CN106795888A - 安装在电动机上的叶轮装置及制造所述装置的方法 - Google Patents

安装在电动机上的叶轮装置及制造所述装置的方法 Download PDF

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Abstract

一种安装在电动机上，尤其是安装在外转子电动机(8)上，的叶轮(1)装置，所述电动机的扭矩通过所述电动机的转子(8)与所述叶轮(1)和/或所述叶轮(1)的叶轮轮毂(3)之间的联合旋转连接被传递到所述叶轮(1)，其特征在于，粘性介质(10)、彼此面对的接触所述粘性介质(10)的所述叶轮轮毂(3)的接触面和所述电动机(8)的接触面(5)之间的物理和/或化学相互作用将所述叶轮(1)与所述电动机(8)连接起来，其中所述叶轮(1)与所述电动机(8)之间的给定间隙形成一中间空间(9)，所述粘性介质(10)填充至少一部分所述中间空间(9)。

Description

安装在电动机上的叶轮装置及制造所述装置的方法
技术领域
本发明涉及一种安装在电动机上，尤其是安装在外转子电动机和/或外转子上，的叶轮装置，所述电动机的扭矩通过电动机的转子与叶轮和/或所述叶轮的叶轮轮毂之间的防扭连接被传递到所述叶轮。此外，本发明涉及一种制造这种类型的装置的方法。
背景技术
术语“叶轮”和“外转子电动机”和/或“外转子”应以其最广泛的意义来理解。具体来说，叶轮可以是风扇的叶片(轴向叶轮)，其中叶片以抗扭转的方式与转子连接(参见文献DE 10 2011 015 784 A1)。叶轮还可被设计为径向叶轮和/或斜流叶轮而不是轴向叶轮。
根据从实践中已知的现有技术，叶轮(轴向叶轮和径向叶轮)被压在电动机和/或外转子电动机(EC/AC)上，以便将驱动器(即外转子电动机)的扭矩传递到叶轮。通常通过压配合或螺钉连接来产生叶轮与转子之间的抗扭连接。如果采用压配合，则使用由钢制成的环形坯件来建立固定连接。该环形坯件通过工进刀具制造，并且在注塑成型加工之前插入叶轮刀具中。因此，需要额外的部件，即金属片环形坯件，所述额外的部件不仅与材料成本相关，而且由于特定生产工序还与工具成本相关。
发明内容
基于上述阐释，本发明的基本目的是设计所述一般类型的装置及制造该装置的方法，并且适当地研制所述装置及其制造方法，以致于可以在不需要额外的部件且生产过程简单的情况下实现在叶轮与电动机之间的固定旋转连接。
上述目的由与权利要求1的特征相关的装置以及与独立权利要求15和16的特征相关的方法来实现。
根据本发明的装置的特征在于，粘性介质、彼此面对的接触所述粘性介质的所述叶轮轮毂的接触面和电动机的接触面之间的物理和/或化学相互作用将所述叶轮与所述电动机连接起来，其中所述叶轮与所述电动机之间的给定间隙形成一中间空间，所述粘性介质填充至少一部分所述中间空间。
根据本发明应当认识到的是，不需使用现有技术常用的金属片环形坯件，并且通过粘性介质、彼此面对的接触所述粘性介质的所述叶轮轮毂的接触面和所述电动机的接触面之间的物理和/或化学相互作用将所述叶轮与所述电动机固定连接起来。因此，在所述叶轮与所述电动机之间进行直接固定连接，其中所述叶轮与所述电动机之间的给定间隙形成一中间空间，所述粘性介质填充至少一部分所述中间空间。
到目前为止，根据现有技术实施的连接技术除了需要将金属片环形坯件加入叶轮外，还需要使电动机与待使用的叶轮和/或叶轮轮毂之间的间隙尽可能小以便正确进行压配合。在这种情况下，金属片环形坯件为叶轮提供在圆周和轴向方向上的机械稳定性和/或强度。
与长时间使用的金属片环形坯件不同，也克服了本领域专业技术人员对只能使用粘合剂连接的偏见，本发明专门在叶轮与电动机之间设置间隙，确切地说，所述间隙的设置导致叶轮轮毂的内表面与电动机的表面之间形成中间空间。以粘性介质填充(即通过粘性介质的介入)全部或一部分所述中间空间，使得在叶轮与电动机之间建立几乎无张力的连接。因此，不需要通过金属环或类似物稳定所述叶轮轮毂。所述中间空间可以设计为环形空间。
