DE102023000187A1

DE102023000187A1 - Antrieb, insbesondere Elektromotor, mit einem Anschlusskasten

Info

Publication number: DE102023000187A1
Application number: DE102023000187.2A
Authority: DE
Inventors: Jochen Rieser; Johannes Brödner
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2023-01-23
Publication date: 2023-08-17
Also published as: WO2023156150A1

Abstract

Antrieb, insbesondere Elektromotor, mit einem Anschlusskasten,wobei ein Statorgehäuseteil des Antriebs mit einem ersten Lagerschild verbunden ist, an dem eine Lageraufnahme für ein erstes Lager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle ausgebildet ist,wobei am Lagerschild ein Unterteil, insbesondere wannenförmiges Unterteil, ausgeformt ist, auf welches ein Deckelteil des Antriebs aufgesetzt ist, insbesondere und mit dem Unterteil verbunden ist,wobei im Statorgehäuseteil ein Statorblechpaket aufgenommen ist, in welchem eine aus Wicklungsdraht gebildete Statorwicklung angeordnet ist,wobei die Enden des Wicklungsdrahtes zu einer Verschaltungseinheit geführt sind, mit welcher ein Gegensteckbinderteil verbunden ist, das mit einem Steckverbinderteil steckverbunden ist, welches von einer Leistungselektronik umfasst ist, die innerhalb des Anschlusskastens angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb, insbesondere Elektromotor, mit einem Anschlusskasten.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Antrieb elektrisch versorgbar ist und daher Anschlüsse für Versorgungsleitungen benötigt. Dabei sind die Anschlüsse in einem Anschlusskasten anordenbar.
Aus der AT 518 125 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Gehäusedeckel für eine elektrische Maschine bekannt.
Aus der DE 20 2007 019 072 U1 ist ein Elektromotor bekannt.
Aus der DE 10 2010 049 744 A1 ist eine Bremse bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb effizient herstellbar weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antrieb, insbesondere Elektromotor, mit einem Anschlusskasten, sind, dass ein Statorgehäuseteil des Antriebs mit einem ersten Lagerschild verbunden ist, an dem eine Lageraufnahme für ein erstes Lager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle ausgebildet ist,
wobei am Lagerschild ein Unterteil, insbesondere wannenförmiges Unterteil, ausgeformt ist, auf welches ein Deckelteil des Antriebs aufgesetzt ist, insbesondere und mit dem Unterteil verbunden ist,
wobei im Statorgehäuseteil ein Statorblechpaket aufgenommen ist, in welchem eine aus Wicklungsdraht gebildete Statorwicklung angeordnet ist,
wobei die Enden des Wicklungsdrahtes zu einer Verschaltungseinheit geführt sind, mit welcher ein Gegensteckbinderteil verbunden ist, das mit einem Steckverbinderteil steckverbunden ist, welches von einer Leistungselektronik umfasst ist, die innerhalb des Anschlusskastens angeordnet ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die Steckverbindung durch eine Ausnehmung des Lagerschildes hindurchragt. Somit ist das Steckverbinderteil innerhalb des Anschlusskastens befestigt und ist mit dem Gegensteckverbinder verbunden, welcher innerhalb des Stators angeordnet ist. Beim Aufsetzen der Elektronik wird die Steckverbindung eingesteckt. Die Steckverbindung ragt durch den am Lagerschild ausgeformten, axial hervorragenden, insbesondere in Umfangsrichtung um die Drehachse der Rotorwelle umlaufenden Kragenbereich.
Der Steckverbinder ist im Stator an einer Verschaltungseinheit angeordnet, so dass die in Sternschaltung oder Dreieckschaltung verschaltete Statorwicklung direkt über die Steckverbindung aus der Leistungselektronik versorgbar ist. Diese weist ein Leistungsmodul auf, welche Leistungshalbleiter aufweist, die in zueinander parallel geschalteten Halbbrücken angeordnet sind. Diese Parallelschaltung fungiert als Wechselrichter und wird aus einer Gleichspannungsquelle versorgt, die vorzugsweise als netzgespeister Gleichrichter ausführbar ist. Jede Halbbrücke ist als Reihenschaltung zweier Leistungshalbleiterschalter, insbesondere IGBT oder MOSFET, ausgeführt, wobei der jeweilige Mittelabgriff der jeweiligen Reihenschaltung mit einer jeweiligen Phase der Statorwicklung elektrisch verbunden ist.
Die Ansteuersignale für die Leistungshalbleiterschalter wird von der Signalelektronik erzeugt.
