具有设有制动组件的电机的驱动装置的制作方法

1.本发明涉及一种具有设有制动组件的电机的驱动装置。


背景技术：

2.具有电机的驱动装置是普遍已知的。
3.从de 22 57 290 a中已知一种电磁的制动器。
4.从de 10 2012 019 415 a1中已知一种具有冗余的制动器的电机。
5.从de 10 2012 010 790 a1中已知一种制动器。
6.从de 10 2013 005 239 a1中已知一种制动装置。
7.从wo 2004/077 644 a2中已知一种减速电机。
8.从de 10 2008 037 737 a1中已知一种具有角度传感器的电机。
9.从de 20 2016 107 420 u1中已知一种用于建立制动力传递的装置。


技术实现要素：

10.因此，本发明的目的是，实现精确的驱动控制。
11.根据本发明，该目的通过权利要求1中给出的特征实现。
12.在具有设有制动组件的电机的驱动装置中，本发明的重要特征是，电机具有壳体件和通过第一轴承和第二轴承可转动地支承的转子，
13.其中，第一轴承具有内圈和外圈，
14.其中，第一轴承的内圈被接纳、尤其是套装在转子上，并且尤其是抵靠在台阶部上，或者压靠带动件，带动件抵靠在转子处成型出的台阶部上，
15.其中，制动组件具有磁体/磁性体，尤其是由铁磁性材料制成的磁体，
16.其中，第一轴承的外圈被接纳在制动组件的磁体中，并且尤其是抵靠在台阶部上。
17.此时的优点是，实现了驱动装置的精确控制。因为由于转子的两个固定轴承，实现了在构造成减速电机的驱动装置的电机的转子处低误差的稳定的角度检测，其中，所检测的角度值与输出轴的角度值尽可能精确地成比例。
18.因此，通过在角度传感器的区域中应用固定轴承，即使在驱动装置中由于热引起膨胀时，也能实现非常准确的角度检测，这是因为构造成固定轴承的第一轴承相对于角度传感器的距离与在第一轴承与第二轴承之间的距离相比小得多。
19.因为转子的第二轴承，即减速器侧的轴承同样是固定轴承，所以在热膨胀时插入转子轴中的具有斜齿的太阳轮基本上也保持在其轴向位置上。虽然由于热引起的长度变化引起在第一轴承与第二轴承之间的距离——尤其是相对于壳体件——发生变化，但是太阳轮即使具有斜齿也不转动并且角度传感器同样不受干扰地工作。
20.第一轴承被接纳在制动组件的磁体中。因此，在第一轴承与第二轴承之间的距离变化并不通过第一轴承在磁体中的移动的得到补偿，而是通过磁体相对于接纳件、即相对于壳体件的移动得到补偿。
21.因此，以这种方式，实现了具有相对于热影响稳定的角度检测的轴向双侧的固定支承。
22.优选地，转子由钢制成，并且壳体件由铝制成。即，根据本发明，当转子和壳体件由不同的材料制成时，可防止或至少减少角度误差。
23.在一种有利的设计方案中，第二轴承、尤其是第二轴承的外圈被接纳在壳体中或者与壳体件相连接的法兰件中，并且尤其是抵靠在台阶部上。此时的优点是，由于热引起的壳体和/或转子的、尤其是壳体相对于转子的长度变化不引起减速器的轴的扭转，即使减速器的轴与具有斜齿的、相互啮合的带齿部件以不能相对转动的方式相连接。
24.在一种有利的设计方案中，第二轴承的内圈被接纳、尤其是套装在转子上，并且尤其是抵靠在台阶部上。在此有利的是，第二轴承实施成固定轴承，因此在转子处检测到的角度值与减速器输出轴的角度值成比例。这尤其是适用于与转子以不能相对转动的方式相连接的带齿部件、尤其是太阳轮实施成具有斜齿的情况。
25.在一种有利的设计方案中，磁体被接纳在与壳体件固定地相连接的接纳件中或者被接纳在壳体件中，
