专利名称：具有预紧的球轴承的电机和制造该电机的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有预紧的球轴承的电机以及一种制造该电机的方法。
背景技术：
已公开具有一个定子和一个转子的电机。所述转子具有一个支承在转子轴承中的转子轴。其中，这类电机尤其作为驱动装置应用在汽车中的辅助装置中，例如在那里可以用作车窗玻璃升降机的电机，或者用作泵的驱动装置。在实践中在这类电机中出现这样的问题，即在定子和转子之间出现径向-和轴向间隙。在运行中这导致所不希望的噪声，此外也导致转子轴承的使用寿命下降。
DE 35 34 381 C2已公开了一种用于调节电机的转子和定子之间的轴向间隙的装置。在这种已公开的装置中，用于转子轴的符合运行条件的固定轴承设计成轴颈轴承。为了调节轴向间隙，通过超过符合运行条件的轴向载荷的压力使该轴颈轴承可相对于它的定子侧的轴承盖容纳装置轴向地移动。
DE 42 06 761 C2公开了一种用于电机转子的轴承装置。该装置包含两个容纳转子轴端部的球轴承。这两个球轴承的内环分别借助一种压配合不可移动地张紧在转子轴的转承支承面上。球轴承的所属的外环按照滑动配合可移动地支承在马达机壳的轴承盖中。此外，已公开的装置还具有一个支撑在一个轴承盖上的轴向调整弹簧。该调整弹簧对球轴承中的一个的外环施加作用。两个轴承盖由板材构件或铝材构件制作构成，并且具有设计为圆筒形的深拉伸的轴承支承架。它们借助间距型材在拉应力作用下连接在一起。调整弹簧作为波形弹簧，这种波形弹簧支撑在深拉伸的轴承支承架的底部上，并且它的压力通过第一球轴承的外环传递到它的内环上，从该内环通过转子轴传递到第二球轴承的内环上，然后传递到它的外环上。通过这些措施提供一种成本低、噪声小、并且即使在轴承径向大负荷时也能取得长的使用寿命的轴承装置。
本发明的任务是以DE 42 06 761 C2为依据，提供一种减少构件数量的电机。
发明内容
本发明的这个任务通过一种具有在权利要求1中给出的特征的电机完成。在从属权利要求中对本发明的优选方案和改进方案进行了说明。在权利要求10中对制造一种具有预紧的球轴承的电机的方法进行了说明。
本发明的优点特别是，为了预紧球轴承无需分开的弹簧装置或者其它的调节-或校准装置。球轴承的所希望的预紧通过至少一个轴向可弹性变形的轴承盖实现，借助这种轴承盖至少其中一个球轴承例如错位0.3到0.7毫米地预紧。通过这一措施补偿了在球轴承中存在的间隙，也补偿了电机的定子和转子之间的其它公差。这导致提高相应球轴承的使用寿命，并且避免在电机运行期间产生所不希望的噪声。
当轴承盖的弹性变形朝向定子时，则产生一种反向的预紧力，这种预紧力将轴承沿离开转子的方向预紧。同时通过由此产生的反作用力将轴承盖朝定子方向拉紧。这样在定子上轴承盖也产生一个无间隙的支座，而无需用于轴承盖的附加固定部件。
若用于转子轴的相应的轴承设置在轴承盖的背向定子的外侧，如上所述可以以特别简单的方式取得轴承盖的预紧。轴承例如可以容纳、定中心在轴承盖外侧的一个凹槽中，并且利用一种压配合固定在其中。然后可简单地通过下述措施产生预紧，即与轴承盖一起将轴承向转子轴移动时、或者在先前的装上轴承盖之后，将轴子轴上的轴承沿着朝转子组方向移动如此程度，直到达到轴承盖的所需要的弹性变形。
若轴承盖具有一个外环、一个内环和许多将外环与内环连接起来的连接片，侧有助于轴承盖的弯曲特性，从而有助于它的柔性。
若这些连接片沿径向延伸，则这使得相应的轴承盖的制造过程变得容易，因为在这种情况中在相邻的连接片之间存在的凹槽-优选地形成为椭圆形-可通过简单的冲压工序实现。
连接片的弯曲的和非径向方向延伸的设计的优点是，进一步改进相应的轴承盖的柔性或者弯曲特性。
