CN108432092B - 电动机的电机轴的轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有定子(2)的电动机的电机轴(3)的轴承装置(1)，其中，所述定子(2)由定子铁心(4)构成，所述定子铁心由相互叠置的多个定子片构成，其中，所述定子铁心(4)具有第一外侧定子铁心部分(6)和第二外侧定子铁心部分(7)以及中央定子铁心部分(8)，其中，所述中央定子铁心部分(8)设置在两个外侧定子铁心部分(6、7)之间，其中，在所述定子铁心部分(6、7、8)中设有贯穿的孔(9、10、11)，用于支承所述电机轴(3)的轴承(12、13)设置在这些孔中并且所述电机轴(3)容纳在这些孔中，其中，所述中央定子铁心部分(8)的孔(10)的直径分别小于所述外侧定子铁心部分(6、7)的孔(9、11)，从而从所述中央定子铁心部分(8)到一个外侧定子铁心部分(6、7)的直径过渡部分分别构成用于一个轴承(12、13)的轴向止挡(14、15)，其中，在相应的外侧定子铁心部分(6、7)的相应的孔(9、10、11)中分别设有一个轴承(12、13)。

Description

电动机的电机轴的轴承装置
技术领域
本发明涉及一种用于电动机，特别是机动车辆的特别是用于换热器通风机或者用于空调设备鼓风机的电动机的电机轴的轴承装置。
背景技术
已知的电动机具有由板叠构成的定子，围绕该定子通常设有绕组。在定子中还设有中央孔，电动机的电机轴延伸穿过该中央孔。电机轴在这里也通常是受支承的，以便使它可以持久地在稳定位置上进行旋转运动。
DE 200 21 796 U1公开了一种具有定子的电动机，该定子由板叠构成。在该板叠中设有一个位于中央的贯穿的孔，在该孔中接合有一个套筒。用于支承电机轴的轴承设置在作为支承管的该套筒中，但是设置在板叠之外。
这具有缺点，即，该支承管虽然被支承在板叠中，但是轴承只能在很小的程度上沿径向得到该支承管的支撑而且此外还需要相对较多的部件来安装轴承装置。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电动机的轴的轴承装置，该轴承装置结构简单且在安装简单的情况下可实现电机轴的可靠支承。本发明的目的还在于，提供一种具有轴承装置的电动机，该轴承装置是能够简单安装且可实现电机轴的可靠支承。
关于轴承装置的目的是通过权利要求1的特征得以解决。
本发明的一种实施例涉及一种用于具有定子的电动机的轴的轴承装置，其中，定子由定子铁心构成，该定子铁心由多个定子元件构成，这些定子元件相互叠置，其中，定子铁心具有第一外侧定子铁心部分和第二外侧定子铁心部分以及中央定子铁心部分，其中，中央定子铁心部分设置在两个外侧定子铁心部分之间，其中，在这些定子铁心部分中设有贯穿的孔，用于支承电机轴的轴承容纳在这些孔中并且电机轴容纳在这些孔中，其中，中央定子铁心部分的孔的直径分别小于外侧定子铁心部分的孔的直径，从而从中央定子铁心部分到一个外侧定子铁心部分的直径过渡部分分别构成一个用于一个轴承的轴向止挡，其中，每一个轴承设置在相应的外侧定子铁心部分的相应的孔中。因此，为了每一个轴承分别形成一个止挡，从而轴承进而是转子轴的定位可以简单地确定，而定子铁心可以简单地设计和安装。定子元件也可以优选被设计成定子片。
也有利的是，第一外侧定子铁心部分、中央定子铁心部分以及第二外侧定子铁心部分相互叠置并且相互连接。因此，定子铁心被设计成一个整体元件，该整体元件对轴承并且因此也对电机轴进行可靠支承。
特别有利的是，定子铁心在位于中央的孔的径向外侧具有第一环绕壁。该壁用于对轴承进行径向支承。
此外在另一实施例中还适宜的是，定子铁心在第一环绕壁的径向外侧设有第二环绕壁，其中，在第一环绕壁与第二环绕壁之间设有连接桥。第二环绕壁一方面用于获得定子铁心的稳定性而且仍然允许在两个环绕壁之间设置通道，这些通道在通流情况下用于对定子进行冷却。
