DE102019106426A1 - Motor shaft bearing for an electric motor - Google Patents
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Abstract
Motorwellenlagerung (1) für einen Elektromotor, mit einem Lagerschild (3), einer Motorwelle (5) mit einem Rotorbereich (7) zur Aufnahme eines Rotors des Elektromotors, zwei Schrägwälzlagern (11), welche in dem Lagerschild (3) angeordnet sind und welche die Motorwelle (5) lagern, wobei die Schrägwälzlager (11) in einem Lagerbereich (9) der Motorwelle (5) einseitig des Rotorbereichs (7) angeordnet sind.Motor shaft bearing (1) for an electric motor, with a bearing plate (3), a motor shaft (5) with a rotor area (7) for receiving a rotor of the electric motor, two angular contact roller bearings (11) which are arranged in the bearing plate (3) and which store the motor shaft (5), the angular contact roller bearings (11) being arranged in a bearing area (9) of the motor shaft (5) on one side of the rotor area (7).
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die Offenbarung betrifft eine Motorwellenlagerung für einen Elektromotor und ein Verfahren zum Herstellen eines Elektromotors.The disclosure relates to a motor shaft bearing for an electric motor and a method for manufacturing an electric motor.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus
Allerdings sind die aus dem Stand der Technik bekannten einseitigen Lagerungen der Motorwelle nicht zur Aufnahme von Axial- und Querkräften aus dem Abtrieb geeignet oder benötigen hierfür einen großen Bauraum.However, the one-sided bearings of the motor shaft known from the prior art are not suitable for absorbing axial and transverse forces from the output or they require a large amount of installation space.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Offenbarung ist es, eine Motorwellenlagerung für einen Elektromotor und ein Verfahren zum Herstellen eines Elektromotors anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind, insbesondere sollte eine raumsparende oder stabile Lagerung angegeben werden, welche einfach zu fertigen sein sollte.The object of the disclosure is to specify a motor shaft bearing for an electric motor and a method for producing an electric motor which are improved over the prior art, in particular a space-saving or stable bearing should be specified which should be easy to manufacture.
Die Aufgabe wird mit einer Motorwellenlagerung für einen Elektromotor gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst.The object is achieved with a motor shaft bearing for an electric motor according to claim 1 and a method according to the independent claim.
Gemäß einem Aspekt wird eine Motorwellenlagerung für einen Elektromotor angegeben, mit einem Lagerschild, einer Motorwelle mit einem Rotorbereich zur Aufnahme eines Rotors des Elektromotors, zwei Schrägwälzlagern, welche in dem Lagerschild angeordnet sind und welche die Motorwelle lagern, wobei die Schrägwälzlager in einem Lagerbereich der Motorwelle einseitig des Rotorbereichs angeordnet sind.According to one aspect, a motor shaft bearing for an electric motor is specified, with a bearing plate, a motor shaft with a rotor area for receiving a rotor of the electric motor, two angular contact roller bearings which are arranged in the bearing plate and which support the motor shaft, the angular contact roller bearings in a bearing area of the motor shaft are arranged on one side of the rotor area.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Elektromotors mit einer einseitig gelagerten Motorwelle, welche einen Lagerbereich und einen Rotorbereich aufweist, angegeben, mit Montage einer Motorwellenlagerung nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen mit Lagern des Lagerbereichs der Motorwelle in den Schrägwälzlagern; und Anbringen eines Rotors des Elektromotors am Rotorbereich der Motorwelle.According to a further aspect, a method for producing an electric motor with a motor shaft mounted on one side, which has a bearing area and a rotor area, is specified, with assembly of a motor shaft bearing according to one of the embodiments described herein with bearings for the bearing area of the motor shaft in the angular contact roller bearings; and attaching a rotor of the electric motor to the rotor area of the motor shaft.
Typischerweise entspricht der Rotorbereich axial, d. h. entlang der Längsachse der Motorwelle, einem Abschnitt der Motorwelle, welcher zum Anbringen eines Rotors vorgesehen ist, wobei der Rotor insbesondere einen Rotorträger oder einen Magnetträger umfassen kann. Typischerweise ist der Rotorbereich axial in Richtung des Lagerbereichs durch einen ersten Absatz beschränkt, beispielsweise durch eine stufenförmige Verbreiterung der Motorwelle zum Lagerbereich hin. Der erste Absatz kann als mechanischer Anschlag für den Rotor dienen.Typically the rotor area corresponds to axial, i.e. H. along the longitudinal axis of the motor shaft, a section of the motor shaft which is provided for attaching a rotor, wherein the rotor can in particular comprise a rotor carrier or a magnet carrier. The rotor area is typically limited axially in the direction of the bearing area by a first shoulder, for example by a stepped widening of the motor shaft towards the bearing area. The first paragraph can serve as a mechanical stop for the rotor.
