CN112855750A - 用于轴承的绝缘装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于轴承(10)的绝缘装置(30)以及绝缘轴承，轴承可安装在座(2)内，轴承具有内圈(14)和外圈(12)以及布置在内圈与外圈之间的多个滚动元件(16)，外圈(12)具有外周表面(18)和相对的轴向端部(20、22)，绝缘装置(30)包括：第一环形部件(32)，适于与外圈(12)的外周表面(18)；以及第二环形部件(34)，也适于与外圈(12)的外周表面(18)接触，第一部件(32)和第二部件(34)形成绝缘装置(30)，绝缘装置适于在轴承(10)位于座(2)中的组装状态下接触外圈(12)和座(2)两者，第一部件(32)是导热且电绝缘的，并且第二部件(34)是电绝缘的。

Description

用于轴承的绝缘装置
技术领域
本发明涉及一种用于可安装在座(/轴承座/壳体)(housing)内的轴承的绝缘装置，所述绝缘装置用于使轴承与座电绝缘。
背景技术
轴承组件是众所周知的，并且通常包括内圈和外圈，其中，多个滚动元件布置在内圈与外圈之间。在轴承组件在电气环境(诸如，电动机(/电动马达))中运行(/操作)的情况下，当电流通过轴承时，轴承组件可能会发生损坏。为了防止这种电流的流动，已知的是，为轴承圈提供绝缘涂层或绝缘外壳(/包封)(encasing)。不利的是，即使用于覆盖金属轴承的外圈的绝缘材料具有成本效益(cost effective)，但它们也是热绝缘(/隔热)的，这导致轴承组件的运行温度升高，从而缩短了使用寿命(/服务寿命)。
作为另一种选择，还已知使用所谓的混合轴承(hybrid bearings)，在所述混合轴承中，滚动元件由陶瓷制成以提供电绝缘，并且圈由金属制成以提供热传递。然而，混合滚动轴承非常昂贵。
因此，本发明的目的是提供一种具有成本效益的用于轴承的绝缘装置，所述绝缘装置还实现(/允许)从轴承到外部的良好热传递。
发明内容
该目的通过根据专利技术方案1的绝缘装置以及根据专利技术方案11的绝缘轴承组件来解决。
在下文中，提出了一种用于轴承组件的绝缘装置，其中，所述轴承组件可安装到座(/轴承座/壳体)(housing)中。轴承组件通常具有内圈和外圈，所述外圈具有外周表面和相对的轴向端部，并且在所述内圈与所述外圈之间设置有多个滚动元件。所述绝缘装置还包括：第一环形部件，适于(/被适配成)与外圈的外周表面接触；以及第二环形部件，也适于与外圈的外周表面接触。第一部件和第二部件形成绝缘装置，并且适于(/被适配成)在轴承位于座中的组装状态下接触外圈和座两者。
为了在不增加轴承内部的运行温度(/操作温度)的情况下使轴承与座电绝缘，第一部件是导热但电绝缘的，其中第二部件仅是电绝缘的。导热但电绝缘的材料是例如陶瓷，诸如，氧化铝。一种替代方案是，电绝缘的材料是具有绝缘涂层的金属，例如，阳极氧化铝。
由于第一部件的导热材料，在轴承的运行期间积聚的热量可以从轴承传递到座。原则上，也可以将导热且电绝缘的材料用于绝缘装置的第一部件和第二部件两者。然而，这种材料非常昂贵并且难以附接到外圈。因此，第二部件由成本较低但仍然电绝缘的材料制成。
优选地，第二部件由隔热且非常具有成本效益的塑料材料制成。塑料材料的另一个优点是它可以例如通过注塑成型被制造成不同的形状。此外，可以利用塑料材料包覆成型圈。这实现绝缘装置的新颖的附接可能性，这将在下面进一步解释。
根据另一优选实施方式，第一部件和第二部件彼此抵接(/邻接)(abut against)，和/或第一部件和第二部件重叠。由此，可以设置覆盖外圈的整个外周表面的连续绝缘装置。这确保了轴承与座之间的连续电绝缘。
根据另一优选实施方式，第一部件和/或第二部件包括：轴向延伸部，轴向延伸部分具有圆柱形内表面，圆柱形内表面适于至少部分地接触和/或覆盖外圈的外周表面；以及径向延伸凸缘部，适于至少部分地接触和/或覆盖外圈的轴向端部。这种设计实现绝缘装置紧密地装配到轴承的外圈上，使得外圈在所有侧面上电绝缘。此外，径向凸缘部可用于将绝缘装置紧固到外圈。
进一步有利的是，第一部件的轴向延伸部具有比第二部件的轴向延伸部的轴向长度大的轴向长度。由此，可以提供有效的大的热接触表面，这继而实现足够的导热性，使得热量不会积聚在轴承中，而是传递到座。