也适宜的是，定子铁心在第二环绕壁的径向外侧设有向外突出的脊部。这些脊部用于绕组安装、磁场传导以及它们间接地也用于冷却。
也有利的是，两个设置的轴承相互隔开设置，使得沿轴向在轴承之间在中央定子铁心部分的孔中形成空腔。该空腔通过轴承隔开在规定孔的直径的情况下在中央定子铁心部分中形成。因此可以节省材料和质量。
此外还适宜的是，在定子铁心中设有至少一个通道，优选设有多个通道，该通道或者这些通道将空腔与外部空间连通。为了能够使在空腔中可能聚积的水排出或者流出，该通道是有利的。这些进入空腔中的水对于空调设备领域的应用或者作为用于通风机或者鼓风机的驱动装置是不可避免的，因此为了避免损害有利地必须将水排出。
也有利的是，所述通道或者至少一个所述通道或者所有通道都设置在构成定子铁心的定子元件中。因此，不需要附加部件来形成这些通道。
有利的是，所述通道或者至少一个所述通道或者所有通道都通过板材切割、板材冲压或者类似方法设置在至少一个定子元件中。这可以有利已经被集成到定子元件的制造过程中，这简化了制造。
也有利的是，所述通道或者至少一个所述通道或者所有通道都在定子铁心中沿轴向和/或沿径向和/或沿周向定向。
此外还有利的是，至少一个所述通道或者多个通道沿着轴向定向或者至少一个所述通道或者多个通道沿着径向定向。通过通道的构造和定向可以实现自动排水。
因此也有利的是，相应的轴承被压入到相应的外侧定子铁心部分的孔中。因此实现可靠支承。
同样有利的是，两个外侧定子铁心部分被设计成相同的并且内部的定子铁心部分被设计成与它们不同。这使得制造和零件物流变得容易。
也有利的是，电机轴被插入，例如被压入到两个轴承中。因此实现了可靠和规定的定位。
按照另一种根据本发明的构思，还有利的是，轴承装置被改进成，使得设有至少一个第一盖子，该第一盖子至少部分遮盖一个轴承和第一外侧定子铁心部分。因此，被第一盖子遮盖的轴承可以得到保护免受水的影响。
按照另一种构思，也有利的是，设有至少一个第二盖子，该第二盖子至少部分遮盖一个轴承和第二外侧定子铁心部分。在这里，可以在设有第一盖子或者在不设有第一盖子的条件下设有第二盖子。第二盖子在这里用于更好地保护被其遮盖的轴承免受水的影响。
在一种实施例中适宜的是，设有至少一个径向轴密封圈，该径向轴密封圈设置在第一盖子和/或第二盖子的一个凹部中并且密封地设置在相应的盖子与电机轴之间。因此，可以保护相应的轴承免受水的影响，该相应的轴承位于电机轴突出的一侧上。通过该径向轴密封圈可以在轴与相应的盖子之间实现密封，以便尽可能防止轴承受到水的影响。
那么也有利的是，第一盖子和/或第二盖子与第一环绕壁搭接。因此，水不能直接进入轴承在盖子处的区域中，而是相应的盖子在相当大的范围内保护相应的轴承。
也特别有利的是，第一盖子和/或第二盖子接合在至少一个孔中或者接合在多个孔中，该孔或者这些孔设置在第一环绕壁的径向外侧和/或设置在第一环绕壁与第二环绕壁之间。因此实现了，第一和/或第二盖子在必要时封装地包围轴承装置的中央区域地放置并且尽可能完全地包围和密封该区域。
在这里特别有利的是，第一盖子和/或第二盖子与定子铁心以形状锁合的方式连接。因此实现了持久地确保密封。
那么，特别有利的是，在第一盖子上和/或在第二盖子上设有紧固部件，这个盖子或者这些盖子通过这些紧固部件以形状锁合的方式与定子铁心连接和/或连接在定子铁心上。这样的紧固部件例如可以是用于将该盖子或者这些盖子相互连接和/或与定子铁心连接的销子、连接桥或者夹子或者类似装置。
还特别有利的是，在其中一个盖子上设有至少一个紧固元件，轴承装置能够通过该紧固元件紧固在一个外部构件上。该紧固元件在这里优选是紧固法兰。
也适宜的是，在其中一个盖子上设有至少一个紧固元件，该紧固元件形成用于电动控制单元的容纳室。该紧固元件可以例如是容纳例如是电动机控制单元的壳体或者壳体部件。
关于电动机的目的是通过权利要求24的特征得以解决。
