precise fit into the receiving bore, in particular with a press fit.
  • the advantage here is that the centering area can be inserted into the receiving bore with a corresponding amount of force and thus precisely aligns the toothed area that then cuts into the material of the second shaft part.
  • the toothed area is cut into the receiving bore.
  • the advantage here is that a resilient non-rotatable connection can be produced.
  • the second journal area of the first shaft part has, on its axial end area facing the third shaft part, a second pre-centering area, which is adjoined by a second centering area, which is adjoined by a second toothed area, with the side of the second toothed area
  • the first shaft part has a second shaft step, in particular a shaft shoulder
  • the receiving bore of the third shaft part being designed as a second stepped bore, in particular as a two-stage stepped bore, with the inside diameter of the second stepped bore having a clear inside diameter in a third axial region of the second stepped bore ,
  • the fourth axial region is at a smaller distance from the second shaft end il as the third axial area, the area covered in the axial direction by the second pre-centering area, the second centering area and the second toothed area being arranged within the third axial area or overlapping with it
  • the second pre-centering area is preferably designed cylindrical and the second centering area is also cylindrical.
  • the advantage here is that centering can be carried out in front of and behind the second toothed area.
  • the second pre-centering area is arranged in the receiving bore of the third shaft part with a loose fit.
  • the advantage here is that the pre-centering area can be inserted into the receiving bore without any particular effort.
  • the second centering area is pressed with a precise fit into the receiving bore, in particular with a press fit, of the third shaft part.
  • the advantage here is that the centering area can be inserted into the receiving bore with a corresponding amount of force and thus precisely aligns the toothed area that then cuts into the material of the third shaft part.
  • the second toothed area is cut into the receiving bore of the third shaft part.
  • FIG. 1 shows a segmented rotor shaft in an exploded sectional view.
  • the rotor shaft is shown in a sectional view in FIG.
  • the rotor shaft is composed of a first shaft part 1 , a second shaft part 2 and a third shaft part 3 .
  • the second shaft part is spaced apart from the third shaft part 3 .
  • the second shaft part 2 is plugged and/or pressed with a receiving bore 20 onto a first journal area 21 of the first shaft 1 .
  • the third shaft part 3 is plugged and/or pressed with its receiving bore 26 onto a second journal area 24 of the first shaft part 1
  • An annular groove 27 is arranged on the outer circumference of the third shaft part 3, so that a retaining ring can be introduced into the annular groove 27, which serves to axially secure a bearing, in particular a fixed bearing, with its inner ring attached to the third shaft part 3, the inner ring of the bearing abuts against a shoulder 28 of the first shaft portion.
  • a bearing seat is also formed on the second shaft part 2 and serves to accommodate an inner ring of a bearing, in particular a floating bearing. In this case, this inner ring is placed against a shaft shoulder, in particular a step, of the second shaft part 2 .
  • the third shaft part 3 has a receiving bore 26 designed as a stepped bore, into which the second journal area 24 of the first shaft part 1 is pressed.
  • the second At its axial end, the journal area 24 has a pre-centering area 30, which has an outside diameter that is smaller than the smallest inside diameter of the receiving bore 26. In particular, it is selected in such a way that a loose fit is effected and thus pre-centering is made possible.
  • a centering area 31 is formed on the second journal area 24, the outside diameter of which is larger than the outside diameter of the pre-centering area 30, in particular so that a press fit can be effected. Force is therefore required when inserting the first shaft part 1 into the third shaft part 3 .
  • a toothed area 32 is formed on the side of the centering area 31 facing away axially from the pre-centering area 30 . This is adjacent to the centering area 31 and has a tip circle diameter, in particular the largest outer diameter, which is larger than the outer diameter of the centering area 25.
  • the toothed area 32 thus cuts into the receiving bore when the second journal area 24 is pressed in and thus provides a form-fitting, non-rotatable connection connection.
  • a centering area 25 adjoins the toothed area 32, the outside diameter of which is larger than the largest outside diameter of the toothed area 32.
  • the centering area 25 is designed to fit exactly to the larger inside diameter of the stepped bore.
