本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子中空軸，其中該轉(zhuǎn)子中空軸包括在兩側(cè)被端部凸緣封閉的柱形筒，其中在每種情況下在端部凸緣上均定位有一個(gè)軸頸，并且其中，至少在一個(gè)端部凸緣中、特別是在軸頸中設(shè)置有同軸進(jìn)入孔，其提供了介質(zhì)通向由柱形筒所圍繞的軸腔的通路。本發(fā)明還涉及一種具有轉(zhuǎn)子中空軸的轉(zhuǎn)子以及相應(yīng)的電機(jī)，其中，該轉(zhuǎn)子中空軸配備有疊片組件。

背景技術(shù)：

例如從DE 42 40 045 C1和DE 203 07 198 U1明顯看出的是，這樣的轉(zhuǎn)子中空軸長期以來就是已知的，并且被用于尋求實(shí)現(xiàn)盡可能輕的構(gòu)造的各種地方。如果轉(zhuǎn)子中空軸是由多個(gè)部件“組裝的”、特別是由柱形筒和兩個(gè)端部凸緣“組裝的”，則它們也被稱為“組裝的”轉(zhuǎn)子軸。

關(guān)于電機(jī)的中空轉(zhuǎn)子軸，也已知的是，介質(zhì)流動通過這些中空轉(zhuǎn)子軸，特別是出于冷卻轉(zhuǎn)子的目的。在這方面，例如參見EP 0 659 308或DE 199 13 199A1，其中冷卻介質(zhì)經(jīng)由管道被導(dǎo)引到腔體中并且穿過腔體返回到出口。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種類型的冷卻是不充分的，且其與構(gòu)造方面的花費(fèi)和電動機(jī)的工作特性的損傷不相匹配。

此外，已知存在這樣的電機(jī)，即介質(zhì)例如潤滑劑或冷卻劑，必須從一端側(cè)輸送到另一端側(cè)，這是因?yàn)槔缬捅P設(shè)置在一側(cè)，但不同的位置也需要油。在這種情況下，轉(zhuǎn)子只具有輸送功能(Durchleitfunktion)。目前已知的中空軸幾乎不適合于該功能，這是因?yàn)榻橘|(zhì)是經(jīng)由形成在軸頸中的窄的管道供應(yīng)的，并且隨后介質(zhì)分布在具有明顯更大直徑的中空軸中，以通過窄的管道在另一側(cè)再次出現(xiàn)。對于比如為了將冷卻介質(zhì)供給到定子，對液體介質(zhì)的這種導(dǎo)引可能是有利的。

在電機(jī)具有導(dǎo)引功能的情況下，由于管線橫截面的大幅加寬，可能出現(xiàn)由于介質(zhì)進(jìn)入中空軸的擴(kuò)膨、以及中空軸內(nèi)的湍流而引起的運(yùn)行不平順(Laufunruhen)增加。此外，中空軸完全被液體介質(zhì)充滿，其抵消了重量減輕的優(yōu)點(diǎn)。特別地，對于電機(jī)的使用，以液體填充的中空圓柱體對所述中空圓柱體的轉(zhuǎn)動慣性具有不利的影響。在這方面，上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子軸腔內(nèi)的過大介質(zhì)容積、轉(zhuǎn)子軸過重和/或限制了優(yōu)化低重量的可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)子中空軸，其結(jié)構(gòu)簡單且制造花費(fèi)不高，同時(shí)重量輕、表現(xiàn)出良好的工作特性，還包括優(yōu)異的導(dǎo)引功能。

所述目的通過權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子中空軸來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求描述了有利的實(shí)施方式。

