盘式电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机领域，尤其是涉及一种盘式电机。

背景技术：

2.相比于传统的柱式电机，盘式电机的转子和定子之间存在平面形的气隙并且气隙磁场沿轴向分布，所述盘式电机又被称为轴向磁场电机或碟式电机。在此，盘式电机的结构紧凑、工作效率高、功率密度大，因而受到越来越多的关注，其中，盘式电机尤其适合使用在电动车辆、燃料电池系统等要求高转矩密度和紧凑空间的设备中。
3.在现有的盘式电机中，扁平的定子和转子彼此以一气隙间隔开的方式布置，其中，定子具有冲压卷绕的一体化的定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的绕组，并且转子在转子圆盘上设置有永磁体。当定子的绕组通电时，转子在轴向磁场的作用下围绕转子的中心轴高速旋转。在此，为了实现转子的顺利旋转，在转子和中心轴之间设置有两个轴承，这两个轴承中的一个作为固定轴承起作用，以更好地承受径向载荷和轴向载荷，而另一个作为浮动轴承起作用，所述浮动轴承能够沿轴向方向实施一定程度的位移，以满足关于热膨胀或制造公差等方面的要求，其中，固定轴承布置在中心轴的面向定子的端部上，并且浮动轴承布置在中心轴的远离定子的端部上。
4.在此，通常在浮动轴承的内圈处设置预紧的弹簧装置，所述弹簧装置对浮动轴承的内圈施加朝着定子的弹簧力，所述弹簧力确保轴承游隙为小的负值，这能够有效地提升浮动轴承的使用寿命。然而，这种由弹簧装置施加的弹簧力被进一步传递给固定轴承，并且由定子引起的作用到转子上的朝着定子的磁吸力同样被传递给固定轴承，所述固定轴承承受弹簧力和磁吸力叠加后的共同作用，这会引起固定轴承的过度磨损并且明显降低固定轴承的使用寿命。

