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Patent Searching and Data


Title:
COMPRESSOR UNIT, COMPRESSED-AIR SUPPLY SYSTEM, IN PARTICULAR FOR A VEHICLE HAVING A COMPRESSED-AIR SUPPLY SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/043456
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compressor unit (356), comprising a compressor (K) and a direct current motor (M, 100, 200) for driving the compressor (K), wherein the direct current motor (M, 100, 200) has a housing (102, 202) for coupling to a crankcase of the compressor (K), the housing (102, 202) being composed of three parts. According to the invention, a center housing part (102c, 202c) has, at the closed end, a dimension (L1) in an axial region (b) between a longer dimension upper limit (oL1) and a shorter dimension lower limit (uL1), wherein: the dimension lower limit (uL1) is formed substantially by a closed-end axial end position (L2) of a stator (108) and the dimension upper limit (oL1) is formed substantially by a closed-end axial end position (L3) of a rotor (104); the body (110, 210) of a cap-like closed-end housing part (102b, 202b) has an extent (L6) which completely spans a brush holder (112, 212) of a commutator (114, 214) on a shaft; and a brush holder (112, 212) and the cap-like closed-end housing part (102b, 202b) each have a lightweight construction, said lightweight construction being formed of a light metal.

Inventors:
STABENOW UWE (DE)
HERZBERG NICO (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/071321
Publication Date:
March 05, 2020
Filing Date:
August 08, 2019
Export Citation:
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Assignee:
WABCO GMBH (DE)
International Classes:
H02K5/02; H02K5/04; H02K23/68
Foreign References:
DE2201563A11972-08-03
US20150263582A12015-09-17
DE2925022A11981-01-08
DE102013212538A12014-12-31
DE2544418A11976-04-15
US20050285464A12005-12-29
DE102008052779A12010-04-29
Attorney, Agent or Firm:
RABE, Dirk-Heinrich (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Kompressoraggregat (356) umfassend einen Kompressor (K) und einen Gleichstrommotor (M, 100, 200) zum Antrieb des Kompressors (K), wobei der Gleichstrommotor (100, 200) ein Gehäuse (102, 202) zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors (K) aufweist, wobei

- das Gehäuse (102, 202) dreiteilig gebildet ist mit einem ersten kurbel gehäuseseitigen Gehäuseteil (102a, 202a) zur Ankopplung und mit einem zwei ten abschlussseitigen Gehäuseteil (102b, 202b) und mit einem zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angebundenen mittleren Gehäuseteil (102c, 202c), wobei

- ein Rotor (104) auf einer Welle (106, 206) in einem Stator (108) drehbar angebracht ist zur Nutzung eines Magnetfelds im Betrieb, wobei die Welle (106, 206) am kurbelgehäuseseitigen Gehäuseteil (102a, 202a) und abschlussseitigen Gehäuseteil (102b, 202b) gehalten ist und der Stator (108) am mittleren Ge häuseteil (102c, 202c) gehalten ist, wobei

- das mittlere Gehäuseteil (102c, 202c) aus Stahl gebildet ist, insbeson dere aus Stahl besteht, und wobei

- das abschlussseitige Gehäuseteil (102b, 202b) topfartig mit einer Zarge (1 10, 210) ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das mittlere Gehäuseteil (102c, 202c) eine Abmessung (L1 ) hat, die ab schlussseitig axial in einem Bereich (b) zwischen einer längeren Abmessungs obergrenze (oL1 ) und einer kürzeren Abmessungsuntergrenze (uL1 ) liegt, wo bei die Abmessungsuntergrenze (uL1 ) im Wesentlichen von einer abschlusssei tigen axialen Endposition (L2) des Stators (108) gebildet ist und die Abmes sungsobergrenze (oL1 ) im Wesentlichen von einer abschlussseitigen axialen Endposition (L3) des Rotors (104) gebildet ist,

- die Zarge (1 10, 210) des topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils (102b, 202b) eine Erstreckung (L6) aufweist, die einen Bürstenhalter (1 12, 212) eines Kommutators (114, 214) auf der Welle vollständig übergreift, und - der Bürstenhalter (1 12, 212) und der topfartige abschlussseitige Ge häuseteil (102b, 202b) jeweils als Leichtbau gebildet ist und der Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet ist.

2. Kompressoraggregat (356) nach Anspruch 1 , wobei das kurbelge häuseseitige Gehäuseteil (102a, 202a) als Leichtbau mit einem Leichtmetall ge bildet ist.

3. Kompressoraggregat (356) nach Anspruch 1 oder 2, wobei

- das Leichtmetall ausgewählt ist aus einer Gruppe von Leichtmetallen bestehend aus:

Aluminium, Magnesium oder Legierungen davon, oder

- der Leichtbau aus dem Leichtmetall besteht, insbesondere aus einer Aluminium und/oder Magnesium basierten Legierung besteht.

4. Kompressoraggregat (356) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leichtbau aus einem Verbundmaterial (gebildet ist, wobei das Verbundmaterial aus einem Kunststoff und dem Leichtmetall gebildet ist.

5. Kompressoraggregat (356) nach Anspruch 4, wobei das Ver bundmaterial als Schichtmaterial mit einer ersten Schicht aus Kunststoff und einer zweiten Schicht aus Leichtmetall gebildet ist.

