CN103248174B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机(1)，特别是用于机动车的驱动装置的电机，该电机具有可旋转地支承在壳体(2)中的转子轴(9)，还具有集电环装置(13)，该集电环装置具有至少两个不可转动地布置在转子轴(9)上的集电环(14，15)和至少两个布置在壳体(2)中的分别与各个集电环(14，15)相互作用的滑动触点(16，17)，以及具有旋转角度检测装置，其具有至少一个布置在转子轴(9)上的旋转角度发送器(23)和至少一个布置在壳体中的用于检测旋转角度发送器(23)的旋转角度传感器(26)。还提出，设有套置在转子轴(9)的自由末端(10)上的套筒(18)，套筒在其护套外侧壁上承载集电环(14，15)且在自由端面(19)上承载旋转角度发送器(23)。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别是用于机动车的驱动装置的电机，该电机具有可旋转地支承在壳体中的转子轴，该电机具有集电环装置，该集电环装置具有至少两个不可转动地布置在转子轴上的集电环和至少两个布置在壳体中的分别与各个集电环相互作用的滑动触点，以及，所述电机具有旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置具有至少一个布置在转子轴上的旋转角度发送器和至少一个布置在壳体中的用来检测旋转角度发送器的旋转角度传感器。

背景技术

开始时提到的形式的电机在背景技术中被人们所熟知。通常电机具有支承在转子轴上的转子，该转子与布置在支承转子轴的壳体中的定子相互作用。特别是当电机要被马达驱动时，必须存在到转子的转子线圈的电连接，然而由于转子的旋转运动，该电连接并不能顺利实现。已知设置集电环装置，该集电环装置具有至少两个不可转动地布置在转子轴上的集电环和至少两个固定布置在壳体中的分别与各个集电环相互作用的滑动触点，例如集电刷。滑动触点分别与集电环接触，在每一个转子的旋转角度位置产生电接触。为了能够精确地控制电机，另外设有旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置包括旋转角度发送器和旋转角度传感器。旋转角度发送器布置在转子轴上，因此旋转角度发送器的位置与转子轴的旋转角度位置相关。与之相对地，旋转角度传感器布置在壳体上并如此构成，即，其检测旋转角度发送器，从而能够检测或确定旋转角度发送器的位置以及据此的转子轴的旋转角度位置。

发明内容

根据本发明的具有权利要求1的特征的电机具有下列优点，一方面便于安装，另一方面需要很少的零件。就这方面来说，根据本发明的电机比已知的电机成本低廉并且能更快速生产。根据本发明的电机，其特征是，设有套置在转子轴的自由末端上的套筒，其在护套外侧壁上承载集电环，以及在自由端面上承载旋转角度发送器。因此，设有由集电环、旋转角度发送器和套筒构成的组件。这些可以有利地作为预安装组件进行预安装，然后组装到转子轴上。可替代的，例如组件可以无需或只部分预安装，然后才在转子轴上完成组装。因为集电环和套筒以及旋转角度发送器一起构成组件，特别是旋转角度发送器的固定不需要另外的配件，所以使用了很少的零件。从而缩短了安装时间，节省了生产成本。

优选规定，套筒在其自由端面具有容纳凹槽，旋转角度发送器布置在其中。有利的是旋转角度发送器完全布置在容纳凹槽中。因此，旋转角度发送器处于被保护的位置。除此之外，容纳凹槽中的布置有利地可以是，旋转角度发送器在径向以传力连接形式保持在容纳凹槽中，从而在旋转角度发送器上能够作用大的径向力，而不会使旋转角度发送器脱落。当然也可以设想的是，旋转角度发送器仅局部嵌入设置在容纳凹槽中。

根据本发明的一个优选扩展方案，旋转角度发送器被压入到容纳凹槽中用以传力连接地锁定。旋转角度发送器的外部轮廓和容纳凹槽的内部轮廓以适宜的方式相应地这样构造，即，构成过盈配合。优选容纳凹槽和/或旋转角度发送器具有导向斜面，导向斜面使导向和压入变得容易。通过传力连接的锁定，使旋转角度发送器能够简单快捷地安装在套筒上以及相关的转子轴上。

