DE3235866A1

DE3235866A1 - Motor

Info

Publication number: DE3235866A1
Application number: DE19823235866
Authority: DE
Inventors: Hisamitsu Yokkaichi Mie Mori
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1983-05-11
Also published as: DE3235866C2; US4487514A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Motor gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekannter Motor mit Staudrucklagern enthält im allgemeinen ein einen horizontalen Boden aufweisendes Gehäuse und eine feststehende Welle, die auf dem Boden vertikal nach oben steht. Am Außenumfang der feststehenden Welle gelangt drehbar eine zylindrische Drehwelle in Eingriff, an der ein Rotor montiert ist. Dieser Motor besitzt außerdem ein Staudrucklager für radiale Belastung sowie ein Staudrucklager für Längsbelastung. Das Staudrucklager für radiale Belastung besitzt eine in der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle ausgebildete Luftrillenanordnung. Wenn sich die Drehwelle dreht, dient die Luftrillenanordnung zum Erzeugen einer Druckluftströmung zwischen der äußeren ümfangsflache der feststehenden Welle und der inneren ümfangsflache der Drehwelle, um dadurch die Radialbelastung der Drehwelle aufzunehmen. Das Staudrucklager für die Längsbelastung besitzt eine am Boden ausgebildete Luftrillenanordnung. Wenn die Drehwelle gedreht wird, dient die Luftrillenanordnung zum Erzeugen einer Druckluftströmung zwischen dem Boden und der unteren Stirnseite der Drehwelle, um dadurch die Längsbelastung der Drehwelle aufzunehmen.

Um die erwähnte Luftdruckströmung zu erzeugen, sollten die bei diesem Vorgang beteiligten Bauelemente derart bearbeitet sein, daß sie eine hohe Abmessungsgenauigkeit auf v/eisen. In anderen Worten: Der oben beschriebene herkömmliche Motor ist so aufgebaut, daß Druckluftströmungen zwischen der Außenumfangsflache der feststehenden Welle und der Innenumfangsflache der Drehwelle sowie zwischen

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der unteren Stirnseite der Drehwelle und dem Boden des Gehäuses erzeugt werden. Folglich sollten diese Oberflächen der Bauteile so bearbeitet sein, daß sie eine hohe Abmessungsgenauigkeit besitzen. Da weiterhin die Druckluftströmung zwischen der unteren Stirnseite der Drehwelle und dem Gehäuseboden erzeugt wird, um die Längsbelastung der Drehwelle aufzunehmen, muß der Boden möglichst exakt senkrecht bezüglich der feststehenden Welle angeordnet sein. Also sollten die feststehende Welle und der Boden ebenfalls mit hoher Genauigkeit bearbeitet sein. Dies bedeutet, daß der herkömmliche Motor eine große Anzahl von Bauteilen aufweist, die mit einem hohen Maß an Genauigkeit gefertigt werden müssen. Demzufolge sind zur Herstellung des Motors mehrere komplizierte Herstellungsschritte erforderlich, so daß die Herstellungskosten unerwünscht hoch sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Staudrucklager aufweisenden Motor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem weniger Bauteile eine extrem hohe Bearbeitungsgenauigkeit besitzen müssen, der einfach herstellbar ist und dessen Herstellungskosten relativ gering sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Motor sind also das erste und zweite Staudrucklager an der Außenumfangsflache der feststehenden Welle ausgebildet und so konstruiert, daß sie jeweils Staudruckluftströmungen zwischen der äußeren Umfangsfläche der feststehenden Welle und der Umfangsflache des Hohlraums erzeugen. Folglich müssen bei dem erfindungsgemäßen Motor lediglich die Außenumfangsflache der

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feststehenden Welle und die Umfangsflache des Hohlraums eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit aufweisen. Demzufolge hat der Motor also weniger Bauteile, die mit extrem präziser Bearbeitungsgenauigkeit hergestellt werden müssen, so daß der Motor im Vergleich zu dem herkömmlichen Motor einfacher und billiger hergestellt werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: 10

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Motors gemäß einer ersten Ausfuhrungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines Motors gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 und 5 Kennlinien, die die pneumatischen Drücke des Motors gemäß Fig. 3 in Längs-, bzw. Radialrichtung veranschaulichen, und

Fig. 6 eine Seitenansicht der feststehenden Welle des Motors gemäß Fig. 3.