6. Kompressoraggregat (356) nach Anspruch 5, wobei das Ver bundmaterial einen tragenden Strukturkörper mit einer Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung aus dem Leichtmetall gebildet ist.

7. Kompressoraggregat (356) nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei

- das mittlere Gehäuseteil (102c, 202c) eine Abmessung (L1 ) hat, die kurbelgehäuseseitig axial über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze (UL1 ) liegt, wobei die Abmessungsuntergrenze (UL1 ) im Wesentlichen von der kur belgehäuseseitig axialen Endposition (L4) des Stators (108, 208) gebildet ist, und/oder

- das mittlere Gehäuseteil (102c, 202c) eine Abmessung (L1 ) hat, die kurbelgehäuseseitig axial unter einer längeren Abmessungsobergrenze (OL1 ) liegt, wobei die Abmessungsobergrenze (OL1 ) im Wesentlichen von der kurbel gehäuseseitig axialen Endposition (L5) des Rotors (104, 204) gebildet ist.

8. Kompressoraggregat (356) nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei das mittlere Gehäuseteil (102c, 202c) eine Abmessung (L1 ) hat, die

- abschlussseitig axial mit einem ersten Überstand (ü) über einer kürzeren Ab messungsuntergrenze (uL1 ) liegt und/oder

- kurbelgehäuseseitig axial mit einem zweiten Überstand (Ü) über einer kürze ren Abmessungsuntergrenze (UL1 ) liegt.

9. Kompressoraggregat (356) nach Anspruch 8, wobei der erste und/oder zweite Überstand (ü, Ü) derart bemessen ist, dass abschlussseitig axial und/oder kurbelgehäuseseitig axial über das mittlere Gehäuseteil (102c, 202c) aus Stahl ein magnetischer Rückschluss des Magnetfeldes im Betrieb gegeben ist.

10. Kompressoraggregat (356) nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste und/oder zweite Überstand (ü, Ü) derart minimiert bemessen ist, dass Streuverluste des Magnetfeldes im Betrieb lediglich unter einer vorbestimmt akzeptablen Obergrenze gehalten sind.

1 1. Kompressoraggregat (356) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei

- die Abmessung (L1 ) des mittleren Gehäuseteils (102c, 202c) ab schlussseitig relativ zur Abmessung (L1 ) mit weniger als 5 % Überstand (ü), insbesondere mit unter zehn Millimeter Überstand (ü), länger ist als die ab schlussseitige axiale Abmessung (L2) des Stators (108, 208) ist, und/oder - die Abmessung (L1 ) des mittleren Gehäuseteils (102c, 202c) kurbelge häuseseitig relativ zur Abmessung (L1 ) mit weniger als 5 % Überstand (Ü), ins besondere mit unter zehn Millimeter Überstand (Ü), länger als die kurbelgehäu seseitige axiale Abmessung (L2) des Stators (108, 208) ist.

12. Kompressoraggregat (356) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei der abschlussseitige Gehäuseteil (102b, 202b) einen Kühlkörper (222) aufweist.

13. Kompressoraggregat (356) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das abschlussseitige Gehäuseteil (102b, 202b), oder das kurbelgehäu seseitige Gehäuseteil (102a, 202a), oder das abschlussseitige Gehäuseteil (102b, 202b) und das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil (102a, 202a) mit einem Leichtmetall gebildet ist, wobei das Leichtmetall ein tiefgezogenes oder druck gegossenes Leichtmetall ist, insbesondere das Leichtmetall aus Aluminium, Magnesium und/oder aus einer Aluminium und/oder Magnesium basierten Le gierung besteht.

14. Kompressoraggregat (356) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge (L) von Zugschrauben (Z) an die Abmessung (L1 ) des mittleren Gehäuseteils (102c, 202c) angepasst ist.

15. Druckluftversorgungssystem (352), insbesondere für ein Fahrzeug (350), umfassend ein Kompressoraggregat (356) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Versorgung eines Druckluftanschlusses (366) mit Druckluft.

Description:
Kompressoraggregat, Druckluftversorgungssystem, insbesondere für ein Fahr zeug mit einem Druckluftversorgungssystem

Die Erfindung betrifft ein Kompressoraggregat umfassend einen Gleichstrom motor zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors, insbesondere einen bürstenbehafteten, permanent erregten Gleichstrommotor, zur Ankopp lung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors. Des Weiteren betrifft die Erfin dung ein Druckluftversorgungssystem, insbesondere ein Fahrzeug mit einem Druckluftversorgungssystem umfassend das Kompressoraggregat zur Versor gung eines Druckluftanschlusses mit Druckluft.

Kompressoren zur Erzeugung von Druckluft in Fahrzeugen werden typischer weise von Elektromotoren, vorzugsweise von Gleichstrommotoren, angetrieben. Ein Elektromotor ist ein elektromechanischer Wandler, der elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt. Wenn Druckluft benötigt wird, wird der Gleichstrommotor eingeschaltet. Wenn eine ausreichende Druckluftmenge er zeugt worden ist, wird in der Regel der Gleichstrommotor ausgeschaltet.

