CN102549889B - 具有换向器侧轴承的电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机，特别是用于内燃机的起动机，所述电机具有定子(29)和转子(21)，该转子包括转子轴(2)和带有换向器(4)的电枢(3)，并且所述电机在换向器侧具有轴承(25)。为了延长电机的使用寿命，转子轴借助于固定轴承可旋转地被支承。

Description

具有换向器侧轴承的电机
技术领域
本发明涉及一种电机，特别是用于机动车辆内燃机的与啮合装置共同作用的起动机，所述电机具有定子和转子，该转子包括转子轴和带有换向器的电枢，并且所述电机在换向器侧具有轴承。
背景技术
已知将用于内燃机的起动机构造为电机，该电机包括定子和转子，其中通过换向器侧的轴承以一个轴向间隙对所述转子进行支承。这种转子包括具有电枢和换向器的转子轴，其中通过换向器给电枢供电，以在转子和定子之间产生电磁场用于转子的旋转运动。在此，带有磁体的定子可以构造在极壳中。在转子的输出侧将旋转运动传递到内燃机，以起动该内燃机。
DE 29 04 495A1描述了一种机动车辆的带起动电动机的起动装置，该起动电动机具有定子和转子，转子包括具有电枢和换向器的转子轴，其中以一个轴向间隙对转子轴的换向器侧的端部以及其另一端部进行支承。
DE 100 16 706A1描述了一种机动车辆的带起动电动机的起动装置，该起动电动机具有定子和转子，用来起动内燃机。
DE 40 06 797A1描述了一种起动装置，其具有用于驱动内燃机齿圈的小齿轮。转子的转子轴的端部支承在滚针轴承上并且由壳体盖覆盖。转子轴的相对的端部包括行星齿轮传动机构中的太阳轮。对转子轴进行浮动支承。
US 22 71 640A描述了一种用于起动飞机马达的电机。换向器侧设有向心球轴承作为固定轴承。
由于巨大的成本压力及在制造和装配时的公差限制，在机动车辆内燃机起动装置的设计中将这种固定轴承排除在外。
EP 0 819 847A1描述了一种具有改进的连杆驱动机构的起动机。起动电动机的转子通过作为浮动轴承的向心球轴承固定在行星齿轮传动机构侧。
发明内容
本发明的目的是，对开头所述类型的电机进行改进，使其可更加节省资源地进行制造并且制造为具有更长的使用寿命。
根据本发明，所述目的通过权利要求1的内容得以实现。从属权利要求给出了本发明优选的改进方案。
根据本发明的电机的转子轴通过固定轴承在滚动轴承-空气-公差范围内无间隙且可旋转地支承在固定位置上，从而转子轴的轴向间隙减小和/或甚至无间隙地对转子轴进行支承。通过减小的间隙，转子轴在轴向上的空间需求减小，从而根据本发明的电机能以较小的尺寸，因此也更加节省资源地进行制造。
转子的浮动支承结构成本低廉且可靠地达到了目前的要求。为了增加起动装置在起停工作模式下的开关次数，令人惊讶地，固定轴承已证实是特别有利的。在此，优选地，滚动轴承-空气-公差包括1/100至1/1000mm的公差。
此外，由于间隙减小，换向时的磨损减小，因此电机的使用寿命提高。
优选地，电机为直流电机并且通过换向器借助于电刷给电枢供电，其中电刷沿轴向设置在固定位置上。在常规的电机中，换向器的轴向长度相对于电刷的尺寸增大相当于转子轴的轴向间隙的数值，以确保在该轴向间隙下换向器和电刷之间接触面的公差补偿。
本发明实现了，对换向器的轴向长度进行改进，以与电刷的尺寸相匹配，特别是使换向器缩短进而更加节省资源地进行制造，其中可以节省作为换向器原料的铜。此外，通过减小的间隙，电刷磨损减小，因此电机的使用寿命提高。此外，减少了特别是由于转子换向器侧轴承的轴承润滑脂或油对换向器的污染，从而换向时不用不必要地将电阻提高，或者说电功率得以减小。