Fig. 1 zeigt einen Motor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Motor 10 besitzt ein Gehäuse Dieses Gehäuse 12 hat einen Zylinderkörper 16, der an einem Ende mit einer Bodenwand 14 verschlossen ist, während ein abnehmbar an dem Körper 16 montierter Deckel 18 das andere Ende des Körpers 16 verschließt. Die Bodenwand besitzt in der Mitte einen Ansatz 20. An dem Ansatz 20 ist eine zylindrische feststehende Welle 22 befestigt. Die Welle 22 erstreckt sich von der Bodenwand 14 vertikal

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in das Gehäuse 12. Die Welle 22 besitzt weiterhin ein (nicht gezeigtes) Lüftungsloch, welches sich von ihrer freien Stirnseite nach unten erstreckt und mit der Außenseite des Gehäuses 12 strömungsverbunden ist. 5

Der Motor 10 besitzt weiterhin eine im wesentlichen zylindrische Drehwelle 24, die drehbar und koaxial auf der Welle 22 gelagert ist. Die Welle 24 besitzt einen zylindrischen Hohlraum 26, der bezüglich der Drehwelle

10" koaxial angeordnet und am unteren Ende der Drehwelle 24 offen ist. Der Hohlraum 26 besitzt einen Boden 30, der in Berührung bringbar ist mit der freien Stirnseite der Welle 22. An dem Boden 30 ist eine Stahlkugel 28 montiert, die die Längsbelastung der Drehwelle 24 bei niedrigen Drehzahlen aufnimmt. Der Durchmesser des Hohlraums 26 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Welle 22. Die Welle 22 ist in den Hohlraum 26 soweit eingesetzt, daß ihre freie Stirnfläche mit der Stahlkugel 28 in Berührung kommt. Somit wird die Drehwelle 24 von der feststehenden Welle 22 drehbar und koaxial gelagert. Der obere Endabschnitt der Welle 24 erstreckt sich durch den Deckel 18 über das Gehäuse 12 hinaus.

Auf der Welle 24 ist ein Rotor 32 montiert, der ein zylindrisches Magnetgehäuse 24 besitzt, welches koaxial mit der Welle 24 in Eingriff steht und zusammen mit der Welle 24 dreht. In dem Magnetgehäuse 34 sind ein Ringmagnet 3 6 und ein Ringmagnetkern 38 montiert. Der Rotor ist radial außerhalb bezüglich des Hohlraums 26 angeordnet, 30

Der Motor 10 enthält einen in dem Gehäuse 12 montierten Stator 40, der die Welle 24 zusammen mit dem Rotor 32 dreht. Der Stator 40 besitzt einen Statorkern 42, der an der Innenumfangsfläche des Körpers 16 des Gehäuses 12 befestigt ist und radial außen bezüglich des Rotors 32

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angeordnet ist. Der Stator 40 besitzt einen zylindrischen Spulenkörper 46, um dessen Außenumfang mehrere Ankerspulen 44 gewickelt sind, und der radial außen bezüglich des Rotors 32 zwischen diesem und dem Statorkern 42 liegt.

Der Spulenkörper 4 6 ist mit einer Schraube 48 an dem Deckel 18 befestigt. Somit befindet sich der Stator 40 bezüglich des Hohlraums 26 und des Rotors 32 in radialer Richtung außen. An dem Spulenkörper 46 ist oberhalb des Rp^ tors 32 eine Schaltungsplatte 50 befestigt. Ein (nicht dargestellter) Detektor zum Feststellen der Drehstellung des Rotors 32 und ein (nicht dargestellter) elektronischer Schaltungsteil zum sequentiellen Erregen der jeweiligen elektrischen Spulen 44 entsprechend dem von dem Detektor abgegebenen Signal sind auf der Schaltungsplatte 50 montiert.

Der Motor 10 enthält weiterhin ein erstes und zweites Staudrucklager 52 und 54, die auf der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle 22 ausgebildet sind. Das erste Staudrucklager 52 besitzt eine pfeil- oder fischgrätförmige Luftrillenanordnung 56 auf der Außenumfangsflache des unteren Endabschnitts der Welle 22. Die Rillenanordnung 56 dient zum Erzeugen einer Staudruckluftströmung zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der Umfangsflache des Hohlraums 26 durch die Drehung der Welle 24, damit die radiale Belastung der Welle 24 aufgenommen wird. Das zweite Staudrucklager 54 besitzt eine spiralförmig ausgebildete Luftrillenanordnung 58, die auf der Außenumfangsfläche des freien Endabschnitts der Welle 22 ausgebildet ist. Die Rillenanordnung 58 dient zum Erzeugen einer Staudruckluftströmung zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 24 und der Umfangsflache des Hohlraums 26 durch Drehen der Welle 24, um die Längsbelastung der Welle 24 aufzunehmen. Die durch die Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluftströmung enthält die radiale Stau-

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drucklagerung der radialen Belastung der Welle 24.

