DE102018218313A1

DE102018218313A1 - Lager für Antriebsmotor

Info

Publication number: DE102018218313A1
Application number: DE102018218313.9A
Authority: DE
Inventors: Nyeonhan Hong; Hee Ra Lee; Jung Shik KIM; Kyungsoo Park; Yong Jae Lee; Jai Hak Kim; Suhyun Bae; Jae Bum Park
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2019-06-13
Also published as: CN109899399A; US10393185B2; KR102487194B1; US20190178294A1; KR20190068343A; CN109899399B

Abstract

Ein Lager für einen Antriebsmotor ist geliefert. Das Lager enthält einen Innenring, der mit einer Drehwelle gekoppelt ist, einen Außenring, der mit einem Motorgehäuse gekoppelt ist, und Wälzelemente, die zwischen einer Laufbahnfläche des Innenrings und einer Laufbahnfläche des Außenrings drehbar angeordnet sind. Zudem ist ein Halter zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet und lagert die Wälzelemente in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung. Ein leitendes Führungselement ist in jeweils dem Innenring und dem Außenring ausgebildet und bildet einen Strompfad zwischen dem Innenring und dem Außenring durch den Halter.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der am 8. Dezember 2017 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2017-0168642 , deren gesamter Inhalt durch Verweis hierin aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsmotor für ein mit elektrischer Leistung angetriebenes Fahrzeug und genauer ein Lager für einen Antriebsmotor, das zum Unterdrücken einer Erosionserzeugung in dem Lager aufgrund eines Wellenstroms des Antriebsmotors fähig ist.
Beschreibung der verwandten Technik
Vor kurzem wurde ein rein elektrisch betriebenes, umweltfreundliches Fahrzeug, wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug, entwickelt. Ein Elektromotor wird üblicherweise innerhalb des elektrisch betriebenen, umweltfreundlichen Fahrzeugs als Antriebsquelle zum Erhalten einer Rotationskraft durch elektrische Energie anstelle eines Verbrennungsmotors, wie beispielsweise eine Kraftmaschine, montiert. Der Antriebsmotor enthält ein Motorgehäuse, einen Stator, der in dem Motorgehäuse feststehend installiert ist, und einen Läufer bzw. Rotor, der sich um eine Drehwelle herum dreht, die eine Antriebswelle ist. Ein Spalt wird auch zwischen dem Stator und dem Rotor beibehalten.
Der Antriebsmotor muss einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Ausgangsleistungsdichte aufweisen. Insbesondere muss das Elektrofahrzeug die Leistung des Fahrzeugs von dem Antriebsmotor beziehen und daher werden ein weiter verbessertes Drehmoment und eine weiter verbesserte Ausgangsleistung erfordert. Der Antriebsmotor muss auch kleiner ausgelegt werden und eine hohe Drehmomentdichte und hohe Ausgangsleistungsdichte aufweisen, um ein hohes Niveau eines Drehmoments und einer Ausgangsleistung innerhalb eines beschränkten Fahrzeugraumes zu erzeugen. Folglich kann der Antriebsmotor für elektromagnetische Interferenz- und Leckverlustprobleme bzw. Leckprobleme aufgrund der Erzeugung einer intern höheren elektromagnetischen Energie in dem begrenzten Raum anfällig sein.
Eines der elektromagnetischen Interferenz- und Leckprobleme ist ein Wellenstrom. Wenn ein dreiphasiger Inverter, der den Antriebsmotor ansteuert, eine Hochgeschwindigkeits-Schaltsteuerung durchführt, wird eine harmonische Störspannung (z.B. eine gemeinsame Spannung) erzeugt. Ein elektrisches Feld, das durch die gemeinsame Spannung verursacht wird, bewegt ein freies Elektron der Rotor-Stahlplatte, um den Wellenstrom in der Drehwelle zu erzeugen. Mit anderen Worten induziert die harmonische Störspannung eine Spannung über die Welle des Rotors unter Verwendung eines parasitären Kondensators zwischen dem Stator und dem Rotor, um den Wellenstrom zu erzeugen.
Der in der Welle des Rotors erzeugte Wellenstrom verursacht eine Potenzialdifferenz zwischen einem Innenring und einem Außenring eines Lagers, wenn der Wellstrom entlang der Welle oder durch das Lager zu dem Motorgehäuse fließt, und eine Entlademechanismus in dem Lager verursacht die Lagererosion. Die Erosion beeinträchtigt im Wesentlichen die Haltbarkeit des Antriebsmotors und beschädigt somit das Lager. In letzter Zeit hat sich eine Größe des Wellenstroms, der in dem Antriebsmotor mit einer hohen Drehmomentdichte und einer hohen Ausgangsleistungsdichte erzeugt wird, vergrößert.