DE 10 2008 052 779 A1 beschreibt einen Elektromotor zum Antrieb eines Kom pressors einer Luftversorgungseinheit eines Fahrzeugs. Der Elektromotor weist zumindest einen Halbleiterschalter zur Ansteuerung des Elektromotors auf.

Typischerweise weisen Elektromotoren, wie zum Beispiel Gleichstrommotoren, insbesondere zumeist bürstenbehaftete, permanent erregte Gleichstrommoto ren der eingangs genannten Art ein Gehäuse aus Stahl auf. Der Gleichstrom motor umfasst einen Rotor, der auf eine Welle in einem Stator drehbar ange bracht ist. Der Stator ist ein feststehendes Teil des Gleichstrommotors und ist häufig zugleich ein Teil des Gehäuses. Der Stator trägt darin befestigte Perma nentmagnete.

Durch den Einsatz von Stahl entstehen jedoch auch konstruktive Nachteile. Zu diesen konstruktiven Nachteilen zählen insbesondere ein relativ hohes Gewicht und ein verbesserungswürdiges thermisches Verhalten des Gleichstrommotors.

An Kompressoren, insbesondere Druckluftkompressoren für Fahrzeuge, wer den stets hohe Anforderungen an Gewichtsreduktion, einhergehend mit hoher Verfügbarkeit und geringen Kosten gestellt. Außerdem ist das thermische Ver halten des Gleichstrommotors von dessen Eischaltdauer abhängig. Die Ein schaltdauer eines Gleichstrommotors wird als ein maximal zulässiges Betriebs intervall des Gleichstrommotors bezeichnet, nach dem eine Ruhepause zu er folgen hat, um den Gleichstrommotor nicht zu beschädigen oder zu zerstören, und wird implizit als Kriterium zur Abschätzung der Belastbarkeit und somit auch zur Qualitätsbeurteilung herangezogen.

Wünschenswert ist es, auch für einen gewichtsreduzierten Gleichstrommotor eine erhöhte Belastbarkeit zu ermöglichen.

Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kompressoraggregat mit einem gewichtsreduzierten Gleichstrommotor zur Verfügung zu stellen, der gleichwohl für eine höhere thermische Belastung ausgelegt ist. Insbesondere soll die Konstruktion des Gleichstrommotors im Rahmen des Kompressorag gregats vorteilhaft gestaltet werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Kompressoraggregat des An spruchs 1.

Hierzu betrifft die Erfindung ein Kompressoraggregat umfassend einen Kom pressor und einen Gleichstrommotor zum Antrieb des Kompressors, wobei der Gleichstrommotor ein Gehäuse zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse des Kompressors aufweist, insbesondere für ein Druckluftversorgungssystem. Das Gehäuse ist dreiteilig gebildet und umfasst ein erstes kurbelgehäuseseitiges Gehäuseteil zur Ankopplung an das Kurbelgehäuse des Kompressors, ein zwei tes abschlussseitiges Gehäuseteil und ein drittes mittleres Gehäuseteil, wel ches zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angebunden ist. Ferner umfasst der Gleichstrommotor einen Rotor, welcher auf einer Welle in einem Stator drehbar angebracht ist zur Nutzung eines Magnetfelds im Betrieb, wobei die Welle am kurbelgehäuseseitigen Gehäuseteil und abschlussseitigen Ge häuseteil gehalten ist, und der Stator am mittleren Gehäuseteil gehalten ist. Weiterhin ist das mittlere Gehäuseteil aus Stahl gebildet. Insbesondere besteht das mittlere Gehäuseteil aus Stahl. Das abschlussseitige Gehäuseteil ist topfar tig mit einer Zarge gebildet.

Der Gleichstrommotor ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Gehäuseteil eine Abmessung hat, die abschlussseitig axial in einem Bereich zwischen einer längeren Abmessungsobergrenze und einer kürzeren Abmes sungsuntergrenze liegt. Die Abmessungsuntergrenze ist von der abschlusssei tigen axialen Endposition des Stators gebildet.

Die Abmessungsobergrenze ist von der abschlussseitigen axialen Endposition des Rotors gebildet. Darüber hinaus weist die Zarge des topfartigen abschluss seitigen Gehäuseteils eine Erstreckung auf, die einen Bürstenhalter eines Kommutators auf der Welle vollständig übergreift. Ferner ist der Gleichstrom motor dadurch gekennzeichnet, dass der Bürstenhalter und das topfartige ab schlussseitige Gehäuseteil jeweils als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet sind, das ausgewählt ist aus einer Gruppe von Leichtmetallen bestehend aus Aluminium und Magnesium.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein einen Stator und einen Rotor auf weisender Gleichstrommotor ein dreiteiliges Gehäuse auf. Der mittlere Gehäu seteil ist aus Stahl gebildet und bildet einen Stahlring, der als magnetischer Rückschluss dient, um einen Magnetkreis für das Magnetfeld im Betrieb zu er zielen. Das mittlere Gehäuseteil hat eine axiale Abmessung, die abschlussseitig axial zwischen einer abschlussseitigen axialen Endposition des Stators und ei ner abschlussseitigen axialen Endposition des Rotors liegt.