  • the centering area 25 only comes into operative connection with the receiving bore 26 towards the end of the pressing of the toothed area 32 into the receiving bore. In this way, a particularly good centering between the first and third shaft parts (1, 3) can be achieved.
  • the two centering areas 25 and 31 are therefore arranged axially in front of and behind the toothed area 32 .
  • An active part which has a laminated core, a squirrel-cage cage and/or permanent magnets, can be arranged on the axial area with the largest outer diameter of the first shaft part 1 .
  • the electric motor can be designed as an asynchronous motor, synchronous motor or LSPM.
  • the toothed area 32 is preferably designed as a knurled area.
  • the first journal area 21 of the first shaft part 1 also has a pre-centering area formed in its end area, which is also adjoined in the axial direction by a centering area, which is then adjoined by a toothed area which essentially extends to a shaft step of the first shaft part 1 , so that the area with the largest outer diameter of the first shaft part 1 is then pressed into the larger diameter of the stepped bore of the second shaft part for further centering, in particular with a press fit.
  • the second shaft part 2 is centered with respect to the first shaft part 1 at two areas of the second shaft part 2 that are spaced apart from each other by the area incised by the toothed area.
  • the first journal area 21 and the second journal area 24 are both hardened, so that the cutting into the receiving bores 26 or 20 of the shaft parts (2, 3) can be carried out with high precision.
  • a seat for a shaft seal is also formed.
  • shaft parts (33, 34, 35) of different designs can be used as the second shaft part 2.
  • One 33 of the shaft parts (33, 34, 35) has a keyway for producing a keyway connection.
  • Another 34 has a thinner shaft journal towards the device to be driven than another shaft part 26.
  • the three shaft parts (36, 37, 38) are also shown in FIG. 3 as differently designed third shaft parts 3.
  • One of the shaft parts 36 has an axially protruding shaft journal on its side facing away from the first shaft part 1 and the other two shaft parts (37, 38) have no shaft journal.
  • One of the shaft parts (36, 37, 38) can be designed with a feather key connection in order to connect a ring-like driver in a rotationally fixed manner, onto whose teeth a brake pad carrier of an electromagnetically actuatable brake can be pushed with its internal teeth, so that the brake pad carrier can be moved axially with respect to the driver and is non-rotatable in the circumferential direction is connected to the driver.
  • the brake can therefore be arranged on the B-side on the electric motor.
  • Another of the shaft parts (36, 37, 38) can be designed with a conical bore in its end region facing away from the first shaft part, so that a rotor of an angle sensor can be centered and connected with high precision.
  • the respective toothed area is not knurled, that is not designed with knurled teeth, but instead with involute teeth.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Abstract

Elektromotor mit Rotorwelle, insbesondere wobei die Rotorwelle drehbar gelagert ist, wobei die Rotorwelle ein erstes Wellenteil aufweist, das mit einem zweiten Wellenteil verbunden ist und das mit einem dritten Wellenteil verbunden ist, wobei das zweite Wellenteil einen Sitz für ein erstes Lager, insbesondere Loslager, aufweist, wobei das dritte Wellenteil einen Sitz für ein drittes Lager, insbesondere Festlager, aufweist.

Description

Elektromotor mit Rotorwelle
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Rotorwelle.
Aus der DE 103 16 155 B4, insbesondere aus den dortigen Ansprüchen 9 und 10, ist eine Einsteckverbindung für ein eintreibendes Ritzel eines Getriebes bekannt, das mit der als Aufnahmeteil ausgebildeten Motorwelle eines Motors verbunden ist. Dabei ist die Motorwelle drehbar gelagert im Motor.
Aus der DE 10 2018 005 573 A1 ist ein Elektromotor als nächstliegender Stand der Technik bekannt.
Aus der DE 103 16 155 B4 ist eine Welle-Nabe-Verbindung bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstig herstellbare Rotorwelle eines Elektromotors auszubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor mit Rotorwelle sind, dass die Rotorwelle ein erstes Wellenteil aufweist, das mit einem zweiten Wellenteil verbunden ist und das mit einem dritten Wellenteil verbunden ist, wobei das zweite Wellenteil einen Sitz für ein erstes Lager, insbesondere Loslager, aufweist, wobei das dritte Wellenteil einen Sitz für ein zweites Lager, insbesondere Festlager, aufweist.
