轉(zhuǎn)子體在轉(zhuǎn)子軸上的固定和定位的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有栗單元和驅(qū)動該栗單元的電動機(jī)的栗裝置，該電動機(jī)包括具有轉(zhuǎn)子軸和固定在該轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)子。
【背景技術(shù)】
[0002]栗裝置通常由電動機(jī)驅(qū)動。該電動機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，其中，定子產(chǎn)生電磁場，該電磁場與由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電磁場相互作用，從而將轉(zhuǎn)矩施加到轉(zhuǎn)子上，通過該轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子加速。在應(yīng)用于栗中時，轉(zhuǎn)子軸的端部大多具有設(shè)置在栗單元中的栗工作輪，或所述端部經(jīng)由聯(lián)軸器與另外的軸連接，該另外的軸具有這種工作輪。轉(zhuǎn)子體在異步電動機(jī)的實(shí)施方式中構(gòu)造為短路轉(zhuǎn)子或者在同步電動機(jī)的情況下具有永久磁鐵。
[0003]電動機(jī)的轉(zhuǎn)子體在其轉(zhuǎn)子軸上的固定通常通過軸向接合的壓配合實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)子體在此被推套到轉(zhuǎn)子軸上，其中，軸的外徑和轉(zhuǎn)子體的中心孔的內(nèi)徑彼此如此協(xié)調(diào)，使得在轉(zhuǎn)子體和軸之間產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲号浜?。這種類型的連接的缺點(diǎn)在于，在制造轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體時必須維持小的公差，以確保壓配合。此外，壓連接由于材料的不同膨脹系數(shù)是溫度敏感的。最后，在電動機(jī)中的機(jī)械轉(zhuǎn)矩引起:所述壓連接在運(yùn)行持續(xù)時間上不是恒定的。
[0004]—種替代的連接技術(shù)在于，將轉(zhuǎn)子擰到軸上或使用附加固定器件、例如彈簧環(huán)或開口銷來將轉(zhuǎn)子體軸向固定。在此為了使轉(zhuǎn)子軸被轉(zhuǎn)子體轉(zhuǎn)動帶動而在這些部件之間設(shè)置形鎖合。但這種類型的形鎖合是制造復(fù)雜的并且附加的固定器件導(dǎo)致附加的成本、可避免的接合耗費(fèi)并且作為磨損部件在原則上是不希望的。
[0005]另一種替代方案在于，借助焊接連接將轉(zhuǎn)子體固定在轉(zhuǎn)子軸上。但該連接技術(shù)將材料的選擇局限于可焊接的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種在轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體之間的替代連接方式，該連接方式確保轉(zhuǎn)子體在轉(zhuǎn)子軸上可靠且精確的定位和固定并且可以簡單制造。
[0007]該任務(wù)通過權(quán)利要求1的特征解決。有利的擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中給出。