Der oben beschriebene Motor 10 arbeitet wie folgt: Wenn die Ankerspule 44 erregt wird und der Rotor 32 und die Welle 24 gedreht werden, wird zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der ümfangsflache des Hohlraums 26 durch den Bewegungsvorgang der Rillenanordnungen 56 und 58 die Druckluftströmung erzeugt. Somit wird ein Luftdruck zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der Ümfangsflache des Hohlraums 26 mit dem Ergebnis erzeugt, daß die Welle 24 den Kontakt mit der Welle 22 und der Stahlkugel 28 verliert. Die von der Rillenanordnung 56 erzeugte Druckluftströmung enthält als Hauptkomponente den radialen Luftdruck und nimmt die radiale Belastung der Welle 24 auf. Die von der Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluftströmung enthält als eine Hauptkomponente den Längsluftdruck und nimmt die Längesbelastung der Welle 24 auf. Die von der Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluftströmung enthält außerdem den radialen Luftdruck und nimmt die radiale Belastung der Welle 24 auf. Die von den Rillenanordnungen 56 und 58 erzeugten Luftdruckströmungen strömen durch das (nicht gezeigte) Lüftungsloch an der Welle 22 aus dem Gehäuse 12.

Bei dem oben beschriebenen Motor 10 ist sowohl das erste als auch das zweite Staudrucklager 52 bzw. 54 zur Aufnahme der radialen und Längsbelastungen der Welle 24 auf der Außenumfangsfläche derselben Welle 22 ausgebildet. Daher sind die Teile, die zur Erzeugung der Druckluftströmungen mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit ausgeführt werden müssen, lediglich die Außenumfangsflache der Welle 22 und die Ümfangsflache des Hohlraums 26. Somit ist die Anzahl der Bauteile, die hohe Bearbeitungsgenauigkeit erfordern, kleiner als bei dem herkömmlichen Motor. Folglich kann der Motor 10 einfach bearbeitet und billig hergestellt

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werden. Weiterhin ist bei dem Motor 10 die feststehende Welle 22 in den Hohlraum 26 der Welle 24 eingesetzt,und der Rotor 32 und der Stator 40 liegen radial außerhalb bezüglich des Hohlraums. Daher kann die Länge der Drehwelle 24 verkürzt werden,und die axiale Länge des gesamten Motors kann ebenfalls verkürzt werden. Auf diese Weise kann der Schwerpunkt des Rotors tiefer gelegt werden, um eine stabile Drehung zu erzielen und das axiale Wandern der Welle 24 zu verhindern. Da weiterhin das Gewicht der Welle 24 verringert werden kann, kann die Trägheit der Welle 24 vermindert und dadurch die Beschleunigung des Motors verbessert werden.

Im folgenden soll eine zweite Ausführungsform der Erfindung anhand der Fig. 2 beschrieben werden, in der die gleichen Teile wie bei dem Motor in Fig. 1 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Es sollen lediglich die bezüglich der ersten Ausführungsform unterschiedlichen Bauteile beschrieben werden.

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Ein Motor 60 besitzt eine an der Bodenwand 14 eines Gehäuses 12 befestigte feststehende Welle 22, die sich von der Bodenwand 14 in dem Gehäuse 12 vertikal nach oben erstreckt. Die Welle 22 besitzt eine Außenumfangsflache sowie ein koaxial zu der Welle 22 in dieser augebildetes Innenloch 62 kreisförmigen Querschnitts. In anderen Worten: Die Welle 22 hat zylindrische Form. Das untere. Ende des Lochs 62 ist von einer Stirnplatte 64 verschlossen. In der Stirnplatte 64 ist ein Lufteinlaßloch 66 ausgebildet. Auf der Stirnplatte 46 ist eine Längsdrucklager-Stahlkugel 68 montiert.