在叶轮轮毂与电动机之间所形成的中间空间是在0.05mm至3mm范围内的间隙，优选是在大约0.5mm范围内的间隙。考虑到所述粘性介质的粘度，所述间隙必须足够大以允许其接收所述粘性介质，并且必须足够大以稳固地传递在过程中产生的力。
原则上，可以想到的是，在没有特定定心的情况下将叶轮安装于电动机并且通过粘性介质将该叶轮附接于所述电动机。然而，在没有定心的情况下，装置的操作会不平衡，这需要通过平衡叶轮来扺消。对于关于所谓的平衡质量的要求取决于叶轮的重量和最高转速。
为了防止不平衡，有利的是在叶轮轮毂的接触面上形成有至少3个，优选5个或更多个，轴向定心肋片。所述定心肋片可限定假想圆环表面，所述假想圆环表面的直径约等于或小于电动机的直径，使得当叶轮被推至套在电动机上时，所述定心肋片至少轻微变形。因此实现了特定形状配合/力锁紧的定心。
还可以想到的是，叶轮轮毂的内截面不是圆环形，而是呈例如多边形。这样形成的内部区域能对所述电动机定心，因为所述内部区域形成一假想圆形的切线，该假想圆形的内径约等于或略小于所述电动机的直径。在所述装置的组装状态下，边角的至少一部分被所述粘合介质填充。同样地，以理想的方式实现定心，并且将足够量的粘性介质送入叶轮轮毂与电动机之间的空间，其中所述空间以其最广泛的意义来理解，即可具有不同形状的横截面。
在叶轮轮毂与粘性介质之间的连接可诸如存在于所述两个接触面的全部或部分，和/或存在于所述中间空间的区域内。因此，可以想到的是，在所述两个接触面之间提供例如粘合珠。对整个表面进行粘合是有利的，因为这样做提高了粘合强度。
粘性介质可以是单组分粘合剂、双组分粘合剂或多组分粘合剂。术语“粘合剂”也应以其最广泛的意义来理解。在任何情况下，所产生的粘性介质通过粘合和/或扩散和/或化学反应形成与两个接触面的连接。
由于连接仅靠粘合形成，所以粘性介质与相应表面之间所得到的界面能需要低于表面能的总和。如果发生扩散，亦即材料会在两个表面以及粘性介质之间传输，则会增强连接。化学反应出现边界层，同样会增强连接。上述机制可以彼此互补。
叶轮和/或常规叶片通常是由塑料制成的部件。如果电动机的表面不是由塑料构成，则可设有相应的涂层(或者反之亦言)。还可以想到的是，在所述电动机的接触面和/或所述叶轮轮毂的接触面用能够增强所述粘性介质的粘附性的材料处理或涂覆有能够增强所述粘性介质的粘附性的材料。同样地，可以对电动机的接触面和/或叶轮轮毂的接触面进行机械、物理或化学处理，即对电动机的接触面和/或叶轮轮毂的接触面进行粗化处理或者对电动机的接触面和/或叶轮轮毂的接触面进行外型修饰。因此，可以想到的是，使用工具标记(tool marks)来增强粘附性。
关于引入粘性介质，有利的是叶轮轮毂的接触面和/或电动机的接触面包括至少一个凹部/缺口，所述至少一个凹部/缺口优选地是分段凹槽或圆周凹槽的形式。所述凹部和/或缺口用于在组装期间容纳所述粘性介质并可定量施加所述粘性介质，其中最容易的方式是可用所述粘性介质涂覆所述接触面，并且在这种情况下，将所述叶轮推至套在所述电动机上，其中所述实施例的凹部和缺口用于容纳所述粘性介质，即为了在叶轮安装时防止粘性介质被向外推出。
特别有利的是，所述装置设有用于进给所述粘性介质的至少一个进料通道，所述粘性介质离开所述进料通道进入所述凹部或缺口和/或环形空间，所述进料通道优选为沿轴向方向延伸的进料通道。在所述实施例的范围内，可以想到的是，将叶轮推至套在电动机上，然后将粘性介质挤压穿过所述进料通道进入中间空间和/或环形空间，具体来说使用适量的粘性介质，使该粘性介质不会从所述中间空间排出。粘性介质的份量适于与环形空间的容量相匹配。
进一步有利的是，凹部/缺口和/或进料通道和/或中间空间包括至少一个通风通道，该通风通道还可用作吸风管和/或抽吸通道。该通风通道可设置成朝外的通道的形式。在这情况下可想到的是，将粘性介质从储料罐通过进料通道送入中间空间，直到所有中间空间被填满。此外，可以通过吸风管来帮助和/或促进所述粘性介质的注入。
关于所述方法的基本目的通过独立权利要求15和16的特征实现。
权利要求15要求保护一种简单的制造方法，其中将叶轮推至套在电动机上，二者之间至少留有一些小间隙，其中可将所述叶轮推至抵靠于限位挡块，所述限位挡块限定了所述叶轮轮毂的位置。
