WO2012156360A1 - Elektromotor mit gleitlageranordnung aus kunststoff - Google Patents

Elektromotor mit gleitlageranordnung aus kunststoff Download PDF

Info

Publication number
WO2012156360A1
WO2012156360A1 PCT/EP2012/058907 EP2012058907W WO2012156360A1 WO 2012156360 A1 WO2012156360 A1 WO 2012156360A1 EP 2012058907 W EP2012058907 W EP 2012058907W WO 2012156360 A1 WO2012156360 A1 WO 2012156360A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bearing
electric motor
sliding
sliding surface
percent
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/058907
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Kemmer
Erik Reichert
Jürgen Schöne
Original Assignee
Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg filed Critical Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2012156360A1 publication Critical patent/WO2012156360A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
    • H02K5/167—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings
    • H02K5/1675—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using sliding-contact or spherical cap bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20—Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/201—Composition of the plastic

Definitions

  • the invention relates to an electric motor in external rotor design, in particular for driving a fan, with a stator, with a rotor and with a sliding bearing for a shaft of the rotor, wherein the sliding bearing has at least one bearing element made of a plastic material with at least one sliding surface, the is relatively movably paired with a Gegengleit phenomenon.
  • ball bearings For storage of the rotor of external rotor electric motors predominantly ball bearings are used today. In some cases, plain bearings are also used as lubricants in conjunction with fats or oils.
  • a plastic bushing for a small electric motor which has a tubular bearing inner surface with a sliding surface and a coaxial outer bearing surface.
  • the bearing bush is tension-free and arranged without installation in a bearing receptacle of the stator of the micromotor in the region of its outer circumferential surface, without being connected to this cohesively.
  • DE 42 09 579 A1 describes a bearing for a shaft, in particular for the drive shaft of a rotor of a pump, with an existing cast-metal bearing plate, which is provided with a recess into which a bearing socket is inserted from a plastic pressend.
  • a special cross-sectional contour is provided for the bearing bush, which makes it possible to dispense with a machining of the recess in the bearing plate before inserting the socket.
  • DE 10 2006 005 602 A1 relates to a fluid-dynamic bearing system, in particular for a spindle motor, with a shaft which is accommodated in a bearing bush and mounted rotatably relative thereto.
  • the bearing bush made of plastic.
  • an electric motor drive of the type mentioned which includes a stator and a rotor, wherein the rotor has a rotor shaft which is mounted by means of two bearings in a housing. At least one of the bearings is pressed on its inner surface, which forms the sliding surface of the bearing element, to a counterpart.
  • the counterpart is a cylindrical pin and has the opposite sliding surface.
  • the bearing in particular designed as a support bearing sliding bearing is provided with a lubricant reservoir and can be a sintered component or a plastic bearing.
  • the invention is based on the object to provide an electric motor of the type mentioned above, with a technologically less complex production with the lowest maintenance performance for the bearing assembly high mileage, in particular a required for fans mileage of more than 25,000 operating hours fulfilled.
  • the surface pressures in the sliding surfaces and counter sliding surfaces in the range of 0.05 N / mm 2 to 0.20 N / mm 2 and in particular the sliding speeds in Range from 0.5 m / s to 1, 5 m / s and that at least the material of the sliding surface or the counter-sliding surface of the bearing element is a plastic which consists wholly or partly of a, filled with a solid lubricant thermoplastic high-performance plastic or of a filled with a solid lubricant, formed from phenolic resin thermosets.
  • the invention provides a number of technical advantages.
  • the plastic plain bearing of an electric motor according to the invention is insensitive to corrosion and contamination. It is by its structural design also less sensitive to axial and radial forces, especially insensitive to shocks, as the conventional bearings.
  • no lubricants are required, which age or pollute. This can be done in the
  • bearing elements can, as listed below, be designed differently: with hollow cylindrical basic shape as start-up or bushing, which has at least one axially directed or a radially inner sliding surface or Gegengleit Structure, with a hollow cylindrical or cylindrical basic shape as at least one Part of the shaft of the rotor, which has at least one radially outer sliding surface or Gegengleit Structure with annular disk-shaped basic shape as thrust washer, which has at least one axially directed sliding surface or Gegengleit simulation.
  • sliding surface and "counter sliding surface” are to be regarded as interchangeable, since in a sliding or friction pair always two surfaces as sliding surfaces slide on each other.
  • the Jacobgleit Structure is therefore also a sliding surface.
  • a bearing element can therefore have at least one sliding surface or counter sliding surface facing in the axial direction, which is preferably located on an end face on an axial shoulder of a bearing element designed as a bearing bush or as a start bush or on an end face of a bearing element designed as a thrust washer.
  • the bearing element is formed by an integral part of the stator or the stator bush or molded onto the stator or the stator bushing.
  • the plain bearing of an engine according to the invention can be a dry-running or a plain bearing provided with an initial lubrication.
  • a against the sliding surface of the bearing relatively movable against sliding surface may consist of plastic or metal, in particular steel. When it comes to plastic, the same material can advantageously be used in the counter sliding surface as in the sliding surface of the bearing element.
  • the term "engineering plastic” refers to the usual classification of plastics in terms of their long-term service temperature, according to which between mass or standard plastics with a continuous service temperature of up to 90 EC, engineering plastics
  • This continuous service temperature can be determined in various ways:
  • the method according to UL 746 B specifies a so-called temperature index, ie the temperature is determined at which the polymer material still has half its tensile strength, impact resistance or electrical breakdown strength after 60,000 and 100,000 hours, respectively
  • the temperature is determined at which, after 20,000 hours, the values of the mechanical and electrical properties are only half.
  • the thermoplastic high-performance plastic is a polyarylene ether ketone (PEAK), in particular a polyphenylene.
  • the solid lubricant which serves to further reduce the coefficient of friction, may preferably contain particles of graphite and / or of a fluoropolymer, in particular special polytetrafluoroethylene (PTFE), contain or consist entirely of these.
  • the proportion of the solid lubricant may be in the range of 5 percent to 40 percent, in particular in the range of 10 percent to 30 percent.
  • An optimum lubricating effect with good incorporation into the plastic material occurs when the particles have a maximum particle size of 0.2 mm, in particular of 0.1 mm, the particle size of the graphite preferably being in the range from 10 to 100 ⁇ m and / or the particle size of the polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferably in the range from 10 to 50 ⁇ m.
  • the material of the sliding surface may be reinforced with fibers, in particular glass fibers, aramid fibers and / or carbon fibers.
  • the proportion of fibers can be in the range of 20 percent to 60 percent, in particular in the range of 20 percent to 45 percent.
  • An optimum strength-increasing effect with good integration into the plastic material occurs when the fibers have a maximum length of 3.0 mm, in particular of 1, 0 mm, wherein the length of the fibers is preferably in the range of 80 to 500 ⁇ .
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PEEK polyetheretherketone
  • Polyphenylene sulfide or from a filled with polytetrafluoroethylene (PTFE) and graphite polyamide imide (PAI) or one with aramid and
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PPS carbon fiber filled polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Aramide is an abbreviation for aromatic polyamides. However, according to a US Federal Trade Commission definition, only such long-chain synthetic polyamides are referred to as aramids in which at least 85 percent of the amide groups are directly attached to two aromatic rings. Aramides are predominantly in the form of fibers in commerce, wherein in view of their inventive use in a sliding bearing of the external rotor motor according to the invention in addition to a high strength and wear resistance in particular their vibration damping properties are of importance.
  • FIG. 1 a shows an enlarged detail Z 1 from FIG. 1
  • FIG. 2 in a representation corresponding to FIG. 1, a further embodiment of an electric motor according to the invention, FIG.
  • FIG. 3 in a representation corresponding to FIGS. 1 and 2, a third embodiment of an electric motor according to the invention, 3a shows an enlarged section Z3 of Fig. 3,
  • Fig. 4 shows a fourth embodiment of an inventive
  • FIG. 4a shows an enlarged detail Z4 of Fig. 4,
  • FIG. 5 shows in cross section, a preferred embodiment of a usable in an electric motor according to the invention bearing element
  • FIG. 6 shows the preferred embodiment of the bearing element according to FIG. 5 in a sectional view along the line VI-VI in FIG. 5, FIG.
  • FIG. 7 in a cross-sectional view, an exemplary representation of a section of a sliding pair in an electric motor according to the invention.
  • an inventive electric motor 1 which is embodied in particular as an external rotor motor for driving a fan, comprises a stator 2 and a rotor 3 Rotor 3 is designed to receive fan blades, which are themselves not shown in the drawings.
  • Stator laminations 5, stator windings 6, a stator flange 7 and a bearing support tube 8 are each associated with or associated with the stator 2.
  • the stator flange 7 and the bearing support tube 8 are each separated and integrally formed in FIG
  • the rotor shaft 1 1 is preferably a turned steel part, which is hardened after the mechanical treatment and possibly annealed and ground after this thermal treatment, so that its surface has a hardness of 48 to 60 HRC and a rough R z - understood as the greatest height of Roughness profile according to DIN EN ISO 4287 - has a maximum of 1 ⁇ .
  • bearing elements formed of plastic. These are sharpened parts with unprocessed surface. These bearing elements are shown in Fig. 1 and 1a with the reference numerals 21, 22, 23 and 24, in Fig. 2, 2a, third and 3a are designated by the reference numerals 25, 26 and 27 and in Figs. 4 and 4a by the reference numerals 28, 29, 30 and 31.
  • the bearing elements 21, 24 (Fig. 1, 1a), 25, 27 (Fig. 2, 2a, 3, 3a), 28, 31 (Fig. 4, 4a) are referred to as start-up elements and serve for the axial positioning of the remaining -
  • They preferably each consist of a plastic carrier 21 1, 241 (Fig. 1a), 251, 271 (Fig. 2a, 3a), 281, 31st 1 (FIG. 4 a), on which on its side facing the bearing element 22, 23 (FIGS. 1, 1 a), 26 (FIGS. 1, 2 a, 3, 3 a) a steel disk 212, 242, 252, 272, 282, 312 is attached.
  • the respective steel plate 212, 242, 252, 272, 282, 3 2 is thereby overlapped on its outer edge by the plastic carrier 21 1, 241, 251, 271, 281, 31 1.
  • Each bearing element 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 has at least one sliding surface, which - as stated - can also occur as a counter sliding surface in a concrete sliding pairing.
  • the sliding surfaces are highlighted in one half of each of Figures 1a, 2a, 3a and 4a with thicker lines and in the drawing with the reference numerals of the respective bearing element 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, to each of which a letter "a", "b” or "c" is added.
  • Each sliding surface 21b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24b, 25b, 26a, 26b, 26c, 27b, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b, 31b is relatively movably mated with a mating sliding surface.
  • This Jacobgleit Structure is located in each case for all sliding surfaces with the letter suffix "a”, which are each radially inner sliding surfaces of the bearing elements 22, 23, 26, 29, 30, on the circumference of the shaft 1 1 of the rotor 3 and uniformly identified by the reference numeral 40.
  • the counter sliding surface is located on an end face of the respectively adjacent bearing surface.
  • the thrust washers and bushes 21, 24, 25, 27, 28, 31 are preferably each made of a plastic carrier 211, 241, 251, 27, 281, 311 and a steel plate 212, 242, 252, 272, 282, 312, the sliding surfaces of these elements with the letter suffix "b" or "c" are not according to the invention formed.
  • the respective axially directed sliding surfaces 21b, 24b, 25b, 27b, 28b, 31b in each case illustrated by way of example, these are counter sliding surfaces to the sliding surfaces of the bearing elements 22, 23, 26, 29, 30.
  • the majority of the bearing elements shown - namely the bearing elements 21, 22, 23 and 24 in Fig. 1 and 1a, 25, 26 and 27 in Fig. 2, 2a, 3 and 3a and 28, 29, 30 and 31 in Fig. 4 - have a hollow cylindrical basic shape. They can each be designed as a bearing bush, which has at least one radially inner sliding surface 22a, 23a, 26a, 29a, 30a.
