CN107994726B - 电动马达的马达轴及其制造方法 - Google Patents

电动马达的马达轴及其制造方法 Download PDF

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Abstract

在用于制造电动马达的马达轴(1)的方法的范围内马达轴(1)的第一模块(2)以及另外的模块(3、4)被制造并且相互连接。马达轴(1)的第一模块(2)和/或马达轴(1)的另外的模块(3、4)通过基础模块(2a、3a、4a)的冷成型和/或温成型和/或热成型设有模块侧附接元件(5、6、14、15)。紧接着，以这种方式制造的马达轴(1)的第一模块(2)和以这种方式制造的马达轴(1)的另外的模块(3、4)通过两侧模块侧附接元件(5、6、14、15)的接合相互连接。按照前述方法制造的马达轴(1)包括相应构造的第一模块(2)以及相应构造的另外的模块(3、4)。

Description

电动马达的马达轴及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于制造电动马达的马达轴的方法，在所述方法的范围内马达轴的第一模块以及马达轴的另外的模块被制造并且相互连接，
-其中，通过下述方式制造马达轴的第一模块：第一模块的基础模块在配属于马达轴的另外的模块的一侧上设有模块侧附接元件，
-其中，通过下述方式制造马达轴的另外的模块：所述另外的模块的基础模块在配属于马达轴的第一模块的一侧上设有模块侧附接元件，并且
-其中，马达轴的第一模块和马达轴的另外的模块通过两方面的模块侧附接元件的接合来相互连接。
此外，本发明涉及用于按照前述方法制造电动马达的马达轴的模块组以及按照前述方法制造的电动马达的马达轴。
背景技术
传统的电动马达由定子和转子组成，所述转子就其而言具有马达轴。由于定子侧和转子侧的磁场相互施加的力，使转子包含马达轴置于旋转运动。回转的马达轴能够直接或通过传动装置与工作机器连接。为了这个目的，马达轴在至少一个轴端部上设有联接装置。此外，马达轴经常用于借助相应的测量设备求取马达转速和/或借助作用到马达轴上的制动设备降低马达转速。
这类现有技术在DE 203 07 198 U1中公开。该文献涉及模块化构造的电动马达的马达轴，在所述马达轴的情况中，中间轴区段通过压接连接(Pressverbindung)与第一外轴区段和第二外轴区段连接。中间轴区段在两个轴向端部上具有孔，所述孔接收外轴区段的端部并且其内直径匹配各个外轴区段的外直径。
发明内容
本发明的任务是在制造技术上优化现有技术。
在本发明的情况中，在电动马达的马达轴的第一模块和/或另外的模块上通过一般作为半成品存在的和由对于马达轴常用的金属材料构成的基础模块的冷成型和/或温成型(Halbwarmumformen)和/或热成型(Warmumformen)制造模块侧附接元件。冷成型提供下述可能性：以相对小的制造技术上的花费来高精度地产生在一个或多个轴模块上的附接元件。一般能够放弃紧接着成型工序后的附接元件再加工。温成型和热成型例如特征在于：能够实现高的成型度。根据本发明例如在轴模块上设置啮合区域或多边形结构作为模块侧附接元件。模块侧附接元件这种结构类型在很大程度上适合于通过冷成型制造。
通过第一轴模块的模块侧附接元件和另外的轴模块的模块侧附接元件的接合使马达轴的第一模块和另外的模块相互连接。通过第一模块和另外的模块的连接能够得到马达轴的整个本体。然而也能够设想，第一模块和另外的模块共同构成马达轴的仅仅一部分。
根据本发明的模块组包括至少一个设置为第一模块的模块以及至少两个另外的模块。所述另外的模块在其特性方面相互区别。所述另外的模块例如能够由不同的材料构成，具有不同的几何结构或者说尺寸和/或具有不同的功能特征。另外的模块的与第一轴模块的相容性共同如下：另外的模块的每个都具有模块侧附接元件，该模块侧附接元件适合用于在与第一模块的模块侧附接元件的共同作用中建立在马达轴的第一模块和另外的模块之间的连接。为了制造马达轴，第一模块能够选择性地与另外的模块结合。马达轴能够以这种方式构造：使得所述马达轴优化地与各个应用情况相协调。只要不同的应用情况允许，那么一个第一模块和相同的第一模块能够用于所有应用情况，并且马达轴对具体的应用情况在结构上的匹配仅仅通过所述另外的模块实现。
