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电机以及用于装配电机的方法

阅读:607发布:2021-03-04

专利汇可以提供电机以及用于装配电机的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 电机 (1),所述电机具有 驱动轴 (2),在该驱动轴上设置有 转子 (3)和连接元件(4),并且在该驱动轴中借助于 锁 止元件(18)使所述连接元件(4)朝向所述转子(3)的方向被 挤压 ,由此在所述转子(3)与所述连接元件(4)之间形成至少部分传 力 连接方式的 扭矩 传递连接。在此,所述锁止元件(18)为 螺栓 并且具有螺栓外 螺纹 (25),该螺栓 外螺纹 旋入所述驱动轴(2)的轴 内螺纹 (26)中。本发明还涉及一种用于装配电机(1)的方法。,下面是电机以及用于装配电机的方法专利的具体信息内容。

1.电机(1),所述电机具有驱动轴(2),在该驱动轴上设置有转子(3)和连接元件(4),并且在该驱动轴中借助于止元件(18)使所述连接元件(4)朝向所述转子(3)的方向被挤压,由此在所述转子(3)与所述连接元件(4)之间形成至少部分传连接方式的扭矩传递连接,其中,所述锁止元件(18)为螺栓并且具有螺栓外螺纹(25),该螺栓外螺纹旋入所述驱动轴(2)的轴内螺纹(26)中,其特征在于,还设有固定元件(6),所述固定元件朝向所述转子(3)的方向挤压所述连接元件(4),其中,所述固定元件(6)是拧到所述驱动轴(2)的轴外螺纹(9)上的螺母,其中,所述锁止元件(18)的头部(19)与所述螺母(6)以传力连接的方式连接。
2.按照权利要求1所述的电机,其特征在于,沿轴向观察,所述固定元件(6)设置在所述连接元件(4)与所述锁止元件(18)之间。
3.按照前述权利要求中任一项所述的电机,其特征在于,所述螺母(6)是凸肩螺母。
4.按照权利要求1或2所述的电机,其特征在于,所述轴内螺纹(26)和所述螺栓外螺纹(25)设置在与所述转子(3)相同的轴向位置
5.按照权利要求1或2所述的电机,其特征在于,所述轴内螺纹(26)和所述轴外螺纹(9)反向地构造。
6.按照权利要求1或2所述的电机,其特征在于,所述驱动轴(2)与所述固定元件(6)相邻地具有空程缺口(27)。
7.按照权利要求1或2所述的电机,其特征在于,沿轴向观察,在所述驱动轴(2)上在所述转子(3)与所述连接元件(4)之间设置有至少一个扭矩传递元件(11),该扭矩传递元件用于在所述转子(3)与所述连接元件(4)之间的传力连接方式的扭矩传递。
8.按照权利要求1或2所述的电机,其特征在于,所述连接元件(4)能转动地设置在所述驱动轴(2)上。
9.按照权利要求7所述的电机,其特征在于,所述扭矩传递元件(11)能转动地设置在所述驱动轴(2)上。
10.按照权利要求7所述的电机,其特征在于,所述扭矩传递元件(11)是间隔环(13)、球轴承(12)或叶轮(14)。
11.用于装配按照前述权利要求中任一项所述的电机(1)的方法,其中所述电机(1)具有驱动轴(2),在该驱动轴上设置有转子(3)和连接元件(4),并且在该驱动轴中借助于锁止元件(18)使所述连接元件(4)朝向所述转子(3)的方向被挤压,由此在所述转子(3)与所述连接元件(4)之间形成至少部分传力连接方式的扭矩传递连接,其中,所述锁止元件(18)为螺栓,并且通过将所述锁止元件(18)的螺栓外螺纹(25)旋入所述驱动轴(2)的轴内螺纹(26)中,使所述锁止元件安装在所述驱动轴(2)上,其特征在于,还设有固定元件(6),所述固定元件朝向所述转子(3)的方向挤压所述连接元件(4),其中,所述固定元件(6)是拧到所述驱动轴(2)的轴外螺纹(9)上的螺母,其中,所述锁止元件(18)的头部(19)与所述螺母(6)以传力连接的方式连接。