  • Other bearing elements - namely the bearing elements 21 and 24 in Fig. 1 - each have an annular disk-shaped basic shape, wherein they are each formed as a thrust washer, which has an axially inner sliding surface 21 b, 24 b.
  • the difference of the thrust washers 21, 24 and 31 and the starting bushes 25, 27, 28, which can be referred to together as start-up elements 21, 24, 25, 27, 28, 31, is that the starting bushings 25, 27, 28 a greater axial length than the thrust washers 21, 24, 31, wherein the axial length of the starting sleeves 25, 27, 28 preferably also greater than the wall thickness of the hollow cylinder.
  • the latter also applies to the bearing bushes 26, 29 and 30 shown by way of example in the drawing.
  • a large axial length increases the surface area of the respective radial sliding surface 26a, 29a, 30a of the bearing element 26, 29, 30, thereby advantageously reducing the surface area of the respective radial sliding surface 26a, 29a, 30a. squeeze p in the bearings formed with the rotor shaft 1 1 bearings and thus the wear stress in the respective bearing can be reduced.
  • the thrust elements 25, 27, 28, 31 each have a collar and the bearing bushes 22, 23, 26, 29, 30 not because their wall and thus their outer diameter in the sense of fulfilling their storage and support function is larger than the outer diameter of the main body of the sockets 25, 27, 28, 31.
  • One of these frets is designated in Fig. 2a, 3a and 4a respectively by the reference numeral B.
  • the axially directed sliding surfaces 26 b, 27 b, 29 b, 31 b are each frontally on a steel plate 252, 272, 282, 312, which is attached to the collar B.
  • "axially directed" means that the longitudinal axis X-X is perpendicular to the respective plane of the surface, or that the normal vector of the surface extends in the direction of the longitudinal axis X-X.
  • the starting sleeve 27 shown on the right in FIG. 2, 2 a, 3, 3 a additionally has an axially acting spring load.
  • it is a helical spring 50, which surrounds the shaft 1 1 of the rotor 3 and the one hand on the collar B on the sliding surface 27b of the sleeve 27 opposite side and on the other hand on a mounted on the shaft 1 1 shaft end 51 axially supported.
  • the force of the spring 50 on the bushing 27 and thus on the bearing bush 26 and also on the bearing bush 26 on the other end arranged second bushing 25 increases each by the corresponding employment and pressure the surface pressure at the contact points 25/26, 26/27, but what a maximum according to the installation situation Dimensioning of the diameters of the frets B of the starting bushes 25, 27 and the outer diameter of the bearing bush 26 is compensated again, as this leads to an enlargement of the pairwise cooperating sliding surfaces 25b / 26b, 26c / 27b. Also, under this aspect, a corresponding design of the characteristic of the compression spring 50 can take place.
  • the invention provides that at least in each case the material of the sliding surface 22a, 22b, 23a, 23b, 26a, 26b, 26c, 29a, 29b, 30a, 30b of a bearing bush 22, 23, 26, 29, 30 formed bearing element is a filled with a solid lubricant plastic, which consists wholly or partly of a thermoplastic high-performance plastic or of a thermoset formed from phenolic resin.
  • thermoplastic high-performance plastic is a polyarylene ether ketone (PEAK), in particular a polyphenylene, z.
  • PEAK polyarylene ether ketone
  • poly [di (oxy-1, 4-phenylene) carbonyl-1, 4-phenylene] polyether ether ketone, PEEK
  • This group of high-performance plastics also includes poly [oxy-1,4-phenyleneoxy-di- (1,4-phenylene-carbonyl-1,4-phenylene] (polyether ether ketone ketone, PEEKK) and poly [oxy-1, 4-] phenylenecarbonyl-1,4-phenylenoxy-di- (1,4-phenylenecarbonyl) -1,4-phenylene] (polyether ketone ketone ketone, PEKEKK) .
  • These materials not only have high heat resistance, especially with respect to the generation of frictional heat of Importance is, but also other advantageous properties, such as high strength, high corrosion resistance and low friction numbers in mating with particular steel, from which in particular the shaft 1 of the rotor 3 may consist.
  • thermoplastic is a partially crystalline polyetheretherketone (PEEK) having carbon fiber reinforcement and a graphite and polytetrafluoroethylene (PTFE) filling;
  • PEEK partially crystalline polyetheretherketone
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • thermoplastic high performance plastic is a partially crystalline polyamide-imide (PAI) having a graphite and polytetrafluoroethylene (PTFE) filling;
  • PAI partially crystalline polyamide-imide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the high performance thermoplastic is a semi-crystalline polyphenylene sulfide (PPS) having a carbon fiber reinforcement and / or a filling with graphite and polytetrafluoroethylene (PTFE) or with aramid and polytetrafluoroethylene (PTFE);
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • thermosetting plastic formed from phenolic resin is filled with graphite
  • thermosetting plastic formed from phenolic resin filled with graphite and additionally glass fiber reinforced.
  • the fibers and / or particles incorporated in the material can be described by parameters which are preferably in ranges as will be explained below.
  • the special material engineering design of the bearing elements 22, 23, 26, 29, 30 in the electric motor 1 according to the invention not only allows a simplified compared to bearings manufacturing, but also allows - without machining and securing a high component stability - various advantageous structural modifications make.
  • the slide bearing contained in the electric motor 1 as a one-piece cylinder bearing (Fig. 2, 2a) or can be designed as a two-part cylindrical bearing (Fig. 1, 1a) or as a spherical bearing (Fig. 4, 4a), the latter can comprise alignable bearing elements 29, 30 having a spherical curved outer surface AF.
  • FIG. 3 and 3a an embodiment according to FIG. 2 and 2a is shown, wherein the difference of the two embodiments consists only in that the bearing support tube 8 according to the embodiment in Fig. 3 and 3a is designed as a sliding bearing 26, so that an additional Stock can be omitted.
  • FIGS. 5 and 6 illustrate that the bearing element, which is generally designated by the reference numeral 60, may advantageously have a segmentation of its radially directed sliding surface 60a, which is preferably formed by grooves 61 extending in the axial direction X-X.
  • the eight segment surfaces 60s produced in the illustration by eight longitudinal grooves 61 together form the sliding surface 60a.
  • the segmentation allows an optimization of the heat dissipation. This means that a maximum amount of frictional heat dissipates and thereby the temperature in the sliding surface 60a can be kept low. Air can flow through the grooves 61 and thus the heat of friction can be removed convectively. In addition, can be done with advantage in this way, a removal of wear particles, whereby the wear is reduced.
  • the bearing element 60 with the largest outer diameter DA, the smallest inner diameter DI, and the axial length L is here exemplary and in principle for any of the bearing elements shown in the other figures 22, 23, 25, 26, 29, 30.
  • the reference numerals 60b, 60c indicate sliding surfaces or counter sliding surfaces of the bearing element 60 for adjacent bearing elements. Of optionally existing detail properties thereof, such as the possible presence of a collar B or an outer curvature surface AF, is apart in the drawing.
  • the invention advantageously allows production of the grooves in a production-wise simple manner without cutting.
  • the bearing element 60 is exemplary of any of the bearing elements shown in the other figures 22, 23, 25, 26, 29, 30.
  • the reference numeral 60a indicates the sliding surface of the bearing element 60, in mating with the as a counter sliding surface 40th acting sliding surface of a steel rotor shaft 11 is.
  • the rotor shaft 1 can, as explained below, optionally have a superficial layer GL. If this layer GL is present, this forms the counter sliding surface 40.
  • the material of the bearing element 60 in particular its sliding surface 60a, is a filled with a solid lubricant plastic, which consists wholly or partly of a thermoplastic high-performance plastic or a thermoset formed from phenolic resin. This material forms a material matrix M. in the bearing element 60.
  • particles P of graphite and / or of a fluoropolymer, in particular of polytetrafluoroethylene (PTFE) are embedded as a solid lubricant.
  • the proportion of solid lubricant may be in the range of 5 percent to 40 percent, in particular in the range of 10 percent to 30 percent (in percent by mass).
  • the particles P may have a maximum particle size DP max of 0.2 mm, in particular of 0.1 mm.
  • the particle size DP may preferably be in the range from 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • a surface layer OS which is optionally located directly on the matrix M, the material is completely formed from a solid lubricant.
  • This lubricant which may consist in particular of PTFE, preferably forms a highly oriented, comparatively thin lubricating film
  • Fig. 7 it is also shown that the material of the bearing element 60 - this also applies in particular for its sliding surface 60a, if the optional existing layer OS is not present - in an advantageous strength-increasing manner with fibers F, in particular glass fibers, aramid fibers and / or carbon fibers , can be reinforced.
  • the mass fraction of the fibers F can be in the range from 20 percent to 60 percent, in particular in the range from 20 percent to 45 percent.
  • the fibers F may have a maximum length FL ma x of 3.0 mm, in particular of 1, 0 mm, wherein the length FL of the fibers F may preferably be in the range of 80 ⁇ to 500 ⁇ .
  • Fiberglass reinforcement advantageously increases wear resistance, mechanical strength, stiffness, and heat resistance and lowers the degree of anisotropy.
  • Carbon fibers have a lower density than glass fibers, whereby the mass is lower at the same fiber content in a component.
  • the increase in mechanical strength, stiffness and wear resistance achievable by the carbon fibers is even higher than with glass fibers.
  • the present invention is not limited to the illustrated embodiments, but includes all means and measures in the sense of the invention equally effective. So it is also within the scope of the invention, if - in kinematic reversal to the inventive design of the radial sliding surfaces 26a, 29a, 30a, the bearing elements 26, 29, 30 according to the illustrated Examples or in addition to this design - at least the material of the mating sliding surface 40 of the shaft 11 of the rotor 3 according to the invention is at least one filled with a solid lubricant plastic, which consists wholly or partly of a thermoplastic high-performance plastic or a thermoset formed from phenolic resin.
  • the bearing element is then the shaft 11 - or at least part of the shaft 11 - of the rotor 3, said bearing element 1 may be formed with a cylindrical or hollow cylindrical basic shape and at least one radially outer sliding surface 40.
  • the bearing elements 22, 23, 26, 29, 30 may preferably be designed in a less complicated manner in terms of manufacturing technology than integral one-piece plastic composite injection-molded parts, which are mounted in the stator 2 after their manufacture.
  • bearing element 26 - as shown in Fig. 3 and 3a - formed as an integral part of the stator 2 or the stator (support tube 8) or molded onto the stator 2 or the stator 8.
  • Polyamide-imide is advantageously able to enter into a high adhesive bond both with steel and with the plastic composite materials used according to the invention, so that no delamination occurs under the operating conditions of the electric motor 1 according to the invention, in particular when used for a fan .
  • DLC layers have a thickness D L in the range from 1 to 3 ⁇ m and PTFE / PAI coating layers have a thickness D L in the range from 10 to 30 ⁇ m.
  • each of a plastic carrier 221, 241, 251, 271, 281, 331 may consist of a steel disk 222, 242, 252, 272, 282, 332, also referred to DE 31 45 601 C3 in its entirety.
  • the invention is not limited to the feature combination defined in claim 1, but may also be defined by any other combination of certain features of all individually disclosed features. This means that in principle virtually every individual feature of claim 1 can be omitted or replaced by at least one individual feature disclosed elsewhere in the application. In this respect, the claim form is to be understood only as a first formulation attempt for an invention. reference numeral
  • DI inner diameter of 60 (FIGS. 5, 6)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1), insbesondere einen Außenläufermotor zum Antrieb eines Ventilators, mit einem Stator (2), mit einem Rotor (3) und mit einem Gleitlager für eine Welle (11) des Rotors (3), wobei das Gleitlager mindestens ein aus einem Kunststoff gebildetes Lagerelement (22, 23, 26, 29, 30, 60) mit mindestens einer Gleitfläche (22a, 23a, 26a, 29a, 30a, 60a, 22b, 23b, 26b, 26c, 29b, 30b, 60a, 60b, 60c) aufweist, die relativbeweglich mit einer Gegengleitfläche (40, 21b, 24b, 25b, 27b, 28b, 31b) gepaart ist. Um zu erreichen, dass der Elektromotor (1) bei technologisch wenig aufwändiger Herstellungsweise mit geringster Wartungsleistung für die Lageranordnung, eine hohe Laufleistung, insbesondere eine bei Ventilatoren geforderte Laufleistung von mehr als 25.000 Betriebsstunden, erfüllt, wird vorgeschlagen, dass zumindest das Material der Gleitfläche (22a, 23a, 26a, 29a, 30a, 60a, 22b, 23b, 26b, 26c, 29b, 30b, 60a, 60b, 60c) oder das Material der Gegengleitfläche (40) ein Kunststoff ist, welcher vollständig oder teilweise aus einem mit einem festen Schmierstoff gefüllten thermoplastischen Hochleistungskunststoff oder aus einem mit einem festen Schmierstoff gefüllten, aus Phenolharz gebildeten Duroplasten besteht.

