帶有擴充單元的電動機以及連接電動機與擴充單元的方法

2023-05-03 13:19:41 3

專利名稱：帶有擴充單元的電動機以及連接電動機與擴充單元的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據獨立權利要求I的前序部分所述的帶有擴充單元的電動機。此外，本發明還涉及一種根據獨立 權利要求10的前序部分所述的用於連接電動機與擴充單元的方法。
背景技術：
根據如今的要求，電動機經常與牢固地連接到電動機上的擴充單元一起使用。例如，在很多情況下，為了使得可能提供所要求的扭矩同時保持緊湊的設計，有必要在電動機上裝配牢固連接的齒輪箱單元。還經常將諸如編碼器單元或者控制器單元的附加的擴充單元牢固地連接至電動機。電動機和擴充單元一同形成組件，組件本身代表一個單元，並且組件以這樣的方式被製造、銷售和配置。在本領域的現有技術中已知多種連接電動機與擴充單元的方法。例如，常見的是將例如齒輪箱的擴充單元的外殼用螺栓連接、嵌塞或者焊接到電動機上。這些類型的連接要麼昂貴要麼會導致所連接部件的徑向變形。儘管的確，假如將電動機與擴充單元用螺栓連接在一起則沒有變形的危險，但是這種連接的類型要求在電動機與擴充單元兩者上均有連接凸緣，其結果是，所要求的構造量相對較大，尤其是在徑向上。該組裝被證明是極其複雜的，並且此外非常昂貴，尤其在將電動機與擴充單元用螺栓連接在一起的情況下。這是因為這樣的事實，兩個凸緣中的鏜孔必須極其精密地製作，以及作為附加部件使用的螺栓使得最終的產品更加昂貴。尤其在小型電動機和微型電動機的情況下，由於上述原因，尤其由於所增加的構造量，經常排除用螺栓將電動機連接到擴充單元上的方案。此外,在本領域的現有技術中藉助於扣合(snap-on)連接來實現電動機與擴充單元之間的連接是已知的。例如，從DE 19729988C1已知在由塑料製成的齒輪箱外殼部分與電動機的接裝板之間的強制緊鎖連接。其中行星齒輪的環形齒輪形成連接到電動機的齒輪箱外殼部分。連接到電動機的接裝板能夠以將接裝板的柱形外周平坦地放置在環形齒輪的內周上的方式滑進環形齒輪。此外，接裝板包括多個沿圓周分布且嚙合在環形齒輪的對應的閉鎖開口中的閉鎖凸出部。當兩個部件插入彼此之中時，由塑料製成的環形齒輪擴張並且直到閉鎖凸出部已經扣入閉鎖開口中才恢復到其未變形的狀態。從DE 19729988C1已知的連接因而僅適合於兩個待連接部件中的一個是由塑料製成並且因此具有比例如金屬部件低的穩定性級別的情況。從DE 102009032088A1已知電動機與擴充單元的另一種扣合連接，所述連接不限於使用由塑料製成的部件。這裡使用單槽的徑向彈性鎖緊墊圈，其不僅被安放在第一部件的外壁的周向凹槽中，並且也被安放在第二部件的內壁的周向凹槽中。電動機的連接凸緣與擴充單元的連接凸緣因此必須具有不同的外部尺寸。

發明內容
本發明的目的是指明電動機與擴充單元的替代連接，其允許以經濟且簡單的方式進行組裝，並且此外還確保電動機與擴充單元之間的極穩定的結合。此外，應當有可能保持較低的包括電動機和擴充單元的組裝所要求的構造量。另外，替代連接應有可能不僅用於電動機與擴充單元具有不同的尺寸的情況，並且還可用於這些外部尺寸相同的情況。尤其是，連接應適合於擴充單元與小型電動機或者微型電動機的組裝。該目的通過獨立權利要求I的特徵來解決。因此，如果為了牢固的連接，在接合部的區域中將收縮環熱縮套到電動機和擴充單元上以使收縮環覆蓋接合部，則對於開始所提到的類型的電動機，存在根據本發明的目的的解決方案。可以說，電動機的區段和擴充單元位於電動機上的區段兩者均被收縮環包覆。根據本發明的解決方案既不要求特殊的處理，也不要求設置連接凸緣。從外部縮套上的收縮環不佔用特別大的構造空間，並且其允許經濟且快速地組裝待連接部件。根據本發明的解決方案尤其適合於小型電動機和微型電動機，由於經常要求小型化，小型電動機和微型電動機在其他方案中將被嵌塞或者焊接到擴充單元上。本發明有利的進一步發展是從屬權利要求的主題。
