CN116412206A - 具有集成电绝缘、特别是用于电动马达或机器的轴承装置 - Google Patents

Abstract

具有集成电绝缘、特别是用于电动马达或电动机器的轴承装置。轴承装置包括轴承(10)，轴承具有能够相对彼此旋转的第一圈(12)和第二圈(14)。轴承装置包括至少一个绝缘套筒(22)，至少一个绝缘套筒安装在轴承的第二圈(14)上并具有外套(24)和绝缘内衬(26)，绝缘内衬(26)在径向上介于第二圈(14)与外套(24)之间并且由电绝缘材料制成。绝缘内衬(26)被包覆成型在轴承的第二圈(14)上并且在外套(24)上。外套(24)具有至少一个凹部(28)，用于附接绝缘内衬的突起(30)在凹部内延伸，突起具有与所述凹部互补的形状。

Description

具有集成电绝缘、特别是用于电动马达或机器的轴承装置

技术领域

本发明涉及轴承领域，特别是用在电动马达(electric motor)、电动机器(/电机)(electric machine)和相关联的设备中的轴承的领域。

背景技术

在电动马达或电动机器中，至少一个滚动轴承安装在电动马达或电动机器的壳体与旋转轴之间，以支撑该轴。

在操作(/工作)(operation)中，当轴旋转时，在所述轴与电动马达或电动机器的壳体之间可能出现电位差，这在滚动轴承的刚性地固定到轴的内圈与刚性地固定到壳体的外圈之间产生电流。

经过滚动轴承的组件的电流可能损坏这些组件，特别是滚动元件以及形成在内圈和外圈上的滚道。放电还可能引起振动。

为了克服这些缺点，已知的做法是用由陶瓷材料制成的滚动元件来代替由与内圈和外圈相同的钢制成的轴承滚动元件。这些通常被称为混合滚动轴承。

然而，这种混合滚动轴承相对昂贵。

因此，本发明旨在通过提出一种设计简单且便宜的轴承装置来克服上述缺点。

发明内容

本发明涉及一种轴承装置，包括轴承，所述轴承具有能够相对彼此旋转的第一圈和第二圈。

根据总体特征，所述轴承装置进一步包括至少一个绝缘套筒，所述至少一个绝缘套筒安装在所述轴承的第二圈上。

所述绝缘套筒具有外套(socket)和绝缘内衬，所述绝缘内衬在径向上介于所述轴承的第二圈与所述外套之间。所述绝缘内衬被包覆成型在所述第二圈上并且在所述外套上。所述绝缘内衬由电绝缘材料制成。

根据另一总体特征，所述外套具有至少一个凹部，用于附接所述绝缘内衬的突起在所述凹部内延伸，所述突起具有与所述凹部互补的形状。

因此，提供了一种具有集成的电绝缘的轴承装置，其与传统的混合滚动轴承相比是便宜的。此外，该轴承装置易于制造并且易于组装在相关联的电动马达或电动机器中。

此外，绝缘内衬由于其在径向上配置在轴承的第二圈与外套之间而不暴露于冲击。此外，如果绝缘内衬由合成材料或弹性体材料制成，则可以使该装置对温度变化的敏感性较小。

此外，当绝缘内衬被包覆成型时，它附接到第二圈和外套，无需任何附加元件或对轴承的第二圈进行特定加工以安装绝缘内衬。因此，可以使用具有标准的第一圈和第二圈的轴承。这降低装置的成本。

提出在外套上具有一个或多个凹部进一步增强了与绝缘内衬的刚性固定，只要在包覆成型期间在该凹部或这些凹部的内部形成一个或多个附接突起即可。绝缘内衬与外套之间在轴向方向上和在周向方向上的相对运动的风险尤其受到限制，特别是在温度变化的情况下。

在一个特定实施方式中，所述一个或多个凹部形成在所述外套的径向厚度中。该凹部或这些凹部可以正好穿过所述外套的径向厚度。替代地或组合地，该凹部或这些凹部可以是盲的。

所述外套包括在轴向上界定所述外套的两个相对的端面。

根据第一设计，所述一个或多个凹部从所述外套的两个端面中的一个端面在轴向上朝向另一个端面延伸。所述一个或多个凹部可以在所述另一个端面上开口或者保持在轴向上距所述另一个端面一定距离(at a distance)。