Description

„Elektromotor mit Gleitlageranordnung aus Kunststoff"
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor in Außenläufer-Bauweise, insbesondere zum Antrieb eines Ventilators, mit einem Stator, mit einem Rotor und mit einem Gleitlager für eine Welle des Rotors, wobei das Gleitlager mindestens ein aus einem Kunststoff gebildetes Lagerelement mit mindestens einer Gleitfläche aufweist, die relativbeweglich mit einer Gegengleitfläche gepaart ist.
Zur Lagerung des Rotors von Außenläufer-Elektromotoren werden heute überwiegend Kugellager eingesetzt. In manchen Fällen werden auch Gleitlager in Verbindung mit Fetten oder Ölen als Schmiermittel verwendet.
So ist aus der CH 623 965 A5 eine Kunststoff-Lagerbüchse für einen Elektro- kleinstmotor bekannt, die eine rohrförmig verlaufende Lagerinnenmantelfläche mit einer Gleitfläche und eine dazu koaxiale Lageraußenmantelfläche aufweist. Die Lagerbuchse ist im Bereich ihrer Außenmantelfläche spannungsfrei und einbauspielfrei in einer Lageraufnahme des Stators des Kleinstmotors angeordnet, ohne mit diesem stoffschlüssig verbunden zu sein.
Die DE 42 09 579 A1 beschreibt ein Lager für eine Welle, insbesondere für die Antriebswelle eines Rotors einer Pumpe, mit einem aus etallguss bestehenden Lagerschild, das mit einer Ausnehmung versehen ist, in die eine Lager- buchse aus einem Kunststoff pressend eingesetzt ist. Um bei hoher Maßgenauigkeit den Montageaufwand des Lagers zu senken, ist für die Lagerbuchse eine spezielle Querschnittskontur vorgesehen, die es gestattet, vor dem Einsetzen der Buchse auf eine spanende Bearbeitung der Ausnehmung im Lagerschild zu verzichten.
Die DE 10 2006 005 602 A1 bezieht sich auf ein fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere für einen Spindelmotor, mit einer Welle, die in einer Lagerbuchse aufgenommen und relativ zu dieser drehbar gelagert ist. Auch hier besteht die Lagerbuchse aus Kunststoff.
In der DE 10 2008 007 720 A1 wird ein elektromotorischer Antrieb der eingangs genannten Art beschrieben, welcher einen Stator und einen Rotor enthält, wobei der Rotor eine Rotorwelle aufweist, die mittels zweier Lager in einem Gehäuse gelagert ist. Mindestens eines der Lager ist an seiner Innenfläche, die die Gleitfläche des Lagerelementes bildet, auf ein Gegenstück aufgepresst. Das Gegenstück ist ein zylindrischer Zapfen und weist die Ge- gengleitfläche auf. Das Lager, insbesondere ein als Stützlager ausgebildetes Gleitlager, ist mit einem Schmiermitteldepot versehen und kann ein gesintertes Bauteil oder auch ein Kunststoff lager sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei technologisch wenig aufwändiger Herstel- lungsweise mit geringster Wartungsleistung für die Lageranordnung eine hohe Laufleistung, insbesondere eine bei Ventilatoren geforderte Laufleistung von mehr als 25.000 Betriebsstunden, erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Flächenpressungen in den Gleitflächen und Gegengleitflächen im Bereich von 0,05 N/mm2 bis 0,20 N/mm2 und insbesondere die Gleitgeschwindigkeiten im Bereich von 0,5 m/s bis 1 ,5 m/s liegen und dass zumindest das Material der Gleitfläche oder der Gegengleitfläche des Lagerelements ein Kunststoff ist, welcher vollständig oder teilweise aus einem, mit einem festen Schmierstoff gefüllten thermoplastischen Hochleistungskunststoff oder aus einem, mit einem festen Schmierstoff gefüllten, aus Phenolharz gebildeten Duroplasten besteht.
Im Vergleich mit den konventionellen Kugellagersystemen und den üblicherweise verwendeten Gleitlagersystemen mit Schmiermitteln ergeben sich durch die Erfindung eine Reihe technischer Vorteile. So ist das Kunststoff-Gleitlager eines erfindungsgemäßen Elektromotors unempfindlich gegen Korrosion und Verschmutzung. Es ist durch seinen konstruktiven Aufbau auch unempfindlicher gegen axiale und radiale Kräfte, insbesondere unempfindlicher gegen Stöße, als die herkömmlichen Lager. Zudem sind keine Schmiermittel erforderlich, welche altern oder verschmutzen. Dadurch können bei den
erfindungsgemäßen Flächenpressungen und Gleitgeschwindigkeiten höhere Lebensdauern erreicht werden. Zusätzlich zu den technischen Vorteilen können sich durch die Verwendung einfacher Spritzguß-Lagerelemente Kostenvorteile ergeben, weil der Herstellungsaufwand gesenkt werden kann.
Was sie Erfüllung der Forderung nach einer Laufieistung von mehr als 25.000 Betriebsstunden betrifft, so bedeutet dies, dass in der Lageranordnung des erfindungsgemäßen Elektromotors ein zulässiger Verschleiß - bezogen auf den anfänglichen Durchmesser der Welle des Rotors - von maximal 2,5 %, vorzugsweise von maximal 1 ,5 %, im angegebenen Zeitraum nicht überschritten wird. Dies wird bei den erfindungsgemäßen Flächenpressungen p in den Gleitpaarungen im Bereich von 0,05 bis 0,20 N/mm2 und den Gleitgeschwindigkeiten v im Bereich von 0,5 bis 1 ,5 m/s, die sich im jeweiligen Anwendungsfall als spezifische p-v-Charakteristika innerhalb dieser Bereiche ausdrücken können, erreicht. In einem erfindungsgemäßen Elektromotor vorhandene Lagerelemente können dabei, wie nachstehend aufgeführt, verschiedenartig ausgebildet sein: mit hohlzylindrischer Grundgestalt als Anlauf- oder Lagerbuchse, welche mindestens eine axial gerichtete oder eine radial innen liegende Gleitfläche bzw. Gegengleitfläche aufweist, mit hohlzylindrischer oder zylindrischer Grundgestalt als zumindest ein Teil der Welle des Rotors, welches mindestens eine radial außen liegende Gleitfläche bzw. Gegengleitfläche aufweist, mit ringscheibenförmiger Grundgestalt als Anlaufscheibe, welche mindestens eine axial gerichtete Gleitfläche bzw. Gegengleitfläche aufweist.
Die Bezeichnungen„Gleitfläche" und„Gegengleitfläche" sind dabei als gegeneinander austauschbar anzusehen, da in einer Gleit- bzw. Reibpaarung immer zwei Flächen als Gleitflächen aufeinander gleiten. Die Gegengleitfläche ist daher vom Wesen her ebenfalls eine Gleitfläche.
Ein Lagerelement kann also mindestens eine in axiale Richtung weisende Gleitfläche bzw. Gegengleitfläche aufweisen, welche sich bevorzugt auf einer Stirnfläche an einem axialen Bund eines als Lager- oder als Anlaufbuchse ausgebildeten Lagerelements oder auf einer Stirnfläche eines als Anlaufscheibe ausgebildeten Lagerelements befindet.
Es kann auch mit Vorteil vorgesehen sein, dass das Lagerelement durch einen integralen Bestandteil des Stators oder der Statorbuchse gebildet oder an den Stator oder die Statorbuchse angespritzt ist. Das Gleitlager eines erfindungsgemäßen Motors kann dabei ein trocken laufendes oder ein mit einer Initialschmierung versehenes Gleitlager sein. Eine gegen die Gleitfläche des Lagers relativbewegliche Gegengleitfläche kann darin aus Kunststoff oder aus Metall, insbesondere aus Stahl, bestehen. Wenn es sich um Kunststoff handelt, kann dabei in der Gegengleitfläche mit Vorteil der gleiche Werkstoff zur Anwendung kommen wie in der Gleitfläche des Lagerelements.
Im Hinblick auf das Gleitlagermaterial wird hier der Ausdruck "technischer Kunststoff verwendet. Dieser Ausdruck bezieht sich auf eine in der Fachwelt übliche Einteilung der Kunststoffe hinsichtlich ihrer Dauergebrauchstemperatur. Danach wird zwischen Massen- oder Stand ardkunststoffen mit einer Dauergebrauchstemperatur bis zu 90 EC, technischen Kunststoffen mit einer Dauergebrauchstemperatur bis zu 140 EC und Hochleistungskunststoffen mit einer Dauergebrauchstemperatur über 140 EC unterschieden. Diese Dauergebrauchstemperatur kann auf verschiedene Weise ermittelt werden. In der Methode nach UL 746 B wird ein sogenannter Temperatur-Index angeführt, d. h., es wird diejenige Temperatur bestimmt, bei der der Polymerwerkstoff nach 60 000 bzw. 100 000 Stunden noch die Hälfte seiner Zugfestigkeit, seiner Schlagzugfestigkeit oder seiner elektrischen Durchschlagfestigkeit aufweist. Eine analoge Methode ist die gemäß der Vorschrift IEC 2 6 (IEC = International Electrical Committee), die der DIN VDE 0304 entspricht. Nach dieser Methode wird diejenige Temperatur bestimmt, bei der nach 20 000 Stunden die Werte der mechanischen und elektrischen Eigenschaften nur noch die Hälfte betragen. Als besonders bevorzugt wird es angesehen, dass der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein Polyarylenetherketon (PEAK), insbesondere ein Polyphenylen, ist.
Der feste Schmierstoff, der zur weiteren Herabsetzung der Reibungszahl dient, kann bevorzugt Partikel aus Graphit und/oder aus einem Fluorpolymer, insbe- sondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE), enthalten oder vollständig aus diesen bestehen. Der Anteil des festen Schmierstoffs kann dabei im Bereich von 5 Prozent bis 40 Prozent, insbesondere im Bereich von 10 Prozent bis 30 Prozent, liegen. Eine optimale Schmierwirkung bei guter Einbindung in das Kunst- stoffmaterial tritt dabei ein, wenn die Partikel eine maximale Teilchengröße von 0,2 mm, insbesondere von 0, 1 mm, aufweisen, wobei die Teilchengröße des Graphits bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 μηη und/oder die Teilchengröße des Polytetrafluorethylens (PTFE) bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 μηη liegt.