在本發明特別優選的實施例中，收縮環在摩擦緊鎖中被縮套到電動機和擴充單元上。通常，因為在接合部的區域中，收縮環在組裝之前具有比電動機和擴充單元的外徑略小的內徑，所以這可以實現。在將部件接合在一起之前，將收縮環加熱，以致收縮環膨脹並且收縮環能夠被滑套到電動機和擴充單元上。在收縮環冷卻之後，收縮環在電動機和擴充單元的被覆蓋區域中受應力作用，其結果產生了摩擦連接。優選地，收縮環與電動機和擴充單元在接合部的區域中均以柱形或者中空柱形的方式實施。然而，還可以構思出不同於柱形形狀的其他形狀。在本發明的進一步的實施例中，電動機和擴充單元兩者的相等寬度的區域被收縮環覆蓋或者包覆。用這種方式，在電動機與收縮環之間以及在擴充單元與收縮環之間保證一致的穩定結合。在本發明的進一步的實施例中，收縮環被縮套到電動機的外殼部分以及擴充單元的外殼部分上，其結果是，在電動機和擴充單元上不要求附加的凸緣。在本發明的進一步的實施例中，收縮環被縮套到電動機的凸緣上以及齒輪箱單元的環形齒輪上。這裡至少在齒輪箱上不要求附加的連接部件。能夠根據所要求的齒輪箱來相應地選擇電動機的凸緣。在本發明的進一步的特別優選的實施例中，在接合部的區域中以階梯狀的方式對電動機和擴充單元進行修邊，因此將收縮環保持在階梯形的凹部中。這具有的主要優點是收縮環能夠在電動機和齒輪箱或者擴充單元的外輪廓處終止於外部，並且在徑向上不越過電動機和擴充單元突出。其結果是，包括電動機和擴充單元的組件以極度狹窄的方式構造。並且，不產生會損壞包括電動機和擴充單元的組件的可用性與美觀的幹擾邊緣和突起。在本發明的進一步優選的實施例中，收縮環的內側和/或電動機和擴充單元的被收縮環覆蓋的區域被製成粗糙的。其結果是，由於所增加的靜態摩擦而提高了收縮環和電動機之間或者收縮環和擴充單元之間的連接穩定性。在本發明的進一步的特別優選的實施例中，收縮環以及電動機和擴充單元的被收縮環覆蓋的區域具有強制緊鎖元件，因此收縮環的強制緊鎖元件與被覆蓋區域的強制緊鎖元件彼此嚙合。其結果是，在軸向和周向上均產生強制緊鎖，同樣進一步增加了電動機與擴充單元之間的連接穩定性。還能夠在組裝期間，即當收縮環與電動機或者收縮環與擴充單元接合在一起時，為了保證正確的角位置而配備強制緊鎖元件。可替代地，還可能在收縮環和電動機或者擴充單元上僅提供記號，由此這些記號有利於在接合過程中同時保持正確的角位置。特別優選地，能夠將電動機和擴充單元均設置為包括周向凹槽，收縮環的相應周向舌鍵嚙合在周向凹槽內。這保證了在軸向上的強制緊鎖，還允許無需進一步費力的無故障組裝。在本發明的進一步的實施例中，電動機和擴充單元至少在接合部的區域中具有不同的直徑，因此收縮環具有適配於電動機的直徑的第一區段以及適配於擴充單元的直徑的第二區段。其結果是，還可以組裝具有不同直徑的電動機和擴充單元。在本發明的進一步的特別優選的實施例中，電動機和擴充單元至少在接合部的區域中包括具有比收縮環材料的熱膨脹係數低的熱膨脹係數的材料。其結果是，可以以後拆散電動機與擴充單元之間的連接。由於較低的熱膨脹係數，當收縮環被再次加熱時，電動機 和擴充單元不膨脹至與收縮環本身相等的程度。在相應的高溫下，電動機和擴充單元因而能夠被再次拉出收縮環。優選地，電動機和擴充單元至少在接合部的區域中由鋼製成，因此收縮環由鋁製成。在這種材料配置的情況下，當收縮環被再次加熱時，電動機與擴充單元之間的連接出現良好的可分離性。只要不要求連接的非破壞性的再次可分離性，收縮環也可以由鋼製成。