專利名稱：具有預(yù)緊的球軸承的電機(jī)和制造該電機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有預(yù)緊的球軸承的電機(jī)以及一種制造該電機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
已公開具有一個定子和一個轉(zhuǎn)子的電機(jī)。所述轉(zhuǎn)子具有一個支承在轉(zhuǎn)子軸承中的轉(zhuǎn)子軸。其中，這類電機(jī)尤其作為驅(qū)動裝置應(yīng)用在汽車中的輔助裝置中，例如在那里可以用作車窗玻璃升降機(jī)的電機(jī)，或者用作泵的驅(qū)動裝置。在實踐中在這類電機(jī)中出現(xiàn)這樣的問題，即在定子和轉(zhuǎn)子之間出現(xiàn)徑向-和軸向間隙。在運(yùn)行中這導(dǎo)致所不希望的噪聲，此外也導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸承的使用壽命下降。
DE 35 34 381 C2已公開了一種用于調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的軸向間隙的裝置。在這種已公開的裝置中，用于轉(zhuǎn)子軸的符合運(yùn)行條件的固定軸承設(shè)計成軸頸軸承。為了調(diào)節(jié)軸向間隙，通過超過符合運(yùn)行條件的軸向載荷的壓力使該軸頸軸承可相對于它的定子側(cè)的軸承蓋容納裝置軸向地移動。
DE 42 06 761 C2公開了一種用于電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承裝置。該裝置包含兩個容納轉(zhuǎn)子軸端部的球軸承。這兩個球軸承的內(nèi)環(huán)分別借助一種壓配合不可移動地張緊在轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)承支承面上。球軸承的所屬的外環(huán)按照滑動配合可移動地支承在馬達(dá)機(jī)殼的軸承蓋中。此外，已公開的裝置還具有一個支撐在一個軸承蓋上的軸向調(diào)整彈簧。該調(diào)整彈簧對球軸承中的一個的外環(huán)施加作用。兩個軸承蓋由板材構(gòu)件或鋁材構(gòu)件制作構(gòu)成，并且具有設(shè)計為圓筒形的深拉伸的軸承支承架。它們借助間距型材在拉應(yīng)力作用下連接在一起。調(diào)整彈簧作為波形彈簧，這種波形彈簧支撐在深拉伸的軸承支承架的底部上，并且它的壓力通過第一球軸承的外環(huán)傳遞到它的內(nèi)環(huán)上，從該內(nèi)環(huán)通過轉(zhuǎn)子軸傳遞到第二球軸承的內(nèi)環(huán)上，然后傳遞到它的外環(huán)上。通過這些措施提供一種成本低、噪聲小、并且即使在軸承徑向大負(fù)荷時也能取得長的使用壽命的軸承裝置。
本發(fā)明的任務(wù)是以DE 42 06 761 C2為依據(jù)，提供一種減少構(gòu)件數(shù)量的電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的這個任務(wù)通過一種具有在權(quán)利要求1中給出的特征的電機(jī)完成。在從屬權(quán)利要求中對本發(fā)明的優(yōu)選方案和改進(jìn)方案進(jìn)行了說明。在權(quán)利要求10中對制造一種具有預(yù)緊的球軸承的電機(jī)的方法進(jìn)行了說明。
