CN103178658A - 电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用于机动车的电机(1)，其具有支承在壳体(2)中的转子轴(3)，其中为了支承所述转子轴(3)，所述壳体(2)具有至少一个带有轴套和/或轴承孔(5)的轴承盖(4)；所述电机还具有被分配给所述轴承盖(4)的用于使所述电机(1)运行的操控电子设备(15)。规定，所述操控电子设备(15)具有固定地布置在基体(18)上的用于获取所述转子轴(3)的角位置的位置传感器(20)，其中，定心套筒(21)部分地在所述轴套或在所述轴承孔(5)中被引导并且至少在径向与所述基体固定连接。

Description

电机
技术领域
本发明涉及一种特别是用于机动车的电机，其带有：支承在壳体中的转子轴，其中，为了支承该转子轴，壳体具有至少一个带有轴套的轴承盖；以及与该轴承盖相关联的用于使电机运行的操控电子设备。
背景技术
从现有技术中已知开头提及的类型的电机。转子布置在可旋转地支承的旋转轴上，其中，转子轴借助于滑动和/或滚动轴承被保持或支承在电机的壳体中。为此常常设置所谓的轴承盖，其保护电机内部并且端侧地封闭电机或至少一个转子室。在此，电机在每个轴承盖中具有用于转子轴的滑动地支承的容纳部的轴套，或者用于容纳用于转子轴的滚动轴承的轴承孔。该轴套可作为独立的插入件保持在轴承孔中或单件地与单件地由该轴承孔形成。相应地，例如从文件EP1650849A1和文件US2005/0168082A1中得到该电机。此外，轴承盖常常也关联有用于使电机运行的操控电子设备。例如，这种类型的操控电子设备可包括功率电子设备和/或逻辑电子设备。
特别是对于以马达的方式运行的电机来说重要的是，识别转子轴的角位置，从而可相应地操控或为电机的不同的相或线圈通电。
发明内容
根据本发明的电机通过权利要求1所述的特征而出众并且具有的优点为，可尤其准确地获取转子轴的角位置以及由此转子的角位置，而为此不需要高成本的电子设备。为此根据本发明规定，操控电子设备具有布置在基体上的用于获取转子轴的角位置的位置传感器，并且定心套筒局部地在轴套或在轴承孔中引导并且至少径向地与基体固定地相连接。即，该定心套筒至少径向地固定地与基体相连接。这意味着，定心套筒的侧向的运动直接传递到基体上。这例如可通过在定心套筒和基体之间的形状配合的连接实现。此外，定心套筒在轴套或轴承孔中引导。为此，定心套筒适宜地利用其外罩壁在对于定心足够大的轴向区域或区段中形状配合地径向地且侧向地保持在轴套或轴承孔中。由于轴套同时也形成用于转子轴的轴承，并且因为轴承孔保持用于转子轴的滚动轴承，定心套筒自动地相应于转子轴的支承取向。通过与位置传感器也固定在该处的基体的固定的径向的连接，得到转子轴相对于位置传感器的特别短的公差链，从而保证基体以及由此位置传感器相对于转子轴的准确的取向。优选地，该位置传感器构造成磁性的传感器并且轴向地相对于转子轴布置，其中，转子轴相应地在其一个轴端部处具有至少一个位置传感器磁体。通过基体借助于特别是圆柱形的定心套筒在轴承盖的轴套或轴承孔处定心，以简单的方式保证位置传感器相对于转子轴或位置传感器磁体的准确的取向。如果轴承孔构造成阶梯的，即，轴承孔具有与其同心地构造的、特别是带有比剩余的轴承孔更大的直径的另一孔，则定心套筒优选地备选地或附加地在轴承孔的该另一孔中引导。
优选地，定心套筒与基体构造成单件。由此，定心套筒已经可随着基体的加工一起成型并且就此而言进一步减小了公差链。备选地，定心套筒可与壳体构造成单件，这同样导致公差链的改进。
根据本发明的一个备选的实施方式规定，基体具有用于独立的定心套筒的定心容纳部。适宜地，如此构造该定心容纳部和定心套筒，即，其共同形成径向地形状配合的连接。特别是规定，该连接表示压配合。由此，实现基体相对于定心套筒的简单的定心。如有可能，附加地还可设置在定心容纳部和/或定心套筒处的定心倾斜部，以用于简化结合。
优选地规定，定心容纳部构造成定心突出部和/或定心凹部。优选地，该定心突出部与基体构造成单件并且构造成圆柱形，其中，如此选择其外直径，即，该外直径与定心套筒的内壁一起带来径向地形状配合的连接，特别是带来压配合。优选地，定心凹部具有带有如此选择的外直径的圆柱形的横截面，即，定心容纳部与定心套筒的外罩壁或侧一起带来径向地形状配合的连接、特别是带来压配合。在两种情况中都保证了基体相对于定心套筒以及由此相对于轴套的准确的取向或定心。
