-
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit abgedichtetem Gehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Ein Elektromotor ist ein elektromechanischer Wandler, der elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt. Eine Gliederung der elektrischen Maschinen kann zum einen nach der verwendeten Stromart, wie Gleichstrom-, Wechselstrom- und Drehstrommotoren, aber auch nach der Wirkungsweise wie Asynchron- und Synchronmotoren oder mit Stromwendewicklung erfolgen.
-
Elektromotoren können für vielfältige Antriebszwecke eingesetzt werden. Im automotive Bereich werden Elektromotoren beispielsweise als Antriebsmotor, Anlasser, Scheibenwischermotor, Heckklappenmotor, Pumpenmotor für z.B. die Scheibenflüssigkeit, Schließmotor für die Zentralverriegelung oder im Zusammenhang mit den Kamerasysteme eingesetzt. Solche Kamerasysteme sind im Front-, Heck,- oder Seitenbereich eines Fahrzeugs angeordnet, erfassen die Umgebung des Fahrzeugs und übertragen die Bilder an eine Steuereinheit, welche die Bilder auswertet und anschließend dem Fahrer aufbereitet zur Verfügung stellt.
-
Eine Kamera für ein Fahrerassistenzsystem ist bevorzugt im Frontbereich des Fahrzeugs eingebaut. Dies ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, dass die Kamera sämtlichen Witterungseinflüssen und Schmutz, wie z.B. Schnee, Eis und Staub ausgesetzt wird. Eine Reinigung ist daher notwendig, um die Funktionalität zu gewährleisten.
-
Aus dem Stand der Technik ist es bereits bekannt die Kamera bzw. die Kameralinse in einer Schutzvorrichtung, z.B. in einem abgeschlossenen Gehäuse anzuordnen. Zwar ist nun die Kamera geschützt, jedoch bildet sich nun die Schmutzablagerung auf dem Gehäuse des Kamerasystems. Zur Beseitigung der Schmutzablagerung kann z.B. mit einer Düse eine Flüssigkeit auf das Gehäuse gespritzt werden. Die Düse befindet sich am radialen Außenumfang des Elektromotors und spritzt seitlich die Waschflüssigkeit auf das Fenster des Gehäuses. Um mit dem Wasserstrahl das gesamte Fenster des Gehäuses zu reinigen, wird das Gehäuse mit Hilfe eines Elektromotors während des Reinigungsvorgangs gedreht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass jede Stelle des Fensters mit Waschflüssigkeit beaufschlagt wird.
-
Für die Drehbewegung des Kameragehäuses eignen sich beispielsweise bürstenlose Gleichstrommotoren (kurz BLDC-Motor). Der bürstenlose Gleichstrommotor kann sowohl als Innenläufer als auch aus Außenläufer ausgebildet sein. Bei einem Innenläufer befindet sich der feststehende Stator des Elektromotors außen und ist mit dem Gehäuse verbunden. Ist der feststehende Stator innen angeordnet, so wird der Elektromotor Außenläufer genannt.
-
Mit der Druckschrift
EP 3 404 480 A1 wird bereits eine Schutzvorrichtung für einen optischen Sensor für ein Assistenzsystem eines Kraftfahrzeugs offenbart. Die Schutzvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem ersten Gehäuse für den Sensor, welches um eine Drehachse drehbar gelagert ist und einen Aktuator, welcher das erste Gehäuse dreht. Der Elektromotor ist hierbei als Außenläufer ausgebildet.
-
Bei den Systemen gemäß dem Stand der Technik besteht das Problem, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse eintritt und dadurch das Kamerasystem bzw. der Antrieb des Kamerasystems beschädigt wird. Insbesondere bei den Magneten des Elektromotors entstehen Korrosionsschäden. Darüber hinaus kann die Feuchtigkeit im Innenraum des Gehäuses einfrieren, wodurch der Motor nicht mehr das Gehäuse drehen kann.
-
Die Aufgabe der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher der Magnet des Rotors gegen Feuchtigkeit und Schmutz geschützt wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Elektrischen Motor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass der Elektromotor als Innenläufer ausgebildet ist, wobei zumindest der Magnet in einem Innenraum zwischen zwei abgedichteten Lagern des Lagersystems und zwei Gehäuseabschnitten der Gehäuse angeordnet ist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht der Vorteil, dass nun der Magnet in den Innenraum verlegt wird und dadurch gegenüber Witterungseinflüssen, insbesondere gegenüber Umgebungsfeuchtigkeit geschützt ist.
-
Der Elektromotor weist hierzu zwei Gehäuseteile auf, welche als Spalttöpfe ausgebildet sind, wobei ein Spalttopf rotierend und ein Spalttopf feststehend ausgebildet ist.
-
Das drehende Gehäuse (drehender Spalttopf) ist im Magnetfeld zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet, wobei die magnetischen Kräfte durch den Spalttopf übertragen werden. Der drehende (rotierende) Spalttopf ist mit dem Magnet verbunden, welcher bevorzugt als Ringmagnet ausgebildet. Der stehende Spalttopf ist mit dem Stator verbunden.