Der Motor 60 besitzt außerdem eine drehbar und koaxial bezüglich der Welle 2 gelagerte Drehwelle 24, die einen im wesentlichen zylindrischen Hauptkörper 70 und eine

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koaxial am unteren Ende des Hauptkörpers 70 befestigte Hülse 72 aufweist. Die Welle 24 besitzt einen mit dem Hauptkörper 70 koaxialen Hohlraum 26, der durch das Innenloch der Hülse 72 gebildet wird. Der Hohlraum 26 ist am unteren Ende der Welle 24 offen und besitzt einen Boden In den Hohlraum 62 ist die Welle 22 eingesetzt. Die Welle •24 besitzt eine zylindrische Innenwelle 74, die koaxial und einstückig mit dem Körper 70 ausgebildet ist und sich vom Boden 30 des Hohlraums 26 nach unten erstreckt. Die Innenwelle 74 ist drehbar in das Loch 62 der Welle 22 eingesetzt. Die Stirnseite der Innenwelle 74 steht in Berührung mit.der Stahlkugel 68. Auf diese Weise ist die Welle 24 drehbar und koaxial bezüglich der Welle 22 gelagert.

Auf der Außenumfangsfläche der Welle 22 sind ein erstes Staudrucklager 52 zur Aufnahme der Radialbelastung der Welle 24 und ein zweites Staudrucklager 54 zur Aufnahme der Längsbelastung der Welle 24 ausgebildet. Das erste Lager 52 besitzt eine pfeil- oder fischgrätförmige Luftrillenanordnung 56 auf der Außenumfangsfläche des unteren Abschnitts der Welle 22. Das zweite Lager 54 besitzt eine spiralförmige Luftrillenanordnung 58 auf der Außenumfangsfläche des freien Endabschnitts der Welle 22.Die Rillenanordnungen 56 und 58 erzeugen Luftdruckströmungen zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der Umfangsflache des Hohlraums 26, um die radialen bzw. Längsbelastungen der Welle 24 aufzunehmen. Der Motor 60 besitzt weiterhin ein auf der Außenumfangsflache der Innenwelle 24 ausgebildetes drittes Staudrucklager 76 zur Aufnahme der radialen Belastung der Welle 24 sowie ein auf der Außenumfangsflache der Innenwelle 74 ausgebildetes viertes Staudrucklager 78 zur Aufnahme der Längsbelastung der Welle 24. Das dritte Lager 76 besitzt eine auf der Außenumfangsflache des freien Endabschnitts der Innenwelle

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ι 74 ausgebildete pfeil- oder fischgrätförmige Luftrillenanordnung 80. Das vierte Lager 78 besitzt eine in der Außenumfangsflache des Basisabschnitts der Innenwelle ausgebildete spiralförmige Luftrillenanordnung 82. Die Rillenanordnungen 80 und 82 dienen zum Erzeugen von Luftdruckströmungen zwischen der Außenumfangsflache der Innenwelle 74 und der Umfangsflache des Lochs 62, der Welle 22, um die radialen bzw. Längsbelastungen der Welle 24 aufzunehmen. Der Motor 60 enthält weiterhin einen auf der '0 Welle 24 montierten und mit dieser zusammen drehenden Rotor 32, sowie einen an dem Gehäuse 12 befestigten Stator 40. Der Rotor 32 und der Stator 40 befinden sich jeweils radial außerhalb bezüglich des Hohlraums 26.

Wenn die Welle 24 des Motors 60 gedreht wird, wird sie ohne Berührung der Welle 22 und der Stahlkugel 68 aufgrund der Wirkung des ersten bis vierten Staudrucklagers 52, 54, 76 bzw. 78 gedreht. Die durch das erste bis vierte Lager 52, 54, 76, 78 erzeugten Staudruckluftströmungen gelangen von dem Boden 30 über ein (nicht gezeigtes) Lüftungsloch aus dem Gehäuse 16.

Die Arbeitsweise und die Vorteile des derart aufgebauten Motors 60 sind ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser zweiten Ausführungsform enthält der Motor 60 zusätzlich zu dem ersten und zweiten Staudrucklager 52 bzw. 54 das dritte und vierte Staudrucklager 76 bzw. 78. Daher kann dieser Motor 60 stärkere Druckluftströmungen erzeugen als die erste Ausführungsform, so daß die Aufnahmekapazitäten für radiale und Längslasten erhöht sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 soll nun eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben werden. 35

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Ein Motor 84 besitzt ein Gehäuse 12, welches einen Zylinderkörper 16 besitzt. Der Körper 16 ist an seinem unteren Ende von einer Bodenwand 14 verschlossen, sein oberes Ende ist offen. Die Bodenwand 14 besitzt in der Mitte einen Ansatz 20, an der eine zylindrische feststehende Welle 2 befestigt ist, die sich von der Bodenwand 14 durch die öffnung des Gehäuses 12 vertikal nach oben erstreckt.