Das mittlere Gehäuseteil hat daher eine Abmessung, die abschlussseitig über eine axiale Abmessung des Stators hinausgeht und im Wesentlichen bis zu ei ner Abmessung des Rotors reicht. Im Vergleich zu herkömmlichen Gleich strommotoren ähnlicherer Dimensionen, ist die axiale Abmessung des aus Stahl gebildeten Gehäuseteil kürzer und ermöglicht daher eine Gewichtsreduk tion des Gleichstrommotors der vorliegenden Erfindung. Gleichwohl ist diese Abmessung des aus Stahl gebildeten Gehäuseteil, die abschlussseitig über ei ne axiale Abmessung des Stators hinausgeht, in Abwägung zur Gewichtsreduk tion -erfindungsgemäß ist sowohl der Bürstenhalter als auch das topfartige ab schlussseitige Gehäuseteil als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet- aus gewogen, um einen vorbestimmt ausreichenden magnetischen Rückschluss für den Magnetkreis für das Magnetfeld im Betrieb zu erzielen. Konkret ist beson ders bevorzugt, dass der Mittelteil aus Stahl nur so lang ist, wie unbedingt nötig, um einen ausreichenden magnetischen Rückschluss zu erzielen.

Die Erfindung löst die Aufgabe auch durch ein in dem weiteren unabhängigen Anspruch 15 angegebenes Druckluftversorgungssystem mit dem erfindungs gemäßen Kompressoraggregat.

Damit betrifft die Erfindung auch ein Kompressoraggregat umfassend einen Kompressor und einen Gleichstrommotor im Rahmen eines Druckluftversor gungssystems, insbesondere ein Fahrzeug mit einem Druckluftversorgungssys tem, umfassend ein erfindungsgemäßes Kompressoraggregat zur Versorgung von Druckluft.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent nehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläu terte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vor teile zu realisieren. Vorteilhaft kann bei solchen zumeist bürstenbehafteten, permanent erregten Gleichstrommotoren jedenfalls der Rotor, ggfs auch der Stator mit sogenann tem Elektroblech, d. h. mit weichmagnetischem, korrosionsgeschütztem Stahl blech gebildet sein. Es kann insbesondere nur der Rotor, z. B. aus Kostengrün den, mit Elektroblech gebildet sein. Das Statorgehäuse hingegen kann aus tiefgezogenem oder gerolltem Stahlblech hergestellt werden. Es hat sich ge zeigt, dass eine in Lamellen geblechte Ausführung aufgrund der nicht vorhan denen Polwechsel bzw. der damit kaum auftretenden Wirbelströme keinen nen nenswerten Vorteil erbrächte. Elektroblech ist mengenmäßig und wertmäßig einer der bedeutendsten weichmagnetischen Werkstoffe für Magnetkerne.

Vorteilhaft ist sowohl der Bürstenhalter als auch das topfartige abschlussseitige Gehäuseteil als Leichtbau mit Aluminium oder Magnesium oder Aluminium und Magnesium gebildet. Insbesondere ist auch das kurbelgehäuseseitige Gehäu seteil als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet. Vorzugsweise ist das Leichtmetall ausgewählt ist aus einer Gruppe von Leichtmetallen bestehend aus: Aluminium, Magnesium oder Legierungen davon. Alternativ kann der Leichtbau auch aus dem Leichtmetall bestehen, insbesondere aus einer Alumi nium und/oder Magnesium basierten Legierung bestehen.

Aluminium und Magnesium haben im Vergleich zu Stahl eine bessere Wärme leitfähigkeit. Diese Tatsache wird von dem Gleichstrommotor der Erfindung ge nutzt, um die im Kommutator generierte Wärme besser aus einem Bereich der Bürstenhalter abzuführen. Da eine Begrenzung der Einschaltdauer vor allem durch eine Eigenerwärmung auf dem Bereich des Bürstenhalters entsteht, er möglicht die vorteilhafte Materialauswahl und die vorteilhafte Geometrie des topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils eine Erhöhung der Einschaltdauer des erfindungsgemäßen Gleichstrommotors.

In einer alternativen Weiterbildung ist der Leichtbau aus einem Verbundmaterial gebildet, wobei das Verbundmaterial aus einem Kunststoff und dem Leichtme tall gebildet ist. In einer Weiterbildung ist das Verbundmaterial als Schichtmaterial mit einer ers ten Schicht aus Kunststoff und einer zweiten Schicht aus Leichtmetall gebildet. Insbesondere weist in einer bevorzugten Weiterbildung das Verbundmaterial einen tragenden Strukturkörper mit einer Beschichtung auf, wobei die Beschich tung aus dem Leichtmetall gebildet ist.

Um eine weitere Gewichtsreduktion zu ermöglichen, hat

- das mittlere Gehäuseteil eine Abmessung, die kurbelgehäuseseitig axi al über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze liegt, wobei die Abmessungs untergrenze im Wesentlichen von der kurbelgehäuseseitig axialen Endposition des Stators gebildet ist, und/oder

- das mittlere Gehäuseteil hat eine Abmessung, die kurbelgehäuseseitig axial unter einer längeren Abmessungsobergrenze liegt, wobei die Abmes sungsobergrenze im Wesentlichen von der kurbelgehäuseseitig axialen Endpo sition des Rotors gebildet ist.