技术实现要素：

5.因此，本实用新型的目的在于提出一种改进的盘式电机，所述盘式电机能够在不改变组件的情况下以成本有利和简单的方式降低转子和中心轴之间的轴承的承载力并且避免所述轴承发生过度磨损，从而有效地提升轴承的使用寿命。
6.根据本实用新型的第一方面，提供一种盘式电机，其中，所述盘式电机至少包括：
[0007]-定子；
[0008]-与所述定子间隔开布置的转子，所述转子被配置成适于围绕中心轴旋转；
[0009]-布置在所述转子和所述中心轴之间的作为固定轴承的第一轴承，所述第一轴承具有第一内圈、第一滚动体和第一外圈，其中，所述第一外圈与所述转子固定连接，并且所述第一内圈与所述中心轴固定连接；
[0010]-布置在所述转子和所述中心轴之间的作为浮动轴承的第二轴承，所述第二轴承相对于所述第一轴承远离所述定子并且具有第二内圈、第二滚动体和第二外圈，其中，所述第二外圈与所述转子固定连接，并且所述第二内圈能够沿着所述中心轴移动；和
[0011]-弹簧装置，所述弹簧装置被配置成适于向所述第二轴承的所述第二内圈施加沿远离所述定子的方向的力。
[0012]
相比于现有技术，在根据本实用新型的盘式电机中，弹簧装置向用作为浮动轴承的第二轴承的第二内圈施加沿远离定子的方向的弹簧力，所述弹簧力一方面确保作为浮动轴承的第二轴承的轴承游隙为小的负值，以提升第二轴承的使用寿命，另一方面使传递到用作为固定轴承的第一轴承上的弹簧力部分地抵消由定子和转子之间产生的、传递到第一轴承上的磁吸力，从而降低作为固定轴承的第一轴承的轴向力负载，由此避免第一轴承过度磨损并且提升第一轴承的使用寿命，这在整体上能够明显提升盘式电机的使用寿命，避免频繁地更换轴承，并且确保盘式电机的运行稳定性。
附图说明
[0013]
下面，通过参看附图更详细地描述本实用新型，可以更好地理解本实用新型的原理、特点和优点。附图包括：
[0014]
图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的盘式电机的示意性视图。
具体实施方式
[0015]
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而不用于限定本实用新型的保护范围。
[0016]
在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了每个构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，附图中每个部件的形状和大小不反映真实比例。
[0017]
在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本公开中的含义。
[0018]
应理解，在本文中，表述“第一”、“第二”等仅用于描述性目的，而不应理解为指示或暗示相对重要性，也不应理解为隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地表示包括至少一个该特征。
[0019]
图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的盘式电机100的示意性视图。在此，盘式电机100示例性地构造用于燃料电池系统的阳极再循环风机，所述阳极再循环风机布置在燃料电池系统的阳极排气管路和阳极供气管路之间并且构造成用于使燃料电池堆的包含氢气在内的排出气体在盘式电机100的驱动下重新抽吸至燃料电池堆的阳极供气管路中，所述氢气与来自高压氢气罐中的高压氢气混合并且进一步供应至燃料电池堆的阳极，从而有效地提高燃料电池系统的氢气利用率和工作效率。但也可以考虑，盘式电机100应用在本领域技术人员认为有意义的其它设备中，例如车辆或家用器具。
[0020]
如图1所示，盘式电机100包括定子10和转子20，所述定子和转子至少基本上扁平地构造，其中，定子10和转子20面向彼此并且以一平面形的气隙间隔开。在此，定子10包括定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的绕组，所述定子铁芯例如以冲压卷绕的方式一体化地构
造，但也可以通过多个模块装配而成，而转子20示例性地具有位于外周的扁平的圆盘部21和位于内侧的相对于圆盘部21突出的套筒部22，其中，在圆盘部21上设置有永磁体，所述永磁体同样扁平地构造并且例如粘接在圆盘部21的表面上，并且在套筒部22的内孔中布置有中心轴30。当定子10的绕组通电时，在定子10和转子20之间形成轴向磁场，转子20上的永磁体在所述轴向磁场的作用下使转子20围绕中心轴30旋转，所述中心轴本身保持固定。示例性地，转子20进一步带动阳极再循环风机的叶片旋转，从而驱动包含氢气在内的阳极排气从阳极排气管路流动至阳极供气管路。但也可以考虑，转子 20与另外的旋转轴抗扭地连接并且通过所述旋转轴输出旋转运动。在此，在定子10的定子铁芯和转子20的永磁体之间存在磁吸力，所述磁吸力沿朝向定子10的方向作用在转子20上。
[0021]
如图1所示，盘式电机100包括第一轴承41和第二轴承42，所述第一轴承和第二轴承布置在转子20和中心轴30之间。通过第一轴承41和第二轴承42能够实现转子20围绕中心轴30的快速旋转。
[0022]
如图1所示，第一轴承41具有第一内圈411、第一滚动体412和第一外圈413，其中，第一内圈411与中心轴30固定连接，并且第一外圈413 与转子20固定连接，由此第一轴承41作为固定轴承起作用并且能够承担在转子20的旋转过程中产生的主要的径向载荷和轴向载荷。与之相对地，第二轴承42具有第二内圈421、第二滚动体422和第二外圈423，其中，第二外圈423与转子20固定连接，使得第一外圈413和第二外圈423的轴向间距保持不变，而所述第二内圈贴靠在中心轴30上并且能够沿着中心轴 30在一定范围内移动，所述范围由第二外圈423和第二滚动体422与第二内圈421的配合共同限界，由此第二轴承42作为浮动轴承起作用并且除了径向支承之外在盘式电机100的运行过程中能够满足转子20的一定程度的轴向位移要求，从而补偿由于热膨胀或安装误差所引起的盘式电机100中的各个部件、如转子20和中心轴30的相对位置的变化。在此，作为浮动轴承的第二轴承42相对于作为固定轴承的第一轴承41远离定子10地布置，由此使第一轴承41在盘式电机100的运行过程中更好地承担径向载荷和轴向载荷。