在另一优选实施方式中，第一部件具有第一紧固结构，并且第二部件具有与第一紧固结构互补的第二紧固结构，其中，第一紧固结构和第二紧固结构被设计为以形状配合(form fit)的方式紧固第一部件和第二部件。由于第二部件的材料被选择为不如第一部件的材料(即，陶瓷)硬，因此这种形状配合接合是可行的。由此，即使一个部件由通常太硬而不能被用于形状配合接合的陶瓷制成，第一部件和第二部件也可以以形状配合的方式彼此附接。第一部件和第二部件的提供形状配合的互补紧固结构允许将绝缘装置容易且快速地组装到轴承组件。由此，特别优选的是，第一部件的紧固结构和第二部件的紧固结构是互补设计的凹部和突起，凹部和突起彼此接合，例如，凹部和突起卡入(/卡扣)(snap)彼此。
根据另一优选实施方式，第一部件和/或第二部件还包括至少一个保持元件，至少一个保持元件适于(/被适配成)将第一部件和/或第二部件保持到外圈。除了使第一部件和第二部件彼此紧固之外，还必须提供将绝缘装置保持到轴承自身的可能性。由于外圈必须以不可旋转的方式固定到座，因此任何间歇(/间断)(intermittently)配置的部件(诸如，绝缘装置)也需要以不可旋转的方式固定到外圈和座，使得绝缘装置与外圈之间以及绝缘装置与座之间不会发生相对运动。
为了将绝缘装置附接到外圈，绝缘装置优选还包括至少一个保持元件，至少一个保持元件在径向上向内突出并且优选配置在轴向延伸部处。突出元件还适于(/被适配成)与设置在外圈的外周表面处的凹部接合。
如上所述，绝缘装置优选以简单但稳固的(/牢固的)(secure)方式附接到外圈。在优选实施方式中，其中，第二部件由略微弹性/可变形的材料(即，不如第一部件的陶瓷材料硬的材料)(例如，塑料)制成，优选如下组装外圈和绝缘装置：将绝缘装置的第一部件配置在外圈处，然后将第二部件载置在外圈处，并将第二部件卡入(/卡接)到第一部件处的紧固结构中，同时卡入到在外圈处的槽或保持结构中。由此，可以提供绝缘轴承组件，然后可以将其组装到座/轴上。
本发明的另一方面涉及一种绝缘轴承组件，所述绝缘轴承组件包括轴承，所述轴承可安装在座内，并且具有内圈和外圈以及布置在内圈与外圈之间的多个滚动元件。此外，外圈具有外周表面和相对的轴向端部。在外圈的外周表面处，配置并附接有如上所述的绝缘装置。由此，可以提供绝缘轴承组件，所述绝缘轴承组件允许将绝缘装置容易地附接到轴承并且将轴承不可旋转地安装到座。
在从属权利要求以及说明书和附图中限定了其他优选实施方式。由此，在不脱离保护范围的情况下，与其他元件组合描述或示出的元件可以单独存在或与其他元件组合存在。
附图说明
在下文中，关于附图描述了本发明的优选实施方式，其中，附图仅是示例性的，并且不旨在限制保护范围。保护范围仅由所附权利要求限定。
附图示出：
图1：轴承布置的轴向截面图，轴承布置包括安装在轴与座之间的根据本发明的实施方式的绝缘轴承；以及
图2：图1的绝缘轴承的上部的放大图。
附图标记说明
100 轴承组件
2 座
4 轴
6 座的内周表面
10 轴承
12 外圈
14 内圈
16 滚动元件
18 外周表面
20、22 轴向端部
24、26 径向延伸表面
30 绝缘装置
32 第一部件
34 第二部件
36、38 紧固结构
40 槽
42 鼻部
44 内周表面
46 槽
48 鼻部
50、52 凸缘部
54 凹部
56 鼻部
60 外周表面
L 第一部件的长度
LB 轴承的长度
具体实施方式
在下文中，相同或相似的功能元件利用相同的附图标记表示。
图1示出了轴承布置(bearing arrangement)100，轴承布置100包括轴承10，轴承10安装到座(/轴承座/壳体)(housing)2中并且绕着轴4安装，以将轴4可旋转地支撑在座2中。座2、轴4和轴承10可绕着中心旋转轴线AC旋转。轴承具有外圈12和内圈14以及布置在圈12与圈14之间的多个滚动元件16(在所示情况下为球)。外圈12还具有外周表面(/外圆周表面)(outer circumferential surface)18和相对的轴向端部20、22，轴向端部20、22分别具有在径向上延伸的表面24、26。
如图1中进一步示出的并且在图2中更详细地示出的，绝缘装置30配置在外圈12与座2之间。绝缘装置30防止电流从轴4通过轴承10流到座2。为此，绝缘装置30由电绝缘的材料制成。可以进一步看出，绝缘装置30包封(/包埋)(encase)外圈12，并且沿着外周表面18以及沿着径向表面24、26延伸。
