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/mm ² bis 0,20 N/mm ² 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/mm ² 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 R _z - 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 DP _max 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 FL _ma x 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)

FL _max 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