Beschreibung

Titel Elektrische Maschine mit Ankerwellenlagerung

Stand der Technik

Elektrische Maschinen bekannter Bauformen, beispielsweise Motoren oder Generatoren, weisen teils feste, teils bewegliche Elemente auf. Die beweglichen Elemente sind zu lagern. Beispielsweise ist es bekannt, Ankerwellen elektrischer Maschinen mittels Kugellagern, Nadellagern, Gleitlagern oder Rollenlagern zu lagern. Allen diesen Lagerformen ist gemein, dass, um die Lager- beziehungsweise Wälzelemente/Kugeln in ihrer Position zu halten, Lagerkäfige um die Laufbahnen hergestellt werden müssen. Bei einem Rollenlager beispielsweise beziehungsweise einem Nadellager wäre eine Nadelhülse vorzusehen, in der die einzelnen Lagernadeln geführt und in ihrer Position gehalten werden. Die Nadelhülse ihrerseits bildet an ihrer Innenseite die Laufbahn aus, die innere Laufbahn wiederum liegt auf der zu lagernden Ankerwelle selbst.

Gerade im Bereich der endseitigen Lagerungen von Ankerwellen (B- Lagerung) werden hier Maschinengehäuse stirnseitig meist aufwendige Bauformen erforderlich, die aufwendig und teuer in der Herstellung sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine mit einer Anker- wellenlagerung bereitzustellen, die diese Nachteile vermeidet.

Offenbarung der Erfindung

Hierzu ist eine elektrische Maschine vorgesehen mit einer Ankerwelle, die mittels mindestens eines Lagers in einem Topf eines Maschinengehäuses

gelagert ist, wobei das Lager mehrere Drehkörper und einen Laufbahnkörper aufweist. Der Laufbahnkörper wird hierbei von einem Bereich des Topfes gebildet. Erfindungsgemäß wird das Lager folglich ohne die im Stand der Technik üblichen Lagerkäfige, wie beispielsweise die Nadelhülse, aus- geführt, die ihrerseits einen Laufbahnkörper mit einer darin ausgebildeten Innenlaufbahn darstellen. Vielmehr wird der Laufbahnkörper, der außenseitig die Lagerbegrenzung mit einer Laufbahn bildet, von einem Bereich des Topfes ausgebildet. Topf ist in diesem Sinne jede topfförmige Erweiterung eines Maschinengehäuses, insbesondere einer Maschinengehäusestirn- wand, wobei der Topf aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere auch aus einem Kunststoff bestehen kann.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laufkörper Nadeln eines Nadellagers sind.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laufkörper Wälzkörper (Rollen) eines Rollenlagers sind. Im Wesentlichen werden diese Lagerformen einfach Verwendung finden können, wobei auch die Verwendung klassischer Kugeln im Sinne eines Kugellagers möglich wäre.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Axialsicherung des Laufbahnkörpers von der Topfstirnwand oder von einem Bereich der Topfstirnwand gebildet wird. Mit Axialsicherung ist hierbei eine Vorrichtung gemeint, die das axiale Aus- oder Weggleiten aus der Einbau- und Funkti- onslage beziehungsweise Axialspiel vermeidet. In der gelben Bauform wird das Axialspiel und die Axialbegrenzung der Laufbahn und somit des Weges, den die Laufkörper zurück legen können, von der Topfstirnwand selbst oder von einem Bereich der Topfstirnwand gebildet, die gewissermaßen als Anschlag oder Begrenzung für jede Axialbewegung dient.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als ankerseitige Axialsicherung ein Halteelement ausgebildet ist. Auch anker- seitig ist das Axialspiel zu begrenzen beziehungsweise weitestgehend auszuschließen, um ein Herausfallen der Laufkörper in Richtung des Ankers (weg von der Gehäusestirnwand / Topfstirnwand) zu vermeiden. Hierfür ist

ein Halteelement vorgesehen, das in das Maschinengehäuse nach dem Lager beziehungsweise den Laufkörpern eingebracht wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement an einer Innenseite der topfseitigen Maschinengehäusestirnwand angeordnet oder ausgebildet ist. Die Axialerstreckung der Laufkörper des Lagers sind folglich so vorzusehen, dass diese im Wesentlichen den Topfbereich axial ausfüllen, aber nicht oder nicht wesentlich in das Maschinengehäuse über den Topfbereich hinaus hineinragen, wobei das Halteelement an der Innenseite der topfseitigen Maschinengehäusestirnwand angeordnet werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement eine Ringscheibe ist. Wird diese Ringscheibe in einer der vorgenannten Ausführungsformen als Halteelement verwendet, vorzugsweise hierbei mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen der Ankerwelle entspricht, und einem Außendurchmesser, der eine einfache und kostensparende Befestigung an der topfseitigen Maschinengehäusestirnwand (insbesondere die Einbringung in das Maschinengehäuse) zulässt, wobei aber der Bereich der Laufkörper von der Ringscheibe verdeckt ist, lässt sich auf einfachste Weise eine ankerseitige Axialsicherung herstellen.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die Ringscheibe aus Metall, insbesondere aus Blech, oder weist ein Metall auf.

