電機的制作方法

文檔序號：11137767閱讀：697來源：國知局

本發明涉及電機，其具有緊固在軸上的轉子。電機尤其是電動馬達和例如是工業設備的組成部分。本發明此外還涉及具有電機的驅動器和電機的適配器。

背景技術：

工業設備通常具有多個促動器，借助這些促動器來加工工件。其中每個促動器還包括通常具有電動馬達的驅動器，驅動器的另外的構件，例如借助其加工工件的主軸或借助其輸送工件的組成部分的輸送帶聯接至該電動馬達上。通常，電動馬達由第一制造商制造，而借助電動馬達驅動的構件由第二制造商制造。因此需要的是，電動馬達和借助電動馬達驅動的構件的組成部分在它們聯接的區域中彼此相協調。為了可以在相應的制造中使用盡可能多的相同部件，已知的是，使這些組成部分標準化。例如，軸在內部或外部帶有齒。在此，由齒深預定了能傳遞的最大轉矩，其與將導致齒的塑性變形的力相對應。

為此替選地，電動馬達的軸在其周邊上借助螺絲與受驅動的構件的軸旋接。為此，不僅電動馬達而且待驅動的構件在它們各自的軸的自由端部側上具有所謂的孔圈(Lochkranz)，在孔圈的軸向延伸的孔中剛好引入螺絲。在此必須的是，兩個孔圈的直徑正好相同。如果螺絲具有比較大的與電動馬達的旋轉軸線的間距，那么也可以實現傳遞比較大的轉矩。換而言之，在這種情況下需要軸具有比較大的直徑。在此，軸通常設計為空心軸，以便提供電動馬達的高的動力、由于軸的增大的直徑，還需要比較大的軸承，用以以能繞旋轉軸線轉動的方式支承軸，這一方面增大了摩擦，另一方面增加了成本。

技術實現要素：

本發明的任務在于說明一種特別合適的電動馬達和一種特別合適的驅動器，其中，優選降低了制造成本。

根據本發明，該任務在電動馬達方面通過權利要求1的特征來解決，在驅動器方面通過權利要求9的特征來解決并且在電動馬達的適配器方面通過權利要求10的特征來解決。有利的改進方案和設計方案是從屬權利要求的主題。

電機具有轉子，該轉子接駁在馬達軸上。例如，轉子松動地插裝到馬達軸上，但優選的是，轉子緊固在馬達軸上。在運行時，馬達軸繞旋轉軸線旋轉。優選地，馬達軸由金屬制成，從而提供了比較堅固的驅動器。優選地，馬達軸設計為實心軸，也就是說尤其是在中間沒有鉆出孔。按照適宜方式，馬達軸根據柱體的類型來構造。馬達軸尤其是以能繞旋轉軸線轉動的方式支承。按照適宜方式，電機為此具有軸承，例如兩個軸承。軸承尤其是球軸承，這減小了摩擦并且因此提高了效率。電機此外還包括定子，其按照適宜方式在周邊側包圍轉子。換而言之，電機是內轉動件。

電機例如是發電機，但是優選是電動馬達，例如尤其是永磁激勵的同步馬達。按照適宜方式，電動馬達是無刷的。電動馬達例如具有在3kW與1500kW之間，尤其在3kW與200kW之間的額定功率，或在20kW與350kW之間的額定功率。電動馬達的額定轉速例如在100轉/min至1000轉/min之間，按照適宜方式在100轉/min至500轉/min之間，或在350轉/min至1500轉/min之間。電動馬達尤其是工業設備的組成部分。按照適宜方式，電動馬達是驅動器的組成部分，在運行時，借助該驅動器至少部分地加工待制造或待加工的工件。