[0023]
如图1所示，盘式电机100包括弹簧装置50，所述弹簧装置示例性地构造为压缩弹簧并且布置在第一轴承41的第一内圈411和第二轴承42的第二内圈421之间。在此，弹簧装置50向作用为浮动轴承的第二轴承42 的第二内圈421施加沿远离定子10的方向的弹簧力，所述弹簧力使第二内圈421在中心轴30上远离定子10地偏移，由此使第二轴承42的轴承游隙为小的负值，这能够有效地提升第二轴承42的使用寿命和工作稳定性。在此，施加到第二轴承42的第二内圈421上的弹簧力能够经由第二滚动体 422、第二外圈423、转子20传递给第一轴承41的第一外圈413，使得第一外圈413受到沿远离定子10的方向的弹簧力。与此同时，作用在转子20 上的沿朝向定子10的方向的磁吸力同样传递给第一轴承41的第一外圈 413。在这种情况下，传递到第一轴承41的第一外圈413上的弹簧力和磁吸力方向相反，由此二者至少部分地相互抵消，从而使第一轴承41承受的第一轴向力明显减小。这能够显著地降低第一轴承41的轴向载荷并且避免第一轴承41过度磨损，从而提升第一轴承41的使用寿命和工作稳定性。此外，由于第一轴承41的第一内圈411与中心轴30固定连接，弹簧装置 50施加到第一内圈411的朝着定子10的方向的弹簧力不会进一步传递给第一滚动体412，也不会对第一轴承41造成轴向负载。
[0024]
示例性地，替代于布置在第一内圈411和第二内圈421之间的构造为压缩弹簧的弹
簧装置50，也可以考虑在用作为浮动轴承的第二轴承42的第二内圈421的远离定子10的端面上设置构造为拉伸弹簧的弹簧装置50，所述拉伸弹簧与第二内圈421的远离定子10的端面例如通过焊接或卡扣连接固定连接并且同样向第二内圈421施加沿远离定子10的方向的弹簧力。
[0025]
示例性地，盘式电机100包括仅一个弹簧装置50，所述弹簧装置以套装中心轴30的方式环绕中心轴30地布置，由此实现弹簧力在第二内圈421 上的均匀加载并且避免发生应力集中。此外也可以考虑，盘式电机100包括多个弹簧装置50，所述弹簧装置沿周向方向围绕中心轴30均匀地分布在第一轴承41的第一内圈411和第二轴承42的第二内圈421之间，这同样能够实现弹簧力在第二内圈421上的均匀加载。
[0026]
示例性地，在第一内圈411和第二内圈421或二者中的一个的面向彼此的端面上设置有限位部，所述限位部从相应的端面突出，通过所述限位部能够以内导向或外导向的方式实现弹簧装置50在径向方向上的限位或者说固定，由此能够可靠地避免弹簧装置50在盘式电机100的运行过程中在径向方向上移位或者从第一内圈411和第二内圈421之间不期望地脱出，从而确保盘式电机100的安全正常的运行。
[0027]
示例性地，如图1所示，中心轴30在面向定子10的第一端部处设置有止挡部31，所述止挡部与中心轴30固定连接。在此，第一轴承41的第一内圈411抵靠在止挡部31上，由此能够可靠地防止第一轴承41的第一内圈411发生意外的轴向移动。此外，如图1所示，中心轴30在远离定子 10的第二端部处与盘式电机100的壳体32例如以可拆卸的方式固定连接，所述第一端部和所述第二端部彼此相对置，由此确保中心轴30在盘式电机 100的运行过程中保持稳定。
[0028]
在此，通过选择弹簧装置50的参数，例如数量、弹性模量或形变程度，可以调节通过弹簧装置50施加到第二轴承42的第二内圈421上的弹簧力。示例性地，弹簧装置50设置为使得第一轴承41承受的第一轴向力等于第二轴承42承受的第二轴向力，所述第一轴向力是通过弹簧装置50施加的弹簧力和定子10与转子20之间作用的磁吸力的差值，所述第二轴向力是通过弹簧装置50施加的弹簧力。在这种情况下，所述弹簧力是所述磁吸力的一半。由此可以使第一轴承41和第二轴承42均匀地承受轴向力并且提升盘式电机100整体的使用寿命和工作稳定性。当然也可以考虑，第一轴承41承受的第一轴向力与第二轴承42承受的第二轴向力不相同，并且根据需要相应地调节弹簧装置50的参数。
[0029]
示例性地，第一轴承41的第一外圈413与转子20的套筒部22的内孔壁以过盈配合的方式固定连接，并且第一轴承41的第一内圈411与中心轴 30的外周壁以过盈配合的方式固定连接，第二轴承42的第二外圈423与转子20的套筒部22的内孔壁以过盈配合的方式固定连接。但也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它固定连接方式，例如卡锁等形状锁合的连接。
[0030]
示例性地，第一轴承41和第二轴承42构造为深沟球轴承，并且第一滚动体412和第二滚动体422构造为滚珠。但也可以考虑，第一轴承41和第二轴承42构造为不同类型的轴承，例如四点接触球轴承、双向推力轴承或圆柱滚子轴承等。
[0031]
面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本实用新型。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本实用新型的框架。
[0032]
对于本领域的技术人员而言，本实用新型的其它优点和替代性实施方式是显而易
见的。因此，本实用新型就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