26.其中，磁体布置成可沿着轴向方向、即尤其是平行于转子的转动轴线的方向移动，并且尤其是借助于第二螺钉与第一转矩支撑件相连接，第二螺钉尤其是在周向上均匀地彼此间隔开，
27.其中，第一转矩支撑件尤其是借助于第一螺钉与接纳件和/或壳体件相连接，第一螺钉尤其是在周向上均匀地彼此间隔开。此时的优点是，在由于热引起长度变化时，磁体相对于接纳件和/或相对于电机的壳体件移动。尽管如此，第一轴承和第二轴承保持固定轴承功能。
28.在一种有利的设计方案中，第一转矩支撑件实施成波纹管，尤其是金属波纹管，其中，第一转矩支撑件的接触接纳件的区域在轴向方向上与接触磁体的区域间隔开，尤其是与接触接纳件的区域相比，接触磁体的区域布置在更小的径向距离上。此时的优点是，由也用作用于磁体的转矩支撑件的相同部件产生轴承夹紧力。因为磁体以不仅可沿着轴向方向移动而且可在周向上转动的方式被接纳在接纳件中。
29.在另一有利的设计方案中，第一转矩支撑件、尤其是金属板实施成板件，使得第一转矩支撑件的接触接纳件的区域布置在与转矩支撑件的被磁体接触的区域相同的轴向位置上，尤其是与接触接纳件的区域相比，被磁体接触的区域布置在更小的径向距离上。此时的优点是，转矩支撑件可针对扭矩引导的作用进行优化，并且弹簧元件可针对产生轴承夹紧力的作用进行优化。
30.在一种有利的设计方案中，衔铁片与带动件布置成不能相对转动但是可沿着轴向方向移动，
31.尤其是其中，布置在带动件与衔铁片之间的弹簧元件、尤其是借助于第一连接元件与带动件相连接并且借助于第二连接元件与衔铁片相连接的弹簧板，产生作用到衔铁片上的、指向带动件的弹簧力，
32.尤其是其中，弹簧元件支撑在带动件上，
33.尤其是其中，连接元件实施成铆钉。此时的优点是，衔铁片可以简单的方式通过弹簧板和连接元件与带动件相连接。
34.在一种有利的设计方案中，在磁体中接纳有线圈，尤其是在径向方向上在磁体的内环和磁体的外环之间接纳有线圈。此时的优点是，与给线圈供电相关地可产生相对于由永磁体产生的磁场的反向磁场，从而与未对线圈供电时相比，在给线圈供电时衔铁片被更小的磁通量穿流。由此，在未对线圈供电时，与由弹簧板产生的弹簧力相反地将衔铁片吸向磁体，并且在对线圈供电时，借助于弹簧力将衔铁片从磁体处拉开。
35.在一种有利的设计方案中，磁体具有外环和内环，
36.其中，在内环与外环之间布置永磁体，尤其是其中，在轴向方向上在内环与外环之间布置永磁体。此时的优点是，永磁体的从北极离开的磁通量穿过磁体的内环，并且从内环处直接地或通过气隙流向衔铁片，并且从衔铁片处直接地或通过气隙流向磁体的外环，并且从外环处流向永磁体的南极。备选地，将北极和南极置换。但是无论如何，定距环/间隔环跨接永磁体，从而布置在磁体的内环与磁体的外环之间的定距环防止磁体的内环靠近磁体的外环。优选地，定距环径向地布置在永磁体之外和/或由抗磁的材料、尤其是塑料制成。
37.在一种有利的设计方案中，第一轴承的外圈抵靠在成型在磁体处的台阶部上，该台阶部尤其是在磁体的内环处成型，
38.其中，第一轴承的内圈抵靠在成型在轴上的台阶部上。在此有利地是，第一轴承实施成固定轴承，但是磁体可相对于壳体件轴向移动，第二轴承布置成不可相对于壳体件移动，这是因为第二轴承同样实施成固定轴承。
39.优选地，转子仅仅通过第一轴承和第二轴承可转动地支承。
40.在一种有利的设计方案中，尤其是与在未对线圈供电时相比，在对线圈供电时减少了穿过衔铁片的磁通量。此时的优点是，制动作用可控。
