<B>Lager- und Haltevorrichtung für Elektromotoren</B> Bei ,ganz kleinen Motoren hat man die Läufer welle mit den Zapfenenden in einseitig ,durch eine Längslagerfläche geschlossenen Lagerbüchsen gela gert. Die Abtrebslastkräfte greifen dabei zwischen den Lagern an der Welle an. Die gesamte Belastung der Lager ist hierbei .ebenso gross wie die Lastkräfte durch das Antriebsmittel und das Läufergewicht.
Nachteilig ist aber bei dieser Anordnung, dass die weit auseinander liegenden Lager eine sehr lange Welle bedingen. Unsymmetrisch wirkende magneti sche Kräfte im Luftspalt biegen sich daher stärker durch. Diese Motoren werden :durch die Nutenfre- quenzen im Laufe näher der Resonanz stärker erregt und sind,daher lauter.
Die allgemein gebräuchlichen Elektromotoren haben dagegen kurzen Lagerabstand und frei heraus ragende Wellenenden, auf die beliebige Abtriebsmit- tel aufgesetzt werden können. Diese Anordnung hat aber den anderen Nachteil, dass die Abtriebslastkraft die Lagerdrücke ,der Welle hebelartig wesentlich ver- grössert. Haben die Lager z.
B. :doppelten Abstand wie die Riemenebene vom nächsten Lager, so ist die gesamte Lagerbelastung schon zweimal so hoch wie die auf das freie Wellenende wirkende Abtriebskraft. Diese ist aber bei Reib- oder Riementrieben gewöhn lich schon etwa dreimal so gross wie die übertragene Drehkraft. Die gesamte Lagerbelastung beträgt daher ein Vielfaches .der wirksamen Antriebsdrehkraft. Dieselbe wächst aber bei höheren Untersetzungen umgekehrt zum kleiner werdenden Kraftarm.
Kleine Elektromotoren lassen daher die Lagerbe lastung durch die Antriebskraft als Drehzahlabfall sehr merklich spüren. Die Lagerreibung ist ein be achtlicher Anteil der gesamten erzeugten mechani schen Leistung. Die Laufgeschwindigkeit der Welle darf nur klein sein, weil der Durchmesser mit Hin- sieht auf .den unbedingt sicheren Anzug beschränkt werden muss. Bei den meistgebrauchten Wechsel- strommotoren ist das Anzugsmoment ausserdem meist viel schwächer als deren Kippmoment. Bei Kleinmotoren wird daher eine hydrodynamische Ab hebung der Gleitflächen in :der Regel nicht erzielt.
Die verschleissarmen Sinterlager lassen infolge der porösen Lagerfläche auch keinen hydrodynamisch tragenden Schmierfilm entstehen. Die Lager laufen aber praktisch verschleissfrei, weil schon bei der ge ringsten Bewegung durch die Poren sofort öl an die gleitenden Flächen abgegeben wird. Der Reibwert der Sinterlager ist daher auch im Laufe relativ hoch. Diese Gründe kennzeichnen den beträchtlichen Rei bungsanteil an der Leistung von Kleinstmotoren.
Die Erfindung bezweckt eine grundlegende Ver besserung der Lager- und Reibungsverhältnisse klei ner und kleinster Elektromotoren, insbesondere mit Sintergleitlagern.
Es wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass eine wesentliche Verbesserung geräuscharmer Elek tromotoren erzielt werden kann, wenn die Abtriebs kräfte unabhängig von der Abstützung der magneti- schen Kräfte zwischen Rotor und Stator aufgenom men werden. Dabei sollte die erhöhte Lagerreibung infolge der Vervielfachung der Belastung durch die Hebelwirkung vermindert werden.
Es wollte ferner für die Längslagerung bei solchen Motoren auch in senk rechter Lage im Dauerbetrieb eine wesentliche zu sätzliche Reibung vermieden werden.
Erfindungsgemäss ist das die umlaufende Läufer welle in Lagern abstützende Motor1agergehäuse an einem Ende, vorzugsweise über ein Drehschwingele- ment, von einem festen Fussbeil getragen und ist das diesem Ende gegenüberliegende Abtriebsende d;r Welle von einem weiteren" selbsteinstellenden Lager, das neben dem Abtriebselement angeordnet ist, abge stützt.
Dabei wird das Stützlager zweckmässig vom anzutreibenden Gerät getragen.
Diese Lageranordnungen sind sowohl für Moto ren mit Innen- als auch Aussenläufern vorteilhaft geeignet.