这种绝缘包封的问题在于，在使用轴承或包括轴承的机械装置(machinery)运行期间产生的热量不能从轴4传递到座2，而是积聚在轴承10中。这继而降低了轴承10的使用寿命(/服务寿命)以及包括轴承10的机械装置的使用寿命。
为了既提供稳固的电绝缘又提供良好的导热性，已经提出了设置具有两个部件32和34的绝缘装置30。第一部件32沿着外圈的外周表面18延伸，并且由导热且电绝缘的材料(例如，陶瓷)制成。第二部件34也沿着外周表面18延伸，并且仅由电绝缘的材料(例如，塑料)制成。
原则上，也可以由导热且电绝缘的材料制成整个绝缘装置30。然而，这是非常昂贵的，并且在使用陶瓷的情况下，需要复杂(/精密)(sophisticated)的制造工艺。由于陶瓷非常硬，因此需要精确地设定仅由陶瓷制成的绝缘装置的尺寸来适应外圈的尺寸。此外，必须将绝缘装置稳固地(/牢固地)附接到外圈，从而可以将外圈不可旋转地附接到座。这继而需要使绝缘装置也不可旋转地附接到外圈和/或座。在绝缘装置由陶瓷制成的情况下，不能保证这种附接。
因此，第二部件34由第二材料(例如，塑料材料)制成，第二材料是电绝缘的但可以不如陶瓷硬，这继而实现(/允许)易于制造以及将绝缘装置稳固且不可旋转地附接到外圈。第二材料或塑料分别可以是弹性(resilient)材料，或者至少是略微可变形的材料，使得第二部件34可以附接到第一部件32和/或外圈12，而不会断裂。
为了固定第一部件32和第二部件34，第一部件和第二部件包括紧固结构(fastening structures)36、38。在所示实施方式中，第一部件32的紧固结构36被设计为槽40和鼻部(nose)42。槽40从第一部件32的内周表面44在径向上向外延伸，并且在轴向上受鼻部42限制，第一部件32的内周表面(/内圆周表面)44接触外圈12的外周表面(/外圆周表面)18。槽40和鼻部42被设计为使得第二部件34的紧固结构38可以卡入(/卡扣/卡接)(snap)到其中。为此，第二部件34的紧固结构包括相应且互补地设计的槽46和鼻部48，其中，第二部件34的鼻部48可以卡入到第一部件32的槽40中，并且第一部件32的鼻部42可以卡入到第二部件34的槽46中。这确保了用于形成绝缘装置30的第一部件32和第二部件34的轴向和径向附接。为了也在圆周方向上紧固第一部件32和第二部件34，(第一部件的)槽40和/或第二部件的槽46不被设计为连续的环形槽，而是被设置为容纳离散(/分立)(discrete)突出鼻部元件的离散凹部。
除了使第一部件32和第二部件34彼此紧固之外，还必须将绝缘装置30本身附接到外圈12，优选将绝缘装置30以不可旋转的方式附接到外圈12。
为此，第一部件32和第二部件34各自具有径向延伸凸缘(flange)部50、52，凸缘部50、52分别沿着外圈12的轴向端部20、22延伸。在组装状态下，即在互补紧固结构36、38接合的情况下，径向凸缘部50、52接触并抵接(abut against)外圈12的径向延伸表面24和26，从而防止绝缘装置30的任何轴向运动。
此外，绝缘装置30可以具有用于将绝缘装置保持到外圈12的保持部件。在图1和图2所示的实施方式中，外圈12配备有凹部54，并且第二部件34包括另一鼻部56，其中，鼻部56和凹部54接合。这允许绝缘装置30与外圈12之间的牢固联接(strong coupling)，并且确保绝缘装置30牢固(secure)附接到外圈12。为了避免绝缘装置相对于外圈12的任何周向运动，可以将鼻部56和凹部54设计为离散元件。
由于绝缘装置30配置在座2与外圈12之间并且与座2和外圈12两者接触，因此也防止了径向运动。
从所示实施方式可以进一步看出，第一部件32具有与座2的内周表面6接触的外周表面60。该接触允许在轴承10与座2之间进行热传递。为了提供很好的热传递，将第一部件32的长度L最大化，特别是将第一部件32的外周表面60的长度L最大化。如图所示，外周表面60在轴承10的几乎整个长度LB上延伸，这提供了足够的热接触，以提供从轴承10到座2的优化的热传递。
概括而言，通过设置具有由不同材料(其中仅一种材料是导热的)制成的两个部件的绝缘装置，可以提供实现了良好的热管理、良好的电绝缘并且具有成本效益且易于制造的绝缘轴承组件。

Claims (11)