[0008]根據(jù)本發(fā)明建議一種具有栗單元和驅(qū)動該栗單元的電動機(jī)的栗裝置，該電動機(jī)包括具有轉(zhuǎn)子軸和固定在該轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)子體的轉(zhuǎn)子，其中，轉(zhuǎn)子體在轉(zhuǎn)子軸上的所述固定通過包括至少一個圓楔和至少一個互補(bǔ)圓楔的圓楔連接部(Kreiskeilverbindung)實(shí)現(xiàn)。
[0009]圓楔連接部的使用能夠?qū)崿F(xiàn)補(bǔ)償公差，從而能夠制成具有較大公差的構(gòu)件。這些構(gòu)件的制造成本由此顯著降低。另外，圓楔連接部確保高效的轉(zhuǎn)矩傳遞和在運(yùn)行持續(xù)時間上恒定的壓連接，因?yàn)樵搱A楔連接部在沿著夾緊方向轉(zhuǎn)動時是自鎖的。最后，圓楔連接部能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子體的簡單安裝并且出于維護(hù)目的在對應(yīng)的設(shè)計中也確保簡單的可拆性以便將轉(zhuǎn)子體從轉(zhuǎn)子軸中拆下。
[0010]另外，圓楔連接相對于傳統(tǒng)的壓連接具有如下優(yōu)點(diǎn):連接配合件大面積地接觸，這在由于產(chǎn)生的變形而形成非圓連接部的壓配合中并非如此。另外，借助圓楔連接部實(shí)現(xiàn)沿連接部的圓周的均勻的單位面積壓力，該單位面積壓力還可根據(jù)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。
[0011]在按本發(fā)明的在轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體之間的圓楔連接中，轉(zhuǎn)子軸構(gòu)造成圓柱形的內(nèi)部件，該內(nèi)部件的橫截面至少在圓楔連接的區(qū)域中是圓形的，并且在該內(nèi)部件的圓周面上設(shè)有至少一個圓楔。在橫截面中看，轉(zhuǎn)子軸的外圓周形成基圓，在該基圓上突起有楔輪廓。與此相對，轉(zhuǎn)子體作為連接配合件構(gòu)造成具有圓柱形孔的外部件，至少一個互補(bǔ)圓楔位于該孔的內(nèi)側(cè)上。在橫截面中看，轉(zhuǎn)子體的內(nèi)圓周形成基圓，在該基圓上突起有互補(bǔ)的楔輪廓。每個圓楔在此由一個關(guān)于展開的基圓固定上升的輪廓構(gòu)成，該輪廓升高直至特定的輪廓高度并且之后在一個側(cè)壁處下降，該側(cè)壁被稱為楔后沿(KeilrUcke)。
[0012]轉(zhuǎn)子軸和轉(zhuǎn)子體間隙配合，其中，通過這兩個部件的相對轉(zhuǎn)動消除間隙。轉(zhuǎn)子軸因而相對于轉(zhuǎn)子體夾緊，其中，各圓楔的楔輪廓相互壓靠。
[0013]優(yōu)選圓楔連接部通過如下方式構(gòu)成:轉(zhuǎn)子軸的外圓周面沿著第一圓周方向A至少在軸向部分區(qū)段上是楔形的，以便形成所述至少一個圓楔。因此轉(zhuǎn)子軸無需沿其整個軸向長度具有楔輪廓，盡管這是可能的。
[0014]相應(yīng)地，轉(zhuǎn)子體的與外圓周面相對應(yīng)的內(nèi)圓周面構(gòu)成配合面，該配合面沿著相反的圓周方向B至少在軸向部分區(qū)段上是互補(bǔ)楔形的，以便構(gòu)成所述至少一個互補(bǔ)圓楔。因此轉(zhuǎn)子體在此也無須沿其整個軸向長度具有楔輪廓，盡管這在此也是可能的并且有利于實(shí)現(xiàn)最大程度緊密的配合。
[0015]與轉(zhuǎn)子體相比，轉(zhuǎn)子軸隨后可相對于轉(zhuǎn)子體夾緊，其方式是:在固定的轉(zhuǎn)子體的情況下沿著相反的圓周方向B轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子軸。相反地，對于轉(zhuǎn)子體而言，在固定的轉(zhuǎn)子軸的情況下所述夾緊通過轉(zhuǎn)子體沿著第一圓周方向A的相對轉(zhuǎn)動引起。也可能的是，為了進(jìn)行所述固定而沿著第一圓周方向A轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子體并且沿著相反的圓周方向B轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子軸。