Bei sehr kleinen Elektromotoren, besonders sol chen mit Aussenläufern, deren innenliegende Stato- ren ein geringes Trägheitsmoment haben, ist,die übli che Drehschwingabstützung auf zwei Gummischwing- elementen ungünstig. Man kann dieselben nur schwer soweit nachgiebig elastisch ausbilden, ohne die Abstützhalterung unsicher zu machen,
wenn eine zur hinreichenden Entkopplung weit .unter der Anre gungsfrequenz, meist zweifache Netzfrequenz, lie- gende tiefe Resonanzfrequenz erzielt werden soll. Durch die Verwendung nur eines drehkraftübertra- genden Drehschwingelements kann die Resonanzfre- quenz des Systems durch Halbierung .der Federkon stante auf etwa 70 % derjenigen bei zwei <RTI
ID="0002.0038"> Elementen herabgesetzt wenden. Das zusätzliche. Stützlager kann infolge der Gleitung der Flächen keine Drehschwin gungen übertragen..
Mit dem Lager zur Abstützung der Abtriebskräfte ist daher die Auskopplung der Drehschwingübertiragung wesentlich verbessert. Eine radäalelastische Lagerunterstützung kann jedoch vor gesehen sein, um bei etwaigem exzentrischen Luft- spalt des Motors o..dgl. radialen Körperschall abzu- sclurmen.
Die Abtriebsreaktion.skräfte erzeugen in .dem Wellenteil im Motorlagergehäuse keine nennenswerte Durchbiegung. Der Rotor läuft daher, ungestört von den Lastkräften, konzentrisch .im gleichbleibenden Luftspalt denkbar ruhig.
Die Abtriebsgegenkräfte werden zum grössten Teil von dem zusätzlichen. Lager aufgenommen. Man kann daher bei dieser Drahschwing-Lageranordnung die Welle relativ,dünner ausführen, weil sie im Be triebe viel weniger beansprucht wird. Dies verstärkt das verfügbare mässige Anzugsmoment von derart gelagerten Wechselstrommotoren. Die dünnere Welle verursacht weniger Ruhereibung.
Man erhält dann auch bei einer hohen Abtriebs untersebzung keine übermässige, Lagerreibung. Die dünnere Welle kann daher ohne weiteres als durch gehend gleichsbarker Zylinder ausgebildet werden. Solche Wellen sind im Wege der Massenfabrikation von Wälzlagernadeln genau und preiswert mit hoher Festigkeit und Lebensdauer herstellbar.
Zur reibungsarmen, spiel- und klopffreien Füh rung wird in Weiterbildung der Erfindung noch emp fohlen, die Längslagerung an einer Einstichflanke und einer Stirnfläche der Welle oder .an deren beiden Stirnflächen vorzunehmen.
Die Welle ist mit Vorteil mit einem Einstich mit glatter Seitenflanke versehen, welche gegen. eine ge teilte oder geschlitzt-- Längslagerscheibe anläuft. Diese wird zweckmässig mit dem Lagerdeckel am Lagergehäuse befestigt, wobei .die Wellenstirnkuppe an: eine Drucklagerscheibe im Lagerdeckel anläuft.
Das Längslager kann auch von einem gummiela stischen Ring gebildet werden, der vom Lagerdeckel mit einem Kegelring, in die polierte Wellennut mit eingreifend, gehalten wird.
Das Stützlager am Abtriebswellen ende teilt einen Abtriebslastdruck umgekehrt reziprok zu den Ab ständen der äusseren Lager auf. Die bisherige. zwe:i- seitige Hebelwirkung der üblichen Wellenanordhung und Verstärkung der Belastung der Motorlager ist damit beseitigt.
Das Stützlager trägt zweckmässig .den Hauptbeil der Abtriebskraft und einen Teil des Motorgewichtes, um welchen die Motorlager entlastet werden. Das äussere Motorlager wird zweckmässig nahe der Mittelebene des Drehschwingelementes an geordnet. Die auf .einer Seite geschlossene Motorla gerung und das geschlossene Abtriebslager mit Mit tenadauf der Wellenstirnflächen geben geringste Reibung auch bei ,senkrechter Lauflage.
Es sei ferner vorgeschlagen, .das Stützlager bzw. sein Gehäuse z. B. unmittelbar in dem vom Motor angetriebenen. Gerät anzuordnen. Dieses Lager kann, in seiner Mitte schwenkbar aufliegen oder von. Hohl kugelflächen lose getragen sein. Weil die Abtriebs lastkraft immer nur nach einer Seite wirkt, kann die Halterung .des Abtriebsstützlagers mit grobem Spiel erfolgen. Die magnetischen Kräfte wirken nur auf die Motorlager.