根据第二设计，所述外套的一个或多个凹部位于在轴向上距所述两个端面一定距离(/有距离)(at a distance)。换句话说，所述一个或多个凹部不在所述外套的端面上开口。

在一个特定实施方式中，所述外套在轴向端部处具有边缘(rim)，所述边缘在轴向上弯曲并且支承抵着(bearing against)所述绝缘内衬。外套的该边缘使得可以进一步限制外套与绝缘内衬之间至少在轴向方向上的相对运动的风险，特别是在温度变化的情况下。

在一个特定实施方式中，所述外套由金属制成。因此，外套可以被容易地加工到预定的径向公差(tolerance)。

所述轴承的第二圈包括外表面和与所述外表面相对的内表面，所述外表面和所述内表面界定所述第二圈的径向厚度。所述绝缘内衬可以在径向上包覆成型在所述外套上并且至少在所述第二圈的内表面和外表面中的一个表面上。

在一个实施方式中，所述绝缘内衬覆盖轴承的第二圈的整个所述表面。在这种情况下，所述绝缘内衬在轴向方向和周向方向上完全覆盖第二圈的所述表面。

轴承的第二圈包括在轴向上界定内表面和外表面的两个相对的端面。在一个实施方式中，所述绝缘内衬可以至少部分地包覆成型在所述端面中的一个端面上。

根据第一设计，所述外套界定所述装置的外表面。在这种情况下，第二圈是轴承的外圈。

根据第二替代设计，所述外套界定所述装置的内表面。在这种情况下，第二圈是轴承的内圈。

在一个特定实施方式中，轴承包括配置在第一圈的滚道与第二圈的滚道之间的至少一列滚动元件。滚动元件可以由金属制成。

本发明还涉及一种电动马达，包括壳体、轴和至少一个如上所述的轴承装置，所述轴承装置在径向上安装在所述壳体与所述轴之间。

附图说明

通过研究以非限制性示例给出并通过附图示出的实施方式的详细描述，将更好地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的第一实施方式的轴承装置的截面图，

图2是图1的轴承装置的外套的立体图，

图3是根据本发明的第二实施方式的轴承装置的外套的立体图，

图4是根据本发明的第三实施方式的轴承装置的外套的立体图，以及

图5是根据本发明的第四实施方式的轴承装置的截面图。

具体实施方式

图1中示出的轴承装置包括轴承10，轴承10具有能够相对彼此绕轴承的轴线X-X'旋转的第一圈12和第二圈14。在示出的实施方式中，第一圈12是轴承的内圈，第二圈14是外圈。

如下面更详细地描述的，轴承装置被设计成不传导电流。轴承装置具有集成的电绝缘。

轴承的内圈12和外圈14是同心的并且沿着轴承的轴线X-X'在轴向上延伸。内圈12和外圈14由钢制成。圈是实心的(solid)。

在示出的实施方式中，轴承10还包括在径向上介于内圈12与外圈14之间的成列滚动元件16，在这种情况下滚动元件16为球。滚动元件16由钢制成。轴承10还包括用于保持滚动元件16之间的规则周向间隔的保持架17。轴承10还可以具有密封件或密封凸缘。

内圈12包括圆柱形孔12a、在径向上与孔相对(/背对)的圆柱形轴向外表面12b以及在轴向上界定孔和外表面的两个在径向上相对的端面(未标示)。孔12a和外表面12b界定内圈12的径向厚度。

内圈12还包括形成在外表面12b上的用于滚动元件16的内滚道18。滚道18在径向上向外指向。

外圈14包括圆柱形轴向外表面14a、在径向上与外表面14a相对的圆柱形孔14b以及在轴向上界定孔和外表面的两个相对的径向端面14c、14d。外表面14a和孔14b界定外圈14的径向厚度。

