CN1845421B

CN1845421B - 电机

Info

Publication number: CN1845421B
Application number: CN2006100735446A
Authority: CN
Inventors: H·舒尔茨
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Bamberg Co ltd
Priority date: 2005-04-08
Filing date: 2006-04-10
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-04-10
Also published as: CN1845421A; EP1710894B1; US20060251353A1; DE502005007505D1; US7777379B2; EP1710894A1

Abstract

本发明涉及一种电机(1)。为了以简单的方式防止通过转子轴承的轴向载荷损伤这样一种电机(1)，提出一种用于承受轴承(6、7)的轴向载荷的阻尼元件(11、18、22、27)，此外，该阻尼元件还减小轴承(6、7)的轴向间隙(8)。在轴承(6、7)经受轴向载荷时，该阻尼元件(11、18、22、27)用于将动能转变为变形功。本发明特别适合用在汽车的电动机中。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种具有一转子、一定子和一用于转子的轴承的电机。

背景技术

具有一转子和一定子的电机一方面可以用于产生电流的发电机，另一方面可以作为驱动马达使用。当这种电机遭到不恰当的处理时，例如正面撞击或者正面坠落时由于转子的自重比较重可能造成不可逆转的损伤。其中电机是撞击式地放下还是从小高度坠落无关紧要。若撞击的是轴承端盖或者轴则必然产生多数是轴承受损伤。另一受损伤的原因是不适当的运输，特别是在装有垂直设置的轴的电机的运输。特别是由于路面的凹坑或由于轨缝撞击会出现这种类型的损伤。最后在使用电机时的高的轴向加速也会导致重度损伤。若将电机用作汽车领域的驱动装置特别会出现这种情况。

通过上述原因造成的损伤很难识别。这就造成特别是有运输损伤或操作不当造成的损伤时将轴承有损伤的电机仍然用于它们的规定的使用领域。其结果是常常造成电机过早出现故障。

其中可通过在操作电机时特别细心防止上述问题。为此需要发布专门的工作指南，或者采取其它措施，例如人员培训。为了避免运输损伤已公知采用合适的包装。可通过电机的安装位置部分地补偿特别是在汽车领域通过高的轴向加速所造成的损伤危险。

所有避免轴承损伤的已公开的措施的一个共同点是这些措施比较麻烦，并且/或费用昂贵。虽然如此若电机还是出现损伤，并且已经装上了这种电机，这就要求很费事的修理，特别是要求更换轴承，或者要求更换整个电机。

由CH 315 972A已知一种用于支承在多个滚动轴承中的轴的补偿装置，其中为了限制轴向间隙并为了对于沿轴向主向的机械振动进行阻尼，设置了一种橡胶环，该橡胶环在不变形的状态下具有一种环形的横截面。

GB 412 491A描述了一种用于对于支承在球轴承中的轴进行径向阻尼的阻尼元件，它的一侧贴靠在球轴承的止挡上，而它的另一侧贴靠在圆锥形的轴承孔上。

由DE 12 54 915B已知一种球轴承或者辊子轴承，其中将一种阻尼体布置在球轴承的外滚动环的两个部件环之间来作为阻尼体，该阻尼体由一种支承环制成，在该支承环的两侧沿着其长度布置不间断的弹性层。

发明内容

因此，本发明的任务是以简单的方式防止由于轴向载荷造成电机的损伤。

这个任务是通过按照本发明所述的一种电机完成的。据此，电机具有转子、定子、用于转子的轴承以及减小轴承轴向间隙的、且用于承受对轴承的轴向载荷的阻尼元件，其特征在于，阻尼元件具有基本为三角形的横截面，其中，阻尼元件的两个支承表面具有槽，其中，槽底彼此错位地设置。

本发明的基本构思是为了保护电机的轴承，特别是在具有一个或者多个滚动轴承的轴承中设置一个具有双重功能的阻尼元件。该阻尼元件一方面用于承受轴承的轴向载荷，另一方面减小轴承的轴向间隙。这样，一方面提供了特别简单的和低廉的解决方案，以使轴承的轴向载荷可能的后果最小化。另一方面也完成了轴向间隙的补偿，这提高了轴承中的轴的平静的运转。这导致更小磨损，并因此提高轴承的使用寿命。同时减小轴承噪声，或者完全避免噪声。总之，通过这一措施明显地延长电机的使用寿命。

在转子经受轴向载荷时，阻尼元件通过将动能转变为变形功有助于减小轴承的载荷。换句话说，阻尼元件吸收碰撞或者类似事故的能量，其中该阻尼元件变形，同时将所供给的能量转变为热能。换句话说，作用到轴承的峰值负荷通过缓慢地制动轴向运动而被最小化。其中所出现的动能转化为变形功和热能。在碰撞或者类似事故之后，轴承缓慢地返回到原始位置。这样就可以简单的方式特别可靠地保护电机。