在這種情況下，收縮環能夠以極薄的方式實施，儘管如此其仍然滿足關於連接穩定性的高要求。此外，本發明還提供了一種用於連接電動機與擴充單元的方法。根據本發明，為了連接電動機與擴充單元以使收縮環覆蓋接合部，收縮環被熱縮套到接合部的區域中，即首先在作為一方的收縮環與作為另一方的電動機以及擴充單元之間建立溫差，因此收縮環的溫度大於電動機和擴充單元的溫度。接著將部件接合在一起並且保持住，以便收縮環縮套到電動機與擴充單元上。 在本發明的優選實施例中，待縮套的收縮環的內部尺寸在室溫下比電動機和擴充單元的被收縮環覆蓋的區域的相應的外部尺寸略小，因此以如下方式來定溫差的大小在溫差已經產生之後被收縮環覆蓋的區域的外部尺寸與收縮環的內部尺寸之間的差至少減小到收縮環能夠被滑套到電動機與擴充單元上的程度。除此之外，是收縮環滑套到兩個待連接的部件上還是兩個待連接的部件滑進收縮環因此並不重要。能夠以如下方式來定溫差的大小收縮環的內部尺寸仍然比電動機和擴充單元的外部尺寸小。在這種情況下，必須施加對應的大的接合壓力。然而為此所要求的能量比為了在部件間產生足夠大的溫差所要求的能量小，因而在收縮環與電動機之間或者在收縮環與擴充單元之間存在間隙。能夠用這種方式優化組裝所要求的能量耗費。然而，在對應溫差的情況下，還可以在存在一定量的間隙的情況下將部件接合在一起。在本發明的特別優選的實施例中，溫差量在100°C到300°C之間。在這個範圍內的溫差的情況下，尤其在使用鋼製的收縮環時，已出現尤其有效的組裝。特別優選的溫差為175。。。在本發明的進一步的優選的實施例中，收縮環被加熱以獲取溫差，而電動機和擴充單元保持在室溫下。其結果是，僅要求用於收縮環的加熱裝置，其結果能夠使得該方法特別簡單和經濟。可替代地，當然非常有可能冷卻電動機和擴充單元並且同時加熱收縮環。如果藉助於感應來加熱收縮環，則結果是組裝過程是極其經濟且簡單。已經證明這是簡單並且尤其快速的加熱方式，尤其對於由鋼製成的收縮環。實現電動機和擴充單元之間的連接因此能夠以極其迅速的方式完成。優選地，設置完全包覆收縮環的感應圈以用於加熱。然而，藉助於感應的加熱不適於由鋁製成的收縮環。這裡，藉助於熱傳導的加熱不言自明。


下面在附圖的基礎上更詳細地說明本發明的優選實施例。所示出的是圖I是根據本發明的帶有擴充單元的電動機的縱向截面圖；
圖2是圖I的縱向截面的分解圖的對角視圖；圖3是圖示出用於連接電動機與擴充單元的方法的圖2的改進視圖；圖4是緊接在收縮環已經被加熱並且部件已經被接合在一起之後，電動機與擴充單元之間的接合部的詳細視圖；圖5是在收縮環已經冷卻之後的圖4的詳細視圖；圖6是在周向上具有強制緊鎖的設計中根據本發明的帶有擴充單元的電動機的側面視圖；圖7是根據本發明的通過另一帶有擴充單元的電動機的縱向截面圖。
具體實施例方式在下面的說明中，相同的附圖標記表示相同的部分。圖I示出了根據本發明的連接有擴充單元2的電動機I的縱向截面圖。擴充單元可以是齒輪箱、編碼器單元或者控制單元。僅示出電動機I的外殼5，其中該外殼以基本上中空柱形的方式實施。也僅繪出擴充單元2的外殼6。擴充單元的外殼6也以中空柱形的方式形成，並且其具有與電動機的外殼5相同的外徑。電動機外殼5的正面與擴充單元的外殼6的正面在接合部會合。這些正面可以彼此配合，但是這些正面不必彼此配合。外殼5與外殼6藉助於收縮環4的縮套來彼此連接。收縮環4被縮套在電動機的被覆蓋區域10與擴充單元的被覆蓋區域11上。各個區域10和11由電動機外殼和擴充單元外殼的外輪廓的周向帶形成，並且相對於實際外徑以階梯狀方式對各個區域10和11修邊(trim)。在圖2中階梯形的凹部以附圖標記7和8標識，並且階梯形的凹部具有的優點是收縮環4被完全埋置於外殼5和6中。