電機設置和安裝用于與待驅動的構件機械聯接。為此，電機包括同中心地布置在馬達軸上的適配器。換而言之，適配器的重心在旋轉軸線上，并且在運行中，適配器按照適宜方式繞旋轉軸線旋轉。按照合適的方式，適配器包括尤其是中間的留空部，其沿軸向方向，也就是平行于旋轉軸線延伸。按照適宜方式，留空部布置在旋轉軸線的區域中。優選地，馬達軸布置在留空部之中。按照適宜方式，適配器由金屬，例如不銹鋼制成，這提高了堅固性。例如，適配器碟狀、板狀或盤狀地設計。按照適宜方式，適配器基本上垂直于旋轉軸線地布置。在裝配狀態下，待驅動的構件，尤其是待驅動的構件的在運行時旋轉的組成部分緊固在適配器上。

適配器貼靠在轉子的端側上，其中，在轉子與適配器之間形成形狀鎖合(Formschluss)。換而言之，適配器在轉子端側形狀鎖合地貼靠在轉子上。例如，適配器與轉子直接機械接觸。在運行時，借助形狀鎖合不僅實現了傳遞繞旋轉軸線的旋轉運動，而且實現了在轉子與適配器之間傳遞轉矩。如果電機設計為電動馬達，那么就實現了從轉子到適配器的傳遞。因此，在運行中，適配器與轉子同步地繞旋轉軸線旋轉。因此，待驅動的構件的緊固在適配器上的組成部分也繞旋轉軸線旋轉，并且借助適配器實現了在待驅動的構件與電機轉子之間的轉矩傳遞。按照適宜方式，借助形狀鎖合阻止了適配器相對于轉子的尤其僅存在的切向運動。

借助適配器可以實現將多個不同的待驅動的構件與電機聯接。在此，僅需適配器匹配于各個待驅動的構件，而不必改變轉子。借助適配器與轉子之間的形狀鎖合，在此始終確保待驅動的構件與電機轉子之間的轉矩傳遞。因此，一方面可以實現轉子的制造與各個待驅動的構件無關以及可以實現隨后改變使用目的。另一方面無需使電機的其他組成部分，像例如電機的軸承匹配于待驅動的構件，這引起減小的結構耗費。

例如，適配器緊固在馬達軸上。但是特別優選地，適配器僅插裝到馬達軸上，也就是不接駁在該馬達軸上。以這種方式使裝配變得容易，這是因為在裝配時，適配器可以與馬達軸的角位置無關地相對于轉子取向。按照適宜方式，在馬達軸與適配器之間建立間隙配合。以這種方式可以實現比較省力的裝配，但是排除了適配器相對于馬達軸的徑向移動，這可能導致不平衡和因此電機的損壞。按照適宜方式，借助馬達軸阻止了適配器的徑向運動。

例如，馬達軸在自由端部側包括螺紋。螺紋優選位于轉子/馬達軸的面對待驅動的構件的側上。例如，螺紋是外螺紋。在裝配狀態下，鎖定元件擰到螺紋上，其中，適配器布置在轉子與鎖定元件之間。例如，適配器在功能上，但優選在空間上布置在轉子與鎖定元件之間。優選地，借助鎖定元件來固定適配器，以防軸向移動。換而言之，借助鎖定元件阻止了適配器的軸向運動。按照適宜方式，借助鎖定元件防止了適配器與轉子之間的形狀鎖合的松脫。例如，借助鎖定元件使適配器擠壓轉子，或者適配器在不施加力的情況下貼靠在轉子上。鎖定元件尤其是貼靠在適配器上。

例如，鎖定元件同樣具有螺紋。鎖定元件尤其是根據螺母的類型來設計，并且按照適宜方式，鎖定元件是螺母。由于鎖定元件，即使在電機震動時也阻止了待驅動的構件從電機上脫落并且提高了堅固性。

優選地，鎖定元件與適配器直接機械接觸，這引起減少的制造成本。為此替選地，在鎖定元件與適配器之間布置有另外的元件，例如O形圈、彈簧圈或波形彈簧墊圈，借助其防止了在裝配時的損傷或鎖定元件的脫落。按照適宜方式，適配器包括留空部，鎖定元件布置在該留空部之中。留空部例如根據盲孔的類型設計。按照適宜方式，留空部借助適配器的罐狀的區段來提供。以這種方式，一方面減小了軸向結構空間，并且另一方面防止了鎖定元件或螺紋的損傷。