Zur Erhöhung der Festigkeit und Stabilität kann das Material der Gleitfläche mit Fasern, insbesondere Glasfasern, Aramidfasern und/oder Kohlenstofffasern, verstärkt sein. Der Anteil der Fasern kann im Bereich von 20 Prozent bis 60 Prozent, insbesondere im Bereich von 20 Prozent bis 45 Prozent, liegen. Eine optimale festigkeitserhöhende Wirkung bei guter Einbindung in das Kunststoffmaterial tritt dabei ein, wenn die Fasern eine maximale Länge von 3,0 mm, insbesondere von 1 ,0 mm aufweisen, wobei die Länge der Fasern bevorzugt im Bereich von 80 im bis 500 μηη liegt.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt kann das Material der Gleitfläche aus einem teilkristallinen kohlefaserverstärkten, mit Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) gefüllten Polyetheretherketon (PEEK) oder aus einem phenolharzgebundenen, glasfaserverstärkten und mit Graphit gefüllten Duroplasten oder aus einem phenolharzgebundenen, mit Graphit gefüllten Duroplasten oder aus einem mit Polytetrafluorethylen (PTFE) und Graphit gefüllten
Polyphenylensulfid (PPS) oder aus einem mit Polytetrafluorethylen (PTFE) und Graphit gefüllten Polyamidimid (PAI) oder aus einem mit Aramid und
Polytetrafluorethylen (PTFE) gefüllten Polyphenylensulfid (PPS) oder aus einem mit Kohlefasern gefüllten Polyphenylensulfid (PPS) oder aus einem mit Kohlefasern und Polytetrafluorethylen (PTFE) und Graphit gefüllten
Polyphenylensulfid (PPS) bestehen. Aramide ist eine Abkürzung für aromatische Polyamide. Entsprechend einer Definition der US-amerikanischen Federal Trade Commission werden jedoch nur solche langkettigen synthetischen Polyamide als Aramide bezeichnet, bei denen mindestens 85 Prozent der Amidgruppen direkt an zwei aromatische Ringe gebunden sind. Aramide sind überwiegend in Form von Fasern im Handel, wobei im Hinblick auf ihren erfindungsgemäßen Einsatz in einem Gleitlager des erfindungsgemäßen Außenläufermotors neben einer hohen Festigkeit und Verschleißbeständigkeit insbesondere ihre schwingungs- dämpfenden Eigenschaften von Bedeutung sind.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung enthalten. Anhand mehrerer in den beiliegenden Zeichnungsfiguren dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 im Längsschnitt, ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
Fig. 1 a einen vergrößerten Ausschnitt Z1 aus Fig. 1
Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung, ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
Fig. 2a einen vergrößerten Ausschnitt Z2 aus Fig. 2,
Fig. 3 in einer Fig. 1 und 2 entsprechenden Darstellung, ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Elektromotors, Fig. 3a einen vergrößerten Ausschnitt Z3 aus Fig. 3,
Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Elektromotors,
Fig. 4a einen vergrößerten Ausschnitt Z4 aus Fig. 4,
Fig. 5 im Querschnitt, eine bevorzugte Ausführung eines in einem erfindungsgemäßen Elektromotor einsetzbaren Lagerelements,
Fig. 6 die bevorzugte Ausführung des Lagerelements gemäß Fig. 5 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie Vl-Vl in Fig. 5,
Fig. 7 in einer Querschnittdarstellung, eine exemplarische Darstellung eines Ausschnitts aus einer Gleitpaarung in einem erfindungsgemäßen Elektromotor.
Zu der anschließenden Beschreibung wird ausdrücklich betont, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele und dabei auch nicht auf alle oder mehrere Merkmale von beschriebenen Merkmalskombinationen beschränkt ist, vielmehr kann jedes einzelne Teilmerkmal jedes Ausführungsbeispiels auch losgelöst von allen anderen im Zusammenhang damit beschriebenen Teilmerkmalen für sich und auch in Kombination mit beliebigen Merkmalen eines anderen Ausführungsbeispiels eine erfinderische Bedeutung haben.
In den Figuren der Zeichnung sind dieselben Teile, soweit nicht ausdrücklich anders erwähnt, auch stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass sie in der Regel auch jeweils nur einmal beschrieben werden. Wie zunächst die Schnittdarstellungen in Fig. 1 , 1 a, 2, 2a, 3 und 3a übereinstimmend zeigen, umfasst ein erfindungsgemäßer Elektromotor 1 , der insbesondere als Außenläufermotor zum Antrieb eines Ventilators ausgeführt ist, einen Stator 2 und einen Rotor 3. Der Außenumfang des Rotors 3 ist zur Aufnahme von Ventilatorflügeln ausgebildet, die selbst nicht in den Zeichnungen dargestellt sind.
Jeweils dem Stator 2 zugehörig bzw. zuzuordnen sind dabei Statorblechpakete 5, Statorwicklungen 6, ein Statorflansch 7 sowie ein Lagertragrohr 8. In den Ausführungen gemäß Fig. 1 bis 3 sind der Statorflansch 7 und das Lagertragrohr 8 jeweils getrennt und in Fig. 4 einstückig ausgeführt. In den Ausführungen nach Fig. 1 bis 3 ist auf den Statorflansch 7 ein Elektronikgehäuse 9 aufgesetzt, das eine Steuerelektronik 10 abdeckt, welche aus einer mit elektronischen Bauelementen bestückten Leiterplatte besteht und insbesondere für eine elektronische Kommutierung ("ec = electronically commutated") des Elektromotors 1 ausgelegt sein kann.
Jeweils dem Rotor 3 zugehörig bzw. zuzuordnen sind die Rotorwelle 1 1 und eine Rotorglocke 12, die miteinander drehfest über eine Nabe 13 verbunden sind. Die Rotorwelle 1 1 ist bevorzugt ein gedrehtes Stahlteil, das nach der mechanischen Bearbeitung gehärtet und ggf. angelassen sowie nach dieser thermischen Behandlung geschliffen ist, so dass ihre Oberfläche eine Härte von 48 bis 60 HRC und einen Rauwert Rz- verstanden als größte Höhe des Rauheitsprofils nach DIN EN ISO 4287 - von maximal 1 μιτι aufweist.
Zur Lagerung der Welle 1 1 des Rotors 3 in dem Lagertragrohr 8 sind Gleitlager mit aus Kunststoff gebildeten Lagerelementen vorgesehen. Dabei handelt es sich um gespitzte Teile mit unbearbeiteter Oberfläche. Diese Lagerelemente sind in Fig. 1 und 1 a mit den Bezugszeichen 21 , 22, 23 und 24, in Fig. 2, 2a, 3 und 3a mit den Bezugszeichen 25, 26 und 27 und in Fig. 4 und 4a mit den Bezugszeichen 28, 29, 30 und 31 bezeichnet.
Die Lagerelemente 21 , 24 (Fig. 1 , 1a), 25, 27 (Fig. 2, 2a, 3, 3a), 28, 31 (Fig. 4, 4a) werden als Anlaufelemente bezeichnet und dienen der axialen Positionierung der übrigen - bevorzugt gemäß der Erfindung ausgebildeten - Lagerelemente 22, 23, 26, 29, 30. Sie bestehen bevorzugt jeweils aus einem Kunststoff- träger 21 1 , 241 (Fig. 1a), 251 , 271 (Fig. 2a, 3a), 281 , 31 1 (Fig. 4a), auf dem auf seiner dem Lagerelement 22, 23 (Fig. 1 , 1a), 26 (Fig. 1 , 2a, 3, 3a) zugekehrten Seite eine Stahlscheibe 212, 242, 252, 272, 282, 312 befestigt ist. Die jeweilige Stahlscheibe 212, 242, 252, 272, 282, 3 2 wird dabei an ihrem Außenrand von dem Kunststoffträger 21 1 , 241 , 251 , 271 , 281 , 31 1 übergriffen.
Jedes Lagerelement 21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 weist mindestens eine Gleitfläche auf, die - wie ausgeführt - in einer konkreten Gleitpaarung auch als Gegengleitfläche auftreten kann. Die Gleitflächen sind in einer Hälfte jeder der Figuren 1a, 2a, 3a und 4a mit dickeren Linien hervorgehoben und in der Zeichnung mit den Bezugszeichen des jeweiligen Lagerelements 21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 gekennzeichnet, dem jeweils ein Buchstabe "a", "b" oder "c" angefügt ist.
Jede Gleitfläche 21 b, 22a, 22b, 23a, 23b, 24b, 25b, 26a, 26b, 26c, 27b, 28b, 29a, 29b, 30a, 30b, 31b ist relativbeweglich mit einer Gegengleitfläche gepaart. Diese Gegengleitfläche befindet sich jeweils für alle Gleitflächen mit dem Buchstabenzusatz "a", bei denen es sich jeweils um radial innen liegende Gleitflächen der Lagerelemente 22, 23, 26, 29, 30 handelt, auf dem Umfang der Welle 1 1 des Rotors 3 und ist einheitlich mit dem Bezugszeichen 40 gekennzeichnet. Für alle Gleitflächen mit dem Buchstabenzusatz "b" oder "c", bei denen es sich jeweils um axial X-X gerichtete Gleitflächen handelt, befindet sich die Gegengleitfläche auf einer Stirnfläche des jeweils benachbart angeordneten Lager- elements 21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 und hat in der Zeichnung ebenfalls den Buchstabenzusatz "b" oder "c". Für den einzig in den Zeichnungen dargestellten allgemeinen Fall, dass die Anlaufscheiben und -buchsen 21 , 24, 25, 27, 28, 31 bevorzugt jeweils aus einem Kunststoffträger 211 , 241 , 251 , 27 , 281 , 311 und einer Stahlscheibe 212, 242, 252, 272, 282, 312 bestehen, sind die Gleitflächen dieser Elemente mit dem Buchstabenzusatz "b" oder "c" nicht erfindungsgemäß ausgebildet. Bei den entsprechenden axial gerichteten Gleitflächen 21 b, 24b, 25b, 27b, 28b, 31 b handelt es sich dabei also in jedem exemplarisch dargestellten Fall um Gegengleitflächen zu den Gleitflächen der Lagerelemente 22, 23, 26, 29, 30.
Die Mehrzahl der dargestellten Lagerelemente - und zwar die Lagerelemente 21 , 22, 23 und 24 in Fig. 1 und 1a, 25, 26 und 27 in Fig. 2, 2a, 3 und 3a sowie 28, 29, 30 und 31 in Fig. 4 - weisen eine hohlzylindrische Grundgestalt auf. Sie können dabei jeweils als Lagerbuchse ausgebildet sein, welche mindestens eine radial innen liegende Gleitfläche 22a, 23a, 26a, 29a, 30a aufweist. Andere Lagerelemente - und zwar die Lagerelemente 21 und 24 in Fig. 1 - weisen jeweils eine ringscheibenförmige Grundgestalt auf, wobei sie jeweils als Anlaufscheibe ausgebildet sind, welche eine axial innen liegende Gleitfläche 21 b, 24b aufweist.