In einer weiteren ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Halteelement an dem Maschinengehäuse angeklipst und/oder angespritzt. Insbesondere in der Ausführungsform als Ringscheibe kann das Halteelement folglich leicht eingebracht und, gerade wenn das Maschinengehäuse aus einem Kunststoff besteht, dort angespritzt werden, wo beispielsweise das Halteelement Aussparungen im Ringbereich aufweist, durch die verformungsfähiger Kunststoff des Maschinengehäuses im Zuge der Gehäuseherstellung durchtreten und erstarren kann, so dass eine einbaulagenge- rechte Fixierung ohne besonderen Aufwand möglich ist. Alternativ hierzu kann das Halteelement auch angeklipst werden, wenn beispielsweise das

Maschinengehäuse entsprechende Klipstifte vorsieht oder Aussparungen aufweist, in die von außen durch das Halteelement hindurch Klips eingebracht werden können.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 einen Teil eines Maschinengehäuses im Axialschnitt mit ei- ner Ankerwelle und einer erfindungsgemäßen Lagerstelle.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer elektrischen Maschine 32, nämlich eines Elektromotors 1, nämlich einen endseitigen Abschnitt 2 mit einer Ankerwelle 3, die einen hier nur abschnittsweise dargestellten Anker 4 trägt, und die innerhalb eines hier nur abschnittsweise dargestellten Maschinengehäuses 5 drehbar angeordnet ist. Das Maschinengehäuse 5 weist eine Gehäusewandung 6 auf, die einen Maschinenin- nenraum 7 umschließt. Das Maschinengehäuse 5 weist weiter, von einem Abschnitt der Gehäusewandung 6 ausgebildet, eine Maschinengehäuse- stirnwand 8 auf, die einen endseitigen Abschluss 9 des Maschineninnen- raums 7 und damit des Maschinengehäuses 5 ausbildet. Im Wesentlichen zentral der Maschinengehäusestirnwand 8 findet sich zur inwändigen Auf- nähme der Ankerwelle 3 ein Topf 10, der beispielsweise als Rotationskörper 11 um eine Symmetrieachse 12 der Ankerwelle 3 ausgebildet ist. Der Topf 10 ist als Abschnitt des Maschinengehäuses 5 ausgebildet, er kann vorzugsweise einstückig zum Maschinengehäuse 5 sein, beispielsweise als Spritzguss- oder Tiefziehteil. Der Topf 10 weist eine zu einer Wellenober- fläche 13 der Ankerwelle 3 parallele, zur Symmetrieachse 12 axialsymmet-

rische Topfinnenseite 14 auf, wobei zwischen der Wellenoberfläche 13 und der Topfinnenseite 14 im Bereich des Topfes 10 ein Lagerraum r verbleibt. Innerhalb des Lagerraums r ist zwischen der Wellenoberfläche 13 und der Topfinnenseite 14 ein Rollenlager 15 mit Laufkörpern 30 angeordnet, das aus einzelnen Wälzkörpern 16, nämlich Rollen 17, ausgebildet wird, die sich einerseits (innenseitig) an der Wellenoberfläche 13 und andererseits außenseitig an der Topfinnenseite 14 abstützen. Die Topfinnenseite 14 bildet hierzu eine Laufbahn 18 aus, so dass der axialsymmetrische Abschnitt des Topfes 10 als Laufbahnkörper 29 fungiert.

Eine separate Laufbahn, wie sie beispielsweise durch Nadelhülsen oder ähnliche aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen ausgebildet werden, ist hierbei nicht erforderlich. Im Bereich eines als Topfstirnwand 19 fungierenden Abschlusses 28 des Topfes 10 ist topfinnenseitig im Bereich der Topfstirnwand 19 ein Rücksprung 20 in Form eines Absatz 21 ausgebildet, der im Wesentlichen als Radialverengung des Innendurchmessers des Topfes 10 anzusehen ist, und er in einem Endbereich 22 der Ankerwelle 3 dergestalt ausgebildet ist, dass die Ankerwelle 3 von der Topfstirnwand 19 und/oder von dem Rücksprung 20 nicht berührt oder in ihrer Bewegung behindert wird. Die Wälzkörper 16, die im Lagerraum r angeordnet sind, werden jedoch von dem Rücksprung 20 an einer Axialbewegung in Richtung Ri, also im Wesentlichen vom Maschineninnenraum 7 hin zur Topfstirnwand 19, gehindert. Der Rücksprung 20 bildet damit eine Axialsicherung 22 durch einen Bereich der Topfstirnwand 19 aus. Im Be- reich einer Innenseite 23 der Maschinengehäusestirnwand 8 ist ein Halteelement 24 angeordnet, das den Lagerraum r ankerseitig im Wesentlichen in paralleler Fortführung der Innenseite 23 der Maschinengehäusestirnwand 8 abschließt, so dass zwischen der Wellenoberfläche 13 und einem Endbereich 25 des Halteelements 24 nur so viel Raum bleibt, dass zwar die Ankerwelle 3 frei rotieren, nicht aber der Wälzkörper 16 aus dem Lagerraum r heraus in Richtung des Ankers 4 sich bewegen kann; somit entsteht eine ankerseitige Axialsicherung 31. Das Halteelement 24 ist als Ringscheibe 26 ausgebildet, dessen Innendurchmesser etwas weiter als der Durchmesser d der Ankerwelle 3 ist, und dessen Außendurchmesser nach den Erfordernissen des Maschinengehäuses 5, insbesondere der Maschi-

nengehäusestirnwand 8 gewählt werden kann. Die Ringscheibe 26 ist an der Maschinengehäusestirnwand 8 inwändig (zum Maschineninnenraum 7 hin) mittels eines an der Maschinengehäusestirnwand 8 angespritzten Nippels 27 angeklipst; selbstverständlich sind auch andere Befestigungsmethoden möglich, beispielsweise ein Einspritzen in das Material des Maschinengehäuses 5 bereits bei dessen Herstellung.