Die Signalelektronik ist also zusammen mit der Leistungselektronik als Umrichter oder Wechselrichter ausführbar.
Die axiale Richtung ist hier stets parallel zur Drehachse der Rotorwelle zu verstehen, die radiale Richtung bezieht sich ebenso auf diese Drehachse und auch die Umfangsrichtung ist auf diese Drehachse bezogen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verschaltungseinheit mit der Statorwicklung und/oder dem Statorblechpaket verbunden, insbesondere fest verbunden ist, insbesondere steckverbunden und/oder klebeverbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Verschaltungseinheit mit einem Kunststoffkörper ausführbar ist, in welchem ein Gegensteckverbinderteil aufnehmbar ist, so dass eine elektrische Steckverbindung zwischen der Verschaltungseinheit und der Leistungselektronik vorsehbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leistungselektronik eine Leiterplatte auf, auf welcher das Steckverbinderteil bestückt ist, insbesondere indem Kontakte des Steckverbinderteils mit Leiterbahnen der Leiterplatte lötverbunden sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erster Oberflächenbereich der Leistungselektronik an einen Kühlkörper angedrückt, welcher in eine Ausnehmung des Lagerschildes eingesetzt ist,
insbesondere wobei der erste Oberflächenberiech ein Oberflächenabschnitt eines auf der Leiterplatte bestückten Leistungsmoduls ist, insbesondere welches Leistungshalbleiter aufweist,
insbesondere wobei am Rand der Ausnehmung im Lagerschild eine Stufe eingebracht ist, gegen welche der Kühlkörper angedrückt ist, insbesondere mit der von einem Federelement erzeugten elastischen Federkraft angedrückt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Leistungshalbleiterschalter im Leistungsmodul integrierbar sind und das Leistungsmodul auf der Leiterplatte bestückbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist mit der Rotorwelle ein Lüfter drehfest verbunden,
insbesondere wobei der vom Lüfter geförderte Luftstrom einen durch das erste Lagerschild in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Richtung der Drehachse der Rotorwelle des Elektromotors, durchgehenden Kanal, der in den Freiraum mündet, und den Freiraum durchströmt. Von Vorteil ist dabei, dass der Lüfter passiv ausführbar ist und somit kein zusätzlicher Lüfterantrieb notwendig ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragen am Kühlkörper ausgeformte Kühlrippen in einen zwischen Lagerschild und Statorgehäuseteil ausgebildeten Freiraum hinein,
insbesondere wobei der Freiraum von einem von einem Lüfter geförderten Luftstrom durchströmt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine kompakte Ausführung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter Oberflächenbereich der Leistungselektronik an eine Aufdickung des Lagerschilds, insbesondere also an einen Bereich des Lagerschilds, der eine im Vergleich zu den an ihn angrenzenden Bereichen des Lagerschilds eine erhöhte Wandstärke aufweist, angedrückt, insbesondere mittels von einem oder dem Federelement erzeugter Federkraft,
insbesondere wobei der zweite Oberflächenberiech ein Oberflächenabschnitt eines auf der Leiterplatte bestückten Wärme erzeugenden Bauelements ist, insbesondere welches zumindest einen Leistungshalbleiter aufweist oder als Leistungshalbleiter ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Leistungselektronik an zwei Stellen entwärmbar ist. Dabei ist am zweiten Oberflächenberiech ein Wärmestrom ins Lagerschild einleitbar, der dort aufgespreizt wird und dann an die Umgebungsluft abgeleitet wird. Im ersten Oberflächenbereich ist ein Wärmestrom über einen Kühlkörper, der aus einem Material höherer Wärmeleitfähigkeit als das Material des Lagerschilds ausführbar ist, an den Kühlluftstrom und somit an die Umgebungsluft abgeleitet.
Im ersten Oberflächenberiech ist eine höhere Temperatur vorgesehen als im zweiten Oberflächenbereich. Denn die Entwärmung über einen Kühlkörper bewirkt einen niedrigeren Wärmeleitwiderstand von dem ersten Oberflächenbereich zur Umgebungsluft im Vergleich zum Wärmeleitwiderstand vom zweiten Oberflächenberiech über das Lagerschild zur Umgebungsluft.