Vorzugsweise hat das mittlere Gehäuseteil eine Abmessung, die

- abschlussseitig axial mit einem ersten Überstand über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze liegt und/oder

- kurbelgehäuseseitig axial mit einem zweiten Überstand über einer kür zeren Abmessungsuntergrenze liegt. Dies hat den Vorteil, dass ein optimierter Magnetkreis und gleichzeitig eine vorteilhafte Gewichtsreduktion erzielbar ist, wobei das aus Stahl gebildete mittlere Gehäuseteil, welches als magnetischer Rückschluss dient, axial beidseitig einen angemessenen Überstand hat. Vor zugsweise ist der erste und/oder zweite Überstand derart bemessen ist, dass abschlussseitig axial und/oder kurbelgehäuseseitig axial über das mittlere Ge häuseteil aus Stahl ein magnetischer Rückschluss des Magnetfeldes im Betrieb gegeben ist. Insbesondere ist der erste und/oder zweite Überstand derart mini miert bemessen, dass Streuverluste des Magnetfeldes im Betrieb lediglich unter einer vorbestimmt akzeptablen Obergrenze gehalten sind.

Vorzugsweise ist die Abmessung des mittleren Gehäuseteils abschlussseitig relativ zur Abmessung mit weniger als 5 % Überstand, insbesondere mit unter zehn Millimeter Überstand, länger als die abschlussseitige axiale Abmessung des Stators. Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise die Abmessung des mittleren Gehäuseteils kurbelgehäuseseitig relativ zur Abmessung mit weniger als 5 % Überstand, insbesondere mit unter zehn Millimeter Überstand, länger als die kurbelgehäuseseitige axiale Abmessung des Stators.

Es kann also die Abmessung des mittleren Gehäuseteils jeweils auf einer Seite bis zu ca. zehn Millimeter länger sein als eine axiale Abmessung der Stator sein als zur Erzielung eines verbesserten magnetischen Rückschlusses. Aus diesem Grund ist in einer Weiterbildung des Gleichstrommotors der Erfindung die Ab messung des mittleren Gehäuseteils abschlussseitig im Wesentlichen zehn Mil limeter länger als die abschlussseitige axiale Abmessung des Stators. Darüber hinaus ist in dieser Weiterbildung die Abmessung des mittleren Gehäuseteils kurbelgehäuseseitig im Wesentlichen zehn Millimeter länger als die kurbelge häuseseitige axiale Abmessung des Stators. Für den Wert von zehn Millimeter ist eine Abweichung von 10 % gemäß dem Konzept der Erfindung toleriert.

Insbesondere kann im Rahmen einer weiteren Weiterbildung eine Länge von Zugschrauben am Gehäuse an die Abmessung des mittleren Gehäuseteils an gepasst ist sein; dies hat eine weitere vorteilhafte Gewichtsreduktion zur Folge.

Eine Weiterbildung, die eine vorteilhafte weitere Erhöhung der Einschaltdauer ermöglicht, umfasst ein abschlussseitiges Gehäuseteil, welches einen Kühlkör per aufweist. Insbesondere dient der Kühlkörper dazu, eine wärmeabgebende Oberfläche des topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils zu vergrößern. Dadurch werden einer möglichen Beschädigung des Gleichstrommotors durch Überhitzung weiter vorgebeugt. Der Kühlkörper hat die Aufgabe, Verlustwärme durch Wärmeleitung von wärmeerzeugenden Bauelementen wie der Bürsten halter und dem Kommutator wegzuleiten und diese dann durch Wärmestrah lung und Konvektion an eine Umgebung abzugeben. Um den Wärmewiderstand möglichst gering zu halten, ist der Kühlkörper aus dem gut wärmeleitendem Leichtmetall gebildet. Vorzugsweise ist der Kühlkörper vertikal montiert, um beim Betrieb durch den Kamineffekt die Luftzirkulation zu unterstützen. In einer Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit einem Leichtme tall gebildet, wobei das Leichtmetall ein tiefgezogenes Leichtmetall ist. Zusätz lich oder stattdessen ist in einer anderen Weiterbildung das kurbelgehäuseseiti ge Gehäuseteil mit einem Leichtmetall gebildet ist, wobei das Leichtmetall ein tiefgezogenes Leichtmetall ist.

In einer alternativen Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit ei nem Leichtmetall gebildet, wobei das Leichtmetall ein druckgegossenes Leichtmetall ist. Zusätzlich oder stattdessen ist in einer anderen Weiterbildung das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil mit einem Leichtmetall gebildet, wobei das Leichtmetall ein druckgegossenes Leichtmetall ist.

In einer anderen Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit einem tiefgezogenen Leichtmetall und das das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil mit einem druckgegossenen Leichtmetall gebildet. In einer anderen alternativen Weiterbildung ist das abschlussseitige Gehäuseteil mit einem druckgegossenen Leichtmetall und das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil mit einem tiefgezoge nen Leichtmetall gebildet.

Druckgegossenes Leichtmetall bietet in Vergleich zu einem Gehäuseteil aus Stahl zahlreiche geometrische Gestaltungsmöglichkeiten, insbesondere zur Be festigung weiterer Bauteil außen sowie innen zur Befestigung von einer Bürs tenbrücke. Beispielsweise ist zur Lageausrichtung der Bürstenbrücke ein zu sätzlicher Arbeitsschritt zur Schaffung einer Prägung an dem aus Stahl gebilde ten Gehäuseteil erforderlich. Druckguss ermöglicht, dass dieselbe Funktion kos tenneutral erzielt wird, indem zum Beispiel eine ausgeformte Rippe zwischen die Magnete greift und die Lagefixierung herstellt. In diesem Fall ist es nicht mehr erforderlich, das Gehäuse mit den Magneten lagerichtig einzubauen, da die Magnetisierung erst nach dem Zusammenbau erfolgt.