其結果是，為包括電動機I和擴充單元2的組件形成了一致的外徑。同樣可在圖2中看出，在電動機外殼的被收縮環4覆蓋的區域10中引入周向凹槽13，由此收縮環4的對應的舌鍵12嚙合在此凹槽13中。用這種方式，在電動機外殼5與收縮環4之間的軸向上保證了牢固的強制緊鎖。在擴充單元外殼6的被收縮環4覆蓋的區域11中也引入對應的凹槽14。收縮環4的對應的舌鍵12也嚙合在此凹槽14中。收縮環4的兩個舌鍵12中的各個舌鍵位於其內側9上，其中嚙合在電動機外殼5的凹槽13中的舌鍵被布置在收縮環的軸向端部上，並且嚙合在外殼6的凹槽14中的第二個舌鍵被布置在收縮的另一個軸向端部上。兩個凹槽13和14因而形成底切部(undercut)，在縮套過程後、甚至在有力作用時底切部也能防止收縮環滑落。下面在圖3至圖5的基礎上說明用於實現電動機I與擴充單元2之間的連接的方法。首先藉助於圖3中所示的感應圈17將收縮環4加熱至大致200°C，由此感應圈17將收縮環完全包覆。將電動機外殼5和擴充單元的外殼6保持在室溫下。如圖4所示，由於所造成的大約175°C的溫差，收縮環4以使得舌鍵12的內徑大致對應於被收縮環覆蓋的區域10和11的最大外徑的方式膨脹。其結果是，如圖3所繪，兩個外殼5和6能夠被滑進或者被壓進收縮環4中。為了簡化接合過程，將收縮環4的兩個舌鍵12以與凹槽13和14完全相同的方式倒角。接著，必須將部件4、5和6保持在它們的位置上直到收縮環4冷卻並且已經被縮套到區域10和11上。圖5中繪出了這個狀態。圖6示出根據圖I和圖2的根據本發明的帶有擴充單元的電動機的側面視圖，帶 有用於在周向上實現附加的強制緊鎖的強制緊鎖元件。為此目的，在收縮環4的兩個正面中的各個正面上，收縮環4具有凹口 19，在強制緊鎖中電動機外殼5的對應的凸出部18或者擴充單元的外殼6的對應的凸出部18嚙合在凹口 19中。其結果防止了相對於電動機和擴充單元的扭轉。也可以在如圖2所示的收縮環的內側9以及兩個外殼5和6的相應相對的被覆蓋區域10和11上設置用於在周向上實現強制緊鎖的強制緊鎖元件。圖7示出了根據本發明的帶有擴充單元的電動機的進一步的實施例，其中電動機外殼5具有比擴充單兀的外殼6的外徑大的外徑。藉助於收縮環4的連接基本上對應於根據圖I和圖2的連接，其中收縮環具有適配於外殼的外徑的第一區段15和另外的適配於外殼6的較小的外徑的第二區段16。在第一區段15與第二區段16之間存在階梯形的過渡，然而其中該過渡也可以被實施為連續的，例如錐形的擴展，尤其在兩個外殼5和6的外徑之間相差較大的情況下。
權利要求
1.一種帶有擴充單元(2)的電動機(I)，所述擴充單元(2)尤其是齒輪箱單元、編碼器單元或者控制器單元，其中所述電動機(I)和擴充單元(2)彼此牢固地連接，其特徵在於為了牢固的連接，在接合部(3)的區域中，將收縮環(4)熱縮套到所述電動機(I)和擴充單元(2)上以使所述收縮環(4)覆蓋所述接合部(3)。
2.根據權利要求I所述的電動機(I)，其特徵在於所述收縮環(4)在摩擦緊鎖中被縮套到所述電動機(I)和擴充單元(2)上。
3.根據權利要求I或2所述的電動機(I)，其特徵在於在所述接合部(3)的區域中，所述電動機(I)和擴充單元(2)在周向上以階梯狀的方式被修邊，其中所述收縮環(4)被保持在階梯狀的凹部(7，8)中。
4.根據權利要求I至3中的一項所述的電動機(I)，其特徵在於所述收縮環(4)的內側(9)和/或所述電動機⑴和擴充單元(2)的被所述收縮環⑷覆蓋的區域(10，11)被製成粗糙的。
5.根據權利要求I至4中的一項所述的電動機(I)，其特徵在於所述收縮環(4)以及所述電動機(I)和擴充單元(2)的被所述收縮環(4)覆蓋的區域(10，11)具有強制緊鎖元件(12，13，14，18，19)，其中所述收縮環(4)的強制緊鎖元件(12，19)與被覆蓋區域(10，11)的強制緊鎖元件(13，14，18)彼此嚙合。