本發(fā)明的優(yōu)點特別是，為了預(yù)緊球軸承無需分開的彈簧裝置或者其它的調(diào)節(jié)-或校準(zhǔn)裝置。球軸承的所希望的預(yù)緊通過至少一個軸向可彈性變形的軸承蓋實現(xiàn)，借助這種軸承蓋至少其中一個球軸承例如錯位0.3到0.7毫米地預(yù)緊。通過這一措施補(bǔ)償了在球軸承中存在的間隙，也補(bǔ)償了電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子之間的其它公差。這導(dǎo)致提高相應(yīng)球軸承的使用壽命，并且避免在電機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生所不希望的噪聲。
當(dāng)軸承蓋的彈性變形朝向定子時，則產(chǎn)生一種反向的預(yù)緊力，這種預(yù)緊力將軸承沿離開轉(zhuǎn)子的方向預(yù)緊。同時通過由此產(chǎn)生的反作用力將軸承蓋朝定子方向拉緊。這樣在定子上軸承蓋也產(chǎn)生一個無間隙的支座，而無需用于軸承蓋的附加固定部件。
若用于轉(zhuǎn)子軸的相應(yīng)的軸承設(shè)置在軸承蓋的背向定子的外側(cè)，如上所述可以以特別簡單的方式取得軸承蓋的預(yù)緊。軸承例如可以容納、定中心在軸承蓋外側(cè)的一個凹槽中，并且利用一種壓配合固定在其中。然后可簡單地通過下述措施產(chǎn)生預(yù)緊，即與軸承蓋一起將軸承向轉(zhuǎn)子軸移動時、或者在先前的裝上軸承蓋之后，將軸子軸上的軸承沿著朝轉(zhuǎn)子組方向移動如此程度，直到達(dá)到軸承蓋的所需要的彈性變形。
若軸承蓋具有一個外環(huán)、一個內(nèi)環(huán)和許多將外環(huán)與內(nèi)環(huán)連接起來的連接片，側(cè)有助于軸承蓋的彎曲特性，從而有助于它的柔性。
若這些連接片沿徑向延伸，則這使得相應(yīng)的軸承蓋的制造過程變得容易，因為在這種情況中在相鄰的連接片之間存在的凹槽-優(yōu)選地形成為橢圓形-可通過簡單的沖壓工序?qū)崿F(xiàn)。
連接片的彎曲的和非徑向方向延伸的設(shè)計的優(yōu)點是，進(jìn)一步改進(jìn)相應(yīng)的軸承蓋的柔性或者彎曲特性。


從借助附圖對其示例性的說明可以得到本發(fā)明的其它有利的特點。
這些附圖是圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一個電機(jī)的截面圖；圖2在圖1中所示電機(jī)的部分區(qū)域的放大圖；圖3軸向方向具有柔性的軸承蓋的第一實施例的透視圖；圖4軸向方向具有柔性的軸承蓋的第二實施例的透視圖。
具體實施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個第一實施例的電機(jī)的一個截面圖。
所示電機(jī)1具有一個定子組件，該定子組件主要由一個具有一個定子芯2的定子組3和兩個絕緣盤6/19組成。此外，所示電機(jī)還具有一個轉(zhuǎn)子組件，該轉(zhuǎn)子組件基本上由一個轉(zhuǎn)子軸5和一個轉(zhuǎn)子組4組成。轉(zhuǎn)子軸5在電機(jī)的B側(cè)的端部區(qū)域處支承在一個第一球軸承10中，在電機(jī)的A側(cè)的端部區(qū)域處支承在一個第二球軸承11中。
第一球軸承10具有一個外環(huán)10a和一個內(nèi)環(huán)10b。內(nèi)環(huán)10b和轉(zhuǎn)子軸5固定連接。第二球軸承11具有一個外環(huán)11a和一個內(nèi)環(huán)11b。內(nèi)環(huán)11b和轉(zhuǎn)子軸5固定連接。
絕緣盤6定位在電機(jī)的B側(cè)的端面上。該絕緣盤具有一個外壁6a和一個具有許多齒形凸起、且凸起間有齒間空腔7的內(nèi)壁6b。在電機(jī)的對置的A側(cè)端面上設(shè)置具有外壁19a和內(nèi)壁19b的相應(yīng)的絕緣盤19，該內(nèi)壁也是由許多齒形凸起組成，在該凸起間有齒間空隙20。
