轉(zhuǎn)子體在轉(zhuǎn)子軸上的固定和定位的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有栗單元和驅(qū)動(dòng)該栗單元的電動(dòng)機(jī)的栗裝置，該電動(dòng)機(jī)包括具有轉(zhuǎn)子軸和固定在該轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]栗裝置通常由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。該電動(dòng)機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，其中，定子產(chǎn)生電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)與由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相互作用，從而將轉(zhuǎn)矩施加到轉(zhuǎn)子上，通過(guò)該轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子加速。在應(yīng)用于栗中時(shí)，轉(zhuǎn)子軸的端部大多具有設(shè)置在栗單元中的栗工作輪，或所述端部經(jīng)由聯(lián)軸器與另外的軸連接，該另外的軸具有這種工作輪。轉(zhuǎn)子體在異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)施方式中構(gòu)造為短路轉(zhuǎn)子或者在同步電動(dòng)機(jī)的情況下具有永久磁鐵。
[0003]電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子體在其轉(zhuǎn)子軸上的固定通常通過(guò)軸向接合的壓配合實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)子體在此被推套到轉(zhuǎn)子軸上，其中，軸的外徑和轉(zhuǎn)子體的中心孔的內(nèi)徑彼此如此協(xié)調(diào)，使得在轉(zhuǎn)子體和軸之間產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲号浜稀＿@種類型的連接的缺點(diǎn)在于，在制造轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體時(shí)必須維持小的公差，以確保壓配合。此外，壓連接由于材料的不同膨脹系數(shù)是溫度敏感的。最后，在電動(dòng)機(jī)中的機(jī)械轉(zhuǎn)矩引起:所述壓連接在運(yùn)行持續(xù)時(shí)間上不是恒定的。
[0004]—種替代的連接技術(shù)在于，將轉(zhuǎn)子擰到軸上或使用附加固定器件、例如彈簧環(huán)或開口銷來(lái)將轉(zhuǎn)子體軸向固定。在此為了使轉(zhuǎn)子軸被轉(zhuǎn)子體轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)而在這些部件之間設(shè)置形鎖合。但這種類型的形鎖合是制造復(fù)雜的并且附加的固定器件導(dǎo)致附加的成本、可避免的接合耗費(fèi)并且作為磨損部件在原則上是不希望的。
[0005]另一種替代方案在于，借助焊接連接將轉(zhuǎn)子體固定在轉(zhuǎn)子軸上。但該連接技術(shù)將材料的選擇局限于可焊接的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種在轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體之間的替代連接方式，該連接方式確保轉(zhuǎn)子體在轉(zhuǎn)子軸上可靠且精確的定位和固定并且可以簡(jiǎn)單制造。
[0007]該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征解決。有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中給出。
[0008]根據(jù)本發(fā)明建議一種具有栗單元和驅(qū)動(dòng)該栗單元的電動(dòng)機(jī)的栗裝置，該電動(dòng)機(jī)包括具有轉(zhuǎn)子軸和固定在該轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)子，其中，轉(zhuǎn)子體在轉(zhuǎn)子軸上的所述固定通過(guò)包括至少一個(gè)圓楔和至少一個(gè)互補(bǔ)圓楔的圓楔連接部(Kreiskeilverbindung)實(shí)現(xiàn)。
