DE10223377A1

DE10223377A1 - Elektromotor zum rotatorischen Antrieb einer Last

Info

Publication number: DE10223377A1
Application number: DE10223377A
Authority: DE
Inventors: Achim Neubauer; Martin-Peter Bolz; Thomas Helming; Jochen Moench
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-25
Filing date: 2002-05-25
Publication date: 2003-12-11

Abstract

Es wird ein Elektromotor zum rotatorischen Antrieb einer Last angegeben, der einen auf einer Rotorwelle (14) drehfest sitzenden Rotor (15) sowie eine Vorrichtung (23) zum automatischen Auswuchten des Rotors (15) im Betrieb aufweist, die mindestens einen mit dem Rotor (15) synchron umlaufenden Ringkanal (25) mit einer äußeren Abwälzbahn (27) und in den Ringkanal (25) einliegende, sich unter Fliehkraft auf der Abwälzbahn (27) abstützende Massekugeln (26) besitzt. Zur kostengünstigen Integration der Auswuchtvorrichtung (23) ist der mindestens eine Ringkanal (25) mit Abwälzbahn (27) in einem rotationssymmetrischen Auswuchtgehäuse (24) ausgebildet, das als separates Bauteil gefertigt und in den Rotor (15) so eingesetzt ist, daß eine mittig durch den mindestens einen Ringkanal (25) verlaufende, rechtwinklig zur Rotorwelle (14) ausgerichtete Ebene im Bereich einer Unwucht des Rotors (15) liegt (Fig. 1).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor zum rotatorischen Antrieb einer Last, wie Lüfter oder Verdichter in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Elektromotor eines Axiallüftergebläses zur Kühlung eines dem Kühler eines Kraftfahrzeugs vorgeordneten Kondensators einer Klimaanlage (DE 198 24 736 A1) ist der synchron mit dem Rotor umlaufende Ringkanal der Vorrichtung zum automatischen Auswuchten an einem hohlzylindrischen Versteifungsring angeordnet, der die Lüfterschaufeln des drehfest auf der Rotorwelle des Elektromotors sitzenden Lüfterrads des Axiallüftergebläses an ihren äußeren Enden miteinander verbindet. In dem Ringkanal befindet sich mindestens teilweise eine dämpfende Flüssigkeit und in dieser Flüssigkeit frei bewegliche Auswuchtkugeln. Beim Rotieren des Elektromotors mit einer überkritischen Winkelgeschwindigkeit bewegen sich die Auswuchtkugeln derart in dem Ringkanal, daß keine Unwucht im Lüfterrad mehr vorhanden ist. Durch diese automatische Kompensation einer während des Betriebs auftretenden Unwucht wird ein geräuscharmer Lauf des Axiallüftergebläses erzielt.

Aus der gleichen Veröffentlichung ist es bekannt, den Elektromotor zum Antrieb des Lüfterrads als Außenläufermotor auszubilden, dessen Rotor einerseits einseitig auf dem freien Ende der Rotorwelle fest angeordnet ist und andererseits den Stator topfförmig übergreift. Die Auswuchtvorrichtung ist am freien Topfrand des Rotors angeordnet, wozu in das die Magnetpole tragenden Polgehäuse des Rotors eine axiale Ringnut eingearbeitet ist, deren äußere Nutwand die Abwälzbahn für die im Ringkanal einliegenden Wälzkugeln bildet. Die Ringnut ist durch einen kreisringförmigen Deckel abgedeckt.