Beispielsweise ist der Kühlkörper aus Aluminium und das erste Lagerschild aus einem Stahl oder Stahlguss fertigbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leistungselektronik über eine Steckverbindung mit der Signalelektronik elektrisch verbunden,
insbesondere wobei im Anschlusskasten ein Federelement, insbesondere zwischen der Leistungselektronik und der Signalelektronik, derart angeordnet ist, dass die Signalelektronik zum Deckelteil hin und die Leistungselektronik zum Unterteil gedrückt werden,
insbesondere wobei ein Oberflächenbereich der Signalelektronik an einen aufgedickten Wandbereich angedrückt wird, insbesondere wobei der Oberflächenbereich ein Oberflächenabschnitt eines auf einer Leiterplatte der Signalelektronik bestückten Wärme erzeugenden Bauelements ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine effiziente Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der vom ersten Lagerschild abgewandten Seite des Statorgehäuseteils ein Flanschteil zur Aufnahme eines weiteren Lagers der Rotorwelle mit dem Statorgehäuseteil verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass eine effiziente Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verschaltungseinheit auf einen axialen Endbereich der Statorwicklung aufgesteckt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache schnelle und effiziente Herstellung ermöglicht ist. Dabei bewirkt die Verschaltungseinheit die Sternschaltung oder Dreieckschaltung des Elektromotors, insbesondere Drehstrommotors.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung bewirkt die Verschaltungseinheit eine Sternschaltung oder Dreieckschaltung der Statorwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass die Verschaltung kompakt anordenbar ist, insbesondere also in direkter Nähe zur Statorwicklung die Verschaltung bewirkt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Lageraufnahme für das erste Lager als in axialer Richtung zum Statorgehäuseteil am Lagerschild hervorragender Bereich ausgeformt,
wobei am Lagerschild ein ringförmiger, in Umfangsrichtung umlaufender, in axialer Richtung zum Statorgehäuseteil am Lagerschild hervorragender Kragenbereich ausgeformt ist, welcher von der Lageraufnahme beabstandet ist und welcher die Lageraufnahme radial umgibt, insbesondere also in Umfangsrichtung vollständig umlaufend radial umgibt,
wobei ein Stator eines Winkelsensors radial zwischen dem Kragenbereich und der Lageraufnahme angeordnet und mit dem Lagerschild verbunden ist,
wobei ein Rotorteil des Winkelsensors mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist,
insbesondere wobei das Rotorteil eine Leiterplatte aufweist, mit der ein Blechteil drehfest verbunden ist, welches in axialer Richtung zwischen der Verschaltungseinheit und der Leiterplatte angeordnet ist, insbesondere zur Abschirmung des Winkelsensors vor Magnetfeldern der Statorwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass ein Winkelsensor integriert im Motorraum anordenbar ist. Zwar erzeugt die Statorwicklung sehr starke magnetische Wechselfelder im Innenraum des Elektromotors, jedoch weist der Winkelsensor ein Abschirmelement auf, das axial zwischen dem Rotorteil und der Statorwicklung angeordnet ist. Der Winkelsensor ist somit trotzdem sicher und fehlerarm betreibbar, obwohl Rotorteil und Stator des Winkelsensors elektromagnetisch, insbesondere induktiv, wechselwirken, insbesondere wird aus einer Bestimmung der Induktivität auf die Winkelstellung geschlossen und/oder durch Bestimmung des Magnetfelds eines am Rotorteil des Winkelsensors drehbar angeordneten Dauermagneten die Anzahl der Umdrehungen bestimmt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stator des Winkelsensors mittels einer Steckverbindung mit der Signalelektronik verbunden, wobei die Steckverbindung durch eine durch das erste Lagerschild durchgehende Ausnehmung hindurchragt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Auswertung der Sensorsignale direkt in der Signalelektronik ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf der von dem Statorgehäuseteil abgewandten Seite des ersten Lagerschilds ein Magnetkörper angeordnet, der mit dem Lagerschild verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Wärme des Magnetkörpers über das Lagerschild abgeführt wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Magnetkörper eine in Umfangsrichtung umlaufende Stufe ausgeformt, welche an einem in Umfangsrichtung umlaufenden Zentrierkragen des Lagerschilds anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zentrierung des Magnetkörpers in einfacher Weise ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in einer ringförmigen Vertiefung des Magnetkörpers eine Spule aufgenommen,
wobei eine ferromagnetische Ankerscheibe axial zwischen dem ersten Lagerschild und der Spule angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehfest verbunden ist und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist,
wobei ein axial zwischen der Ankerscheibe und dem Lagerschild angeordneter Bremsbelagträger mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist und in axialer Richtung relativ zur Rotorwelle bewegbar angeordnet ist, insbesondere wobei der Bremsbelagträger eine Innenverzahnung aufweist, mit welcher der Bremsbelagträger auf eine Außenverzahnung eines ringartigen Mitnehmers aufgesteckt ist, wobei der Mitnehmer mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist,
wobei das Lagerschild eine als Bremsfläche fungierende, insbesondere fein bearbeitete ebene Fläche aufweist,
wobei am Magnetkörper abgestützte weitere Federelemente auf die Ankerscheibe drücken. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremse automatisch einfällt. Außerdem wird die Reibwärme bei der Bremsung des Bremslagerschilds an der Bremsfläche ins Lagerschild eingeleitet.