在為此替選的方案中，適配器借助螺絲保持在轉子上，該螺絲相對于馬達軸徑向錯開。換而言之，螺絲具有與旋轉軸線的間距，該間距按照適宜方式大于馬達軸的外直徑。按照適宜方式，螺絲在此沿軸向方向延伸。例如，螺絲布置在適配器與轉子之間的形狀鎖合的區域中。按照適宜方式，適配器借助螺絲緊固在轉子上。適配器尤其是包括鉆孔，螺絲位于該鉆孔之中。以這種方式，無需為了將適配器相對于轉子固定以防軸向運動而成本比較高昂地加工電機的馬達軸或另外的部件。螺絲在此尤其是承擔了鎖定元件的功能，該鎖定元件在該實施方式中優選并不存在。例如，電機包括多個這種類型的螺絲，這進一步提高了固定性。這些螺絲尤其是關于旋轉軸線對稱地布置，從而避免構造出不平衡。

適配器優選包括孔圈，在裝配狀態下，待驅動的構件緊固在該孔圈上。孔圈的直徑優選大于馬達軸的直徑。孔圈具有多個孔，這些孔例如根據長形孔的類型來實施。但是優選地，這些孔設計為鉆孔，也就是圓的留空部。孔與旋轉軸線的間距尤其是恒定的，并且優選大于提供適配器與轉子之間的形狀鎖合的元件與旋轉軸線的間距。以這種方式，適配器在一側在待驅動的構件上的裝配與適配器在另一側在轉子上的裝配基本上彼此無關。例如，孔圈包括三至三十個孔、五至與二十個孔、八至十五個孔和例如十二個孔。在裝配狀態下，在每個孔之中布置有螺絲。例如，孔是平滑的或者具有內螺紋，借助該內螺紋容納螺絲。待驅動的構件的驅動軸尤其是緊固在馬達軸上。待驅動的構件的驅動軸優選同樣具有孔圈，并且適配器的孔圈例如以如下方式與驅動軸的孔圈相協調，即，使兩個孔圈的孔在裝配狀態下彼此對齊。

例如，轉子在其端側上是至少部分開齒的。換而言之，多個齒在轉子的面對適配器的端側上加工到轉子中。齒尤其是位于轉子的端側的徑向中心。例如，轉子的端側的僅一個內區域是開齒的，該內區域的半徑例如相當于轉子半徑的一半。例如，該內區域的半徑小于或等于轉子半徑的40％、30％或20％。按照適宜方式，齒徑向地延伸，從而在齒之間形成的槽同樣根據星狀物的類型徑向地延伸。按照適宜方式，槽或齒的寬度在此隨著與旋轉軸線的間距的增大而增加。換而言之，每個齒根據圓弧段的類型形成。齒或槽的橫截面例如是梯形的。按照適宜方式，適配器的組成部分，例如適配器的唯一的、徑向地延伸的凸輪位于以這種方式形成的槽中，用以構造出形狀鎖合。

適配器尤其是在其端側上是至少部分開齒的，其中，適配器的面對轉子的端側尤其是開齒的，適配器的開齒的區域尤其是繞旋轉軸線地布置。按照適宜方式，齒基本上徑向地延伸。例如，轉子或適配器包括五至二十個齒、七至八個齒并且例如十四個齒。

特別優選地，不僅適配器而且還有轉子在端側是至少部分開齒的，其中，借助齒部提供了適配器與轉子之間的形狀鎖合。在此，齒優選徑向地延伸，并且開齒的區域圍繞馬達軸根據圈的類型延伸。按照適宜方式，開齒的區域的直徑小于或等于轉子直徑的一半、三分之一或四分之一。齒尤其是根據平槽的類型來設計。由于齒，一方面確保了轉矩在適配器與轉子之間的比較高效的傳遞。另一方面，如果齒徑向地延伸，那么在建立形狀鎖合的情況下將適配器定位在轉子的端側上時實現了適配器關于旋轉軸線的定心，因此裝配得以簡化。