B側(cè)的球軸承10固定在軸承蓋8的背向定子組的外側(cè)。該軸承蓋覆蓋了除了轉(zhuǎn)子軸的端部區(qū)域以外的電機(jī)的B側(cè)端面。為了球軸承10的定位目的，軸承蓋8具有一個在附圖中作為臺階8a出現(xiàn)的圓形的凹槽，球軸承10外側(cè)地容納在該凹槽中，并且必要時通過一種壓配合固定。軸承蓋8的臺階8a的徑向內(nèi)端部8b與轉(zhuǎn)子軸5如此地保持距離，即軸承蓋8不一直延伸到球軸承10內(nèi)環(huán)10b的區(qū)域。因此，軸承蓋8的臺階8a的內(nèi)端部8b到轉(zhuǎn)子軸5的距離21要大于球軸承10的內(nèi)環(huán)10b的寬度22。
A側(cè)的球軸承11固定在軸承蓋9的背向定子組的外側(cè)。該軸承蓋覆蓋除了轉(zhuǎn)子軸端部區(qū)域以外的電機(jī)的A側(cè)端面。為了球軸承11的定位，軸承蓋9具有一個在附圖中作為臺階9a出現(xiàn)的圓形的凹槽，球軸承11外側(cè)地容納在該凹槽中，并且在必要時通過一種壓配合進(jìn)行固定。軸承蓋9的臺階9a的徑向內(nèi)端部9b與轉(zhuǎn)子軸5如此地保持距離，即軸承蓋9不一直延伸到球軸承11內(nèi)環(huán)11b的區(qū)域。因此，軸承蓋9的臺階9a的內(nèi)端部9b到轉(zhuǎn)子軸5的距離23要大于球軸承11的內(nèi)環(huán)11b的寬度24。
此外，在圖1中所示的電機(jī)1中，B側(cè)的球軸承10是以這種意義預(yù)緊的，即在外環(huán)10a和內(nèi)環(huán)10b之間補(bǔ)償由制造造成的間隙。此外，通過這種預(yù)緊也補(bǔ)償由于其它原因所造成的間隙。
為了能預(yù)緊球軸承10，軸承蓋8沿軸向方向是可彈性變形的。換句話說，軸承蓋8沿軸向方向可以膨脹或者可以彎曲，并且具有比較小的彈性剛性。
下面介紹是如何預(yù)緊球軸承10的在第一步驟中將其上固定有球軸承11的A側(cè)軸承蓋9裝入一個制造工具中。
然后在第二步驟中將其上固定有轉(zhuǎn)子組4的轉(zhuǎn)子軸5通過A側(cè)的軸承蓋9的中間孔裝入到球軸承11中。其中，可通過一種壓配合保證球軸承的內(nèi)環(huán)11b固定在轉(zhuǎn)子軸5上。
然后在第三步驟中如此地裝上帶有絕緣盤的定子，即從軸向方向看將定子組3定位在轉(zhuǎn)子組4的四周。然后在第四步驟中一起裝上B側(cè)的軸承蓋8和其上固定的球軸承10，或者先裝上軸承蓋8，然后依次如此地裝上球軸承10，即軸承蓋8的徑向外部區(qū)域位于定子芯2上。也可在軸承蓋8和定子芯2之間設(shè)置一種壓配合。
最后在第五步驟中通過對轉(zhuǎn)子軸5和/或球軸承的內(nèi)環(huán)10b施加提高的壓力、并且沿圖1中所示的箭頭x方向繼續(xù)位移，就達(dá)到軸向可彈性變形的軸承蓋8在臺階8a的區(qū)域內(nèi)向下(朝轉(zhuǎn)子組方向)彎曲，這樣就出現(xiàn)了一種轉(zhuǎn)向錯位12。這種錯位例如在0.3至0.7毫米的范圍內(nèi)。通過軸承蓋8的徑向內(nèi)置區(qū)域?qū)τ谳S承蓋8的徑向外置區(qū)域的這種軸向錯位，同時產(chǎn)生球軸承10的上述預(yù)緊。其中，工具的使用與電機(jī)的長度無關(guān)。
這樣就可以省掉在現(xiàn)有技術(shù)中規(guī)定的、作為波形彈簧實現(xiàn)的軸向調(diào)節(jié)彈簧，因為它的功能、也就是對于球軸承的預(yù)緊，通過對于本來已存在的軸承蓋8的預(yù)緊就已完成。