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 1 ist ein erster erfindungsgemäßer Antrieb mit einem Lagerschild 1 im Längsschnitt dargestellt.
In der 2 ist ein zweiter erfindungsgemäßer Antrieb im Längsschnitt dargestellt, der zusätzlich zur Ausführung nach 1 eine elektromagnetisch betätigbare Brems aufweist.
In der 3 ist eine Schrägansicht des Lagerschilds 1 dargestellt.
In der 4 ist das Lagerschild 1 angeschnitten dargestellt.

Wie in 1 zusammen mit 3 und 4 dargestellt, ist der Antrieb als Elektromotor ausgeführt, welcher eine drehbar gelagerte Rotorwelle 4 aufweist.
Ein erstes Lager 8 zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 4 ist im Lagerschild 1 aufgenommen, das mit einem Statorgehäuseteil 2 verbunden ist. Auf der vom Lagerschild 1 abgewandten Seite ist das Statorgehäuseteil 2 mit einem Flanschteil 6 verbunden, in dem ein zweites Lager 7 aufgenommen ist, welches ebenfalls zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 4 ausgeführt ist.
Das Lagerschild 1 weist einen als Unterteil eines Anschlusskastens des Elektromotors ausgeformten Bereich auf, auf den ein Deckelteil 13 aufgesetzt und verbunden ist. Innerhalb des Deckelteils 13 ist eine Signalelektronik 16 und eine Leistungselektronik 15 angeordnet.
Die Signalelektronik 16 ist mit dem Deckelteil verbunden, insbesondere wärmeleitend verbunden. Hierzu wird zumindest ein Oberflächenbereich der Signalelektronik 16, insbesondere eines auf einer Leiterplatte der Signalelektronik 16 bestückten Wärme erzeugenden Bauelements, an das Deckelteil 13 angedrückt. Hierzu ist vorzugsweise ein elastisches Federelement vorgesehen.
Ein erster Oberflächenbereich der Leistungselektronik 15 ist an einen Kühlkörper 14 angepresst, welcher in eine Ausnehmung des Lagerschildes eingesetzt ist. Dabei ist am Rand der Ausnehmung eine Stufe ausgebildet, gegen welche der Kühlkörper 14 angestellt ist und mit der von dem Federelement erzeugten elastischen Federkraft angedrückt ist.
Am Kühlkörper 14 ausgeformte Kühlrippen 40 ragen in einen zwischen Lagerschild 1 und Statorgehäuseteil 2 ausgebildeten Bereich hinein, durch den ein von einem Lüfter 11 geförderter Luftstrom hindurchströmt.
Der Lüfter 11 ist mit der Rotorwelle 4 drehfest verbunden und von einer Lüfterhaube 12 umgeben, welche mit dem Lagerschild 1 verbunden ist.
Ein zweiter Oberflächenbereich der Leistungselektronik 15 ist an eine Aufdickung 19 des Lagerschilds 1, insbesondere also an einen Bereich des Lagerschilds 1, der eine im Vergleich zu den an ihn angrenzenden Bereichen des Lagerschilds 1 eine erhöhte Wandstärke aufweist, angedrückt, insbesondere mittels von einem Federelement erzeugter Federkraft.
Die Leistungselektronik 15 ist über eine Steckverbindung 17 mit der Signalelektronik 16 elektrisch verbunden.
Im Statorgehäuseteil 2 ist ein Statorblechpaket 3 aufgenommen, in welchem eine Statorwicklung aufgenommen ist.
Die am Lagerschild 1 ausgeformte Lageraufnahme für das Lager 8 ragt axial am Lagerschild 1 hervor, insbesondere also zum Statorblechpaket 3 hin.
Das am Lagerschild 1 ausgeformte Unterteil überlappt in axialer Richtung mit dem Statorgehäuseteil 2.
