Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Elektromotor, aufweisend ein Statorgehäuse.

Es ist allgemein bekannt, dass das Gehäuse eines Elektromotors aus einem Material ist, welches eine vorgesehen chemische Eigenschaft aufweist, insbesondere für den Einsatz des Elektromotors in einer Anwendung mit spezifizierten chemischen Anforderungen.

Aus der DE 102014001 267 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ist ein Elektromotor bekannt.

Aus der DE 100 39074 A1 ist ein Motorteil bekannt.

Aus der WO 2020/ 109897 A1 ist ein Elektromotoren-Baukasten bekannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei der Elektromotor in einer Umgebung mit spezifizierten chemischen Anforderungen einsetzbar sein soll und möglichst kompakt ausführbar sein soll.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor, aufweisend ein Statorgehäuse, sind, dass das Statorgehäuse als Verbundteil ausgeführt ist, das aus einem radial inneren und einem dazu radial äußeren Teil gebildet ist, und/oder das Statorgehäuse weist ein Rohrteil auf, auf welches ein Rohr aufgesteckt ist, wobei das Rohrteil mit dem Rohr kraftschlüssig verbunden ist.

Von Vorteil ist dabei, dass der Motor möglichst kompakt und trotzdem mit einer gewünschten chemischen Anforderung kompatibel ausführbar ist, insbesondere also mit möglichst geringer Masse, möglichst effizient entwärmbar und trotzdem mit einer die chemischen Anforderungen erfüllenden, insbesondere chemisch stabilen, Außenseite ausführbar ist.