优选旋转角度发送器额外地或可替代地通过粘贴和/或喷塑保持在容纳凹槽中。可以设想的是设有一层粘贴材料层，在粘贴材料层上布置有旋转角度发送器。可替代地或额外地，旋转角度发送器例如可以用塑料进行注塑包封，特别是局部进行注塑包封，并由此锁定在容纳凹槽中。特别有利的是，旋转角度发送器在套筒的生产时采用套筒的材料进行注塑包封或喷射，该套筒优选通过喷射过程进行生产。粘贴和喷塑用于提高旋转角度发送器的锁定的强度。

根据本发明的一个优选扩展方案可知，套筒的自由端面封闭式构成。因此套筒具有杯的形状，其中，封闭的末端与转子轴的自由末端配置，套筒套装在该转子轴的自由末端上。由此为旋转角度发送器提供了封闭的接触面，旋转角度发送器能够特别有利地布置和固定在该接触面上。

优选可知，套筒被套置，热压配合或喷射在转子轴的自由末端上以实现不可转动的固定。套筒例如可以连同集电环和旋转角度发送器一起作为结构单元或预安装组件套置在套筒上，特别是可以通过转子轴和套筒相应的直径的选择进行压装。可替代的设想是套筒热压配合或直接喷射在转子轴上，并且使集电环和旋转角度发送器事后或已经在喷塑过程中形成。

特别有利的是套筒具有风扇叶轮。这样会产生气流，特别是能对集电环装置也可对旋转角度发送器进行冷却。特别有利的是风扇叶轮如此构成，即，其能够在转子的方向上产生气流，其中，壳体有利地具有相应的开口，因此能够使外部的气流达到壳体内部，通过风扇叶轮被吸入，在转子的方向上通过风扇叶轮被驱动通过，从而在转子的对面从壳体中又一次溢出。优选，风扇叶轮以旋转角度发送器或者容纳凹槽的高度布置在套筒上。

根据本发明的一个优选扩展方案可知，风扇叶轮由布置在套筒上的风扇叶片构成。这样就避免了套筒上套置额外的风扇叶轮。更确切地说，风扇叶轮的风扇叶片直接布置在套筒上并固定在其上，从而得到结构上更为紧凑的电机。特别是优选风扇叶片与套筒构成一体。对此，根据特别有利的实施方式可知，风扇叶片由套筒的护套外侧壁的表面形成，该表面在套筒的轴向延伸方向倾斜伸展并且至少大体上径向取向或者与护套外侧面形成一定角度。换句话说，套筒在至少一个轴向区段具有外形轮廓，其构成风扇叶片，从而在转子轴的旋转过程中产生相应的气流。

特别优选，旋转角度发送器构造成具有至少两极的永磁体。因此，当转子轴旋转时，永磁体的磁场跟着旋转，并且能够以简单的方式和方法被相应构成的旋转角度传感器检测到，该旋转角度传感器构造成用于检测磁场。优选永磁体在径向磁化。

适宜地，套筒由非磁性或不导电的材料构成，以不影响磁性旋转角度发送器的旋转角度位置的精确检测，并且避免用于集电环的额外的绝缘组件。

特别有利的是套筒由塑料制成。由此可以特别简单地构成不同的形式。特别是前面所述的由套筒、集电环和旋转角度发送器构成的预安装组件在套筒喷射时于一个步骤中制成。为了保证套筒在转子轴上有利的不可转动的布置，套筒和转子轴之间可以形成形状配合连接、传力连接和/或材料连接。