41.在一种有利的设计方案中，磁体的外环可轴向地移动地布置在接纳件中。此时的优点是，由于热引起的壳体件和转子的不同长度变化几乎不影响角度传感器的角度探测，角度传感器布置成与第二轴承相比更接近第一轴承。
42.在一种有利的设计方案中，角度传感器的转子轴与转子以不能相对转动的方式相连接，并且角度传感器的壳体与第二转矩支撑件的第一区域相连接，其中，第二转矩支撑件的第二区域与磁体的内环相连接，尤其是与辅助板一起借助于螺钉压靠在磁体的内环上，
43.尤其是其中，与第一区域相比，第二区域布置在更大的径向距离处，尤其是其中，与第一区域相比，第二区域径向上布置得更靠外。此时的优点是，可与温度无关地进行角度检测，这是因为当转子长度相对于壳体件变化并且进而使第一轴承轴向移动时，可以说是角度传感器被带动。
44.在一种有利的设计方案中，被第一转矩支撑件覆盖的径向范围与被第二转矩支撑件覆盖的径向范围间隔开，和/或被第一转矩支撑件覆盖的径向范围布置在被第二转矩支撑件覆盖的径向范围的径向外部。此时的优点是，第一转矩支撑件与第二转矩支撑件无关地起作用，并且在紧凑的实施方案的同时还可传输更高的扭矩。
45.在一种有利的设计方案中，第一转矩支撑件具有内环区域、外环区域和将内环区域与外环区域相连接的桥接部，该桥接不尤其是在周向上均匀地彼此间隔开，
46.其中，内环区域贴靠在磁体的内环上并且外环区域贴靠在接纳件或壳体件上，
47.其中，或者
[0048]-被相应的桥接部在一径向距离处覆盖的圆周角范围的最大圆周角度值随着径向
距离的增大单调地、尤其是严格单调地增大，即，尤其是在周向上增大，
[0049]
并且该圆周角范围的最小圆周角度值随着径向距离的增大单调地、尤其是严格单调地增大，即，尤其是在周向上增大，
[0050]
或者
[0051]-被相应的桥接部在一径向距离处覆盖的圆周角范围的最大圆周角度值随着径向距离的增大单调地、尤其是严格单调地减小，
[0052]
并且该圆周角范围的最小圆周角度值随着径向距离的增大单调地、尤其是严格单调地减小。
[0053]
此时的优点是，转矩支撑件在优选转动方向上尤其有效和/或坚固。因此，当使转子在仅唯一一个转动方向上运行时，可在制动时高效地通过转矩支撑件——尤其是在转动方向上——导引出制动力矩。
[0054]
在一种有利的设计方案中，支撑在接纳件上的波纹管将磁体的内环、尤其是在磁体的内环上成型的台阶部压到第一轴承的外圈上，使得第一轴承的内环使带动件压靠在成型在转子上的台阶部。此时的优点是，波纹管实现扭矩支承功能，即，引导反作用力矩，并且产生轴承夹紧力。
[0055]
在另一有利的设计方案中，支撑在接纳件处、壳体件处或与接纳件或壳体件固定地相连接的环处的弹簧元件将磁体的内环、尤其是在磁体的内环上成型的台阶部压到第一轴承的外圈上，使得第一轴承的内圈使带动件压靠在成型在转子上的台阶部上。此时的优点是，弹簧元件可针对产生轴承夹紧力方面进行优化，并且转矩支撑件可针对导引出反作用力矩方面进行优化。
[0056]
在一种有利的设计方案中，尤其是在法兰件和减速器尚未与壳体件相连接时，第二轴承的外圈被接纳在隔绝件中，尤其是由玻璃纤维加强的塑料制成的隔绝件中，
[0057]
其中，隔绝件被接纳在壳体件中，尤其是被接纳在壳体件的在周向上环绕的环形槽中，
[0058]
其中，法兰件布置在隔绝件的背离第一轴承的侧上。此时的优点是，可在装配减速器与法兰件之前进行电机的性能测试。为此，第二轴承的外圈被接纳在隔绝件中。
[0059]
在一种有利的设计方案中，被第二轴承的外圈在轴向方向上覆盖的区域的第一部分区域接触法兰件，并且