[0016]由該認(rèn)知可得，當(dāng)轉(zhuǎn)子體相對于轉(zhuǎn)子軸沿著第一圓周方向A轉(zhuǎn)動并且轉(zhuǎn)子軸相對于轉(zhuǎn)子體沿著相反的圓周方向B轉(zhuǎn)動時，存在圓楔連接部的夾緊作用。因?yàn)檗D(zhuǎn)子體由于由定子磁場施加給該轉(zhuǎn)子體的加速力矩構(gòu)成驅(qū)動的連接配合件而轉(zhuǎn)子軸相應(yīng)地構(gòu)成被驅(qū)動的連接配合件，所以有利的是，電動機(jī)的驅(qū)動方向相應(yīng)于第一圓周方向A?；诔蛳喾吹膱A周方向定向的慣性矩，由此圓楔連接部的夾緊作用自動產(chǎn)生。
[0017]原則上，圓楔連接部可以在轉(zhuǎn)子軸上具有一個、兩個或更多個圓楔并且在轉(zhuǎn)子體上具有相應(yīng)數(shù)量的互補(bǔ)圓楔。但根據(jù)栗裝置的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，圓楔連接部通過在轉(zhuǎn)子軸的外圓周面上的三個圓楔和在轉(zhuǎn)子體的內(nèi)圓周面上的三個互補(bǔ)圓楔構(gòu)成。這具有如下優(yōu)點(diǎn):圓楔連接部自動對中。
[0018]在本發(fā)明的一種有利設(shè)計中，圓楔連接部的圓楔的斜率在1:20和1:200之間。在所述斜率范圍的下值范圍內(nèi)、即在1:20至大約1:100之間可能的是，所述圓楔連接為了拆卸目的而松開，而在上值范圍內(nèi)、即在1:100至1:200的斜率中能實(shí)現(xiàn)不可拆分的連接。
[0019]優(yōu)選圓楔的輪廓構(gòu)造為對數(shù)螺旋線。這具有如下優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)子體和轉(zhuǎn)子軸并非線性接觸而是面狀接觸。
[0020]根據(jù)一種特別優(yōu)選的實(shí)施方案，所述栗裝置設(shè)有電動機(jī)，該電動機(jī)包括濕運(yùn)行轉(zhuǎn)子。這意味著，轉(zhuǎn)子、即尤其是轉(zhuǎn)子體被液體包圍并且在運(yùn)行中相應(yīng)地被液體繞流。這種類型的栗裝置也作為濕轉(zhuǎn)子栗已知。
[0021]在將圓楔連接部應(yīng)用于具有濕運(yùn)行電動機(jī)的栗裝置中時得到的一個特別有利的特性在于，在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中在兩個圓楔的楔后沿之間形成開口，在濕運(yùn)行的電動機(jī)中的液態(tài)介質(zhì)可穿過這些開口流動。開口軸向平行于轉(zhuǎn)子軸延伸。這確保液體在轉(zhuǎn)子室中的、尤其是轉(zhuǎn)子體前方區(qū)域到轉(zhuǎn)子體后方區(qū)域的優(yōu)化的循環(huán)并且反之亦然，由此一方面防止顆粒附著并且另一方面引起熱傳導(dǎo)。
[0022]根據(jù)該認(rèn)知，轉(zhuǎn)子優(yōu)選構(gòu)造成濕運(yùn)行的，并且在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中在至少一個圓楔和沿著圓周方向毗鄰的互補(bǔ)圓楔之間沿著圓周方向、尤其是沿著第一圓周方向A形成開口，在栗裝置運(yùn)行時包圍轉(zhuǎn)子的液體可流過該開口。
