电马达的制作方法

1.本发明涉及电马达领域。


背景技术：

2.在现有技术中已经知道，电马达包括与驱动轴联接的转子，且包括定子，该定子围绕转子并且存在气隙。转子包括例如由通过合适的固定系统以组的形式保持的金属片堆叠形成的主体。转子包括例如由容纳在转子的磁体中形成的腔中的永磁体形成的磁极。定子包括例如主体，该主体由形成环冠的薄叠片堆叠构成，其内部面设置有向内开口的缺口以接收相绕组。相绕组例如从一根或多根导电线或从例如通过焊接连接在一起的引脚形式的导电元件获得。
3.这种电马达通常与传动装置结合使用。这样的传动装置因此布置在电马达的驱动轴和输出轴之间。这种传动装置例如具有将旋转速度减速的功能，以便增加传递的扭矩。这样的传动装置也可以执行其他功能。
4.例如，这样的功能是在某些情况下不驱动电马达的驱动轴，例如当电马达没有被供电并且驱动轴由传动装置带动时。这样的功能因此可以限制机械损失，例如当电马达和传动装置的组件安装在车辆上时，例如电动助力自行车。为了限制这些机械损失，传动装置结合有飞轮构件，在电马达的驱动轴是主动的时，飞轮构件允许在传动装置的两个元件之间传递扭矩，并且在电马达的驱动轴是从动的时，飞轮构件充当传动装置的两个元件之间的枢轴连接。更具体地，驱动轴在电马达通电时是主动的，而在电马达未通电时是从动的。这种飞轮构件例如布置在传动装置的小齿轮上。因此，当电马达未通电时，例如在电动助力自行车的情况下，机械损失的限制有助于滑行(roulage)。在这种情况下，电马达不再在滑行速度(例如25公里/小时)以上供电。由于机械损失的限制，骑自行车的人所要付出的努力就更少了，因为由于存在飞轮构件，他不必驱动电马达的转子。此外，当车辆自由滑行而电马达未通电的情况下时，例如下坡或平地，机械损失的限制使得可以在无需为电马达供电的情况下行驶更长的时间，例如电动辅助马达，这样可以节省电能。电能确实经常通过一个或多个电池存储在车辆上，例如电动自行车，例如电动助力自行车。
5.然而，在传动装置中这种飞轮构件的存在具有几个缺点。这种飞轮构件对存在于传动装置中的滚动轴承和小齿轮的尺寸施加了限制。此外，由于其在传动装置中的定位，飞轮构件必须能够传递很大的力。因此，飞轮构件必须相应地确定尺寸，这不利于其紧凑性。此外，由于它受到很大的力，飞轮构件具有很高的故障风险。


技术实现要素：

6.本发明的目的尤其是限制飞轮构件经受的作用力。
7.为此，本发明的主题是一种电马达，包括：
8.定子，
9.转子，界定接纳部，和
10.驱动轴，所述驱动轴布置在接纳部中，
11.所述电马达包括飞轮构件，该飞轮构件置于转子和驱动轴之间。
12.因此，飞轮构件尽可能靠近转子放置，以限制施加到其上的力。飞轮构件所承受的力越低，其尺寸可以减小得越多，这使得可以优化其尺寸和紧凑性。施加到飞轮构件上的机械应力较不强，因此飞轮构件具有较低的故障风险。此外，在转子和驱动轴之间布置飞轮构件还可以从改进的体积中受益，因为不需要与飞轮构件的存在相关的尺寸限制来确定电马达外部元件的尺寸，例如传动装置的元件。
13.通过“飞轮构件”，优选地理解为这样的构件，该构件允许在围绕旋转轴线在一个旋转方向上旋转的两个旋转元件之间传递扭矩，而在另一旋转方向上允许一个旋转元件相对于另一旋转元件自由旋转，因为它在这个另一个旋转方向上不传递或几乎不传递扭矩。此外，当这两个旋转元件之间的相对旋转发生在另一个旋转方向上时，飞轮构件也用作简单的枢轴连接。因此，飞轮使得在包括电马达的传动组件中可以在不需要时不持久性地驱动电马达的转子，并因此限制传动组件的机械损失。
14.根据电马达的单独或组合使用的其他可选特性：
15.定子包括例如定子主体和绕组。
16.转子优选地包括转子主体，后者尤其界定了用于接收驱动轴的容纳部。