[0060]
被第二轴承的外圈在轴向方向上覆盖的区域的第二部分区域接触隔绝件，
[0061]
其中，第一部分区域与第二部分区域间隔开或者与第二部分区域邻接，尤其是，第一部分区域与第二部分区域不重叠。此时的优点是，一方面可在装上法兰件之前进行性能测试，并且另一方面在装上法兰件之后第二轴承也用作固定轴承。在此，在装上法兰件时，第二轴承克服由弹簧元件产生的弹簧力轴向移动。
[0062]
从从属权利要求中得到其它优点。本发明不限制在权利要求所述的特征组合上。对于本领域技术人员来说，尤其是可从目标设定和/或通过与现有技术比较提出的目标中，得到权利要求和/或单个权利要求特征和/或说明书和/或附图的特征的其它合理的组合方案。
附图说明
[0063]
现在根据示意图详细解释本发明。
[0064]
在图1中以横截面示出了根据本发明的驱动装置，该驱动装置具有由制动电机驱动的减速器，其中，设置用作扭矩支承件的波纹管40以产生制动电机的转子9的轴承组件的轴承夹紧力。
[0065]
在图4中以放大的方式示出了图1的局部。
[0066]
在图3中以俯视图示出了转矩支撑件。
[0067]
在图2中示出了在另一根据本发明的驱动装置中的局部，其中，代替波纹管40，设置制动组件的第一转矩支撑件10。
具体实施方式
[0068]
如在图2和图3中示出的那样，电机具有转子9，转子轴向上在两侧借助于固定轴承支承并且在转子的第一轴向的端部区域处与角度传感器15的转子轴以不能相对转动的方式相连接。
[0069]
在其背离角度传感器15的端部区域上，转子9与减速器的行星齿轮级的太阳轮以不能相对转动的方式相连接。尤其是，太阳轮作为插入小齿轮与转子9相连接。
[0070]
行星齿轮与太阳轮啮合，行星齿轮可转动地支承在行星架上并且与连接至减速器壳体的齿圈啮合。行星架用作行星齿轮传动级的输出轴。减速器壳体与法兰件22相连接，法兰件接纳转子9的轴承中的一个24。该轴承22实施成固定轴承。为此，法兰件22具有台阶部，轴承22的外圈靠着该台阶部。轴承22的内圈抵靠在构造在转子9处的台阶部上。
[0071]
在轴向方向上、即平行于转子9的转动轴线的方向上被轴承24覆盖的区域与被实施成插入小齿轮的太阳轮覆盖的区域重叠，
[0072]
和/或，
[0073]
在轴向方向上、即平行于转子9的转动轴线的方向上被法兰件22覆盖的区域与被实施成插入小齿轮的太阳轮覆盖的区域重叠。
[0074]
此外，在壳体件1中接纳用于热分离和电分离的并且用于接纳用于性能测试的轴承的隔绝件23。为此，在壳体件1中引入内槽，并且隔绝件23被插入该内槽中。隔绝件23也接纳轴承24的外圈。然而，隔绝件23不具有台阶部，从而不会由于隔绝件23轴向上限制轴承24。
[0075]
优选地，隔绝件23由玻璃纤维加强的塑料制成并且由此具有足够高的稳定性，使得能在不存在减速器以及进而也不存在法兰件22时，实现电机的性能测试。然而，仅仅电机的空载运行可用于性能试验。
[0076]
轴承24的内圈配合在转子9处精加工出的轴承座上并且贴靠在转子9的台阶部上。轴承24的外圈被插入隔绝件23的凹口中，并且此时如果外圈22没有被接纳在法兰件22中也没有抵靠在法兰件的台阶部上，轴承因此不是轴向固定的。
[0077]
因此，在制造时，仅仅可实现在电机的空载运行中的性能试验，但是不能进行负荷试验。
[0078]
由于轴承9布置得非常接近与转子9相连接的太阳轮，转子9和/壳体1的热膨胀不会引起在太阳轮和与太阳轮啮合的行星齿轮处的显著角度变化。
[0079]