Bei typischen Ausführungsformen sind die Schrägwälzlager in dem Lagerbereich abtriebsseitig des Rotorbereichs angeordnet. Typischerweise umfasst der Lagerbereich der Motorwelle die axialen Bereiche der Motorwelle, in denen die Schrägwälzlager an der Motorwelle angebracht sind, und den axialen Bereich der Motorwelle, der zwischen den Schrägwälzlagern liegt. Bei typischen Ausführungsformen ist der Lagerschild als A-Lagerschild ausgeführt. Der Lagerbereich der Motorwelle kann axial abtriebsseitig durch einen Abtriebsflansch und axial zum Rotorbereich hin durch ein Vorspannmittel begrenzt sein.In typical embodiments, the angular contact roller bearings are arranged in the bearing area on the output side of the rotor area. Typically, the bearing area of the motor shaft comprises the axial areas of the motor shaft in which the angular contact roller bearings are attached to the motor shaft, and the axial area of the motor shaft that lies between the angular contact roller bearings. In typical embodiments, the end shield is designed as an A end shield. The bearing area of the motor shaft can be delimited axially on the output side by an output flange and axially towards the rotor area by a pretensioning means.
In typischen Ausführungsformen umfasst jedes der zwei Schrägwalzlager jeweils einen Innenring, einen Außenring und Wälzkörper. Dabei ist jeweils der Innenring an der Motorwelle angebracht und stellt eine innere Lauffläche für die Wälzkörper an der Motorwelle bereit, der Außenring ist an dem Lagerschild angebracht und stellt eine äußere Lauffläche für die Wälzkörper an dem Lagerschild bereit.In typical embodiments, each of the two angular contact roller bearings each comprises an inner ring, an outer ring and rolling elements. The inner ring is attached to the motor shaft and provides an inner running surface for the rolling elements on the motor shaft, the outer ring is attached to the end shield and provides an outer running surface for the rolling elements on the end shield.
Typische Ausführungsformen der Motorwellenlagerung umfassen Vorspannmittel zum Vorspannen der Schrägwälzlager. Typischerweise ist ein Vorspannmittel auf der Motorwelle angeordnet. Bei typischen Ausführungsformen sind die Schrägwälzlager gegeneinander vorgespannt. Typischerweise sind die Schrägwälzlager starr vorgespannt, insbesondere ohne eine Feder oder eine Wellscheibe. Bei typischen Ausführungsformen sind die Vorspannkräfte größer als die zulässigerweise durch die Schrägwalzlager aufnehmbaren Axialkräfte oder Querkräfte. Typische Ausführungsformen weisen eine spielfrei gelagerte Motorwelle auf, welche bei beispielhaften Ausführungsformen auch unter Belastung innerhalb der zulässigen Belastungen spielfrei ist.Typical embodiments of the motor shaft bearing comprise preloading means for preloading the angular contact roller bearings. Typically, a biasing means is arranged on the motor shaft. In typical embodiments, the angular contact roller bearings are preloaded against one another. Typically, the angular contact roller bearings are rigidly preloaded, in particular without a spring or a corrugated washer. In typical embodiments, the preload forces are greater than the permissible axial forces or transverse forces that can be absorbed by the angular roller bearings. Typical embodiments have a motor shaft mounted free of play, which in exemplary embodiments is free of play even under load within the permissible loads.
Als Axialkräfte und Querkräfte werden Kräfte bezeichnet, die zwischen der Motorwelle und dem Lagerschild über die Schrägwälzlager übertragen werden. Axialkräfte wirken dabei in axialer Richtung, d. h. entlang der Längsachse der Motorwelle. Querkräfte hingegen wirken senkrecht zur axialen Richtung, d. h. senkrecht zur Längsachse der Motorwelle. Axialkräfte und Querkräfte können insbesondere auch aus Drehmomenten resultieren, welche beispielsweise auf den Lagerschild oder am Abtrieb auf die Motorwelle wirken. So können Querkräfte durch ein Kippmoment, welches auf die Motorwelle wirkt, entstehen.Forces that are transmitted between the motor shaft and the end shield via the angular contact roller bearings are referred to as axial forces and lateral forces. Axial forces act in the axial direction, i. H. along the longitudinal axis of the motor shaft. On the other hand, transverse forces act perpendicular to the axial direction, i.e. H. perpendicular to the longitudinal axis of the motor shaft. Axial forces and transverse forces can in particular also result from torques which act, for example, on the end shield or on the motor shaft at the output. In this way, lateral forces can arise from a tilting moment acting on the motor shaft.