在将叶轮推至套在电动机上之前，应已清洁所述电动机的接触面和/或所述叶轮的接触面。用适量的粘性介质涂覆优选所述两个接触面(但至少一个接触面)的全部或部分的已清洁表面上，所述适使得当将所述叶轮推至套在所述电动机上时，微小量或者没有粘性介质从所述中间空间排出。
还可想到的是，可将推入的叶轮在电动机上置中，通过设置内部肋片实现所述叶轮的置中。同样地，可将环形过渡配合件插入中间空间的边缘，以便产生定心。可以在粘性介质固化之前、固化期间或固化之后移除这种类型的过渡配合件。该过渡配合件也可一直保持在所述装置内。无论是否有温度作用，粘性介质都会在一段时间内固化。
在制造根据本发明的装置的特别精密的变型的范围中，通过工件托架保持电动机(优选为将电动机保持垂直定向)。然后，也将所述叶轮沿垂直方向推至套在所述电动机上，并且在这完成后留有一些给定间隙，所述给定间隙限定了所述叶轮与所述电动机之间的中间空间。有利地，在将所述叶轮推至套在所述电动机上之前，应清洁所述叶轮的接触面和所述电动机的接触面。
根据上述关于本发明的装置的阐释，可通过一体成型的肋条或通过将叶轮设计成具有非圆形内截面来对套入的叶轮进行定心。同样地，可以使用环形过渡配合件，在粘性介质被引入电动机的接触面与叶轮轮毂的接触面之间的中间空间时，用所述环形过渡配合件实现定心。另外，所述过渡配合件具有密封作用，但是还可以通过一体成型的环形密封件，例如呈密封唇或类似物的形式产生该密封作用。
粘性介质优选地通过进料通道被引入穿过叶轮轮毂进入中间空间，并且引入适量的粘性介质，使得没有粘性介质从中间空间排出。不需要后续的清洁工作。
如果使用过渡配合件，可以在固化工序之前或固化工序期间很容易移除该过渡配合件。可以在温度作用下进行粘性介质的固化工序。
如上所述，粘性介质可以按照设计的细节被挤压和/或推入和/或抽吸进入到所述中间空间。重要的是，在任何情况下，仅用填充中间空间所需的适量的粘性介质来填充所述中间空间，使得当粘性介质固化之后能在叶轮与转子之间产生固定的防扭连接。
附图说明
存在有利地优化和改良本发明的教导的各种方式。在文本中，一方面应参考专利权利要求1的从属权利要求，另一方面参考以下本发明的示例性实施例的说明并参照附图。在参照附图的本发明的优选示例性实施例的说明，还大体上说明了本发明的教导的优选优化和改良。在图中，
图1是根据现有技术的叶轮的示意图，图中的该叶轮设有一体成型的金属片环形坯件，所述一体成型的金属片环形坯件用于限定当叶轮被按压时所需的材料应力；
图2是图1所示的但根据本发明(即不包含该金属片环形坯件)的叶轮的一部分的示意图；以及
图3是安装在外转子电动机上的叶轮装置的示意图，图中叶轮的接触面与外转子电动机的接触面之间的中间空间被粘性介质填充。
具体实施方式
图1示出了现有技术已知的叶轮1的设计的示意图，图中示出了叶片(轴向叶轮)。个别的叶片2是与轮毂3一体成型的部件，其中叶片2和轮毂3都是注塑成型部件。
图1清楚示出了轮毂3设有金属片环形坯件4，赋予轮毂3有足够强度(将叶轮)以力锁合的方式推至套在外转子电动机(图1中未示出)的外表面和/或接触面上。金属片环形坯件4是独立的部件，在工进刀具中制造金属片环形坯件4并且在叶轮1的注塑成型工序开始之前将金属片环形坯件4放置在叶轮刀具中。金属片环形坯件4产生所需应力并且产生在推入的叶轮与外转子电动机的外转子8之间的防扭连接。
图2详细示出了根据本发明的叶轮1装置。本发明的叶轮1与根据图1的现有技术的描述不同的是本发明的叶轮1不包含金属片环形坯件4。相反，本发明的叶轮1的内径稍大于外转子电动机8的直径，即为了藉着给定间隙产生中间空间，所述中间空间设置为环形空间9并用于容纳粘性介质10，因此，根据图2的叶轮1设有作为粘合表面的接触面5。
此外，图2所示的叶轮1包括用于定心的肋片6和密封表面7，密封表面7用于防止粘性介质10(特别是粘胶剂)从环形空间9排出。
图3示出了安装在外转子电动机8上的整个叶轮1装置的示意图，图中仅示出了在叶轮1与外转子电动机8之间形成的填充了粘性介质10(即合适的粘胶剂)的环形空间9。在叶轮1与外转子8之间建立固定的防扭粘合连接。图2所示的肋片6用于定心。