外圈14还包括形成在孔14b上的用于滚动元件16的外滚道20。滚道20在径向上向内指向。

轴承装置还包括安装在外圈14上的电绝缘套筒22。绝缘套筒22安装在外圈14的外表面14a上。绝缘套筒22刚性地固定到外圈14。

绝缘套筒22包括外套(/插套/插座/座)(socket)24和在径向上介于外圈14与外套24之间的绝缘内衬(insulating lining)26。绝缘内衬26包覆成型在外圈14上和外套24上。

外套24具有环形形状。外套24在轴向上延伸。外套24被制成一体件。外套24包括圆柱形轴向外表面24a、在径向上与外表面24a相对的圆柱形孔24b以及在轴向上界定孔和外表面的两个相对的径向端面24c、24d。外表面24a和孔24b界定外套24的径向厚度。外套的外表面24a界定轴承装置10的外表面。换句话说，外表面24a限定轴承装置10的外径。

外套24具有形成在其径向厚度中的多个凹部28。在这种情况下，凹部28彼此相同。凹部28在径向上延伸。每个凹部28从孔24b延伸并且在外表面24a上开口。每个凹部28正好穿过外套的径向厚度。每个凹部28是贯通凹部。凹部28呈孔的形式(/形状)。

如在图2中可以部分地看到的，凹部28在周向方向上彼此规则地间隔开。作为另一种选择，可以设想不规则的周向间隔。在另一变型实施方式中，可以设想单个凹部28。

在示出的实施方式中，凹部28相对于外套的中间径向平面居中。作为另一种选择，一个或多个凹部28可以相对于该中间径向平面偏移。在示出的实施方式中，凹部28呈圆形孔的形式。作为变型，凹部28可以具有其他形状，例如椭圆形或多边形，诸如正方形、矩形等。

有利地，外套24由金属制成。因此，如果需要，外套的外表面24a可以被容易地加工到预定的公差。优选地，外套24由钢制成。外套24可以通过切割、压制和轧制金属板坯料来获得。作为另一种选择，外套24可以从管或从锻造和/或轧制和/或烧结坯料获得。凹部28可以例如通过冲压形成。

绝缘内衬26由电绝缘材料制成。绝缘内衬26可以例如由合成材料(诸如PEEK或PA46)制成，或者可以由弹性体材料(例如橡胶)制成。

再次参照图1，绝缘内衬26在径向上介于外圈的外表面14a与外套的孔24b之间。绝缘内衬26覆盖外圈的外表面14a。在这种情况下，绝缘内衬26相对于轴向方向和周向方向完全覆盖外表面14a。绝缘内衬26还覆盖外套的孔24b。在这种情况下，绝缘内衬26还相对于轴向方向和周向方向完全覆盖孔24b。

如上所述，绝缘内衬26被包覆成型在轴承的外圈14上和外套24上。绝缘内衬26被包覆成型在外圈14的外表面14a上和外套24的孔24b上。

绝缘内衬26具有环形形状。绝缘内衬26在轴向上延伸。绝缘内衬26包括圆柱形轴向外表面26a、在径向上与外表面26a相对的圆柱形孔26b以及在轴向上界定孔和外表面的两个相对的径向端面26c、26d。外表面26a和孔26b界定绝缘内衬26的径向厚度。外表面26a与外套的孔24b径向接触。孔26b与外圈的外表面14a径向接触。

在示出的实施方式中，外圈、绝缘内衬和外套的面14c、26c、24c和14d、26d、24d分别共面。

作为另一种选择，可以设想其他配置。例如，绝缘内衬26可以具有小的轴向尺寸并且在轴向上从外圈的面14c、14d后退设置。作为另一种选择，绝缘内衬26可以具有大的轴向尺寸并且在轴向上突出超过外圈的面14c、14d。在这种情况下，绝缘内衬26可以至少部分地覆盖这些面14c、14d。作为变型，绝缘内衬26可以至少部分地覆盖外套的面24c、24d。