说明书全文

电机以及用于装配电机的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电机,其具有驱动轴,在该驱动轴上设置有转子和连接元件,并且在该驱动轴中借助于止元件使连接元件朝向转子的方向被挤压,由此在转子与连接元件之间形成至少部分传连接方式的扭矩传递连接。本发明还涉及一种用于装配电机的方法。

背景技术

[0002] 开头部分所述类型的电机在现有技术中是已知的。这种电机能够任意地设计并且特别地用作机动车辆电动机、发电机或发电电动机。电机具有驱动轴,并且电机通过该驱动轴输出扭矩或者接收扭矩。转子和连接元件至少局部地设置在驱动轴上。
[0003] 转子借助于驱动轴支承在电机中。除了转子之外,在驱动轴上设有连接元件,驱动轴或转子的扭矩通过该连接元件提供给其它装置,或者其它装置的扭矩通过该连接元件传递给转子。连接元件例如设置为皮带盘,其通过弯曲松弛的环绕构件、特别是皮带与其它装置以传递扭矩的方式有效连接。在转子与连接元件之间设有扭矩传递连接。这意味着,转子和连接元件彼此连接成能够在它们之间优选以无滑动的方式传递扭矩。扭矩传递连接至少部分是传力连接方式的,特别地完全是传力连接方式的。
[0004] 这意味着,在转子与连接元件之间的扭矩并非或者至少仅次要地通过形状配合连接或材料连接方式的扭矩传递连接来传递。例如可以设置成,转子和连接元件可转动地设置在驱动轴上并且仅通过两个部件之间的传力连接实现它们之间的扭矩传递。这特别地意味着,连接元件被挤压向转子的方向,使得可以通过传力连接或摩擦连接来传递扭矩并且存在扭矩传递连接。为此目的设有锁止元件,其在轴向上、即在驱动轴的纵轴线的方向上朝向转子的方向挤压连接元件。
[0005] 锁止元件在此优选固定在驱动轴上。通过这种固定,在连接元件和可能存在的扭矩传递元件上施加轴向力,这朝向转子的方向挤压它们。在转子与连接元件之间可传递的最大扭矩在这种实施方式中与(最大的)轴向力有关。然而,该轴向力不能任意地增大,因为它被传导入驱动轴中并且在高负荷使用时会导致驱动轴的损伤。在电机的常见的实施方式中,可传递的最大扭矩为约50至60Nm。如果轴向力继续增大,特别是在装配电机时驱动轴可能出现开裂和故障。
[0006] 在现有技术中例如已知了专利文献DE102007036313A1,其公开了用于电机定子的线圈的制造方法。其中将螺母旋接在驱动轴上,以将连接元件朝向转子的方向挤压并且以此方式形成传力连接方式的扭矩传递连接。