相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子中空軸的主要方面在于布置在軸腔內(nèi)的中空的導(dǎo)引元件，由于高度的層流條件，其確保了液體或氣體介質(zhì)以低摩擦從一個(gè)軸頸到另一個(gè)軸頸的直流。根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)引元件被裝配到端側(cè)軸頸的進(jìn)入孔中，以便相對于軸腔施加密封作用，使得沒有介質(zhì)進(jìn)入軸腔內(nèi)。導(dǎo)引元件穿過圍繞的軸腔導(dǎo)引至另一個(gè)軸頸，在另一個(gè)軸頸處所述導(dǎo)引元件被同樣裝配為相對于軸腔施加密封作用。在此可以設(shè)想轉(zhuǎn)子中空軸的如下實(shí)施方式：其中介質(zhì)在另一側(cè)以直的射流再次同軸地出現(xiàn)。在其它實(shí)施方式中，介質(zhì)流在另一端沿徑向方向從導(dǎo)引元件引出，比如為了使冷卻介質(zhì)沖擊到定子繞組成為可能。

本發(fā)明保證了介質(zhì)通過中空的柱形轉(zhuǎn)子軸的輸送，其中介質(zhì)特別是液體比如潤滑劑和冷卻劑，或者氣體比如壓縮空氣。這里，提供了介質(zhì)在一側(cè)被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子軸中，并且被向前引導(dǎo)至軸向的另一個(gè)軸端，或者被引導(dǎo)到另一個(gè)軸端處的徑向出口點(diǎn)。這里，介質(zhì)的體積被限制為應(yīng)用所需的最小可能量，其中這種結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)不依賴于轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)和腔體積。由于質(zhì)量相對于旋轉(zhuǎn)軸線同軸且均勻地分布，并且在最佳情況下相對于旋轉(zhuǎn)中心是同心的圓形形式，因此以這種方式實(shí)現(xiàn)的軸向介質(zhì)輸送和為此目的所需的裝置不會產(chǎn)生不平衡。

通過提供導(dǎo)引元件，導(dǎo)引功能與轉(zhuǎn)子中空軸的其他設(shè)計(jì)相脫離開，使得盡管存在導(dǎo)引，但是在重量輕的轉(zhuǎn)子軸中保留了幾何形狀方面可以自由設(shè)計(jì)的大腔體。在上下文中，要指出的是，所要求保護(hù)的特征“裝配”還可以意味著，導(dǎo)引元件作為柱形的管以不可拆分的方式特別是通過旋鍛工藝一體地形成在端部凸緣上，并且，實(shí)際上，形成了可從外部軸向進(jìn)入的進(jìn)入孔。然而在一個(gè)特別簡單的實(shí)施方式中，導(dǎo)引元件為以其他方式“組裝的”轉(zhuǎn)子的分離的部件，該部件通過密封件裝配(安裝)到軸頸中，或者在接合工藝中被接合。這里，涉及尤其對導(dǎo)引元件的塑性變形的接合工藝是便利的。

盡管導(dǎo)引元件也適合于氣體介質(zhì)的導(dǎo)引，這是沒有問題的，但是根據(jù)本發(fā)明，轉(zhuǎn)子中空軸的優(yōu)點(diǎn)在使用諸如油或水的液體介質(zhì)的情況下是特別有效的。所述優(yōu)點(diǎn)特別在于這樣的事實(shí)，即根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)引元件甚至可以在轉(zhuǎn)子現(xiàn)有的幾何形狀的情況下使用，由此不需要對疊片組件或定子或其它組件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的修改。相比之下，使用根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)引元件，使得基本上不依賴于周圍的幾何形狀、同時(shí)優(yōu)化上述功能成為可能。特別是確保了最佳的導(dǎo)引功能以及轉(zhuǎn)子重量最大可能的減少。另一優(yōu)點(diǎn)是，由于導(dǎo)引元件的流動橫截面可以自由地設(shè)計(jì)，因此介質(zhì)輸送的附加功能可被適配于轉(zhuǎn)子的體積要求和運(yùn)行特性。

在由于其簡單性而特別有利的實(shí)施方式中，導(dǎo)引元件是中空的柱形管件，其從一端側(cè)穿過軸腔伸到另一端側(cè)，并且其外徑明顯地小于軸腔的內(nèi)徑。理想地，軸腔的內(nèi)徑等于進(jìn)入孔的內(nèi)徑，從而避免出現(xiàn)可能引起湍流的邊緣。

