DE-102024132408-A1 - Elektromotor

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) zur Bereitstellung einer Rotationsbewegung, mit einem Stator (2), einem drehbeweglich um eine Rotationsachse (3) am Stator (2) gelagerten Rotor (5) und wenigstens einem Wälzlager (20), das für eine drehbewegliche Lagerung des Rotors (5) am Stator (2) ausgebildet ist und das mit Schmierfett geschmiert ist, wobei der Rotor (5) mit einer Antriebswelle (9) verbunden ist, die längs der Rotationsachse (3) über den Stator (2) abragt, wobei am Stator ein Drehgeber (52) für eine Erfassung einer Rotationsbewegung des Rotors (5) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Drehgeber (52) einen Schmiermittelsensor (71) zur Erfassung einer physikalischen Größe des Schmierfetts aufweist.

Inventors

• Uwe Gonser
• Benjamin Reutzsch

Assignees

• FESTO SE & CO. KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (10)

1. Elektromotor (1) zur Bereitstellung einer Rotationsbewegung, mit einem Stator (2), einem drehbeweglich um eine Rotationsachse (3) am Stator (2) gelagerten Rotor (5) und wenigstens einem Wälzlager (20), das für eine drehbewegliche Lagerung des Rotors (5) am Stator (2) ausgebildet ist und das mit Schmierfett geschmiert ist, wobei der Rotor (5) mit einer Antriebswelle (9) verbunden ist, die längs der Rotationsachse (3) über den Stator (2) abragt, wobei am Stator ein Drehgeber (52) für eine Erfassung einer Rotationsbewegung des Rotors (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Drehgeber (52) einen Schmiermittelsensor (71) zur Erfassung einer physikalischen Größe des Schmierfetts aufweist.
2. Elektromotor (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Schmiermittelsensor (71) für eine kontaktlose Abtastung des Schmierfetts ausgebildet ist.
3. Elektromotor (1) nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Schmiermittelsensor (71) eine Strahlungsquelle (72) zur Bereitstellung elektromagnetischer Wellen in wenigstens einem vorgegebenen Wellenlängenintervall, insbesondere im Bereich sichtbaren Lichts oder infraroter Strahlung, und einen Strahlungsempfänger (73) zum Empfang der elektromagnetischen Wellen aufweist.
4. Elektromotor (1) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Strahlungsquelle (72) als Leuchtdiode ausgebildet ist und/oder dass zwischen der Strahlungsquelle (72) und dem Wälzlager (20) ein optisches System (76), insbesondere ein Linsensystem oder ein Lichtleiter, angeordnet ist.
5. Elektromotor (1) nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet , dass der Strahlungsempfänger (73) als lichtempfindliche Diode ausgebildet ist und/oder dass zwischen dem Wälzlager (20) und dem Strahlungsempfänger (73) ein optisches System (77), insbesondere ein Linsensystem oder ein Lichtleiter, angeordnet ist.
6. Elektromotor (1) nach Anspruch 3 , 4 oder 5 , dadurch gekennzeichnet , dass der Drehgeber (52) eine Auswerteschaltung (59) umfasst und dass die Strahlungsquelle (72) und der Strahlungsempfänger (73) elektrisch mit der Auswerteschaltung (59) verbunden sind.
7. Elektromotor (1) nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auswerteschaltung (59) eine Kommunikationsschnittstelle (60) umfasst, die für eine Ausgabe eines Drehgebersignals und eines Schmiermittelsignals ausgebildet ist.
8. Elektromotor nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Kommunikationsschnittstelle (60) für eine digitale Signalausgabe, insbesondere gemäß einem Kommunikationsprotokoll aus der Gruppe: Biss-C, Endat, Hiperface, DriveCliq, ausgebildet ist.
9. Elektromotor (1) nach Anspruch 6 , 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auswerteschaltung (59) einen Referenzwertspeicher (62) umfasst, der für eine Speicherung eines Schmiermittel-Referenzwerts ausgebildet ist.
10. Elektromotor (1) nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , dass die Auswerteschaltung (59) für eine Bereitstellung eines Zustandssignals, insbesondere aus der Gruppe: Schmiermittelmenge, Schmiermittelzustand, Trockenlauf, an die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet ist, sobald eine Differenz zwischen dem Schmiermittel-Referenzwert und der physikalischen Größe des im Wälzlager aufgenommenen Schmierfetts einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor zur Bereitstellung einer Rotationsbewegung, mit einem Stator, einem drehbeweglich um eine Rotationsachse gelagerten Rotor und wenigstens einem Wälzlager, das für eine drehbewegliche Lagerung des Rotors am Stator ausgebildet ist und das mit Schmierfett geschmiert ist, wobei der Rotor mit einer Antriebswelle verbunden ist, die längs der Rotationsachse über den Stator abragt, wobei