发明内容

[0007] 具有权利要求1所述特征的电机的优点在于,在转子与连接元件之间可传递的最大扭矩增大,特别是通过在朝向转子的方向上对连接元件施加更大的轴向力。根据本发明,这通过锁止元件构造为螺栓并且具有旋入驱动轴的轴内螺纹中的螺栓外螺纹来实现。锁止元件朝向转子的方向直接或间接地挤压连接元件。在第一种情况中,锁止元件直接与连接元件接触。为此目的,锁止元件和连接元件的尺寸使得可以实现通过锁止元件对连接元件施加轴向力的共同作用。如果仅设置成间接地进行挤压,则可以在连接元件与锁止元件之间设置将锁止元件的轴向力至少部分地传递到连接元件的另一个元件。该另一个元件例如是用于连接元件的固定元件。
[0008] 此外,根据本发明规定,锁止元件或者说螺栓具有螺栓外螺纹,其旋入驱动轴的轴内螺纹中。因此,驱动轴至少部分地构造为空心轴,其中螺栓至少以其螺栓外螺纹延伸到驱动轴中,直到轴内螺纹。以此方式,可以减小电机的重量,因为空心轴明显比现有技术中已知的实心驱动轴更轻。转子在此固定在驱动轴上,使得其克服该轴向力作用,即沿轴向不可偏移。就此而言,转子至少在远离连接元件的方向上沿轴向固定在驱动轴上。这可以例如与连接元件相似地实现,为此设有锁止元件,转子通过该锁止元件朝向连接元件的方向被挤压。代替地或附加地,也可以规定,转子例如通过压接连接与驱动轴不可相对转动地连接。
[0009] 转子可以具有至少一个永磁元件或者构造为电磁激励的转子。在后一种情况下,转子例如构造为爪极转子并且由此特别地由两个爪极板构成,在该爪极板的外周上分别设置有沿轴向延伸的爪极指。最后,转子是设置在驱动轴上并可以旋转的任一元件。因此,转子实际上不需要具有电机的转子、电枢、感应器或极轮的所有元件。而是术语“转子”可以仅理解为这种元件的一部分,特别是转子芯。爪极板例如相对于彼此设置成,其在电机的轴向上延伸的爪极指在转子的圆周上作为北极和南极彼此交替。基于此原因,在反向磁化的爪极指之间通常设有爪极间隙。爪极指优选朝其自由端部的方向变细并且由此相对于电机的纵轴线略微倾斜地延伸。
[0010] 本发明的一种改进方案设有额外的固定元件,该固定元件朝向转子的方向挤压连接元件,并且特别地沿轴向观察,该固定元件设置在连接元件与锁止元件之间。即,一方面设有朝向转子的方向挤压连接元件的锁止元件。此外还设有同样朝向转子的方向对连接元件施加轴向力的固定元件。以此方式,一方面提供用于扭矩传递连接的额外的轴向力并且由此增大可传递的最大扭矩。另一方面,进一步减轻驱动轴的负荷、特别是减轻可能设置在驱动轴上的空程缺口的负荷。在这种实施方式中,锁止元件优选仅间接地与连接元件连接。可以由此设置成,锁止元件作用在固定元件上并且朝向转子的方向挤压该固定元件。由此,仅固定元件在朝向转子的方向上直接地挤压连接元件。特别地,固定元件沿轴向设置在连接元件与锁止元件之间,使得锁止元件与固定元件并且固定元件与连接元件处于有效连接。