Außerdem weist das Lagerschild einen ringförmigen Kragenbereich auf, der axial am Lagerschild 1 hervorragt und mit dem Statorgehäuseteil 2 in axialer Richtung überlappt sowie das Lager 8 radial umgibt. Dabei ist dieser ringförmige Kragenbereich vom Lager 8 beabstandet. Der vom Kragenbereich in axialer Richtung überdeckte Bereich umfasst den von dem Kragenbereich in axialer Richtung überdeckten Bereich.
Zumindest ein Steckverbinderteil der Leistungselektronik 15 ist im Anschlusskasten ebenfalls angeordnet. Vorzugsweise ist das Steckverbinderteil auf der Leiterplatte der Leistungselektronik bestückt, insbesondere eingesteckt und lötverbunden.
In dem ringförmigen Zwischenraumbereich zwischen dem in axialer Richtung am Lagerschild 1 hervorragenden Kragenbereich und der in axialer Richtung ebenfalls am Lagerschild 1 hervorragenden Lageraufnahme ist ein Winkelsensor 10 angeordnet.
Ein Stator des Winkelsensors 10 ist drehfest mit dem Lagerschild 1 verbunden. Ein drehbar gegenüber dem Stator des Winkelsensors 10 angeordnetes Rotorteil des Winkelsensors 10 ist drehfest mit der Rotorwelle 4 verbunden. Vorzugsweise ist das Rotorteil des Winkelsensors 10 als Leiterplatte ausgeführt, deren Leiterbahnen als für die Detektion durch den Stator des Winkelsensors 10 geeignete Wicklungen ausgeführt sind. Alternativ oder zusätzlich ist am Rotorteil des Winkelsensors 10 ein Dauermagnet anordenbar, so dass die Anzahl der Umdrehungen des Rotorteils bestimmbar ist. Um auch bei Stromausfall die Anzahl bestimmbar zu machen, ist vorzugsweise ein Impulsdrahtsensor, insbesondere Wiegandsensor, am Statorteil anordenbar, welcher in Wirkverbindung mit dem Dauermagneten ist, insbesondere wobei bei jeder Umdrehung des Rotorteils ein Spannungspuls ausgelöst wird, der einen Zähler zu dessen Inkrementierung versorgt.
In axialer Richtung zwischen dem Rotorteil, insbesondere der Leiterplatte, und der Statorwicklung des Elektromotors ist eine Verschaltungseinheit 9 angeordnet. Diese Verschaltungseinheit 9 ist als Kappe auf den dem Lager 8 zugewandten axialen Endbereich der Statorwicklung aufgeschoben, insbesondere also auf den dem Lager 8 zugewandten Wickelkopf der Statorwicklung des Elektromotors.
Die Verschaltungseinheit weist Blechteile auf, welche mit Statorwicklungsdrahtenden elektrisch verbunden sind und eine Dreiecks- oder Sternverschaltung der Statorwicklung bewirken. Die Blechteile, insbesondere Kupferblechteile, sind in einem Kunststoffspritzgussteil der Verschaltungseinheit 9 eingelassen und/oder vorgesehen.
Außerdem ist an der Verschaltungseinheit 9 ein Gegensteckverbinderteil integriert angeordnet, so dass das Gegensteckverbinderteil mit dem Steckverbinderteil der Leistungselektronik 15 steckverbunden ist.
Hierbei ragt das Steckverbinderteil der Leistungselektronik 15 durch eine Ausnehmung eines Bodenbereichs des am Lagerschild 1 ausgeformten Unterteils hindurch und ist dann in das Steckverbinderteil eingesteckt.
Somit wird beim Anmontieren des Lagerschilds 1 an das Statorgehäuseteil 2 nicht nur eine mechanische Verbindung, sondern auch eine elektrische Steckverbindung ausgeführt und/oder bewirkt.
Die als Rotorteil des Winkelsensors 10 fungierende Leiterplatte weist vorzugsweise auf ihrer dem Stator des Winkelsensors 10 gegenüberliegenden Seite eine magnetische Abschirmung auf, die somit zwischen der Verschaltungseinheit 9 und dem Stator des Winkelsensors 10 angeordnet ist. Das Rotorteil und der Stator des Winkelsensors 10 sind axial voneinander beabstandet; allerdings umfasst der vom Stator des Winkelsensors 10 überdeckte auf die Drehachse der Rotorwelle bezogenen Radialabstandsbereich den von dem Rotor des Winkelsensors 10 überdeckten Radialabstandsbereich.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 eine elektromagnetisch betätigbare Bremse an der vom Statorgehäuseteil 2 abgewandten Seite des Lagerschilds 1 befestigt. Die nicht drehenden Teile der Bremse sind daher vom Lagerschild 1 gehalten.