根据本发明用于马达轴的第一模块和/或马达轴的另外的模块的冷成型优选轴向成型和/或旋转锻造。在轴向成型中涉及的轴模块的基础模块和底模(Matrize)沿所述基础模块的轴向方向彼此相对运动。在此，底模的几何结构根据轴模块的基础模块构型，并且由此产生模块侧附接元件。在使用相应的底模时，尤其能够产生啮合部作为模块侧附接元件。在旋转锻造中，要加工的轴模块的基础模块按照锻造类型借助成型工具在径向方向上加载。通过旋转锻造能够在轴模块的基础模块上产生例如具有多边形横截面的轴模块端部作为模块侧附接元件。
在本发明的另一优选构型中，从马达轴的第一模块和另外的模块中，所述模块中的仅仅一个通过基础模块的冷成型和/或温成型和/或热成型而设有模块侧附接元件，而另一轴模块的基础模块被分离地加工用于制造模块侧附接元件。在此，能够设想不同类型的分离工艺，尤其切削分离工艺。
在本发明的另一的构型中，马达轴的第一模块的基础模块和/或另外的模块的基础模块在模块制造中不但设有模块侧附接元件而且还设有另外的功能特征。
此外设置，在涉及的基础模块上制造用于旋转支承各个轴模块或者说整个马达轴的轴承座。
紧接着制造模块侧附接元件来产生一个功能特征或另外的功能特征(在这里是用于旋转支承轴模块或者说马达轴的轴承座的产生)。然而替代地也能够设想制造一个功能特征或另外的功能特征与在涉及的轴模块的基础模块上产生模块侧附接元件之前或同时进行。
附加或替代于用于旋转支承所涉及的轴模块或马达轴的轴承座，在本发明的扩展方案中，在所涉及的轴模块的基础模块上制造联接装置。该联接装置例如能够用于使马达轴与工作机器直接连接或与工作机器的传动装置连接。
电动马达的马达轴由轴模块组成，从所述轴模块中作为电枢模块的轴模块配属于所涉及的电动马达的电枢，并且另一轴模块作为联接模块使用，以便使马达轴例如与工作机器联接。在本发明的另一构型中，马达轴的电枢模块不仅设有模块侧附接元件而且此外还设有用于电动马达的电枢的座。在本发明的情况中优选地，用于电动马达的电枢的座也通过所涉及的轴模块的基础模块的冷成型、尤其轴向成型或旋转锻造制造。
在本发明的扩展方案中设置，马达轴的第一模块和马达轴的另外的模块通过成型接合而相互连接。通过成型接合能够在轴模块之间建立连接，所述连接尤其在马达轴的轴向方向上也能够接收载荷。补充地或替代地，能够考虑接合工艺用于连接轴模块，基于此在轴模块之间得到形状锁合连接和/或材料锁合连接，其中，材料锁合连接例如能够实施为粘接连接。一般能够设想混合连接，例如下述连接，在所述连接的情况下，形状锁合与力锁合或者形状锁合与材料锁合相互结合。在马达轴的回转方向上作用的、在轴模块之间的形状锁合连接尤其是有利的。
附图说明
以下根据示例性的示意性示图详细地阐述本发明。其示出了：
图1电动马达的模块化构造的马达轴；
图2轴模块，根据图1的马达轴由所述轴模块组成；和
图3用于图解说明用于制造根据图1的马达轴的方法的示图。
具体实施方式
根据图1和2，电动马达的模块化构造的马达轴1由设置为电枢模块2的第一模块以及另外的模块组成，所述另外的模块在示出的实施例中是联接模块3、4。
电枢模块2在配属于联接模块3的一侧上设有第一模块侧附接元件5并且在配属于联接模块4的一侧上设有第二模块侧附接元件6。电枢模块2的第一模块侧附接元件5构造为啮合部，该啮合部成型到电枢模块2的中空柱体纵向区段7的内壁中。相应地，成型到电枢模块2的中空柱体纵向区段8的内壁中的啮合部设置为电枢模块2的第二模块侧附接元件6。两个啮合部在图1到3中被遮盖并且由齿组成，所述齿平行于马达轴1的轴线9延伸。
用于转动支承马达轴1的未示出的滚动轴承的轴承座10位于电枢模块2的中空柱体纵向区段7的外侧上。相应地，电枢模块2的中空柱体纵向区段8设有用于转动支承马达轴1的滚动轴承的轴承座11。在中空柱体纵向区段7、8之间布置的电枢模块2的中间部分12上构造用于同样未示出的电动马达的电枢的座13，确切地用于电枢的板材堆叠。
联接模块3在配属于电枢模块2的一侧上具有设有外啮合部的模块端部作为模块侧附接元件14，该模块端部与联接模块4的模块侧附接元件15结构相同。