Die axiale Richtung ist parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass die Lagerung der Rotorwelle mittels der beiden äußeren Wellenteile ausgeführt wird. Zwar muss das erste Wellenteil zu den beiden anderen Wellenteilen dann sehr genau ausgerichtet sein, insbesondere auch bei hohem Drehmoment, aber dafür ist ein großer Abstand zwischen den Lagern ermöglicht.
Vorzugsweise ist zumindest das zweite Lager, insbesondere Festlager, noch innerhalb des vom ersten Wellenteil in axialer Richtung überdeckten Bereichs angeordnet. Zwar ist der Innenring des zweiten Lagers auf das dritte Wellenteil aufgesteckt, aber in diesem Bereich ist das dritte Wellenteil hohlzylindrisch und mit dünner Wandung ausgeführt, so dass die Kraftdurchleitung zwischen einem zweiten Zapfenbereich des ersten Wellenteils und dem Innenring des zweiten Lagers möglichst unmittelbar erfolgt.
Außerdem sind unterschiedliche Wellenteile kombinierbar, wenn stets die selbe Schnittstelle, insbesondere Welle-Naben-Verbindung, verwendet wird. Somit ist eine hohe Varianz von Rotorwellen mit einer geringen Anzahl von unterschiedlichen Wellenteilen bereitstellbar.
Insbesondere ist auf dem ersten Wellenteil, insbesondere auf dem axialen Bereich mit dem größten Außendurchmesser des ersten Wellenteils, ein Aktivteil aufgesteckt und das Aktivteil mit dem ersten Wellenteil drehfest verbunden, insbesondere wobei das Aktivteil ein Blechpaket, einen Kurzschlusskäfig und/oder Dauermagnete aufweist. Somit dürfen beim Fügen des ersten Wellenteils mit dem zweiten oder dritten Wellenteil keine hohen Kräfte ins erste Wellenteil eingeleitet werden, damit das erste Wellenteil nicht verformt wird und die drehfeste Verbindung zum Aktivteil sicher gewährleistet wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Innenring des ersten Lagers auf das zweite Wellenteil aufgesteckt ist und von einer Wellenschulter des zweiten Wellenteils axial begrenzt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist. Die Lagerkräfte werden dabei in das zweite Wellenteil eingeleitet. Daher ist eine exakte Positionierung des ersten zum zweiten Wellenteils wichtig.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Innenring des zweiten Lagers auf das dritte Wellenteil aufgesteckt und ist von einer Wellenschulter des ersten Wellenteils axial begrenzt, insbesondere sowie von einem Sicherungsring, welcher in einer Ringnut des dritten Wellenteils aufgenommen ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist. Die Lagerkräfte werden dabei in das dritte Wellenteil eingeleitet. Daher ist eine exakte Positionierung des ersten zum dritten Wellenteils wichtig. Außerdem ist das Lager als Festlager nicht nur einerseits gegen eine Wellenstufe anstellbar, sondern auch andererseits gegen einen Sicherungsring, der in einer am dritten Wellenteil ausgebildeten Ringnut vorgesehen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das dritte Wellenteil an seinem vom ersten Wellenteil abgewandten axialen Endbereich eine Konusbohrung zur Verbindung mit einem Rotor eines Winkelsensors auf und/oder weist das dritte Wellenteil eine Passfedernut zur Passverbindung mit einem Mitnehmer einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse. Von Vorteil ist dabei, dass am Elektromotor wahlweise B-seitig ein Winkelsensor anbaubar ist und/oder eine elektromagnetisch betätigbare Bremse anordenbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Wellenteil an seinem dem zweiten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen ersten Zapfenbereich auf, der in eine Aufnahmebohrung des zweiten Wellenteils eingepresst ist, insbesondere zur Herstellung einer drehfesten Verbindung des ersten Wellenteils mit dem zweiten Wellenteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine belastbare und präzise zueinander ausgerichtete Welle-Nabe-Verbindung zwischen den Wellenteilen verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Wellenteil an seinem dem dritten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen zweiten Zapfenbereich auf, der in eine Aufnahmebohrung des dritten Wellenteils eingepresst ist, insbesondere zur Herstellung