-
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer drehbar gelagerten Rotorwelle:
- Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor mit einer drehbar gelagerten Rotorwelle ausgeführt ist.
- Aus der DE 10 2008 037 737 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Elektromotor mit Winkelsensor bekannt.
- Aus der DE 10 2011 004 366 A1 ist eine Sensoranordnung zum Bestimmen eines Drehwinkels bekannt.
- Aus der DE 10 2019 002 748 A1 ist ein Elektromotor, aufweisend eine Rotorwelle und einen Winkelsensor, bekannt.
- Aus der US 2012 / 0 017 677 A1 ist ein Coriolis-Sensor bekannt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei die Betriebssicherheit erhöht sein soll.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit einer drehbar gelagerten Rotorwelle vorgesehen ist, wobei ein Unterteil mit der Rotorwelle, insbesondere über ein zwischengeordnetes Adapterteil, verbunden ist, insbesondere wobei das Unterteil wannenförmig ausgebildet ist,
wobei im Unterteil eine Leiterplatte angeordnet ist, auf der ein Sensor bestückt ist,
wobei zwischen dem Unterteil und dem Sensor ausgehärteter Klebstoff und/oder ausgehärtete Vergussmasse angeordnet ist,
insbesondere so, dass der Sensor mittels des Klebstoffs oder mittels der Vergussmasse stoffschlüssig mit dem Unterteil verbunden ist.
-
Von Vorteil ist dabei, dass der Sensor die Werte einer Zustandsgröße des Elektromotors erfasst und somit die Werte auf Überschreiten eines zulässigen Maßes an Abweichung von einem Sollwert oder auf Überschreitung eines Schwellwertes überwachbar sind. Somit ist die Betriebssicherheit erhöht, da bei Überschreitung und somit noch rechtzeitig vor Eintritt eines Schadens der Elektromotor abschaltbar ist.
-
Außerdem ist erfassbar, welche Belastungen auftreten und dann der Elektromotor durch einen anderen Elektromotor ersetzbar, welcher den Belastungen in ausreichendem Maß standhält.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein oder das Adapterteil, insbesondere an einer Stirnseite der Rotorwelle, mit der Rotorwelle verbunden,
wobei auf der von der Rotorwelle abgewandten Seite des Adapterteils das Unterteil, insbesondere das wannenförmige Unterteil, mit dem Adapterteil verbunden ist,
wobei auf der vom Adapterteil abgewandten Seite ein Deckelteil mit dem Unterteil verbunden ist,
so, dass die Leiterplatte von dem aus dem Unterteil und dem Deckelteil gebildeten Gehäuse eingehaust ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Adapterteil verbunden ist mit der Rotorwelle und auch mit dem Unterteil. Als Adapterteil ist beispielsweise ein kontinuierlich rotationssymmetrisches Teil verwendbar und als Unterteil ein polygonales, insbesondere diskret rotationssymmetrisches Teil.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der zwischen der mit dem Sensor und elektronischen Bauelementen bestückten Leiterplatte und dem Unterteil angeordnete Raumbereich mit dem Klebstoff oder der Vergussmasse gefüllt Von Vorteil ist dabei, dass die Montage einfache durch Einfüllen einer Flüssigkeit, insbesondere Klebstoff oder Vergussmasse, ausführbar ist, wonach die Leiterplatte ins Unterteil eingelegt wird und dann die Schrauben in die Buchsenteile eingeschraubt werden zum dichten Verbinden des Deckelteils mit dem Unterteil.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sensor zumindest teilweise von dem Klebstoff oder der Vergussmasse umgeben. Von Vorteil ist dabei, dass Stoßwellen durch den ausgehärteten Klebstoff oder die ausgehärtete Vergussmasse mit nur geringer Dämpfung übertragbar sind.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Klebstoff oder die Vergussmasse im Unterteil aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass das Unterteil wannenförmig ausgeführt ist und beim Einfüllen das Unterteil derart ausgerichtet ist, dass die Drehachse der Rotorwelle und/oder die Symmetrieachse des Unterteils parallel zur Gravitationsrichtung ausgerichtet ist, insbesondere wobei das unterteil eine diskrete Rotationssymmetrie um die Symmetrieachse herum aufweist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Rotorwelle stirnseitig eine Bohrung auf, welche einen innenkonusförmigen Abschnitt und einen Innengewindeabschnitt aufweist, insbesondere welcher an den konusförmigen Abschnitt angrenzt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und eine Selbsthemmung erreichbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Adapterteil einen Außengewindeabschnitt und einen außenkonusförmigen Abschnitt, insbesondere an einem ausgeprägten, in die Bohrung der Rotorwelle hineinragenden Stiftbereich, auf,