適配器尤其是轉動對稱的，例如點對稱的。適配器尤其是在繞旋轉軸線轉動了15°、30°或60°的角度時投射到其本身上。以這種方式避免了適配器的不平衡。

驅動器包括帶有驅動軸的待驅動的構件。驅動器此外還包括帶有轉子的電機，該轉子接駁在馬達軸上。同中心地布置在馬達軸上的適配器形狀鎖合地貼靠在轉子的端側上，待驅動的構件緊固在適配器上。在此按照適宜方式，優選具有孔圈的驅動軸在此緊固在適配器上。按照適宜方式，借助螺絲實現緊固。換而言之，適配器和驅動軸彼此旋接。因此，驅動軸與馬達軸聯接，從而如果電機是電動馬達，那么驅動軸借助電機來驅動。

電機優選是電動馬達，例如永磁激勵的同步馬達。驅動器例如是工業設備的組成部分，其中，按照適宜方式，借助待驅動的構件對要借助工業設備制造或加工的工件進行至少部分地加工，尤其是機械加工。驅動器例如是擠出器、注塑機、印刷機、轉臺、擠壓機、卷繞機、拉絲機或木材加工機，其中，按照適宜方式在此調整被驅動的構件。被驅動的構件例如是軋輥、螺旋輸送器或其他滾子。

適配器尤其是電機的組成部分。適配器設置和安裝用于貼靠在電機轉子的端側上并且布置在馬達軸上。為此，適配器優選包括用于馬達軸的中心的留空部和用于構造出形狀鎖合的結構，例如齒部，尤其是平槽齒部。

附圖說明

下面結合附圖詳細闡述本發明的實施例。其中：

圖1示意性且簡化地示出具有受驅動的構件和電動馬達的驅動器；

圖2透視地從電動馬達的A側示出電動馬達，其帶有適配器；

圖3根據圖2示出具有適配器的另外的實施方式的電動馬達。

彼此相應的部件在所有附圖中設有相同的附圖標記。

具體實施方式

圖1中示出工業設備的驅動器2，借助其制造塑料注塑件。為此，驅動器2包括具有驅動軸6的受驅動的構件4，該驅動軸借助軸承8以能繞旋轉軸線10轉動的方式支承，其中僅示出其中一個軸承。在設計為空心軸的驅動軸6上接駁有未詳細示出的螺旋輸送機在運行中，借助螺旋輸送機將液化的塑料壓出形狀。在受驅動的構件4的端側上緊固有形式為電動馬達12的電機，該電動馬達包括帶有多個未詳細示出的電磁體的空心柱體形的定子14。電磁體借助電子器件16來通電，該電子器件本身由過程控制裝置18來控制。在過程控制裝置18中存儲有對于用于制造塑料注塑件的驅動器2的運行來說所需的參數。

在電動馬達12的定子14之內布置有具有多個永磁體的轉子20，其中，轉子20與定子14在徑向上間隔開。轉子20此外還具有馬達軸22，該馬達軸沿通向驅動軸6的軸向方向A與驅動軸6聯接。因此，驅動軸的旋轉軸線10也相應于馬達軸22的旋轉軸線。軸向方向A本身平行于旋轉軸線10。馬達軸22設計為實心軸并且借助未詳細示出的軸承以能繞旋轉軸線10轉動的方式支承。

在圖2中透視地且片段式地示出從A側看的電動馬達12，也就是從在裝配狀態下受驅動的構件4定位在其上的那一側。待驅動的構件4緊固在由不銹鋼構成的適配器24上。適配器24為此包括孔圈26，孔圈具有十二個沿軸向方向A延伸的鉆孔28。在裝配狀態下，在每個鉆孔28之內定位有螺絲，螺絲穿過驅動軸6的未示出的孔圈的相對應的留空部。驅動軸6的孔圈26的直徑與馬達軸22的孔圈26的直徑相同，并且鉆孔28/留空部的數量也相同。換而言之，兩個孔圈彼此相協調。