Auf der vom Statorgehäuseteil 2 abgewandten Seite des Lagerschildes ist ein Magnetkörper 21 angeordnet und mit dem Lagerschild 1 verbunden. Hierzu weist der Magnetkörper 21 eine in Umfangsrichtung um die Drehachse der Rotorwelle 4 umlaufende Stufe auf, die an einem ebenso umlaufenden Zentrierbund des Lagerschilds 1 zur Zentrierung des Magnetkörpers 21 anliegt.
Im Magnetkörper 21 ist eine ringförmige Vertiefung ausgeformt, in welcher eine elektrisch bestrombare Spule 20 aufgenommen ist.
Axial zwischen der Spule 20 und dem Lagerschild 1 ist eine ferromagnetische Ankerscheibe angeordnet, die in axialer Richtung geführt und/oder bewegbar ist, wobei die Ankerscheibe drehfest mit dem Magnetkörper 21 verbunden ist.
Axial zwischen der Ankerscheibe und dem Lagerschild 1 ist ein Bremsbelagträger 22 angeordnet, der eine Innenverzahnung aufweist, welche auf eine Außenverzahnung eines ringförmigen Mitnehmers 23 aufgesteckt ist.
Dabei ist der Mitnehmer 23 drehfest mit der Rotorwelle 4 verbunden. Somit ist der Bremsbelagträger drehfest mit der Rotorwelle 4 verbunden und axial relativ zum Mitnehmer 23 und/oder zur Rotorwelle 4 verschiebbar angeordnet.
Bei Bestromung der Spule 20 wird die Ankerscheibe entgegen der von am Magnetkörper 21 abgestützten Federelementen erzeugten Federkraft zur Spule 20 hingezogen.
Bei Nichtbestromung der Spule 20 drücken die Federelemente die Ankerscheibe weg vom Magnetkörper auf den Bremsbelagträger hin, der somit auf eine am Lagerschild 1 ausgebildete insbesondere fein bearbeitete ebene Bremsfläche.
In den Figuren nicht gezeigte, axial ausgerichtete Bolzen sind mit dem Magnetkörper 21 verbunden und ragen durch Ausnehmungen der Ankerscheibe hindurch, insbesondere zur Führung der Ankerscheibe bei ihrer axialen Bewegung.
Vorzugsweise weist der Bremsbelagträger 22 einen axial hervorragenden Kragenbereich auf, der in dessen radialen Innenseite die Innenverzahnung des Bremsbelagträgers 22 sich erstreckt und der radial zwischen Lagerschild 1 und Mitnehmer 23 angeordnet ist.
Das Lagerschild 1 fungiert also nicht nur als Lageraufnahme für das Lager 8 und als Durchleitung der elektrischen Schnittstelle von der Leistungselektronik 15 zur Verschaltungseinheit 9 hin, sondern auch zur Aufnahme der Leistungselektronik 15 im Anschlusskasten und zur Abfuhr der Verlustwärme der Leistungselektronik 15. Darüber hinaus wird auch die Reibwärme der elektromagnetisch betätigbaren Bremse ans Lagerschild 1 abgeführt.
Infolge der Ausformung des Lagerschilds 1 und der großen Masse, insbesondere also Wärmekapazität, des Lagerschilds 1 wird die dem Lagerschild zugeführte Wärme aufgespreizt, insbesondere zwischen der Bremse, dem Stator und der Elektronik.
Wenn also eine Bremsung eingeleitet wird, wird die Leistungselektronik abgeschaltet oder zumindest nur gering belastet, wobei auch der Stator wenig durchströmt und belastet wird. Somit fließt zwar ein erhöhter Wärmestrom in das Lagerschild aus dem Bereich der Bremse, jedoch entfallen zuvor wichtige Wärmeströme des Stators und der Elektronik.
Umgekehrt ist bei geöffneter Bremse die Erzeugung eines hohen Drehmoments ursächlich für einen großen Wärmestrom von der Elektronik und vom Stator in das Lagerschild 1, wobei dann jedoch von der Bremse kein wesentlicher Wärmestrom ins Lagerschild 1 eingetragen wird. Vielmehr ist sogar der Magnetkörper 21 dazu eingerichtet und derart mit dem Lagerschild 1 verbunden, dass Wärme vom Lagerschild 1 in den dann kühleren Magnetkörper 21 einströmt und von dort an die Umgebung fließt.