17.转子包括例如多个永磁体，这些永磁体容纳在转子主体中制成的腔中。因此，便于电马达的制造。
18.转子主体包括例如以组的形式保持在一起的金属片的堆叠。
19.驱动轴承载小齿轮。因此，这种电马达可以更容易地集成到传动组件中。
20.飞轮构件径向地布置在转子和驱动轴之间，特别是在转子主体和驱动轴之间。因此，飞轮构件的径向尺寸减小。
21.飞轮构件例如在转子主体中轴向居中布置。因此，飞轮构件的轴向尺寸减小。
22.飞轮构件的轴向长度与转子主体的轴向长度的比值例如在0.4和1.1之间，优选地在0.5和1之间，或者甚至等于0.5，更优选地接近或等于1。因此，优化了飞轮构件的尺寸。当飞轮构件的轴向长度与转子主体的轴向长度之比具有接近1的值时，除了飞轮构件之外，可以省去在轴和转子之间使用轴承，例如滚针保持架，因此简化了组装。
23.转子包括例如优选为管状的间隔件，间隔件被固定到转子主体并径向地设置在转子主体和驱动轴之间，飞轮构件设置在间隔件和驱动轴之间。因此，间隔件可以实现适配器功能，这使得可以通过间隔件组装标准部件，即使这些标准部件的尺寸对于允许它们之间的直接组装是不对应的。这种标准部件例如可以选自转子主体、飞轮构件、轴承。此外，间隔件可以改善飞轮构件所定位的径向表面，这改善了转子和飞轮构件之间的力传递，从而增加了飞轮构件的使用寿命。
24.间隔件可以紧密地安装在转子主体中，间隔件和转子主体之间具有例如负游隙。因此，间隔件以特别简单的方式固定到转子主体，并且转子和飞轮构件之间的力传递得到改善。
25.间隔件例如由金属制成，优选钢。因此，间隔件坚固且经济。
26.飞轮构件可以紧密地安装在间隔件中，飞轮构件和间隔件之间具有例如负游隙。因此，便于电马达的组装，由于它们之间的负游隙，飞轮构件在组装后被保持在间隔件中。
27.间隔件包括例如内肩，内肩能够形成用于飞轮构件的轴向止动件。因此，由于飞轮构件被插入到间隔件中直到它到达由内肩形成的轴向止动件，因此改进了飞轮构件在间隔件中的定位。
28.内肩可以是唯一的。
29.至少一个轴承可以布置在转子和驱动轴之间，特别是在间隔件和驱动轴之间，特别是滚针保持架或滚珠轴承。使用至少一个轴承可以吸收转子和驱动轴之间的部分径向力，从而减小由飞轮构件承受的力。
30.至少一个轴承可以径向布置在转子和驱动轴之间。因此，减小了所述至少一个轴承的径向尺寸。
31.至少一个轴承可以轴向布置在转子主体中。因此，减小了所述至少一个轴承的径向尺寸。
32.至少一个轴承是例如滚针保持架。滚针保持架的使用确保了力在驱动的轴长度上的均匀分布。
33.至少一个轴承是例如滚珠轴承。因此，设置了简单且经济的器件来吸收转子和驱动轴之间的轴向力和径向力。
34.内肩可以界定第一容纳部以接收飞轮构件。
35.由内肩界定的第一容纳部可以构造为接收第一轴承。
36.间隔件可以界定第二容纳部，该第二容纳部构造成接收至少一个第二轴承，优选地为滚珠轴承。
37.至少一个轴承可以设置在间隔件和驱动轴之间。使用至少一个轴承使得可以吸收间隔件和驱动轴之间的部分力，并因此减小了由飞轮构件承受的力。
38.间隔件的内肩可以在一侧形成用于飞轮构件的轴向止动件，而在另一侧形成用于轴承的轴向止动件，该轴承优选为滚针保持架。
39.轴承例如布置在间隔件和驱动轴之间并且可以是滚针保持架。滚针保持架的使用确保了力在驱动的轴长度上的均匀分布。
40.至少一个轴承例如紧密地安装在间隔件中，所述至少一个轴承和间隔件之间具有例如负游隙。因此，便于电马达的组装，由于它们之间的负间隙，至少一个轴承在组装后保持在间隔件中。
41.间隔件可以通过扩大部分延伸到转子主体之外，扩大部分优选地构造成容纳至少一个轴承。因此，轴承在间隔件中的定位得到改进，因为轴承被插入间隔件中直到它到达形成在容纳部中的轴向止动件。
