DE102010039969A1 - Floating bearing device for bearing rotor shaft of electric machine, has end shield provided with hole, in which sockets are backlash afflicted and lubricant-free supported, so that sockets are freely displaceable in axial direction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Loslagereinrichtung zur Lagerung der Rotorwelle einer elektrischen Maschine. Eine gewöhnliche dynamoelektrische Maschine umfasst ein Gehäuse, einen im Inneren des Gehäuses angeordneten Stator und einen auf einer Welle sitzenden Rotor. Der üblicherweise ein Blechpaket aufweisende Rotor ist auf der Welle drehfest gelagert. Die Rotorwelle mit dem Rotorblechpaket ist an den stirnseitigen axialen Enden des Rotors jeweils mittels Wälzlager drehbar gegenüber dem Stator und dem Gehäuse der elektrischen Maschine gelagert.The invention relates to a movable bearing device for supporting the rotor shaft of an electric machine. An ordinary dynamoelectric machine includes a housing, a stator disposed inside the housing, and a rotor seated on a shaft. The usually having a laminated core rotor is rotatably mounted on the shaft. The rotor shaft with the rotor laminated core is rotatably mounted at the end-side axial ends of the rotor by means of rolling bearings relative to the stator and the housing of the electric machine.
Üblicherweise befindet sich an einem der stirnseitigen Enden der Rotorwelle ein Festlager, durch das die Rotorwelle sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung gelagert ist. Unter der axialen Richtung wird hier sowie in der gesamten Anmeldung die mit der Symmetrieachse der Rotorwelle korrespondierende Richtung verstanden. Entsprechend ist radiale Richtung eine beliebige zur axialen Richtung orthogonale Richtung.Usually located at one of the front ends of the rotor shaft, a fixed bearing, by which the rotor shaft is mounted both in the axial direction and in the radial direction. Under the axial direction is understood here and in the entire application, the corresponding with the axis of symmetry of the rotor shaft direction. Accordingly, radial direction is any direction orthogonal to the axial direction.
An dem anderen stirnseitigen Ende der Rotorwelle bzw. des Rotorblechpaketes befindet sich ein Loslager. Dieses lagert die Rotorwelle radial jedoch nicht axial. Die Loslagerfunktion ist erforderlich, um Unterschiede in der thermischen Ausdehnung von Rotorwelle und Gehäuse aufzunehmen und so zu verhindern, dass die Wälzlager durch axialen Druck zerstört werden.At the other end face of the rotor shaft or the rotor laminated core is a floating bearing. This supports the rotor shaft radially but not axially. The floating bearing function is required to accommodate differences in the thermal expansion of the rotor shaft and housing and to prevent so that the bearings are destroyed by axial pressure.
Häufig sind elektrische Maschinen und damit auch die Wälzlager in Anlagen eingebaut, die vielfältigen Schwingungszuständen ausgesetzt sind. Drehzahlgeregelte Motoren durchlaufen hierbei nicht selten mechanische Resonanzpunkte, die einen erheblichen Abrieb an den verschiebbaren Lagerringen der Loslager zur Folge haben können. Dieser Abrieb, der in Form von Passungsrost entsteht, verschmutzt das Lagerfett und führt zu vorzeitigen Lagerschäden.Frequently, electrical machines and thus also the rolling bearings are installed in systems that are exposed to a variety of vibration states. Speed-controlled motors often pass through mechanical resonance points, which can result in considerable wear on the sliding bearing rings of the floating bearing. This abrasion, which occurs in the form of fretting corrosion, soils the bearing grease and leads to premature bearing damage.
In der Praxis werden Motoren daher komplett durch separate Dämpfungselemente beispielsweise aus Gummi von der Umgebung entkoppelt, um die Schwingungsbelastung von den Lagern fernzuhalten.In practice, motors are therefore completely decoupled from the environment by separate damping elements, for example made of rubber, in order to keep the vibration load away from the bearings.