本发明的一种实施例涉及一种具有定子和转子的电动机，其中，该定子形成一个按照根据本发明的设计方案所述的轴承装置。
其它有利设计方案通过下面的附图描述以及通过从属权利要求进行描述。
附图说明
下面基于多个实施例根据附图中的各图对本发明进行详细说明。在附图中：
图1示出了位于电动机的定子中的轴承装置的剖视图，
图2示出了轴承装置的另一视图，
图3示出了定子的立体图，
图4示出了位于电动机的定子中的一种替代轴承装置的剖视图，
图5示出了位于电动机的定子中的另一种轴承装置的剖视图。
具体实施方式
图1示出了位于电动机的定子2中的轴承装置1的剖视图，而图2示出了一种替代视图。图3为了更好的理解示出了定子2本身的立体图。
轴承装置1是一种用于电动机的电机轴3的轴承装置1。电动机在这里具有定子2和未示出的转子。
定子2具有定子铁心4，该定子铁心由相互叠置的定子元件5构成。这些定子元件优选被设计成相互叠置的定子片。优选地，定子2由相互叠置的多个定子元件5构成。
定子2或者说定子铁心4被设计成，使得它具有第一外侧定子铁心部分6和第二外侧定子铁心部分7以及中央定子铁心部分8，它们相互叠置。这些定子铁心部分6、7和8又是由定子元件5构成。
中央定子铁心部分8设置在两个外侧定子铁心部分6、7之间，如在图1中可见的那样。
在定子铁心部分6、7、8中分别设有一个贯穿的孔9、10、11，用于支承电机轴3的轴承12、13设置在这些孔中。同样地，电机轴3设置在位于孔9、10、11中的轴承12、13中。优选地，电机轴3被插入，特别是被压入到两个轴承12、13中。
孔9、10、11在这里具有不同的直径Da、Di。外侧定子铁心部分6、7的孔9、11的直径Da至少稍微大于中央定子铁心部分8的孔10的直径Di。因此。中央定子铁心部分8的相应的定子元件5构成用于将轴承12、13定位在外侧定子铁心部分6、7中的止挡14、15。
也就是说，中央定子铁心部分8的孔10的直径Di分别小于外侧定子铁心部分6、7的孔9、11的直径Da。也就是说，从中央定子铁心部分8到一个外侧定子铁心部分6、7的直径过渡部分在这里分别构成用于一个轴承12、13的一个轴向止挡14、15，从而相应的轴承12、13可以沿轴向被推入相应的孔9、11中直至止挡14、15。相应地，在相应的外侧定子铁心部分6、7的相应的孔9、11中分别设有一个轴承12、13。止挡14、15用作轴承12、13的轴承座。
在这里，第一外侧定子铁心部分6、中央定子铁心部分8以及第二外侧定子铁心部分7被设计成相互叠置并且相互连接。在这里，将定子铁心部分6、7、8优选预装配并且随后相互连接，其中，外侧定子铁心部分6、7可选地是相同部件。那么，两个外侧定子铁心部分6、7优选地被设计成相同的，其中，内部的定子铁心部分8被设计成与它们不同。外侧定子铁心部分6、7的可选设计方案降低了零件多样性，这也降低了成本。
为了将轴承12、13设置在孔9、11中，也有利的是，这些轴承被压入到相应的外侧定子铁心部分6、7的孔9、11中。轴承接合到孔9、11中的深度取决于定子铁心部分6、7相对于轴承12、13的高度h而言的材料厚度。在图1和图2中可见，轴承12、13从孔9、11中稍微向外伸出。轴承12、13的插入深度因此由定子铁心部分6、7的高度h决定。
在图3中可见，定子铁心4在位于中央的孔9、10、11的径向外侧具有第一环绕壁16。该壁16用于设置轴承12、13。定子铁心4在第一环绕壁16的径向外侧具有第二环绕壁17，其中，在第一环绕壁16和第二环绕壁17之间设有连接桥18。这些连接桥可选地沿径向延伸。在图3中也可见，定子铁心4在第二环绕壁17的径向外侧具有沿径向向外突出的脊部19。这些脊部19被设计成在径向外侧与沿着周向延伸的元件20连接。这些元件20形成一个环绕的、分段的壁，该壁在多处中断。