1.一种用于轴承(10)的绝缘装置(30)，所述轴承能够安装在座(2)内，所述轴承(10)具有内圈(14)和外圈(12)以及布置在所述内圈(14)与所述外圈(12)之间的多个滚动元件(16)，所述外圈(12)具有外周表面(18)和相对的轴向端部(20、22)，其中，所述绝缘装置(30)包括：
第一环形部件(32)，适于与所述外圈(12)的外周表面(18)接触；以及第二环形部件(34)，也适于与所述外圈(12)的外周表面(18)接触，其中，所述第一部件(32)和所述第二部件(34)形成所述绝缘装置(30)，所述绝缘装置适于在所述轴承(10)位于所述座(2)中的组装状态下接触所述外圈(12)和所述座(2)两者，
其特征在于，
所述第一部件(32)是导热且电绝缘的，并且所述第二部件(34)是电绝缘的。
2.根据权利要求1所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述第一部件(32)的材料是陶瓷材料，所述陶瓷材料特别是氧化铝，或者所述第一部件(32)由具有绝缘涂层的金属制成，所述金属特别是阳极氧化铝。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘装置(30)，其特征在于，另外，所述第二部件(34)的材料是热绝缘的，和/或，所述第二部件(34)的材料是塑料材料，其中，优选地，所述塑料材料被注射成型或被包覆成型。
4.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述第一部件(32)和所述第二部件(34)彼此抵接，和/或，所述第一部件(32)和所述第二部件(34)重叠。
5.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述第一部件(32)和/或所述第二部件(34)包括：轴向延伸部，所述轴向延伸部的圆柱形内表面(44)适于至少部分地接触和/或覆盖所述外圈(12)的外周表面(18)；和径向延伸凸缘部(50；52)，其适于至少部分地接触和/或覆盖所述外圈(12)的轴向端部(20；22)。
6.根据权利要求5所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述第一部件(32)的轴向延伸部具有比所述第二部件(34)的轴向延伸部的轴向长度大的轴向长度(L)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述第一部件(32)具有第一紧固结构(36；40；42)，所述第二部件(34)具有与所述第一紧固结构(36；40；42)互补的第二紧固结构(38；46；48)，其中，所述第一紧固结构和所述第二紧固结构被设计为以形状配合的方式紧固所述第一部件(32)和所述第二部件(34)。
8.根据权利要求7所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述第一部件(32)和所述第二部件(34)包括夹持部(40；42；46；48)，所述夹持部用于将所述第一部件(32)和所述第二部件(34)彼此夹持。
9.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述第一部件(32)和/或所述第二部件(34)还包括至少一个保持元件(56)，所述至少一个保持元件适于将所述第一部件(32)和/或所述第二部件(34)保持到所述外圈(12)。
10.根据权利要求9所述的绝缘装置(30)，其特征在于，所述至少一个保持元件(56)是突出元件，所述突出元件配置在所述轴向延伸部处且在径向上向内突出，并且适于被接纳在设置在所述外圈(12)的外周表面(18)处的凹部(54)中。
11.一种绝缘轴承(10)组件，所述绝缘轴承组件包括能够安装在座(2)内的轴承(10)，其中，所述轴承(10)具有内圈(14)和外圈(12)以及布置在所述内圈(14)与所述外圈(12)之间的多个滚动元件(16)，其中，所述外圈(12)具有外周表面(18)和相对的轴向端部(20、22)，并且其中，在所述外圈(12)的外周表面(18)处配置有根据前述权利要求中任一项所述的绝缘装置(30)。
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