Bei einer bekannten selbsttätigen Auswuchtvorrichtung für rotierende Bauelemente (US 5 724 862) sitzt auf der Rotationswelle des Bauelements drehfest ein Gehäuse, in dem mehrere zur Rotationswelle konzentrische Ringkanäle ausgebildet sind, in denen Massekugeln einliegen, die sich bei Rotation unter Fliehkraft auf der von der Rotorwelle abgekehrten, eine Abwälzbahn für die Massekugeln bildenden, äußeren Kanalwand abstützen. Die Ringkanäle sind entweder in Achsrichtung nebeneinander oder in Radialrichtung konzentrisch zueinander ausgebildet. In jedem Ringkanal liegt eine Vielzahl von Massekugeln ein, die alle den gleichen Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser der Kugeln von Ringkanal zu Ringkanal kann jedoch variieren. Das Gehäuse ist in Richtung der Gehäuseachse zweigeteilt ausgeführt, um auf die Rotorwelle radial aufgesetzt werden zu können.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Anordnung des mindestens einen Ringkanals in einem separaten Gehäuse mit der dadurch gegebenen Möglichkeit des Anordnens der Auswuchtvorrichtung je nach Bedarf in verschiedenen Bereichen des Elektromotors und/oder der mit dem Rotor verbundenen Last eine kostengünstige Integration der Auswuchtvorrichtung erzielt wird. Das in einem wenig aufwendigen Fertigungsverfahren herstellbare Gehäuse läßt sich mit geringem Aufwand durch Einlegen der Wälzkörper und ggf. Einfüllen der Dämpfungsflüssigkeit zu der Auswuchtvorrichtung komplettieren und über leicht montierbare Klips- oder Schnappverschlüsse befestigen. Dabei kann das Auswuchtgehäuse durch entsprechende Ausbildung der Gehäuseaußenkontur und richtige Plazierung im Elektromotor zugleich zur Verbesserung des Kühlluftstroms im Elektromotor herangezogen werden. Im Vergleich zu den bekannten automatischen Auswuchtvorrichtungen hat die erfindungsgemäße automatische Auswuchtvorrichtung keinerlei Funktionseinschränkung und bietet die gleichen Vorteile, wie Entfall mechanischer Auswuchtprozeduren im Fertigungsprozeß einerseits und einen Unwuchtausgleich andererseits, der über die gesamte Lebensdauer nahezu unabhängig von allen gewöhnlicherweise auftretenden Einflüssen ist.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Elektromotors möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind an dem rotoationssymmetrischen, die mindestens eine Ringbahn mit einliegenden Wälzkörpern enthaltenen Auswuchtgehäuse Axialstege ausgeformt, die axial in die Nutöffnungen der die Rotorwicklung aufnehmenden Axialnuten im Rotorkörper eingesteckt sind. Vorteilhaft sind dabei die einzelnen Axialstege durch klipsartige Verdickungen in den Nutöffnungen arretiert. Diese konstruktive Lösung hat den Vorteil, daß zwischen den Wickelköpfen der Statorwicklung und den Kommutatorbürsten ausreichend Platz für die Unterbringung eines großen Ringkanaldurchmessers vorhanden ist, so daß die Zahl der Wälzkörper und/oder deren Durchmesser kleiner gemacht werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Auswuchtgehäuse zwischen dem Rotorkörper und dem auf der Rotorwelle sitzenden Kommutator auf der Rotorwelle oder an der Stirnseite des Rotorkörpers befestigt. Auch hier ist ausreichend Platz für einen größeren Ringkanaldurchmesser und größeren Durchmesser der im Ringkanal einliegenden Wälzkörper. Diese konstruktive Lösung ist für große und kleine Elektromotoren gleich gut geeignet, da mit abnehmender Motorgröße und damit abnehmender Größe des Rotorkörpers auch die zum optimalen Auswuchten notwendigen Ringkanal- bzw. Wälzkörperdurchmesser kleiner werden. Außerdem läßt sich eine optimale Konzentrizität der im Ringkanal ausgebildeten Abwälzbahn für die Wälzkörper erzielen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Auswuchtgehäuse in einen Mitnehmersattel zum Ankoppeln der Last an den Rotor integriert, indem das Auswuchtgehäuse in einer zentralen Bohrung des Mitnehmers einliegt und drehfest auf der Rotorwelle sitzt. Da im Mitnehmersattel relativ wenig Platz für die automatische Auswuchtvorrichtung vorhanden ist, ist können Einführöffnungen für die Wälzkörper in den Ringkanal in Richtung der Rotorwelle vorgesehen und der Ringkanal mit einem ringförmigen Deckel axial abgeschlossen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist bei Ausbildung des Rotors als Außenläufer das Auswuchtgehäuse an dem die Magnetpole tragenden Polgehäuse befestigt. Hierbei kann das Auswuchtgehäuse alternativ oder in Kombination auf der Außenseite des Topfbodens, auf der Außenseite des Topfmantels oder im Übergangsbereich zwischen Topfboden und Topfmantel des Polgehäuses befestigt werden. Um Bauhöhe einzusparen ist vorzugsweise das Auswuchtgehäuse zweiteilig aus einem Gehäusekörper und einem Gehäusedeckel ausgebildet und der Gehäusekörper einstückig mit dem Polgehäuse ausgeführt, so daß ein Teilbereich des mindestens einen Ringkanals direkt in das Polgehäuse und der verbleibende Teil des mindestens einen Ringkanals in den Gehäusedeckel eingearbeitet ist. Der Gehäusedeckel ist auf dem Gehäusekörper befestigt, z. B. verklipst, und vorzugsweise zur Verhinderung von Schmutzeintrag in den Ringkanal verschweißt oder verklebt.