Das Abtriebsstützlager, welches keine Dreh schwingungen überträgt, kann radial auch ganz un nachgiebig angeordnet sein. Dies ist ein besonderer Vorteil für Reibantriebe für Schallplatten und Ton bandgeräteanroriebe, bei welchen nachgiebige Wellen wegen Tonstörungen nicht brauchbar sind.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise einige Aus führungsbeispiele der Motorlager und -h.altevorrich- tung gemäss der Erfindung, und zwar in:
Fig. 1 einen Aussenläufermotor mit zusätzlichem Abtriebsstützlager am Wellenende und neben dem Motorgehäuse .angeordneter Riemenscheibe, Fig. 2 einen Innenläufermotor mit von einem zu sätzlichen Stützlager getragenen Abtriebswellenende,
Fig.3 einen Aussenläufermotor mit Abtriebs stützlager neben dem Motorgehäuse und frei zugäng- licher Riemenscheibe, Fig.4 einten Aussenläufermobor, beispielsweise mit einer auf seiner Welle angeordneten Pumpe, deren Gehäuse gleichzeitig das zusätzliche Stützlager ,aufnimmt,
Fig. 5 und 6 bei einem Tonbandantrieb, bei dem der Motor mit einer oben, durch ,das Abtriebsstützla- ger zusätzlich abgestützten. Welle von einer Ab- schirmblechschale an .der Geräteplatte gehalten ist, Fig.7 als Aussenläufermotor mit beiderseitigen Doppellüfterrädern,
Fig.8 ein Stützlager mit Hals-Längslager für beide Richtungen an einem Wellenende, Fig. 9 eine Motor- und Stützlagerung mit einseiti gen Längslagern an beiden Wellenenden.
In Fig. 1 ist der glockenförmige Aussenläufer 1 mit d er Welle 2 in RTI ID="0002.0216" WI="7" HE="4" LX="1444" LY="2653"> dem, Lagerrohr 3 mit den Lagern 4, 5 als Motor teilgelagert. Die Welle 2 ist .ausserdem im Lager 6, welches sich durch eine schmale Auflage in seiner Mittelebene allseitig einstellen kann, getra gen.
Zwischen dem Lager 6 und dem Motorgehäuse 1 ist das Abtriebselement 7, beispielsweise eine mit Vorspannung versehene Riemenscheibe, welche durch eine Fliehkraftkupplung mit dem Motorge häuse gekuppelt werden kann, angeordnet. Die Rie- menkräfte der Scheibe 7 werden dann hauptsächlich vom Lager 6 und daneben auch vom Lager 5 aufge- nommen. Der Gehäuseflansch 15 mit dem Lagerrohr 3 ist von dem gummielastischen Schwingelement 8 umgeben und wird aussen von dem Haltebock 9 ge tragen.
Das Lager 6 befindet sich in einer starren Hülse 10, welche ihrerseits mit einem Gummielement 11 von dem Block 12 getragen ist. Die Teile 9 und 12 können ein gemeinsames Fussteil 13 bilden. Das Lagerrohr 3 trägt noch den Stator 14, welcher am Flansch 15 über Zuleitung 16 mit dem. Netz verbun den ist.
In Fig. 2 ist das Gehäuse 21 eines Innenläufer- motors wie in Fig. 1 links in dem Haltebock 9 durch ein gummielastisches Schwingelement 8 über dem Motorlagergehäuse im Bereich des Lagers 5 getragen, während das andere Lager 4 im Lagerschild 22 ange ordnet ist. Die Riemenscheibe 7 ist auf der Welle 2 befestigt. Das Ende der Welle 2 ist nach der Riemen scheibe 7 im Lager 6 getragen.
Die anderen in Fig. 2 dargestellten Teile sind be reits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.
Die Welle 2 ist in Fig. 3 durch das zusätzliche Stützlager neben :dem Aussenläufergehäuse 1 getra gen, so dass die Riemenscheibe 7 fliegend angeordnet und leicht austauschbar ist. Die Welle 2 ist links neben dem Lager 5 in einem besonderen Längslager axial geführt. Die Welle ist zu diesem Zweck mit einem breiten Einstich mit einer ebenen Flanke 17 versehen, welche gegen eine geteilte oder geschlitzte Scheibe 18 anläuft. Die Kuppe 19 der Welle 2 läuft gegen eine Scheibe 25 in der Schraubkappe 26.
Die Schraubkappe 26 ist in einen Gewindeteil einge schraubt, welcher auf dem Lagerrohr 3 in dem Flansch 15 befestigt ist.
Die Teile 9 und 12 sind Teile einer Wannen schale 28, welche den Motor auch gänzlich ein schliessen kann, beispielsweise zum Schutz gegen Radierstaub oder als Hilfsgehäuse für die Durchfüh rung eines Luftstromes, wozu man dann schräge Rip pen 29 auf dem umlaufenden Motorgehäuse 1 .an bringen wind. Die Schale kann gleichzeitig als magne tische Abschirmung .dienen. Die übrigen Teile ent sprechen den bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Teilern.