wobei der Außengewindeabschnitt in den Innengewindeabschnitt eingeschraubt ist und der außenkonusförmige Abschnitt am innenkonusförmigen Abschnitt anliegt, insbesondere zur Bewirkung von Selbsthemmung. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Adapterteil einen Innengewindeabschnitt auf, in den ein Außengewindeabschnitt des Unterteils, insbesondere eines am Unterteil ausgeprägten in den Innengewindeabschnitt hineinragenden und/oder geschraubten weiteren Stiftbereichs, eingeschraubt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist und eine Selbsthemmung erreichbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Energiespeicher auf der von der Rotorwelle abgewandten Seite der Leiterplatte bestückt, insbesondere welcher die elektronischen Bauelemente und den Sensor versorgt. Von Vorteil ist dabei, dass der Energiespeicher auf niedrigerem Temperaturniveau angeordnet ist als der Sensor. Somit ist die Betriebssicherheit eerhöht, da die Standzeit des Energiespeichers bei niedrigeren Temperaturen größer ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Leiterplatte zumindest eine Ausnehmung auf, durch welche ein Buchsenteil in den Klebstoff oder die Vergussmasse hindurchragt,
wobei das Buchsenteil ein Innengewinde aufweist,
wobei eine durch das Deckelteil hindurchragende Schraube in das Buchsenteil eingeschraubt ist, deren Schraubenkopf das Deckelteil zum Unterteil hindrückt. Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile Befestigung der Buchsenteile ermöglicht ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Rotorwelle mittels eines ersten Lagers und eines zweiten Lagers drehbar gelagert,
wobei dasjenige der beiden Lager, welches einen geringeren Abstand zum Unterteil aufweist, als Festlager ausgeführt ist und das andere der beiden Lager als Loslager ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass zusammen mit dem Sensor oder anstelle des Sensors ein Winkelsensor zur Erfassung der Winkellage der Rotorwelle anordenbar ist. Somit ist mit dem Sensor zur Erfassung der Beschleunigung der Beschleunigungsverlauf und daraus der Ruckverlauf bestimmbar, dem der Winkelsensor ausgesetzt ist. Auf diese Weise ist überwachbar, ob die Belastungen durch Rucke innerhalb des für den Winkelsensor zulässigen Bereichs bleiben oder nicht. Auf diese Weise ist die Betriebssicherheit erhöhbar.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Lager in einem ersten Lagerflansch und das zweite Lager in einem zweiten Lagerflansch aufgenommen,
wobei ein Statorgehäuse mit dem ersten Lagerflansch und mit dem zweiten Lagerflansch verbunden ist,
wobei das Statorgehäuse zwischen dem ersten und dem zweiten Lagerflansch angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile Lagerung der Rotorwelle erreichbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Unterteil zum Deckelteil hin hervorragende Dombereiche ausgeformt, welche durch entsprechende Ausnehmungen der Leiterplatte hindurchragen, insbesondere zur Positionierung der Leiterplatte, insbesondere bei noch flüssigem Klebstoff oder noch flüssiger Vergussmasse bei der Herstellung. Von Vorteil ist dabei, dass die Positionierung der Leiterplatte mittels der Dombereiche so lange einfach ausführbar ist, bis der Klebstoff oder die Vergussmasse ausgehärtet ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erfasst der Sensor die Werte der Komponenten eines dreidimensionalen Beschleunigungsvektors und/oder der Sensor ist ein 3D-Beschleunigungssensor. Von Vorteil ist dabei, dass die Rucke oder Beschleunigungen vektoriell erfassbar sind, insbesondere in den zu einem kartesischen Koordinatensystem oder in den zu einem Zylinderkoordinatensystem zugehörigen Komponenten.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Anschluss für einen Temperatursensor auf der Leiterplatte bestückt. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur die Beschleunigung, sondern auch die Temperatur erfassbar ist oder weitere physikalische Größen.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte derart geeignet mit elektronischen Bauelementen bestückt, dass die Werte auf einem auf der Leiterplatte bestückten Speicher abspeicherbar sind und/oder dass die Werte berührungslos übertragbar sind, insbesondere an einen stationär angeordneten Rechner. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Auswertung der Daten durchführbar 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 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor mit einer Sensorvorrichtung dargestellt.