Die obigen Informationen, die in diesem Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der jemandem mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik hierzulande bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte in einem Bestreben, ein Lager für einen Antriebsmotor zu liefern, das zum Unterdrücken eines Auftretens der elektrolytischen Korrosion (z.B. Erosion) in einem Wälzelement und auf einer Laufbahnfläche durch Ausbilden eines Strompfades eines Wellenstroms fähig ist, der in einer Drehwelle erzeugt wird, wenn der Antriebsmotor angesteuert wird.
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert das Lager für den Antriebmotor mit einem Innenring, der mit einer Drehwelle gekoppelt ist, einem Außenring, der mit einem Motorgehäuse gekoppelt ist, und Wälzelementen, die zwischen einer Laufbahnfläche des Innenrings und einer Laufbahnfläche des Außenrings drehbar angeordnet sind. Das Lager kann einen Halter, der zwischen dem Innenring und dem Außenring installiert ist und zum Lagern der Wälzelemente in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung konfiguriert ist; und ein leitendes Führungselement enthalten, das in dem Innenring und Außenring enthalten ist und einen Strompfad zwischen dem Innenring und dem Außenring durch den Halter bildet.
Der Innenring, der Außenring, die Wälzelemente und der Halter können aus einem Metallmaterial ausgebildet sein. Der Halter kann in einem vorbestimmten Abstand entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sein und ein Taschenelement enthalten, das die Wälzelemente lagert. Das leitende Führungselement, das dem Taschenelement entspricht, kann in dem Innenring und dem Außenring entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist das leitende Führungselement in jeweils dem Innen- und Außenring ausgebildet. Das leitende Führungselement kann Folgendes enthalten: einen stromführenden Vorsprung, der in Radialrichtung hervorsteht, entlang der Umfangsrichtung des Innenrings und des Außenrings angeordnet ist und mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf das Taschenelement angeordnet ist.
Der stromführende Vorsprung des Innenrings kann ferner an einem Randabschnitt einer ersten Seite des Innenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine erste Seite des Taschenelementes einstückig ausgebildet sein. Der stromführende Vorsprung des Außenrings kann an einem Randabschnitt einer zweiten Seite des Außenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine zweite Seite des Taschenelements einstückig ausgebildet sein. Ein Entladeereignis, bei dem ein elektrischer Funke aufgrund eines Wellenstroms in der Drehwelle auftritt, kann in dem stromführenden Vorsprung und dem Taschenelement erzeugt werden. Ein Zwischenraum zwischen dem Taschenelement und dem stromführenden Vorsprung kann kleiner als ein Zwischenraum zwischen den Laufbahnflächen des Innenrings und des Außenrings und jedem Wälzelement sein. Der Halter kann auf dem Innenring montiert sein und das Taschenelement kann von dem Außenring beabstandet sein.
Eine andere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert das Lager für den Antriebsmotor mit einem Innenring, der mit einer Drehwelle gekoppelt ist, einem Außenring, der mit einem Motorgehäuse gekoppelt ist, und Wälzelementen, die zwischen einer Laufbahnfläche des Innenrings und einer Laufbahnfläche des Außenrings angeordnet sind, einem Halter, der zwischen dem Innenring und dem Außenring installiert ist und zum Lagern der Wälzelemente in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung konfiguriert ist; und einem leitenden Führungselement, das in dem Innenring und dem Außenring enthalten ist und einen Strompfad zuwischen dem Innenring und dem Außenring durch den Halter bildet. Die Wälzelemente können aus einem Metallmaterial gebildet sein und ein Isolierelement kann auf der Laufbahnfläche des Innenrings und der Laufbahnfläche des Außenrings ausgebildet sein.
Der Innenring, der Außenring und der Halter können aus einem Metallmaterial ausgebildet sein. Das leitende Führungselement kann Folgendes enthalten: einen stromführenden Vorsprung, der in Radialrichtung hervorsteht und entlang der Umfangsrichtung auf einer ersten Seite des Innenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine erste Seite des Taschenelementes angeordnet ist oder der in Radialrichtung hervorsteht und entlang der Umfangsrichtung auf einer zweiten Seite des Außenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine zweite Seite des Taschenelementes angeordnet ist.
