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Title:
ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1995/024761
Kind Code:
A1
Abstract:
An electric motor with an internal rotor (10), which comprises a free internal chamber (12), and a stator (14) disposed at a radial spacing from the rotor (10) has a more compact construction and can be assembled more easily. The electric motor is characterized in that at least part of a gear (16) is disposed in the free internal chamber (12) of the rotor (10).

Inventors:
RASCH REINHARD (DE)
GRUENDL ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP1995/000767
Publication Date:
September 14, 1995
Filing Date:
March 02, 1995
Export Citation:
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Assignee:
GRUENDL & HOFFMANN (DE)
RASCH REINHARD (DE)
GRUENDL ANDREAS (DE)
International Classes:
H02K7/116; (IPC1-7): H02K7/116
Foreign References:
GB2250142A1992-05-27
EP0463895A11992-01-02
DE8513219U11986-05-22
US2514460A1950-07-11
DE3444420A11986-06-05
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 548 (M - 1490) 4 October 1993 (1993-10-04)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 102 (E - 1511) 18 February 1994 (1994-02-18)
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Claims:
Ansprüche
1. Elektromotor mit einem einen freien Innenraum (12) aufweisenden, innenlau fenden Rotor (10) , und einem zu dem Rotor (10) in radialem Abstand angeordneten Stator (14) , wobei in dem freien Innenraum (12) des Rotors (10) zumindest ein Teil eines als Planetengetriebe mit — einer Sonnenradwelle (18) , einem Planetenhohlrad (20) , und einem Planetenradträger (40) ausgebildeten Getriebes (16) angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß eine den Stator (14) haltende Tragplatte (52) das Pla¬ netenhohlrad (20) im Bereich dessen einer Stirnseite (54) ringförmig umgibt, und das Planetenhohlrad (20) eine Befestigungsvorrichtung für die Tragplatte (52) aufweist oder das Planetenhohlrad (20) mit der Tragplatte (52) einstückig verbunden ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung eine randseitig offene Aus¬ nehmung (50) des Planetenhohlrades (20) im Bereich dessen einer Stirnseite (54) aufweist, in der die Tragplatte (42) angeordnet und befestigt ist.
3. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Sonnenradwelle (18) an ihrem aus dem Planetenhohlrad (20) herausweisenden Endbereich eine Befestigungs¬ vorrichtung für den Rotor (10) aufweist.
4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Sonnenradwelle (18) an ihrem aus dem Planetenhohlrad (20) herausweisenden Endbereich mit dem Rotor (10) ein¬ stückig verbunden ist.
5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) über die Sonnenradwelle (18) mit wenig stens einem Lager (22, 46, 48) in dem Planetenhohlrad (20) gelagert ist.
6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (40) eine nach innen versetzte Flanschstelle (72) aufweist.
Description:
Elektromotor

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs l.

Derartige Elektromotoren sind im Stand der Technik in viel- fachen Ausführungsformen bekannt. In der US-PS 4,274,023 ist ein solcher Elektromotor mit integriertem Getriebe gezeigt. Aus diesem Dokument ist jedoch nicht entnehmbar, wie das Planeten- hohlrad von dem Stator getrennt werden kann.

Aus der zum Stand der Technik gemäß PatG §3 Abs. 2 gehörenden

DE 43 119 576 AI ist ebenfalls ein elektromotorischer Verstell- antrieb mit einem integrierten Getriebe bekannt. Auch hier fin¬ det sich keine Lösung für das Problem einer einfachen Montage des Getriebes in dem Gehäuse des Elektromotors.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, den eingangs definierten Elektromotor so weiterzubilden, daß er kompakter baut und die Montage einfacher ist.

Dazu ist der eingangs definierte Elektromotor durch die Merkma¬ le des kennzeichnenden Teils das Anspruchs 1 weitergebildet.

Dadurch, daß in dem freien Innenraum des Rotors zumindest ein Teil eines Getriebes angeordnet ist, ist wie beim Stand der Technik erreicht, daß die axiale Baulänge der Gesamtanordnung des Elektromotors mit Getriebe kürzer ist, als bei einer her¬ kömmlichen Anordnung, bei der das Getriebe eine separate Bau¬ gruppe ist, die nicht - zumindest teilweise - in den Elektromo¬ tor bzw. dessen Rotor integriert ist. Außerdem verringert sich das Gewicht der Gesamtanordnung, da auch auf Gehäuseteile ver¬ zichtet werden kann, die ansonsten für die separaten Baugruppen (Elektromotor bzw. Getriebe) erforderlich wären. Vielmehr kön¬ nen einzelne Gehäuseteile eine Doppelfunktion ausüben.

Das Getriebe ist als Planetengetriebe mit einer Sonnenradwelle, einem Hohlrad, und einem Planetenradträger ausgebildet. Das Hohlrad ist hierbei als das Gehäuse des Getriebes ausgebildet, so daß das Getriebe von den umgebenden Teilen des Elektromotors völlig abgekapselt sein kann. Außerdem kann das im Innern des Getriebes liegende Lager der Sonnenradwelle mit dem Lager des Planetenradträger fluchtend angeordnet sein.