Der Unterschied der Anlaufscheiben 21 , 24 und 31 und der Anlaufbuchsen 25, 27, 28, die alle zusammen als Anlaufelemente 21 , 24, 25, 27, 28, 31 bezeichnet werden können, besteht darin, dass die Anlaufbuchsen 25, 27, 28 eine größere axiale Länge als die Anlaufscheiben 21 , 24, 31 aufweisen, wobei die axiale Länge der Anlaufbuchsen 25, 27, 28 bevorzugt auch größer ist als die Wandstärke des Hohlzylinders. Letzteres trifft auch auf die in der Zeichnung exemplarisch dargestellten Lagerbuchsen 26, 29 und 30 zu. Eine große axiale Länge vergrößert den Flächeninhalt der jeweiligen radialen Gleitfläche 26a, 29a, 30a des Lagerelementes 26, 29, 30, wodurch vorteilhafterweise die Flächen- pressung p in den mit der Rotorwelle 1 1 gebildeten Gleitlagern und damit die Verschleißbeanspruchung in der jeweiligen Lagerstelle verringert werden.
Des Weiteren weisen in den dargestellten Ausführungen die Anlaufelemente 25, 27, 28, 31 jeweils einen Bund auf und die Lagerbuchsen 22, 23, 26, 29, 30 nicht, da ihre Wandung und damit ihr Außendurchmesser im Sinne der Erfüllung ihrer Lager- und Stützfunktion größer ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Grundkörpers der Anlaufbuchsen 25, 27, 28, 31. Einer dieser Bünde ist in Fig. 2a, 3a und 4a jeweils mit dem Bezugszeichen B bezeichnet. Die axial gerichteten Gleitflächen 26b, 27b, 29b, 31 b befinden sich jeweils stirnseitig auf einer Stahlscheibe 252, 272, 282, 312, die am Bund B befestigt ist. Unter "axial gerichtet" wird hierbei - wie in der Geometrie üblich - verstanden, dass die Längsachse X-X senkrecht zur jeweiligen Ebene der Fläche steht, bzw. dass der Normalenvektor der Fläche in Richtung der Längsachse X-X verläuft.
Während die Lagerbuchsen 22, 23, 26, 29, 30 nur eine Lager- und Stützfunktion erfüllen, verhindern die Anlaufelemente 21 , 24, 25, 27, 28, 31 zusätzlich ein zu großes axiales Spiel. Dazu steht die rechts in Fig. 2, 2a, 3, 3a dargestellte Anlaufbuchse 27 zusätzlich unter axial wirkender Federbelastung. Konkret handelt es sich um eine Schraubenfeder 50, die die Welle 1 1 des Rotors 3 umgibt und die sich einerseits an dem Bund B auf der der Gleitfläche 27b der Anlaufbuchse 27 gegenüber liegenden Seite und andererseits an einer auf der Welle 1 1 montierten Wellenendscheibe 51 axial abstützt.
Die Krafteinwirkung der Feder 50 auf die Anlaufbuchse 27 und damit auf die Lagerbuchse 26 und auch über die Lagerbuchse 26 auf die anderendig angeordnete zweite Anlaufbuchse 25 vergrößert jeweils durch die entsprechende Anstellung und den Andruck die Flächenpressung an den Kontaktstellen 25/26, 26/27, was aber durch eine entsprechend der Einbausituation größtmögliche Dimensionierung der Durchmesser der Bünde B der Anlaufbuchsen 25, 27 und des Außendurchmessers der Lagerbuchse 26 wieder ausgeglichen wird, da dies zu einer Vergrößerung der paarweise miteinander zusammenwirkenden Gleitflächen 25b/26b, 26c/27b führt. Auch kann unter diesem Aspekt eine entsprechende Gestaltung der Kennlinie der Druckfeder 50 erfolgen.
In den dargestellten Ausführungen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest jeweils das Material der Gleitfläche 22a, 22b, 23a, 23b, 26a, 26b, 26c, 29a, 29b, 30a, 30b eines als Lagerbuchse 22, 23, 26, 29, 30 ausgebildeten Lagerelements ein mit einem festen Schmierstoff gefüllter Kunststoff ist, welcher vollständig oder teilweise aus einem thermoplastischen Hochleistungskunststoff oder aus einem, aus Phenolharz gebildeten Duroplasten besteht.
Wie bereits erwähnt, wird es als besonders bevorzugt angesehen, dass der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein Polyarylenetherketon (PEAK), insbesondere ein Polyphenylen ist, z. B. Poly[di-(oxy-1 ,4-phenylen)carbonyl- 1 ,4-phenylen] (Polyetheretherketon, PEEK). Zu dieser Gruppe von Hoch- leistungskunststoffen gehören auch Poly[oxy-1 ,4-phenylenoxy-di-(1 ,4-phenyle- ncarbonyl-1 ,4-phenylen] (Polyetheretherketonketon, PEEKK) und Poly[oxy-1 ,4- phenylencarbonyl-1 ,4-phenylenoxy-di-(1 ,4-phenylencarbonyl)-1 ,4-phenylen] (Polyetherketonetherketonketon, PEKEKK). Diese Werkstoffe weisen nicht nur eine hohe Wärmebeständigkeit auf, was insbesondere im Hinblick auf die Entstehung von Reibungswärme von Bedeutung ist, sondern auch weitere vorteilhafte Eigenschaften, wie hohe Festigkeit, hohe Korrosionsbeständigkeit und geringe Reibungszahlen in Paarung mit insbesondere Stahl, aus dem insbesondere die Welle 1 des Rotors 3 bestehen kann.
Besonders bevorzugte individualisierte Werkstoffausführungen liegen dabei dann vor, - wenn der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein teilkristallines Polyetheretherketon (PEEK) ist, welches eine Kohlefaserverstärkung und eine Füllung mit Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist;
- wenn der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein teilkristallines Polyamidimid (PAI) ist, welches eine Füllung mit Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist;
- wenn der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein teilkristallines Polyphenylensulfid (PPS) ist, welches eine Kohlefaserverstärkung und/oder eine Füllung mit Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) oder mit Aramid und Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist;
- wenn der aus Phenolharz gebildete Duroplast mit Graphit gefüllt ist,
- und wenn der aus Phenolharz gebildete Duroplast mit Graphit gefüllt und zusätzlich glasfaserverstärkt ist.
Die in den Werkstoff eingelagerten Fasern und/oder Partikel können dabei durch Parameter beschrieben werden, welche bevorzugt in Bereichen liegen, wie sie nachstehend noch erläutert werden.
Die spezielle werkstofftechnische Gestaltung der Lagerelemente 22, 23, 26, 29, 30 in dem erfindungsgemäßen Elektromotor 1 gestattet nicht nur eine gegenüber Wälzlagern vereinfachte Fertigung, sondern ermöglicht es auch - und zwar ohne spanabhebende Bearbeitung und bei Sicherung einer hohen Bauteilstabilität - verschiedenartige vorteilhafte konstruktive Modifikationen vorzunehmen.
So ist in der Zeichnung dargestellt, dass das in dem erfindungsgemäßen Elektromotor 1 enthaltene Gleitlager als einteiliges Zylinderlager (Fig. 2, 2a) oder als zweiteiliges Zylinderlager (Fig. 1 , 1a) oder auch als Kalottenlager (Fig. 4, 4a) gestaltet werden kann, wobei das Letztere ausrichtbare Lagerelemente 29, 30 umfassen kann, die eine kugelartig gekrümmte Außenfläche AF aufweisen.
In Fig. 3 und 3a ist eine Ausführungsform entsprechend Fig. 2 und 2a dargestellt, wobei der Unterschied der beiden Ausführungsformen lediglich darin besteht, dass das Lagertragrohr 8 gemäß der Ausführung in Fig. 3 und 3a als Gleitlager 26 ausgebildet ist, so dass ein zusätzliches Lager entfallen kann.
Fig. 5 und 6 veranschaulichen, dass das Lagerelement, welches dort allgemein mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet ist, mit Vorteil eine Segmentierung seiner radial gerichteten Gleitfläche 60a aufweisen kann, die bevorzugt durch in axialer Richtung X-X verlaufende Nuten 61 gebildet ist. Die in der Darstellung durch acht Längsnuten 61 erzeugten acht Segmentflächen 60s bilden gemeinsam die Gleitfläche 60a.
Die Segmentierung gestattet eine Optimierung der Wärmeabfuhr. Das bedeutet, dass ein Maximalbetrag an Reibungswärme abgeführt und dadurch die Temperatur in der Gleitfläche 60a niedrig gehalten werden kann. Durch die Nuten 61 kann Luft strömen und so die Reibungswärme konvektiv abgeführt werden. Außerdem kann mit Vorteil auf diese Weise auch ein Abtransport von Verschleißteilchen erfolgen, wodurch der Verschleiß gemindert wird.
Das Lagerelement 60 mit dem größten Außendurchmesser DA, dem kleinsten Innendurchmesser DI, und der axialen Länge L steht hier exemplarisch und prinzipiell für irgendeines der in den anderen Figuren gezeigten Lagerelemente 22, 23, 25, 26, 29, 30. Die Bezugszeichen 60b, 60c kennzeichnen Gleitflächen bzw. Gegengleitflächen des Lagerelements 60 für benachbarte Lagerelemente. Von optional vorhandenen Detaileigenschaften derselben, wie vom möglichen Vorhandensein eines Bunds B oder einer äußere Krümmungsfläche AF, wird dabei in der zeichnerischen Darstellung abgesehen. Die Erfindung gestattet es mit Vorteil, in fertigungstechnisch einfacher Weise die Nuten spanlos herzustellen.
Auch in Fig. 7 steht das Lagerelement 60 exemplarisch für irgendeines der in den anderen Figuren gezeigten Lagerelemente 22, 23, 25, 26, 29, 30. Das Bezugszeichen 60a kennzeichnet dabei die Gleitfläche des Lagerelements 60, die in Paarung mit der als Gegengleitfläche 40 fungierenden Gleitfläche einer aus Stahl bestehenden Rotorwelle 11 steht. Die Rotorwelle 1 kann, wie nachstehend noch erläutert, optional eine oberflächliche Schicht GL aufweisen. Bei Vorhandensein dieser Schicht GL bildet diese die Gegengleitfläche 40.