Diese konstruktiven Lösungen der Unterbringung des Auswuchtgehäuses am Polgehäuse zeichnet sich durch eine leichte Montierbarkeit, verhältnismäßig große Ringkanaldurchmesser und Wälzkörperdurchmesser aus.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist bei einer Ankopplung eines Laufrads eines Lüfters oder Gebläses an den Rotor des Elektromotors das separate Auswuchtgehäuse in das Laufrad so eingesetzt, daß ein mittig durch den inneren Ringkanal verlaufende, rechtwinklig zur Rotorwelle ausgerichtete Ebene im Bereich einer größeren Unwucht des Laufrads liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei das Auswuchtgehäuse zwischen zwei an der Laufradnabe ausgebildeten konzentrischen Nabenringen eingesetzt. Alternativ kann das Auswuchtgehäuse auch an einigen Versteifungsrippen befestigt werden, die den inneren Nabenring gegenüber dem Kappenboden der kappenförmig ausgebildeten Laufradnabe abstützen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das Auswuchtgehäuse aus nichtmagnetischem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff und die Wälzkörper aus nichtmagnetisierbarem (austenitischem) Stahl. Der im Auswuchtgehäuse ausgebildete Ringkanal ist mit kreisringförmigem Querschnitt ausgeführt, wenn als Wälzkörper Kugeln verwendet werden. Der Durchmesser des Querschnitts des Ringkanals ist dabei bis zu 10% größer als der Durchmesser der Massekugeln gewählt. Der Durchmesser der Massekugeln liegt vorzugsweise zwischen 1,8 und 5 mm.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zur Reduzierung von Stoßgeräuschen der Wälzkörper beim Anfahren des Elektromotors eine dämpfende Flüssigkeit zu einem gewissen Prozentsatz in den Ringkanal gegeben. Als Flüssigkeiten werden spezielle, säurefreie Öle mit über den Betriebstemperaturbereich des Elektromotors konstanter Viskosität verwendet.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Elektromotors zum Antreiben eines Lüfterrads eines Kühlerlüfters von Kraftfahrzeugen,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Elektromotors mit einem als Außenläufer konzipierten Rotor,
Fig. 4 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 3 mit einer Modifizierung des Elektromotors,
Fig. 5 ausschnittweise eine Seitenansicht eines Elektromotors mit einem an die Rotorwelle angekoppelten, im Längsschnitt dargestellten Lüfterrad eines Kühlerlüfters,
Fig. 6 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 4 mit einer Modifizierung des Lüfterrads,
Fig. 7 einen Längsschnitt eines Lüfterrads in Fig. 5 oder 6 mit einer Modifizierung,
Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitt VIII in Fig. 7.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte, als Kommutatormotor konzipierte Elektromotor zum Antrieb eines in Fig. 4-6 dargestellten Lüfterrads 11 eines Kühlerlüfters für ein Kraftfahrzeug weist in bekannter Weise ein in einer Kühlerzarge befestigtes Motorgehäuse 12 auf, in dem ein Stator 13 befestigt ist. Der mit Permanentmagnetpolen bestückte Stator 13 umschließt konzentrisch unter Belassung eines Luftspalts einen auf einer Rotorwelle 14 drehfest sitzenden Rotor 15. Die Rotorwelle 14 ist mittels eines Kugellagers 16 und eines Kalottengleitlagers 17 im Motorgehäuse 12 drehend gelagert. Der Rotor 15 besteht aus einem drehfest auf der Rotorwelle 14 sitzenden, lamellierten Rotorkörper 18, der eine Vielzahl von am Umfang äquidistant angeordneten Axialnuten 181 aufweist, in denen eine Rotorwicklung 19 eingelegt ist. Die Rotorwicklung 19 ist an einen ebenfalls drehfest auf der Rotorwelle 14 sitzenden Kommutator 20 angeschlossen, auf dessen Außenumfang sich radial ausgerichtete Kommutatorbürsten 21 aufpressen. Die Kommutatorbürsten 21 sind über Anschlußlitzen 22 an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen.
Zur Vermeidung aufwendiger, mechanischer Auswuchtungsprozeduren bei der Fertigung des Elektromotors 10 ist in den Rotor 15 eine Vorrichtung 23 zum automatischen Auswuchten des Rotors 15 bei Rotation integriert. Die automatische Auswuchtvorrichtung 23, die in Fig. 2 im Ausschnitt vergrößert dargestellt ist, umfaßt ein rotationssymmetrisches Auswuchtgehäuse 24, drei im Auswuchtgehäuse 24 ausgebildete Ringkanäle 25, die in Radial- und/oder Axialrichtung zueinander versetzt nebeneinander angeordnet sind, sowie in den drei Ringkanälen 25 einliegende Wälzkörper, die vorzugsweise als Massekugeln 26 ausgebildet sind. Die Innenfläche der von der Rotorwelle 14 abgekehrten Kanalwand eines jeden Ringkanals 25 bildet eine zur Rotorwelle 14 konzentrische Abwälzbahn 27, auf der sich die Massekugeln 26 unter Fliehkraft abstützen. Das Auswuchtgehäuse 24 ist aus nichtmagnetischem Werkstoff, vorzugsweise aus hochfestem Kunststoff und die Massekugeln 26 vorzugsweise aus nichtmagnetisierbarem (austenitischem) Stahl hergestellt. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist das Auswuchtgehäuse 24 zweiteilig ausgeführt und setzt sich aus einem Gehäusekörper 241 und einem Gehäusedeckel 242 zusammen. Der Gehäusedeckel 242 ist am Gehäuse 241 befestigt, z. B. verklipst, wird aber zur Vermeidung eines Schmutzeintrags in die Ringkanäle 25 vorzugsweise mit dem Gehäusekörper 241 verschweißt, verklebt oder versiegelt. Die Trennfuge 243 zwischen Gehäusekörper 241 und Gehäusedeckel 242 ist so gelegt, daß sie in jedem Ringkanal 25 außerhalb der dort ausgebildeten Abwälzbahn 27 mündet, damit die Massekugeln 26 nicht auf der Trennfuge 243 selbst abrollen. Die Oberfläche der Abwälzbahn 27 ist relativ glatt, weist also eine sehr geringe Rauhigkeit auf, und die radiale Maßabweichung der Abwälzbahn 27 von der Konzentrizität ist kleiner als 0,1-0,2 mm. Jeder Ringkanal 25 weist einen kreisrunden Querschnitt auf, dessen Durchmesser maximal 10% größer als der Durchmesser der Massekugeln 26 gewählt ist. Der Kugeldurchmesser liegt zwischen 1,8 und 5 mm. Zur Vermeidung von Kugelstoßgeräuschen beim Anfahren des Elektromotors ist jeder Ringkanal 25 zu einem gewissen Prozentsatz mit Dämpfern der Flüssigkeit gefüllt. Als Flüssigkeit werden spezielle, säurefreie Öle verwendet, die im Temperaturbereich des Elektromotors konstante Viskosität besitzen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weisen alle Ringkanäle 25 den gleichen Durchmesser auf, und entsprechend haben alle in den Ringkanälen 25 einliegenden Massekugeln 26 den gleichen Durchmesser. Es ist jedoch auch möglich mindestens einen der Ringkanäle 25 mit einem größeren Querschnitt auszuführen und entsprechend größere Massekugeln 26 einzulegen.
Das so ausgebildete Auswuchtgehäuse 24 ist in den Rotor 15 so eingesetzt, daß eine mittig durch einen der Ringkanäle 25 verlaufende, rechtwinklig zur Rotorwelle 14 ausgerichtete Ebene im Bereich einer am Rotor 15 vorhandenen Unwucht liegt. Bei Rotation des Rotors 15 bewegen sich dann die Massekugeln 26 unter Abwälzen auf der Abwälzbahn 27 derart in den Ringkanälen 25, daß die Unwucht des Rotors 15 kompensiert ist. Der leichte axiale Versatz der ansonsten konzentrisch angeordneten drei Ringkanälen 25 führt zu einer Verbesserung des Auswuchtergebnisses.
In dem Elektromotor gemäß Fig. 1 sind drei verschiedene Anordnungen des Auswuchtgehäuses 24 mit einliegenden Massekugeln 26 dargestellt, die jeweils einzeln oder in Kombination vorliegen können. Im ersten Fall liegt das Auswuchtgehäuse 24 in den Bereich zwischen den Wickelköpfen der Rotorwicklung 19 und den Kommutatorbürsten 21 und ist drehfest im Rotorkörper 18 verankert. Hierzu sind an das Auswuchtgehäuse 24 Axialstege 28 angeformt, die um gleiche Winkel gegeneinander versetzt über den Umfang des Auswuchtgehäuses 24 verteilt sind. Der Abstand der Axialstege 28 ist konstant und beträgt ein ganzzahliges Vielfaches der Nutteilung. Die Axialstege 28 sind in die Nutöffnungen der Axialnuten 181, bzw. zwischen den einander zugekehrten Zahnflanken benachbarter Zähne, eingesteckt und durch Verdickungen in den Nutöffnungen, bzw. zwischen den Zahnflanken, arretiert.
In einer weiteren Anordnung des Auswuchtgehäuses 24 innerhalb des Rotors 15 sitzt das Auswuchtgehäuse 24 drehfest auf der Rotorwelle 14 zwischen dem Kommutator 20 und dem Rotorkörper 18. Das Auswuchtgehäuse 24 ist wie vorstehend beschrieben wiederum mit drei konzentrischen Ringkanälen 25 ausgestattet, die axial leicht gegeneinander versetzt sind. Alternativ kann das Auswuchtgehäuse 24 auch lose auf der Rotorwelle 14 sitzen und mit dem Rotorkörper 18 fest verbunden sein. Bei dieser Anordnung des Auswuchtgehäuses 24 ist letzteres einfach zu montieren und elektromagnetisch unkritisch, da das Auswuchtgehäuse 24 aus Kunststoff und die Kugeln 26 aus austenitischem Stahl sind. Die Anordnung ist sowohl für große als auch für kleine Motoren geeignet, da mit abnehmender Motorgröße und damit abnehmender Rotorkörpergröße auch die zum optimalen Auswuchten notwendigen Durchmesser der Ringkanäle 25 kleiner werden. Die Konzentrizität der Abwälzbahnen 27 in den Ringkanälen 25 kann mit ausreichend kleinen Toleranzen eingehalten werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist dem aus dem Motorgehäuse 12 vorstehenden Ende der Rotorwelle 14 ein Mitnehmersattel 29 drehfest gehalten, an dem üblicherweise das Lüfterrad 11 eines Lüfters zu dessen Antrieb befestigt wird (vgl. Fig. 5 oder 6). Eine weitere Anordnung der Auswuchtvorrichtung 23 sieht vor, daß Auswuchtgehäuse 24 in den Mitnehmersattel 29 zu integrieren, indem das Auswuchtgehäuse 24 in eine zentrale Bohrung 30 im Mitnehmersattel 29 eingesetzt und drehfest mit der Rotorwelle 14 verbunden ist. Wegen des geringen Platzes im Mitnehmersattel 29 sind die drei Ringkanäle 25 nicht konzentrisch sondern axial nebeneinander angeordnet. Dabei ist der eine Ringkanal 25 im Querschnitt größer ausgeführt als die übrigen und entsprechend größere Massekugeln 26 eingelegt. Bei der Montage wird der mittlere Ringkanal 25 mit Massekugeln 26 gefüllt, dann der