Der Motor 84 besitzt eine bezüglich der Welle 22 drehbar und koaxial gelagerte zylindrische Drehwelle 24. Das Innenloch der Drehwelle 24 ist am oberen Ende mit einer Stirnplatte 86 verschlossen. Koaxial bezüglich der Welle 24 ist ein zylindrischer Hohlraum 26 ausgebildet, der von der Stirnplatte 86 und dem Innenloch der Welle 24 definiert wird. Der Hohlraum 26 ist am unteren Ende der Welle 24 offen, und er besitzt einen durch die Stirnplatte 86 gebildeten Boden 30. Der Hohlraum 26 besitzt einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser der Welle 22. Die Welle 22 ist in den Hohlraum 26 eingesetzt.

Auf diese Weise wird die Welle 24 bezüglich der Welle 22 drehbar und koaxial gelagert. Die Welle 22 ist soweit eingesetzt, daß ihre Stirnseite mit dem Boden 30, d. h. mit der Stirnplatte 86 in Berührung kommt. Die Stirnplatte 86 besitzt ein Lüftungsloch 88. Die Stirnplatte 86 dient als Längsdrucklager der Welle 24 bei Stillstand oder bei niedrigen Drehzahlen des Motors.

Der Motor 84 besitzt weiterhin ein erstes und zweites Staudrucklager 52 bzw. 54, die in der Außenumfangsflache der Welle 22 gebildet sind. Das erste Lager 52 besitzt eine in der Außenumfangsflache des Basisabschnitts der Welle 22 ausgebildete pfeil- oder fischgrätförmige Luftrillenanordnung 56, die zum Erzeugen einer Luftdruckströmung zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der Umfangsfläche des Hohlraums 26 durch Drehen der Welle 24

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dient, um die radiale Belastung der Welle 24 aufzunehmen. Das zweite Lager 54 besitzt in der Außenumfangsflache des Mittelabschnitts und des freien Endabschnitts der Welle ausgebildete spiralförmige Luftrillen 58. Die Rillenan-Ordnung 58 dient zum Erzeugen einer Luftdruckströmung zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsflache des Hohlraums 26 durch Drehen der Welle 24, um die Längsbelastung der Welle 24 aufzunehmen. Die von der Rillenanordnung 58 erzeugte Druckluftströmung enthält Ί0 den radialen Staudruck zur Aufnahme der radialen Belastung der Welle 24.

Im folgenden sollen die Besonderheiten der Druckluftströmungen beschrieben werden, die durch das erste und zweite Staudrucklager erzeugt werden. Wenn die Welle 24 dreht, werden zwischen der Außenumfangsflache der Welle und der Umfangsflache des Hohlraums 24 durch die Rillenanordnungen 56 und 58 Druckluftströmungen erzeugt. Die Luft strömt dann von der Öffnung am unteren Ende des Hohlraums 26 in den Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche der Welle 22 und der Umfangsflache des Hohlraums 26, bevor sie durch das Loch 88 der Stirnplatte 86 ausströmt. Der pneumatische Druck wird zwischen der Außenumfangsf lache der Welle 22 und der Umfangsflache des Hohlraums 26 durch die Staudruckluftströmung erzeugt. Insbesondere wird der pneumatische Druck, der den radialen Druck als eine Hauptkomponente enthält, an der mit der Rillenanordnung 56 versehenen Stelle erzeugt. Der den Längsdruck als eine Hauptkomponente enthaltende pneumatische Druck wird an der mit der Rillenanordnung 58 ausgestatteten Stelle erzeugt, und weiterhin wird hier auch ein radialer pneumatischer Druck erzeugt. Die Fig. 4 und 5 zeigen die Kennlinien oder den Verlauf der pneumatischen Drücke. In Fig. 4 zeigt die Kurve Ps den Druckluftverlauf in Längsrichtung über der radialen Richtung der Welle

In Fig. 5 zeigt die Kurve Pr den Druckluftverlauf in radialer Richtung über der axialen Richtung der Welle 22. Wie man aus den Fig. 5 und 6 ersieht, errreicht der von der Rillenanordnung 56 erzeugte radiale Luftdruck an der Stelle A bei der axialen Mitte des durch die Rillenanordnung 56 definierten Bereichs ein Maximum. Der von der Rillenanordnung 58 erzeugte radiale Luftdruck erreicht an der Stelle B ein Maximum, wo das obere Ende des durch die Rillenanordnung 58 gebildeten Bereichs liegt. 10