Eine andere beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liefert das Lager für den Antriebmotor mit einem Innenring, der mit einer Drehwelle gekoppelt ist, einem Außenring, der mit einem Motorgehäuse gekoppelt ist, und Wälzelementen, die zwischen einer Laufbahnfläche des Innenrings und einer Laufbahnfläche des Außenrings angeordnet sind. Das Lager kann einen Halter, der zwischen dem Innenring und dem Außenring installiert ist und die Wälzelemente in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung lagert; und ein leitendes Führungselement enthalten, das in dem Innenring und dem Außenring enthalten ist und einen Strompfad zwischen dem Innenring und dem Außenring durch den Halter bildet. Die Wälzelemente können ein Isoliermaterial enthalten. Der Innenring, der Außenring und der Halter können aus einem Metallmaterial ausgebildet sein und die Wälzelemente können aus einem Keramikmaterial ausgebildet sein.
Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen elektrischen Funken durch den Halter unter Verwendung eines leitenden Führungselementes induzieren, um das Auftreten einer Erosion zwischen Wälzelementen und einem Laufring zu unterdrücken. Die Effekte, die durch die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten oder vorhergesagt werden können, werden ferner in der detaillierten Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung direkt oder implizit offenbart werden. Das heißt, verschiedene Effekte, die durch die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorhergesagt werden, werden in der detaillierten Beschreibung offenbart werden, die nachstehend zu beschreiben ist.
Figurenliste
Zwar werden die Zeichnungen in Verbindung damit beschrieben, was derzeit als praktische beispielhafte Ausführungsformen betrachtet wird, aber es ist klar, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Zeichnungen beschränkt ist.

1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Antriebsmotors schematisch zeigt, auf den ein Lager nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird,
die 2 und 3 sind Ansichten, die eine Schnittfläche des Lagers für den Antriebsmotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;
4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Lagers für den Antriebsmotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt;
die 5A-5B sind detaillierte Ansichten der Abschnitte A bzw. B der 3 nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine Ansicht, die eine Betätigung des Lagers für den Antriebsmotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Lagers für den Antriebsmotor nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt; und
8 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Lagers für den Antriebsmotor nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.

DETAIILLIERTE BESCHREIBUNG
Es ist klar, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, der hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen enthält, wie beispielsweise Personenkraftwagen, die Geländefahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Geschäftswagen enthalten, Wasserfahrzeuge, die eine Vielzahl von Booten und Schiffen enthalten, Luftfahrzeuge und Ähnliches, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und Fahrzeuge mit anderen alternativen Brennstoffen enthält (z.B. Brennstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden). Wie hierin bezeichnet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, wie beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder“ jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vollständiger beschrieben werden, in denen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Wie wohl jemand mit technischen Fähigkeiten erkennt, können die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen auf viele verschiedene Weisen modifiziert werden, ganz ohne von dem Wesen oder Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Abschnitte, die in keinem Zusammenhang mit der Beschreibung stehen, werden weggelassen werden, um die vorliegende Erfindung explizit zu erläutern, und überall in der Beschreibung werden die gleichen Bezugsnummern für die gleichen oder für ähnliche Elemente verwendet werden. In den Zeichnungen sind eine Größe und Dicke jedes Elements zum besseren Verständnis und zur Leichtigkeit der Beschreibung in etwa gezeigt. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Zeichnungen beschränkt und die Dicken von Schichten, Filmen, Platten, Bereichen etc. sind zur Klarheit übertrieben.
Ferner werden in der folgenden detaillierte Beschreibung Namen von Bestandteilen, die in dem gleichen Verhältnis stehen, in „der/die/das erste“ und „der/die/das zweite“ und dergleichen unterteilt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Reihenfolge in der folgenden Beschreibung beschränkt. Zudem bezieht sich die Terminologie, wie beispielsweise „... einheit“, „... -einrichtung“, „... -teil“ oder „... -element“, die in der Beschreibung offenbart ist, auf eine Einheit eines inbegriffenen Bestandteils, der zumindest eine der Funktionen oder Operationen durchführt.
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Antriebmotors schematisch zeigt, auf den ein Lager nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird. In Bezug auf 1 kann der Antriebsmotor 1 eine elektrische Leistungsquelle eines umweltfreundlichen Fahrzeugs, wie beispielsweise ein reines Elektrofahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug, sein.
Der Antriebsmotor 1 kann eine Antriebsquelle mit elektrischer Leistung eines Hybridfahrzeugs sein (z.B. ein Hybridelektrofahrzeug (HEV; engl. hybride electric vehicle) oder ein Plug-In-Hybridelektrofahrzeug (PHEV)), das eine Antriebskraft einer Kraftmaschine und eine elektrische Leistung verwendet. Beispielsweise kann der Antriebsmotor 1 einen Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) oder einen Synchronmotor mit gewickeltem Läufer (WRSM; engl. wound rotor synchronous motor) enthalten. Es sollte jedoch klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den Antriebsmotor des umweltfreundlichen Fahrzeugs beschränkt ist und eine technische Idee der vorliegenden Erfindung auf einen Antriebsmotor angewandt werden kann, der auf verschiedenen industriellen Gebieten verwendet wird.