Bei typischen Ausführungsformen ist das Vorspannmittel als Wellenmutter ausgeführt. Typischerweise ist die Wellenmutter zwischen dem Rotorbereich und den Schrägwälzlagern angebracht. Bei weiteren Ausführungsformen ist die Wellenmutter an der dem Rotorbereich abgewandten Seite des Lagerbereichs angebracht. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Schrägwälzlager durch eine Gehäusemutter vorgespannt. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Schrägwälzlager durch einen geschraubten Flansch oder über einen Ring in dem Lagerschild vorgespannt. Weitere Ausführungsformen umfassen Abstimmscheiben oder passend gefertigte Bauteile zum Vorspannen der Schrägwälzlager.In typical embodiments, the prestressing means is designed as a shaft nut. Typically, the shaft nut is attached between the rotor area and the angular contact roller bearings. In further embodiments, the shaft nut is attached to the side of the bearing area facing away from the rotor area. In further embodiments, the angular contact roller bearings are preloaded by a housing nut. In further embodiments, the angular contact roller bearings are preloaded by means of a screwed flange or a ring in the end shield. Further embodiments include shims or suitably manufactured components for preloading the angular contact roller bearings.
Bei typischen Ausführungsformen läuft ein Radial-Wellendichtring auf der Wellenmutter. Bei Ölschmierung der Schrägwälzlager wird typischerweise die Wellenmutter mit Klebstoff abgedichtet. Weitere Ausführungsformen verwenden alternative Dichtmittel zur Abdichtung des Lagerraums.In typical embodiments, a rotary shaft seal runs on the shaft nut. When the angular contact roller bearings are lubricated with oil, the shaft nut is typically sealed with adhesive. Further embodiments use alternative sealants to seal the storage space.
Bei einer typischen Ausführungsform ist das Vorspannmittel zwischen dem Rotorbereich und den zwei Schrägwälzlagern angeordnet. Bei weiteren Ausführungsformen ist das Vorspannmittel abtriebsseitig der Schrägwälzlager angeordnet.In a typical embodiment, the pretensioning means is arranged between the rotor area and the two angular contact roller bearings. In further embodiments, the pretensioning means is arranged on the output side of the angular contact roller bearing.
Bei typischen Ausführungsformen ist die Motorwelle ausschließlich durch die zwei Schrägwälzlager gelagert. Es kann ein Encoder mit Eigenlagerung eingesetzt werden, dieser weist typischerweise eine eigene Welle auf, die an die Motorwelle angebaut wird.In typical embodiments, the motor shaft is supported exclusively by the two angular contact roller bearings. An encoder with its own bearing can be used; this typically has its own shaft that is attached to the motor shaft.
Typischerweise sind die jeweiligen Außendurchmesser der Schrägwälzlager gleich groß. Der Außendurchmesser eines Schrägwälzlagers ist durch den Außendurchmesser eines Außenrings des Schrägwälzlagers gegeben. Typischerweise sind die Schrägwälzlager so eingebaut, dass die Steifigkeit der Motorwellenlagerung für Axialkräfte in beiden Richtungen, d. h. für Zug- und Druckkräfte in axialer Richtung, gleich groß ist.The respective outer diameters of the angular contact roller bearings are typically the same. The outer diameter of an angular contact roller bearing is given by the outer diameter of an outer ring of the angular contact roller bearing. Typically, the angular contact roller bearings are installed in such a way that the stiffness of the motor shaft bearings for axial forces in both directions, i. H. for tensile and compressive forces in the axial direction, is the same.