Insbesondere ermöglicht die Nutzung von druckgegossen Leichtmetallen eine freie Gestaltung des entsprechenden Gehäuseteiles, was zusätzlich die opti- sehe Erscheinung beeinflusst. Tiefgezogene Leichtmetalle ermöglichen die Herstellung von leichteren Gehäuseteilen, wobei die Freiformbarkeit im Ver gleich zu Druckguss begrenzt ist. Die Nutzung von einem Verbundmaterial, ins besondere von metallisch beschichteten Kunststoffen, erhöht eine elektromag netische Verträglichkeit des Gleichstrommotors und ermöglicht eine weitere Gewichtsreduktion im Vergleich mit aus Leichtmetall bestehenden Gehäusetei len. Dagegen ist die Wärmeleitfähigkeit von metallisch beschichteten Kunststof fen in der Regel schlechter.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeich nung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der all gemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung kön nen sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Er findung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgen den gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder be schränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungs bereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Ein fachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 ein Schema eines Gleichstrommotors gemäß dem Konzept der

Erfindung;

Fig. 2a eine Außenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Gleichstrommotors zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse eines Kompressors;

Fig. 2b einen Querschnitt des Gleichstrommotors der Fig. 2a;

Fig. 3 ein Schema eines Fahrzeugs mit einem Druckluftversorgungssys tem umfassend ein Kompressoraggregat und Druckluftfeder.

Fig. 1 zeigt einen schematisch dargestellten Gleichstrommotor M mit Kompres sor K, wobei im Schema eine Ausführungsform des Gleichstrommotors 100 gemäß dem Konzept der Erfindung im Detail dargestellt ist. Der Gleichstrommo tor 100 umfasst ein Gehäuse 102 zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse eines Kompressors. Das Gehäuse ist dreiteilig gebildet mit einem ersten kurbelge häuseseitigen Gehäuseteil 102a zur Ankopplung, mit einem zweiten abschluss seitigen Gehäuseteil 102b und mit einem zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angebundenen mittleren Gehäuseteil 102c. Ferner weist der Gleichstrommotor einen Rotor 104 auf, der auf einer Welle 106 in einem Stator 108 drehbar angebracht ist. Die Welle 106 ist am kurbelgehäuseseitigen Ge häuseteil 102a und am abschlussseitigen Gehäuseteil 102b gehalten. Der Sta tor ist am mittleren Gehäuseteil 102c gehalten. Das mittlere Gehäuseteil 102c des Gleichstrommotors 100 ist aus Stahl gebildet. In alternativen Ausführungs formen besteht das mittlere Gehäuseteil aus Stahl.

Das mittlere Gehäuseteil 102c hat eine Abmessung L1 , die abschlussseitig axi al in einem Bereich b zwischen einer längeren Abmessungsobergrenze oL1 und einer kürzeren Abmessungsuntergrenze uL1 liegt, wobei die Abmessungsun- tergrenze uL1 im Wesentlichen von einer abschlussseitigen axialen Endposition L2 des Stators 108 gebildet ist und die Abmessungsobergrenze oL1 im Wesent lichen von einer abschlussseitigen axialen Endposition L3 des Rotors 104 ge bildet ist. Darüber hinaus hat das mittlere Gehäuseteil 102c eine Abmessung L1 , die kurbelgehäuseseitig axial über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze UL1 liegt, wobei die Abmessungsuntergrenze UL1 im Wesentlichen von der kurbelgehäuseseitig axialen Endposition L4 des Stators 108 gebildet ist, und hier hat das mittlere Gehäuseteil 102c auch eine Abmessung L1 , die kurbelge häuseseitig axial unter einer längeren Abmessungsobergrenze OL1 liegt, wobei die Abmessungsobergrenze OL1 im Wesentlichen von der kurbelgehäuseseitig axialen Endposition L5 des Rotors 104 gebildet ist.

D. h. hier hat das mittlere Gehäuseteil 102c eine Abmessung L1 , die

- abschlussseitig axial mit einem ersten Überstand ü über einer kürzeren Ab messungsuntergrenze uL1 liegt und

- kurbelgehäuseseitig axial mit einem zweiten Überstand Ü über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze UL1 liegt. Der erste und/oder zweite Überstand ü, Ü ist derart bemessen, dass abschlussseitig axial und/oder kurbelgehäuseseitig axial über das mittlere Gehäuseteil 102c aus Stahl ein magnetischer Rück schluss des Magnetfeldes im Betrieb gegeben ist. Dazu ist der erste und/oder zweite Überstand ü, Ü derart minimiert bemessen, dass Streuverluste des Magnetfeldes im Betrieb lediglich unter einer vorbestimmt akzeptablen Ober grenze gehalten sind.