Gehäusedeckel 242 aufgesetzt und anschließend die Massekugeln 26 in die beiden äußeren Ringkanäle 25 durch entsprechende Öffnungen eingeführt. Die Einführöffnungen werden mit Zapfen verschlossen und die Zapfen verschweißt oder verklebt. Das Auswuchtgehäuse 24 sitzt beispielsweise mit Preßsitz auf der Rotorwelle 14. Diese Anordnung der Auswuchtvorrichtung 23 ist auf kleine Lüfter, also Lüfterräder mit kleinem Außendurchmesser beschränkt. Diese konstruktive Lösung wird dann bevorzugt, wenn im Innern des Motorgehäuses 12 nicht ausreichender Einbauraum für die Unterbringung des Auswuchtgehäuses 24 vorhanden ist oder durch die Ankopplung des Lüfterrads 11 die Unwuchtebene des Motor/Last-Systems sich verlagert. Die beschriebenen Anordnungen des Auswuchtgehäuses 24 können jeweils einzeln oder auch in Kombination vorhanden sein, je nachdem wie die beste Unwuchtkompensation erreichbar ist.
In dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen eines bürstenlosen Elektromotors 10 ist der Rotor 15 als Außenläufer konzipiert. Er weist ein topfförmiges Polgehäuse 31 mit Topfboden 311 und Topfmantel 312 auf, das einerseits mit seinem Topfboden 311 drehfest auf der Rotorwelle 14 sitzt und andererseits mit seinem Topfmantel 312 den Stator 13 außen übergreift. Auf der Innenfläche des Topfmantels 312 sind in bekannter Weise Permanentmagnetpole angeordnet. Der Stator 13 weist in bekannter Weise einen laminierten Statorkörper 32 und eine in Axialnuten des Statorkörpers 32 einliegende Statorwicklung 33 auf, die über Wicklungsanschlüsse 34 an dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Der Stator 13 ist auf einer Grundplatte 35 befestigt und der Rotor 15 stützt sich über zwei axial beabstandete Drehlager 36 im Innern des Stator 13 ab. Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist die Auswuchtvorrichtung 23 auf verschiedene Arten im Rotor 15 integrierbar. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist das Auswuchtgehäuse 24 alternativ auf der Außenseite des Topfbodens 311 oder der Außenseite des Topfmantels 312 angeordnet. Das Auswuchtgehäuse 24 weist wiederum drei nebeneinander angeordnete Ringkanäle 25 mit einliegenden Massekugeln 26 auf, die bei der Anordnung des Auswuchtgehäuses 24 am Topfboden 311 konzentrisch zueinander angeordnet sind und bei der Anordnung des Auswuchtgehäuses 24 auf dem Topfmantel 312 mit Abstand axial nebeneinander liegen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist das Auswuchtgehäuse 24 im Übergangsbereich vom Topfboden 311 zum Topfmantel 312 angeordnet, und die Ringkanäle 25 sind sowohl konzentrisch zueinander angeordnet als auch in Achsrichtung leicht zueinander versetzt. Das Auswuchtgehäuse 24 ist wiederum zweiteilig ausgeführt. Um eine möglichst flache Bauweise zu erreichen, ist der Gehäusekörper 241 einstückig mit dem Polgehäuse 31 ausgeführt, also der in dem Gehäusekörper 241 einliegende Teil der Ringkanäle 25 unmittelbar in das Polgehäuse 31 eingearbeitet. Der Gehäusedeckel 242 ist auf den integrierten Gehäusekörper 241 so aufgesetzt, daß die Ringkanäle 25 vervollständigt sind, und ist mit dem Polgehäuse 31 verklipst, vorzugsweise aber, um Schmutzeinlagerungen zu verhindern, verschweißt oder verklebt. Die vorgestellten Anordnungen der Auswuchtgehäuse 24 am Polgehäuse 31 des Rotors 15 zeichnen sich durch eine leichte Montierbarkeit und durch verhältnismäßig große Durchmesser der Ringkanäle 25 aus, so daß relativ kleine Massekugeln 26 verwendet werden können.
In Fig. 4 ist eine weitere Anordnung der Auswuchtvorrichtung 23 im Rotor 15 dargestellt. Hier ist das Auswuchtgehäuse 24 mit einliegenden Massekugeln 26 auf der Rotorwelle 14 zwischen den beiden Drehlagern 36 der Rotorwelle 14 drehfest aufgesetzt. Auch hier bedingt der beschränkte Einbauraum eine in Axialrichtung versetzte Anordnung der Ringkanäle 25. Die Anwendung dieser Integrationsform der Auswuchtvorrichtung 23 ist auf kleine Motortypen beschränkt, bei denen die Drehlager 36 verhältnismäßig weit auseinander angeordnet sind.
In Fig. 5 und 6 ist ausschnittweise ein Elektromotor 10 gemäß Fig. 1 dargestellt, der mit einem Laufrad 37 eines Kühlergebläses eines Kraftfahrzeugs als anzutreibende Last gekoppelt ist. Das Laufrad 37 weist eine kappenförmige Laufradnabe 38 mit einem Nabenboden 381 und einem äußeren und inneren Nabenring 382, 383 auf, die konzentrisch zueinander angeordnet sind und axial vom Kappenboden 381 abstehen. Der äußere Nabenring 382 trägt um gleiche Umfangswinkel versetzt angeordnete Laufradschaufeln 39, die an ihrem von dem Nabenring 382 abgekehrten äußeren Ende über einen hohlzylindrischen Versteifungsring 40 miteinander verbunden sind. In dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Nabenringen 382, 383 sind Versteifungsstege 41 gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, die den äußeren Nabenring 382 am inneren Nabenring 383 abstützen. Der innere Nabenring 383, der den