根据本发明的一个有利的改进方案规定，定心套筒构造成用于将转子轴支承在轴承孔中的滚动轴承的配合套筒。优选地，该配合套筒布置在滚动轴承的外座圈和轴承孔之间，并且通过其代替用于轴承的配合环而简化了电机的装配。特别是由此可基本上避免为了制造有利的接触面而对轴承盖的轴承孔进行的高成本的加工。
此外优选地规定，基体构造成冷却体。为此，基体优选地由带有良好的导热性的相应的材料制成。由此，基体同时用于位置传感器相对于转子轴的布置以及用于电机的、特别是操控电子设备的散热。
特别优选地规定，冷却体和/或定心套筒具有多个冷却肋部。由此，提高了冷却体的冷却功率并且同时定心套筒用作用于散热的冷却器件。优选地，定心套筒在其外侧和/或在其内侧处分别具有一个或多个特别是径向地取向的冷却肋部。
根据本发明的一个有利的改进方案规定，基体构造成用于电机的接触电刷装置的封装部。优选地，接触电刷装置包括布置在转子轴处的滑环或换向器片以及固定地布置在壳体中的接触电刷、特别是接触电刷，其以已知的方式与换向器片或解除环共同作用。通过借助于基体封装接触电刷装置，保护该接触电刷装置不受外界干扰。此外，由此实现了电机的特别紧凑的实施方式。
适宜地，基体固定在轴承盖处。优选地，这借助于基体在轴承盖处的旋接、卡紧和/或卡锁实现。优选地，如此构造固定部，即其允许基体相对于轴承盖的径向的公差平衡，从而仅仅通过接合到轴套或轴承孔中的定心套筒预定基体相对于转子轴的径向的取向。
优选地，定心套筒具有至少一个罩壁孔、特别是至少一个接触电刷孔和/或至少一个通风孔和/或排水孔。通过接触电刷孔，保持在定心套筒之外的接触电刷可通过定心套筒的壁到达在转子轴上的换向器片或滑环处。如以上提及的通风孔和/或排水孔允许，特别是位于定心套筒之内的接触电刷装置的组件的通风和/或排水。
附图说明
下面应借助于图纸详细解释本发明。为此以下显示出
图1示出了根据第一实施例的电机的纵向剖视图，
图2示出了根据第二实施例的电机的纵向剖视图，
图3示出了根据另一实施例的电机的横向剖视图，
图4示出了根据另一实施例的电机的横向剖视图，
图5示出了电机的冷却体的立体图示。
具体实施方式
图1以电机1的端部区段的纵向剖视图示出了机动车的电机1的第一实施例，该电机特别是形成助力-回收系统。电机1具有壳体2，在该壳体2中可旋转地支承有在此未详细示出的带有转子轴3的转子。为此，壳体2具有至少一个轴承盖4。该轴承盖4在中间设有轴承孔5，滚动轴承6保持在该轴承孔中，其中，为了支承，滚动轴承6的外座圈被分配给轴承孔5并且内座圈被分配给支承装置的转子轴3。转子轴3的轴端部7伸出穿过轴承盖4，从而轴端部7轴向地向外伸出。在此，为该轴端部7分配一个接触电刷装置8，该接触电刷装置8具有布置在转子轴3上的滑环9和10以及被分配给轴承盖4的保持在接触电刷架13中的换向器刷11，12，该接触电刷架13固定在轴承盖4处。在轴端部7的转子轴自由端侧处，转子轴3具有位置传感器磁体14，其与转子轴3不可相对转动地相连接。
滑环9和10与在此未示出的在转子轴3上的转子线圈有效电连接并且通过接触电刷11，12电地接触。此外，接触电刷11，12与用于使电机1运行的操控电子设备15有效电连接。在该实施例中，该操控电子设备15基本上被构造成电路板16，功率电子设备和逻辑电子设备的相应的部件布置在该电路板16上并且相互连接。操控电子设备15如此布置在基体18的凹入的容纳部17中，使得该操控电子设备15在轴向上与转子轴3连接，其中电路板16基本上垂直于转子轴3或具体地说垂直于其旋转轴线19取向。在此，操控电子设备15具有位置传感器20，其与转子轴3的端部或位置传感器磁体14相关联，以用于获取其角位置。由此，可获取转子轴3的角位置以及由此转子的角位置并且相应地操控电机1。
基体18固定在轴承盖4处、特别是借助于旋接，并且具有基本上H形的纵向剖面，其中，一个区段形成用于操控电子设备15的容纳部17并且另一区段形成用于接触电刷装置8的容纳部20，从而换向装置8基本上通过基体18和轴承盖4封装。
定心套筒21与基体18构造成单件。定心套筒21基本上垂直地从H形的基体18的横梁起延伸到容纳部20中。在此，定心套筒21在轴向延伸长度上被构造成如此长，使得其局部地沿轴向伸入至轴承孔5中，从而其被轴承孔5引导或取向。在此规定，如此选择定心套筒21的外直径，使得定心套筒21可被压入轴承孔5中并且就此而言与该轴承孔5一起形成压配合。由此，基体18借助于定心套筒21在轴承孔5上定向，从而位置传感器20得到相对于位置传感器磁体14优化的定向。适宜地，基体18在轴承盖4上的固定适宜地允许径向的公差平衡，从而基体18相对于轴承孔5以及由此相对于转子轴3的径向的定向仅仅借助于定心套筒21预定。