einer drehfesten Verbindung des ersten Wellenteils mit dem dritten Wellenteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine belastbare und präzise zueinander ausgerichtete Welle-Nabe-Verbindung zwischen den Wellenteilen verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Zapfenbereich an seinem dem zweiten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen Vorzentrierbereich auf, an welchen sich ein Zentrierbereich anschließt, an welchen sich ein Verzahnbereich anschließt, wobei auf der vom Zentrierbereich axial abgewandten Seite des Verzahnbereichs das erste Wellenteil eine Wellenstufe, insbesondere einen Wellenabsatz, aufweist, wobei die Aufnahmebohrung des zweiten Wellenteils als Stufenbohrung ausgeführt ist, insbesondere als zweistufige Stufenbohrung, wobei der Innendurchmesser der Stufenbohrung in einem ersten axialen Bereich der Stufenbohrung einen lichten Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der lichte Innendurchmesser der Stufenbohrung in einem zweiten axialen Bereich der Stufenbohrung ist, wobei der Vorzentrierbereich, der erste Zentrierbereich und der Verzahnbereich in dem ersten axialen Bereich angeordnet sind und der zweite Bereich mit demjenigen Bereich des ersten Wellenteils überlappt, welcher den größten Außendurchmesser ersten Wellenteils aufweist.
Dabei ist der Vorzentrierbereich vorzugsweise zylindrisch ausgeführt und der Zentrierbereich ebenfalls zylindrisch.
Von Vorteil ist dabei, dass vor und hinter dem Verzahnbereich eine Zentrierung ausführbar ist. Somit ist beim einschneiden der Zähne des Verzahnbereichs in die Wandung der Aufnahmebohrung die relative Lage der beiden Wellenteile zueinander stabilisiert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Vorzentrierbereich in der Aufnahmebohrung mit Spielpassung angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Vorzentrierbereich ohne besonderen Kraftaufwand in die Aufnahmebohrung einführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Zentrierbereich passgenau eingepresst in die Aufnahmebohrung, insbesondere mit Presspassung. Von Vorteil ist dabei, dass der Zentrierbereich mit entsprechendem Kraftaufwand in die Aufnahmebohrung einführbar ist und somit den danach sich in das Material des zweiten Wellenteils einschneidenden Verzahnbereich präzise ausrichtet. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Verzahnbereich in die Aufnahmebohrung eingeschnitten. Von Vorteil ist dabei, dass eine belastbare drehfeste Verbindung herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite Zapfenbereich des ersten Wellenteils an seinem dem dritten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen zweiten Vorzentrierbereich auf, an welchen sich ein zweiter Zentrierbereich anschließt, an welchen sich ein zweiter Verzahnbereich anschließt, wobei auf der vom zweiten Zentrierbereich axial abgewandten Seite des zweiten Verzahnbereichs das erste Wellenteil eine zweite Wellenstufe, insbesondere einen Wellenabsatz, aufweist, wobei die Aufnahmebohrung des dritten Wellenteils als zweite Stufenbohrung ausgeführt ist, insbesondere als zweistufige Stufenbohrung, wobei der Innendurchmesser der zweiten Stufenbohrung in einem dritten axialen Bereich der zweiten Stufenbohrung einen lichten Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der lichte Innendurchmesser der zweiten Stufenbohrung in einem vierten axialen Bereich der zweiten Stufenbohrung ist, insbesondere wobei der vierte axiale Bereich einen geringeren Abstand zum zweiten Wellenteil aufweist als der dritte axiale Bereich, wobei der in axialer Richtung vom zweiten Vorzentrierbereich, vom zweiten Zentrierbereich und vom zweiten Verzahnbereich überdeckte Bereich innerhalb des dritten axialen Bereichs angeordnet ist oder mit diesem überlappt und wobei die axiale Position der zweiten Wellenstufe innerhalb des vierten axialen Bereichs angeordnet ist, insbesondere wobei der zweite Vorzentrierbereich, der zweite Zentrierbereich und der zweite Verzahnbereich in dem dritten axialen Bereich angeordnet sind und die axiale Position der zweiten Wellenstufe im vierten axialen Bereich angeordnet ist.