Elektromotor 10 stirnseitig übergreift, ist über Versteifungsrippen 42, die ebenfalls um vorzugsweise gleiche Umfangswinkel versetzt angeordnet sind, am Nabenboden 381 abgestützt. Der Nabenboden 381 ist durch Schraubverbindungen 43 an dem Mitnehmersattel 29, der - wie bereits zu Fig. 1 beschrieben - drehfest auf der Rotorwelle 14 sitzt, befestigt. Das Laufrad 37 mit Laufradnabe 38, Laufradschaufel 39 und Versteifungsring 40 wird einstückig aus Kunststoff gespritzt und weist in der Regel eine mehr oder weniger große Unwucht auf, so daß auch hier die Auswuchtvorrichtung 23 zum selbsttätigen Kompensieren der Unwucht Einsatz findet. Auch bei der in Fig. 5 und 6 gezeigten Auswuchtvorrichtung 23 sind die Ringkanäle 25 mit Abwälzbahnen 27 in einem separat gefertigten Auswuchtgehäuse 24 integriert, das wie eingangs beschrieben zweiteilig aus Gehäusekörper 241 und Gehäusedeckel 242 mit der beschriebenen Anordnung der Trennfuge 243 ausgebildet ist. Das Auswuchtgehäuse 24 ist so in die Laufradnabe 38 eingesetzt, das eine mittig durch einen der drei Ringkanäle 25 (vorzugsweise durch den mittleren Ringkanal 25) verlaufende, rechtwinklig zur Rotorwelle 14 ausgerichtete Ebene im Bereich einer Unwucht des Laufrads 37 liegt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist das mit Massekugeln 26 komplettierte Auswuchtgehäuse 24 in den Zwischenraum zwischen den beiden Nabenringen 342, 343 eingesetzt und stützt sich axial an den Versteifungsstegen 41 ab. Die Ringkanäle 25 sind so ausgeführt, daß sie in Achsrichtung mit Abstand nebeneinander liegen und in Radialrichtung leicht zueinander versetzt sind. Das komplette, versiegelte, z. B. verschweißte oder verklebte, Auswuchtgehäuse 24 ist an der Laufradnabe 38 eingeklipst, eingepreßt, punktgeschweißt oder eingeklebt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist das komplettierte und versiegelte Auswuchtgehäuse 24 beidseitig an einigen der Versteifungsrippen 42 befestigt. Die Ringkanäle 25 sind wiederum konzentrisch zueinander ausgebildet und in Achsrichtung leicht versetzt. Ein größerer Versatz der Ringkanäle 25 in Achsrichtung garantiert einen besseren axialen Wuchtausgleich.
Beide Integrationsformen der Auswuchtvorrichtung 23 gemäß Fig. 2 und 6 sind vor allem für Lüfter mit Laufrädern 37 größeren Durchmessers von Bedeutung, da hier der Nabendurchmesser ausreichend groß ist, um den erforderlichen Bauraum zur Unterbringung des Auswuchtgehäuses 24 zur Verfügung zu stellen. Die Anordnung gemäß Fig. 5 hat darüber hinaus den Vorteil, daß das Auswuchtgehäuse 24 sich an der Versteifungsfunktion der Versteifungsstege 41 beteiligt. Die Integrationsform gemäß Fig. 6 hat den Vorteil, daß die durch den Elektromotor 10 als Kühlluft angesaugte Luft aufgrund des eingeklipsten Auswuchtgehäuses 24 durch einen engeren Querschnitt hindurchtreten muß, der als eine Art Lavaldüse wirkt. Damit bewirkt der Einbau des Auswuchtgehäuses 24 eine Beschleunigung des Motorkühlluftstromes durch die Hohlräume zwischen den Versteifungsrippen 42 der Laufradnabe 37 und durch den Motor 10, was zu einer deutlich verbesserten Belüftung des Motors 10 und dessen Lebensdauer verlängert.
In Fig. 7 ist lediglich das Laufrad 37 eines Kühlerlüfters im Längsschnitt dargestellt. Auf die Darstellung des Elektromotors zu dessen Abtrieb ist verzichtet. Das Laufrad 37 ist in gleicher Weise ausgeführt wie die Laufräder 37 in Fig. 5 und 6, so daß gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Das Auswuchtgehäuse 24 der Auswuchtvorrichtung 23 ist hier außen am Versteifungsring 40 befestigt, wobei der Versteifungsring 40 einen radial nach außen abstehenden Flansch 401 aufweist, an dem das Auswuchtgehäuse 24 angeklipst ist (vgl. Fig. 8). Die Ringkanäle 25 sind hier wiederum konzentrisch zueinander angeordnet und in Axialrichtung leicht zueinander versetzt. Ein größerer axialer Versatz führt wiederum zu einem besseren, axialen Wuchtausgleich, wirkt allerdings für die radiale Wuchtung etwas instabilisierend. Diese Integrationsform des Auswuchtgehäuses 24 eignet sich für Lüfter mit kleinem Laufraddurchmesser und geringem Einbauraum an anderer Stelle, wie z. B. zu Fig. 5 und 6 beschrieben.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können weniger oder mehr als zwei Ringkanäle 25 in dem Auswuchtgehäuse 24 vorgesehen werden. Weniger kugelgefüllte Ringkanäle 25 führen zu einer Verschlechterung des Auswuchtergebnisses können aber im Einzelfall sinnvoll sein. Eine einzige Kugelbahn führt meist zu nicht mehr beherrschbaren Instabilitäten und wird nur in Ausnahmefällen aus Platzgründen vorgesehen. Häufig bedarf es dabei recht großer Massekugeln 26 und dem Zusatz schwingungsdäpfender Flüssigkeiten.
Anstelle der Massekugeln 26 können in die Ringkanäle 25 auch andere Auswuchtelemente eingesetzt werden, so z. B. Zylinderwalzen oder Rollen oder andere Wälzkörper, die sich auf den Abwälzbahnen 27 der Ringkanäle 25 abzuwälzen vermögen.