Darüber hinaus umströmt der vom Lüfter 11 geförderte Luftstrom nicht nur den Magnetkörper 21, sondern strömt auch durch den im Lagerschild vorhandenen durchgehenden Kanal sowie den Bereich zwischen dem Statorgehäuseteil 2 und dem Lagerschild 1.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird die Spule 20 aus der Leistungselektronik 15 versorgt. Hierzu ist ebenfalls eine Steckverbindung zwischen Leistungselektronik 15, insbesondere zwischen der Leiterplatte der Leistungselektronik 15, und dem Magnetkörper 21 vorgesehen, wobei ein weiteres Steckverbinderteil von der Leiterplatte gehalten ist und ein weiteres zum weiteren Steckverbinderteil korrespondierendes Gegensteckverbinderteils am Magnetkörper 21 gehalten ist.
Bezugszeichenliste

1: Lagerschild
2: Statorgehäuseteil
3: Statorblechpaket
4: Rotorwelle
5: Kurzschlusskäfig
6: Flanschteil
7: Lager
8: Lager
9: Verschaltungseinheit
10: Winkelsensor
11: Lüfter
12: Lüfterhaube
13: Deckelteil
14: Kühlkörper
15: Leistungselektronik
16: Signalelektronik
17: Steckverbindung
18: Steckverbinderteil
19: Aufdickung
20: Spule
21: Magnetkörper
22: Bremsbelagträger
23: Mitnehmer, ringförmig mit Außenverzahnung
40: Kühlrippen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

AT 518125 A1 [0003]
DE 202007019072 U1 [0004]
DE 102010049744 A1 [0005]

Claims

Antrieb, insbesondere Elektromotor, mit einem Anschlusskasten, wobei ein Statorgehäuseteil des Antriebs mit einem ersten Lagerschild verbunden ist, an dem eine Lageraufnahme für ein erstes Lager zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Lagerschild ein Unterteil, insbesondere wannenförmiges Unterteil, ausgeformt ist, auf welches ein Deckelteil des Antriebs aufgesetzt ist, insbesondere und mit dem Unterteil verbunden ist, wobei im Statorgehäuseteil ein Statorblechpaket aufgenommen ist, in welchem eine aus Wicklungsdraht gebildete Statorwicklung angeordnet ist, wobei die Enden des Wicklungsdrahtes zu einer Verschaltungseinheit geführt sind, mit welcher ein Gegensteckbinderteil verbunden ist, das mit einem Steckverbinderteil steckverbunden ist, welches von einer Leistungselektronik umfasst ist, die innerhalb des Anschlusskastens angeordnet ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungseinheit mit der Statorwicklung und/oder dem Statorblechpaket verbunden ist, insbesondere fest verbunden ist, insbesondere steckverbunden und/oder klebeverbunden ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik eine Leiterplatte aufweist, auf welcher das Steckverbinderteil bestückt ist, insbesondere indem Kontakte des Steckverbinderteils mit Leiterbahnen der Leiterplatte lötverbunden sind und/oder dass der Kühlkörper aus einem Material höherer Wärmeleitfähigkeit als das Material des ersten Lagerschilds gefertigt ist, insbesondere wobei der Kühlkörper aus Aluminium und das Lagerschild aus Stahl oder Stahlguss.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Oberflächenbereich der Leistungselektronik an einen Kühlkörper angedrückt ist, welcher in eine Ausnehmung des Lagerschildes eingesetzt ist, insbesondere wobei der erste Oberflächenberiech ein Oberflächenabschnitt eines auf der Leiterplatte bestückten Leistungsmoduls ist, insbesondere welches Leistungshalbleiter aufweist, insbesondere wobei am Rand der Ausnehmung im Lagerschild eine Stufe eingebracht ist, gegen welche der Kühlkörper angedrückt ist, insbesondere mit der von einem Federelement erzeugten elastischen Federkraft angedrückt ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Rotorwelle ein Lüfter drehfest verbunden ist, insbesondere wobei der vom Lüfter geförderte Luftstrom einen durch das erste Lagerschild in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Richtung der Drehachse der Rotorwelle des Elektromotors, durchgehenden Kanal, der in den Freiraum mündet, und den Freiraum durchströmt.