在图1中可见，两个设置的轴承12、13沿轴向相互隔开地设置，使得沿轴向在轴承12、13之间在中央定子铁心部分8的孔10中形成一个空腔21。该空腔21在上方和在下方由轴承12、13限定。空腔21在径向内侧由轴限定，并且空腔21在径向外侧由中央定子铁心部分限定。在电动机的工作中，水可能会侵入该空腔21中。
为了实现该空腔21的排水，在定子铁心4中设有至少一个通道22，优选设有多个通道22，该通道或者这些通道将该空腔21与外部空间23连通。
在这里，特别有利的是，所述通道22或者至少一个所述通道22或者所述通道22都设置在构成定子铁心4的定子元件5中。因此可以避免轴承12、13被用于水的排出或者水不能流出。那么，所述通道22或者至少一个所述通道22或者所有通道22都可以通过板材切割、板材冲压或者类似方法设置在至少一个所述定子元件5中。这是优选的，因为这可以被集成到定子元件5，例如定子板的制造方法中。
在这里，有利的是，所述通道22或者至少一个所述通道22或者所有通道22都在定子铁心4中沿着轴向和/或沿着径向和/或沿着周向定向。也适宜的是，至少一个所述通道22或者多个通道22沿着轴向定向或者至少一个所述通道22或者多个通道22沿着径向定向。图1示出了通道22沿着径向定向。
在图1至图3中所示的轴承装置优选是具有定子和转子的电动机的一部分。电动机在这里优选是直流(DC)电机或者无刷直流(BLDC)电动机。
定子铁心部分6、7、8在制造中分开进行制造并且然后在下一制造工序中相互联合在一起并且相互连接。紧接着可以安装绕组。
在图1中还可见，电机轴3被从上方推入轴承12、13中直到止挡并且在对置的一侧，也就是下方，通过安全环24被固定，以便使电机轴3不会又从轴承12、13中滑出。因此也实现了，电机轴3只具有很小的垂直轴向间隙，该间隙由轴承12、13的轴向间隙决定。
图4和图5分别示出了位于电动机的定子2中的一种替代轴承装置1的另一剖视图，其中，图4和图5的替代轴承装置是基于图1的轴承装置1并且分别具有用于防水的附加盖子。相应地，基本上完全可以参见之前描述的轴承装置1。
图4和图5的轴承装置1为了保护轴承12、13具有至少一个第一盖子100，该第一盖子至少部分遮盖轴承13和第一外侧定子铁心部分6。在这里，第一盖子100保护轴承13免受水的影响。
替代地或者附加地，设有第二盖子101，该第二盖子至少部分遮盖轴承12和第二外侧定子铁心部分7。
在电机轴3的区域中，至少是第一盖子100具有中央凹部102，比如孔，其中，设有至少一个径向轴密封圈103，该径向轴密封圈设置在第一盖子100的凹部102中并且密封地安装在第一盖子100与电机轴3之间。图4或图5只示出了位于盖子100的凹部中的一个径向轴密封圈。替代地或者附加地，在第二盖子101中也可以设有一个凹部并且在第二盖子与电机轴之间设有径向轴密封圈。
图4和图5也示出了，第一盖子100和第二盖子101与第一环绕壁16搭接。替代地，也可以只有第一盖子100或者只有第二盖子101与第一环绕壁16搭接。在这里，第一盖子100和第二盖子101接合到至少一个孔104中或者接合到多个孔104中，该孔或者这些孔设置在第一环绕壁16的径向外侧和/或设置在第一环绕壁16与第二环绕壁17之间。替代地，也可以只有第一盖子100或者只有第二盖子101接合到所述至少一个孔104中或者接合到多个孔104中。
在这里也有利的是，第一盖子100和/或第二盖子101以形状锁合的方式与定子铁心4连接。在这里，以形状锁合的方式实现的连接是通过以下方式实现，第一盖子100或者第二盖子101直接连接在定子铁心4上或者第一盖子100与第二盖子101连接并且由此定子铁心4被盖子100、101包围并且这样盖子100、101间接地被连接在定子铁心上。