Dabei ist der zweite Vorzentrierbereich vorzugsweise zylindrisch ausgeführt und der zweite Zentrierbereich ebenfalls zylindrisch. Von Vorteil ist dabei, dass vor und hinter dem zweiten Verzahnbereich eine Zentrierung ausführbar ist. Somit ist beim Einschneiden der Zähne des zweiten Verzahnbereichs in die Wandung der zweiten Aufnahmebohrung die relative Lage der beiden Wellenteile zueinander stabilisiert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Vorzentrierbereich in der Aufnahmebohrung des dritten Wellenteils mit Spielpassung angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass der Vorzentrierbereich ohne besonderen Kraftaufwand in die Aufnahmebohrung einführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Zentrierbereich passgenau eingepresst in die Aufnahmebohrung, insbesondere mit Presspassung, des dritten Wellenteils. Von Vorteil ist dabei, dass der Zentrierbereich mit entsprechendem Kraftaufwand in die Aufnahmebohrung einführbar ist und somit den danach sich in das Material des dritten Wellenteils einschneidenden Verzahnbereich präzise ausrichtet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zweite Verzahnbereich in die Aufnahmebohrung des dritten Wellenteils eingeschnitten. Von Vorteil ist dabei, dass eine belastbare drehfeste Verbindung herstellbar ist.
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 eine segmentierte Rotorwelle explodiert in Schnittansicht dargestellt.
In der Figur 2 ist die Rotorwelle in Schnittansicht dargestellt.
In der Figur 3 ist ein Baukasten für die Herstellung der Rotorwelle in Seitenansicht dargestellt.
Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, ist die Rotorwelle aus einem ersten Wellenteil 1 , einem zweiten Wellenteil 2 und einem dritten Wellenteil 3 zusammengesetzt.
Dabei ist das zweite Wellenteil vom dritten Wellenteil 3 beabstandet.
Das zweite Wellenteil 2 ist mit einer Aufnahmebohrung 20 auf einen ersten Zapfenbereich 21 der ersten Welle 1 aufgesteckt und/oder aufgepresst.
Ebenso ist das dritte Wellenteil 3 mit seiner Aufnahmebohrung 26 auf einen zweiten Zapfenbereich 24 des ersten Wellenteils 1 aufgesteckt und/oder aufgepresst
Am äußeren Umfang des dritten Wellenteils 3 ist eine Ringnut 27 angeordnet, so dass ein Sicherungsring in die Ringnut 27 einbringbar ist, der zur axialen Sicherung eines mit seinem Innenring auf das dritte Wellenteil 3 aufgesteckten Lagers, insbesondere Festlagers, dient, wobei der Innenring des Lagers gegen eine Schulter 28 des ersten Wellenteils ansteht.
Auf dem zweiten Wellenteil 2 ist ebenfalls ein Lagersitz ausgebildet, der zur Aufnahme eines Innenrings eines Lagers, insbesondere Loslagers, dient. Dabei ist dieser Innenring gegen eine Wellenschulter, insbesondere Absatz, des zweiten Wellenteils 2 angestellt.
Die für die Verbindung relevanten Bereiche sind in Figur 3 am ersten Wellenteil 1 axial beidseitig näher dargestellt.
Hierzu weist das dritte Wellenteil 3 eine als Stufenbohrung ausgeführte Aufnahmebohrung 26 auf, in welche der zweite Zapfenbereich 24 des ersten Wellenteils 1 eingepresst ist. Der zweite Zapfenbereich 24 weist an seinem axialen Ende einen Vorzentrierbereich 30 auf, welcher einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der kleinste Innendurchmesser der Aufnahmebohrung 26. Insbesondere ist er derart gewählt, dass eine Spielpassung bewirkt ist und somit ein Vorzentrieren ermöglicht ist.