Der Antriebsmotor 1 kann einen Stator 2, der an einer Innenseite eines Motorgehäuses 3 befestigt ist, und einen Rotor 6 enthalten, der konfiguriert ist, um sich um eine Drehwelle 5 herum zu drehen, die eine Antriebswelle ist. Ein Spalt kann zwischen dem Stator und dem Rotor beibehalten werden. Beispielsweise kann der Antriebsmotor 1 ein Innenrotor-Synchronmotor sein, bei dem der Rotor 6 in dem Stator 2 angeordnet ist. Eine Statorspule 4 kann um den Stator 2 herumgewickelt werden und die Drehwelle 5 kann mit dem Motorgehäuse 3 durch das Lager 100 drehbar gekoppelt werden.
Das Lager 100 kann ein Kugellager sein, das die Drehwelle 5 unter Verwendung eines Wälzkörpers (z.B. ein Wälzelement), wie beispielsweise eine Kugel, lagert. Das Lager 100 kann verschiebbar in die Drehwelle 5 eingepasst werden und an dem Motorgehäuse 3 in befestigter Weise befestigt oder installiert werden. Das Lager 100 für den Antriebsmotor kann ein Auftreten einer elektrolytischen Korrosion (z.B. Erosion) in dem Wälzelement und auf einer Laufbahnfläche durch Ausbilden eines Strompfades (z.B. ein stromführender Pfad) eines Wellenstroms unterdrücken, der in der Drehwelle erzeugt wird, wenn der Antriebsmotor angesteuert wird.
Die 2 und 3 sind Ansichten, die eine Schnittfläche des Lagers für den Antriebsmotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. 4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Lagers für den Antriebsmotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigen. In Bezug auf die 2 bis 4 kann das Lager 100 einen Innenring 10, einen Außenring 20, Wälzelemente 30, einen Halter 50 und ein leitendes Führungselement (z.B. ein stromführendes Führungselement) 70 enthalten.
Eine Umfangsrichtung des Innenrings 10 und des Außenrings 20 ist als eine Umfangsrichtung definiert und eine Richtung (z.B. eine Richtung, in der die Drehwelle 5 mit dem Innenring 10 und dem Außenring 20 (oder dem Innenring) gekoppelt ist) senkrecht zu einer Ebene, auf der der Innenring 10 und der Außenring 20 angeordnet sind, ist als eine Axialrichtung (z.B. eine Wellenrichtung) definiert. Eine Richtung zu einer Dicke des Innenrings 10, einer Dicke des Außenrings 20 oder einer inneren Mitte des Lagers ist als eine Radialrichtung definiert.
Der Innenring 10 kann insbesondere in eine Ringform oder eine Zylinderform ausgebildet sein und auf der Drehwelle 5 unter Verwendung einer gleitenden Presspassung installiert sein. In dem Innenring 10 kann ein Laufring 11, der eine Wälzbewegung der Wälzelemente 30 lagert, entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sein. Der Laufring 11 wird als Laufbahnfläche in einem relevanten Gebiet der Technologie bezeichnet. Der Außenring 20 kann von dem Innenring 10 durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet sein und an einem Auflageflächenabschnitt (z.B. eine innere Umfangsfläche einer Befestigungsöffnung) des Motorgehäuses 3 befestigt sein. In dem Außenring 20 kann ein Laufring 21, der eine Wälzbewegung der Wälzelemente 30 lagert, entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sein.
Die Wälzelemente 30 können eine Vielzahl von Kugeln enthalten und Wälzelemente sein, die zwischen den Laufringen 11 und 21 rollen bzw. sich zwischen denselben wälzen. Der Innenring 10, der Außenring 20 und die Wälzelemente 30 können aus einem Metallmaterial mit Leitfähigkeit bestehen. Beispielsweise kann das Metallmaterial Bearing-Stahl bzw. Lagerstahl (Bearing steel) (KS: STB2, JS: SUJ2, ISO: 100Cr6) oder einen kohlenstoffreichen, chromarmen Stahl enthalten. Der Halter 50 kann zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 angeordnet sein, die Wälzelemente 30 in einem vorbestimmen Abstand entlang der Umfangsrichtung lagern und wird auf dem relevanten Gebiet der Technologie als Käfig bezeichnet.