6.根據權利要求5所述的電動機(1)，其特徵在於所述電動機⑴和擴充單元⑵各具有周向凹槽(13,14),所述收縮環(4)的對應的周向舌鍵(12)嚙合在所述周向凹槽(13,14)中。
7.根據權利要求I至6中的一項所述的電動機(I)，其特徵在於所述電動機(I)和擴充單元(2)至少在所述接合部(3)的區域中具有不同的直徑，其中所述收縮環(4)具有適配於所述電動機(I)的直徑的第一區段(15)和適配於所述擴充單元(2)的直徑的第二區段(16)。
8.根據權利要求I至7中的一項所述的電動機(I)，其特徵在於所述電動機(I)和擴充單元(2)至少在所述接合部(3)的區域中由具有比所述收縮環(4)的熱膨脹係數低的熱膨脹係數的材料製成。
9.根據權利要求8所述的電動機(1)，其特徵在於所述電動機⑴和擴充單元⑵至少在所述接合部(3)的區域中由鋼製成，其中所述收縮環(4)由鋁製成。
10.用於連接電動機(I)與擴充單元(2)的方法，所述擴充單元(2)尤其是齒輪箱單元、編碼器單元或者控制器單元，尤其根據權利要求I到9中的任一項所述的電動機(I)，其特徵在於為了連接所述電動機(I)與擴充單元(2)，所述收縮環(4)被熱縮套到所述接合部(3)的區域中以使所述收縮環(4)覆蓋所述接合部(3)，即首先在作為一方的所述收縮環(4)與作為另一方的所述電動機(I)以及擴充單元(2)之間形成溫差，其中所述收縮環(4)的溫度大於所述電動機(I)和擴充單元(2)的溫度，並且接著將部件接合在一起並且保持住，以便將所述收縮環(4)縮套到所述電動機(I)與擴充單元(2)上。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於待縮套的所述收縮環(4)的內部尺寸在室溫下比所述電動機(I)和擴充單元(2)的被所述收縮環(4)覆蓋的所述區域(10，11)的相應的外部尺寸略小，其中以如下方式定溫差在溫差已經產生之後，被所述收縮環(4)覆蓋的所述區域(10，11)的外部尺寸與所述收縮環(4)的內部尺寸之間的差至少減小到所述收縮環(4)能夠被滑套到電動機(I)與擴充單元(2)上的程度。
12.根據權利要求11所述的方法，其特徵在於所述溫差在100°C和300°C之間的範圍內，優選為175。。。
13.根據權利要求10至12中的一項所述的方法，其特徵在於加熱所述收縮環(4)以獲得所述溫差，其中所述電動機(I)和擴充單元(2)保持在室溫下。
14.根據權利要求10至13中的一項所述的方法，其特徵在於藉助於感應來加熱所述收縮環⑷。
全文摘要
本發明涉及一種帶有擴充單元的電動機以及連接電動機與擴充單元的方法，所述擴充單元尤其是齒輪箱單元、編碼器單元或者控制器單元，其中所述電動機和擴充單元彼此牢固地連接。根據本發明，為了牢固的連接，在接合部的區域中，將收縮環熱縮套到所述電動機和擴充單元上以使所述收縮環覆蓋所述接合部。此外，在實現所述連接的方法中，首先在作為一方的所述收縮環與作為另一方的所述電動機以及擴充單元之間形成溫差，因此所述收縮環的溫度大於所述電動機和擴充單元的溫度，並且接著將部件接合在一起並且保持住，以便將所述收縮環縮套到所述電動機與擴充單元上。
文檔編號F16B21/10GK102761192SQ20121013001
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月27日 優先權日2011年4月28日
發明者多米尼克·弗賴, 常尾·鈴木, 沃爾夫岡·施特裡克, 約阿希姆·諾伊曼 申請人:麥克森發電機股份公司