Ferner wird versucht, die Schwingungen dadurch von den Lagern zu entkoppeln, dass die Federspannung der Federn, die zur axialen Anstellung der Loslager verwendet werden, sehr hoch gewählt wird. Dadurch wird aber die Lagergröße oder der Lagertyp meistens mit geändert oder aber die Lagerlebensdauer herabgesetzt und billigend in Kauf genommen.Furthermore, an attempt is made to decouple the vibrations from the bearings, that the spring tension of the springs, which are used for the axial adjustment of the floating bearing, is very high. As a result, but the bearing size or the bearing type is usually changed with or reduced the bearing life and accepted approvingly accepted.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lebensdauer von Loslagern weiter zu erhöhen.The invention has for its object to further increase the life of floating bearings.
Diese Aufgabe wird durch eine Loslagereinrichtung zur Lagerung einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a movable bearing device for supporting a rotor shaft of an electric machine with the features according to
Eine solche Loslagereinrichtung umfasst
- – ein Radiallager,
- – eine das Radiallager kapselnde und in axialer Richtung der Rotorwelle betrachtet bezüglich des Radiallagers nicht verschiebbare Buchse und
- – ein Lagerschild mit einer Bohrung, in der die Buchse spielbehaftet und schmiermittelfrei gelagert ist, so dass sie innerhalb der Bohrung frei in axialer Richtung verschiebbar ist.
- - a radial bearing,
- - A radial bearing encapsulating and considered in the axial direction of the rotor shaft with respect to the radial bearing not displaceable socket and
- - A bearing plate with a bore in which the socket is mounted play and lubricant-free, so that it is freely displaceable within the bore in the axial direction.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.Advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent claims.
Durch die Verwendung einer innerhalb der Bohrung frei axial verschiebbaren Buchse kann das Lager, welches insbesondere als Wälzlager ausgebildet ist, nicht ausschlagen. Dennoch kann am Außenumfang der Buchse die Loslagerfunktion innerhalb des Lagerschildes realisiert werden, die zur Aufnahme unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen von Rotorwelle und Gehäuse benötigt wird. Ein eventueller Abrieb aus dem Schiebesitz kann durch die das Lager umgebene Kapselung nicht ins Lagerinnere gelangen. Auf diese Art und Weise wird Passungsrost reduziert und verhindert, dass dieser, so er denn doch entsteht, das Lager und das Fett schädigen kann.By using a sleeve freely axially displaceable within the bore, the bearing, which is designed in particular as a rolling bearing, can not deflect. Nevertheless, on the outer circumference of the bush, the movable bearing function can be realized within the bearing plate, which is required to accommodate different thermal expansion of the rotor shaft and housing. A possible abrasion from the sliding seat can not get into the camp interior due to the encapsulation surrounding the bearing. In this way, fretting corrosion is reduced and prevents it, if it nevertheless arises, can damage the bearing and the grease.
Besonders vorteilhaft ist hierbei die erfindungsgemäße schmiermittelfreie Lagerung der Buchse gegenüber der Bohrung. Denn im Vergleich zum Stand der Technik kann hierdurch auf die O-Ringe zwischen Buchse und Bohrung verzichtet werden, die benötigt werden, um das Schmiermittel an der Grenzfläche zwischen Bohrung und Buchse zu halten. Der Erfindung liegt nämlich die Erkenntnis zugrunde, dass derartige O-Ringlösungen eine gewisse Hysterese bei wechselnden Längenänderungen von Welle oder Gehäuse zur Folge haben. Denn, dass Radiallager ist durch eine Feder in axialer Richtung auf der Loslagerseite angestellt. Bevor diese Federanstellung das Lager bzw. die Buchse verschieben kann, werden bei Verwendung von O-Ringen die Kugeln im Lager axial entlastet, was zu unsauberen Abrollvorgängen im Lager führt. Diese unsauberen Abrollvorgänge führen ihrerseits im Lagerinneren wiederum zu Materialverschleiß und so zu reduzierter Lagerlebensdauer.Particularly advantageous in this case is the inventive lubricant-free storage of the bushing with respect to the bore. Because compared to the prior art, this can be dispensed with the O-rings between the bush and bore, which are needed to hold the lubricant at the interface between the bore and socket. The invention is based on the finding that such O-ring solutions result in a certain hysteresis with changing changes in length of shaft or housing. Because, that radial bearing is employed by a spring in the axial direction on the floating bearing side. Before this spring position can move the bearing or the socket, when using O-rings, the Balls in the bearing relieved axially, which leads to unclean rolling operations in the warehouse. In turn, these unclean rolling operations lead to material wear in the bearing interior and thus to reduced bearing life.