此外，通過預(yù)緊至少一個軸承蓋8/9，軸承蓋8/9也對定子芯2施加反作用力。這樣，定子芯2壓緊在這兩個軸承蓋(A側(cè)/B側(cè))之間。換句話說，這兩個軸承蓋8/9朝著定子芯2的相應(yīng)的端面拉緊，并且這樣被附加地固定在定子芯2上，或者至少支承在該位置上。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，軸承蓋9的A側(cè)是如此意義的剛性設(shè)計，即它具有大的彈簧剛性。在這種實施方式中，電機(jī)的軸向間隙僅是通過軸承蓋8在B側(cè)產(chǎn)生的預(yù)緊、并且因此球軸承10的預(yù)緊而得到補(bǔ)償?shù)摹?br> 在本發(fā)明的一個可替代的實施方式中，A側(cè)的軸承蓋8和B側(cè)的軸承蓋9一樣是柔性的，這樣，在這個可替代的實施方式中軸向間隙是通過預(yù)緊這兩個軸承蓋、并且因此預(yù)緊這兩個球軸承而得到補(bǔ)償?shù)摹?br> 圖2表示在圖1中所示電機(jī)的部分區(qū)域的一個放大圖。從這個放大圖中可特別清楚地看出，軸向可彈性變形的軸承蓋8沿軸向方向具有一個錯位12，該錯位是通過軸承蓋8的徑向內(nèi)置區(qū)域的彈性變形產(chǎn)生的；并且通過軸承蓋8的這種變形產(chǎn)生球軸承10所希望的預(yù)緊，以補(bǔ)償球軸承10的軸向間隙，并且因此補(bǔ)償整個電機(jī)的軸向間隙。這樣，在電機(jī)運(yùn)行期間就有利地避免所不希望的噪聲的發(fā)生。此外，通過這一措施也可有利地實現(xiàn)延長球軸承的使用壽命。
圖3表示一個軸向方向為柔性的軸承蓋的一種第一實施例的透視圖。所示軸承蓋8’具有一個外環(huán)13和一個內(nèi)環(huán)14。外環(huán)13通過許多徑向的連接片15與內(nèi)環(huán)14相連接。設(shè)置在相鄰的連接片之間的、基本為橢圓形設(shè)計的凹槽是借助傳統(tǒng)的沖壓機(jī)通過沖壓工序產(chǎn)生的。當(dāng)外環(huán)為固定支承時，通過沿軸向方向?qū)?nèi)環(huán)14施加壓力，與徑向外部區(qū)域相比較軸承蓋8’的徑向內(nèi)部區(qū)域會發(fā)生彎曲，這樣，如上所述，通過這種彎曲可以造成固定在軸承蓋的徑向內(nèi)部區(qū)域中的球軸承的預(yù)緊。
圖4表示一個軸向方向為柔性的軸承蓋的一種第二實施例的透視圖。所示軸承蓋8”具有一個外環(huán)16和一個內(nèi)環(huán)17。外環(huán)16通過許多連接片18與內(nèi)環(huán)17相連接，其中，這些連接片18為彎曲設(shè)計，并且不沿徑向方向延伸。此外，這些連接片18也軸向地沿彎曲方向(張緊方向)在幾何上進(jìn)行預(yù)彎曲。然后在安裝時這些連接片進(jìn)一步彎曲，這樣達(dá)到所希望的預(yù)緊。在連接片的這種方案中進(jìn)一步改進(jìn)了柔性軸承蓋的彎曲特性。這種方案也具有能補(bǔ)償更大的軸向間隙的優(yōu)點。
上面借助一個被認(rèn)為是一般的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，在該實施例中定子具有一個定子芯和一個定子組，轉(zhuǎn)子具有一個轉(zhuǎn)子軸和一個轉(zhuǎn)子組。然而本發(fā)明可以用在所有可能類型的具有定子組件和轉(zhuǎn)子組件的電機(jī)中。定子組件可以包括定子繞組或者一個殼式磁體裝置。轉(zhuǎn)子組件可以具有轉(zhuǎn)子磁體或者一個轉(zhuǎn)子繞組。它此外可以還可以是同步電機(jī)、異步電機(jī)、有電刷電機(jī)、無電刷電機(jī)等。
權(quán)利要求