在示例性實(shí)施方式中，其中導(dǎo)引元件是分離的部件，特別是為管件的形式，在兩個(gè)變型之間依次進(jìn)行了區(qū)分。在第一變型中，管件被壓到柱形容納部內(nèi)，該柱形容納部在端部凸緣的內(nèi)側(cè)處圍繞進(jìn)入孔的內(nèi)口。在該第一實(shí)施方式中，在每種情況下，管件從進(jìn)入孔的后面開始。這特別適合于組裝的轉(zhuǎn)子。在另一個(gè)、第二變型中，管件被壓到兩個(gè)進(jìn)入孔中，從而在每種情況下均通過其兩個(gè)外邊緣與進(jìn)入孔的邊緣齊平地終止。由此管件自身形成被插入的進(jìn)入孔。該實(shí)施方式特別適合于組裝不可拆分的轉(zhuǎn)子軸。

在這兩種實(shí)施方式中，在這種情況下，可以以與要被導(dǎo)引通過的介質(zhì)的體積流量要求相適合并且不依賴于轉(zhuǎn)子軸的結(jié)構(gòu)和中空軸的腔體體積的方式來確定導(dǎo)引元件的內(nèi)徑和外徑尺寸。在這里，將流過的介質(zhì)的量限制到實(shí)際需要量是有利的。在這方面，導(dǎo)引元件的恒定截面提供了最佳條件。

在第一實(shí)施方式的情況下，管件在兩側(cè)被有利地壓到在相應(yīng)端部凸緣的內(nèi)側(cè)形成的環(huán)形容納部中，其中，在每種情況下，在該容納部中形成有一個(gè)密封邊緣。這里，密封邊緣包括切割環(huán)的功能，且使省去附加的密封裝置成為可能。這里，具有密封作用的壓入與管件的被壓到容納部內(nèi)的那些端部的變形相關(guān)，管件由比端部凸緣更軟的材料、特別是鋁或塑料制成。這里，管件的外徑包括重疊區(qū)也就是說，相對于容納部的密封邊緣直徑而言尺寸過大。在壓入過程中，通過容納部內(nèi)的密封邊緣的幾何形狀，在相對低強(qiáng)度的管件的外徑上實(shí)現(xiàn)部分塑性材料的移位，其中，在每種情況下，在由相對高強(qiáng)度的材料例如鋼組成的端部凸緣內(nèi)形成容納部。由此制成的且被切入到軟的管件中的密封件在整個(gè)溫度范圍內(nèi)起作用，而不需要額外的密封裝置。根據(jù)容納部的直徑，密封邊緣的長度在1mm和4mm之間是有利的，其中2mm的長度被證明是特別合適的。

在第一實(shí)施方式的情況下，轉(zhuǎn)子中空軸有利地由多個(gè)部件構(gòu)成，特別地由轉(zhuǎn)子的柱形筒、位于其中的管件以及接納管件并支撐柱形筒的兩個(gè)端部凸緣構(gòu)成。所述多個(gè)部件可以通過接合工藝組裝，其中有利的是，首先將管件壓到容納部中，然后將這種預(yù)組裝的單元接合到柱形筒，最后，在按壓第二端部凸緣的過程中，以并行的過程產(chǎn)生柱形筒與端部凸緣之間的接合連接以及管件與具有密封作用的容納部的壓入連接。

在第二實(shí)施方式的情況下，管件被裝配到兩個(gè)進(jìn)入孔中并且在每種情況下均與進(jìn)入孔的外邊緣齊平地終止，如果管件是在管件和端部凸緣之間存在溫度差的情況下被密封地裝配到進(jìn)入孔中則是有利的。為此，在插入通過冷卻而有利地“收縮”的管件之前，通過加熱端部凸緣或整個(gè)轉(zhuǎn)子中空軸來使進(jìn)入孔變寬。當(dāng)溫度相等時(shí)，管件被密封地壓到進(jìn)入孔中。

使用管件還使得可以通過并行運(yùn)行的相應(yīng)的多個(gè)管件或者在一個(gè)管件中的多個(gè)管道來實(shí)現(xiàn)多個(gè)單獨(dú)的流體橫截面。因此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同功能，例如潤滑和冷卻，或者分別引導(dǎo)不同介質(zhì)、例如水和油。