至于根据本发明的装置的其它有利优化方案，应参考说明书的一般部分和附带的专利权利要求书以避免重复。
最后，应当清楚注意的是，上述根据本发明的装置的示例性实施例仅用于说明所要求保护的教导，而所述教导并不限于所述示例性实施例。
附图标记
1 叶轮
2 叶片
3 叶轮轮毂，轮毂
4 金属片环形坯件
5 接触面
6 肋片，定心肋片
7 密封表面
8 (电动机的)转子，(外转子电动机的)外转子
9 中间空间，环形空间
10 粘性介质

Claims (17)

1.一种安装在电动机上，尤其是安装在外转子电动机(8)上，的叶轮(1)装置，所述电动机的扭矩通过所述电动机的转子(8)与所述叶轮(1)和/或所述叶轮(1)的叶轮轮毂(3)之间的防扭连接被传递到所述叶轮(1)，
其特征在于，粘性介质(10)、彼此面对的接触所述粘性介质(10)的所述叶轮轮毂(3)的接触面和所述电动机(8)的接触面(5)之间的物理和/或化学相互作用将所述叶轮(1)与所述电动机(8)连接起来，其中所述叶轮(1)与所述电动机(8)之间的给定间隙形成一中间空间(9)，所述粘性介质(10)填充至少一部分所述中间空间(9)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叶轮(1)与所述电动机(8)之间所形成的中间空间(9)是在0.05mm至3mm范围内的间隙，优选是在0.5mm范围内的间隙。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，沿所述叶轮轮毂(3)的接触面(5)的圆周设有定心肋片(6)，所述定心肋片(6)之间由纵向凹槽连接。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述叶轮轮毂(3)的接触面(5)上设有至少3个，优选5个，轴向定心肋片(6)。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述定心肋片(6)限定假想内表面，所述假想内表面的直径约等于或小于所述电动机(8)的直径，使得当所述叶轮(1)被推至套在所述电动机(8)上时，所述定心肋片至少轻微变形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述叶轮轮毂(3)的内截面不是圆环形，而是呈例如多边形，这样形成的边缘能对所述电动机(8)定心，并且边角的至少一部分被所述粘性介质(10)填充。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述叶轮(1)的接触面(5)上设有优选为环形的至少一个密封面(7)、密封唇或类似物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，通过所述粘性介质(10)形成的连接存在于所述两个接触面(5)的全部或部分，和/或存在于所述中间空间(9)的区域内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述粘性介质(10)是粘胶剂，所述粘胶剂通过粘合和/或扩散和/或化学反应与两个所述接触面(5)形成连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述电动机(8)的接触面和/或所述叶轮轮毂(3)的接触面(5)用能够增强所述粘性介质(10)的粘附性的材料处理或涂覆有能够增强所述粘性介质(10)的粘附性的材料，或者例如用火焰处理修饰所述电动机(8)的接触表面和/或所述叶轮轮毂(3)的接触表面(5)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述电动机(8)的接触面(5)和/或所述叶轮轮毂(3)的接触面(5)被粗化处理。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其特征在于，所述叶轮轮毂(3)的接触面(5)和/或所述电动机(8)的接触面(5)包括至少一个凹部/缺口，所述至少一个凹部/缺口优选地是分段凹槽或圆周凹槽的形式，所述凹部/缺口用于在组装期间容纳所述粘性介质(10)并可定量施加所述粘性介质(10)。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置设有用于进给所述粘性介质(10)的至少一个进料通道，所述粘性介质离开所述进料通道进入所述凹部或缺口和/或所述中间空间(9)，所述进给通道优选为沿轴向方向延伸的进料通道。