Bei typischen Ausführungsformen ist die axiale Länge des Lagerbereichs kürzer als die Länge des Rotors, typischerweise kürzer als die Hälfte der Länge des Rotors. Die axiale Länge des Lagerbereichs entspricht der Hälfte der Länge des Lagerbereichs entlang der Längsachse der Motorwelle. Bei einer typischen Ausführungsform ist der Rotor beispielsweise 150 mm lang und die axiale Länge des Lagerbereichs beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 66 mm. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Rotor 200 mm lang und die axiale Länge des Lagerbereichs beträgt90 mm.In typical embodiments, the axial length of the bearing area is shorter than the length of the rotor, typically shorter than half the length of the rotor. The axial length of the bearing area corresponds to half the length of the bearing area along the longitudinal axis of the motor shaft. In a typical embodiment, the rotor is 150 mm long, for example, and the axial length of the bearing area is 66 mm in this embodiment. In further embodiments, the rotor is 200 mm long and the axial length of the bearing area is 90 mm.
Bei weiteren Ausführungsformen ist die halbe axiale Länge des Lagerbereichs kürzer als die Länge des Rotors, typischerweise kürzer als die Hälfte der Länge des Rotors.In further embodiments, half the axial length of the bearing area is shorter than the length of the rotor, typically shorter than half the length of the rotor.
Bei typischen Ausführungsformen ist der axiale Abstand zwischen den Schrägwälzlagern kürzer als zumindest einer der Außendurchmesser der Schrägwälzlager, insbesondere kürzer als 50%, typischerweise kürzer als 35% der typischerweise identischen Außendurchmesser der zumindest zwei Schrägwälzlager oder des kleineren der beiden Schrägwälzlager bei Schrägwälzlagern mit unterschiedlichen Außendurchmessern. Bei typischen Ausführungsformen ist der axiale Abstand zwischen den Schrägwälzlagern kürzer ist als die Länge des Rotors, typischerweise kürzer als die Hälfte der Länge des Rotors, noch typischerweise kürzer als ein Viertel der Länge des Rotors.In typical embodiments, the axial distance between the angular contact roller bearings is shorter than at least one of the outer diameters of the angular contact roller bearings, in particular less than 50%, typically less than 35% of the typically identical outer diameter of the at least two angular contact roller bearings or the smaller of the two angular contact roller bearings in the case of angular contact roller bearings with different outer diameters. In typical embodiments, the axial distance between the angular contact roller bearings is shorter than the length of the rotor, typically shorter than half the length of the rotor, even more typically shorter than a quarter of the length of the rotor.
Dabei ist der axiale Abstand zwischen den Schrägwälzlagern als der Abstand entlang der Längsachse der Motorwelle zwischen zwei einander zugewandten Flächen der Innenringe der Schrägwälzlager zu verstehen. Bei einer typischen Ausführungsform ist der Außendurchmesser der Schrägwälzlager 95 mm, der axiale Abstand zwischen zwei Schrägwälzlagern 20 mm, der Rotor ist 150 mm lang; bei einer weiteren Ausführungsform betragen die jeweiligen Werte 125 mm bzw. 35 mm, 200 mm.The axial distance between the angular contact roller bearings is to be understood as the distance along the longitudinal axis of the motor shaft between two mutually facing surfaces of the inner rings of the angular contact roller bearings. In a typical embodiment, the outer diameter of the angular contact roller bearings is 95 mm, the axial distance between two angular contact roller bearings is 20 mm, the rotor is 150 mm long; in a further embodiment, the respective values are 125 mm and 35 mm, 200 mm.
Bei typischen Ausführungsformen entspricht die axiale Länge des Lagerbereichs der Motorwelle etwa 2- bis 4-mal der Breite eines der beiden Schrägwälzlager. Die Breite eines Schrägwälzlagers ist dabei durch die räumliche Ausdehnung des Schrägwälzlagers entlang der Längsachse der Motorwelle gegeben.In typical embodiments, the axial length of the bearing area of the motor shaft corresponds to approximately 2 to 4 times the width of one of the two angular contact roller bearings. The width of an angular contact roller bearing is given by the spatial extent of the angular contact roller bearing along the longitudinal axis of the motor shaft.
Bei typischen Ausführungsformen haben beide Schrägwälzlager zumindest im Wesentlichen dieselbe Breite. Typischerweise liegt die axiale Länge des Lagerbereichs der Motorwelle bei mehr als der doppelten Breite eines der beiden Schrägwälzlager und bei weniger als der fünffachen Breite, insbesondere bei weniger als der dreifachen Breite.In typical embodiments, both angular contact roller bearings have at least essentially the same width. The axial length of the bearing area of the motor shaft is typically more than twice the width of one of the two angular contact roller bearings and less than five times the width, in particular less than three times the width.