42.扩大部分可以界定形成用于轴承的轴向止动件的容纳部。
43.扩大部分可以界定第二容纳部，该第二容纳部构造成接收所述至少一个第二轴承。
44.飞轮构件可以形成用于轴承的轴向止动件，优选用于滚针保持架。因此，改进了轴承的位置保持。优选地，使用滚针保持架可以确保力在驱动轴的长度上的均匀分布。
45.通过“轴承”，优选地理解这样的元件，该元件构造为吸收至少有时相对于彼此旋转的两个元件之间的径向力。术语“轴承”在这里被广义地解释并且可以例如表示滑动轴承、诸如滚珠轴承的滚动轴承、滚针保持架。
[0046]“轴向”优选地理解为平行于转子的旋转轴线的轴向方向。
[0047]“径向”优选地理解为垂直于转子的旋转轴线的径向方向。
[0048]
本发明还涉及一种传动组件，其包括具有输入和输出的减速器构件，该传动组件包括上述类型的电马达，减速器构件的输入与电马达的驱动轴相互作用。
[0049]
因此，改进了这种传动组件的紧凑性和机械强度。
[0050]
通过“相互作用”，优选地理解为减速器构件的输入与电马达的驱动轴协作，以或者由电马达的驱动轴驱动，特别是当后者被供应电能时，或驱动电马达的驱动轴，特别是当后者没有被供应电能时。
[0051]
根据变速器组件的单独或组合使用的其他可选特性：
[0052]
传动组件包括例如布置在减速器构件的输出和输出轴之间的齿轮箱。
[0053]
减速器构件的输入与电马达的驱动轴的小齿轮啮合。因此，电马达和减速器构件之间的力传递以特别简单的方式进行。
[0054]
减速器构件的转速减速比可以使得电马达的驱动轴与减速器构件的输出之间的转速减速比在1/10和1/50之间，优选在1/15和1/30之间，更优选在1/19和1/26之间。因此，这种减速比最适合在电动移动设备上使用，优选电动自行车，优选电动助力自行车。
[0055]
本发明还涉及一种电动移动设备，优选电动自行车，更优选电动助力自行车，包括上述类型的电马达和/或上述类型的传动组件。
[0056]
电动移动设备是指旨在运输乘客或材料的任何装置或电动车辆，包括公用设备、建筑或农业机械。
[0057]
最后，本发明的主题是一种用于组装上述类型的电马达的方法，包括以下步骤：
[0058]
将间隔件组装到转子的接纳部中，使间隔件的扩大部分轴向支承抵靠转子主体；
[0059]
将飞轮构件组装到间隔件中，直到飞轮构件轴向支承抵靠间隔件的内肩；
[0060]
将驱动轴组装到飞轮构件中。
[0061]
根据装配过程的单独或组合采取的其他可选特性：
[0062]
这些步骤可以颠倒或以不同的顺序执行。
[0063]
该方法包括例如以下步骤：将至少一个轴承紧密组装在间隔件中，直到至少一个轴承轴向支承抵靠飞轮构件和/或抵靠间隔件的内肩和/或进入在间隔件的扩大部分中界定的容纳部中。
[0064]
该方法包括例如以下步骤：与定子组装由转子主体、间隔件、飞轮构件以及必要时至少一个轴承形成的组件。
附图说明
[0065]
借助以下描述将更好地理解本发明，该描述仅以示例方式给出并参考附图进行，在附图中：
[0066]
图1是包括根据本发明第一实施例的电马达的电动助力自行车的部分俯视示意图；
[0067]
图2是本发明的第一实施方式的电马达的示意性剖视图。
[0068]
图3是第一实施方式的电马达的一部分的示意性立体剖视图。
[0069]
图3是表示第一实施方式的电马达的详细部分的示意性剖视图。
[0070]
图4是第一实施方式的电马达的组装方法的说明图。
[0071]
图5是本发明的第二实施方式的电马达的一部分的示意性剖视图。
[0072]
图6是本发明的第三实施方式的电马达的示意性剖视图。
[0073]
图7是根据本发明第四实施例的电马达的示意性剖视图。
具体实施方式
[0074]