[0009]圓楔連接部的使用能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償公差，從而能夠制成具有較大公差的構(gòu)件。這些構(gòu)件的制造成本由此顯著降低。另外，圓楔連接部確保高效的轉(zhuǎn)矩傳遞和在運(yùn)行持續(xù)時(shí)間上恒定的壓連接，因?yàn)樵搱A楔連接部在沿著夾緊方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是自鎖的。最后，圓楔連接部能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子體的簡(jiǎn)單安裝并且出于維護(hù)目的在對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)中也確保簡(jiǎn)單的可拆性以便將轉(zhuǎn)子體從轉(zhuǎn)子軸中拆下。
[0010]另外，圓楔連接相對(duì)于傳統(tǒng)的壓連接具有如下優(yōu)點(diǎn):連接配合件大面積地接觸，這在由于產(chǎn)生的變形而形成非圓連接部的壓配合中并非如此。另外，借助圓楔連接部實(shí)現(xiàn)沿連接部的圓周的均勻的單位面積壓力，該單位面積壓力還可根據(jù)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。
[0011]在按本發(fā)明的在轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體之間的圓楔連接中，轉(zhuǎn)子軸構(gòu)造成圓柱形的內(nèi)部件，該內(nèi)部件的橫截面至少在圓楔連接的區(qū)域中是圓形的，并且在該內(nèi)部件的圓周面上設(shè)有至少一個(gè)圓楔。在橫截面中看，轉(zhuǎn)子軸的外圓周形成基圓，在該基圓上突起有楔輪廓。與此相對(duì)，轉(zhuǎn)子體作為連接配合件構(gòu)造成具有圓柱形孔的外部件，至少一個(gè)互補(bǔ)圓楔位于該孔的內(nèi)側(cè)上。在橫截面中看，轉(zhuǎn)子體的內(nèi)圓周形成基圓，在該基圓上突起有互補(bǔ)的楔輪廓。每個(gè)圓楔在此由一個(gè)關(guān)于展開的基圓固定上升的輪廓構(gòu)成，該輪廓升高直至特定的輪廓高度并且之后在一個(gè)側(cè)壁處下降，該側(cè)壁被稱為楔后沿(KeilrUcke)。
[0012]轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體間隙配合，其中，通過(guò)這兩個(gè)部件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)消除間隙。轉(zhuǎn)子軸因而相對(duì)于轉(zhuǎn)子體夾緊，其中，各圓楔的楔輪廓相互壓靠。
[0013]優(yōu)選圓楔連接部通過(guò)如下方式構(gòu)成:轉(zhuǎn)子軸的外圓周面沿著第一圓周方向A至少在軸向部分區(qū)段上是楔形的，以便形成所述至少一個(gè)圓楔。因此轉(zhuǎn)子軸無(wú)需沿其整個(gè)軸向長(zhǎng)度具有楔輪廓，盡管這是可能的。
[0014]相應(yīng)地，轉(zhuǎn)子體的與外圓周面相對(duì)應(yīng)的內(nèi)圓周面構(gòu)成配合面，該配合面沿著相反的圓周方向B至少在軸向部分區(qū)段上是互補(bǔ)楔形的，以便構(gòu)成所述至少一個(gè)互補(bǔ)圓楔。因此轉(zhuǎn)子體在此也無(wú)須沿其整個(gè)軸向長(zhǎng)度具有楔輪廓，盡管這在此也是可能的并且有利于實(shí)現(xiàn)最大程度緊密的配合。
[0015]與轉(zhuǎn)子體相比，轉(zhuǎn)子軸隨后可相對(duì)于轉(zhuǎn)子體夾緊，其方式是:在固定的轉(zhuǎn)子體的情況下沿著相反的圓周方向B轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸。相反地，對(duì)于轉(zhuǎn)子體而言，在固定的轉(zhuǎn)子軸的情況下所述夾緊通過(guò)轉(zhuǎn)子體沿著第一圓周方向A的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)引起。也可能的是，為了進(jìn)行所述固定而沿著第一圓周方向A轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子體并且沿著相反的圓周方向B轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子軸。