Bei typischen Ausführungsformen sind die Schrägwälzlager als Kegelrollenlager ausgeführt, die eine hohe Belastbarkeit aufweisen können. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Schrägwälzlager als Schrägkugellager oder als Nadellager ausgeführt.In typical embodiments, the angular contact roller bearings are designed as tapered roller bearings, which can have a high load capacity. In other embodiments, the angular contact roller bearings are designed as angular contact ball bearings or needle bearings.
In typischen Ausführungsformen sind die Schrägwälzlager zur Übertragung von Axialkräften und von Querkräften zwischen der Motorwelle und dem Lagerschild ausgebildet. Bei typischen Ausführungsformen beträgt die über die Schrägwälzlager maximal übertragbare Axialkraft zumindest 50% der maximal übertragbaren Querkraft. Bei typischen Ausführungsformen beträgt die über die Schrägwälzlager maximal übertragbare Axialkraft zumindest 70% oder zumindest 90% der maximal übertragbaren Querkraft.In typical embodiments, the angular contact roller bearings are designed to transmit axial forces and transverse forces between the motor shaft and the end shield. In typical embodiments, the maximum axial force that can be transmitted via the angular contact roller bearings is at least 50% of the maximum transverse force that can be transmitted. In typical embodiments, the maximum axial force that can be transmitted via the angular contact roller bearings is at least 70% or at least 90% of the maximum transverse force that can be transmitted.
Bei typischen Ausführungsformen ist der Lagerschild einstückig ausgebildet. Typischerweise ist der Lagerschild als Dreh- oder Frästeil hergestellt. Als Basis zur Herstellung des Lagerschilds kann sowohl Vollmaterial als auch ein geschmiedeter oder gegossener Rohling verwendet werden. Weitere typische Ausführungsformen sind mit einem mehrteiligen Lagerschild ausgestattet, beispielsweise kann ein Anbauflansch auf den Lagerschild aufgepresst sein. In typical embodiments, the end shield is formed in one piece. The end shield is typically manufactured as a turned or milled part. Solid material as well as a forged or cast blank can be used as the basis for manufacturing the end shield. Further typical embodiments are equipped with a multi-part bearing plate, for example a mounting flange can be pressed onto the bearing plate.
Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Lagerschild einen außen liegenden Anbauflansch, insbesondere einen radial außenliegenden Anbauflansch. Der Anbauflansch ist beispielsweise zur Verbindung mit einer Arbeitsmaschine oder mit einem feststehenden Maschinenelement vorgesehen. Typischerweise ist der Anbauflansch einstückig mit dem Lagerschild hergestellt. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Anbauflansch auf den Lagerschild geschraubt. Typischerweise ist der Anbauflansch axial im Lagerbereich angeordnet.In typical embodiments, the end shield comprises an outer mounting flange, in particular a radially outer mounting flange. The mounting flange is provided, for example, for connection to a work machine or to a stationary machine element. Typically, the mounting flange is made in one piece with the end shield. In other embodiments, the mounting flange is screwed onto the end shield. Typically the mounting flange is arranged axially in the bearing area.
Typischerweise umfasst der Lagerschild einen außen liegenden Gehäuseflansch zur Befestigung des Lagerschilds an einem Gehäuse eines Elektromotors.Typically, the end shield comprises an external housing flange for fastening the end shield to a housing of an electric motor.
Bei typischen Ausführungsformen weist die Motorwelle einen Absatz auf, wobei der Absatz insbesondere radial, beispielsweise als eine stufenförmige Verbreiterung der Motorwelle, ausgeführt ist. Typischerweise weist die Motorwelle einen ersten Absatz zwischen dem Rotorbereich und dem Lagerbereich auf, wobei der insbesondere radial ausgeführte Absatz als mechanischer Anschlag für den Rotor ausgeführt sein kann.In typical embodiments, the motor shaft has a shoulder, the shoulder being designed in particular radially, for example as a stepped widening of the motor shaft. Typically, the motor shaft has a first shoulder between the rotor area and the bearing area, wherein the shoulder, which is especially designed radially, can be designed as a mechanical stop for the rotor.