通常由单个的构件公差或者轴承间隙本身造成的转子的轴向间隙通过使用本发明的阻尼元件可降低直到零。这样就可避免在磁场中特别是转子的轴向振动，而在某些运行状态中转子易于出现这种振动。

根据本发明的阻尼元件具有一种基本上为三角形的横截面。由此有效地阻止在非常强烈的载荷时所述阻尼元件的一种特别强烈的变形。

本发明可在许多电机中使用。然而本发明特别有利地用在汽车的电动机中，例如用在散热器风扇的驱动装置中。

在下文中对本发明的一些有利的设计方案进行了说明。

据此特别有利的是，阻尼元件由一种塑料材料制成、例如人造橡胶或者橡胶。本发明的阻尼元件采用塑料材料特别有利，因为塑料材料构件特别便宜，并且可以造成任意形状。另一方面由于用于每种使用情况都有许多现有的塑料，所以可以找到一种具有用于承受所出现的力和在环境条件方面-例如温度、介质(酸、水等)等方面的最佳特性的合适材料。

根据本发明的一个特别有利的实施方式，阻尼元件设置在轴承的浮动轴承上，同时在那里用于减少轴承轴向间隙。为此目的更为有利的是，将阻尼元件设置在非轴向固定的轴承(浮动轴承)的立式外环和一个为此设置的、浮动轴承的轴承支撑部位的轴向挡块之间。这样，该阻尼元件按照一种本身已公知的所谓的“球轴承补偿垫圈”方式使用。这些补偿垫圈其中也有用作轴垫圈，在已公知的轴承中用于减小轴向间隙。然而，它们只是有条件地适合用于减震，因为在比较小的轴向撞击时就已达到最大允许力和回弹行程。

阻尼元件可以以考虑现有安装空间和所出现的力的每种形式存在。根据本发明的另一有利实施方式，阻尼元件包围转子轴。在这种情况下有利的是，阻尼元件具有简单环的形状。环形形状特别合适，因为它和轴承的预先规定的几何形状最好地匹配。此外，相对于多个单个地设置的阻尼元件，它还有不需要附加的保持元件的优点。

特别当阻尼元件设计为环形时，该阻尼元件可以具有对称的横截面。在这种情况下，该横截面可以是基本为圆形的、矩形的、或者椭圆形的横截面。这种类型的阻尼元件可特别廉价地制造，虽然如此仍然完成所希望的阻尼功能。特别是在沿轴向方向延长的横截面中实现延长阻尼行程或者回弹行程，从而提高阻尼。

作为对称的横截面的替代方案，阻尼元件也可具有一种非对称的横截面。其中使用三角形状证明特别合适。三角形状在非常强烈的载荷时尤其能有效地阻止阻尼元件的太强烈的变形。

此外，若阻尼元件在它的外壳表面上具有可变形的补偿元件是特别有利的、特别是一些环形的连接片形式的补偿元件。这些元件有助于补偿径向公差。换句话说它们用于扩大直径公差范围。

阻尼元件的上、下支承表面优选地和贴置的结构元件的形状相适配。其中，一个均匀的、光滑的支承表面对于特别均匀的力的承受是合适的。为了在小的力时实现高的变形度，优选地将阻尼元件如此地设计，即至少一个支承表面具有一些槽。

若两个支承表面具有槽、并且这些槽如此设置：槽底彼此错位，这样，在小力时可以实现高的变形度。其中，槽的数量、尺小和位置可根据使用情况而变化。所得到的波浪形状有助于轴承的比较软的调整。换句话说，根据本发明的阻尼元件也可用于轴承的调整。

若阻尼元件具有对置的槽，则不再可能位移到对置的槽中去，其结果是较为硬的调整。

附图说明

下面通过几个实施例对本发明进行说明，其中，借助附图对这些实施例进行更详细地说明，这些附图是：

图1一个在撞击到轴时的电机的示意图；

图2一个在撞击到背面时的电机的示意图；

图3一个安装在轴承支撑部位上的、且具有根据本发明的处于松弛状态的阻尼元件的滚动轴承的横截面图；

图4一个安装在轴承支撑部位上的、且具有根据本发明的处于受载状态的阻尼元件的滚动轴承的横截面图；

图5一个部分被切断的第一阻尼元件；

图6一个部分被切断的第二阻尼元件；

图7一个具有错位槽的第三阻尼元件；

图8一个具有对置槽的第四阻尼元件。

具体实施方式

图1表示一个没有根据本发明的阻尼元件的常规电动机1的示意图，它在汽车中作为散热器风扇的驱动装置使用。电动机1包括一个转子2和一个定子3，它们设置在一个机壳4中。转子轴5一侧位于一个固定轴承6中，另一侧位于一个浮动轴承7中，其中，阻止固定轴承6轴向位移。轴承6、7设计为滚动轴承。在这种情况下，通过公差范围以及轴承间隙规定了转子2的轴向间隙8。当撞击到转子轴5上时轴承6沿轴向方向9受到载荷。其结果是引起转子2与所有其它结构部件、特别是定子3和壳体4之间的相对运动。