Das Material des Lagerelements 60, insbesondere seiner Gleitfläche 60a, ist ein mit einem festen Schmierstoff gefüllter Kunststoff, welcher vollständig oder teilweise aus einem thermoplastischen Hochleistungskunststoff oder aus einem aus Phenolharz gebildeten Duroplasten besteht. Dieses Material bildet im Lagerelement 60 eine Werkstoffmatrix M.
In die Werkstoffmatrix M sind als fester Schmierstoff Partikel P aus Graphit und/oder aus einem Fluorpolymer, insbesondere aus Polytetrafluorethylen (PTFE) eingelagert. Der Anteil des festen Schmierstoffs kann im Bereich von 5 Prozent bis 40 Prozent, insbesondere im Bereich von 10 Prozent bis 30 Prozent, liegen (Angaben in Masseprozent). Die Partikel P können eine maximale Teilchengröße DPmax von 0,2 mm, insbesondere von 0,1 mm, aufweisen.
Insbesondere kann die Teilchengröße DP im Falle von Graphit als Schmierstoff bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 pm und/oder die Teilchengröße DP von Polytetrafluorethylen (PTFE) als Schmierstoff bevorzugt im Bereich von 10 pm bis 50 pm liegen. In einer sich optional unmittelbar auf der Matrix M befindenden Oberflächenschicht OS ist der Werkstoff vollständig aus einem festen Schmierstoff gebildet. Dieser Schmierstoff, der insbesondere aus PTFE bestehen kann, bildet vorzugsweise einen hochorientierten, vergleichsweise dünnen Schmierfilm
(Schichtdicke DS < 80 pm, vorzugsweise < 40 μηη).
In Fig. 7 ist auch gezeigt, dass das Material des Lagerelementes 60 - dies gilt auch insbesondere für dessen Gleitfläche 60a, wenn die optional vorhandene Schicht OS nicht präsent ist - in vorteilhaft festigkeitserhöhender Weise mit Fasern F, insbesondere Glasfasern, Aramidfasern und/oder Kohlenstofffasern, verstärkt sein kann. Der Masseanteil der Fasern F kann im Bereich von 20 Prozent bis 60 Prozent, insbesondere im Bereich von 20 Prozent bis 45 Prozent, liegen. Die Fasern F können eine maximale Länge FLmax von 3,0 mm, insbesondere von 1 ,0 mm aufweisen, wobei die Länge FL der Fasern F bevorzugt im Bereich von 80 μητι bis 500 μιη liegen kann.
Eine Verstärkung mit Glasfasern erhöht vorteilhafterweise die Verschleißbeständigkeit, die mechanische Widerstandskraft, die Steifheit und die Wärmeformbeständigkeit und senkt den Grad der Anisotropie. Kohlenstofffasern besitzen eine niedrigere Dichte als Glasfasern, wodurch die Masse bei gleichem Fasergehalt in einem Bauteil niedriger liegt. Der durch die Kohlenstofffasern erzielbare Zuwachs an mechanischer Festigkeit, Steifheit und Verschleißbeständigkeit liegt noch höher als bei Glasfasern.
Wie bereits aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, ist die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Mittel und Maßnahmen. So fällt es auch in den Rahmen der Erfindung, wenn - in kinematischer Umkehr zur erfindungsgemäßen Gestaltung der radialen Gleitflächen 26a, 29a, 30a, der Lagerelemente 26, 29, 30 entsprechend den dargestellten Beispielen oder zusätzlich zu dieser Gestaltung - zumindest das Material der Gegengleitfläche 40 der Welle 11 des Rotors 3 erfindungsgemäß zumindest ein mit einem festen Schmierstoff gefüllter Kunststoff ist, welcher vollständig oder teilweise aus einem thermoplastischen Hochleistungskunststoff oder aus einem aus Phenolharz gebildeten Duroplasten besteht. Das Lagerelement ist dann die Welle 11 - oder zumindest ein Teil der Welle 11 - des Rotors 3, wobei dieses Lagerelement 1 mit zylindrischer oder hohlzylindrischer Grundgestalt ausgebildet sein kann und mindestens eine radial außen liegende Gleitfläche 40 aufweist.
Somit sind in einem erfindungsgemäßen Elektromotor 1 in den verschiedenen Gleitlagern "Welle 11 / Lagerelement 22, 23, 26, 29, 30" folgende bevorzugte Werkstoffpaarungen möglich: Stahl/Kunststoff, Kunststoff/Stahl und/oder Kunststoff/Kunststoff. Für die Gleitlager "Anlaufelement 21 , 24, 25, 27, 28, 31 / Lagerelement 22, 23, 26, 29, 30" sind es bevorzugt - wie dargestellt - die Werkstoffpaarungen Stahl/Kunststoff.
Die Lagerelemente 22, 23, 26, 29, 30 können bevorzugt in fertigungstechnisch wenig aufwändiger Weise als einstückige materialeinheitliche Kunststoffver- bund-Spritzgießteile ausgebildet sein, die nach ihrer Herstellung im Stator 2 montiert werden.
Es ist auch möglich, dass das Lagerelement 26 - wie in Fig. 3 und 3a dargestellt - als ein integraler Bestandteil des Stators 2 oder der Statorbuchse (Tragrohr 8) gebildet oder an den Stator 2 oder die Statorbuchse 8 angespritzt ist.
Des Weiteren kann der Fachmann zusätzliche vorteilhafte technische Merkmale vorsehen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So ist es z. B. möglich, die Gleitflächen und/oder die Gegengleitflächen mit einer vorzugsweise die Reibungszahl senkenden und/oder die Verschleißbeständigkeit erhöhenden Beschichtung GL zu versehen, wie dies in Fig. 7 für die Rotorweile 1 1 dargestellt ist. Eine solche Beschichtung GL, der eine eigenständige erfinderische Bedeutung beigemessen wird, kann insbesondere aus amorphem Kohlenstoff ("DLC = Diamond-Like-Carbon") oder aus einem Gleitlack gebildet sein, wobei der Gleitlack bevorzugt Polytetrafluorethylen (PTFE) als Trockenschmierstoff und ein Polyamidimid (PAI) als Bindemittel enthält. Polyamidimid (PAI) ist dabei vorteilhafterweise in der Lage, sowohl mit Stahl, als auch mit den erfindungsgemäß eingesetzten Kunststoff-Verbundwerkstoffen eine hohe adhäsive Bindung einzugehen, so dass unter den Betriebsbedingungen des erfindungsgemäßen Elektromotors 1 , insbesondere beim Einsatz für einen Ventilator, keine Delaminierungen vorkommen. Optimalerweise weisen dabei DLC-Schichten eine Dicke DL im Bereich von 1 bis 3 [i und PTFE/PAI-Lack- schichten eine Dicke DL im Bereich von 10 bis 30 μιτι auf.
Hinsichtlich einer detaillierteren Beschreibung des möglichen Aufbaus der Lagerelemente 21 (Fig. 1 , 1 a), 25, 27 (Fig. 2, 2a, 3, 3a), 28, 31 (Fig. 4, 4a), die jeweils aus einem Kunststoffträger 221 , 241 , 251 , 271 , 281 , 331 mit einer Stahlscheibe 222, 242, 252, 272, 282, 332 bestehen können, auch in vollem Umfang auf die DE 31 45 601 C3 verwiesen.
Ferner ist die Erfindung nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist die Anspruchsfassung lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen. Bezugszeichen
1 Elektromotor
2 Stator
3 Rotor
4 Ventilatorflügel
5 Statorblechpaket von 2
6 Statorwicklung von 2
7 Statorflansch von 2
8 Tragrohr (Statorbuchse) von 2
9 Elektronikgehäuse
10 Steuerelektronik
11 Rotorwelle von 3
12 Rotorg locke von 3
13 Nabe von 3 1 Lagerelement, Anlaufelement, Anlaufscheibe (Fig. 1 , 1a) 1b Gleitfläche von 21 für 22b (Fig. 1 , 1a)
11 Kunststoffträger von 21 (Fig. 1a)
12 Stahlscheibe von 21 (Fig. 1a)
2 Lagerelement, Lagerbuchse (Fig. 1 , 1a)
2a Gleitfläche von 22 für 40 (Fig. 1 , 1a)
2b Gleitfläche von 22 für 21 b (Fig. 1 , 1a)
3 Lagerelement, Lagerbuchse (Fig. 1 , 1a)
3a Gleitfläche von 23 für 40 (Fig. 1 , 1a)
3b Gleitfläche von 23 für 24b (Fig. 1 , 1a)
4 Lagerelement, Anlaufelement, Anlaufscheibe (Fig. 1 , 1a) b Gleitfläche von 24 für 23b (Fig. 1 , 1a)
1 Kunststoffträger von 24 (Fig. 1a)
2 Stahlscheibe von 24 (Fig. 1a)
Lagerelement, Anlaufelement, Anlaufbuchse (Fig. 2, 2a, 3, 3a)b Gleitfläche von 25 für 26b (Fig. 2, 2a, 3, 3a)
1 Kunststoffträger von 25 (Fig. 2a, 3a)
2 Stahlscheibe von 25 (Fig. 2a, 3a)
Lagerelement, Lagerbuchse (Fig. 2, 2a, 3, 3a)
a Gleitfläche von 26 für 40 (Fig. 2, 2a, 3, 3a)
b Gleitfläche von 26 für 25b (Fig. 2, 2a, 3, 3a)
c Gleitfläche von 26 für 27b (Fig. 2, 2a, 3, 3a)
Lagerelement, Anlaufelement, Anlaufbuchse (Fig. 2, 2a, 3, 3a)b Gleitfläche von 27 für 26c (Fig. 2, 2a, 3, 3a)
1 Kunststoffträger von 27 (Fig. 2a, 3a)
2 Stahlscheibe von 27 (Fig. 2a, 3a)
Lagerelement, Anlaufelement, Anlaufbuchse (Fig. 4, 4a)b Gleitfläche von 28 für 29b (Fig. 4, 4a)
1 Kunststoffträger von 28 (Fig. 4a)
2 Stahlscheibe von 28 (Fig. 4a)
Lagerelement, Lagerbuchse (Fig. 4, 4a)
a Gleitfläche von 29 für 40 (Fig. 4, 4a)
b Gleitfläche von 29 für 28b (Fig. 4, 4a)
Lagerelement, Lagerbuchse (Fig. 4, 4a)
a Gleitfläche von 30 für 40 (Fig. 4, 4a)
b Gleitfläche von 30 für 3 b (Fig. 4, 4a)
Lagerelement, Anlaufelement, Anlaufbuchse (Fig. 4, 4a)b Gleitfläche von 31 für 30b (Fig. 4, 4a)
1 Kunststoffträger von 31 (Fig. 4a)
2 Stahlscheibe von 31 (Fig. 4a)
Gleitflächen an 11 50 Feder zwischen 27 und 51
51 Wellenendscheibe auf 1
60 Lagerelement allgemein (Fig. 5, 6)
60a Gleitfläche von 60 für 40 (Fig. 5, 6)
60b, 60c Gleitflächen von 60 für benachbarte Lagerelemente (Fig. 5, 6)
60s Segment von 60a (Fig. 5, 6)
61 Nut in 60 (Fig. 5, 6)
AF Umfangsfläche von 29, 30 (Fig. 4)
B Bund an 25, 27, 28, 31 (Fig. 2a, 3a, 4a)
DA Außendurchmesser von 60 (Fig. 5, 6)
DI Innendurchmesser von 60 (Fig. 5, 6)
DL Dicke von GL
DP Teilchengröße von P (Fig. 7)
DPmax maximale Teilchengröße von P (Fig. 7)
DS Dicke von OS (Fig. 7)
F Faser in M (Fig. 7)
FL Länge von F (Fig. 7)
FLmax maximale Länge von F (Fig. 7)
GL (optionale) Beschichtung (Fig. 7)
M Matrix von 60 bzw. 22, 23, 25, 26, 29, 30 (Fig. 7)
OS (optionale) Oberflächenschicht von 60 (Fig. 7)
P Partikel in M (Fig. 7)
X-X Längsachse