- In der 2 ist ein Querschnitt der Sensorvorrichtung gezeigt.
- In der 3 ist die Sensorvorrichtung explodiert in Schrägansicht aus einer ersten Blickrichtung dargestellt.
- In der 4 ist die Sensorvorrichtung explodiert in Schrägansicht aus einer zweiten Blickrichtung dargestellt.
-
Wie in den Figuren dargestellt, weist der erfindungsgemäße Elektromotor eine Rotorwelle 1 auf, welche mittels eines ersten Lagers 3, das in einem ersten Lagerflansch 7 aufgenommen ist und vorzugsweise als Festlager ausgeführt ist, und mittels eines zweiten Lagers 2, das in einem zweiten Lagerflansch 9 aufgenommen und vorzugsweise als Loslager ausgeführt ist, drehbar gelagert.
-
Zwischen dem ersten Lagerflansch 7 und dem zweiten Lagerflansch 9 ist ein Statorgehäuse 8 angeordnet. Beide Lagerflansche (7, 9) sind mit dem Statorgehäuse 8 verbunden, insbesondere mittels Schrauben oder mittels einer Zugstange.
-
Das Gehäuse des Elektromotors umfasst die beiden Lagerflansche (7, 9) und das Statorgehäuse 8.
-
Die Rotorwelle 1 ragt mit ihrem ersten axialen Endbereich aus dem Elektromotor axial, insbesondere also in Richtung der Drehachse der Rotorwelle 1, aus dem Elektromotor hervor.
-
Am anderen axialen Endbereich der Rotorwelle 1 ist eine Sensorvorrichtung befestigt.
-
Hierzu ist stirnseitig eine Bohrung eingebracht, welche einen innenkonusförmigen Abschnitt aufweist, der in eine Gewindebohrung übergeht oder sich an eine Gewindebohrung anschließt.
-
Ein Adapterteil 4 weist einen vorzugsweise zylindrischen Gewindebereich auf, der in die Gewindebohrung eingeschraubt ist. Ein außenkonusförmiger Bereich des Adapterteils 4 liegt an dem innenkonusförmigen Abschnitt der Bohrung an. Somit ist eine drehfeste Verbindung des Adapterteils 4 mit der Rotorwelle 1 bei gleichzeitiger hochpräziser Zentrierung erreichbar. Das Adapterteil 4 ist - mit Ausnahme des Gewindebereichs - ein rotationssymmetrisches Drehteil.
-
Durch geeignete Wahl des Außenkonuswinkels und des Innenkonuswinkels ist eine selbsthemmende Verbindung erreichbar.
-
Die Sensorvorrichtung weist ein Unterteil 5 auf, das im Adapterteil 4 aufnehmbar ist. Hierzu weist das Adapterteil 4 ein Innengewinde auf, das koaxial zu seinem Außengewinde ausgerichtet ist. Das Außengewinde des Unterteils 5 wird in das Innengewinde des Adapterteils 4 eingeschraubt. Somit ist eine hochpräzis ausgerichtete drehfeste Verbindung des Unterteils 5 mit dem Adapterteil 4 gewährleistet.
-
Das Deckelteil 21 ist auf das Unterteil 5 aufgesetzt und mit diesem verbunden.
-
Hierzu ist das wannenartige Unterteil 5 mit Klebstoff derart befüllt, dass nach Einsetzen einer Leiterplatte 23 zwischen der Leiterplatte 23 und dem Unterteil 5 der Klebstoff 20 angeordnet ist. Nach Einsetzen der Leiterplatte 23 und Aushärten des Klebstoffes ist die Leiterplatte stoffschlüssig steif angebunden an das Unterteil 5.
-
Die Leiterplatte 23 ist mit elektronischen Bauelementen beidseitig bestückt.
-
Auf seiner dem Unterteil 5 und dem Adapterteil 4 zugewandten Seite ist die Leiterplatte 23 mit einem Sensor 6 bestückt, welcher zur Detektion von Beschleunigungen geeignet ausgeführt ist.
-
Somit ist der Sensor 6 direkt in den Klebstoff 20 eingetaucht und dadurch steif angebunden an das Unterteil 5. In die Rotorwelle 1 eingetragene Stöße, insbesondere Axialstöße und/oder Querstöße, werden von der Rotorwelle 1 über das Adapterteil 4 ins Unterteil 5 und von diesem durch den ausgehärteten Klebstoff 20 zum Sensor 6 weitergeleitet.