技术特征：

1.一种盘式电机(100)，其特征在于，所述盘式电机(100)至少包括：-定子(10)；-与所述定子(10)间隔开布置的转子(20)，所述转子被配置成适于围绕中心轴(30)旋转；-布置在所述转子(20)和所述中心轴(30)之间的作为固定轴承的第一轴承(41)，所述第一轴承具有第一内圈(411)、第一滚动体(412)和第一外圈(413)，其中，所述第一外圈(413)与所述转子(20)固定连接，并且所述第一内圈(411)与所述中心轴(30)固定连接；-布置在所述转子(20)和所述中心轴(30)之间的作为浮动轴承的第二轴承(42)，所述第二轴承相对于所述第一轴承(41)远离所述定子(10)并且具有第二内圈(421)、第二滚动体(422)和第二外圈(423)，其中，所述第二外圈(423)与所述转子(20)固定连接，并且所述第二内圈(421)能够沿着所述中心轴(30)移动；和-弹簧装置(50)，所述弹簧装置被配置成适于向所述第二轴承(42)的所述第二内圈(421)施加沿远离所述定子(10)的方向的弹簧力。2.根据权利要求1所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述弹簧装置(50)构造为压缩弹簧并且布置在所述第一内圈(411)和所述第二内圈(421)之间。3.根据权利要求2所述的盘式电机(100)，其特征在于，在所述第一内圈(411)和/或所述第二内圈(421)的面向彼此的端面上设置有限位部，所述限位部构造用于所述弹簧装置(50)的径向固定。4.根据权利要求1至3中任一项所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述第一轴承(41)的所述第一外圈(413)与所述转子(20)以过盈配合的方式固定连接；和/或所述第一轴承(41)的所述第一内圈(411)与所述中心轴(30)以过盈配合的方式固定连接；和/或所述第二轴承(42)的所述第二外圈(423)与所述转子(20)以过盈配合的方式固定连接。5.根据权利要求1至3中任一项所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述中心轴(30)在面向所述定子(10)的第一端部处设置有止挡部(31)，所述第一轴承(41)的所述第一内圈(411)抵靠在所述止挡部(31)上；和/或所述中心轴(30)在远离所述定子(10)的第二端部处与所述盘式电机(100)的壳体(32)固定连接。6.根据权利要求1至3中任一项所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述弹簧装置(50)设置为使得所述第一轴承(41)承受的第一轴向力等于所述第二轴承(42)承受的第二轴向力。7.根据权利要求1至3中任一项所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述盘式电机(100)包括仅一个弹簧装置(50)，所述弹簧装置环绕所述中心轴(30)地布置；或者所述盘式电机(100)包括多个弹簧装置(50)，所述弹簧装置围绕所述中心轴(30)沿周向方向均匀地分布。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述第一轴承(41)和所述第二轴承(42)构造为深沟球轴承，并且所述第一滚动体(412)和所述第二滚动体(422)构造为滚珠。9.根据权利要求1至3中任一项所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述转子(20)具有位于外周的扁平的圆盘部(21)和位于内侧的相对于所述圆盘部(21)突出的套筒部(22)，所述套筒部的内孔壁与所述第一外圈(413)和所述第二外圈(423)固定连接，其中，在所述圆盘部(21)上设置有永磁体。10.根据权利要求1至3中任一项所述的盘式电机(100)，其特征在于，所述盘式电机(100)构造用于燃料电池系统的阳极再循环风机。

技术总结

本实用新型涉及一种盘式电机，至少包括：定子；与定子间隔开布置的转子，被配置成适于围绕中心轴旋转；布置在转子和中心轴之间的作为固定轴承的第一轴承，第一轴承具有第一内圈、第一滚动体和第一外圈，其中，第一外圈与转子固定连接，并且第一内圈与中心轴固定连接；布置在转子和中心轴之间的作为浮动轴承的第二轴承，第二轴承相对于第一轴承远离定子并且具有第二内圈、第二滚动体和第二外圈，其中，第二外圈与转子固定连接，并且第二内圈能够沿着中心轴移动；和弹簧装置，被配置成适于向第二轴承的第二内圈施加沿远离定子的方向的力。能够以成本有利和简单的方式降低转子和中心轴之间的轴承的承载力并且避免轴承发生过度磨损。损。损。