Der Motor 84 besitzt weiterhin einen Rotor 32, der auf der Welle 24 montiert ist und sich zusammen mit dieser dreht. Der Rotor 3 2 besitzt ein zylindrisches Magnetgehäuse 34, welches koaxial mit der Welle 24 in Eingriff steht, und in dem Magnetgehäuse 34 sind ein Ringmagnet und ein Ringmagnetkern 38 montiert. Der Rotor 3 2 ist auf der Außenumfangsflache der Welle 24 derart montiert, daß er in der Nähe derjenigen Stelle liegt, an der von der Rillenanordnung 56 der maximale Luftdruck erzeugt wird, d. h. er ist in der Nähe der Stelle A, insbesondere oberhalb der Stelle A angeordnet. Der Motor 84 besitzt einen Lichtablenkspiegel 90,.der auf der Welle 24 als Lastelement montiert ist und sich zusammen mit der Welle dreht. Der Spiegel 90 hat polygonale Form. Der Spiegel ist auf der Außenumfangsflache der Welle 24 mit einer Mutter 26 montiert, wobei er oben und unten von einem oberen und unteren Halter 92 bzw. 74 gehalten wird. Der Spiegel 90 ist auf der Welle 24 in der Nähe derjenigen Stelle angeordnet, die bezüglich des von der Rillenan-Ordnung 58 erzeugten radialen Luftdrucks ein Maximum aufweist, d. h. ,er ist in der Nähe der Stelle B, insbesondere unterhalb der Stelle B montiert. Auf diese Weise liegen der Rotor 32 und der Spiegel 9 0 zwischen den Stellen A und B. Der obere Endabschnitt 24a der Welle erstreckt sich von dem Spiegel 90 nach oben, und der untere

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Endabschnitt 24b erstreckt sich von dem Rotor 3 2 nach unten. Der obere und unLcre Endabschnitt 24a bzw. 24b besitzen gleichen Außendurchmesser.

Der Motor 84 besitzt weiterhin einen Stator 40/ der in dem Gehäuse 12 montiert ist, um die Welle 24 zusammen mit dem Rotor 32 zu drehen. Der Stator 40 besitzt einen an der Innenumfangsflache des Körpers 16 des Gehäuses 12 befestigten Statorkern 32, der bezüglich des Rotors 3 2 radial außen liegt. Weiterhin besitzt der Stator 4 0 einen zylindrischen Spulenkörper 46, um dessen Außenumfang mehrere Ankerspulen 44 gewickelt sind. Der Spulenkern liegt bezüglich des Rotors 3 2 radial außen zwischen dem Rotor 32 und dem Statorkern 42. Der Spulenkörper 46 ist an der Bodenwand 14 mit einer Schraube 98 befestigt.

Unterhalb des Rotors 3 2 ist an dem Spulenkörper 46 eine Schaltungstafel 50 befestigt. Auf dieser ist ein (nicht gezeigter) Detektor zum Erfassen der Drehstellung des Rotors 32 montiert.

Wenn bei dem so aufgebauten Motor 84 die Welle 34 gedreht wird, wird zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der ümfangsflache des Hohlraums 26 durch die Rillenanordnungen 56 und 58 die Druckluftströmung erzeugt. Auf diese Weise werden zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der Ümfangsflache des Hohlraums 26 durch die Druckluftströmung die pneumatischen Radial- und Längsdrücke erzeugt. Auf diese Weise wird die Welle 24 ohne Berührung der Außenumfangsflache und der Stirnseite der Welle 22 gelagert.

Bei dem Motor 84 sind das erste und zweite Staudrucklager 52 und 54 zur Aufnahme der radialen und Längsbelastungen der Welle 24 auf der Außenumfangsflache der Welle 22 ausgebildet. Daher sind diejenigen Teile, die zur Erzeugung