转子9的第一轴承8也实施成固定轴承。不仅第一轴承8的内圈而且轴承8的外圈轴向上都被限制。为此，优选地在转子9处成型出台阶部，其中，第一轴承8的内圈轴向地布置在带动件7旁边，带动件贴靠在转子9的台阶部上。
[0080]
第一轴承8的外圈被接纳在布置在电机处的制动组件的磁体的内环13中并且贴靠在磁体的内环13的台阶部上。
[0081]
磁体由内环13和外环3构成。线圈6套装在磁体的内环13上，可通过供电线路18为线圈6加载电流，从而可为线圈6供电。
[0082]
线圈6径向地布置在磁体的外环3之内并且径向地布置在磁体的内环8之外。
[0083]
接纳件2、尤其是制动轴承盖固定在壳体件1处。具有包含在其中的线圈6的磁体被接纳在接纳件2中。
[0084]
为了预紧由第一轴承8和第二轴承9构成的轴承组件，支撑在与接纳件2相连接的环11上的弹簧元件12将磁体的内环13压到第一轴承8的外圈上并且由此将其压向第二轴承24的方向。
[0085]
由此，弹簧元件12将轴承组件预紧。因此，现在如果壳体1由于热的影响比转子9更剧烈地膨胀，而轴承组件保持预紧。即使转子9支承在两个固定轴承中，也能保护轴承组件不受高的应力影响。
[0086]
此外，不干扰制动器的功能。
[0087]
在磁体的外环3和磁体的内环13之间也布置有永磁体14，永磁体的磁通量通过外环3引导到衔铁片4处并且由衔铁片4引导到磁体的内环13处。
[0088]
轴向地布置在衔铁片4和带动件7之间的弹簧板通过第一连接元件5、尤其是铆钉固定在衔铁片4上。弹簧板通过第二连接元件、尤其是铆钉固定在带动件7上。弹簧板对衔铁片4远离带动件7形成反作用。因为在衔铁片4与带动件7的距离增加时，弹簧力以越来越大的力将衔铁片4拉回，即，拉向带动件7。然而，永磁体14的磁力克服了由弹簧板产生的弹簧力。
[0089]
在线圈6未被供电时，为了减小在衔铁片4与磁体之间存在的气隙，将衔铁片4吸向磁体，从而使与带动件7或与转子9以不能相对转动的方式相连接的衔铁片4压到磁体上并且由此产生制动力矩。
[0090]
在对线圈6供电时，引起与由永磁体产生的磁场相反的磁场，从而更少的或甚至没有磁通量流过衔铁片4并且因此借助于弹簧板将衔铁片轴向地从磁体处拉开。
[0091]
因此，衔铁片4与转子9以不能相对转动的方式相连接，但是布置成可轴向运动。
[0092]
借助于螺钉固定在接纳件上的转矩支撑件10——尤其是借助于更少的螺钉——与磁体的内环相连接。由此，将制动组件的反作用力矩引导到壳体处。
[0093]
优选地，转矩支撑件10轴向地布置在接纳件2和弹簧元件12之间。
[0094]
角度传感器15的转子轴以不能相对转动的方式与转子9相连接并且布置成可相对于角度传感器15的壳体转动，角度传感器的壳体借助于第二转矩支撑件16支撑在磁体的内环13上。为此，由被拧入磁体的内环13的轴向指向的螺纹孔中的螺钉、尤其是被该螺钉的螺钉头部将第二转矩支撑件16压紧，尤其是压向磁体的内环13。
[0095]
此外，在磁体的内环13上还固定有作为该螺钉的装配辅助件的具有内六角形的辅助板17。
[0096]
在装配时，辅助板17首先还通过其内六角形以形锁合的方式被推装到角度传感器15的转子轴的外六角形区域上，并且由此实现简单地将角度传感器的转子轴旋入转子9中。在借助于螺钉将辅助板17压紧在磁体的内环13上之后，才通过轴向移动辅助板17拆松该形锁合的六角形连接，并且由此使辅助板17不起作用。然而，螺钉穿过了辅助板17以及第二转矩支撑件16，由此第二转矩支撑件16布置成在轴向方向上距离角度传感器15的壳体更远。以这种方式，虽然第二转矩支撑件实施成在周向上非常坚固，但是在轴向方向上是弹性的。