[0016]由該認(rèn)知可得，當(dāng)轉(zhuǎn)子體相對(duì)于轉(zhuǎn)子軸沿著第一圓周方向A轉(zhuǎn)動(dòng)并且轉(zhuǎn)子軸相對(duì)于轉(zhuǎn)子體沿著相反的圓周方向B轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，存在圓楔連接部的夾緊作用。因?yàn)檗D(zhuǎn)子體由于由定子磁場(chǎng)施加給該轉(zhuǎn)子體的加速力矩構(gòu)成驅(qū)動(dòng)的連接配合件而轉(zhuǎn)子軸相應(yīng)地構(gòu)成被驅(qū)動(dòng)的連接配合件，所以有利的是，電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方向相應(yīng)于第一圓周方向A?；诔蛳喾吹膱A周方向定向的慣性矩，由此圓楔連接部的夾緊作用自動(dòng)產(chǎn)生。
[0017]原則上，圓楔連接部可以在轉(zhuǎn)子軸上具有一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)圓楔并且在轉(zhuǎn)子體上具有相應(yīng)數(shù)量的互補(bǔ)圓楔。但根據(jù)栗裝置的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，圓楔連接部通過(guò)在轉(zhuǎn)子軸的外圓周面上的三個(gè)圓楔和在轉(zhuǎn)子體的內(nèi)圓周面上的三個(gè)互補(bǔ)圓楔構(gòu)成。這具有如下優(yōu)點(diǎn):圓楔連接部自動(dòng)對(duì)中。
[0018]在本發(fā)明的一種有利設(shè)計(jì)中，圓楔連接部的圓楔的斜率在1:20和1:200之間。在所述斜率范圍的下值范圍內(nèi)、即在1:20至大約1:100之間可能的是，所述圓楔連接為了拆卸目的而松開，而在上值范圍內(nèi)、即在1:100至1:200的斜率中能實(shí)現(xiàn)不可拆分的連接。
[0019]優(yōu)選圓楔的輪廓構(gòu)造為對(duì)數(shù)螺旋線。這具有如下優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)子體和轉(zhuǎn)子軸并非線性接觸而是面狀接觸。
[0020]根據(jù)一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，所述栗裝置設(shè)有電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括濕運(yùn)行轉(zhuǎn)子。這意味著，轉(zhuǎn)子、即尤其是轉(zhuǎn)子體被液體包圍并且在運(yùn)行中相應(yīng)地被液體繞流。這種類型的栗裝置也作為濕轉(zhuǎn)子栗已知。
[0021]在將圓楔連接部應(yīng)用于具有濕運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的栗裝置中時(shí)得到的一個(gè)特別有利的特性在于，在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中在兩個(gè)圓楔的楔后沿之間形成開口，在濕運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)中的液態(tài)介質(zhì)可穿過(guò)這些開口流動(dòng)。開口軸向平行于轉(zhuǎn)子軸延伸。這確保液體在轉(zhuǎn)子室中的、尤其是轉(zhuǎn)子體前方區(qū)域到轉(zhuǎn)子體后方區(qū)域的優(yōu)化的循環(huán)并且反之亦然，由此一方面防止顆粒附著并且另一方面引起熱傳導(dǎo)。
[0022]根據(jù)該認(rèn)知，轉(zhuǎn)子優(yōu)選構(gòu)造成濕運(yùn)行的，并且在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中在至少一個(gè)圓楔和沿著圓周方向毗鄰的互補(bǔ)圓楔之間沿著圓周方向、尤其是沿著第一圓周方向A形成開口，在栗裝置運(yùn)行時(shí)包圍轉(zhuǎn)子的液體可流過(guò)該開口。