附图说明

接下来，本发明借助于附图进一步详细说明。示出了：

图1电机的纵剖面图；

图2电机的局部放大视图；

图3A和3B集电环装置的套筒的第一实施例的不同示意图；

图4A和4B根据第二实施例的套筒的不同示意图；

图5电机的旋转角度发送器。

具体实施方式

图1示出了电机1的简化的纵剖面图，其用作机动车的驱动装置。电机1具有壳体2，在该壳体中固定地布置有定子3和可旋转支承地布置有构成为齿形电极转子的转子4。壳体2具有两个相互对置的轴承盖5，6，分别承载滚动轴承7，8，当前由球轴承构成。滚动轴承7，8用来无摩擦地支承承载转子4的转子轴9，该转子轴轴向延伸穿过壳体2。

转子轴9在一末端具有联接件11，该联接件用来以不可转动的方式连接转子轴9和例如传动机构。当前的联接件11构造为内啮合部。转子轴9的与联接件11相对置的末端10配置有集电环装置13。在此，末端10突伸穿过轴承盖5，因此轴承盖5的每一侧都能够自由通过。

图2中用放大的局部视图同样示出的集电环装置13具有两个集电环14，15和两个作为滑动触点的集电刷16，17，其中，每一个集电刷16，17分别与集电环14或15相互作用。集电环14，15与转子轴9或旋转轴线同轴地布置转子轴9的末端10上。此处，在转子轴9的末端10上套置有套筒18，该套筒具有U形的纵向截面，在其自由端面19被构造为封闭的。套筒18的内部轮廓与转子轴9的自由末端10的外部轮廓基本吻合。从而，套筒15的容纳末端10的留空部如此构成，即，在套筒18和转子轴9之间形成过盈配合，该过盈配合使套筒18可靠地和不可转动地配合于转子轴9上。在套筒18的护罩外侧壁上相互间隔地布置有集电环14和15。此处，套筒18在其护罩外侧壁上具有两个分别沿着周长延伸的沟槽状的凹槽，在其中分别嵌入有集电环14，15。

集电刷16，17可移动地支承在固定在壳体侧的电刷架20上，在集电环14，15的方向上分别承受弹簧力，用来保证集电刷16，17总是与集电环14，15贴靠接触。集电环14，15与导电轨21，22电连接，该导电轨固定保持在套筒18之中或之上，并且大体上沿着转子4的方向延伸。导电轨21，22的在转子侧的末端能够自由达到，并且与转子的线圈相应地有效连接，因此经由集电刷16，17，集电环14，15和导电轨21，22能够传导转子线圈的电能。

套筒18在其自由端面19具有旋转角度发送器23。旋转角度发送器23在此处由永磁体构成-如图5中举例所示-并且位于套筒18的自由端面19的容纳凹槽24中。容纳凹槽24构成为轴向凹槽。旋转角度发送器23的远离转子轴9的端面是自由的，因此旋转角度发送器23的磁场可以至少在远离转子轴9的方向上自由的展开。在此，旋转角度发送器23与套筒18不可转动地连接在一起。

在壳体2的与旋转角度发送器23相对置的壳体壁25上布置有与旋转角度发送器23相对置的旋转角度传感器26，其用来检测如图例5举例所示的由旋转角度发送器23产生的磁场。旋转角度发送器和旋转角度传感器26在此构成旋转角度检测装置。

通过将旋转角度发送器23集成在集电环装置13的套筒18中，提供了特别结构紧凑的和成本低廉的电机。旋转角度发送器23在容纳凹槽24中的固定可以通过传力连接，即，将旋转角度发送器23压入到容纳凹槽中，或者通过粘贴实现。更为有利的是，在套筒18的制造中旋转角度发送器23如此集成，即，旋转角度发送器23如图所示例如由套筒18的材料注塑包封而成。这相应地对集电环14，15也有效。

套筒18例如可以与旋转角度发送器23和集电环14，15、也可以与导电轨21，22一起作为预安装组件27套置在转子轴9的自由末端10上。作为替代，可以设想，套筒18在转子轴9的末端10上喷射，然后添加旋转角度发送器23、集电环14，15和/或导电轨21，22，或者在注塑包封过程的同时集成。在任何情况下，最后都使旋转角度发送器23和集电环14，15以及导电轨21，22嵌入到套筒18中或由套筒18构成的塑料注塑包封体中。通过将旋转角度发送器23布置在容纳凹槽24中基本上能够防止旋转角度发送器受到污染和其他外部影响。