1.具有一個定子和一個轉(zhuǎn)子的電機(jī)，其中，該轉(zhuǎn)子具有一個轉(zhuǎn)子軸，該轉(zhuǎn)子軸通過至少一個球軸承與至少一個軸承蓋連接，并且其中球軸承沿軸向方向預(yù)緊，其特征在于，軸承蓋(8)沿軸向方向是可彈性變形的，并且通過預(yù)緊沿軸向方向可彈性變形的軸承蓋(8)而實現(xiàn)對于球軸承(10)的預(yù)緊。
2.按照權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于，至少一個軸承蓋通過所述預(yù)緊而沿軸向方向朝定子方向拉緊。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)，其特征在于，在至少一個軸承蓋的背向定子的外側(cè)分別設(shè)置至少一個球軸承。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子軸(5)在它的兩個端部區(qū)域分別支承在一個球軸承(10、11)上；球軸承(10、11)分別和一個軸承蓋(8、9)連接；軸承蓋之一(8)沿軸向方向是可彈性變形的，并且用作球軸承(10)的預(yù)緊元件；并且另一軸承蓋(9)沿軸向方向剛性地構(gòu)成。
5.按照權(quán)利要求4所述的電機(jī)，其特征在于，沿軸向方向剛性構(gòu)成的軸承蓋(9)是電機(jī)殼體的或者定子的剛性的組成部件。
6.按照權(quán)利要求1至3中任一項所述的電機(jī)，其特征在于，轉(zhuǎn)子軸(5)在它的兩個端部區(qū)域分別支承在一個球軸承(10、11)上；球軸承(10、11)分別和一個軸承蓋(8、9)連接；并且這兩個軸承蓋(8、9)軸向柔性地構(gòu)成，并且分別用作各球軸承(10、11)的預(yù)緊元件。
7.按照前述權(quán)利要求中任一項所述的電機(jī)，其特征在于，用作預(yù)緊元件的軸承蓋(8、8’、8”)具有一個外環(huán)(13、16)、一個內(nèi)環(huán)(14、17)，并且具有許多將外環(huán)與內(nèi)環(huán)連接起來的連接片(15、18)。
8.按照權(quán)利要求7所述的電機(jī)，其特征在于，連接片(15)沿徑向方向延伸(圖3)。
9.按照權(quán)利要求7所述的電機(jī)，其特征在于，連接片(18)是彎曲的，并且不沿徑向方向延伸(圖4)。
10.具有預(yù)緊的球軸承的電機(jī)的制造方法，該方法具有下述步驟—將其上固定有球軸承的一個第一軸承蓋裝到制造工具中，—將其上固定有轉(zhuǎn)子組的轉(zhuǎn)子軸裝到球軸承中，—如此地裝上定子組和絕緣盤，使定子組沿軸向方向定位在轉(zhuǎn)子組的四周，—一起裝上第二軸承蓋和其上固定的另一球軸承，或者依次如此地裝上第二軸承蓋和另一球軸承，使另一軸承蓋的徑向外部區(qū)域位于定子組上，并且—施加提高的作用于轉(zhuǎn)子軸和/或另一球軸承內(nèi)環(huán)的壓力，以沿軸向方向如此進(jìn)一步地位移，使另一軸承蓋在它的徑向內(nèi)置的區(qū)域中彈性彎曲，以造成球軸承的預(yù)緊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有通過軸承蓋的彈性變形而預(yù)緊的球軸承的電機(jī)，以及制造這種電機(jī)的方法。該電機(jī)具有一個定子和一個帶有轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子軸通過球軸承支承在軸承蓋中。至少一個軸承蓋是沿軸向方向可彈性變形的，并且通過軸承蓋的沿軸向方向的預(yù)緊而產(chǎn)生球軸承的預(yù)緊。
文檔編號H02K5/167GK1866685SQ20061007985
公開日2006年11月22日 申請日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者J·鮑姆加特納, T·布班 申請人:西門子公司