Wenn erfindungsgemäß das Planetenhohlrad eine Befestigungsvor¬ richtung für eine den Stator haltende Tragplatte aufweist, hat dies den Vorteil, daß keine separate Lagerung des Getriebes notwendig ist. Vielmehr erfolgt die Aufhängung des Motors und des Getriebes durch das gleiche Bauteil. Damit wird das Getrie- bemoment direkt auf die Motoraufhängung geleitet.

Vorzugsweise umgibt die Tragplatte für den Stator das Planeten¬ hohlrad im Bereich dessen einer Stirnseite (der Abtriebsseite) ringförmig. In der axialen Verlängerung der ringförmigen Trag- platte befinden sich der Rotorkäfig und die Statorwicklungen.

Erfindungsgemäß kann auch das Planetenhohlrad mit einer Trag¬ platte für den Stator einstückig verbunden sein. Damit werden weitere (Befestigungs-) bauteile und damit auch Montageschritte überflüssig. Außerdem wirkt diese einstückige Ausgestaltung des Tragplatte mit dem Planetenhohlrad als vergrößerte Kühlfläche für das Getriebe, das vorzugsweise gekapselt ist und in Getrie¬ beöl läuft.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Tragplatte für den

Stator in einer randseitig offenen Ausnehmung des Planetenhohl- rades im Bereich dessen einer Stirnseite angeordnet und befe¬ stigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sonnenradwelle an ihrem aus dem Planetenhohlrad herausweisenden Endbereich ei¬ ne Befestigungsvorrichtung für den Rotor auf.

So können auch hier separate Lagerungen des Rotors und der Son¬ nenradwelle entfallen.

Wenn der Rotor über die Sonnenradwelle mit wenigstens einem La- ger in dem Planetenhohlrad gelagert ist (vorzugsweise erfolgt die Lagerung durch mehrere Lager) , ist eine zusätzliche Lage¬ rung der Sonnenradwelle zusammen mit dem Rotor am Gehäuse des Elektromotors nicht notwendig. Damit entfallen auch zusätzliche Dichtungen, die bei einem kühlmittelgekühlten Elektromotor an dessen Gehäuse erforderlich wären.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Son¬ nenradwelle an ihrem aus dem Planetenhohlrad herausweisenden Endbereich mit dem Rotor einstückig verbunden. Diese Bauform erlaubt einen Verzicht auch Verbindungselemente zwischen dem Planetenhohlrad und dem Rotor.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Planetenradträger eine nach innen versetzte Flanschstelle aufweist. Diese Ausge- staltung erlaubt eine besonders kurze Bauform und hat insbeson¬ dere bei Einsatz des Elektromotors als Traktionsantrieb den Vorteil, daß bei vorgegebenem Radabstand die anzuflanschende Gelenkwelle relativ lang gestaltet werden kann, wodurch sich der notwendige Längenausgleich in der Gelenkwelle und die not- wendige Winkelbeweglichkeit reduziert.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Elektromotors werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Elektromotors mit dem Getriebe in teilweisem Längsschnitt, und

Fig. 2 ein Getriebe des Elektromotors nach Fig. 1 mit daran angeordneter Rotorglocke in zwei Ausfüh¬ rungsformen zeigt.

In Fig. 1 ist ein bürstenloser, als Innenläufer ausgebildeter Elektromotor gezeigt, der einen glockenförmigen Rotor 10 auf¬ weist, der einen freien Innenraum 12 hat. Der Rotor ist durch die Rotorglocke 10a gebildet, die an ihrer äußeren Mantelfläche 10b ein Läuferblechpaket 11, das durch einen aus zwei axial be- abstandeten Kurzschlußringen lla, 11b und diese verbindende Kupferstäbe 11c gebildeten Käfig zusammengehalten ist. Zu dem Rotor 10 ist unter Bildung eines Ringspaltes in radialem Ab¬ stand ein Statorpaket 14 angeordnet. Das Statorpaket besteht aus einem Blechpaket 14a sowie Statorwicklungen, deren Wickel¬ köpfe 14b, 14c an beiden Stirnseiten des Blechpaketes 14a über¬ stehen.

Die veranschaulichte Rotorglocke 10a ist zweiteilig gestaltet, das heißt, sie besteht aus einer Stirnplatte 10b und einem Man¬ tel 10c, der mit der Stirnplatte 10b drehfest durch eine in ei¬ nem Gewindeloch lOd eingebrachte Schraube lOe verschraubt ist. Die Rotorglocke kann jedoch auch einteilig hergestellt sein.

In dem freien Innenraum 12 des Rotors 10 ist ein Teil eines als Planetengetriebes ausgebildeten (Untersetzungs-) Getriebes 16 angeordnet.