同樣沿軸向方向A延伸的罐狀的留空部30位于盤狀的適配器24的中心。留空部30根據盲孔的類型形成并且因此具有罐底31，該罐底垂直于旋轉軸線10地布置，并且馬達軸22的設有螺紋的自由端部穿過該罐底。在此，在馬達軸22與罐底31之間建立了間隙配合。換而言之，適配器24插裝到馬達軸22上。

螺母形式的鎖定元件32定位在留空部30之內，鎖定元件旋擰到馬達軸22的螺紋上。在此，鎖定元件32貼靠在留空部30的罐底31上，從而防止了適配器24沿軸向方向A從馬達軸22上脫落。概括地，適配器24布置在轉子20與鎖定元件32之間，并且鎖定元件32與適配器24直接機械接觸。

轉子20在面對適配器24的端側上是開齒的并且為此具有十四個徑向延伸的平槽36，這些平槽具有基本上梯形的橫截面。在轉子20的徑向中心發源的平槽36隨著與旋轉軸線10的間距的增大而擴寬。在此，每個平槽36的與旋轉軸線10的最大距離基本上等于轉子20的半徑的三分之一。在轉子20的其中每個平槽36之間分別形狀鎖合地存在有同樣在端側帶有齒的適配器24的平槽38。平槽36、38的兩種類型的設計方案彼此正好相同，并且借助平槽36、38在適配器24與轉子20之間建立形狀鎖合。

在裝配驅動器2時，適配器24沿軸向方向A放置在馬達軸22上，直至轉子20的平槽36與適配器24的平槽38嵌接并且因此建立形狀鎖合。因此，轉動對稱的適配器24關于旋轉軸線10定心。在另外的步驟中，鎖定元件32擰到馬達軸22的自由端部上并且因此適配器24相對于沿軸向方向A的運動固定。隨后，驅動軸6借助引入到孔28中的螺絲緊固在適配器24上，從而在馬達軸22繞旋轉軸線10旋轉運動時，借助電動馬達12施加的轉矩傳遞到待驅動的構件4上，即，因此同樣繞旋轉軸線10旋轉的驅動軸6上。

如果待驅動的構件4用另外的待驅動的構件4替換，該另外的待驅動的構件的孔圈具有與適配器24的孔圈26的直徑不同的直徑，那么就移除適配器24，其方式是將鎖定元件32從馬達軸22上擰下并且移除。隨后，適配器24由其孔圈26與另外的待驅動的構件4相對應的適配器24代替。適配器24放置到馬達軸22上并且借助鎖定元件32固定以防軸向移動。

圖3示出適配器24的另一設計方案，其基本上相應于圖2所示的變型方案。與之不同的是，鎖定元件32被移除，并且馬達軸22在自由端部側平滑地實施以及定位在留空部30之中。在示出的變型方案中，馬達軸22與根據鉆孔類型設計的留空部30在徑向上間隔開。留空部 30不具有罐底。適配器24包括多個沿軸向方向A延伸的另外的鉆孔40，在這里例如示出了其中的三個。另外的鉆孔40與旋轉軸線10的間距小于孔圈26的鉆孔28與旋轉軸線10的間距。足夠穿過平槽36、38的螺絲42定位在每個另外的鉆孔40之中。借助螺絲42將適配器24保持在轉子20上。換而言之，借助螺絲42阻止了適配器24沿軸向方向A相對于轉子20的運動，從而平槽36、38始終嵌接，并且因此出現適配器24與轉子20之間的形狀鎖合。

本發明并不局限于上文所描述的實施例。具體而言，本領域技術人員也能從中推導出本發明的其他變型方案，而不偏離本發明的主題。此外，所有與各個實施例相關聯地描述的單個特征尤其是也可以按其他方式彼此組合，而不偏離本發明的主題。

附圖標記列表

2 驅動器

4 受驅動的構件

6 驅動軸

8 軸承

10 旋轉軸線

12 電動馬達/電機

14 定子

16 電子器件

18 過程控制裝置

20 轉子