[0011] 如前所述,在此,转子至少在从连接元件指向前的方向上沿轴向固定在驱动轴上。特别地,其能够不可相对旋转地设置在驱动轴上,使得转子与驱动轴之间存在有效连接。例如在转子的侧面也设有固定元件和锁止元件,其中,固定元件朝向连接元件的方向挤压转子,并且锁止元件朝向连接元件的方向挤压固定元件。此外,还可以设置成,连接元件和/或转子的固定元件和/或锁止元件通过材料连接、特别是焊接与驱动轴连接或者彼此连接。以此方式,除了增加轴向力之外,元件沿周向相对于彼此固定,使得在它们之间的扭矩不仅可以通过传力连接,而且也可以通过材料连接传递。由此还增大了在转子与连接元件之间可传递的最大扭矩。
[0012] 本发明的一种改进方案规定,固定元件构造为拧到驱动轴的轴外螺纹上的螺母、特别是凸肩螺母,以及锁止元件是螺栓,其头部与螺母以传力连接的方式连接。螺母由此具有螺母内螺纹,该螺母内螺纹与驱动轴的轴外螺纹有效连接。螺母形式的固定元件拧到驱动轴上,使得其至少以夹紧面与连接元件的夹紧配合面以传递扭矩的方式共同作用。在夹紧面与夹紧配合面之间由此存在夹紧连接,其基本上仅以传力连接的方式传递扭矩。锁止元件相反地构造为螺栓,其具有头部和杆部,其中头部贴靠在固定元件或者说螺母上,使得在此处也存在传力连接。就此而言,固定元件或者说螺母具有另一夹紧面,该夹紧面与螺栓头部的夹紧配合面夹紧地共同作用。螺栓在固定元件的背离转子或连接元件的一侧特别地固定在驱动轴上。
[0013] 本发明的一种改进方案规定,轴内螺纹和螺栓外螺纹设置在与转子相同的轴向位置。在此,相同的轴向位置理解为这样一种位置,在该位置上在垂直于电机纵轴线的剖面的意义上轴内螺纹、螺栓外螺纹和转子具有至少一个共同的轴向位置。然而,轴内螺纹和/或螺栓外螺纹、特别是仅轴内螺纹或仅螺栓外螺纹,优选完全位于转子的轴向延伸部分内,使得转子防止可能由于轴内螺纹和螺栓外螺纹的共同作用而导致的驱动轴扩开。
[0014] 本发明的一种改进方案规定,轴内螺纹和轴外螺纹反向地构造。锁止元件由此构成用于固定元件的反作用元件并且防止固定元件和锁止元件的同时松脱。必要的是,固定元件以与锁止元件不同的旋转方向从驱动轴上旋下。以此方式,以简单有效的方式防止了固定元件无意的松脱,而不必例如设置在固定元件与驱动轴之间的材料连接。
[0015] 本发明的一种改进方案规定,驱动轴与固定元件相邻地具有空程缺口。空程缺口在驱动轴上设置为沉割部并且特别地用作用于轴外螺纹的出口区域,固定元件或者说螺母旋接在该轴外螺纹上。空程缺口通常与固定元件或轴外螺纹直接紧邻地设置。也可以设置成,其至少部分地由连接元件和/或固定元件搭接。空程缺口通常设置在驱动轴的要求极高的区域中。通过设置锁止元件而减轻该空程缺口的负荷,从而能够增大可传递的扭矩。