Denn das Statorgehäuse, das als Verbundteil und/oder aus dem Rohr und dem Rohrteil gebildet ist, ist aus einem radial inneren und einem dazu radial äußeren Teil gebildet. Somit weist das äußere Teil, insbesondere Rohr, die gewünschte chemische Eigenschaft auf, ist aber sehr dünnwandig ausführbar, damit die mechanischen und wärmeleitungsbezogenen Eigenschaften von dem inneren Teil, insbesondere Rohrteil, erfüllt werden. Das innere Teil ist aus einem gut wärmeleitenden Material ausführbar, welches die Wärme des Stators schnell aufspreizt und an die axial beidseitig angeordneten Gehäuseteile, insbesondere an einen Lagerflansch und ein Gehäuseteil, ableiten. Zwar nehmen das Gehäuseteil und der Lagerflansch jeweils ein Lager der Rotorwelle auf und müssen somit auch Wärme des Lagers aufnehmen und an die Umgebung abführen, allerdings weisen das Gehäuseteil und der Lagerflansch eine große Wärmekapazität auf und können somit ohne besondere Temperaturerhöhungen die Wärmeströme beider Wärmequellen aufnehmen und an die Umgebung abführen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rohr aus einem ersten Material ausgeführt, wobei das Rohrteil aus einem zweiten Material ausgeführt ist, wobei die Dichte des ersten Materials größer ist als die Dichte des zweiten Materials, insbesondere wobei die Dichte des ersten Materials das Doppelte oder mehr als das Doppelte der Dichte des zweiten Materials beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass die verschiedenen Materialeigenschaften radial innen und außen einsetzbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Material ein Metall ist und das zweite Material ein Metall, insbesondere wobei die spezifische Wärmeleitfähigkeit des zweiten Materials größer, insbesondere mehr als das Doppelte, als die spezifische Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine abhängig vom Material eine hohe oder sehr hohe Wärmeleitfähigkeit vorhanden ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rohr aus Stahl, insbesondere Edelstahl, gefertigt und das Rohrteil aus einem Leichtmetall, insbesondere Aluminium, gefertigt ist. Von Vorteil ist dabei, dass zur Umgebung hin eine chemisch stabile Oberfläche vorsehbar ist und das Leichtmetall innen verwendbar ist, um Wärme effizient abzuleiten und Masse einzusparen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rohrteil mit dem Rohr warmgefügt verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Statorgehäuse als Verbundteil in einfacher Weise herstellbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bei Herstellung des Statorgehäuses vor und/oder beim Aufstecken des Rohrs auf das Rohrteil zwischen dem Rohr und dem Rohrteil eine Temperaturdifferenz, insbesondere von mehr als 40 Kelvin, insbesondere von mehr als 150 Kelvin, vorhanden. Von Vorteil ist dabei, dass die kraftschlüssige Verbindung eine hohe Tragkraft aufweist und somit das Statorgehäuse als belastbares Verbundteil ausführbar ist, das kompakt und mit wenig Masse ausführbar ist, wobei es trotzdem eine stabile chemische Oberfläche zur Umgebung hinaufweist, insbesondere eine Edelstahloberfläche.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Rotorwelle des Elektromotors mittels eines ersten Lagers, das in einem Lagerflansch des Elektromotors aufgenommen, und mittels eines zweiten Lagers, das in einem Gehäuseteil aufgenommen ist, drehbar gelagert ist, insbesondere relativ zum Statorgehäuse. Von Vorteil ist dabei, dass das Rohrteil zwischenordenbar zwischen den Lagerflansch und das Gehäuseteil ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das Rohr, der Lagerflansch und das Gehäuseteil aus dem ersten Material, insbesondere Edelstahl, bestehen und/oder gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor außer dem Material der Dichtungen nur das erste Material zur Umgebung hinaufweist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung drückt mindestens ein Zugmittel den Lagerflansch und das Gehäuseteil auf das Rohrteil, wobei das Rohrteil zwischen dem Lagerflansch und dem Gehäuseteil angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Rohrteil vom Zugmittel zwischen den Lagerflansch und das Gehäuseteil einspannbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rohrteil in den Lagerflansch insbesondere teilweise eingesteckt, insbesondere in eine zylindrische Ausnehmung des Lagerflansches eingesteckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Rohrteil zentrierbar ist im Lagerflansch und sicher sowie geschützt aufnehmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rohrteil in das Gehäuseteil insbesondere teilweise eingesteckt, insbesondere in eine zylindrische Ausnehmung des Gehäuseteils eingesteckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Rohrteil zentrierbar ist im Gehäuseteil und sicher sowie geschützt aufnehmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf das Rohrteil eine Dichtung, insbesondere ein O- Ring, aufgesteckt, welche das Rohr zum Gehäuseteil hin abdichtet, insbesondere wobei die Dichtung in einer Ringnut des Rohrteils aufgenommen ist, insbesondere wobei die Dichtung axial zwischen das Rohr und das Gehäuseteil zwischengeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Rohr zum Gehäuseteil und auch zu einem oder dem Lagerflansch hin abgedichtet ist und somit die äußere Oberfläche des Motors nur aus dem Material des Lagerflansches, des Gehäuseteils und des Rohrs besteht und zusätzlich noch aus dem Material der Dichtung, insbesondere wobei dieses Material dem Material einen im Lagerflansch aufgenommenen Wellendichtrings gleicht, welcher den Lagerflansch zur Rotorwelle hin abdichtet. Gegebenenfalls zählt der nach außen hervorragende Bereich der Rotorwelle noch zur äußeren Oberfläche hinzu. Der über eine Ringnut aufnehmbare O-Ring ist mittels der Ringnut positioniert, wodurch auch das Rohr axial positionierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auf das Rohrteil eine weitere Dichtung, insbesondere ein O-Ring, aufgesteckt, welche das Rohr zum Lagerflansch hin abdichtet, insbesondere zur Umgebung hin, insbesondere wobei die Dichtung in einer Ringnut des Rohrteils aufgenommen ist, insbesondere wobei die Dichtung axial zwischen das Rohr und den Lagerflansch zwischengeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Dichtheit, also hohe Schutzrart herstellbar ist. Außerdem ist die Dichtung in einer Ringnut eingeschnappt, so dass die Dichtung axial positioniert ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappt der vom Rohrteil in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Richtung der Drehachse der Rotorwelle, überdeckte axiale Bereich mit dem vom Gehäuseteil in axialer Richtung überdeckten Bereich, wobei der vom Rohr in axialer Richtung überdeckte Bereich beabstandet ist von dem vom Gehäuseteil in axialer Richtung überdeckten Bereich.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung überlappt der vom Rohrteil in axialer Richtung, insbesondere also parallel zur Richtung der Drehachse der Rotorwelle, überdeckte axiale Bereich mit dem vom Lagerflansch in axialer Richtung überdeckten Bereich, wobei der vom Rohr in axialer Richtung überdeckte Bereich beabstandet ist von dem vom Lagerflansch in axialer Richtung überdeckten Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass das Rohrteil in den Lagerflansch einsteckbar und somit von diesem zentrierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an seinem vom Rohrteil abgewandten Endbereich ein Deckel auf das Gehäuseteil aufgesetzt, so dass ein Anschlussbereich vom Deckel und Gehäuseteil gehäusebildend umgeben ist, insbesondere wobei im Anschlussbereich Anschlussmittel zur Verbindung von Leitungen eines Versorgungskabels, welches durch eine Kabeldurchführung, insbesondere Kabelverschraubung, des Deckels in den Anschlussbereich hineingeführt ist, mit Statorwicklungsleitungen, insbesondere mit dem Statorwicklungsdraht, insbesondere der Statorwicklung. Von Vorteil ist dabei, dass das Gehäuseteil nicht nur ein Lager aufnimmt, sondern auch die Anschlussmittel zur Herstellung der elektrischen Versorgung der Statorwicklung des Elektromotors.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am axialen Endbereich der Rotorwelle ein Sensor zur Erfassung der Winkellage der Rotorwelle angeordnet, dessen Sensorgehäuse in den Anschlussbereich hineinragt. Von Vorteil ist dabei, dass der Sensor innerhalb des vom Deckelteil und vom Gehäuseteil geschützten Anschlussbereichs anordenbar ist und somit nicht der äußeren Umgebung und deren chemischen Anforderungen ausgesetzt ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ragt das jeweilige Zugmittel durch eine jeweilige im Rohrteil angeordnete axial durchgehende Ausnehmung hindurch. Von Vorteil ist dabei, dass das Zugmittel geschützt angeordnet ist und dass somit eine einfache kostengünstige und kompakte Verbindung erreichbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das jeweilige Zugmittel als in eine jeweilige Gewindebohrung des Lagerflansches jeweils eingeschraubte Langschraube, die an ihrem ersten axialen Endbereich einen Schraubenkopf und an ihrem anderen axialen Endberiech eine Außengewinde aufweist, ausgeführt oder als Zugstange mit aufgeschraubten Muttern oder als Langschraube mit aufgeschraubter Mutter ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige und kompakte Verbindung erreichbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Elektromotors dargestellt.