Bei typischen Ausführungsformen weist die Motorwelle einen Abtriebsflansch auf. Typischerweise ist der Abtriebsflansch einstückig mit der Motorwelle ausgeführt. Der Abtriebsflansch ist typischerweise abtriebsseitig des Lagerbereichs angeordnet. Bei typischen Ausführungsformen weist der Abtriebsflansch einen zweiten Absatz auf, der als mechanischer Anschlag, insbesondere als axialer mechanischer Anschlag, für eines der beiden Schrägwälzlager, insbesondere für einen Innenring eines Schrägwälzlagers, ausgeführt sein kann.In typical embodiments, the motor shaft has an output flange. The output flange is typically made in one piece with the motor shaft. The output flange is typically arranged on the output side of the bearing area. In typical embodiments, the output flange has a second shoulder, which can be designed as a mechanical stop, in particular as an axial mechanical stop, for one of the two angular roller bearings, in particular for an inner ring of an angular roller bearing.
Bei typischen Ausführungsformen weist der Abtriebsflansch an der Abtriebsseite axial ausgeführte Bohrlöcher, insbesondere Bohrlöcher mit Gewinde, auf.In typical embodiments, the output flange has axially executed drill holes, in particular drill holes with a thread, on the output side.
Die Motorwelle kann einen verjüngten Bereich an dem dem Abtriebsflansch gegenüberliegenden Ende der Motorwelle aufweisen, der das Zusammenführen der Motorwelle beispielweise mit den Innenringen der Schrägwälzlager, dem Lagerschild, einer Wellenmutter oder dem Rotor erleichtern kann.The motor shaft can have a tapered area at the end of the motor shaft opposite the output flange, which can make it easier to bring the motor shaft together, for example, with the inner rings of the angular contact roller bearings, the end shield, a shaft nut or the rotor.
Bei typischen Ausführungsformen weist die Motorwelle zwischen dem Rotorbereich und dem Lagerbereich einen Gewindebereich auf, der zum Anschrauben einer Wellenmutter vorgesehen sein kann.In typical embodiments, the motor shaft has a threaded area between the rotor area and the bearing area which can be provided for screwing on a shaft nut.
Bei typischen Ausführungsformen weist die Motorwelle eine abtriebsseitige Zentrierbohrung zur Einleitung von Kräften auf. Typischerweise ist die Zentrierbohrung axial ausgeführt. Bei typischen Ausführungsformen ist die Zentrierbohrung als Sacklochbohrung ausgeführt. Bei weiteren typischen Ausführungsformen verläuft die Zentrierbohrung axial durchgehend durch die Motorwelle.In typical embodiments, the motor shaft has a centering bore on the output side for introducing forces. The centering hole is typically designed axially. In typical embodiments, the centering hole is designed as a blind hole. In further typical embodiments, the centering bore runs axially continuously through the motor shaft.
Eine typische Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Elektromotor mit einer Motorwellenlagerung nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen und einem auf der Motorwelle in dem Rotorbereich angeordneten Rotor.A typical embodiment of the invention comprises an electric motor with a motor shaft bearing according to one of the embodiments described herein and a rotor arranged on the motor shaft in the rotor area.
Bei typischen Ausführungsformen ist ein Ritzel, insbesondere ein schrägverzahntes Ritzel, an der Abtriebsseite an der Motorwelle zum Einsatz in einem Ritzel-Zahnstange-Antrieb befestigt. Das Ritzel ist dabei beispielsweise durch Passung mit der Zentrierbohrung an der Motorwelle befestigt. Insbesondere ist der Anbauflansch an dem Lagerschild zur Verbindung mit einem Schlitten oder einem feststehenden Maschinenelement ausgelegt. Die Motorwellenlagerung ist dabei zur spielfreien Aufnahme der durch den Verzahnungskontakt zwischen Ritzel und Zahnstange eingeleiteten Axialkräfte und Querkräfte ausgebildet.In typical embodiments, a pinion, in particular a helically toothed pinion, is attached to the output side of the motor shaft for use in a rack-and-pinion drive. The pinion is attached to the motor shaft, for example by fitting with the centering hole. In particular, the mounting flange on the bearing plate is designed for connection to a slide or a stationary machine element. The motor shaft bearing is designed to absorb the axial forces and transverse forces introduced by the tooth contact between the pinion and the rack without play.
Bei typischen Ausführungsformen ist der Elektromotor als Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) ausgeführt.In typical embodiments, the electric motor is designed as a permanent magnet synchronous motor (PMSM).