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kühlkörper ausgeformte Kühlrippen in einen zwischen Lagerschild und Statorgehäuseteil ausgebildeten Freiraum hineinragen, insbesondere wobei der Freiraum von einem von einem Lüfter geförderten Luftstrom durchströmt ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Oberflächenbereich der Leistungselektronik an eine Aufdickung des Lagerschilds, insbesondere also an einen Bereich des Lagerschilds, der eine im Vergleich zu den an ihn angrenzenden Bereichen des Lagerschilds eine erhöhte Wandstärke aufweist, angedrückt ist, insbesondere mittels von einem oder dem Federelement erzeugter Federkraft, insbesondere wobei der zweite Oberflächenberiech ein Oberflächenabschnitt eines auf der Leiterplatte bestückten Wärme erzeugenden Bauelements ist, insbesondere welches zumindest einen Leistungshalbleiter aufweist oder als Leistungshalbleiter ausgeführt ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik über eine Steckverbindung mit der Signalelektronik elektrisch verbunden ist, insbesondere wobei im Anschlusskasten ein Federelement, insbesondere zwischen der Leistungselektronik und der Signalelektronik, derart angeordnet ist, dass die Signalelektronik zum Deckelteil hin und die Leistungselektronik zum Unterteil gedrückt werden, insbesondere wobei ein Oberflächenbereich der Signalelektronik an einen aufgedickten Wandbereich angedrückt wird, insbesondere wobei der Oberflächenbereich ein Oberflächenabschnitt eines auf einer Leiterplatte der Signalelektronik bestückten Wärme erzeugenden Bauelements ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der vom ersten Lagerschild abgewandten Seite des Statorgehäuseteils ein Flanschteil zur Aufnahme eines weiteren Lagers der Rotorwelle mit dem Statorgehäuseteil verbunden ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungseinheit auf einen axialen Endbereich der Statorwicklung aufgesteckt ist.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungseinheit eine Sternschaltung oder Dreieckschaltung der Statorwicklung bewirkt.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageraufnahme für das erste Lager als in axialer Richtung zum Statorgehäuseteil am Lagerschild hervorragender Bereich ausgeformt ist, wobei am Lagerschild ein ringförmiger, in Umfangsrichtung umlaufender, in axialer Richtung zum Statorgehäuseteil am Lagerschild hervorragender Kragenbereich ausgeformt ist, welcher von der Lageraufnahme beabstandet ist und welcher die Lageraufnahme radial umgibt, insbesondere also in Umfangsrichtung vollständig umlaufend radial umgibt, wobei ein Stator eines Winkelsensors radial zwischen dem Kragenbereich und der Lageraufnahme angeordnet und mit dem Lagerschild verbunden ist, wobei ein Rotorteil des Winkelsensors mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist, insbesondere wobei das Rotorteil eine Leiterplatte aufweist, mit der ein Blechteil drehfest verbunden ist, welches in axialer Richtung zwischen der Verschaltungseinheit und der Leiterplatte angeordnet ist, insbesondere zur Abschirmung des Winkelsensors vor Magnetfeldern der Statorwicklung.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator des Winkelsensors mittels einer Steckverbindung mit der Signalelektronik verbunden ist, wobei die Steckverbindung durch eine durch das erste Lagerschild durchgehende Ausnehmung hindurchragt.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von dem Statorgehäuseteil abgewandten Seite des ersten Lagerschilds ein Magnetkörper angeordnet ist, der mit dem Lagerschild verbunden ist, insbesondere wobei am Magnetkörper eine in Umfangsrichtung umlaufende Stufe ausgeformt ist, welche an einem in Umfangsrichtung umlaufenden Zentrierkragen des Lagerschilds anliegt.
Antrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ringförmigen Vertiefung des Magnetkörpers eine Spule aufgenommen ist, wobei eine ferromagnetische Ankerscheibe axial zwischen dem ersten Lagerschild und der Spule angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe mit dem Magnetkörper drehfest verbunden ist und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, wobei ein axial zwischen der Ankerscheibe und dem Lagerschild angeordneter Bremsbelagträger mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist und in axialer Richtung relativ zur Rotorwelle bewegbar angeordnet ist, insbesondere wobei der Bremsbelagträger eine Innenverzahnung aufweist, mit welcher der Bremsbelagträger auf eine Außenverzahnung eines ringartigen Mitnehmers aufgesteckt ist, wobei der Mitnehmer mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist, wobei das Lagerschild eine als Bremsfläche fungierende, insbesondere fein bearbeitete ebene Fläche aufweist, wobei am Magnetkörper abgestützte weitere Federelemente auf die Ankerscheibe drücken.