在联接模块3、4上的外啮合部在其几何结构方面与设置为电枢模块2的模块侧附接元件5、6的内啮合部相协调。因此，在联接模块3、4上的外啮合部为一方面并且在电枢模块2上的内啮合部为另一方面，能够相互配合，其中，相互啮合的外啮合部和内啮合部绕着轴线9无间隙地相互支撑。
联接模块3在背离模块侧附接元件14的一侧上设有联接装置16，该联接装置在示出的实施例中构造为横截面是多边形的模块端部。
在联接模块13的轴向方向上，用于测量马达轴1的转速的转速表轴侧部分的座17直接邻接到联接装置16上。
联接模块4在背离模块侧附接元件15的一侧上具有联接装置18，该联接装置与在联接模块3上的联接装置16就联接装置18也构造横截面是多边形的模块端部而言相一致。在这种情况下，联接模块3的联接装置16和联接模块4的联接装置18相互区别在于：联接装置18比联接装置16具有更大的轴向长度。用于测量马达轴1的转速的转速表轴侧部分的座19在轴向方向上直接相邻于联接装置18的联接模块4。
用于制造马达轴1的方法的过程在图3中图解说明，其中，方法步骤1.涉及联接模块3，方法步骤2.涉及电枢模块2并且方法步骤3.涉及联接模块4。
用于图示说明联接模块3的制造的示图以作为半成品存在的基础模块3a的示图开始。基础模块3a在示出的实施例中已经通过钢坯的切削分离制造。替代地，尤其会存在下述可行性：由相应毛坯通过成型来制造基础模块3a，例如通过热成型或通过旋转锻造。
在方法步骤1.1中，基础模块3a通过分离加工而设有用于转速表轴侧部分的座17。此外，基础模块3a在直接邻接到座17的区域中成型为联接装置16。
在方法步骤1.2中，在基础模块3a的背离联接装置16和座17的一侧上通过分离加工产生设置为模块侧附接元件14的外啮合部。从而结束联接模块3的制造。
以相应的方式，同样由钢坯制造用于联接模块4的基础模块4a，并且在制造用于转速表轴侧部分的座19、联接装置18和模块侧附接元件15的情况下，由基础模块4a制造联接模块4。
用于制造电枢模块2的初始点是钢的基础模块2a，该基础模块已经通过毛坯的分离加工或成型加工制造为半成品。
在方法步骤2.1中，在基础模块2a的端侧上通过分离加工产生轴承座10、11，并且紧接着同样通过基础模块2a的分离加工制造中空柱体纵长区段7、8。然后在方法步骤2.2中，中空柱体纵长区段7、8的轴线平行的内壁在所示出的实施例中通过冷成型、确切地通过轴向成型而设有内啮合部，所述内啮合部设置为模块侧附接元件5、6。
在方法步骤2.3中，紧接着制造模块侧附接元件5、6来制造用于电动马达的电枢的座13。为了这个目的，通过冷成型在因此制成的电枢模块2的中间部分12上产生连接元件，借助所述连接元件能够将电枢的板材堆叠固定在电枢模块2的中间部分12上。
最后，通过在图3中通过箭头表示的接合过程，马达轴1由电枢模块2和联接模块3、4组装。为了这个目的，模块侧附接元件或者说在联接模块3上的外啮合部14被插入到电枢模块2上的中空柱体纵向区段7中，并且在联接模块4上的模块侧附接元件或者说外啮合部15被插入到电枢模块2的中空柱体纵向区段8中。如果两方面的附接元件5、14；6、15相互配合，那么通过施加径向向内定向的力到中空柱体纵向区段7、8的外侧上，并且通过与此结合的中空柱体纵向区段7、8的成型附加地建立两方面的模块侧附接元件5、14；6、15之间的力锁合。
模块侧附接元件5、14；6、15的相互啮合的啮合部产生在电枢模块2和联接模块3、4之间的形状锁合连接。由于所述形状锁合连接，马达轴1能够传递在绕着轴线9的回转方向上的力。通过在轴向方向上作用的、在模块侧附接元件5、14；6、15之间的力锁合，电枢模块2和联接模块3和4在马达轴1的轴向方向上相互固定。
按照需要，另外的方法步骤紧接着制造马达轴1的前述方法步骤。尤其能够设想紧接着接合模块侧附接元件5、14；6、15的是分离工艺和/或成型工艺，用于将在马达轴1上出现的制造公差限制到允许的程度。
在联接模块3能够借助模块侧附接元件14与所述电枢模块连接之后(所述连接不但能够在电枢模块2的模块侧附接元件5上而且能够在电枢模块2的模块侧附接元件6上实现)，并且也在联接模块4和电枢模块2之间的连接实现之后(所述连接不但能够在电枢模块2的模块侧附接元件6上实现而且能够在模块侧附接元件5上实现)，电枢模块2和设置为另外的模块的联接模块3、4构成模块组，所述模块组的模块能够以不同的方式组合成马达轴，并且该模块组相应地提供下述可行性：将马达轴构型用于不同的应用情况。