[0023]各圓楔、即轉(zhuǎn)子軸的圓楔和轉(zhuǎn)子體的互補(bǔ)圓楔在其輪廓端部上具有側(cè)壁、尤其是陡峭的側(cè)壁，其中，在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中在兩個(gè)相鄰的側(cè)壁之間形成所述的開口。如果在轉(zhuǎn)子軸上存在多個(gè)圓楔，則在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中這種類型的開口相應(yīng)地存在于轉(zhuǎn)子軸的每個(gè)圓楔和轉(zhuǎn)子體的相應(yīng)沿著圓周方向毗鄰的互補(bǔ)圓楔之間。根據(jù)該實(shí)施方案，在將轉(zhuǎn)子體固定到轉(zhuǎn)子軸上之后這些軸向的開口中的至少一個(gè)開口保持打開，從而該開口可在運(yùn)行中用作軸向的穿流通道，位于轉(zhuǎn)子室中的液體可流過(guò)該穿流通道。如果在圓楔連接部中例如使用三個(gè)圓楔，則產(chǎn)生三個(gè)這種類型的開口，這些開口可用作軸向的穿流開口。
[0024]所述的液體例如可以是被栗輸送的液體，例如在栗裝置被用作加熱栗時(shí)是水或乙二醇，在此轉(zhuǎn)子室與栗室連通。作為替換方案，轉(zhuǎn)子室可以是封閉的，從而在轉(zhuǎn)子室中的液體不同于被輸送的液體。
[0025]在圓楔連接部?jī)H具有唯一一個(gè)圓楔和互補(bǔ)圓楔的情況下，在該一個(gè)開口中可置入鎖止器件，或在使用具有多個(gè)圓楔的圓楔連接部的情況下，在圓楔連接部的一個(gè)或多個(gè)開口中可置入鎖止器件。這種鎖止器件可防止圓楔連接的松開。這種類型的松開例如可能在下述情況下出現(xiàn):栗裝置的電動(dòng)機(jī)由于栗工作輪的鎖止而必須至少暫時(shí)往回轉(zhuǎn)動(dòng)，以便再次釋放工作輪，在此產(chǎn)生逆著夾緊方向的轉(zhuǎn)矩。鎖止器件可構(gòu)造成實(shí)心或空心的，空心設(shè)計(jì)是有利的，因?yàn)檫@不會(huì)顯著妨礙嵌入有鎖止器件的對(duì)應(yīng)開口的可穿流性。實(shí)心鎖止器件可用于具有一個(gè)以上圓楔的圓楔連接部中，由此存在的開口之一可保持打開，而其它開口或其它開口之一可容納鎖止器件。
[0026]另外特別有利的是，在所述開口或其中至少一個(gè)開口中置入過(guò)濾元件。這種過(guò)濾元件能夠?qū)⑵∮谵D(zhuǎn)子室中的液體中的固體顆粒過(guò)濾出并且由此防止這些固體顆粒附著在不希望的部位上、例如附著在轉(zhuǎn)子間隙中或附著在滑動(dòng)軸承上的軸承間隙的區(qū)域中并且在那里導(dǎo)致提高的磨損或其它損壞。
[0027]過(guò)濾元件例如可以是海綿狀的、尤其是由多孔的、例如彈性體塑料制成或具有由熱塑性或熱固性塑料制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或替代地構(gòu)造為金屬絲網(wǎng)。過(guò)濾器元件可以沿開口的整個(gè)軸向長(zhǎng)度延伸或僅占用該軸向長(zhǎng)度的一部分。也可能的是，在將兩個(gè)或更多個(gè)這種類型的過(guò)濾元件相繼裝入一個(gè)開口中。
[0028]優(yōu)選其中一個(gè)過(guò)濾元件可同時(shí)用作鎖止器件。這例如可通過(guò)金屬絲網(wǎng)作為過(guò)濾元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或通過(guò)具有管狀支撐結(jié)構(gòu)(小管)的過(guò)濾元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，該管狀支撐結(jié)構(gòu)被插入開口中并且該管狀支撐結(jié)構(gòu)在其內(nèi)部具有一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件。
[0029]圓楔連接部可構(gòu)成總圓周角在180°和330°之間的周向接觸面。周向接觸面在此理解為圓楔連接部的所有角區(qū)段α2的總和，在這些角區(qū)段中轉(zhuǎn)子軸的圓楔以其楔輪廓貼靠在轉(zhuǎn)子體的互補(bǔ)圓楔的楔輪廓上。周向接觸面越大，則可從轉(zhuǎn)子體傳遞到轉(zhuǎn)子軸上的最大轉(zhuǎn)矩就越大。
[0030]由于定義周向接觸面的角區(qū)段α 2與定義在楔后沿之間的開口或者說(shuō)穿流開口的角區(qū)段a i構(gòu)成完整圓，因此周向接觸面不應(yīng)選擇得過(guò)大，否則穿流開口的寬度就會(huì)太小。例如在具有三個(gè)圓楔并且周向接觸面為300°的圓楔連接部中，每個(gè)穿流開口的角區(qū)段為Ct1= 20°。為了使穿流開口具有足夠的穿流能力，這些穿流開口應(yīng)具有至