Claims

1. Elektromotor zum rotatorischen Antrieb einer Last, mit einem Stator (13) und einem auf einer Rotorwelle (14) drehfest sitzenden Rotor (15) und mit einer Vorrichtung (23) zum automatischen Auswuchten des Rotors (15) im Betrieb, die mindestens einen mit dem Rotor (15) synchron umlaufenden Ringkanal (25) mit einer an der von der Rotorwelle (14) abgekehrten, äußeren Ringwand ausgebildeten Abwälzbahn (27) und in dem Ringkanal (25) einliegende, sich unter Fliehkraft auf der Abwälzbahn (27) abstützende Wälzkörper, insbesondere Massekugeln (26), aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ringkanal (25) in einem rotationssymmetrischen Auswuchtgehäuse (24) ausgebildet ist, das als separates Bauteil gefertigt ist, und daß mindestens ein Auswuchtgehäuse (24) in den Rotor (15) so eingesetzt ist, daß eine mittig durch den mindestens einen Ringkanal (25) verlaufende, rechtwinklig zur Rotorwelle (14) ausgerichtete Ebene im Bereich einer Unwucht des Rotors (15) liegt.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (15) einen mit Axialnuten (181) versehenen Rotorkörper (18) und eine in den Axialnuten (181) einliegende Rotorwicklung (19) aufweist, die an einem drehfest auf der Rotorwelle (14) sitzenden, mit Kommutatorbürsten (21) zusammenwirkenden Kommutator (20) angeschlossen ist, und daß am Auswuchtgehäuse (24) Axialstege (28) angeformt sind, die axial in Nutöffnungen ausgewählter Axialnuten (181) eingesteckt sind.

3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Einstecktiefe der Axialstege (28) so festgelegt ist, daß das Auswuchtgehäuse (24) in dem freien Raum zwischen den Wickelköpfen der Rotorwicklung (19) und dem Kommutator (20) liegt.

4. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (15) einen Rotorkörper (18) mit Rotorwicklung (19) aufweist, die an einem drehfest auf der Rotorwelle (14) sitzenden Kommutator (20) angeschlossen ist und daß das Auswuchtgehäuse (24) zwischen Rotorkörper (18) und Kommutator (20) auf der Rotorwelle (14) oder an der Stirnseite des Rotorkörpers (18) befestigt ist.

5. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Außenläufer ausgebildete Rotor (15) ein den Stator (13) konzentrisch übergreifendes, auf der Rotorwelle (14) drehfest sitzendes, topfförmiges Polgehäuse (31) mit Topfboden (311) und Topfmantel (312) aufweist und daß das Auswuchtgehäuse (24) am Polgehäuse (31) befestigt ist.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgehäuse (24) auf der Außenseite des Topfbodens (311) befestigt ist.

7. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgehäuse (24) auf der Außenseite des Topfmantels (312) befestigt ist.

8. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgehäuse (24) auf der Außenseite des Polgehäuses (31) im Übergangsbereich von Topfboden (311) zum Topfmantel (312) befestigt ist.

9. Elektromotor nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgehäuse (24) zweiteilig aus einem Gehäusekörper (241) und einem Gehäusedeckel (242) ausgebildet ist und daß der Gehäusekörper (241) einstückig mit dem Polgehäuse (31) ausgebildet ist.

10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (242) auf dem Polgehäuse (31) befestigt ist, vorzugsweise verschweißt, verklebt oder verklipst.

11. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (14) des als Außenläufer ausgebildeten Rotors (15) über zwei axial beabstandete Drehlager (36) im Innern des Stators (13) abgestützt ist und daß das Auswuchtgehäuse (24) auf den zwischen den beiden Drehlagern (36) sich erstreckenden Abschnitt der Rotorwelle (14) befestigt ist.

12. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotorwelle (14) ein Mitnehmersattel (29) zum Befestigen der Last drehfest sitzt und daß das Auswuchtgehäuse (24) in dem Mitnehmersattel (29) eingesetzt ist.

13. Elektromotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24) in einer zentralen Bohrung (30) des Mitnehmersattels (29) einliegt und drehfest auf der Rotorwelle (14) angeordnet ist.

14. Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem als Antriebslast auf der Rotorwelle (14) drehfest sitzenden Laufrad (37) eines Lüfters oder Gebläses, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ringkanal (25) in einem rotationssymmetrischen Auswuchtgehäuse (24) ausgebildet ist, das als separates Bauteil gefertigt ist, und daß mindestens ein Auswuchtgehäuse (24) in das Laufrad (37) so eingesetzt ist, daß eine mittig durch den mindestens einen Ringkanal (25) verlaufende, rechtwinklig zur Rotorwelle (14) ausgerichtete Ebene im Bereich einer Unwucht des Laufrads (37) liegt.

15. Elektromotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (37) eine den Elektromotor (10) kappenartig übergreifende Laufradnabe (38) und an der Laufradnabe (38) um gleiche Umfangswinkel voneinander beabstandete Laufradschaufeln (39) aufweist, die einerseits an der Laufradnabe (38) befestigt und andererseits an ihrem von der Laufradnabe (38) abgekehrten Ende über eine hohlzylindrischen Versteifungsring (40) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgehäuse (24) am Versteifungsring (40) befestigt ist.

16. Elektromotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Versteifungsring (40) einen radial nach außen abstehenden Ringflansch (401) aufweist und daß das Auswuchtgehäuse (24) auf der Außenfläche des Versteifungsrings (40) angeordnet und axial an den Ringflansch (401) angelegt ist.

17. Elektromotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (37) eine kappenförmige Laufradnabe (38) mit einem konzentrisch zur Laufradachse angeordneten, Laufradschaufeln (39) tragenden, äußeren Nabenring (382) und einen dazu konzentrisch angeordneten, radial beabstandeten, inneren Nabenring (383) aufweist und daß das Auswuchtgehäuse (24) in den ringförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Nabenringen (382, 383) eingesetzt ist.

18. Elektromotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nabenringe (382, 383) durch über den Umfang zueinander versetzt angeordnete Versteifungsstege (41) miteinander verbunden sind und daß das Auswuchtgehäuse (24) in Achsrichtung an den Versteifungsstegen (41) abgestützt ist.

19. Elektromotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (37) eine kappenförmige Laufradnabe (38) mit einem Kappenboden (381), einem konzentrisch zur Laufradachse angeordneten, die Laufradschaufeln (39) tragenden äußeren Nabenring (382) und mit einem dazu konzentrisch angeordneten, radial beabstandeten, inneren Nabenring, der auf seiner dem Elektromotor (10) zugekehrten Innenseite über am Umfang verteilt angeordnete Versteifungsrippen (42) am Kappenboden (381) abgestützt ist, aufweist und daß das Auswuchtgehäuse (24) an einigen der Versteifungsrippen (42) befestigt ist.

20. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1-19, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Ringkanal (25) einen kreisrunden Querschnitt aufweist und daß die im Ringkanal (25) einliegenden Massekugeln (26) einen gegenüber dem lichten Durchmesser des Ringkanals (25) kleineren Außendurchmesser besitzen.

21. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß im Auswuchtgehäuse (24) mehrere, vorzugsweise drei, Ringkanäle (25) ausgebildet sind, die in Radial- und/oder Axialrichtung zueinander versetzt nebeneinander angeordnet sind.

22. Elektromotor nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ringkanäle (25) den gleichen lichten Querschnitt aufweisen, der etwas größer ist als der Außendurchmesser der Massekugeln (26).

23. Elektromotor nach Anspruch 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ringkanal (25) einen größeren oder kleineren lichten Querschnitt aufweist und Massekugeln (26) aufnimmt, deren Außendurchmesser größer oder kleiner als die Außendurchmesser der Massekugeln (26) im benachbarten Ringkanal (25) sind.

24. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1-8 oder 11-23, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgehäuse (24) zweiteilig ausgebildet und aus einem Gehäusekörper (241) und einem Gehäusedeckel (242) zusammengesetzt ist und daß der Gehäusedeckel (242) auf dem Gehäusekörper (241) befestigt, vorzugsweise verklipst, verschweißt oder verklebt ist.

25. Elektromotor nach Anspruch 9 oder 10 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Gehäusekörper (241) und den Gehäusedeckel (242) trennende Trennfuge (243) so gelegt ist, daß sie im Ringkanal (25) außerhalb der dort ausgebildeten Abwälzbahn (27) mündet.

26. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswuchtgehäuse (24) aus nichtmagnetischem Werkstoff, vorzugsweise hochfestem Kunststoff, besteht.

27. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper, vorzugsweise die Massekugeln (26), aus austenitischem Stahl bestehen.

28. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1-27, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (25) zumindest teilweise mit einer dämpfenden Flüssigkeit gefüllt ist.

29. Elektromotor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß als dämpfende Flüssigkeit ein säurefreies Öl mit über den Betriebstemperaturbereich des Elektromotors (10) konstanter Viskosität eingesetzt ist.