Durch die hier vorgeschlagene schmiermittel- und damit O-ringfreie Lösung kann diese Hysterese vermieden werden. Die axiale Verschieblichkeit der Buchse ist gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten O-Ringlösungen deutlich besser. Auch eine relativ weich eingestellte Anstellfeder kann allein die notwendige Kraft aufbringen, die Buchse nachzuführen, wenn sich die Welle verkürzt. Dies verhindert unsaubere Abrollvorgänge im Lager und damit Verschleiß.The proposed here lubricant and thus O-ring-free solution, this hysteresis can be avoided. The axial displaceability of the bush is significantly better than that of the prior art O-ring solutions. Even a relatively soft adjustment spring alone can muster the necessary force to track the socket when the shaft shortens. This prevents unclean rolling operations in the warehouse and thus wear.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung lassen sich darüber hinaus lagerschädigende Lagerströme dadurch vermeiden, dass die Buchse elektrisch isolierend ist und insbesondere aus Kunststoff oder einem Verbundmaterial besteht. Durch die Verwendung eines isolierenden Materials für die Buchse, kann ein Stromfluss durch das Lager verhindert werden.In an advantageous embodiment of the invention, bearing damaging bearing currents can furthermore be avoided in that the bush is electrically insulating and in particular consists of plastic or a composite material. By using an insulating material for the socket, a flow of current through the bearing can be prevented.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Radiallager einen Käfig aus Messing oder Kunststoff auf, um den Schwingreibverschleiß innerhalb des Wälzlagers gänzlich zu verhindern.In a further advantageous embodiment of the invention, the radial bearing on a cage made of brass or plastic, to completely prevent the Schwingreibverschleiß within the bearing.
Ein Ausschlagen des Wälzlagers kann beispielsweise dadurch verhindert werden, dass das Radiallager radial in die Buchse eingepresst ist. Alternativ zu diesem Presssitz kann das Radiallager auch axial fest verspannt werden, so dass eine axiale Verschiebung des Lagers gegenüber der Buchse verhindert wird.A deflection of the rolling bearing can be prevented, for example, characterized in that the radial bearing is pressed radially into the bushing. As an alternative to this interference fit, the radial bearing can also be clamped axially firmly, so that an axial displacement of the bearing relative to the bushing is prevented.
Eine elektrische Maschine mit einer Loslagereinrichtung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen lässt auch unter erhöhten Schwingungsbelastungen eine hohe Lagerlebensdauer erwarten.An electric machine with a movable bearing device according to one of the embodiments described above can expect a high bearing life even under increased vibration loads.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be described and explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the figures. Show it:
Dargestellt ist die Loslagerseite. Die Lagereinrichtung umfasst ein Lagerschild
Das Radiallager
Die Buchse
Die Besonderheit liegt darin, dass die Oberflächen der Bohrung des Lagerschildes
Vorteilhafter Weise wird die Buchse
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5577847 B [0007] US 5577847 B [0007]
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DE102010039969A DE102010039969A1 (en) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | Floating bearing device for bearing rotor shaft of electric machine, has end shield provided with hole, in which sockets are backlash afflicted and lubricant-free supported, so that sockets are freely displaceable in axial direction |
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2010
- 2010-08-31 DE DE102010039969A patent/DE102010039969A1/en not_active Ceased
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Legal Events
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R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20121023 |