[0097]
如在图3中示出的那样，第一转矩支撑件具有径向上布置在外环区域34之内的内环区域33，其中，在周向上彼此间隔开的桥接部33将内环区域33与外环区域34相连接。
[0098]
在外环区域34处布置有穿过第一转矩支撑件10的第一孔30，被拧入接纳件2中的螺钉穿过该第一孔。
[0099]
在内环区域33处布置有穿过第一转矩支撑件10的第二孔31，被拧入磁体的内环中的螺钉穿过该第二孔。
[0100]
桥接部32随着径向距离的增加而逐渐在周向方向上伸延。
[0101]
即，尤其是被相应的桥接部32在相应的径向距离上覆盖的圆周角范围以径向方向上变大的方式沿着周向方向推移。优选地，在任意的径向距离上，在周向方向上测得的桥接部32的宽度是恒定的。
[0102]
如在图1和图4中示出的那样，与上述实施例不同地，设置波纹管40，波纹管代替弹簧元件12、第一转矩支撑件10以及环11。
[0103]
波纹管40借助于第二螺钉42压紧在磁体的内环13上，并且借助于第一螺钉41压紧在接纳件2上。波纹管40产生的弹簧力在轴向方向上作用，并且产生从磁体的内环13指向第二轴承、即指向减速器的弹簧力。
[0104]
为了给制动电机、尤其是定子绕组21供电，在壳体件1处布置有插接连接件19。
[0105]
壳体盖部20与壳体件1相连接并且也保护定子绕组21。
[0106]
波纹管40优选地实施成金属波纹管，并且波纹管的径向内部的端部区域具有加强部，即，更大的壁厚。在由壁厚恒定的板材制造金属波纹管40时，例如可通过将板材卷边并且由此产生双重的层来产生加强区域。备选地，也可焊接连接环形件。
[0107]
第一轴承8和第二轴承24分别实施成滚动轴承、尤其是球轴承。
[0108]
在根据本发明的其它实施例中，通过另一弹簧元件或另一弹簧组件替代弹簧板。
[0109]
在根据本发明的其它实施例中，代替多个弹簧元件12，使用唯一的弹簧元件或至少一个弹簧组。在此，第一连接元件5也可用于将衔铁片4与带动件7相连接。
[0110]
附图标记列表：
[0111]
1 壳体件
[0112]
2 接纳件、尤其是制动轴承盖
[0113]
3 外环
[0114]
4 衔铁片
[0115]
5 连接元件、尤其是铆钉
[0116]
6 线圈
[0117]
7 带动件
[0118]
8 第一轴承、尤其是球轴承
[0119]
9 电机的转子
[0120]
10 尤其是用于制动组件的第一转矩支撑件
[0121]
11 环
[0122]
12 弹簧元件、尤其是弹簧组
[0123]
13 内环
[0124]
14 永磁体
[0125]
15 角度传感器
[0126]
16 尤其是用于角度传感器15的第二转矩支撑件
[0127]
17 作为装配辅助件的具有内六角形的辅助板
[0128]
18 线圈6的供电线路
[0129]
19 插接连接件
[0130]
20 壳体盖部
[0131]
21 定子绕组
[0132]
22 法兰件、尤其是轴承法兰
[0133]
23 用于热和电分离并且用于接纳用于性能测试的轴承的隔绝件
[0134]
24 第二轴承
[0135]
30 第一孔
[0136]
31 第二孔
[0137]
32 桥接部
[0138]
33 内环区域
[0139]
34 外环区域
[0140]
40 波纹管、尤其是金属波纹管
[0141]
41 第一螺钉
[0142]
42 第二螺钉