Konkret ist vorliegend das mittlere Gehäuseteil 102c aus Stahl nur so lang, wie unbedingt nötig, um einen ausreichenden Magnetischen Rückschluss zu erzeu gen. Aus Sicht des Magnetkreises entspricht die minimale Länge des Mittelteils etwas mehr (ca. 10mm je Seite Überstand) als der Länge der Magnete. Es zeigt sich dass, für den Fall dass man --gleichwohl geometrieabhängig- kürzer bau en wollte als die Magnete, die Verluste überproportional ansteigen,

Dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform die Abmessung des mittleren Gehäuseteils abschlussseitig im Wesentlichen zehn Millimeter länger als die abschlussseitige axiale Endposition L2 des Stators. Ferner ist die Abmessung des mittleren Gehäuseteils kurbelgehäuseseitig im Wesentlichen zehn Millime ter länger als die kurbelgehäuseseitige axiale Endposition L4 des Stators.

Das abschlussseitige Gehäuseteil ist topfartig mit einer Zarge 1 10 ausgebildet, wobei die Zarge eine Erstreckung L6 aufweist und einen Bürstenhalter 1 12 ei nes Kommutators 1 14 auf der Welle 106 und eine dazugehörige Bürste 1 16 vollständig übergreift.

Darüber hinaus sind der Bürstenhalter 1 12 und das topfartige abschlussseitige Gehäuseteil 102b jeweils als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet ist. Das Leichtmetall ist aus einer Gruppe von Leichtmetallen ausgewählt, die aus Alu minium und Magnesium besteht.

Fig. 2a zeigt einen Gleichstrommotor M mit einem schematisch dargestellten Kompressor K, wobei konkret eine Außenansicht einer bevorzugten Ausfüh rungsform eines Gleichstrommotors 200 zur Ankopplung an ein Kurbelgehäuse eines Kompressors K gezeigt ist. Fig. 2b zeigt einen Querschnitt des Gleich strommotors 200 der Fig. 2a.

Auch hier hat das mittlere Gehäuseteil 202c eine Abmessung L1 , die ab schlussseitig axial in einem Bereich b zwischen einer längeren Abmessungs obergrenze oL1 und einer kürzeren Abmessungsuntergrenze uL1 liegt, wobei die Abmessungsuntergrenze uL1 im Wesentlichen von einer abschlussseitigen axialen Endposition L2 des Stators 208 gebildet ist und die Abmessungsober grenze oL1 im Wesentlichen von einer abschlussseitigen axialen Endposition L3 des Rotors 204 gebildet ist; bei der vorliegenden Ausführungsform fallen die Abmessungsobergrenze oL1 und die abschlussseitige axiale Endposition L3 des Rotors 204 zusammen. Darüber hinaus hat das mittlere Gehäuseteil 202c, eine Abmessung L1 , die kurbelgehäuseseitig axial über einer kürzeren Abmes sungsuntergrenze UL1 liegt, wobei die Abmessungsuntergrenze UL1 im We sentlichen von der kurbelgehäuseseitig axialen Endposition L4 des Stators 208, 208 gebildet ist. D.h. hier hat das mittlere Gehäuseteil 202c eine Abmessung L1 , die

- abschlussseitig axial mit einem ersten Überstand ü über einer kürzeren Ab messungsuntergrenze uL1 liegt und

- kurbelgehäuseseitig axial mit einem zweiten Überstand Ü über einer kürzeren Abmessungsuntergrenze UL1 liegt. Der erste und/oder zweite Überstand ü, Ü ist derart bemessen, dass abschlussseitig axial und/oder kurbelgehäuseseitig axial über das mittlere Gehäuseteil 202c aus Stahl ein magnetischer Rück schluss des Magnetfeldes im Betrieb gegeben ist. Dazu ist der erste und/oder zweite Überstand ü, Ü derart minimiert bemessen, dass Streuverluste des Magnetfeldes im Betrieb lediglich unter einer vorbestimmt akzeptablen Ober grenze gehalten sind.

Wie in Fig.2a erkennbar ist auch eine Länge L von Zugschrauben Z an die Ab messung L1 des mittleren Gehäuseteils 202c angepasst, was zu einer Ge wichtsreduktion führt.

Konkret ist vorliegend das mittlere Gehäuseteil 202c aus Stahl nur so lang, wie unbedingt nötig, um einen ausreichenden magnetischen Rückschluss zu erzeu gen. Aus Sicht des Magnetkreises entspricht die minimale Länge des Mittelteils etwas mehr (ca. 10mm je Seite Überstand) als der Länge der Magnete. Es zeigt sich dass, für den Fall dass man --gleichwohl geometrieabhängig- kürzer bau en wollte als die Magnete, die Verluste überproportional ansteigen,

Die folgende Erörterung konzentriert sich auf weitere technischen Merkmale, die den Gleichstrommotor 100 von Fig. 1 von dem Gleichstrommotor 200 von Figuren 2a und 2b unterscheiden. Diejenigen technischen Merkmale, die in bei den Gleichstrommotoren 100 und 200 ähnlich sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet (mit Ausnahme der ersten Ziffer, die„1“ für den Gleichstrommotor 100 der Fig. 1 ist und„2“ für den Gleichstrommotor 200 der Fig. 2a und 2b ist). Das mittlere Gehäuseteil 202c ist aus Stahl gebildet. Um ein Magnetkreis zu erzielen, muss nur dieser Bereich in Stahl ausgeführt werden. Der Rest des Gehäuses ist mit Leichtmetall realisiert. Konkret sind das kurbelgehäuseseitige Gehäuseteil 202a und das abschlussseitige Gehäuseteil 202b als Leichtbau mit einem Leichtmetall gebildet. Im Vergleich zu herkömmlichen Gleichstrommoto ren wandern in dieser Ausführungsform die Fugenebenen 218a, 218b aufei nander zu, was eine Verkürzung der Länge der Verbindungsschrauben 220 er möglicht.