14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述凹部/缺口和/或所述进料通道和/或所述中间空间(9)包括至少一个通风或抽吸通道，所述至少一个通风或抽吸通道优选为朝外的通道。
15.一种制造安装在电动机上，尤其是安装在外转子电动机上，的叶轮(1)装置的方法，尤其是制造根据权利要求1至14中任一项所述的叶轮装置的方法，其中所述电动机的扭矩通过所述电动机的转子(8)与所述叶轮(1)和/或所述叶轮(1)的叶轮轮毂(3)之间的防扭连接被传递到所述叶轮(1)，其特征在于，所述方法包括以下程序步骤：
提供电动机(8)，特别是外转子电动机，优选地通过工件托架将所述电动机保持垂直；
将所述叶轮(1)推至套在所述电动机(8)上，二者之间至少留有小间隙，优选地，将所述叶轮(1)推至扺靠于所述电动机(8)上的限位挡块，所述限位挡块限定了所述叶轮轮毂(3)的位置；
其中可清洁所述电动机(8)的接触面(5)和/或所述叶轮(1)的接触面(5)，并且用未固化的粘性介质(10)涂覆所述电动机(8)的接触面和/或所述叶轮(1)的接触面的至少一部分，以致于当推动所述叶轮时，微小量或者没有粘性介质(10)从所述叶轮(1)与所述电动机(8)之间的中间空间(9)排出；
可将推入的所述叶轮(1)在所述电动机(8)上置中，优选地通过在所述叶轮(1)与所述电动机(8)之间的环形过渡配合件实现所述叶轮(1)的置中，所述环形过渡配合件密封所述电动机(8)的接触面(5)与所述叶轮轮毂(3)的接触面(5)之间的给定间隙所形成的中间空间(9)；
可以在所述粘性介质(10)固化之前、固化期间或固化之后移除所述过渡配合件；
可以在温度的作用下使所述粘性介质(10)固化。
16.一种制造安装在电动机上，尤其是安装在外转子电动机(8)上，的叶轮(1)装置的方法，尤其是制造根据权利要求1至14中任一项所述的叶轮装置的方法，其中所述电动机的扭矩通过所述电动机的转子(8)与所述叶轮(1)和/或所述叶轮(1)的叶轮轮毂(3)之间的防扭连接被传递到所述叶轮(1)，其特征在于，所述方法包括以下程序步骤：
提供电动机(8)，特别是外转子电动机，优选地通过工件托架将所述电动机保持垂直；
将所述叶轮(1)推至套在所述电动机(8)上，二者之间至少留有小间隙，优选地，将所述叶轮(1)推至抵靠于所述电动机(8)上的限位挡块，所述限位挡块限定了所述叶轮轮毂(3)的位置，其中优选地已清洁所述叶轮(1)的接触面(5)和所述电动机(8)的接触面(5)；
可将推入的所述叶轮(1)在所述电动机(8)上置中，优选地通过在所述叶轮(1)与所述电动机(8)之间的环形过渡配合件实现所述叶轮(1)的置中，在定量施加粘性介质(10)期间，所述环形过渡配合件密封所述电动机(8)的接触面(5)与所述叶轮轮毂(3)的接触面(5)之间的中间空间(9)；
将所述粘性介质(10)，特别是通过进料通道穿过所述叶轮轮毂(3)，定量施加入所述中间空间(9)，优选地，定量施加适量的粘性介质(10)，使得没有粘性介质(10)从所述中间空间(9)排出；
可以在所述粘性介质(10)固化之前、固化期间或固化之后移除所述过渡配合件；
可以在温度的作用下使所述粘性介质固化。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述粘性介质(10)被挤压和/或推动和/或抽吸进入到所述中间空间(9)。
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