附圖說明

下面基于附圖更詳細(xì)地描述了根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子中空軸的實(shí)施方式，在附圖中：

圖1示出了第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子中空軸，

圖2示出了介質(zhì)流過的轉(zhuǎn)子，

圖3示出了第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子中空軸，以及

圖4示出了具有徑向出口的轉(zhuǎn)子中空軸。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用于電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)對稱的轉(zhuǎn)子中空軸。所述轉(zhuǎn)子中空軸包括柱形筒2，該柱形筒在兩側(cè)被由鋼制成的端部凸緣1封閉，其中在每種情況下在端部凸緣1上均定位有一個(gè)軸頸3。這里，軸頸可以以不可拆分的形式形成在端部凸緣上，或者可以是保持在端部凸緣上的分離的部件。在這種情況下，在兩個(gè)軸頸上設(shè)置有同軸的進(jìn)入孔4，這些進(jìn)入孔只要它們沒有被封閉，就提供通向由柱形筒2圍繞的軸腔5的通路。作為導(dǎo)引元件，提供了由軟材料比如鋁或塑料組成的中空的柱形管件6，可以看出，該中空的柱形管件的外徑小于軸腔5的內(nèi)徑。在軸腔5側(cè)處，管件6在兩側(cè)被壓到圍繞進(jìn)入孔4車出(eingedreht)的、旋成的環(huán)形的容納部7。將管件6壓到容納部7中產(chǎn)生相對于軸腔5的密封作用，使得通過管件6從一個(gè)軸頸引導(dǎo)到另一軸頸的液體或氣體介質(zhì)不會進(jìn)入軸腔5。在這種情況下，管件6的內(nèi)徑比進(jìn)入孔4的內(nèi)徑略小，其中兩個(gè)內(nèi)徑近似相等。

將相對較軟的管件6壓到相對較硬的端部凸緣1的容納部7中是通過一種特別的連接工藝——密封邊緣工藝——實(shí)現(xiàn)的。這里，管件6的被壓入的端部抵靠于設(shè)置在容納部7中的環(huán)形密封邊緣8(參見細(xì)節(jié)Z)而產(chǎn)生塑性變形。

圖2示出了具有轉(zhuǎn)子中空軸的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子中空軸配備有疊片組件(Blechpaketen)9，該轉(zhuǎn)子中空軸在一側(cè)具有一體地形成在柱形筒10上的端部凸緣11并且在另一側(cè)具有被壓到柱形筒10中的端部凸緣12。為管件13形式的導(dǎo)引元件被壓入到端部凸緣11和12之間，液體介質(zhì)14沿箭頭方向同軸地流過端部凸緣11和12。

圖3示出了轉(zhuǎn)子中空軸的第二實(shí)施方式，在該情況下，裝配到兩個(gè)進(jìn)入孔4中的管件6在每種情況下均通過其外邊緣16與進(jìn)入孔的邊緣15齊平地終止。在這種情況下，端部凸緣17和柱形筒18是以不可拆分的方式模制的，以在鑄造過程中形成轉(zhuǎn)子中空軸。管件6是在存在溫度差的情況下被密封地安裝到進(jìn)入孔4中的。

圖4示出了根據(jù)圖3的轉(zhuǎn)子中空軸的設(shè)計(jì)變型，在該情況下，管件6在一側(cè)被裝配到容納部19中，并且被容納部19的基部20軸向封閉。介質(zhì)通過徑向地形成在管件6中和容納部19中的孔21被引導(dǎo)出。

附圖標(biāo)記列表

1 端部凸緣

2 柱形筒

3 軸頸

4 進(jìn)入孔

5 軸腔

6 管件

7 容納部

8 密封邊緣

9 疊片組件

10 柱形筒

11 一體成型的端部凸緣

12 被壓入的端部凸緣

13 管件

14 液體介質(zhì)

15 進(jìn)入孔的邊緣

16 管件的邊緣

17 不可拆分的轉(zhuǎn)子中空軸的端部凸緣

18 不可拆分的轉(zhuǎn)子中空軸的柱形筒

19 盆狀的容納部

20 容納部的基部

21 徑向定向的孔