Das Getriebe 16 weist Sonnenradwelle 18 auf, die mit der Ro- torglocke 10a koaxial und drehfest verbunden ist. Diese Verbin¬ dung kann entweder durch einen Wellenzapfen erfolgen, der ein Zahnprofil aufweist, auf das die Rotorglocke mit einer entspre¬ chend geformten Öffnung aufgeschrumpft ist, oder die Rotorglok- ke ist auf dem Wellenzapfen festgeschraubt. Außerdem kann die Verbindung einstückig ausgeführt sein, das heißt, die Sonnen¬ radwelle und die Rotorglocke werden als ein gemeinsames Dreh¬ teil hergestellt.

Es sind selbstverständlich auch andere Verbindungstechniken möglich. Entscheidend ist lediglich, daß die Rotorglocke 10a mit der Sonnenradwelle 18 möglichst kurz und ohne zusätzliche Bauteile verbunden wird.

Das Planetengetriebe weist außerdem ein Hohlrad 20 auf, das auch das Gehäuse des Getriebes 16 bildet. Die Sonneradwelle 18 ist in dem Hohlrad 20 durch ein Kugellager 22 gelagert. Außer¬ dem ist die zu der Rotorglocke 10a hinweisende Seite der Wel- lendurchführung mit einer Abdichtung 24 versehen.

Der innere Ring des Kugellagers 22 ist an der Sonnenradwelle 18 durch einen in einer Nut 25 eingesetzten Spannring 26 gegen ei¬ ne Stufe 28 festgelegt. Der äußere Ring des Kugellagers 22 ist an dem Hohlrad 20 durch einen in einer Nut 30 eingesetzten

Spannring 32 gegen die vordere Innenwand 34 des Hohlrades 20 festgelegt.

Das Sonnenrad 36 sitzt drehfest auf der Sonnenradwelle 18 und kämmt mit drei Planetenrädern 38, von denen nur eines veran¬ schaulicht ist. Die Planetenräder 38 sind durch einen Planeten¬ radträger 40 gehalten, mit dem sich jeweils durch einen Zapfen 42 verbunden sind. Außerdem kämmen die Planetenräder 38 mit ei¬ ner Innenverzahnung 44 des Hohlrades 20.

Das innenliegende Ende der Sonnenradwelle 18 ist durch ein La¬ ger 46 gegen den Planetenradträger 40 drehbar abgestützt, der seinerseits durch ein Lager 48 gegen das Hohlrad 20 drehbar ge¬ lagert ist. Die beiden Lager 46 und 48 sind dabei fluchtend zu- einander ausgerichtet (siehe Fluchtlinie F) .

Das Planetenhohlrad 20 hat eine Außenkontur, die abschnitts¬ weise der Innenkontur der Rotorglocke 10a folgt. An seinem aus der Rotorglocke 10a herausragenden Ende weist das Pla- netenhohlrad 20 eine Befestigungsvorrichtung 50 in gestalt ei¬ nes Flansches für eine Tragplatte 52 für den Stator 14 auf. Die Tragplatte 52 für den Stator 14 hat eine ringförmige Gestalt und umgibt das Planetenhohlrad 20 im Bereich dessen von der Ro¬ torglocke 10a wegweisenden Stirnseite 54.

Die Befestigungsvorrichtung 50 ist durch eine randseitig offene Ausnehmung 50a des Planetenhohlrades 20 im Bereich dessen Stirnseite 54 sowie mehrere gleichmäßig entlang des Umfangs

verteilte Gewindelöcher 50b gebildet, wodurch die Tragplatte 52 für den Stator 14 an dem Planetenhohlrad 20 starr befestigt ist. Diese Ausführungsform ist auch in Fig. 2 untere Hälfte veranschaulicht) .

Bei einer anderen Ausführungsform (siehe Fig. 2 obere Hälfte) ist das Planetenhohlrad 20 mit der Tragplatte 52 für den Stator 14 einstückig verbunden.

Der innere Ring des Kugellagers 48 ist an dem Planetenradträger 40 durch einen in einer Nut 58 eingesetzten Spannring 60 gegen eine Stufe 62 an dem Planetenhohlrad 20 festgelegt. Der äußere Ring des Kugellagers 48 ist an dem Planetenhohlrad 20 durch ei¬ nen in einer Nut 64 eingesetzten Spannring 66 gegen eine Stufe 68 in der Innenwand des Planetenhohlrad Planetenhohlrades 20 die vordere Innenwand 34 des Planetenhohlrades 20 festgelegt.

Auf der Außenseite des Spannrings 66 ist zwischen dem Pla¬ netenradträger 40 und dem Planetenhohlrad 20 eine Dichtung 70 vorgesehen.

Der Planetenradträger 40 weist eine nach innen versetzte Flanschstelle 72 in Gestalt einer zylindrischen Ausnehmung auf, die mehrere koaxiale Gewindelöcher 74 zur Verschraubung mit ei- ner (nicht veranschaulichten) Gelenkwelle hat.