Axial angrenzend an den Vorzentrierbereich ist ein Zentrierbereich 31 am zweiten Zapfenbereich 24 ausgebildet, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Vorzentrierbereichs 30, insbesondere so dass eine Presspassung bewirkbar ist. Beim Einstecken des ersten Wellenteils 1 in das dritte Wellenteil 3 ist somit ein Kraftaufwand erforderlich.
Auf der axial vom Vorzentrierbereich 30 abgewandten Seite des Zentrierbereichs 31 ist ein Verzahnbereich 32 ausgebildet. Dieser grenzt an den Zentrierbereich 31 an und weist einen Kopfkreisdurchmesser, insbesondere größten Außendurchmesser, auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Zentrierbereichs 25. Somit schneidet sich der Verzahnbereich 32 beim Einpressen des zweiten Zapfenbereichs 24 in die Aufnahmebohrung ein und stellt somit eine formschlüssige drehfeste Verbindung her.
An den Verzahnbereich 32 grenzt ein Zentrierbereich 25 an, dessen Außendurchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser des Verzahnbereichs 32. Dabei ist der Zentrierbereich 25 passgenau zu dem größeren Innendurchmesser der Stufenbohrung ausgeführt.
Der Zentrierbereich 25 tritt erst gegen Ende des Einpressens des Verzahnbereichs 32 in die Aufnahmebohrung in Wirkverbindung mit der Aufnahmebohrung 26. Somit wird eine besonders gute Zentrierung zwischen dem ersten und dritten Wellenteil (1 , 3) erreichbar.
Die beiden Zentrierbereiche 25 und 31 sind also axial vor beziehungsweise hinter dem Verzahnbereich 32 angeordnet.
Auf dem axialen Bereich mit dem größten Außendurchmesser des ersten Wellenteils 1 ist ein Aktivteil anordenbar, das ein Blechpaket, einen Kurzschlusskäfig aufweist und/oder Dauermagnete. Auf diese Weise ist der Elektromotor als Asynchronmotor, Synchronmotor auch LSPM ausführbar. Vorzugsweise ist der Verzahnbereich 32 als gerändelter Bereich ausgeführt.
Der erste Zapfenbereich 21 des ersten Wellenteils 1 weist ebenfalls einen an seinem Endbereich ausgebildeten Vorzentrierbereich auf, an den sich in axialer Richtung ebenfalls ein Zentrierbereich anschließt, an den sich dann ein Verzahnbereich anschließt, der sich im Wesentlichen bis zu einer Wellenstufe des ersten Wellenteils 1 erstreckt, so dass dann der Bereich mit dem größten Außendurchmesser des ersten Wellenteils 1 in den größeren Durchmesser der Stufenbohrung des zweiten Wellenteils zur weiteren Zentrierung einpresst ist, insbesondere mit Presspassung. Somit erfolgt die Zentrierung des zweiten Wellenteils 2 zum ersten Wellenteil 1 an zwei voneinander über den vom Verzahnbereich eingeschnittenen Bereich beabstandeten Bereiche des zweiten Wellenteils 2.
Der erste Zapfenbereich 21 und der zweite Zapfenbereich 24 sind beide gehärtet ausgeführt, so dass das Einschneiden in die Aufnahmebohrungen 26 beziehungsweise 20 der Wellenteile (2, 3) hochpräzise ausführbar ist.
Auf dem zweiten Wellenteil 2 ist zusätzlich ein Sitz für einen Wellendichtring ausgebildet.
Wie in Figur 3 dargestellt, sind als zweites Wellenteil 2 verschieden ausgebildete Wellenteile (33, 34, 35) verwendbar, welche alle eine gleichartige Aufnahmebohrung 20 aufweisen, aber an ihrem von dem ersten Wellenteil 1 abgewandten axialen Bereich eine jeweils verschiedene Funktion aufzeigen.
Eines 33 der Wellenteile (33, 34, 35) weist eine Passfedernut zur Herstellung einer Passfederverbindung auf.