在另一替代方案中或组合地，外套24可以相对于面26c和26d在轴向上突出超过绝缘内衬26，或者在轴向上从这些面后退设置。

绝缘内衬26还包括多个突起30，多个突起30从外表面26a在径向上向外延伸，并且每个突起被接纳在外套的凹部28中的一个中。每个突起30具有与相关联的凹部28互补的形状。每个突起30接触抵着相关联的凹部28的内边缘。突起30延伸到凹部28中并且与外套的外表面24a平齐。突起30在绝缘内衬26的包覆成型期间形成在外表面26a上。

如下制造轴承装置。

在第一步骤中，将轴承10和外套24安装在设置用于包覆成型绝缘内衬26的模具内。在安装在模具内的该位置中，外套24在径向上与轴承的外圈14相距一定距离(/有距离)(at a distance)。

接下来，在第二连续步骤期间，在轴承的外圈14上和外套24上包覆成型绝缘内衬26。如上所述，在该步骤期间形成绝缘内衬的突起30，突起30促进与外套24的附接。

最后，将呈整体组件形式的轴承装置从模具中移除。

在该实施方式中，外套的凹部28位于在轴向上距其两个端面26c、26d一定距离处。作为变型，可以设想其他布置。

例如，在图3中示出的实施方式中，其中相同的元件具有相同的附图标记，外套24具有在轴向上形成在外套的一侧的第一组凹部32以及在轴向上形成在外套的相对侧的第二组凹部34。在示出的实施方式中，凹部32、34彼此相同。凹部32、34形成在外套的径向厚度中。每个凹部32、34从孔24b在径向上延伸并且在外表面24a上开口。每个凹部32、34正好穿过外套24的径向厚度。每个凹部32、34是贯通凹部。

凹部32从外套的端面24c在轴向上朝向端面24d。凹部34从外套的端面24d在轴向上朝向端面24c延伸。凹部32、34具有限制的轴向尺寸。凹部32、34可以通过切割形成。

在示出的实施方式中，一组中的凹部32、34在周向方向上彼此规则地间隔开。作为另一种选择，可以设想不规则的周向间隔。在另一变型实施方式中，可以设想在外套的每侧具有单个凹部32、34。

在示出的实施方式中，一组中的每个凹部32相对于另一组中的凹部34在周向方向上偏移(/错开)。作为变型，可以设想一组中的每个凹部32与另一组中的凹部34中的一个凹部在周向方向上对齐的配置。

在示出的实施方式中，凹部32、34呈矩形孔的形式。作为变型，凹部32、34可以具有其他形状，例如其他多边形形状或椭圆形等。

如在所描述的第一示例中，配备有该外套的装置的绝缘内衬包括在其包覆成型期间形成的多个突起，并且每个突起延伸到凹部32、34中的一个中并且具有与所述相关联的凹部互补的形状。

在图4中示出的实施方式中，外套24具有以轴向狭槽的形式形成的凹部36，该轴向狭槽从端面24c延伸并且在端面24d上开口。凹部36还正好穿过外套24的径向厚度。

如在先前的示例中，配备有该外套的装置的绝缘内衬包括在其包覆成型期间形成并且延伸到凹部36中并具有互补形状的突起。

在该实施方式中，凹部36在轴向上在外套的两个端面24c、24d上开口。作为另一种选择，凹部36不在端面24c、24d中的一个端面上开口。此外，在该示例中，凹部36的边缘是直的。作为另一种选择，可以设想这些边缘的其他形状，例如波纹状。

凹部36可以通过切割形成。作为另一种选择，凹部36可以在外套的成形期间通过卷绕或通过周向自由端部的卷绕和弯曲而形成。

在另一变型实施方式中，还可以设想外套24设置有一个或多个凹部，所述一个或多个凹部呈在轴向上延伸或螺旋地延伸的槽的形式。

图5中示出的实施方式(其中，相同的元件具有相同的附图标记)与第一示例的不同之处在于，外套24在一个轴向端部处包括边缘(rim)38，边缘38在轴承的外圈14的相对侧在轴向上支承抵着绝缘内衬26。边缘38从所述轴向端部在径向上向内延伸。边缘38相对于外套的孔24b在径向上向内突出。边缘38在轴向上支承抵着绝缘内衬的端面26c。边缘38通过弯曲外套而形成。在该实施方式中，外套24也被制成为一体件。边缘38可以具有环形形状，或者作为另一种选择可以呈在周向方向上彼此间隔开的扇区的形式。在后一种情况下，边缘38通过弯曲和切割外套而形成。