[0016] 本发明的一种改进方案规定,沿轴向观察,在驱动轴上在转子与连接元件之间设置有至少一个扭矩传递元件,该扭矩传递元件用于在转子与连接元件之间的传力连接方式的扭矩传递。因此,转子和连接元件不必为了形成扭矩传递连接而直接紧邻地设置。而是可以设置成,所述至少一个扭矩传递元件沿轴向设置在转子和连接元件之间,即转子和连接元件沿轴向彼此间隔开。详细地说,由此存在转子与扭矩传递元件之间的扭矩传递连接和在扭矩传递元件与连接元件之间的扭矩传递连接。相应地产生转子与连接元件之间通过所述至少一个扭矩传递元件的扭矩传递链。借助于扭矩传递元件可以增大在转子与连接元件之间沿轴向的间距。
[0017] 本发明的一种改进方案规定,连接元件和/或扭矩传递元件可转动地设置驱动轴上。这意味着,两个元件不具有与驱动轴的扭矩传递连接,即在周向上可旋转。特别地,在连接元件与驱动轴之间或者扭矩传递元件与驱动轴之间不存在啮合
[0018] 本发明的一种改进方案规定,扭矩传递元件是间隔环、球轴承叶轮。代替间隔环,也可以设置具有更大轴向延伸长度的间隔套筒。球轴承用于支承驱动轴并由此也用于支承设置在其上的元件,例如转子和连接元件。代替球轴承,当然也可以设置任意的轴承,特别是任意的滚动轴承。风扇叶轮是风扇的组成部分,其用于冷却电机。风扇叶轮通常具有多个叶片,其在驱动轴旋转时在朝向转子的方向上或在相反的方向上(也就是说,特别是越过或穿过转子地)产生空气流。
[0019] 本发明还涉及一种用于装配特别是按照前述实施方式的电机的方法,其中电机具有驱动轴,在该驱动轴上设置有转子和连接元件,并且在该驱动轴中借助于锁止元件使连接元件朝向转子的方向被挤压,由此在转子与连接元件之间形成至少部分传力连接方式的扭矩传递连接。在此规定,锁止元件构造为螺栓,并且通过将锁止元件的螺栓外螺纹旋入驱动轴的轴内螺纹中而将锁止元件安装在驱动轴上。电机可以根据前述实施方式进一步改进。
[0020] 在装配电机时,提供驱动轴,随后在驱动轴上设置转子、连接元件以及必要时设置至少一个扭矩传递元件。在此可以规定,转子例如通过压接与驱动轴连接。连接元件和扭矩传递元件通常可转动地设置在驱动轴上。随后,螺栓形式的锁止元件固定在驱动轴上。
[0021] 固定元件还可以设置为螺母的形式,其旋接在驱动轴的轴外螺纹上。这种情况下,才随后设置锁止元件,其朝向转子的方向产生对固定元件的轴向力。驱动轴例如构造为空心轴并且在转子的高度、即在至少在部分区域处一致的轴向位置具有轴内螺纹。锁止元件可以在这种情况下设置为具有螺栓外螺纹的螺栓,其旋入驱动轴中,使得螺栓外螺纹与轴内螺纹接合。以此方式,锁止元件或锁止元件的头部在朝向转子的方向上移动并且由此也在此方向上挤压固定元件。附图说明
[0022] 以下参照在附图中示出的实施例对本发明进行详细说明,但并非限制本发明。附图中:
[0023] 图1示出了具有驱动轴的电机的局部视图,连接元件以常见的方式借助固定元件固定在该驱动轴上,以及
[0024] 图2示出了根据本发明的电机的局部的纵向剖视图。