Ferner kann der Halter 50 aus einem Metallmaterial mit Leitfähigkeit bestehen und ein ringförmiges Körperelement (nicht gezeigt) enthalten, das auf dem Innenring 10 montiert ist und zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 angeordnet ist. Der Halter oder das ringförmige Körperelement kann in einem vorbestimmten Abstand entlang der Umfangsrichtung ausgebildet sein. Ein Taschenelement 51 kann einen beständigen Spalt zwischen den Wälzelementen 30 beibehalten und die Wälzelemente 30 lagern.
Das Taschenelement 51 kann auf dem relevanten Gebiet der Technologie als Trennwand bezeichnet werden und eine Taschenwand enthalten, die in Radialrichtung offen ist und zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 angeordnet ist. Das Taschenelement 51 kann verhindern, dass die Wälzelemente 30 in Axialrichtung verschoben werden, und kann von dem Außenring 20 oder dem Innenring 10 durch einen vorbestimmten Abstand beabstandet sein. Das leitende Führungselement 70 kann zum Entladen des Wellenstroms, der in der Drehwelle 5 erzeugt wird, als elektrischer Funke durch den Innenring 10, den Halter 50 und den Außenring 20 konfiguriert sein. Mit anderen Worten kann das leitende Führungselement 70 ein Entladeereignis induzieren, bei dem der elektrische Funke zwischen dem Innenring 10, dem Halter 50 und dem Außenring 20 aufgrund des Wellenstroms auftritt, der entlang der Drehwelle 5 fließt.
Das leitende Führungselement 70 kann einen stromführenden Pfad bilden, der zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 durch den Halter 50 angeordnet ist. Das leitende Führungselement 70, das dem Taschenelement 51 des Halters 50 entspricht, kann in dem Innenring 10 und dem Außenring 20 entlang der Umfangsrichtung gebildet sein. Das leitende Führungselement 70 kann einen stromführenden Vorsprung 71 enthalten, der in Radialrichtung hervorsteht, entlang der Umfangsrichtung des Innenrings 10 und Außenrings 20 angeordnet ist und mit einem vorbestimmten Zwischenraum (z.B. ein vorbestimmter Spalt) in Bezug auf das Taschenelement 51 des Halters 50 angeordnet ist.
Zudem kann der stromführende Vorsprung 71 in dem Innenring 10 an einem Randabschnitt einer ersten Seite des Innenrings 10 mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine erste Seite des Taschenelements 51 einstückig ausgebildet sein, in Radialrichtung hervorstehen und entlang der Umfangsrichtung des Innenrings 10 angeordnet sein. Der stromführende Vorsprung 71 in dem Außenring 20 kann an einem Randabschnitt einer zweiten Seite des Außenrings 20 mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine zweite Seite des Taschenelements 51 einstückig ausgebildet sein, in Radialrichtung hervorstehen und entlang der Umfangsrichtung des Außenrings 20 angeordnet sein. Der stromführende Vorsprung 71 in dem Innenring 10 kann ausgebildet sein, um aus der Radialrichtung nach außen hervorzustehen, und der stromführende Vorsprung 71 in dem Außenring 20 kann ausgebildet sein, um aus der Radialrichtung nach innen hervorzustehen.
Wie in den 5A und 5B gezeigt, kann ein Zwischenraum L1, der durch einen Ölfilm festgelegt wird, zwischen dem Taschenelement 51 und dem stromführenden Vorsprung 71 angeordnet sein. Der Zwischenraum L1 kann kleiner als ein Zwischenraum L2 zwischen dem Laufring 11 oder 21 und dem Wälzelement 30 festgelegt sein. Da der Zwischenraum L1 kleiner als der Zwischenraum L2 festgelegt sein kann, kann der in der Drehwelle 5 erzeugte Wellenstrom entladen werden. Die Entladung des Wellenstroms an dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51, die oben beschrieben wurde, wird später detaillierter beschrieben werden.
Nachstehend wird eine Betätigung des Lagers 100 in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben werden. 6 ist eine Ansicht, die die Betätigung des Lagers für den Antriebsmotor nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In Bezug auf die 1 und 6 kann, wenn ein Inverter eine Hochgeschwindigkeits-Schaltsteuerung durchführt, um den Antriebsmotor 1 zu betätigen, eine harmonische Störspannung erzeugt werden.