在该实施方式中，绝缘内衬26与轴承的外圈的端面14c、14d平齐。作为另一种选择，绝缘内衬26可以至少部分地接纳轴承的外圈的端面14c、14d。

在示出的实施方式中，外套的一个或多个凹部穿过外套24的径向厚度。作为另一种选择，外套的一个或多个凹部可以是盲的。在另一实施方式中，替代地或组合地，外套可以设置有在其径向厚度中延伸的一个或多个凹部，或者设置有从其端面24c、24d中的一个端面在轴向上延伸的一个或多个凹部。

此外，如上所述，在示出的实施方式中，轴承的第一圈12是内圈，并且绝缘内衬26包覆成型在其上的第二圈14是外圈。作为另一种选择，可以设想相反的配置，其中绝缘内衬26包覆成型在其上的第二圈14是内圈。在这种情况下，绝缘套筒位于内圈的孔12a中。绝缘内衬则在径向上介于内圈的孔12a与外套的外表面之间。外套的孔界定轴承装置的孔。

在所描述的实施方式中，装置的轴承具有单列滚动元件。作为变型，轴承可以具有多列滚动元件。此外，滚动轴承可以包括除球之外的其他类型的滚动元件，例如滚子。在另一变型中，轴承可以是没有任何滚动元件的滑动轴承。

Claims (10)

1.一种轴承装置，包括轴承(10)，所述轴承(10)具有能够相对彼此旋转的第一圈(12)和第二圈(14)，其特征在于，所述轴承装置包括至少一个绝缘套筒(22)，所述至少一个绝缘套筒(22)安装在所述轴承的第二圈(14)上并且具有外套(24)和绝缘内衬(26)，所述绝缘内衬(26)在径向上介于所述第二圈(14)与所述外套(24)之间并且是由电绝缘材料制成的，所述绝缘内衬(26)包覆成型在所述轴承的第二圈(14)上并且在所述外套(24)上，所述外套(24)具有至少一个凹部(28；32、34；36)，用于附接所述绝缘内衬的突起(30)在所述凹部内延伸，所述突起具有与所述凹部互补的形状。

2.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述凹部(28；32、34；36)形成在所述外套(24)的径向厚度中。

3.根据权利要求2所述的轴承装置，其特征在于，所述凹部(28；32、34；36)正好穿过所述外套(24)的径向厚度。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承装置，其特征在于，所述外套(24)包括在轴向上界定所述外套的两个相对的端面(26c、26d)，所述凹部(32、34；36)从两个端面中的一个端面在轴向上朝向另一个端面延伸。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴承装置，其特征在于，所述外套(24)包括在轴向上界定所述外套的两个相对的端面(26c、26d)，所述凹部(28)位于在轴向上距所述两个端面一定距离处。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承装置，其特征在于，所述外套(24)在轴向端部处具有边缘(38)，所述边缘(38)在轴向上弯曲并且支承抵着所述绝缘内衬(26)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承装置，其特征在于，所述外套(24)是由金属制成的。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的轴承装置，其特征在于，所述轴承的第二圈(14)包括外表面(14a)和与所述外表面相对的内表面(14b)，所述外表面(14a)和所述内表面(14b)界定所述第二圈(14)的径向厚度，所述绝缘内衬(26)包覆成型在所述外套(24)上并且至少在所述第二圈(14)的内表面和外表面中的至少一个表面上。

9.根据权利要求8所述的轴承装置，其特征在于，所述轴承的第二圈(14)包括在轴向上界定所述外表面(14a)和所述内表面(14b)的两个相对的端面(14c、14d)，所述绝缘内衬(26)至少部分地包覆成型在所述端面中的一个端面上。

10.一种电动马达，包括壳体、轴和至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的轴承装置，所述轴承装置在径向上安装在所述壳体与所述轴之间。

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