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der Staudruckluftstromungen mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit ausgeführt werden müssen, nur die Außenumfangsflache der Welle 22 und die Umfangsflache des Hohlraums 26. Es sind also im Vergleich zu dem herkömmlichen Motor weniger Teile, die mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit hergestellt werden müssen.Also kann der Motor 84 einfach und billig hergestellt werden. Weiterhin liegen bei dem Motor 84 der Rotor 32 und der eine große Masse besitzende Spiegel 92 jeweils in der Nähe der Maximaldruckstelle A der Rillenanordnung 56 bzw. der Maximaldruckstelle B der Rillenanordnung 58. Folglich kann die Drehung der Welle 24 stabilisiert werden, um hohe Drehgenauigkeit zu erzielen. Weiterhin kann das Wandern oder Schwanken der Welle 24 verhindert werden. Insbesondere liegen der Rotor 32 und der Spiegel 90 zwischen den Stellen A und B. Folglich kann der Lagerzustand der Welle 24 weiter stabilisiert werden. Darüber hinaus wird bei dem Motor 84 die Schaltungstafel 50 durch die in den Zwischenraum zwischen der Außenumfangsflache der Welle 22 und der Umfangsflache des Hohlraums 26 strömende Luft gekühlt. Daher ist zur Kühlung der Schaltungstafel keine spezielle Kühlanordnung erforderlich, was den Aufbau des Motors weiter vereinfacht. Ferner besitzen die beiden Endabschnitte 24a und 24b der Welle 24 gleichen Außendurchmesser. Somit kann die Welle 24 leicht an beiden Enden in einer Auswuchtungsmaschine montiert werden, wenn vor dem Zusammenbau des Motors die aus der Welle 24, dem Rotor 32, dem Spiegel 9 0 und dem unteren und oberen Halter 92 und 94 bestehende Einheit ausgewuchtet wird. Der obere Endabschnitt 24a der Welle 24 erstreckt sich von dem Spiegel 90 nach oben, so daß, wenn die Stirnplatte 86 im Preßsitz in das obere Ende eingesetzt wird, verhindert werden kann, daß Größenschwankungen der Welle 24 die Stelle beeinflussen, an der der Spiegel 90 auf der Welle montiert ist. Auf diese Weise kann der Spiegel 90, für den exakte Rundheit und Konzen-

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trizität gefordert wird, die ursprüngliche Einstellgenauigkeit beibehalten.

Bei dem oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispiel ist das erste Staudrucklager an dem Basisabschnitt der feststehenden Welle ausgebildet, während das zweite Staudrucklager an dem freien Endabschnitt der . stationären Welle ausgebildet ist. Dieses erste und zweite Lager können jedoch auch an entgegengesetzten Stellen oder am Umfangsbereich des Hohlraums angeordnet sein, um ähnliche Wirkungen und Vorteile zu erzielen. In den oben beschriebenen Ausführungsformen liegt der Rotor entsprechend einem Motor mit Innenrotor innerhalb des Stators. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung kann beispielsweise auch angewendet werden bei einem Motor mit Außenrotor, bei welchem der Rotor außerhalb des Stators liegt. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf einen bürstenlosen Motor beschränkt, sondern kann auch bei anderen Motortypen eingesetzt werden. Bei der oben beschriebenen dritten Ausführungsform braucht das Lastelement nicht ein lichtablenkender Spiegel zu sein, sondern das Lastelement kann beispielsweise auch ein Platten- oder Drehteller sein.

BAD ORiGIMAL

Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN -KRAMER ZWiRNER - HOFFMANN

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsul! Radeckeslraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 WiesDaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

TOKYO SHIBAURA DENKI K.K. 82/87 116

Horikawa-cho, Saiwai-ku, Dr/sch

Kawasaki-shi, Japan

Motor

Patentansprüche

Motor, mit einem Gehäuse (12), einer aufrecht auf dem Gehäuse stehenden Welle (22) mit einer Außenumfangsflache, einer Drehwelle (24) mit einem zu dieser koaxialen zylindrischen Hohlraum (26) , der an einem Ende der Drehwelle offen ist und in den die feststehende Welle eingesetzt ist, so daß diese die Drehwelle drehbar und koaxial lagert, einem auf der Drehwelle montierten und mit ihr zusammen drehenden Rotor (32), einem in dem Gehäuse montierten Stator (40) zum Drehen des Rotors, einem ersten Staudrucklager (52) zum Aufnehmen der radialen Belastung der Drehwelle und einem zweiten Staudrucklager (54) zum Aufnehmen der

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hofimann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. JUr-DiPL-InQ-(PaL-AsS^PaL-AnW. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