In Fig.4 ist der Aussenläufermotor 1 mit der Welle 2 in .den Lagern 4 und 5 des Statorlagerrohres 3 gelagert. Das freie Wellenende 2 ist neben seinem Abtriebselement, beispielsweise in der Zahnrad pumpe 31, zusätzlich gelagert. Das Schwingelement 8 über dem Gehäuseflansch im Bereich des Lagers 5 lässt dabei durch weitere Schwingelemente 8a, 8b die Welle zwangfrei laufen.
Der Tragbügelfuss 9, 13', 13a verbindet die Gummielemente miteinander für ,die gemeinsame Befestigung. Auf diese Weise erhält man auch eine einfache Antriebseinheit ohne Zuhil fenahme von besonderen Wellenkupplungen.
In den Fig. 5 und 6 ist :der Auss,enläufermotor 1 mit der Welle 2 neben .dem als Reibrad dienenden Wellenende 7 in einem besonderen Lager 6 abge stützt. Der Druck auf :die Motorwelle 2 wird dann vom Lager 6 aufgenommen.
In Fig.7 ist der Aussenläufermotor 1 .auf der Welle 2 angeordnet, wobei das Drehschwingelement 8 den Flansch 15 mit .der Motorlagerung 3, 4, 5 trägt.
Das aus dem Motorgehäuse 1 herausragende rechte Ende der Welle 2 trägt aussen beispielsweise ein Doppellüfterrad 50, das linksseitige Wellenende trägt ein entsprechendes Lüfterrad <I>50a.</I> Die Luftführungs- gehäu.se sind nicht :
dargestellt. Derartige Doppellüfter sind vorteilhaft für geräuschlose Klimaanlagen in be schriebener Weise mit Aussenläufemnotoren antreib- bar.
Das Lager 6 kann auch aus Kugellagern, mit Selbsteinstellung :durch eine äussere kugelige Lauf bahn, ausgebildet sein, wie es als Pendellager bekannt ist.
In; Fig. 8 ist eine Ausbildung des Lagers 6 als so- genanntes Kalottenlager -in einem festen Ring 55 zu sehen, welcher mit zwei aufgedrückten Schalen 56, 57 abgeschlossen ist. Die Schalen, 56, 57 lassen einen Abstand für die Aufnahme des Ringes 55 im Lager bock 12.
Die Kuppe 19 der Welle 2 läuft wieder ge- gen ein Lagerscheibchen 20 an.
Fig. 9 zeigt noch eine Lageranordnung ähnlich Fig. 1, wobei das. Lager 6 mit einer Kapsel 60 in einer vorbereiteten Bohrung 61 eines anzutreibenden Gerätes eingesteckt ist und mit einer Feder 62 gegen die Kuppe 19 der Welle 2 gedrückt wird.
Diese Lager anordnung mit praktisch punktförmiger Berührung in der Wellenmitte zeichnet sich; durch vollständig geräuschlosen Lauf aus, weit das Lager 6 durch die Feder 62 völlig spielfrei gehalten ist, ohne dass wesentliche Reibung verursacht wird. Gleichzeitig ist die Lagergeschwinidigkeit an dieser Stelle sehr klein, so dass keine Reibgeräusch:
e der Berührungsfläche erzeugt wenden. Die Kapsel 60 hat in der Mittelebene ,des Lagers 6 eine schmale Berührungsfläche mit der Bohrung 61 des Gerätes.
Das Lager 6 kann ferner in der Bohrung 61 ein; beträchtliches Spiel haben, weil die Abtriebskraft der Riemenscheibe 7 immer nur nach einer Seite, wirkt und das Lager 6 keine Beziehung zur Abstützung von Stator und Rotor zueinander hat.
Das Lager 6 stellt sich daher immer völlig zwangfrei ein" im Gegensatz zu den üblichen Kalottenlagern, welche durch Trans- portstösse etwas aus ihrer freien Justierlage kommen, können und dann zusätzliche Reibung durch Eckung verursachen.
Zum Einbau des Motors in das Gerät wird das Wellenende mit dem Lager 6 in die Bohrung des Ge rätes ,eingesteckt und der Motor mit dem Dreh- schwingelement befestigt. Gegebenenfalls wird man Hilfsanschläge zur Aufnahme übermässiger Trans- portstosskräfte vorsehen.
Durch :die beschriebenen Lageranordnungen wird bei kleinen Elektromotoren mit Drehschwinghalte- rung gute Geräuschentkopplung und Verminderung der Reibungsarbeit bei einfachem Aufbau erzielt.