具体实施方式

[0025] 图1示出了从现有技术中已知的电机1的局部视图。电机1可以例如设置成电动机、发电机或发电电动机。其具有驱动轴2,电机通过该驱动轴可以输出或接收扭矩。在驱动轴2上设置有在此处未示出的转子3和优选沿轴向与转子3间隔开的连接元件4。连接元件4例如设置成皮带盘,亦即具有用于弯曲松弛的环绕构件的工作面5,例如用于皮带的工作面5。连接元件4借助于固定元件6固定在驱动轴2上并且由该固定元件6朝向转子3的方向、即沿箭头7的方向被挤压。箭头7在此平行于驱动轴2和电机1的纵向轴线8。
[0026] 固定元件6构造为螺母,其旋接在驱动轴2的此处仅大概示出的轴外螺纹9上。为了实现旋接,驱动轴2具有内啮合齿10,该内啮合齿10从驱动轴2的端侧朝向转子3的方向延伸到驱动轴2的内部。然而,沿轴向观察,内啮合齿10最后以连接元件4结束。亦即,内啮合齿10在转子3的方向上没有延伸超出该连接元件。由此,通过内啮合齿10的该构造避免驱动轴2的弱化。
[0027] 固定元件6沿箭头7的方向、即朝向转子3的方向挤压连接元件4。在此处不可见地,以此方式形成在连接元件4与转子3之间的扭矩传递连接。该扭矩传递连接至少部分是传力连接方式的,优选完全是传力连接方式的。这意味着,在转子3与连接元件4之间的扭矩优选完全通过传力连接传递。
[0028] 图2示出了根据本发明的电机1的局部。在此处,至少示例性地示出了驱动轴2、转子3和连接元件4。由于根据本发明的电机1能够对应于现有技术地构造,作为补充参考对图1的上述描述。在轴向上,即沿纵向轴线8,在转子3与连接元件4之间设有多个扭矩传递元件
11。扭矩传递元件11之一构造为轴承12的轴承壳12'。轴承在此优选如图2所示地为球轴承。
但原则上可以设置任一轴承类型。
[0029] 在周向上看,轴承壳12'在两侧被构造为间隔环13的扭矩传递元件11包夹。最后的扭矩传递元件11设置为风扇叶轮14或隔板。
[0030] 扭矩传递元件11以及连接元件4原则上可转动地设置在驱动轴2上。这意味着,直接在所述元件与驱动轴2之间不存在形状配合连接或材料连接。在转子3与连接元件4之间的扭矩传递仅通过传力连接方式的扭矩传递连接实现,该扭矩传递连接由扭矩传递元件11形成。为此目的,固定元件6不仅朝向转子3的方向挤压连接元件4,还挤压扭矩传递元件11。驱动轴2抵抗在此产生的力。
[0031] 通过朝向转子3的方向挤压连接元件4,在连接元件4与最接近的扭矩传递元件11之间、在各个相邻的扭矩传递元件11之间以及在转子3与最接近该转子3的扭矩传递元件11之间产生传力连接方式的扭矩传递连接,使得整体上在转子3与连接元件4之间存在传力连接方式的扭矩传递链。驱动轴2由此在转子3与连接元件4之间不传递或仅传递很小一部分的扭矩。而且驱动轴2基本上用于连接元件4、扭矩传递元件11和转子3的轴向夹紧。
[0032] 借助于固定元件6朝向转子3的方向挤压连接元件4。为此目的,在装配电机1时,固定元件6拧紧在轴外螺纹9上,直到在连接元件4、扭矩传递元件11和转子3之间存在足够大的传力连接,以便能够在转子3与连接元件4之间传递期望的最大扭矩。在此固定元件6具有夹紧面15,该夹紧面15与连接元件4的夹紧配合面16共同作用,以在固定元件6与连接元件4之间也实现传力连接。由夹紧面15和夹紧配合面构成的夹紧连接17形成在连接元件4与固定元件6之间传力连接方式的扭矩传递连接,并由此在连接元件4与驱动轴2之间也形成传力连接方式的扭矩传递连接。
[0033] 为了进一步增大可在转子3与连接元件4之间传递的最大扭矩,还设有锁止元件18,该锁止元件18为螺栓的形式。当然,仅设有锁止元件18、但没有固定元件6的实施方式也是可以实现的。通过这种实施方式也可以实现根据本发明的优点。构造为螺栓的锁止元件
18具有头部19和杆部20。头部19沿径向搭接驱动轴2并且至少局部地搭接固定元件6,从而在固定元件6与锁止元件18之间存在另一夹紧连接21。该另一夹紧连接由固定元件6上的夹紧面22和锁止元件18上的夹紧配合面23构成。
[0034] 锁止元件18的杆部20至少局部地接合到构造为空心轴的驱动轴2的中心凹部24中。在驱动轴2的靠近连接元件4的端部设有已经提及的内啮合齿10,但该内啮合齿10仅部分地延伸入凹部24中。特别地,内啮合齿10的轴向延伸长度小于固定元件6的轴向延伸长度。内啮合齿10用于将固定元件6装配在驱动轴2上期间、即在拧紧期间沿周向固定驱动轴2。为此目的,将与内啮合齿协调的不相对转动的配合元件(未示出)插入其中,装配固定元件6并又取下配合元件。内啮合齿10实施成其可以传递在装配时产生的最大安装扭矩,例如
100Nm。
[0035] 在锁止元件18的杆部20上设有螺栓外螺纹25,其与驱动轴2的轴内螺纹26共同作用以固持锁止元件18。锁止元件18由此旋入驱动轴2的凹部24中。轴内螺纹26在此相对于轴外螺纹9反向地构造,使得锁止元件18用作用于固定元件6的反作用元件。锁止元件18用于朝向转子3的方向施加额外的轴向力,从而在连接元件4与转子3之间沿轴向存在更强的夹紧并由此可通过传力连接方式的扭矩传递连接传递更大的最大扭矩。此外,通过锁止元件18减轻用于驱动轴2中的轴外螺纹9的空程缺口27或沉割部的负荷。
[0036] 根据本发明的电机1整体上实现了在转子3与连接元件4之间更大的最大扭矩的传力连接方式的传递。同时减轻了驱动轴2的负荷并有效地防止了固定元件6的松脱。这在同时设置固定元件6和锁止元件18时和在仅设置锁止元件18但不设置固定元件6时都可实现。
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