定心套筒21在至少一个角区段中具有被构造成接触电刷孔的罩壁孔22，其允许定心套筒21与接触电刷11，12的穿过，以使得能够电接触位于定心套筒21内部的滑环9，10，而接触电刷架13基本上位于定心套筒21之外。在该实施例中，罩壁孔22被构造成轴向边缘敞开，从而接触电刷架13可沿轴向被引入该孔中。在此，优选地该接触电刷架13具有用于局部地容纳定心套筒21的罩壁的凹部，由此，定心套筒21的罩壁局部地在径向被接触电刷架13包围，并且由此接触电刷架13以形状配合连接的方式在径向被保持在定心套筒21处。如示出的那样，接触电刷架13优选地以延续(Fortführung)定心套筒21的形式具有突起部23，其对定心套筒21的罩壁进行填充，从而该定心套筒以此方式再次封闭，并且相应地位于轴套5内。适宜地，罩壁孔22仅在定心套筒21的一个小的圆周角度范围内延伸。
基体18被构造成冷却体24，并且由相应的具有良好的导热性的材料制成。有利地，冷却体24具有冷却肋部25，如特别是在图3至5中示出的那样。
有利地，除了罩壁孔22和接触电刷装置8，定心套筒21还具有至少一个通风孔和/或排水孔，其允许空气流经由定心套筒21的内部空间以用于特别是冷却接触电刷装置8。为此，轴承盖4同样具有孔26，空气流通过这些孔26到达壳体2的内部中以到达转子处以及在此仅仅指出的定子27处。
图2显示了电机1的第二实施例，其中，已经已知的元件设有相同的参考标号，从而就此参考以上描述。以下应基本上阐述不同点。
该第二实施例如下与前述实施例不同，即，定心套筒21不与基体18构造成单件。代替地规定，定心套筒21构造成用于滚动轴承6的单独的配合套筒28。为此，定心套筒21以张紧的方式保持在滚动轴承6的外座圈和轴承孔5之间并且延伸到被构造成基体18的定心容纳部29中的凹部中，优选地，该凹部的外轮廓相应于定心套筒21的外轮廓并且有利地形成与定心套筒21的压配合。由此，在装配时该定心套筒21被轴向地压入定心容纳部29中。由此，特别是使基体18相对于定心套筒21沿径向定向。通过定心套筒21同时形成用于滚动轴承6的配合环28，也由此保证了位置传感器20相对于位置传感器磁体14的关联的高的精度以及由此转子轴3的角位置的准确的获取。
为了保护操控电子设备15，如在图1和2中示出的那样，借助于盖部30封闭容纳部17。
有利地，在根据图1的实施例中也设置配合套筒28，然而，在这种情况中其仅仅用于滚动轴承6的配合并且相应地构造成轴向上更短。就此而言，其不施加如其在图2中示出的双重功能。
与前述实施例的另一区别在于，罩壁孔22不被构造成沿轴向边缘敞开，而是具有封闭的罩壁边缘。在此，接触电刷架13沿径向穿过该罩壁孔22被推入到定心套筒21中。
图3显示了沿着在图1中的线A-A的根据第一实施例的电机1的横向剖视图。在此，特别是可看出定心套筒21通过接触电刷架13的径向包围以及布置在基体18的端侧上的冷却肋部25。基体18具有多个螺栓孔31，其优选地在周边上均匀地分布地布置并且允许特别是相应于所选择的螺栓尺寸的径向的公差平衡。
图4示出了一个有利的改进方案，根据该改进方案，定心套筒21也设有冷却肋部32。该冷却肋部32构造/布置在定心套筒21的外侧处并且如此取向，即，其沿径向向外延伸。此外备选地，冷却肋部32也可相应地布置在定心套筒21的内侧上。同样可看出，不仅在外侧处而且在内侧处设置有相应的冷却肋部32。
图5以看向定心套筒21的视角以立体图示示出了根据图1中的第一实施例的冷却体24以及基体18。在此，特别是可看出沿轴向在边缘敞开的罩壁孔22，接触电刷架13可轴向地在该罩壁孔22中移动。有利地，根据在图5中示出的实施例，定心套筒21在其自由端部处具有凸肩部33，从而定心套筒21的端部区段具有缩小的外直径，定心套筒21利用该缩小的外直径接合到轴承孔5中。定心套筒21利用紧接着该处的相应地更大的外直径优选地局部地在轴承孔5的另一与该轴承孔同心的且具有更大的直径的孔(在此未示出)中引导，其中，该另一孔使轴承孔5成为阶梯形的轴承孔。