为了紧固，在这里优选在第一盖子100上和/或在第二盖子101上设有紧固部件105，该盖子或者这两个盖子100、101通过这些紧固部件以形状锁合的方式连接在定子铁心4上或者与定子铁心4连接。在这里，紧固部件105可以被设计成销子、连接桥或者类似结构，以便将定子铁心4或者一个盖子100、101紧固到另一盖子101、100上。那么，所述一个盖子100、101延伸穿过定子铁心，特别是穿过孔104并且在那里与相应的另一盖子101、100连接。这样的紧固部件105优选通过注塑成型固定在或者一体形成在或者模制在相应的盖子100、101上。紧固部件105与相应的盖子之间的连接也可以通过超声波焊接来实现。特别是，紧固部件105可以被注塑在一个盖子100、101上并且通过超声波焊接与另一盖子101、100连接。
有利的是，一个盖子100、101或者两个盖子100、101都由塑料构成。在这里有利的是，紧固部件105也是由塑料构成。
图4和图5示出了，第一盖子100紧贴在轴承13的外圈上。第二盖子101也是紧贴在第二轴承12的外圈上。因此，相应的盖子被设计成或者说设置成相对于定子铁心4不可相对转动。
如果在定子铁心4中设有通道22，比如排水孔，那么它们优选在紧固部件105，比如销子，连接桥或者类似结构之间延伸。
图5示出了，在一个盖子101上设有至少一个紧固元件106，比如法兰，轴承装置借助于该紧固元件可以被紧固在一个外部构件上。
替代地或者附加地，在一个盖子100、101上可以设置至少一个紧固元件106，该紧固元件形成用于电动机控制单元的容纳室。
在这里，图5示出了，盖子101连同紧固元件106从下方被引导进入定子铁心4中或者说穿过定子铁心4。

Claims (23)

1.用于具有定子(2)的电动机的电机轴(3)的轴承装置(1)，其中，所述定子(2)由定子铁心(4)构成，所述定子铁心由相互叠置的多个定子元件(5)构成，其中，所述定子铁心(4)具有第一外侧定子铁心部分(6)和第二外侧定子铁心部分(7)以及中央定子铁心部分(8)，其中，所述中央定子铁心部分(8)设置在两个所述外侧定子铁心部分(6、7)之间，其中，在所述定子铁心部分(6、7、8)中设有贯穿的第一孔(9、10、11)，用于支承所述电机轴(3)的轴承(12、13)设置在这些第一孔中并且所述电机轴(3)容纳在这些第一孔中，其特征在于，所述中央定子铁心部分(8)的第一孔(10)的直径(Di)分别小于所述外侧定子铁心部分(6、7)的第一孔(9、11)的直径(Da)，从而从所述中央定子铁心部分(8)到一个外侧定子铁心部分(6、7)的直径过渡部分分别构成用于一个轴承(12、13)的轴向止挡(14、15)，其中，在相应的外侧定子铁心部分(6、7)的相应的第一孔(9、10、11)中分别设有一个轴承(12、13)，两个设置的轴承(12、13)相互隔开设置，使得沿轴向在所述轴承(12、13)之间在所述中央定子铁心部分(8)的第一孔(9、11)中形成空腔(21)，在所述定子铁心(4)中设有至少一个通道(22)，所述通道(22)将所述空腔(21)与外部空间(23)连通。
2.如权利要求1所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述第一外侧定子铁心部分(6)、所述中央定子铁心部分(8)以及所述第二外侧定子铁心部分(7)相互叠置并且相互连接。
3.如权利要求1或2所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述定子铁心(4)在所述第一孔(9、10、11)的径向外侧具有第一环绕壁(16)。
4.如权利要求3所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述定子铁心(4)在所述第一环绕壁(16)的径向外侧具有第二环绕壁(17)，其中，在所述第一环绕壁(16)与所述第二环绕壁(17)之间设有连接桥(18)。
5.如权利要求4所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述定子铁心(4)在所述第二环绕壁(17)的径向外侧设有沿径向向外突出的脊部(19)。