am Stator ein Drehgeber für eine Erfassung einer Rotationsbewegung des Rotors angeordnet ist. Elektromotoren werden für eine Vielzahl von Bewegungsanwendungen eingesetzt und sind beispielsweise als Synchronmotoren oder als Asynchronmotoren ausgebildet, bei denen der drehbeweglich am Stator gelagerte Rotor von einem umlaufenden Magnetfeld in eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse versetzt wird. In Abhängigkeit von dem Motorkonzept, gemäß dem der Elektromotor gestaltet ist, sind für den Betrieb des Elektromotors Informationen über die relative Drehposition des Rotors gegenüber dem Stator erforderlich, die von einem Drehgeber bereitgestellt werden. Der Drehgeber ist als elektrischer oder elektronischer Sensor ausgebildet und üblicherweise am Stator angebracht. Der Drehgeber ist für eine kontaktbehaftete oder kontaktlose Ermittlung einer Rotationsbewegung des Motors gegenüber dem Stator ausgebildet und stellt ein elektrisches Signal zur Verfügung, das die Drehlager des Rotors gegenüber dem Stator repräsentiert. Für eine drehbewegliche Lagerung des Rotors am Stator werden bei Elektromotoren, die für hohe Drehzahlen und/oder hohe Drehmomente und/oder hohe Positioniergenauigkeiten ausgelegt sind, häufig Wälzlager eingesetzt, bei denen Rotation symmetrisch ausgebildete Wälzkörper zwischen einer am Stator ausgebildeten, rotationssymmetrischen Lagerfläche und einer an Rotor ausgebildeten, rotationssymmetrischen Lagerfläche aufgenommen sind. Die Wälzkörper führen bei einer Rotation des Motors gegenüber dem Stator eine Abwärtsbewegung zwischen den jeweiligen Lagerflächen durch. Für Elektromotoren werden häufig sogenannte Industrielager eingesetzt, bei denen die jeweiligen Lagerflächen an einem Lagerinnenring und an einem Lageraußenring ausgebildet sind, wobei der Lagerinnenring üblicherweise am Rotor festgelegt ist und der Lageraußenring am Stator festgelegt ist und wobei die Wälzkörper, die beispielsweise als Kugeln oder Kegelrollen oder Nadeln ausgebildet sein können, in einem Ringspalt angeordnet sind, der vom Lagerinnenring und vom Lageraußenring begrenzt wird. Um eine reibungsarme Betriebsweise für derartige Wälzlager zu gewährleisten, werden die zueinander korrespondierenden Lagerflächen sowie die Wälzkörper mit einem Schmiermittel, insbesondere einem Schmierfett, versehen. Die Auswahl des eingesetzten Schmiermittels sowie die Menge des Schmiermittels hängen von den Einsatzbedingungen ab, die für den Betrieb des Elektromotors vorgesehen sind und bestimmen neben anderen Faktoren auch die Lebensdauer des damit versehenen Wälzlagers. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Elektromotor bereitzustellen, der im Rahmen seiner vorgegebenen Einsatzbedingungen zuverlässig betrieben werden kann. Diese Aufgabe wird für einen Elektromotor der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Drehgeber einen Schmiermittelsensor zur Erfassung einer physikalischen Größe des Schmierfetts aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei der physikalischen Größe, die mit Hilfe des Schmiermittelsensors erfasst werden kann, um eine physikalische Größe, die einen unmittelbaren Rückschluss auf den Zustand des Schmierfetts im Wälzlager ermöglicht. Vorteilhaft bei einer Verwendung einer solchen physikalischen Größe ist es, dass keine aufwändige Verarbeitung einer Vielzahl von Sensorsignalen des Schmiermittelsensors sowie keine Speicherung dieser Sensorsignale erforderlich ist. Bevorzugt repräsentiert die physikalische Größe direkt den Zustand des Schmierfetts im Wälzlager, sodass eine Ermittlung dieser physikalischen Größe in regelmäßigen oder unregelmäßigen zeitlichen Abständen vorgenommen werden kann, ohne dass eine Bezugnahme auf vorausgegangene Werte für die physikalische Größe erforderlich ist. Beispielhaft wird hierfür eine physikalische Größe aus der Gruppe: elektrischer Widerstand, elektrische Impedanz, Schallreflexion, Schalltransmission, optische Reflexion, optische Transmission, herangezogen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, die physikalische Größe in zeitlich definierten, regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen, zu ermitteln und aus einem Verlauf der ermittelten physikalischen Größe einen Rückschluss auf den Zustand des Schmierfetts im Wälzlager zu ziehen. Neben den vorstehend angeführten physikalischen Größen, die eine unmittelbare Aussage über den Zustand des Schmierfetts im Wälzlager ermöglichen, können dabei auch physikalische Größen verwendet werden, die nur einen aktuellen Zustand des Schmierfetts repräsentieren, wie dies beispielsweise bei einer Temperatur des Schmierfetts der Fall ist, d