现在将参照附图描述实施例的示例。在所有附图中，相同的附图标记涉及相同的元件。
[0075]
下面的实施方式仅仅是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这并不一定意味着每个参考都指向相同的实施例，或者这些特征仅适用于单个实施例。也可以组合不同实施例的简单特征以提供其他实现。
[0076]
图1通过示例非常示意性地示出了配备有传动组件71的电动助力自行车53。传动组件71包括稍后将参考其他附图详细描述的电马达1。传动组件71还包括减速器构件55和齿轮箱57。减速器构件55包括与电马达1的驱动轴相互作用的输入，且包括减速器构件输出。齿轮箱57包括与减速器构件55的输出相互作用的输入和齿轮箱输出。因此，电马达1能够驱动减速器构件55，并与其形成传动装置。电动助力自行车53还包括配备有两个踏板61的曲柄组(p
é
dalier)59和小齿轮形式的链轮63，链轮63通过布置在后轮上的小齿轮69和链条67驱动电动助力自行车53的后轮65。传动组件71的输出轴，这里是齿轮箱57的输出，连接到曲柄组，并形成例如曲柄组59的轴。因此，当电马达1被供应电能时，它通过齿轮箱57的输出间接驱动曲柄组59，从而驱动后轮65。
[0077]
在电动移动设备的未图示变体中，减速器构件55的输出直接连接到齿轮箱57的输出。因此可以理解，上述电马达1例如放置在电动移动设备上，优选电动助力自行车53上，但它也可以安装在其他电动辅助车辆中，特别是那些除了需要电力驱动外还需要人力驱动的，特别是通过曲柄组提供人力驱动。
[0078]
图2示出根据第一实施例的电马达1的示例。
[0079]
电马达1包括定子3、转子5、驱动轴7和飞轮构件9。
[0080]
为了使它们彼此相对定位并保护电马达1的附件，电马达1包括外壳37。
[0081]
定子3由外壳37支撑，因此定子3与外壳37联接。定子3例如包括定子主体和电磁励磁绕组。
[0082]
在所示示例中，转子5布置在定子3内。如图2和图3所示，转子5包括转子主体11，并界定了接纳部13。转子主体11包括以片组19的形式保持在一起的金属片的堆叠。转子5包括多个永磁体17，这些永磁体17容纳在转子主体11中制成的腔中。因此，片组19包括其中布置有永磁体17的腔。转子主体11还包括两个侧向法兰21、23，其轴向布置在转子5的任一侧上，它们将永磁体17轴向地保持就位，并且保持片组19。例如通过轴向穿过转子主体11的紧固元件来实现这种就位。
[0083]
驱动轴7设置在转子5的接纳部13中。驱动轴7可由转子5驱动。驱动轴7相对于外壳37定位，例如通过轴承，在该示例中，滚珠轴承41和45布置在外壳37的每一端。驱动轴7的肩轴向抵靠外壳37的滚珠轴承45。唇形密封件47布置在驱动轴7上，在小齿轮43和滚珠轴承45之间。驱动轴7在其一端承载小齿轮43。如图1所示，电马达1驱动减速器构件55并与之形成
传动装置。为此，减速器构件55的输入与电马达1的驱动轴7的小齿轮43啮合。减速器构件55的转速减速比使得电马达1的驱动轴7与减速器构件55的输出之间的转速减速比包括在1/10和1/50之间，优选在1/15和1/30之间，更优选在1/19和1/26之间。
[0084]
飞轮构件9介于转子5和驱动轴7之间。如图2和图3所示，飞轮构件9径向设置在转子5和驱动轴7之间，并且还轴向居中设置在转子主体11中。飞轮构件9的轴向长度与转子主体11的轴向长度之比在0.4和1.1之间，优选地在0.5和1之间，尤其接近0.5，甚至等于0.5，如图2所示。
[0085]