Ein anderes 34 weist einen dünneren Wellenzapfen zur anzutreibenden Vorrichtung hin auf als ein wiederum weiteres Wellenteil 26.
Ebenso sind in Figur 3 als unterschiedlich ausgebildete dritte Wellenteile 3 die drei Wellenteile (36, 37, 38) gezeigt. Dabei weist eines 36 der Wellenteile auf seiner vom ersten Wellenteil 1 abgewandten Seite einen axial hervorragenden Wellenzapfen auf und die beiden anderen Wellenteile (37, 38) weisen keinen Wellenzapfen auf. Eines der Wellenteile (36, 37, 38) ist mit Passfederverbindung ausführbar, um einen ringartigen Mitnehmer drehfest zu verbinden, auf dessen Verzahnung ein Bremsbelagträger einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse mit seiner Innenverzahnung aufsteckbar ist, so dass der Bremsbelagträger zum Mitnehmer axial bewegbar und in Umfangsrichtung drehfest verbunden ist mit dem Mitnehmer. B-seitig ist also am Elektromotor die Bremse anordenbar.
Ein anderes der Wellenteile (36, 37, 38) ist mit einer Konusbohrung an ihrem vom ersten Wellenteil abgewandten Endbereich ausführbar, so dass ein Rotor eines Winkelsensors hochpräzise zentrierbar und verbindbar ist.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird der jeweilige Verzahnbereich nicht gerändelt, also nicht mit Rändelverzahnung, ausgeführt, sondern mit Evolventenverzahnung ausgeführt.
Bezugszeichenliste
1 erstes Wellenteil
2 zweites Wellenteil
3 drittes Wellenteil
20 Aufnahmebohrung
21 erster Zapfenbereich
22 Lagersitz eines Loslagers
23 Aufnahmebereich für Aktivteil
24 zweiter Zapfenbereich
25 Zentrierbereich
26 Aufnahmebohrung
27 Ringnut für Sicherungsring
28 Schulter
30 Vorzentrierbereich
31 Zentrierbereich
32 Verzahnbereich, insbesondere gerändelter Bereich
33 zweites Wellenteil
34 zweites Wellenteil
35 zweites Wellenteil
36 erstes Wellenteil
37 erstes Wellenteil
38 erstes Wellenteil

Claims

Patentansprüche:
1. Elektromotor mit Rotorwelle, insbesondere wobei die Rotorwelle drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle ein erstes Wellenteil aufweist, das mit einem zweiten Wellenteil verbunden ist und das mit einem dritten Wellenteil verbunden ist, wobei das zweite Wellenteil einen Sitz für ein erstes Lager, insbesondere Loslager, aufweist, wobei das dritte Wellenteil einen Sitz für ein zweites Lager, insbesondere Festlager, aufweist, insbesondere wobei auf dem ersten Wellenteil, insbesondere auf dem axialen Bereich mit dem größten Außendurchmesser des ersten Wellenteils, ein Aktivteil aufgesteckt und das Aktivteil mit dem ersten Wellenteil drehfest verbunden ist, insbesondere wobei das Aktivteil ein Blechpaket, einen Kurzschlusskäfig und/oder Dauermagnete aufweist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring des ersten Lagers auf das zweite Wellenteil aufgesteckt ist und von einer Wellenschulter des zweiten Wellenteils axial begrenzt ist.
3. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring des zweiten Lagers auf das dritte Wellenteil aufgesteckt ist und von einer Wellenschulter des ersten Wellenteils axial begrenzt ist, insbesondere sowie von einem Sicherungsring, welcher in einer Ringnut des dritten Wellenteils aufgenommen ist.
4. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Wellenteil an seinem vom ersten Wellenteil abgewandten axialen Endbereich eine Konusbohrung zur Verbindung mit einem Rotor eines Winkelsensors aufweist und/oder eine Passfedernut zur Passverbindung mit einem Mitnehmer einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse.
5. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wellenteil an seinem dem zweiten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen ersten Zapfenbereich aufweist, der in eine Aufnahmebohrung des zweiten Wellenteils eingepresst ist, insbesondere zur Herstellung einer drehfesten Verbindung des ersten Wellenteils mit dem zweiten Wellenteil. - 14 -
6. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Wellenteil an seinem dem dritten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen zweiten Zapfenbereich aufweist, der in eine Aufnahmebohrung des dritten Wellenteils eingepresst ist, insbesondere zur Herstellung einer drehfesten Verbindung des ersten Wellenteils mit dem dritten Wellenteil.
7. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zapfenbereich an seinem dem zweiten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen Vorzentrierbereich aufweist, an welchen sich ein Zentrierbereich anschließt, an welchen sich ein Verzahnbereich anschließt, wobei auf der vom Zentrierbereich axial abgewandten Seite des Verzahnbereichs das erste Wellenteil eine Wellenstufe, insbesondere einen Wellenabsatz, aufweist, wobei die Aufnahmebohrung des zweiten Wellenteils als Stufenbohrung ausgeführt ist, insbesondere als zweistufige Stufenbohrung, wobei der Innendurchmesser der Stufenbohrung in einem ersten axialen Bereich der Stufenbohrung einen lichten Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der lichte Innendurchmesser der Stufenbohrung in einem zweiten axialen Bereich der Stufenbohrung ist, wobei der Vorzentrierbereich, der erste Zentrierbereich und der Verzahnbereich in dem ersten axialen Bereich angeordnet sind und der zweite Bereich mit demjenigen Bereich des ersten Wellenteils überlappt, welcher den größten Außendurchmesser ersten Wellenteils aufweist.
8. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorzentrierbereich in der Aufnahmebohrung mit Spielpassung angeordnet ist. - 15 -
9. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrierbereich passgenau eingepresst ist in die Aufnahmebohrung, insbesondere mit Presspassung.
10. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzahnbereich in die Aufnahmebohrung eingeschnitten ist.
- 16 -
11. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zapfenbereich des ersten Wellenteils an seinem dem dritten Wellenteil zugewandten axialen Endbereich einen zweiten Vorzentrierbereich aufweist, an welchen sich ein zweiter Zentrierbereich anschließt, an welchen sich ein zweiter Verzahnbereich anschließt, wobei auf der vom zweiten Zentrierbereich axial abgewandten Seite des zweiten Verzahnbereichs das erste Wellenteil eine zweite Wellenstufe, insbesondere einen Wellenabsatz, aufweist, wobei die Aufnahmebohrung des dritten Wellenteils als zweite Stufenbohrung ausgeführt ist, insbesondere als zweistufige Stufenbohrung, wobei der Innendurchmesser der zweiten Stufenbohrung in einem dritten axialen Bereich der zweiten Stufenbohrung einen lichten Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der lichte Innendurchmesser der zweiten Stufenbohrung in einem vierten axialen Bereich der zweiten Stufenbohrung ist, insbesondere wobei der vierte axiale Bereich einen geringeren Abstand zum zweiten Wellenteil aufweist als der dritte axiale Bereich, wobei der in axialer Richtung vom zweiten Vorzentrierbereich, vom zweiten Zentrierbereich und vom zweiten Verzahnbereich überdeckte Bereich innerhalb des dritten axialen Bereichs angeordnet ist oder mit diesem überlappt und wobei die axiale Position der zweiten Wellenstufe innerhalb des vierten axialen Bereichs angeordnet ist, insbesondere wobei der zweite Vorzentrierbereich, der zweite Zentrierbereich und der zweite Verzahnbereich in dem dritten axialen Bereich angeordnet sind und die axiale Position der zweiten Wellenstufe im vierten axialen Bereich angeordnet ist. - 17 -
12. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Vorzentrierbereich in der Aufnahmebohrung des dritten Wellenteils mit Spielpassung angeordnet ist.
13. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zentrierbereich passgenau eingepresst ist in die Aufnahmebohrung, insbesondere mit Presspassung, des dritten Wellenteils.
14. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verzahnbereich in die Aufnahmebohrung eingeschnitten ist.
15. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Richtung parallel zur Drehachse der Rotorwelle ausgerichtet ist.
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