Bei typischen Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors werden die Außenringe der Schrägwälzlager in den Lagerschild gepresst. Typischerweise werden ein erster Innenring und erste Wälzkörper, beispielsweise ein erster Satz Wälzkörper, im Lagerbereich der Motorwelle auf die Motorwelle gepresst, wobei der erste Innenring und die ersten Wälzkörper dem von dem Rotorbereich weiter entfernten Schrägwälzlager der zwei Schrägwälzlager zugeordnet sind. Typischerweise wird dann die Motorwelle beispielsweise mit dem Rotorbereich voran in den Lagerschild gesteckt. Typischerweise werden dann ein zweiter Innenring und zweite Wälzkörper, beispielsweise ein zweiter Satz Wälzkörper, über den Rotorbereich der Motorwelle geschoben und in dem Lagerbereich der Motorwelle angeordnet, wobei der zweite Innenring und die zweiten Wälzkörper dem näher an dem Rotorbereich gelegenen Schrägwälzlager der zwei Schrägwälzlager zugeordnet sind.In typical processes for manufacturing an electric motor, the outer rings of the angular contact roller bearings are pressed into the end shield. Typically, a first inner ring and first rolling elements, for example a first set of rolling elements, are pressed onto the motor shaft in the bearing area of the motor shaft, the first inner ring and the first rolling elements being assigned to the angular contact roller bearing of the two angular contact roller bearings further away from the rotor area. The motor shaft is then typically inserted into the end shield, for example with the rotor area first. Typically, a second inner ring and second rolling elements, for example a second set of rolling elements, are then pushed over the rotor area of the motor shaft and arranged in the bearing area of the motor shaft, the second inner ring and the second rolling elements being assigned to the angular contact roller bearing of the two angular contact roller bearings that is closer to the rotor area .
Bei typischen Ausführungsformen des Verfahrens wird daraufhin eine Wellenmutter über den Rotorbereich auf die Motorwelle geschoben und an dem zweiten Innenring angeordnet. Typischerweise wird die Wellenmutter mit einem definierten Anzugsdrehmoment auf die Motorwelle geschraubt, wobei die Schrägwälzlager gegeneinander vorgespannt werden. In typical embodiments of the method, a shaft nut is then pushed over the rotor area onto the motor shaft and arranged on the second inner ring. Typically, the shaft nut is screwed onto the motor shaft with a defined tightening torque, whereby the angular contact roller bearings are preloaded against one another.
Die vorangehend beschriebenen Verfahrensschritte zum Lagern des Lagerbereichs der Motorwelle in den Schrägwälzlagern sind nicht als Schranken in Bezug auf das in dem nebengeordneten Anspruch beanspruchte Verfahren aufzufassen. Vielmehr beschreiben die vorangehend beschriebenen Verfahrensschritte beispielhaft eine typische Ausführungsform. So werden in weiteren Ausführungsformen, in welchen beispielsweise eine Gehäusemutter als Vorspannmittel eingesetzt wird, die Verfahrensschritte zum Lagern des Lagerbereichs der Motorwelle in den Schrägwälzlagern in entsprechend abgeänderter Form und Reihenfolge ausgeführt.The method steps described above for mounting the bearing area of the motor shaft in the angular contact roller bearings are not to be understood as limitations in relation to the method claimed in the independent claim. Rather, the method steps described above describe a typical embodiment by way of example. In further embodiments in which, for example, a housing nut is used as a pretensioning means, the process steps for mounting the bearing area of the motor shaft in the angular contact roller bearings are carried out in a correspondingly modified form and sequence.
Typischerweise wird ein Hohlraum, auch als Lagerraum bezeichnet, der die Schrägwälzlager umgibt, durch Anbringen von zumindest zwei Radial-Wellendichtringen abgedichtet. Bei Ölschmierung der Schrägwälzlager werden die Schrägwälzlager zwischen dem Anbringen eines ersten Radial-Wellendichtrings und eines zweiten Radial-Wellendichtrings mit Öl befüllt.Typically, a cavity, also referred to as a storage space, which surrounds the angular contact roller bearings, is sealed by attaching at least two radial shaft sealing rings. With oil lubrication of the angular contact roller bearings, the angular contact roller bearings are filled with oil between the attachment of a first radial shaft seal and a second radial shaft seal.