根据一种优选的实施方式，换向器侧的轴承为固定轴承。因此换向器系统安静地运转，这是因为对转子轴的冲击不会或者至少减轻地传递到换向器系统上，更确切地说例如由于内燃机压缩和释放产生的、通过驱动轴传递到起动机转子轴上的冲击不会或者至少减轻地传递到换向器系统上。因此，特别地，电刷磨损减小且电机的使用寿命增加。
此外，优选的是，换向器侧的轴承设置在转子轴的与输出侧对置的端部上。由此，防止该轴承被朝向输出侧的转子轴的机械联接装置污染。
此外，电机可以具有转子轴的另一轴承，特别是浮动轴承，该轴承优选相对于转子的换向器侧的轴承在轴向上沿着转子轴设置在绕组端部侧，也就是朝向输出侧设置。
根据一种优选的实施方式，浮动轴承位于盖件中或位于行星齿轮机构的内齿圈中，该浮动轴承除了用于对转子轴进行支承外，还用于传递转子的旋转运动，因此通过将轴承与传动机构组合在一个部件中是特别节省资源的。
优选的是，转子轴在换向器侧，更确切地说特别是在远离输出侧的端侧，通过轴向设置的螺钉而轴向固定。
优选地，根据本发明的固定轴承包括滚动轴承，特别是球轴承，从而减小轴承的磨擦，提高电机的使用寿命以及功率。
根据本发明的一种改进方案，固定轴承通过电机的壳体盖夹紧。在一种特别优选的实施方式中，滚动轴承的外圈被壳体盖夹紧。由此，通过现有的部件即壳体盖用作动轴承的一部分，可以节省原材料。
优选地，在此或者与此无关地，滚动轴承的内圈在轴向上通过定位盘和/或螺钉夹紧且抵在转子轴上。由此，转子轴能够通过很少的部件节省资源地进行制造。作为替代或补充，可以用U形盘、挡圈和/或卡圈将转子轴夹紧。
在另一实施方式中，固定轴承设置在壳体盖上，并且转子轴穿过壳体盖通过螺钉固定且抵在定位盘上。通过将固定轴承与壳体盖连接，特别是可以节省资源地对转子轴进行支承，因为例如可以省去用于固定轴承的额外固定装置。
应该理解的是，上述和后面还要阐述的特征不仅能以相应给出的组合方式，而且还能以其他组合方式使用。
附图说明
接下来参照附图对本发明进行更详细的阐述。附图中：
图1示出了根据本发明的起动机的剖视图，该起动机在换向器侧具有轴承，以及
图2a-图2c示出了根据本发明的起动机的局部立体视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的电机的一种实施例，即用于内燃机的起动机1，其在壳体30内具有转子21和定子29。转子21包括电枢3、带有电刷32的换向器4以及转子轴2。转子21在输出侧，即图1中左边，支承在作为浮动轴承的滚针轴承34内，并且与行星齿轮传动机构31连接。
换向器侧的轴承25构造为固定轴承，即被构造为球轴承的形式，并且设置在转子轴2的与输出侧对置的端部上。通过在换向器侧作为固定轴承的轴承25，转子轴2沿轴向无间隙地支承在换向器4上。由此，换向器4必须构造为在轴向上只比电刷32略宽。通过与常规换向器相比缩短的结构方式，可节省资源，其中特别是可减少铜原料。因此，材料使用比在常规的结构方式中更有效率。还实现了使换向器系统安静地运转，因此降低了磨损且增加了使用寿命。此外，减少了例如轴承润滑脂、轴承润滑油对换向器4的污染，从而实现了在使用寿命期间在换向时更小的阻力，也就是起动机1功率更高。
换向器侧的轴承25，也就是球轴承，通过其外圈被与密封盖33连接的壳体盖26夹紧。球轴承的内圈在轴向上通过定位盘27和螺钉28被夹紧且抵在转子轴2上，其中螺钉在该实施例中作为转子轴2的轴向台肩，构造有与六角螺母连接的外螺纹。因此，可简单地对起动机1进行装配，而且还能例如为了维护而没有损伤地重新拆卸，从而使用寿命能够延长。
未示出的另一实施例与图1所描述的实施例区别在于，起动机1不具有滚针轴承34，而是替代地，转子支承在作为浮动轴承的盖件或行星齿轮传动机构31的内齿圈中，因此起动机1还能实施为更加节省资源的。