因此，通过电机1的有利的实施方案，确保了位置传感器20相对于位置传感器磁体14准确的径向定向。位置传感器20定位在基体18之内，有利地，该基体18构造成冷却体24。通过冷却体24在轴承孔5处的直接定心实现冷却体24相对于转子轴3的以及由此位置传感器20相对于位置传感器磁体14的精确的径向定向。有利地，轴承孔5加工成或制成从电机1的定子侧起在带有定子固定部33(其优选地同样构造成定心容纳部)的夹紧部中的孔。由此，实现定子27、轴承孔5以及转子轴3和冷却体24的有利的定心。如果封闭定心套筒21，即，构造成具有连续的外罩壁，则可在布置在外部和/或内部的冷却肋部32上实现滑环系统8的冷却。除了所描述的滑环系统，备选地，接触电刷装置8也可构造成换向器装置，那么其中，代替滑环9，10在转子轴上布置换向器片并且相应地在接触电刷装置8处布置接触电刷11，12。通过设置一个或多个构造成通风孔的罩壁孔22，可实现有目的的空气输入和/或导出。优选地，为此定心套筒构造成带有槽的。接触电刷架13承担在罩壁孔22处或在接触电刷11，12进入到定心套筒21的内部空间中的通过部处的密封。优选地，定心套筒21由金属或塑料制成。那么，当定心套筒21被压入轴承孔5和/或定心容纳部29中时，特别是推荐用金属加工。如果定心套筒同时形成配合套筒28，则其优选地由塑料制成。同样可设置材料混合，在其中冷却体24由一种材料、特别是具有高导热性的金属形成，并且在其中由塑料制成的定心套筒21模制在该冷却体上。除了滚动轴承6，备选地在轴承孔5中可布置用于转子轴3的滑动支承的轴套。那么，定心套筒21相应地优选地在轴套和/或轴承孔5中被引导。同样可设想，轴承孔5被构造成轴套，并且就此而言定心套筒21仅仅在该轴套中被引导。

Claims (10)

1.一种电机(1)，特别是用于机动车的电机，所述电机具有支承在壳体(2)中的转子轴(3)，其中，为了支承所述转子轴(3)，所述壳体(2)具有至少一个带有轴套和/或轴承孔(5)的轴承盖(4)；以及所述电机还具有被分配给所述轴承盖(4)的用于使所述电机(1)运行的操控电子设备(15)，其特征在于，所述操控电子设备(15)具有固定地布置在基体(18)上的用于获取所述转子轴(3)的角位置的位置传感器(20)，其中，定心套筒(21)部分地在所述轴套或在所述轴承孔(5)中被引导并且至少在径向与所述基体固定连接。
2.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定心套筒(21)与所述基体(18)或与所述壳体(2)构造成单件。
3.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述基体(18)具有用于所述定心套筒(21)的定心容纳部(29)。
4.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述定心容纳部(29)为在所述基体(18)上和/或在所述基体(18)中的突出部和/或凹部。
5.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述定心套筒(21)为用于将所述转子轴(3)支承在所述轴承孔(5)中的滚动轴承(6)的配合套筒(28)。
6.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述基体(18)为冷却体(24)。
7.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述冷却体(24)和/或所述定心套筒(21)具有多个冷却肋部(25，32)。
8.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述基体(18)至少部分地包围所述电机(1)的接触电刷装置(8)。
9.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述基体(18)固定、特别是旋接在所述轴承盖上。
10.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述定心套筒(21)具有至少一个罩壁孔(22)、特别是换向器刷孔和/或通风孔和/或排水孔。
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