-
Auf der von der Rotorwelle 1 abgewandten Seite der Leiterplatte 23 ist die Leiterplatte mit einem Energiespeicher 22, insbesondere Akkumulator oder Batterie, bestückt. Denn auf der von der Rotorwelle 1 abgewandten Seite ist eine niedrigere Temperatur vorhanden als auf der der Rotorwelle 1 zugewandten Seite.
-
Zur Befestigung des Deckelteils 21 weist die Leiterplatte 23 durch die Leiterplatte 23 durchgehende Ausnehmungen 32, insbesondere durchgehende Löcher, auf.
-
Solange der Klebstoff 20 noch flüssig ist, oder schon vor Einlegen der Leiterplatte 23 in den flüssigen Klebstoff 20 werden Buchsenteile 30 in die Ausnehmungen 32 einsteckt, so dass diese Buchsenteile 30 beidseitig aus der Leiterplatte 23 herausragen und auf der dem Klebstoff 20 zugewandten Seite in den Klebstoff 20 hineinragen.
-
Die Buchsenteile 30 weisen jeweils ein Innengewinde auf.
-
Nach Aushärten des Klebstoffs wird das Deckelteil 21 auf das Unterteil 5 aufgesetzt und es werden Schrauben 31 durch das Deckelteil 21 durchgeschoben und mit ihrem Gewindebereich in das jeweilige Innengewinde des jeweiligen Buchsenteils 30 eingeschraubt. Die Schraubenköpfe der Schrauben 31 drücken dann auf die Außenseite des Deckelteils 21, also auf die von dem Adapterteil 6 abgewandte Seite des Deckelteils 21.
-
Die Buchsenteile 30 sind wie auch die Leiterplatte 23 stoffschlüssig mittels des Klebstoffs mit dem Unterteil 5 verbunden.
-
Die Buchsenteile 30 weisen auch einen Außensechskantbereich oder einen Außenvierkantbereich auf, damit eine Demontage ermöglicht ist oder ein Gegendrehmoment beim Einschrauben der Schrauben 31 in die Buchsenteile 30 einleitbar ist.
-
Außerdem ist die Leiterplatte 23 auch mit Anschlüssen 40 für weitere Sensoren bestückt, insbesondere beispielsweise Temperatursensoren.
-
Die Leiterplatte 23 ist derart mit elektronischen Bauelementen, dem Sensor 6 und dem Energiespeicher 22 bestückt, dass mittels der so auf der Leiterplatte realisierten Signalelektronik die Werte der Beschleunigung vom Sensor 6 erfassbar sind und in einem auf der Leiterplatte 23 bestückten Speicher speicherbar sind. Die Signalelektronik ist aus dem Energiespeicher 22 versorgbar. Die erfassten Werte sind zeitnah und/oder zu einem späteren Zeitpunkt an einen stationär angeordneten Rechner vorzugsweise berührungslos übertragbar, insbesondere mittels WLAN oder Bluetooth.
-
Am Unterteil 5 zum Deckelteil 21 hin hervorragende Dombereiche 41 ausgeformt sind, welche durch entsprechende Ausnehmungen der Leiterplatte 23 hindurchragen, insbesondere zur Positionierung der Leiterplatte 23, insbesondere bei noch flüssigem Klebstoff oder noch flüssiger Vergussmasse bei der Herstellung.
-
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt Klebstoff Vergussmasse verwendet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Rotorwelle
- 2
- Lager, insbesondere Loslager
- 3
- Lager, insbesondere Festlager
- 4
- Adapterteil
- 5
- Unterteil
- 6
- Sensor
- 7
- Lagerflansch
- 8
- Statorgehäuse
- 9
- Lagerflansch
- 20
- Klebstoff
- 21
- Deckelteil
- 22
- Energiespeicher, insbesondere Akkumulator oder Batterie
- 23
- Leiterplatte
- 30
- Buchsenteil
- 31
- Schraube
- 32
- Ausnehmung, Loch
- 40
- Anschluss für Temperatursensor
- 41
- Dombereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102008037737 A1 [0001]
- DE 102011004366 A1 [0001]
- DE 102019002748 A1 [0001]
- US 20120017677 A1 [0001]