In der Figur 2 ist ein Längsschnitt entlang einer ersten Schnittebene durch den Elektromotor dargestellt.

In der Figur 3 ist ein Längsschnitt entlang einer zweiten Schnittebene durch den Elektromotor dargestellt.

In der Figur 4 ist der Elektromotor angeschnitten in Schrägansicht dargestellt.

In der Figur 5 ist der Stator des Elektromotors angeschnitten in Schrägansicht dargestellt.

Wie in den Figuren dargestellt, ist der Stator des Elektromotors in einem Rohrteil 2, insbesondere Aluminiumrohr, aufgenommen. Das Rohrteil 2 ist zwischen einem Lagerflansch 4 und einem Gehäuseteil 5 angeordnet.

In bezüglich der Drehachse der Rotorwelle 9 des Elektromotors Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandete Zugmittel 30, insbesondere Langschrauben oder Zugstangen, drücken das Gehäuseteil 5 und den Lagerflansch 4 auf das Rohrteil 2, so dass ein stabiles Motorgehäuse gebildet ist.

Die Rotorwelle 9 ist mittels eines ersten Lagers, das im Lagerflansch 4 aufgenommen ist, und mittels eines zweiten Lagers, das im Gehäuseteil 5 aufgenommen ist, drehbar gelagert.

Ein Aktivteil 8 ist mit der Rotorwelle 9 drehfest verbunden, insbesondere kraftschlüssig verbunden.