[0023]各圓楔、即轉(zhuǎn)子軸的圓楔和轉(zhuǎn)子體的互補(bǔ)圓楔在其輪廓端部上具有側(cè)壁、尤其是陡峭的側(cè)壁，其中，在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中在兩個相鄰的側(cè)壁之間形成所述的開口。如果在轉(zhuǎn)子軸上存在多個圓楔，則在圓楔連接部的夾緊狀態(tài)中這種類型的開口相應(yīng)地存在于轉(zhuǎn)子軸的每個圓楔和轉(zhuǎn)子體的相應(yīng)沿著圓周方向毗鄰的互補(bǔ)圓楔之間。根據(jù)該實(shí)施方案，在將轉(zhuǎn)子體固定到轉(zhuǎn)子軸上之后這些軸向的開口中的至少一個開口保持打開，從而該開口可在運(yùn)行中用作軸向的穿流通道，位于轉(zhuǎn)子室中的液體可流過該穿流通道。如果在圓楔連接部中例如使用三個圓楔，則產(chǎn)生三個這種類型的開口，這些開口可用作軸向的穿流開口。
[0024]所述的液體例如可以是被栗輸送的液體，例如在栗裝置被用作加熱栗時是水或乙二醇，在此轉(zhuǎn)子室與栗室連通。作為替換方案，轉(zhuǎn)子室可以是封閉的，從而在轉(zhuǎn)子室中的液體不同于被輸送的液體。
[0025]在圓楔連接部僅具有唯一一個圓楔和互補(bǔ)圓楔的情況下，在該一個開口中可置入鎖止器件，或在使用具有多個圓楔的圓楔連接部的情況下，在圓楔連接部的一個或多個開口中可置入鎖止器件。這種鎖止器件可防止圓楔連接的松開。這種類型的松開例如可能在下述情況下出現(xiàn):栗裝置的電動機(jī)由于栗工作輪的鎖止而必須至少暫時往回轉(zhuǎn)動，以便再次釋放工作輪，在此產(chǎn)生逆著夾緊方向的轉(zhuǎn)矩。鎖止器件可構(gòu)造成實(shí)心或空心的，空心設(shè)計是有利的，因?yàn)檫@不會顯著妨礙嵌入有鎖止器件的對應(yīng)開口的可穿流性。實(shí)心鎖止器件可用于具有一個以上圓楔的圓楔連接部中，由此存在的開口之一可保持打開，而其它開口或其它開口之一可容納鎖止器件。
[0026]另外特別有利的是，在所述開口或其中至少一個開口中置入過濾元件。這種過濾元件能夠?qū)⑵∮谵D(zhuǎn)子室中的液體中的固體顆粒過濾出并且由此防止這些固體顆粒附著在不希望的部位上、例如附著在轉(zhuǎn)子間隙中或附著在滑動軸承上的軸承間隙的區(qū)域中并且在那里導(dǎo)致提高的磨損或其它損壞。
[0027]過濾元件例如可以是海綿狀的、尤其是由多孔的、例如彈性體塑料制成或具有由熱塑性或熱固性塑料制成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或替代地構(gòu)造為金屬絲網(wǎng)。過濾器元件可以沿開口的整個軸向長度延伸或僅占用該軸向長度的一部分。也可能的是，在將兩個或更多個這種類型的過濾元件相繼裝入一個開口中。
[0028]優(yōu)選其中一個過濾元件可同時用作鎖止器件。這例如可通過金屬絲網(wǎng)作為過濾元件來實(shí)現(xiàn)，或通過具有管狀支撐結(jié)構(gòu)(小管)的過濾元件來實(shí)現(xiàn)，該管狀支撐結(jié)構(gòu)被插入開口中并且該管狀支撐結(jié)構(gòu)在其內(nèi)部具有一個或多個過濾元件。
[0029]圓楔連接部可構(gòu)成總圓周角在180°和330°之間的周向接觸面。周向接觸面在此理解為圓楔連接部的所有角區(qū)段α2的總和，在這些角區(qū)段中轉(zhuǎn)子軸的圓楔以其楔輪廓貼靠在轉(zhuǎn)子體的互補(bǔ)圓楔的楔輪廓上。周向接觸面越大，則可從轉(zhuǎn)子體傳遞到轉(zhuǎn)子軸上的最大轉(zhuǎn)矩就越大。
[0030]由于定義周向接觸面的角區(qū)段α 2與定義在楔后沿之間的開口或者說穿流開口的角區(qū)段a i構(gòu)成完整圓，因此周向接觸面不應(yīng)選擇得過大，否則穿流開口的寬度就會太小。例如在具有三個圓楔并且周向接觸面為300°的圓楔連接部中，每個穿流開口的角區(qū)段為Ct1= 20°。為了使穿流開口具有足夠的穿流能力，這些穿流開口應(yīng)具有至