DE4132609A1 - Elektrische maschine zur wandlung von elektrischer und mechanischer energie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine zur Wand­ lung von elektrischer und mechanischer Energie, insbesondere radialkraftbeaufschlagter Elektromotor zum Antrieb von Pum­ pen und Kompressoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrische Maschinen zur Wandlung von elektrischer und mechanischer Energie, beispielsweise Elektromotoren finden im allgemeinen Maschinenbau ein vielfältiges Anwendungsspek­ trum. Im besonderen kommt dem Betrieb derartiger Antriebs­ aggregate im Fahrzeugbereich eine besondere Stellung zu, wo­ bei zum Einsatz in Kraftfahrzeugen auf der Basis technischer und wirtschaftlicher Überlegung extreme Anforderungen bezüg­ lich Leistungsdichte, Zuverlässigkeit, Preiswürdigkeit, Ser­ vicefreundlichkeit und Geräuscharmut an die jeweilige elek­ trische Maschine gestellt werden.

Beispielhaft soll auf die DE-OS 39 28 375.5 verwiesen wer­ den, die eine von einer Exzenterwelle angetriebene Kolben­ pumpe zeigt. Bei Verwendung einer als Gleichstrommotor aus­ geführten elektrischen Maschine zum Antrieb einer derartigen Pumpe, beispielsweise nach der deutschen Patentanmeldung P 41 18 950.7, kommt es infolge der auf die Exzenterwelle ein­ wirkenden oszillierenden Kolbenkraft der Pumpe zur Durchbie­ gung der Exzenterwelle, wobei durch fertigungs- und be­ triebsbedingtes Lager- und Gehäusespiel des Elektromotors der massebehaftete und damit schwingungsfähige Läufer zwangsläufig als Schwingungsgebilde erheblich zur Geräusch­ entwicklung und zur Übertragung des Geräusches über die bei­ den Lager auf das als Resonanzkörper wirksame topfförmige Gehäuse beiträgt. Ferner muß das Gehäuse eine hohe Steifig­ keit besitzen, um die über das Wellenende in dem Gehäusetopf eingeleiteten Lagerstützkräfte aufnehmen zu können. Zudem ist die Lageranordnung an beiden Wellenenden in Hinsicht auf die erforderliche Baulänge des Aggregates als verbesserungs­ würdig anzusehen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch die separate Befestigung der elektrischen Anschlußkomponen­ ten am Motorgehäuse, was abgesehen von den Herstellkosten die Dichtwirkung an den Befestigungsstellen der elektrischen Anschlüsse beeinträchtigen kann.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Ma­ schine der im Oberbegriff genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß unter Verwendung einfacher Mittel ein unein­ geschränkt betriebssicheres, klein- und kurzbauendes sowie geräuscharmes Aggregat verwirklicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan­ spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst, wonach der Läufer im Ständer mittels einer Einpunktlagerung derart geführt ist, daß das der Antriebs- oder Abtriebsseite entgegenge­ setzte Ende der Welle frei von Lagerkräften rotieren kann, wobei die als Einpunktlagerung wirksame einzige Lagerstelle an der An- oder Abtriebsseite der Welle gelegen ist. Die Er­ findung basiert somit auf dem Gedanken, die Welle mit einer sogenannten fliegenden Lagerung im Ständer zu führen. Damit reduzieren sich die unerwünschten bauartbedingten Betriebs­ geräusche der elektrischen Maschine, die aus der Schwin­ gungserregung der Welle und dessen Fortpflanzung auf den Ge­ häusetopf infolge der bereits erwähnten, am Wellenende wirk­ samen ungleichförmigen Kräfte resultieren.

Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmässige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die im Zusammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Erfindung nachfolgend anhand einer Zeichnung näher darge­ stellt und erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens eine Prinzipskizze eines im Längsschnitt dargestellten Elek­ tromotors, dessen den Stator 3 bildendes Gehäuse, beispiel­ haft gezeigt, an einer Radialkolbenpumpe 7 angeflanscht ist. Die Kolbenkräfte Fy der in der Abbildung angedeuteten Ra­ dialkolbenpumpe 7 rufen am wellenseitigen Exzenter 6 oszil­ lierende Querkräfte hervor, die in Abhängigkeit vom Kraft­ angriffspunkt, Lagerabstand, Lagerspiel und Wellenquer­ schnitte Biegeschwingungen in den Elektromotor einleiten. Durch die Eliminierung des ansonsten bei einer konventionel­ len Wellenlagerung gebräuchlichen, das Wellenende im ge­ schlossenen Gehäusetopf aufnehmenden zweiten Lagers wird die Fortpflanzung der durch Querkräfte angeregten Schwingungen der Welle 1 am Übergang auf den als resonanzfähigen Körper wirksamen Stator 3 verhindert, so daß die üblicherweise ent­ stehenden Schwingungserregungen in der wellenseitig ange­ brachten Ankerwicklung 11 abklingen kann. Hierbei erweist es sich als für die Konstruktion der Einpunktlagerung 4 vor­ teilhaft, das Gehäuse des Ständers 3 im Flanschbereich der Radialkolbenpumpe 7 zu verstärken, um zur Aufnahme der oszillierenden Querkräfte beispielsweise ein Zwillingskugel­ lager, ein Schrägkugellager oder ein Spindellager einsetzen zu können. Das topfförmig gestaltete Gehäuse des Ständers 3 bildet eine in sich geschlossene, aus Kunststoff gespritzte leichte Einheit, in der gleichzeitig die elektrischen An­ schlußkomponenten 5, beispielsweise der Stecker und Bürsten­ halter, als homogene Einheit mit eingespritzt sind. Der Ge­ häusetopf wird auf bereits bekannte Weise auf den massiven, die Wälzlagerung aufweisenden Gehäuseflansch 6 aufgeclipst oder aufgepreßt und verstemmt. Durch die Abstützung der Wel­ le 1 an nur einem Wellenende im Gehäuseflansch 6 nimmt der Läufer 2 eine sogenannte fliegende Lagerung ein, die es er­ möglicht alle von außen auf die Welle 1 einwirkenden Kräfte

• - im geschilderten Fall sind dies die von der Radialkolben­ pumpe 7 auf den Exzenter 8 übertragenen Kolbenkräfte Fy - sowie die Massenkräfte des Läufers 2 direkt aufzunehmen. Ferner verkürzt sich die Baulänge des Elektromotors bei gleichzeitig von Lagerkräften befreiten Gehäusetopf. Die am Läufer 2 wirksamen Kräfte konzentrieren sich lediglich auf den Gehäuseflansch 6, so daß der Gehäusetopf nur die Aufnah­ me und die Abdichtung der elektrischen Anschlußkomponenten 5 zu gewährleisten hat.

Abweichend von der gemäß Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zur Lagerung der Welle 1 in einem separaten Gehäuseflansch 6 kann die Anordnung der Einpunktlagerung 4 auch unmittelbar im Gehäuse der Radialkolbenpumpe 7 erfolgen. Damit ist zweckmäßigerweise auch das topfförmige Gehäuse des Ständers 3 direkt am Gehäuse der Radialkolbenpumpe 7 zu befestigen.

Bezugszeichenliste

 1 Welle
 2 Läufer
 3 Ständer
 4 Einpunktlagerung
 5 elektrische Anschlußkomponenten
 6 Gehäuseflansch
 7 Radialkolbenpumpe
 8 Exzenter
11 Ankerwicklung
Fy Kolbenkraft

Claims (5)

1. Elektrische Maschine zur Wandlung von elektrischer und mechanischer Energie, insbesondere radialkraftbeauf­ schlagter Elektromotor zum Antrieb von Pumpen und/oder Kompressoren, im wesentlichen aus einem feststehenden Teil (Ständer) und einem rotierenden Teil (Läufer) be­ steht, wobei der Ständer und der Läufer Dauermagnete oder­ elektrische Wicklungen aufweisen, die elektrische Felder erzeugen, mit einer Welle zur Lagerung des Läufers im Ständer und mit elektrischen Anschlußkomponenten des Läu­ fers am wenigstens einen elektrischen Verbraucher oder Energiespender, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (2) im Ständer (3) mittels einer Einpunktlage­ rung (4) derart geführt ist, daß das der Antriebs- oder Abtriebsseite entgegengesetzte Ende der Welle (1) frei von Lagerkräften zu rotieren vermag und daß die als Ein­ punktlagerung (4) wirksame einzige Lagerstelle an der An- oder Abtriebsseite der Welle (1) gelegen ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpunktlagerung (4) aus einer Wälzlagerung besteht, die im Gehäuseflansch (6) bildenden Bereich des Ständers (3) oder der Radialkolbenpumpe (7) am Stumpf der Welle (1) angeordnet ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpunktlagerung (4) als Zwillingslager ausgeführt ist, dessen Lagerbreite größer ist als der Nenndurchmesser der Welle (1).

4. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß das der Einpunktlagerung (4) abgewandte Ende der Welle (1) die zu einem elektrischen Verbraucher oder Energiespender führenden elektrischen Anschlußkomponenten (5) aufweist, die im Gehäusetopf des Ständers (3) integriert sind.

5. Elektrische Maschine nach mindestens einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Gehäusetopf geformte Ständer (3) mit den elektrischen Anschlußkomponenten (5), insbesondere mit dem Bürstenhalter und Steckeranschluß, aus Kunststoff im Spritzgußverfahren hergestellt ist.