Im Gehäuseteil 5 ist auch ein Anschlussbereich 12 ausgebildet, in welchem Versorgungsleitungen, die durch eine Kabelverschraubung 11 in den Anschlussbereich 12 von der äußeren Umgebung herkommend in den Anschlussbereich 12 geführt sind, mit Anschlussmitteln verbunden sind, welche jeweils mit Statorwicklungsdraht verbunden sind zur Versorgung der Statorwicklung 7, die auf einem Statorblechpaket 6 vorgesehen ist, insbesondere um ein Statorblechpaket 6 umwickelt vorgesehen ist. Die Rotorwelle 9 ragt mit ihrem ersten axialen Endbereich durch das erste Lager zur äußeren Umgebung hin hervor, so dass eine anzutreibende Last verbindbar ist, insbesondere ein Getriebe. Der andere axiale Endbereich der Rotorwelle 9 ragt in einen Winkelsensor hinein, der zur Detektion der Winkelstellung der Rotorwelle 9 geeignet ausgeführt ist und ein Sensorgehäuse 13 aufweist, welches mit dem Gehäuseteil 5 verbunden ist. Somit ist der Motorinnenraum zum Anschlussbereich 12 hin abgedichtet. Ein im Lagerflansch 4 aufgenommener Wellendichtring dichtet den ersten axialen Endbereich der Rotorwelle 9 zur Umgebung hin ab.

Das Aktivteil 8 weist vorzugsweise einen Kurzschlusskäfig auf, so dass der Elektromotor als Asynchronmotor ausgebildet ist. hierzu ist die Statorwicklung als Drehstromwicklung ausgeführt.

Der Anschlussbereich 12 ist durch einen auf das Gehäuseteil 5 aufgesetzten Deckel 14 und das Gehäuseteil 5 selbst begrenzt.

Die Kabelverschraubung ist am Deckel 14 angeordnet.

Der Winkelsensor weist einen ersten Teil auf, der drehfest mit der Rotorwelle 9 verbunden ist, und einen zweiten Teil, der mit dem Sensorgehäuse 10 verbunden ist. Dabei ist der zweite Teil als Sensor ausgeführt, der mit dem als Geber ausgeführten ersten Teil in Wirkverbindung ist, insbesondere ihn detektiert.

Ein äußeres Rohr 1, insbesondere Stahlrohr, insbesondere Edelstahlrohr, ist auf das Rohrteil 2, insbesondere Aluminiumrohr, aufgeschoben und kraftschlüssig verbunden. Insbesondere weisen das Rohrteil 2 und das Rohr 1 bei der Herstellung des Motors vor dem Aufschieben eine Temperaturdifferenz, insbesondere von mehr als 40 Kelvin, insbesondere von mehr als 150 Kelvin, auf. Somit liegt das Rohr 1 dicht am Rohrteil 2 an und bildet somit zusammen mit dem Rohrteil 2 ein als Statorgehäuse fungierendes Verbundteil.

An seiner radial äußeren Seite weist das Verbundteil somit vorzugsweise Stahl auf und an seiner radial inneren Seite vorzugsweise Aluminium.

Zwischen dem Rohr 1 und dem Lagerflansch 4 ist eine Dichtung 3, insbesondere O-Ring, angeordnet. Diese Dichtung ist ebenfalls auf das Rohrteil 2 aufgeschoben. Insbesondere weist das Rohrteil 2 an seiner radialen Außenseite eine in Umfangsrichtung ununterbrochen umlaufend ausgeführte Ringnut auf, in welcher die Dichtung aufgenommen ist und somit axial positionierbar ist. Dabei positioniert dann die Dichtung 3 das Rohr 1.

Zwischen dem Rohr 1 und dem Gehäuseteil 5 ist eine weitere Dichtung 3, insbesondere O- Ring, angeordnet. Diese weitere Dichtung 3 ist ebenfalls auf das Rohrteil 2 aufgeschoben. Insbesondere weist das Rohrteil 2 an seiner radialen Außenseite eine in Umfangsrichtung ununterbrochen umlaufend ausgeführte weitere Ringnut auf, in welcher die weitere Dichtung 3 aufgenommen ist und somit axial positionierbar ist. Dabei positioniert dann die weitere Dichtung 3 das Rohr 1 in axialer Richtung bezüglich des Rohrteils 2.