-
Der rotierende Spalttopf ist als Außentopf und der feststehende Spalttopf ist als Innentopf ausgebildet. Beide Spalttöpfe weisen Gehäuseabschnitte auf, welche sich gegenseitig überlappen und dazwischen einen Innenraum ausbilden. In diesem Innenraum sind das Lagersystem und der Magnet angeordnet und dadurch gut gegenüber der Umgebung geschützt.
-
Die Form des Spalttopfs ist bereits von magnetgekuppelte Aggregaten, wie z.B. magnetischen Pumpen bekannt. Der Spalttopf besteht hierbei aus einem zylindrischen Grundkörper mit einer Gehäusewand und einem radial nach außen erstreckenden Flanschteil.
-
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Spalttopf zylindrisch, hülsenförmig ausgebildet, wobei der Körper beidseitig geöffnet ist.
-
Bevorzugt ist der Magnet am rotierenden Gehäuseteil angeordnet und auf beiden Seiten von je einem abgedichteten Kugellager umgeben. Die Kugellager sind beispielsweise in den rotierenden Spalttopf eingepresst.
-
Der Elektromotor wird beispielsweise als Antrieb für eine rotierende Schutzvorrichtung einer Kamera oder eines Sensor eingesetzt. Der Elektromotor ist als Innenläufer ausgebildet, wobei sich der feststehende Stator des Elektromotors außen befindet und der Rotor mit den Permanentmagneten auf dem drehbaren Gehäuse angeordnet ist.
-
Der Spalttopf besteht beispielsweise aus einem Stahl, einem Kunststoff, Faserverbundwerkstoff, Keramik oder aus einer hochkorrosionsbeständigen Legierung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Spalttopf aus einem Metall und ist als Tiefziehteil ausgebildet.
-
Der drehbare Gehäuseteil ist mittels eines Lagersystems relativ zu dem feststehenden Gehäuseteil drehbar gelagert, wobei das Lagersystem zumindest zwei abgedichtete Kugellager umfasst, welche beidseitig des Magneten des Elektromotors zwischen den Gehäuseteilen angeordnet sind.
-
Durch die besondere Geometrie der beiden Gehäuseteile ist es möglich, dass die beiden beabstandeten Lager, welche den Magneten umgeben, gleich groß ausgebildet sein können. Des Weiteren können die Lager gegenüber dem Magnet mit gleichem Abstand angeordnet werden.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren näher beschrieben. Hierbei ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
- 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors
- 2 explosionsartige Darstellung der Gehäuseteile
- 3 schematische Darstellung der Gehäuseteile
-
1 zeigt den Elektromotor 1, welcher ein drehendes Gehäuse 2 und ein stehendes Gehäuse 3 aufweist.
-
Das drehende Gehäuse 2 und das stehende Gehäuse 3 sind als Spalttopf ausgebildet. Das drehende Gehäuse 2 ist als Außentopf ausgebildet, während das stehende Gehäuse als Innentopf ausgebildet ist. Beide Gehäuse 2, 3 weisen jeweils einen Gehäuseabschnitt 9, 10 auf, welche parallel ausgerichtet sind und sich gegenseitig überlappen. Die Gehäuseabschnitte 9, 10 sind radial beabstandet voneinander angeordnet und bilden zwischen sich einen Innenraum 8 aus. Der Gehäuseabschnitt 9 trennt den innen angeordneten Rotor 12 von Stator 11.
-
Das Lagersystem 21 besteht aus zwei axial beabstandeten Lagern 6, 7, welche bevorzugt als Kugellager ausgebildet sind. Die Lager 6, 7 sind abgedichtet und zwischen die Gehäuseabschnitte 9, 10 eingepresst. Durch die abgedichteten Lager 6, 7 wird verhindert, dass Feuchtigkeit oder Schmutz in den Innenraum 8 gelangt. Dadurch ist insbesondere der im Innenraum angeordnete Magnet 4 geschützt.
-
Der Elektromotor 1 ist als Innenläufer ausgebildet, wobei sich Stator 11 mit den Spulen 5 außen befindet und der Rotor 12 mit dem Magneten 4 innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
-
Mit der 2 wird schematisch das feststehende Gehäuse 3 und das drehende Gehäuse 2 gezeigt.
-
Das drehende Gehäuse 2 ist als Spalttopf ausgebildet. Parallel zur Symmetrieachse 15 erstreckt sich ein gerader, hülsenförmiger Gehäuseabschnitt 9, welcher auch als Seitenwandung bezeichnet wird. Es folgt dann ein radial nach außen erstreckenden Abschnitt 16, an welchen sich ein axialer Übergang 13 anschließt. Durch den radialen Abschnitt 16 und den axialen Übergang 13 besteht eine Ausbuchtung 14, in welche sich der Stator 11 hinein erstreckt. Der Überhang 13 weist einen axialen Abstand 19 gegenüber dem radialen Abschnitt 16 auf.