6.如权利要求1所述的轴承装置(1)，其特征在于，在所述定子铁心(4)中设有多个通道(22)。
7.如权利要求6所述的轴承装置(1)，其特征在于，至少一个所述通道(22)或者所有通道(22)都设置在构成所述定子铁心(4)的定子元件(5)中。
8.如权利要求7所述的轴承装置(1)，其特征在于，至少一个所述通道(22)或者所有通道(22)都通过板材切割或者板材冲压设置在至少一个所述定子元件(5)中。
9.如权利要求7或8所述的轴承装置(1)，其特征在于，至少一个所述通道(22)或者所有通道(22)都在所述定子铁心(4)中沿着轴向和/或沿着径向和/或沿着周向定向。
10.如权利要求7或8所述的轴承装置(1)，其特征在于，至少一个所述通道(22)或者多个通道(22)沿轴向定向或者至少一个所述通道(22)或者多个通道(22)沿着径向定向。
11.如权利要求1所述的轴承装置(1)，其特征在于，相应的轴承(12、13)被压入到相应的外侧定子铁心部分(6、7)的第一孔(9、11)中。
12.如权利要求1所述的轴承装置(1)，其特征在于，两个所述外侧定子铁心部分(6、7)被设计成相同的并且内侧的定子铁心部分(8)被设计成与它们不同。
13.如权利要求1所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述电机轴(3)被插入到两个所述轴承(12、13)中。
14.如权利要求4所述的轴承装置(1)，其特征在于，设有至少一个第一盖子(100)，所述第一盖子至少部分遮盖一个轴承(13)和所述第一外侧定子铁心部分(6)。
15.如权利要求14所述的轴承装置(1)，其特征在于，设有至少一个第二盖子(101)，所述第二盖子至少部分遮盖一个轴承(12)和所述第二外侧定子铁心部分(7)。
16.如权利要求15所述的轴承装置(1)，其特征在于，设有至少一个径向轴密封圈(103)，所述径向轴密封圈设置在所述第一盖子(100)和/或所述第二盖子(101)的一个凹部(102)中并且密封地设置在相应的盖子与所述电机轴(3)之间。
17.如权利要求16所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述第一盖子(100)和/或所述第二盖子(101)与所述第一环绕壁(16)搭接。
18.如权利要求16所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述第一盖子(100)和/或所述第二盖子(101)接合在至少一个第二孔(104)或者接合在多个第二孔中，该第二孔或者这些第二孔设置在所述第一环绕壁(16)的径向外侧和/或设置在所述第一环绕壁(16)与所述第二环绕壁(17)之间。
19.如权利要求16所述的轴承装置(1)，其特征在于，所述第一盖子(100)和/或所述第二盖子(101)与所述定子铁心(4)以形状锁合的方式连接。
20.如权利要求19所述的轴承装置(1)，其特征在于，在所述第一盖子(100)上和/或在所述第二盖子(101)上设有紧固部件(105)，所述盖子(100、101)通过这些紧固部件与所述定子铁心(4)以形状锁合的方式连接。
21.如权利要求16所述的轴承装置(1)，其特征在于，在一个所述盖子(100、101)上设有至少一个紧固元件(106)，所述轴承装置(1)能够通过所述紧固元件(106)紧固在一个外部构件上。
22.如权利要求16所述的轴承装置(1)，其特征在于，在一个所述盖子(100、101)上设有至少一个紧固元件(106)，所述紧固元件形成一个用于电动机控制单元的容纳室。
23.具有定子(2)和转子的电动机，其特征在于，所述定子(2)形成按照前述权利要求中任一项所述的轴承装置(1)。
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