图3A和3B示出了上述预安装组件27的第一实施例。对此，图3A示出了预安装组件27的纵剖面图，其中这里所示的预安装组件27与图1和2中所示的组件相对应。图3B示出了预安装组件27的不包括集电环14，15和旋转角度发送器23的立体图。套筒18的最大外径有利地小于滚动轴承7的内径，因此预安装的预安装组件27可以在滚动轴承7中移动通过。在其转子侧的末端，套筒18有利地具有旋转同步件28，该旋转同步件以形状配合连接的方式保证了与转子4的不可转动地连接。如图2所示，旋转同步件28有利地指的是套筒18的接合到转子4容纳部中的突出部位。

图4A和4B示出了如下的套筒18或者预安装组件27的进一步的有利的改进方案，即，套筒18在其对应于端面19配置的末端12上、在容纳凹槽24的区域中具有风扇叶轮29，该风扇叶轮有利地与套筒18一体式构成。此处，在套筒18的护套外侧壁上、在末端12具有多个、特别是均匀分布设置在圆周上的凸起30，这里由于视图的原因只有部分用附图标记示出，每个凸起都具有-在套筒18的轴向延伸方向-倾斜伸展的表面31，该表面倾斜地或垂直地从护套外侧壁(沿径向)突出。表面31构成风扇叶轮29的风扇叶片32。通过一体式构成以简单紧凑的方式和方法在预安装组件27中、特别是套筒18中集成附加的通风功能，该通风功能特别是在运行中产生用来冷却集电环装置13的气流。同时旋转角度发送器23也可以由此被冷却。可以设想的是，通过在轴承盖5中的相应开口的设置使气流继续导引通过转子4和定子3。适宜地，风扇叶轮29的外径的选择小于滚动轴承7的内径，使简单的安装和拆卸成为可能。可替代地或额外地，相应构成的风扇叶轮29可以布置在套筒18的其他位置，即，沿着套筒18的其他轴向位置，例如在集电环14，15之间或在导电轨21，22的区域中。

Claims (11)

1.一种电机(1)，所述电机具有可旋转地支承在壳体(2)中的转子轴(9)，所述电机具有集电环装置(13)，该集电环装置具有至少两个不可转动地布置在转子轴(9)上的集电环(14，15)和至少两个布置在壳体(2)中的分别与各个集电环(14，15)相互作用的滑动触点(16，17)，以及，所述电机具有旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置具有至少一个布置在转子轴(9)上的旋转角度发送器(23)和至少一个布置在壳体中的用于检测旋转角度发送器(23)的旋转角度传感器(26)，其特征在于，设有套置在转子轴(9)的自由末端(10)上的套筒(18)，所述套筒的自由端面(19)封闭式构成，其中，所述套筒(18)在其护套外侧壁上承载所述集电环(14，15)以及在自由端面(19)上承载所述旋转角度发送器(23)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述套筒(18)在其自由端面(19)上具有容纳凹槽(24)，所述旋转角度发送器(23)布置在所述容纳凹槽中。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述旋转角度发送器(23)被压入到容纳凹槽(24)中用以传力连接地锁定。

4.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述旋转角度发送器(23)通过粘贴和/或喷塑保持在容纳凹槽(24)中。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述套筒(18)被套置、压装、热压配合或喷射在转子轴(9)的自由末端(10)上以实现不可转动的固定。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述套筒(18)具有风扇叶轮(29)。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述风扇叶轮(29)由布置在套筒(18)上的风扇叶片(31)构成。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述风扇叶片与套筒(18)构成一体。

9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述旋转角度发送器(23)为具有至少两极的永磁体。

10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述套筒(18)由塑料制成。

11.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机是用于机动车的驱动装置的电机。