转子5还包括间隔件25，在该示例中其具有管状形状。间隔件25与转子主体11联接。更准确地说，间隔件25紧密地安装在转子主体11中，更准确地说是安装在片组19中，间隔件25和转子主体11之间具有负游隙。间隔件25径向设置在转子主体11和驱动轴7之间，飞轮构件9设置在间隔件25和驱动轴7之间。飞轮构件9紧密地安装在间隔件25中，飞轮构件9和间隔件25在它们之间具有负游隙。间隔件25例如由金属制成，优选由钢制成。如图2和3所示，间隔件25包括内肩27。
[0086]
内肩27界定第一容纳部，该第一容纳部接收飞轮构件9，并且形成用于飞轮构件9的轴向止动件。由内肩27界定的第一容纳部还接收第一轴承35，在该示例中，第一轴承35是滚针保持架。
[0087]
第一轴承35径向地设置在转子5和驱动轴7之间，并且轴向地设置在转子主体11中，即转子5的接纳部13中。第一轴承35紧密地安装在间隔件25中，第一轴承35和间隔件25之间具有负游隙。因此，第一轴承35布置在间隔件25和驱动轴7之间。飞轮构件9因此形成用于第一轴承35的轴向止动件。
[0088]
间隔件25通过扩大部分29延伸到转子主体11的外侧。间隔件25的扩大部分29界定了第二容纳部，该第二容纳部容纳第二轴承31并形成用于第二轴承31的轴向止动件。第二轴承31在该示例中是滚珠轴承。第二轴承31因此布置在转子5和驱动轴7之间。第二轴承31紧密地安装在间隔件25中，第二轴承31和间隔件25之间具有负游隙。在该示例中，扩大部分29相对于间隔件25的内肩27与飞轮构件9相对。
[0089]
当电马达1通电时，转子5被驱动围绕旋转轴线a1旋转。在这种操作模式下，飞轮构件9将发动机扭矩从转子5传递到驱动轴7。当电马达1未通电时，转子5与驱动轴7分离，飞轮构件9然后用作驱动轴7和转子5之间的枢轴连接。
[0090]
图4通过示例示意性地示出了组装电马达1的方法。这样的组装过程包括例如以下步骤：
[0091]-101：将间隔件25组装在转子5的接纳部13中，例如夹在转子主体11中，使得间隔件25的扩大部分29轴向支承抵靠转子主体11；
[0092]-103：将飞轮构件9组装在间隔件25中，直到飞轮构件9轴向支承抵靠在间隔件25的内肩27上；
[0093]-105：将第一轴承35组装在间隔件25中，直到第一轴承35轴向支承抵靠飞轮构件9；将第二轴承31组装在间隔件25的扩大部分29所界定的容纳部中，直到第二轴承轴向支承抵靠在扩大部分29所界定的容纳部中；
[0094]-107：将由转子主体11、间隔件25、飞轮构件9、第一轴承35和第二轴承31形成的组件组装在外壳37中，特别是与定子3一起；
[0095]-109：将驱动轴7组装到飞轮构件9中，直到驱动轴的肩轴向支承抵靠第二轴承31，并且直到驱动轴7的肩轴向支承抵靠在滚柱轴承45上。
[0096]
请注意，某些步骤可以按不同的顺序执行。
[0097]
图5表示根据第二实施例的电马达1’的示例。这与第一实施例的电马达1的不同之处在于，间隔件25的内肩27在一侧形成用于飞轮构件9的轴向止动件，而在另一侧形成用于第一轴承35的轴向止动件，其在这个示例中是滚针保持架。另外，在本例中，扩大部分29相对于间隔件25的内肩27位于与构成飞轮9的构件相同的一侧，第一轴承35相对于间隔件25的内肩27位于与小齿轮43相同的一侧。最后，飞轮构件9径向布置在转子5和驱动轴7之间，但轴向偏心地布置在转子主体11中。
[0098]
组装这种电马达1’的方法包括例如以下步骤，如图4所示：
[0099]-101：将间隔件25组装在转子5的接纳部中，例如夹在转子主体11中，使间隔件25的扩大部分29轴向支承抵靠转子主体11；
[0100]-103：将飞轮构件9组装在间隔件25中，直到飞轮构件9轴向支承抵靠间隔件25的内肩27的一侧，该侧从扩大部分29侧定向；