Bei typischen Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors wird nach der Montage der Motorwellenlagerung, wobei der Lagerbereich der Motorwelle in den Schrägwälzlagern gelagert wird, der Rotor des Elektromotors am Rotorbereich der Motorwelle angebracht. Typischerweise wird eine Motorwellenlagerung mit Rotor dann mit einem im Gehäuse angebrachten Stator verbunden, insbesondere über einen Gehäuseflansch. Typischerweise umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors weiterhin die Montage eines Encodergehäuses, eines Encoders und eines zusätzlichen Radial-Wellendichtrings sowie die Verdrahtung der elektrischen Anschlüsse.In typical methods of manufacturing an electric motor, after the motor shaft bearing has been assembled, the bearing area of the motor shaft being supported in the angular contact roller bearings, the rotor of the electric motor is attached to the rotor area of the motor shaft. Typically, a motor shaft bearing with rotor is then connected to a stator mounted in the housing, in particular via a housing flange. Typically, the method for manufacturing an electric motor also includes the assembly of an encoder housing, an encoder and an additional radial shaft sealing ring as well as the wiring of the electrical connections.
Typische Ausführungsformen des Elektromotors bieten gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass über die Motorwelle eingeleitete Axialkräfte und Querkräfte aus dem Abtrieb über die Schrägwälzlager, den Lagerschild und den Anbauflansch abgeleitet werden, ohne beispielsweise auf das Gehäuse eines Elektromotors übertragen werden zu müssen. Typische Ausführungsformen der Motorwellenlagerung bieten den Vorteil, dass sie keinen Lagerbock und kein Getriebe zur Aufnahme von Axialkräften benötigen. Dadurch benötigen typische Ausführungsformen beispielsweise weniger Bauraum. Typische Ritzel-ZahnstangenAntriebe, welche eine Motorwelle in einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sind Lagerbock-frei oder Getriebe-frei.Typical embodiments of the electric motor offer the advantage over the prior art that axial forces and transverse forces introduced via the motor shaft are derived from the output via the angular contact roller bearings, the end shield and the mounting flange without having to be transmitted to the housing of an electric motor, for example. Typical embodiments of the motor shaft bearing offer the advantage that they do not require a bearing bracket or a gearbox to absorb axial forces. As a result, typical embodiments require less installation space, for example. Typical rack and pinion drives, which have a motor shaft in one of the embodiments described herein, are bearing block-free or gear-free.
FigurenlisteFigure list
Weitere Vorteile und Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei die Figuren zeigen:
-
1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer typischen Motorwellenlagerung; -
2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Elektromotors mit einer typischen Motorwellenlagerung; und -
3 zeigt schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors.
-
1 shows a schematic sectional view of a typical motor shaft bearing; -
2 shows a schematic sectional view of an electric motor with a typical motor shaft bearing; and -
3 shows schematically a method for manufacturing an electric motor.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Nachfolgend werden typische Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt.Typical embodiments are described below with reference to the figures, the invention not being restricted to the exemplary embodiments, rather the scope of the invention is determined by the claims.
Bei der Beschreibung der Figuren werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet. Teilweise werden Merkmale, welche bereits im Zusammenhang mit anderen Figuren beschrieben wurden, der Übersichtlichkeit halber nicht nochmals beschrieben.In the description of the figures, the same reference symbols are used for the same or similar parts. In some cases, features that have already been described in connection with other figures are not described again for the sake of clarity.
Die Motorwelle
In
Bei typischen weiteren Ausführungsformen sind die Laufflächen der Innenringe der beiden Schrägwälzlager voneinander weg geneigt. Zusammenfassend sind Ausführungsformen mit einer X-Anordnung der Schrägwälzlager und Ausführungsformen mit einer O-Anordnung der Schrägwälzlager möglich. In typical further embodiments, the running surfaces of the inner rings of the two angular contact roller bearings are inclined away from one another. In summary, embodiments with an X arrangement of the angular roller bearings and embodiments with an O arrangement of the angular roller bearings are possible.
Die Schrägwälzlager
Die Motorwelle
Bei weiteren typischen Ausführungsformen kann die Zentrierbohrung
Die Motorwelle der
Die Motorwelle
Der Lagerschild
Bei Ausführungsformen umfasst der Lagerschild einen Gehäuseflansch
An der Motorwelle
Der Elektromotor
Wie in
Bei
Bei
Bei
Danach werden in einem Verfahrensschritt
Dann wird in einem Verfahrensschritt
In einem Verfahrensschritt
Daraufhin wird in einem Verfahrensschritt
Typischerweise wird in einem weiteren Verfahrensschritt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 4335433 A1 [0002]DE 4335433 A1 [0002]
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