Die harmonische Störspannung kann eine Spannung über die Drehwelle 5 des Rotors 6 unter Verwendung eines parasitären Kondensators zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 6 induzieren, um den Wellenstrom in der Drehwelle 5 zu erzeugen. Der Wellenstrom kann zu dem Innenring 10 fließen. Da der stromführende Vorsprung 71 in dem Innenring 10 und dem Außenring 20 mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf das Taschenelement 51 des Halters 50 ausgebildet werden kann, kann der stromführende Pfad mit einer Entladungsform, der zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 angeordnet ist, durch den stromführenden Vorsprung 71 und das Taschenelement 51 gebildet werden. Das heißt, der stromführende Pfad kann als Entladungspfad ausgebildet werden. Folglich kann das Entladeereignis, bei dem der elektrische Funke aufgrund des Wellenstroms auftritt, in dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 erzeugt werden.
Insbesondere kann der Zwischenraum L1 kleiner als der Zwischenraum L2 festgelegt werden. Da eine Differenz bei den Zwischenräumen L1 und L2 besteht, kann ein wesentlicher elektrischer Widerstand zwischen dem Laufring 11 oder 21 und dem Wälzelement 30 erzeugt werden und ein minimaler elektrischer Widerstand zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 erzeugt werden. Daher kann der Wellenstrom zu einem Pfad zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 fließen, der einen minimalen Widerstand aufweist, um das Entladeereignis zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 zu erzeugen.
Die Erosion aufgrund des Entladeereignisses kann folglich in dem Taschenelement 51 erzeugt werden. Die Erosion des Taschenelementes 51 weist jedoch keine Auswirkung auf das Wälzelement 30 auf, das sich zwischen den Laufringen 11 und 21 wälzt. Da ein Strom zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung fließt, kann daher das Entladeereignis, das zwischen den Wälzelementen 30 und den Laufringen 11 und 21 auftritt, minimiert werden. Infolgedessen kann die Erosion zwischen den Wälzelementen 30 und den Laufringen 11 und 21 aufgrund des Entladeereignisses verhindert werden. Folglich kann eine Beschädigung der Wälzelemente 30 und der Laufringe 11 und 21 aufgrund der Erosion verhindert werden.
7 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Lagers für den Antriebsmotor nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. In 7 werden den gleichen Elementen, wie den Elementen der beispielhaften Ausführungsform, die gleichen Bezugsnummern, wie jene bei der obigen beispielhaften Ausführungsform, gegeben. In Bezug auf 7 kann das Lager 200 für den Antriebsmotor nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Elemente der obigen beispielhaften Ausführungsform und ein Isolierelement 80 enthalten, das in den Laufringen 11 und 21 des Innenrings 10 und des Außenrings 20 angeordnet ist.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 angeordnete Halter 50, das Taschenelement 51 des Halters 50 und der stromführende Vorsprung 71 des leitenden Führungselementes 70 gleich denen bei der obigen beispielhaften Ausführungsform. Folglich wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen werden. Das Isolierelement 80 kann aus einem bekannten Isoliermaterial bestehen und auf die Laufringe 11 und 21 des Innenrings 10 bzw. Außenrings 20 aufgetragen oder an denselben angebracht sein. Die Wälzelemente 30, die zwischen dem Innen- und Außenring 10 und 20 angeordnet sind, der Halter 50 und der Innen- und Außenring 10 und 20 können aus einem Metallmaterial bestehen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Isolierelement 80 daher auf den Laufringen 11 und 21 des Innen- und Außenrings 10 und 20 ausgebildet sein, die eine Wälzbewegung der Wälzelemente 30 lagern. Folglich kann ein elektrischer Widerstand, der zwischen den Laufringen 11 und 21 und dem Wälzelement 30 erzeugt wird, größer als ein elektrischer Widerstand festgelegt werden, der zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 erzeugt wird. Folglich kann bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der in der Drehwelle 5 erzeugte Wellenstrom zu einem Pfad fließen, der zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 angeordnet ist und einen minimalen elektrischen Widerstand aufweist. Der stromführende Vorsprung 71 und das Taschenelement 51 können das Entladeereignis verursachen, bei dem der elektrische Funke auftritt. Folglich kann bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Entladeereignis, das zwischen dem Laufring 11 oder 21 und dem Wälzelement 30 erzeugt wird, verhindert werden.