Längsbelastung der Drehwelle, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Staudrucklager (52) auf der Außenumfangsflache der feststehenden Welle (22) ausgebildet ist, um eine Staudruckluftströmung zwischen der Außenumfangsflache der feststehenden Welle und der ümfangsflache des Hohlraums (26) durch die Drehung der Drehwelle (24) zu erzeugen und die radiale Belastung der Drehwelle aufzunehmen, und daß das zweite Staudrucklager (54) auf der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle (22) ausgebildet ist, um eine Staudruckluftströmung zwischen der Außenumfangsfläche der feststehenden Welle und der Umfangsfläche des Hohlraums durch Drehung der Drehwelle zu erzeugen und die Längsbelastung der Drehwelle aufzunehmen.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Staudrucklager (52) eine pfeil- oder fischgrätförmige. Luftrillenanordnung (56) enthält, die auf der Außenumfangsflache der feststehenden Welle (22) ausgebildet ist, und daß das zweite Staudrucklager (54) eine spiralförmige Luftrillenanordnung (58) aufweist, die auf der Außenumfangsflache der feststehenden Welle ausgebildet ist.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Hohlraum (26) der Drehwelle (24) einen Boden (30) besitzt, der mit der freien Stirnseite der feststehenden Welle (22) in Berührung bringbar ist.
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die feststehende Welle (22) ein koaxial mit dieser ausgebildetes Innenloch (62) kreisförmigen Querschnitts aufweist, daß die Dreh-

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welle (24) eine zylindrische Innenwelle (74) besitzt, die sich bezüglich der Drehwelle von dem Boden (30) des Hohlraums (26) erstreckt und drehbar in das Innenloch der feststehenden Welle eingesetzt ist, daß ein drittes Staudrucklager (76) auf der Außenumfangsfläche der Innenwelle vorgesehen ist, um zwischen deren Außenumfangsflache und der Umfangsflache des Innenlochs durch die Drehung der Drehwelle eine Staudruckluftströmung zur Aufnahme der radialen Belastung der Drehwelle zu erzeugen, und daß ein viertes Staudrucklager (78) auf der Außenumfangsflache der Innenwelle vorgesehen ist, um zwischen deren Außenumfangsflache und der Umfangsflache des Innenlochs durch die Drehung der Drehwelle eine Staudruckluftströmung zur Aufnahme der Längsbelastung der Drehwelle zu erzeugen.
5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Staudrucklager (76) eine pfeil- oder fischgrätförmige Luftrillenanordnung

(80) aufweist, die auf der Außenumfangsfläche der Innenwelle (74) ausgebildet ist, und daß das vierte Staudrucklager (78) eine spiralförmige Luftrillenanordnung (82) besitzt, die auf der Außenumfangsfläche der Innenwelle ausgebildet ist.
6. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor und der Stator radial außen bezüglich des Hohlraums angeordnet sind.
7. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (32) auf der Drehwelle (24) in der Nähe derjenigen Stelle eines der ersten und zweiten Staudrucklager (52, 54) angeordnet ist, bei der der maximale pneumatische Druck erzeugt

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wird, und daß ein auf der Außenumfangsflache der Drehwelle montiertes Lastelement (90) vorgesehen ist, das in der Nähe derjenigen Stelle des anderen der ersten und zweiten Staudrucklager angeordnet ist, an der von diesem Lager der maximale pneumatische Druck erzeugt wird, und daß sich das Lastelement zusammen mit der Drehwelle dreht.
8. Motor nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Rotor (3 2) auf der Drehwelle (24) in der Nähe der Stelle des ersten Staudrucklagers (52) montiert ist, an der der maximale pneumatische Druck erzeugt wird, und daß ein Lastelement (90) an der Außenumfangsflache der Drehwelle in der Nähe derjenigen Stelle des zweiten Staudrucklagers (54) montiert ist, an der der maximale pneumatische Druck erzeugt wird, und daß sich das Lastelement zusammen mit der Drehwelle dreht.
9. Motor nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Rotor (32) und das Lastelement (90) jeweils zwischen der Stelle des maximalen pneumatischen Drucks des ersten Staudrucklagers (52) und der Stelle des maximalen pneumatischen Drucks des zweiten Staudrucklagers (54) angeordnet sind.
10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehwelle (24) sich mit einem Endabschnitt (24b) von dem Rotor (32) aus erstreckt und daß sich der andere Endabschnitt (24a) von dem Lastelement (90) erstreckt, wobei beide Endabschnitte den gleichen Außendurchmesser aufweisen.

. Motor nach Anspruch 10, dadurch g e k e η ri zeichnet, daß das Lastelement (90) ein licht-

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1 ablenkender Spiegel (90) ist.