图2表示撞击到电动机1的背面10时的情况。在此主要结构部件也产生相对运动，其中，在这种情况中转子2随着轴承6、7运动。

为了避免对轴承6、7施加轴向峰值负荷，如图3所示在电动机1的浮动轴承7上设置一个根据本发明的阻尼元件11。通过这一措施不必再阻止固定轴承6的轴向位移。换句话说，当轴承遭受轴向载荷时，整个转子2都可轴向位移，而不出现损伤。

阻尼元件11设置在浮动轴承7的外环12和为此而设置的轴承支撑部位14的轴向挡块13之间。在此所示的实施方式中，阻尼元件11的安装位置大体相应于补偿垫圈的安装位置。

图3表示处于松弛状态的阻尼元件11的位置。当浮动轴承7沿轴向方向9受到载荷时阻尼元件11发生变形，参见图4。其中，由于几何形状情况、特别是由于轴承支撑部位14对结构空间的径向限制，阻尼元件11发生如此形式的挤压，即该阻尼元件沿轴向方向9被挤压，并且由此同时沿径向方向、也就是横向于轴向方向9向内偏移。

根据要求和空间情况，可以自由选择阻尼元件11的直径和圆环大小径差(Schnurstaerke)。然而其中要注意的是，特别是在轴向载荷时，将浮动轴承7的内腔封闭的盖片15不因阻尼元件11而发生变形。图5至8示例性地表示各种阻尼元件。

图5表示的环形的阻尼元件11具有一个对称的横截面，如同它是由两个上下设置的“O型密封环”组合而成。为了清楚起见，从阻尼元件中切掉了一个环形段。阻尼元件11的上支承表面16和下支承表面17是均匀光滑的，这样在装入状态时阻尼元件11就在一侧整个表面地处于浮动轴承7的外环12上，并且另一侧紧靠轴承支撑部位14的轴向挡块13。通过纵长的横截面形状，达到比较长的回弹行程，并且从而达到高的阻尼。

图6表示的阻尼元件18具有一个三角形的横截面，其中，阻尼元件18的外壳19基本是平坦的，而横截面向环中心20方向或多或少形成尖角。为了清楚起见，从阻尼元件18中又切去一个环形段。通过横截面的三角形，在受到大的载荷时可有效地防止阻尼元件18的中间横向弯曲。

图6所示的阻尼元件18在外壳19的表面上具有形式为环形连接片21的可变形的补偿元件。该连接片21在安装状态时向轴承支撑部位14方向突起，从而减小径向轴承间隙。

图7所示的阻尼元件22在它的上支承表面和它的下支承表面23、24上具有一些槽25。其中这些槽25如此地均匀分布：槽底26和支承表面23、24的剩余部分交替。其中，上支承表面23上的槽25和下支承表面24上的槽25错位地设置，这样，在小力时可实现高的变形度。

图8所示阻尼元件27在这两个支承表面23、24上也具有槽25。然而这些槽是对置的，这样就不再可能分别偏移到对置的槽中。

Claims

1.电机(1)，它具有转子(2)、定子(3)、用于转子(2)的轴承(6、7)以及减小轴承(6、7)轴向间隙(8)的、且用于承受对轴承(6、7)的轴向载荷的阻尼元件(11、18、22、27)，所述阻尼元件(11、18、22、27)具有基本为三角形的横截面，其中，阻尼元件(11、18、22、27)的两个支承表面(23、24)具有槽(25)，并且槽底(26)彼此错位地设置，其中所述阻尼元件设置在所述轴承(6、7)的浮动轴承上，所述阻尼元件(11、18、22、27)设置在浮动轴承的外环(12)与浮动轴承的轴承支撑部位(14)上的轴向挡块(13)之间，所述阻尼元件包围转子轴(5)，并且所述阻尼元件(11、18、22、27)具有一种环形形状。

2.按照权利要求1所述的电机(1)，其中，阻尼元件(11、18、22、27)由一种塑料材料制成。

3.按照权利要求1所述的电机(1)，其中，阻尼元件(11、18、22、27)在它的外壳表面(19)上具有可变形的补偿元件(21)。