Insgesamt ermöglicht eine weitere Gewichtsreduktion des gesamten Gleich strommotors 200 auch eine einfachere Montage. Außerdem weist das topfartige abschlussseitige Gehäuseteil 202b des Gleichstrommotors 200 einen Kühlkör per 222 auf. Der Kühlkörper 222 dient dazu, eine wärmeabgebende Oberfläche des topfartigen abschlussseitigen Gehäuseteils 202b zu vergrößern. Der Kühl körper 222 hat die Aufgabe, Verlustwärme durch Wärmeleitung von wärmeer zeugenden Bauelementen wie der Bürstenhalter 212 und dem Kommutator 214 wegzuleiten und diese dann durch Wärmestrahlung und Konvektion an die Um gebung abzugeben. Um den Wärmewiderstand möglichst gering zu halten, ist der Kühlkörper aus gut wärmeleitendem Leichtmetall gebildet. Vorzugsweise ist der Kühlkörper vertikal montiert, um beim Betrieb durch den Kamineffekt die Luftzirkulation zu unterstützen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 350, vorliegend in Form eines PKW. Das Fahrzeug weist ein pneumatisches Druckluftversor gungssystem 352 zur Versorgung von Druckluft auf. Das pneumatische Druck luftversorgungssystem weist eine Druckluftversorgungsanlage 354 auf, die ein Kompressoraggregat 356 mit einem schematisch dargestellten Gleichstrommo tor M mit Kompressor K gemäß dem Konzept der Erfindung hat. Ferner weist das pneumatische Druckluftversorgungssystem 352 eine als Luftfederanlage ausgebildete Pneumatikanlage 358 auf. Insbesondere bei Fahrzeugen im PKW- Bereich ist eine schnelle Bereitstellung von Druckluft zur Niveauregelung im Betrieb von großer Bedeutung, da Pausen, insbesondere zur Durchführung ei ner Luftdruckmessung, vom Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbar sind. Das hier deswegen, ohne Einschränkung der Anwendbarkeit auch für LKWs oder andere Nutzfahrzeuge, beispielhaft dargestellte PKW-Fahrzeug 350 verfügt über vier Räder 360, von denen hier aufgrund der Schnittdarstellung die zwei einer Fahr zeugseite zugeordneten Räder gezeigt sind. Analog zur Anzahl der Räder ver fügt die Luftfederanlage 358 über vier Luftfedern 362, von denen hier analog zu den Rädern aufgrund der Schnittdarstellung die zwei einer Fahrzeugseite zuge ordneten Luftfedern 362 gezeigt sind. Die vier Luftfedern 362, die jeweils den vier Rädern 360 zugeordnet sind, werden als Teil der Luftfederanlage 358 mit tels des Kompressoraggregates 356 der Druckluftversorgungsanlage 358 mit Druckluft versorgt. Die Druckluftversorgungsanlage 358 ist über die Versor gungsleitung 364 und den Druckluftanschluss 366 zu einem Druckluftabnehmer verbunden; vorliegend über die Galerie 368 mit den Komponenten der Pneuma tikanlage 358, in diesem Falle den vier Luftfedern 362 verbunden.

Bezugszeichenliste

100, 200, M Gleichstrommotor;

102, 202 Gehäuse;

102a, 202a kurbelgehäuseseitiges Gehäuseteil ;

102b, 202b abschlussseitiges Gehäuseteil;

102c, 202c mittleres Gehäuseteil;

104, 204 Rotor;

106, 206 Welle;

108, 208 Stator;

110, 210 Zarge des abschlussseitigen Gehäuseteils;

112, 212 Bürstenhalter;

114, 214 Kommutator;

1 1 6, Bürste;

218a, 218b Fugenebene;

220 Verbindungsschraube;

222 Kühlkörper;

350 Fahrzeug;

352 Druckluftversorgungssystem ;

354 Druckluftversorgungsanlage;

356 Kompressoraggregat;

358 als Luftfederanlage ausgebildete Pneumatikanlage;

360 Rad;

362 Luftfeder;

364 Versorgungsleitung;

366 Druckluftanschluss;

368 Galerie;

K Kompressor

L Lange einer Zugschraube

L1 axiale Abmessung des mittleren Gehäuseteils;

L2 abschlussseitige axiale Endposition des Stators;

L3 abschlussseitige axiale Endposition des Rotors;

L4 kurbelgehäuseseitige axiale Endposition des Stators; L5 kurbelgehäuseseitige axiale Endposition des Rotors;

L6 axiale Erstreckung der Zarge,

b, B Bereiche;

ü,Ü Überstand;

uL1 , UL1 , oL1 , OL1 erste und zweite untere Abmessung, erste und zweite obe re Abmessung;

Z Zugschraube.