图2a至图2c示出了带转子21的起动机1的另一实施例的局部立体图。图2a示出了图1中已示出的、转子21的与输出侧对置的端部，其中沿着转子轴2朝向输出侧的轴向，也就是图2a中从上向下，换向器4设置在转子轴2上，接在换向器4之后的是电枢3。在该实施例中，转子轴2在这个端部上具有用于换向器侧轴承25的、被构造为凹陷台阶的轴承部位9，其中所述台阶被构造为用于轴承的止挡10。
图2b以局部立体图从内侧即打开的壳体中示出了起动机1的壳体盖6。换向器侧的轴承25被构造为滚动轴承5。在该实施例中，换向器侧轴承，也就是滚动轴承5通过两个紧固螺钉11和一个滚动轴承支架12固定安装在起动机1的壳体盖6上，为此滚动轴承5的外圈被夹紧在壳体盖6上。在未示出的另一实施例中，滚动轴承5被压入壳体盖6或者通过其他方式固定在该壳体盖上。
图2c以局部立体图从外侧示出了装配好状态下的起动机1，也就是图2b中已示出的壳体盖6。转子轴2穿过壳体盖6通过螺钉8固定安装且抵在定位盘7上。在此，螺钉8在转子轴2的与输出侧对置的端部上，更确切地说从壳体盖6的外侧，拧入转子轴2的端侧螺纹孔。滚动轴承5被推到轴承部位9上。在此，固定轴承通过滚动轴承支架12贴靠在止挡10上，从而避免转子轴2沿轴向朝壳体盖6运动。此外，转子轴2被螺钉8和定位盘7固定安装且抵在滚动轴承5的内圈上，从而也避免了沿轴向从壳体盖移开的运动。由此，避免了转子轴2，也就是转子21的轴向间隙。因此，该实施例还呈现出作为固定轴承的换向器侧轴承的前述优点。特别地，根据本发明的换向器4在轴向上相对于常规换向器缩短，也就是还节省了资源，其在尺寸上与未示出的电刷相匹配，并且起动机1的磨损减小，使用寿命提高。所有的附图仅是示意性的表示，并非严格按正确比例制作的。此外，特别地参照绘制的图对于理解本发明是重要的。

Claims (9)

1.一种电机，所述电机具有定子(29)和转子(21)，该转子包括转子轴(2)和带有换向器(4)的电枢(3)，并且所述电机在换向器侧具有轴承(25)，该换向器侧的所述轴承(25)是固定轴承，所述转子轴(2)借助于固定轴承在滚动轴承-空气-公差的范围内无间隙且能旋转地支承在固定位置上，固定轴承设置在壳体盖(26)上，其特征在于，所述转子轴(2)在远离输出侧的端侧通过轴向设置的螺钉(28)在轴向上固定，并且所述转子轴(2)穿过所述壳体盖(26)通过螺钉(28)固定且抵在定位盘(27)上。
2.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，滚动轴承-空气-公差包括1/100至1/1000mm的公差。
3.按照权利要求1或2所述的电机，其特征在于，换向器侧的所述轴承(25)设置在转子轴(2)的与输出侧对置的端部上。
4.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，浮动轴承位于盖件中或位于行星齿轮传动机构(31)的内齿圈中。
5.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，固定轴承包括滚动轴承(5)。
6.按照权利要求5所述的电机，其特征在于，所述滚动轴承(5)是球轴承。
7.按照权利要求1、5或6所述的电机，其特征在于，换向器侧的所述轴承(25)的外圈由壳体盖(6、26)夹紧。
8.按照权利要求1、5或6所述的电机，其特征在于，换向器侧的所述轴承(25)的内圈沿轴向通过定位盘(7、27)和螺钉(8、28)被夹紧且抵在所述转子轴(2)上。
9.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机是用于机动车辆内燃机的与啮合装置共同作用的起动机(1)。
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