Claims (10)

1.用于制造电动马达的转子的马达轴(1)的方法，在所述方法的范围内所述马达轴(1)的第一模块(2)、所述马达轴(1)的第一另外的模块(3)和所述马达轴(1)的第二另外的模块(4)被制造并且在所述马达轴的框架内所述第一模块(2)与所述第一另外的模块(3)以及与所述第二另外的模块(4)连接，
·其中，通过下述方式制造所述第一模块(2)：所述第一模块(2)的基础模块(2a)在配属于所述第一另外的模块(3)的一侧上设有所述第一模块(2)的第一附接元件(5)并且在配属于所述第二另外的模块(4)的一侧上设有所述第一模块(2)的第二附接元件(6)，
·其中，通过下述方式制造所述第一另外的模块(3)：所述第一另外的模块(3)的基础模块(3a)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)，
·其中，通过下述方式制造所述第二另外的模块(4)：所述第二另外的模块(4)的基础模块(4a)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)，
·其中，所述第一模块(2)与所述第一另外的模块(3)通过所述第一模块(2)的所述第一附接元件(5)和所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)的接合来连接，
·其中，所述第一模块(2)与所述第二另外的模块(4)通过所述第一模块(2)的所述第二附接元件(6)和所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)的接合来连接，
其特征在于，所述第一模块(2)通过所述第一模块(2)的基础模块(2a)的呈轴向成型的形式的冷成型而设有所述第一模块(2)的第一附接元件(5)和所述第一模块(2)的第二附接元件(6)，其方式是，在所述第一模块(2)的配属于所述第一另外的模块(3)的一侧上成型有到所述第一模块(2)的第一中空柱体纵向区段(7)的内壁中的第一内啮合部作为所述第一模块(2)的第一附接元件(5)，并且在所述第一模块(2)的配属于所述第二另外的模块(4)的一侧上成型有到所述第一模块(2)的第二中空柱体纵向区段(8)的内壁中的第二内啮合部作为所述第一模块(2)的第二附接元件(6)，
所述第一另外的模块(3)通过所述第一另外的模块(3)的基础模块(3a)的分离加工而设有所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)，其方式是，所述第一另外的模块(3)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有外啮合部作为所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)，其中，在所述第一另外的模块(3)上的外啮合部在其几何结构方面与所述第一模块(2)上的所述第一内啮合部相协调，并且
所述第二另外的模块(4)通过所述第二另外的模块(4)的基础模块(4a)的分离加工而设有所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)，其方式是，所述第二另外的模块(4)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有外啮合部作为所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)，其中，在所述第二另外的模块(4)上的外啮合部在其几何结构方面与所述第一模块(2)上的所述第二内啮合部相协调。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一模块(2)通过下述方式制造：所述第一模块(2)的基础模块(2a)设有用于转动支承所述马达轴(1)的第一轴承座(10)和第二轴承座(11)。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一模块(2)通过下述方式制造：所述第一模块(2)的基础模块(2a)首先设有用于转动支承所述马达轴(1)的所述第一轴承座(10)和所述第一轴承座(11)，并且紧接着设有所述第一模块(2)的第一附接元件(5)和所述第一模块(2)的第二附接元件(6)。