Eine andere Struktur und andere Betätigung des Lagers 200 für den Antriebsmotor nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gleichen denen bei der obigen beispielhaften Ausführungsform und folglich wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen werden. 8 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration des Lagers für den Antriebsmotor nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. In 8 werden den gleichen Elementen, wie den Elementen der beispielhaften Ausführungsform, die gleichen Bezugsnummern, wie jene bei der obigen beispielhaften Ausführungsform, gegeben. In Bezug auf 8 kann das Lager 300 für den Antriebsmotor nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Elemente der obigen beispielhaften Ausführungsform und Wälzelemente 130 aus einem Isoliermaterial enthalten.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind der zwischen dem Innenring 10 und dem Außenring 20 enthaltene Halter 50, das Taschenelement 51 des Halters 50 und der stromführende Vorsprung 71 des leitenden Führungselementes 70 gleich denen bei der obigen beispielhaften Ausführungsform. Folglich wird eine detaillierte Beschreibung derselben weggelassen werden. Das Wälzelement 130 kann zwischen den Laufringen 11 und 21 des Innenrings und Außenrings 10 und 20 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Wälzelement 130 eine Kugel aus einem Keramikmaterial enthalten, das ein bekanntes Isoliermaterial ist. Der Halter 50 und der Innenring und Außenring 10 und 20 können aus einem Metallmaterial bestehen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können daher die Wälzelemente 130 zwischen dem Innenring und Außenring 10 und 20 aus dem Isoliermaterial bestehen. Folglich kann ein elektrischer Widerstand zwischen den Laufringen 11 und 21 und dem Wälzelement 130 größer als ein elektrischer Widerstand zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 festgelegt werden. Bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann folglich der in der Drehwelle 5 erzeugte Wellenstrom zu einem Pfad fließen, der zwischen dem stromführenden Vorsprung 71 und dem Taschenelement 51 angeordnet ist und einen minimalen elektrischen Widerstand aufweist. Der stromführende Vorsprung 71 und das Taschenelement 51 können das Entladeereignis verursachen, bei dem der elektrische Funke auftritt.
Bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der stromführende Pfad, der die Entladungsform aufweist und den Innenring 10, den Halter 50 und den Außenring 20 enthält, durch den stromführenden Vorsprung 71 gebildet werden. In Bezug auf 1 kann folglich der in der Drehwelle 5 erzeugte Wellenstrom zu dem geerdeten Motorgehäuse 3 fließen. Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann daher einen Stromschlag einer Bedienperson aufgrund einer in der Drehwelle 5 gespeicherten Wellenspannung verhindern, wenn der Antriebsmotor 1 oder das Lager ausgetauscht oder repariert werden.
Zwar wurde diese Erfindung in Verbindung damit beschrieben, was derzeit als beispielhafte Ausführungsformen gilt, aber es sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen decken soll, die innerhalb des Wesens und Bereiches der beiliegenden Ansprüche enthalten sind.
Bezugszeichenliste

1:: Antriebsmotor
2:: Stator
3:: Motorgehäuse
4:: Statorspule
5:: Drehwelle
6:: Rotor
10:: Innenring
11, 21:: Laufring
20:: Außenring
30, 130:: Wälzelement
50:: Halter
51:: Taschenelement
70:: Leitendes Führungselement
71:: Stromführender Vorsprung
80:: Isolierelement
L1, L2:: Zwischenraum
100, 200, 300:: Lager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 1020170168642 [0001]

Claims

Lager für einen Antriebsmotor mit einem Innenring, der mit einer Drehwelle gekoppelt ist, einem Außenring, der mit einem Motorgehäuse gekoppelt ist, und Wälzelementen, die zwischen einer Laufbahnfläche des Innenrings und einer Laufbahnfläche des Außenrings angeordnet sind, aufweisend: einen Halter, der zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist und zum Lagern der Wälzelemente in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung derselben konfiguriert ist; und ein leitendes Führungselement, das in jeweils dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist und einen Strompfad zwischen dem Innenring und dem Außenring durch den Halter bildet.
Lager nach Anspruch 1, wobei der Innenring, der Außenring, die Wälzelemente und der Halter aus einem Metallmaterial ausgebildet sind.
Lager nach Anspruch 1, wobei der Halter in einem vorbestimmten Abstand entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist und ein Taschenelement enthält, das die Wälzelemente lagert, und wobei das leitende Führungselement, das dem Taschenelement entspricht, in dem Innenring und dem Außenring entlang der Umfangsrichtung derselben ausgebildet ist.
Lager nach Anspruch 3, wobei das leitende Führungselement Folgendes enthält: einen stromführenden Vorsprung, der in Radialrichtung hervorsteht, entlang der Umfangsrichtung des Innenrings und des Außenrings angeordnet ist und mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf das Taschenelement angeordnet ist.
Lager nach Anspruch 4, wobei der stromführende Vorsprung des Innenrings an einem Randabschnitt einer ersten Seite des Innenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine erste Seite des Taschenelements einstückig ausgebildet ist und wobei der stromführende Vorsprung des Außenrings an einem Randabschnitt einer zweiten Seite des Außenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine zweite Seite des Taschenelements einstückig ausgebildet ist.