[0101]-105：将第一轴承35组装在间隔件25中，直到第一轴承35轴向支承抵靠在间隔件25的内肩27的另一侧上，该另一侧从与扩大部分29相对的一侧定向；将第二轴承31组装在间隔件25的扩大部分29所界定的容纳部中，直到第二轴承轴向支承抵靠在扩大部分29所限定的容纳部中；
[0102]-107：将由转子主体11、间隔件25、飞轮构件9、第一轴承35和第二轴承31形成的组件组装在外壳37中，特别是与定子3一起；
[0103]-109：将驱动轴7组装到飞轮构件9中，直到驱动轴7的肩轴向抵靠第二轴承31，并且直到驱动轴7的肩轴向抵靠滚珠轴承45。
[0104]
图6示出了根据第三实施例的电马达1”的示例。这与第一实施例的电马达1的不同之处在于由内肩27界定的第一容纳部仅接纳飞轮构件9，因此不接纳第一轴承。间隔件25通过其扩大部分29不接收第二轴承。驱动轴7的肩轴向抵靠外壳37的滚珠轴承45。
[0105]
组装这种电马达1”的方法包括例如以下步骤，如图4所示：
[0106]-101：将间隔件25组装在转子5的接纳部中，例如夹在转子主体11中，使间隔件25的扩大部分29轴向支承抵靠转子主体11；
[0107]-103：将飞轮构件9组装在间隔件25中，直到飞轮构件9轴向抵靠间隔件25的内肩27的一侧，该侧从与扩大部分29相反的一侧定向；
[0108]-107：将由转子主体11、间隔件25和飞轮构件9形成的组件组装在外壳37中，特别是与定子3一起；
[0109]-109：将驱动轴7组装在飞轮构件9中，直到驱动轴的肩轴向抵靠在滚珠轴承45上。
[0110]
图7示出了根据第四实施例的1
”’
英寸电马达的示例。这与第一实施例的电马达1的不同之处在于由内肩27界定的第一容纳部仅接纳飞轮构件9，因此不接纳第一轴承。间隔件25通过其扩大部分29不接收第二轴承。驱动轴7的肩轴向抵靠外壳37的滚珠轴承45。飞轮构件9径向布置在转子5和驱动轴7之间，但轴向偏心地布置在转子主体11中。最后，在该示例中，飞轮构件9的轴向长度与转子主体11的轴向长度的比率在0.75和1.1之间。接近1、甚至等于1的比，即飞轮构件。
[0111]
组装这种1
”’
电马达的方法包括例如以下步骤，如图4所示：
[0112]-101：将间隔件25组装在转子5的接纳部中，例如夹在转子主体11中，使间隔件25的扩大部分29轴向支承抵靠转子主体11；
[0113]-103：将飞轮构件9组装在间隔件25中，直到飞轮构件9轴向抵靠间隔件25的内肩27的一侧，该侧从与扩大部分29相反的一侧定向；
[0114]-107：将由转子主体11、间隔件25和飞轮构件9形成的组件组装在外壳37中，特别是与定子3一起；
[0115]-109：将驱动轴7组装在飞轮构件9中，直到驱动轴的肩轴向抵靠在滚珠轴承45上。
[0116]
参考标记
[0117]
1 电马达
[0118]
3 定子
[0119]
5 转子
[0120]
7 驱动轴
[0121]
9 飞轮构件
[0122]
10 转子主体
[0123]
13 接纳部
[0124]
17 永久磁体
[0125]
19 组
[0126]
21 侧向法兰
[0127]
23 侧向法兰
[0128]
25 间隔件
[0129]
27 内肩
[0130]
29 扩大部分
[0131]
31 第二轴承
[0132]
35 第一轴承
[0133]
37 外壳
[0134]
41 滚珠轴承
[0135]
43 小齿轮
[0136]
45 滚珠轴承
[0137]
47 唇形密封件
[0138]
53 电动助力自行车
[0139]
55 减速器构件
[0140]
57 齿轮箱
[0141]
59 曲柄组
[0142]
64 踏板
[0143]
63 链轮
[0144]
65 后轮
[0145]
67 链条
[0146]
69 小齿轮
[0147]
71 传动组件
[0148]
a1 旋转轴线。