4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一另外的模块(3)和所述第二另外的模块(4)通过下述方式制造：所述第一另外的模块(3)的基础模块(3a)在背离所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)的一侧上设有联接装置(16)，并且所述第二另外的模块(4)的基础模块(4a)在背离所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)的一侧上设有联接装置(18)。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一模块(2)作为所述马达轴(1)的电枢模块制造，并且所述第一另外的模块(3)和所述第二另外的模块(4)作为联接模块制造。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电枢模块通过下述方式制造：所述第一模块(2)的基础模块(2a)设有用于所述电动马达的电枢的座(13)。
7.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一模块(2)与所述第一另外的模块(3)通过所述第一模块(2)的第一附接元件(5)和所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)的成型的接合和/或通过形状锁合的接合和/或通过材料锁合的接合连接，并且所述第一模块(2)与所述第二另外的模块(4)通过所述第一模块(2)的第二附接元件(6)和所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)的成型的接合和/或形状锁合的接合和/或材料锁合的接合连接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一模块(2)与所述第一另外的模块(3)并且与所述第二另外的模块(4)通过粘接形式的材料缩合的接合连接。
9.模块组，用于按照前述权利要求中任一项所述的方法制造电动马达的转子的马达轴(1)，包括所述马达轴(1)的第一模块(2)、所述马达轴(1)的第一另外的模块(3)以及所述马达轴(1)的第二另外的模块(4)，其中，所述第一另外的模块(3)和所述第二另外的模块(4)具有不同的特性，
·其中，所述第一模块(2)在配属于所述第一另外的模块(3)的一侧上设有所述第一模块(2)的第一附接元件(5)，
·其中，所述第一模块(2)在配属于所述第二另外的模块(4)的一侧上设有所述第一模块(2)的第二附接元件(5)，
·其中，所述第一另外的模块(3)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)，并且
·其中，所述第二另外的模块(4)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)，
其特征在于，
·所述第一模块(2)设有通过所述第一模块(2)的基础模块(2a)的呈轴向成型的形式的冷成型制造的所述第一模块(2)的第一附接元件(5)，所述第一附接元件呈在所述第一模块(2)的配属于所述第一另外的模块(3)的一侧上成型到所述第一模块(2)的第一中空柱体纵向区段(7)的内壁中的第一内啮合部的形式，
·所述第一模块(2)设有通过所述第一模块(2)的基础模块(2a)的呈轴向成型的形式的冷成型制造的所述第一模块(2)的第二附接元件(6)，所述第二附接元件呈在所述第一模块(2)的配属于所述第二另外的模块(4)的一侧上成型到所述第一模块(2)的第二中空柱体纵向区段(8)的内壁中的第二内啮合部的形式，和