Claims

Ansprüche
1. Elektromotor (1) in Außenläufer-Bauweise, insbesondere zum Antrieb eines Ventilators, mit einem Stator (2), mit einem Rotor (3) und mit einem Gleitlager für eine Welle (11) des Rotors (3), wobei das Gleitlager mindestens ein aus einem Kunststoff gebildetes Lagerelement (22, 23, 26, 29, 30, 60) mit mindestens einer Gleitfläche (22a, 23a, 26a, 29a, 30a, 60a, 22b, 23b, 26b, 26c, 29b, 30b, 60a, 60b, 60c) aufweist, die relativbeweglich mit einer Gegengleitfläche (40, 21 b, 24b, 25b, 27b, 28b, 3 b) gepaart ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressungen (p) in den Gleitflächen (22a, 23a, 26a, 29a, 30a, 60a, 22b, 23b, 26b, 26c, 29b, 30b, 60a, 60b, 60c) und Gegengleitflächen (40, 21 b, 24b, 25b, 27b, 28b, 31 b) im Bereich von 0,05 N/mm2 bis 0,20 N/mm2 und insbesondere die Gleitgeschwindigkeiten (v) im Bereich von 0,5 m/s bis 1 ,5 m/s liegen und dass zumindest das Material der Gleitfläche (22a, 23a, 26a, 29a, 30a, 22b, 23b, 26b, 26c, 29b, 30b, 60a, 60b, 60c) des Lagerelements (22, 23, 26, 29, 30, 60) oder der Gegengleitfläche (40) ein Kunststoff ist, welcher vollständig oder teilweise aus einem, mit einem festen Schmierstoff gefüllten thermoplastischen Hochleistungskunststoff oder aus einem, mit einem festen Schmierstoff gefüllten, aus Phenolharz gebildeten Duroplasten besteht.
2. Elektromotor (1) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der feste Schmierstoff Partikel (P) aus Graphit und/oder aus einem Fluorpolymer, insbesondere aus Polyte- trafluorethylen (PTFE), enthält oder vollständig aus diesen besteht. Elektromotor (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des festen Schmierstoffs im Bereich von 5 Prozent bis 40 Prozent, insbesondere im Bereich von 10 Prozent bis 30 Prozent, liegt.
Elektromotor (1) nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (P) eine maximale Teilchengröße (DPmax) von 0,2 mm, insbesondere von 0,1 mm, aufweisen, wobei die Teilchengröße (DP) des Graphits bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 pm und/oder die Teilchengröße (DP) des Poiytetrafluorethylens (PTFE) bevorzugt im Bereich von 0 pm bis 50 pm liegt.
Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Lagerelements (22, 23, 26, 29, 30, 60), insbesondere in dessen Gleitfläche (22a, 23a, 26a, 29a, 30a, 22b, 23b, 26b, 26c, 29b, 30b, 60a, 60b, 60c), mit Fasern (F), insbesondere Glasfasern, Aramidfasern und/oder Kohlenstofffasern, verstärkt ist.
Elektromotor (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fasern (F) im Bereich von 20 Prozent bis 60 Prozent, insbesondere im Bereich von 20 Prozent bis 45 Prozent, liegt.
Elektromotor (1) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (F) eine maximale Länge (FLmax) von 3,0 mm, insbesondere von 1 ,0 mm aufweisen, wobei die Länge (FL) der Fasern (F) bevorzugt im Bereich von 80 pm bis 500 pm liegt.
8. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager ein trocken laufendes oder ein mit einer Initialschmierung versehenes Gleitlager ist.
9. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein teilkristallines Polyetheretherketon (PEEK) ist, welches eine Kohlefaserverstärkung und eine Füllung mit Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist.
10. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein teilkristallines Polyamidimid (PAI) ist, welches eine Füllung mit Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist. 1. Elektromotor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Hochleistungskunststoff ein teilkristallines Polyphenylensulfid (PPS) ist, welches eine Kohlefaserverstärkung und/oder eine Füllung mit Graphit und Polytetrafluorethylen (PTFE) oder mit Aramid und Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist.
12. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
gekennzeichnet durch mindestens ein Lagerelement (21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 , 60), das
- mit hohlzylindrischer Grundgestalt als Lagerbuchse (22, 23, 26, 29, 30, 60) oder als Anlaufbuchse (27, 28, 60),
- mit hohlzylindrischer oder zylindrischer Grundgestalt als zumindest ein Teil der Welle ( 1) des Rotors (3), - mit ringscheibenförmiger Grundgestalt als Anlaufscheibe (21 , 24, 60), ausgebildet ist.
13. Elektromotor (1 ) nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 , 60) mindestens eine axial gerichtete Gleitfläche (22b, 23b, 26b, 26c, 29b, 30b, 60b, 60c) oder eine axial gerichtete Ge- gengleitfläche (21b, 24b, 25b, 27b, 28b, 31b) aufweist, welche sich bevorzugt auf einer Stirnfläche an einem axialen Bund (B) eines als Lagerbuchse (22, 23, 26, 29, 30, 60) oder Anlaufbuchse (27, 28, 60) oder als Anlaufscheibe (21 , 24, 60) ausgebildeten Lagerelements (21 , 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 , 60) befindet.
14. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (22, 23, 26, 29, 30, 60) eine Segmentierung (60s) aufweist, die bevorzugt durch in axialer Richtung verlaufende Nuten (61) gebildet ist.
15. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (22, 23, 26, 29, 30, 60) durch einen integralen Bestandteil des Stators (2) oder der Statorbuchse (8) gebildet oder an den Stator (2) oder die Statorbuchse (8) angespritzt ist.
16. Elektromotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitlager - mit oder ohne axialen Bund (B) - als ein- oder zweiteiliges Zylinderlager oder als Kalottenlager, insbesondere mit ausrichtbaren Lagerelementen (29, 30), die eine kugelartig gekrümmte Außenfläche (AF) aufweisen, ausgeführt ist.
17. Elektromotor (1) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (22a, 23a, 26a, 29a, 30a, 60a, 22b, 23b, 26b, 26c, 27b, 28b, 29b, 30b, 60a, 60b, 60c) und/ oder die Gegengleitfläche (40, 21 b, 24b, 25b, 27b, 28b, 31 b) eine Be- schichtung (GL) aufweist, die insbesondere aus amorphem Kohlenstoff ("DLC = DiamondLike-Carbon") oder aus einem Gleitlack gebildet ist, wobei der Gleitlack bevorzugt Polytetrafluorethylen (PTFE) und ein Po- lyamidimid (PAI) als Bindemittel enthält.
PCT/EP2012/058907 2011-05-19 2012-05-14 Elektromotor mit gleitlageranordnung aus kunststoff WO2012156360A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202011100921.5 2011-05-19
DE202011100921U DE202011100921U1 (de) 2011-05-19 2011-05-19 Elektromotor mit Gleitlageranordnung aus Kunststoff