-
Der radiale Überhang 13 hat den Vorteil, dass der Stator 11 teilweise überdeckt ist und dadurch verhindert wird, dass die Feuchtigkeit von außen direkt in das Gehäuse 2, 3 des Elektromotor 1 eindringt. Es bestehen vielmehr nur sehr geringe, radiale Abstände zwischen dem Stator 11 und dem Überhang 13, sowie sehr geringe axiale Abstände zwischen dem Abschnitt 16 und dem Stator 11.
-
Anhand der 2 lässt sich ferner erkennen, dass nur ein sehr kleiner Spalt 25 zwischen der Außenwand des Gehäuseabschnitts 9 und dem Stator 11 vorliegt. Dadurch wird ebenfalls verhindert, dass Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses geleitet wird.
-
Durch die besondere Ausbildung des drehenden Gehäuses 2, insbesondere durch den Überhang 13, die Ausbuchtung 14, sowie den Luftspalt 25 und den gegenüberliegenden Stator 11 wird eine Art Labyrinth-Dichtung erreicht, welche ein Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz in das Gehäuse bzw. in den Innenraum 8 erschwert bzw. vollkommen verhindert.
-
Das stehende Gehäuse 3 ist ebenfalls als Spalttopf ausgebildet und weist einen hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 10 auf. Bevorzugt sind die hülsenförmigen Gehäuseabschnitte 9, 10 der beiden Spalttöpfe (Außen- und Innentopf) etwa gleich lang ausgebildet.
-
An den hülsenförmigen Gehäuseabschnitt 10 schließt sich ein radial nach außen erstreckender Abschnitt 23 an, welcher in einen flanschartigen Abschnitt 24 übergeht. Da das stehende Gehäuse 3 fest mit dem Stator 11 verbunden ist, welcher den Abschnitt 23 verdeckt, ist bei dem vorliegenden Gehäuseteil 3 kein Überhang 13 notwendig.
-
Die hülsenförmigen Gehäuseabschnitte 9, 10 weisen jedoch unterschiedliche Durchmesser 17, 18 auf. Bei dem Durchmesser 17 des Gehäuseabschnitts 9 handelt es sich um den Innendurchmesser, wobei es sich bei dem Durchmesser 18 des Gehäuseabschnittes 10 um den Außendurchmesser handelt. Bevorzugt ist der Durchmesser 17 des Gehäuseabschnitts 9 größer als der Durchmesser 18 des Gehäuseabschnitts 10. Die Differenz 20 zwischen den Durchmessern 17 und 18 entspricht in etwa der Höhe des Lagersystems 21 bzw. der Lager 6 und 7.
-
Das stehende Gehäuse 3 ist bevorzugt mit einer Achse 22 mit einer Symmetrieachse 15 verbunden. Die Achse 22 ist vorzugsweise als Hohlachse ausgebildet, wodurch insbesondere eine Kabeldurchführung ermöglicht wird. Die Lager 6 und 7 sind zwischen der Außenwand des Gehäuseabschnitts 10 und der Innenwand des Gehäuseabschnitts 9 angeordnet. Entscheidend ist, dass die Lager 6, 7 abgedichtet ausgebildet sind und somit den Innenraum 9 weitestgehend gegen Feuchtigkeit bzw. Schmutz abdichten. Es wird somit eine Abdichtung des Innenraums 9 zwischen den Gehäuseabschnitten 9, 10 durch das Lagersystem 21 erreicht.
-
Mit der 3 wird die Anordnung des Magneten 4 im Innenraum 8 zwischen den Lagern 6 und 7 und den Gehäuseabschnitten 9 und 10 gezeigt. Der Magnet 4 ist als Ringmagnet ausgebildet und ist an (Innen-) Wand des Gehäuseabschnitts 9 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich der Stator 11, welche mit dem feststehenden Gehäuse 3 verbunden ist.
-
Der Stator 11 kann fernen einen Durchbruch aufweisen, durch welchen Feuchtigkeit aus dem Inneren der beiden Gehäuse 2, 3 abgeführt wird. Dadurch wird die Feuchtigkeit noch vor dem Lager 6 nach außen ableitet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1.
- Elektromotor
- 2.
- Gehäuse (drehend)
- 3.
- Gehäuse (stehend)
- 4.
- Magnet
- 5.
- Spule
- 6.
- Lager
- 7.
- Lager
- 8.
- Innenraum
- 9.
- Gehäuseabschnitt von 2
- 10.
- Gehäuseabschnitt von 3
- 11.
- Stator (Ständer)
- 12.
- Rotor(Läufer)
- 13.
- Überhand
- 14.
- Ausbuchtung
- 15.
- Symmetrieachse
- 16.
- Abschnitt
- 17.
- Durchmesser von 9
- 18.
- Durchmesser von 10
- 19.
- Länge von 13
- 20.
- Differenz
- 21.
- Lagersystem
- 22.
- Achse
- 23.
- Abschnitt von 3
- 24.
- Abschnitt (Flansch)
- 25.
- Spalt
-
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
-