·所述第一另外的模块(3)通过所述第一另外的模块(3)的基础模块(3a)的分离加工而设有呈外啮合部的形式的所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)，所述外啮合部设置在所述第一另外的模块(3)的配属于所述第一模块(2)的一侧上，并且所述外啮合部在其几何结构方面与所述第一模块(2)上的所述第一内啮合部相协调，
·所述第二另外的模块(4)通过所述第二另外的模块(4)的基础模块(4a)的分离加工而设有呈外啮合部的形式的所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)，所述外啮合部设置在所述第二另外的模块(4)的配属于所述第一模块(2)的一侧上，并且所述外啮合部在其几何结构方面与所述第一模块(2)上的所述第二内啮合部相协调，和
·通过所述第一模块(2)的第一附接元件(5)和所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)的接合，并且通过所述第一模块(2)的第二附接元件(6)和所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)的接合，所述第一模块(2)能够与所述第一另外的模块(3)并且与所述第二另外的模块(4)连接。
10.电动马达的转子的马达轴，包括所述马达轴(1)的第一模块(2)、所述马达轴(1)的第一另外的模块(3)和所述马达轴(1)的第二另外的模块(4)，
·其中，所述第一模块(2)在配属于所述第一另外的模块(3)的一侧上设有所述第一模块(2)的第一附接元件(5)，
·其中，所述第一模块(2)在配属于所述第二另外的模块(4)的一侧上设有所述第一模块(2)的第二附接元件(6)，
·其中，所述第一另外的模块(3)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)，
·其中，所述第二另外的模块(4)在配属于所述第一模块(2)的一侧上设有所述第二另外的模块的(4)附接元件(15)，和
·其中，所述第一模块(2)与所述第一另外的模块(3)借助所述第一模块(2)的第一附接元件(5)和所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)之间的接合连接而连接，和
·其中，所述第一模块(2)与所述第二另外的模块(4)借助所述第一模块(2)的第二附接元件(6)和所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)之间的接合连接而连接，
其特征在于，所述第一模块(2)的第一附接元件(5)构造为通过所述第一模块(2)的基础模块(2a)的呈轴向成型的形式的冷成型制造的附接元件，所述附接元件呈在所述第一模块(2)的配属于所述第一另外的模块(3)的一侧上成型到所述第一模块(2)的第一中空柱体纵向区段(7)的内壁中的第一内啮合部的形式，
所述第一模块(2)的第二附接元件(6)构造为通过所述第一模块(2)的基础模块(2a)的呈轴向成型的形式的冷成型制造的附接元件，所述附接元件呈在所述第一模块(2)的配属于所述第二另外的模块(4)的一侧上成型到所述第一模块(2)的第二中空柱体纵向区段(8)的内壁中的第二内啮合部的形式，和
所述第一另外的模块(3)的附接元件(14)构造为通过所述第一另外的模块(3)的基础模块(3a)的分离加工而制造的呈外啮合部的形式的附接元件，所述外啮合部设置在所述第一另外的模块(3)的配属于所述第一模块(2)的一侧上，并且所述外啮合部在其几何结构方面与所述第一模块(2)上的所述第一内啮合部相协调，和
所述第二另外的模块(4)的附接元件(15)构造为通过所述第二另外的模块(4)的基础模块(4a)的分离加工而制造的呈外啮合部的形式的附接元件，所述外啮合部设置在所述第二另外的模块(4)的配属于所述第一模块(2)的一侧上，并且所述外啮合部在其几何结构方面与所述第一模块(2)上的所述第二内啮合部相协调。
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