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012156360A1 true WO2012156360A1 (de) 2012-11-22

Family

ID=46146841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/058907 WO2012156360A1 (de) 2011-05-19 2012-05-14 Elektromotor mit gleitlageranordnung aus kunststoff

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE202011100921U1 (de)
WO (1) WO2012156360A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104518588A (zh) * 2013-09-20 2015-04-15 布莱克曼两合公司 用于无刷直流电机的转子及无刷直流电机
DE102018220462A1 (de) 2018-11-28 2020-05-28 Hanon Systems Efp Deutschland Gmbh Elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere Pumpe
CN114243981A (zh) * 2022-01-10 2022-03-25 卧龙电气驱动集团股份有限公司 一种永磁外转子电机

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013106995A1 (de) * 2013-07-03 2015-01-08 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Elektromotor mit einer Lageranordnung
DE102018106916B4 (de) 2017-03-24 2024-08-01 Minebea Mitsumi Inc. Antriebseinheit für einen Stellantrieb und Stellantrieb für einen Klappensteller
US11827085B2 (en) * 2020-08-12 2023-11-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Electric transmission assembly including hydrodynamic bearing
EP4208650A1 (de) * 2020-09-03 2023-07-12 Schunk Kohlenstofftechnik GmbH Verfahren zur herstellung einer gleitlagerbuchse und gleitlagerbuchse

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE524176A (de) *
CH623965A5 (en) 1977-10-10 1981-06-30 Graesslin Dieter & Co Miniature electric motor having a plastic bearing bush
JPS58217820A (ja) * 1982-06-11 1983-12-17 Sutaaraito Kogyo Kk フエノ−ル樹脂軸受
DE3145601C2 (de) * 1981-11-17 1988-01-21 Mulfingen Elektrobau Ebm Anlaufscheibe
WO1993019511A1 (en) * 1992-03-23 1993-09-30 Electric Motors And Specialties, Inc. Electric motor construction
DE4209579A1 (de) 1992-03-25 1993-09-30 Vdo Schindling Lager
EP1752670A1 (de) * 2004-05-27 2007-02-14 Ntn Corporation Hochpräzisionsgleitlager
DE102006005602A1 (de) 2006-02-06 2007-08-16 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem
DE102008007720A1 (de) 2008-02-06 2009-08-13 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Elektromotorischer Antrieb mit Innenpresssitz eines Lagers
DE102008055194A1 (de) * 2008-12-30 2010-07-08 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitelement

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2917856A1 (de) * 1979-05-03 1980-11-20 Glyco Metall Werke Hydrodynamisch geschmiertes gleitlager mit nichtmetallischer anpassungsschicht und verfahren zu seiner herstellung
DE3425964A1 (de) * 1984-07-14 1986-01-16 Kolbenschmidt AG, 7107 Neckarsulm Verbundlager-werkstoff mit kunststoff-gleitschicht
DE19524968A1 (de) * 1995-07-08 1997-01-16 Glyco Metall Werke Gleitlagerwerkstoff und dessen Verwendung
US6376952B1 (en) * 1999-07-14 2002-04-23 E. I. Du Pont De Nemours And Company Bearing system for a rotating shaft
JP4880162B2 (ja) * 2000-01-31 2012-02-22 イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー エラストマーを有する高分子軸受
US7048495B2 (en) * 2003-11-19 2006-05-23 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Rotating machine having a shaft including an integral bearing surface
JP2006009819A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Ntn Corp 燃料電池の冷却水循環ポンプ用滑り軸受
DE102004040226A1 (de) * 2004-08-19 2006-03-09 Pvs-Kunststofftechnik Gmbh & Co Lageranordnung für Elektromotoren und Stator mit einer derartigen Lageranordnung
TW200734402A (en) * 2005-10-06 2007-09-16 Solvay Advanced Polymers Llc High-performance poly(aryl ether sulfone) composition
DE102009043435A1 (de) * 2009-09-29 2011-03-31 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Gleitlack zur Beschichtung eines Metallbauteils oder aufgebracht auf ein Metallbauteil

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE524176A (de) *
CH623965A5 (en) 1977-10-10 1981-06-30 Graesslin Dieter & Co Miniature electric motor having a plastic bearing bush
DE3145601C2 (de) * 1981-11-17 1988-01-21 Mulfingen Elektrobau Ebm Anlaufscheibe
DE3145601C3 (de) 1981-11-17 1992-08-06 Mulfingen Elektrobau Ebm Anlaufscheibe
JPS58217820A (ja) * 1982-06-11 1983-12-17 Sutaaraito Kogyo Kk フエノ−ル樹脂軸受
WO1993019511A1 (en) * 1992-03-23 1993-09-30 Electric Motors And Specialties, Inc. Electric motor construction
DE4209579A1 (de) 1992-03-25 1993-09-30 Vdo Schindling Lager
EP1752670A1 (de) * 2004-05-27 2007-02-14 Ntn Corporation Hochpräzisionsgleitlager
DE102006005602A1 (de) 2006-02-06 2007-08-16 Minebea Co., Ltd. Fluiddynamisches Lagersystem
DE102008007720A1 (de) 2008-02-06 2009-08-13 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Elektromotorischer Antrieb mit Innenpresssitz eines Lagers
DE102008055194A1 (de) * 2008-12-30 2010-07-08 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitelement

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104518588A (zh) * 2013-09-20 2015-04-15 布莱克曼两合公司 用于无刷直流电机的转子及无刷直流电机
DE102018220462A1 (de) 2018-11-28 2020-05-28 Hanon Systems Efp Deutschland Gmbh Elektrisch angetriebene Maschine, insbesondere Pumpe
WO2020108711A1 (de) 2018-11-28 2020-06-04 Hanon Systems Efp Deutschland Gmbh Elektrisch angetriebene maschine, insbesondere pumpe
CN114243981A (zh) * 2022-01-10 2022-03-25 卧龙电气驱动集团股份有限公司 一种永磁外转子电机
CN114243981B (zh) * 2022-01-10 2023-05-12 卧龙电气驱动集团股份有限公司 一种永磁外转子电机

Also Published As

Publication number Publication date
DE202011100921U1 (de) 2012-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012156360A1 (de) Elektromotor mit gleitlageranordnung aus kunststoff
EP2971785B1 (de) Pumpenaggregat mit einer einstückigen lagereinheit
WO2019166319A1 (de) Elektrische antriebsvorrichtung, insbesondere für ein kraftfahrzeug oder eine elektrische wasserpumpe
EP3208464B1 (de) Kreiselpumpe
DE3926577A1 (de) Vakuumpumpe mit einem rotor und mit unter vakuum betriebenen rotorlagerungen
DE102005006095A1 (de) Electrically conductive self-lubricating bearing system and a method for implementing same
WO2010130522A1 (de) Elektrisch angetriebene flüssigkeitspumpe mit einem mehrteiligen rotor und herstellungsverfahren für einen solchen rotor
DE102011016611A1 (de) Gleitsystem
DE102005055868B4 (de) Gewindetrieb für einen Linearstellmotor und Linearstellmotor
DE102013208295A1 (de) Anlaufpilz, sowie elektrische Maschine aufweisend einen solchen
DE19818059B4 (de) Wälzlageranordnung für Elektrokleinmotoren
WO2009047094A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine sowie elektrische maschine
EP1438510B1 (de) Vakuumpumpe
DE202011105842U1 (de) Schließeinheit einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, insbesondere einer Spritzgießmaschine
DE102018119719A1 (de) Fluiddynamisches Lagersystem
WO2019110410A1 (de) Elektromotor
EP3604842B1 (de) Verfahren zur herstellung einer rotoreinheit
DE102019113898A1 (de) Lager
DE102020201509A1 (de) Wälzlager mit einer elektrisch isolierenden Schicht und Verfahren zum Aufbringen einer elektrisch isolierenden Schicht
EP3499044B1 (de) Vakuumpumpe
EP3650702A1 (de) Verwendung eines synthetischen öls in einer vakuumpumpe und vakuumpumpe
DE102019118890A1 (de) Lager
EP3184835A1 (de) Fanglager
DE102009038326A1 (de) Kolben für eine Axialkolbenpumpe und Axialkolbenpumpe
DE102020121332A1 (de) Axialgleitlageranordnung für ein Pumpenrad einer Radialpumpe sowie Radialpumpe aufweisend die Axialgleitlageranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12722327

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12722327

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1