Lager nach Anspruch 5, wobei ein Entladeereignis, bei dem ein elektrischer Funke aufgrund eines Wellenstroms in der Drehwelle auftritt, in dem stromführenden Vorsprung und dem Taschenelement erzeugt wird.
Lager nach Anspruch 4, wobei ein Zwischenraum zwischen dem Taschenelement und dem stromführenden Abschnitt kleiner als ein Zwischenraum zwischen den Laufbahnflächen des Innenrings und des Außenrings und jedem Wälzelement ist.
Lager nach Anspruch 3, wobei der Halter auf dem Innenring montiert ist und wobei das Taschenelement von dem Außenring beabstandet ist.
Lager für einen Antriebsmotor mit einem Innenring, der mit einer Drehwelle gekoppelt ist, einem Außenring, der mit einem Motorgehäuse gekoppelt ist, und Wälzelementen, die zwischen einer Laufbahnfläche des Innenrings und einer Laufbahnfläche des Außenrings angeordnet sind, aufweisend: einen Halter, der zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist und zum Lagern der Wälzelemente in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung derselben konfiguriert ist; und ein leitendes Führungselement, das in jeweils dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist und das einen Strompfad zwischen dem Innenring und dem Außenring durch den Halter bildet, wobei die Wälzelemente aus einem Metallmaterial ausgebildet sind und ein Isolierelement auf der Laufbahnfläche des Innenrings und der Laufbahnfläche des Außenrings ausgebildet ist.
Lager nach Anspruch 9, wobei der Innenring, der Außenring und der Halter aus einem Metallmaterial ausgebildet sind, wobei der Halter in einem vorbestimmten Abstand entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist und ein Taschenelement enthält, das die Wälzelemente lagert, und wobei das leitende Führungselement, das dem Taschenelement entspricht, in dem Innenring und dem Außenring entlang der Umfangsrichtung derselben ausgebildet ist.
Lager nach Anspruch 10, wobei das leitende Führungselement Folgendes enthält: einen stromführenden Vorsprung, der in Radialrichtung hervorsteht und entlang der Umfangsrichtung auf einer ersten Seite des Innenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine erste Seite des Taschenelementes angeordnet ist oder der in Radialrichtung hervorsteht und entlang der Umfangsrichtung auf einer zweiten Seite des Außenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine zweite Seite des Taschenelementes angeordnet ist.
Lager für einen Antriebsmotor mit einem Innenring, der mit einer Drehwelle gekoppelt ist, einem Außenring, der mit einem Motorgehäuse gekoppelt ist, und Wälzelementen, die zwischen einer Laufbahnfläche des Innenrings und einer Laufbahnfläche des Außenrings angeordnet sind, aufweisend: einen Halter, der zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist und zum Lagern der Wälzelemente in einem vorbestimmten Abstand entlang einer Umfangsrichtung derselben konfiguriert ist; und ein leitendes Führungselement, das in jeweils dem Innenring und dem Außenring ausgebildet ist und das einen Strompfad zwischen dem Innenring und dem Außenring durch den Halter bildet, wobei die Wälzelemente ein Isoliermaterial enthalten.
Lager nach Anspruch 12, wobei der Innenring, der Außenring und der Halter aus einem Metallmaterial ausgebildet sind, wobei der Halter in einem vorbestimmten Abstand entlang der Umfangsrichtung ausgebildet ist und ein Taschenelement enthält, das die Wälzelemente lagert, und wobei das leitende Führungselement, das dem Taschenelement entspricht, in dem Innenring und dem Außenring entlang der Umfangsrichtung derselben ausgebildet ist.
Lager nach Anspruch 13, wobei das leitende Führungselement Folgendes enthält: einen stromführenden Vorsprung, der in Radialrichtung hervorsteht und entlang der Umfangsrichtung auf einer ersten Seite des Innenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine erste Seite des Taschenelementes angeordnet ist oder der in Radialrichtung hervorsteht und entlang der Umfangsrichtung auf einer zweiten Seite des Außenrings mit einem vorbestimmten Zwischenraum in Bezug auf eine zweite Seite des Taschenelementes angeordnet ist.
Lager nach Anspruch 12, wobei die Wälzelemente aus einem Keramikmaterial ausgebildet sind.
Lager nach Anspruch 9, wobei ein Entladeereignis, bei dem ein elektrischer Funke aufgrund eines Wellenstroms in der Drehwelle auftritt, in dem stromführenden Vorsprung und dem Taschenelement erzeugt wird.
Lager nach Anspruch 12, wobei ein Entladeereignis, bei dem ein elektrischer Funke aufgrund eines Wellenstroms in der Drehwelle auftritt, in dem stromführenden Vorsprung und dem Taschenelement erzeugt wird.