Beim Anziehen der Zugmittel 30 wird vom Lagerflansch 4 die Dichtung 3 auf das Rohr 1 gedrückt und vom Gehäuseteil 5 die andere Dichtung 3 auf das Rohr 1 gedrückt. Allerdings ist dieses Zusammendrücken der Dichtungen dadurch begrenzt, dass das Rohrteil 2 am Lagerflansch 4 anliegt und auch am Gehäuseteil 5.

Somit wird von den Dichtungen 3 durch deren elastische Verformung nur eine geringe axial gerichtete erste Kraft erzeugt, die auf das Rohr 1 einwirkt. Die von den Zugmitteln 30 erzeugte axial gerichtete, in das Rohrteil 2 eingeleitete zweite Kraft ist betragsmäßig viel größer, insbesondere mindestens zehnmal größer, als die erste Kraft.

Die Zugmittel 30 sind durch Ausnehmungen des Rohrteils 2 geführt. Die Ausnehmungen sind als Axialbohrungen im Rohrteil 2 ausgeführt, so dass der äußere radiale Rand des Rohrteils 2 zylindrisch ausgeformt und die Zugmittel 30 rundum von Material umgeben sind, wobei außerdem die Steifigkeit des Rohrteils 2 sehr hoch ist. Alternativ sind die Ausnehmungen auch als Vertiefungen, insbesondere nach radial außen geöffnete Axialnuten, ausführbar, so dass eine besonders einfache Montage durch Einlegen der Zugmittel 30 aus radialer Richtung herkommend ermöglicht ist.

Das Rohrteil 2 ist vorzugsweise als Stranggussprofilteil, insbesondere als Aluminiumstranggussprofilteil, herstellbar.

Die Zugmittel 30 sind entweder als Langschraube mit aufgeschraubter Mutter oder als Zugstange mit aufgeschraubten Muttern ausgeführt. In jedem Fall liegt die jeweilige Mutter an der vom Rohrteil 2 abgewandten Seite des Lagerflansches 4 an beziehungsweise an der vom Rohrteil 2 abgewandten Seite des Gehäuseteils 5 an.

Das Statorblechpaket besteht aus einem Stapel von Einzelblechen, das vorzugsweise mittels zumindest einer Klammer und/oder stanzpaketiert verbunden ist und in das Rohrteil 2, insbesondere Statorgehäuse kraftschlüssig verbunden ist.

Die radiale Wandstärke des Rohrs 1 ist kleiner, insbesondere mindestens viermal kleiner, als die radiale Wandstärke des Rohrteils 2. Somit ist eine hohe Steifigkeit bei geringer Masse des Verbundteils erreichbar. Außerdem ist das Rohr 1 aus Stahl, insbesondere Edelstahl, ausführbar, so dass das ebenfalls aus Edelstahl ausführbare Gehäuseteil 5 sowie der ebenfalls aus Edelstahl ausführbare Lagerflansch eine chemisch einheitliche äußere Oberfläche des Elektromotors bewirken. Im Übrigen wird auch die Rotorwelle 9 aus Edelstahl ausführbar.

Somit weist der Elektromotor an seiner gesamten Oberfläche nur Edelstahl oder Dichtungsmaterial auf. Daher ist der Elektromotor in einer entsprechenden Umgebung einsetzbar.

Erfindungsgemäß ist also das Statorgehäuse als rohrförmiges Verbundteil ausgeführt, wobei die Dichte des Materials des Verbundteils an seiner Innenseite geringer, insbesondere mindestens zweimal kleiner, ist als die Dichte seines Materials an seiner Außenseite.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des Winkelsensors kein Winkelsensor vorgesehen, so dass das Sensorgehäuse 13 nur als bloße Abdeckung des axialen Wellenendes der Rotorwelle 9 fungiert.

Bezugszeichenliste

I äußeres Rohr, insbesondere Stahlrohr, insbesondere Edelstahlrohr 2 Rohrteil, insbesondere Aluminiumrohr

3 Dichtung, insbesondere O-Ring

4 Lagerflansch

5 Gehäuseteil

6 Statorblechpaket 7 Statorwicklung

8 Aktivteil, insbesondere Kurzschlusskäfig

9 Rotorwelle

10 Winkelsensor

I I Kabelverschraubung 12 Anschlussbereich

13 Sensorgehäuse

14 Deckel

30 Zugmittel, insbesondere Langschraube oder Zugstange