从借助附图对其示例性的说明可以得到本发明的其它有利的特点。
这些附图是图1根据本发明的一个实施例的一个电机的截面图；图2在图1中所示电机的部分区域的放大图；图3轴向方向具有柔性的轴承盖的第一实施例的透视图；图4轴向方向具有柔性的轴承盖的第二实施例的透视图。
具体实施例方式
图1表示根据本发明的一个第一实施例的电机的一个截面图。
所示电机1具有一个定子组件，该定子组件主要由一个具有一个定子芯2的定子组3和两个绝缘盘6/19组成。此外，所示电机还具有一个转子组件，该转子组件基本上由一个转子轴5和一个转子组4组成。转子轴5在电机的B侧的端部区域处支承在一个第一球轴承10中，在电机的A侧的端部区域处支承在一个第二球轴承11中。
第一球轴承10具有一个外环10a和一个内环10b。内环10b和转子轴5固定连接。第二球轴承11具有一个外环11a和一个内环11b。内环11b和转子轴5固定连接。
绝缘盘6定位在电机的B侧的端面上。该绝缘盘具有一个外壁6a和一个具有许多齿形凸起、且凸起间有齿间空腔7的内壁6b。在电机的对置的A侧端面上设置具有外壁19a和内壁19b的相应的绝缘盘19，该内壁也是由许多齿形凸起组成，在该凸起间有齿间空隙20。
B侧的球轴承10固定在轴承盖8的背向定子组的外侧。该轴承盖覆盖了除了转子轴的端部区域以外的电机的B侧端面。为了球轴承10的定位目的，轴承盖8具有一个在附图中作为台阶8a出现的圆形的凹槽，球轴承10外侧地容纳在该凹槽中，并且必要时通过一种压配合固定。轴承盖8的台阶8a的径向内端部8b与转子轴5如此地保持距离，即轴承盖8不一直延伸到球轴承10内环10b的区域。因此，轴承盖8的台阶8a的内端部8b到转子轴5的距离21要大于球轴承10的内环10b的宽度22。
A侧的球轴承11固定在轴承盖9的背向定子组的外侧。该轴承盖覆盖除了转子轴端部区域以外的电机的A侧端面。为了球轴承11的定位，轴承盖9具有一个在附图中作为台阶9a出现的圆形的凹槽，球轴承11外侧地容纳在该凹槽中，并且在必要时通过一种压配合进行固定。轴承盖9的台阶9a的径向内端部9b与转子轴5如此地保持距离，即轴承盖9不一直延伸到球轴承11内环11b的区域。因此，轴承盖9的台阶9a的内端部9b到转子轴5的距离23要大于球轴承11的内环11b的宽度24。
此外，在图1中所示的电机1中，B侧的球轴承10是以这种意义预紧的，即在外环10a和内环10b之间补偿由制造造成的间隙。此外，通过这种预紧也补偿由于其它原因所造成的间隙。
为了能预紧球轴承10，轴承盖8沿轴向方向是可弹性变形的。换句话说，轴承盖8沿轴向方向可以膨胀或者可以弯曲，并且具有比较小的弹性刚性。
下面介绍是如何预紧球轴承10的在第一步骤中将其上固定有球轴承11的A侧轴承盖9装入一个制造工具中。
然后在第二步骤中将其上固定有转子组4的转子轴5通过A侧的轴承盖9的中间孔装入到球轴承11中。其中，可通过一种压配合保证球轴承的内环11b固定在转子轴5上。
然后在第三步骤中如此地装上带有绝缘盘的定子，即从轴向方向看将定子组3定位在转子组4的四周。然后在第四步骤中一起装上B侧的轴承盖8和其上固定的球轴承10，或者先装上轴承盖8，然后依次如此地装上球轴承10，即轴承盖8的径向外部区域位于定子芯2上。也可在轴承盖8和定子芯2之间设置一种压配合。
最后在第五步骤中通过对转子轴5和/或球轴承的内环10b施加提高的压力、并且沿图1中所示的箭头x方向继续位移，就达到轴向可弹性变形的轴承盖8在台阶8a的区域内向下(朝转子组方向)弯曲，这样就出现了一种转向错位12。这种错位例如在0.3至0.7毫米的范围内。通过轴承盖8的径向内置区域对于轴承盖8的径向外置区域的这种轴向错位，同时产生球轴承10的上述预紧。其中，工具的使用与电机的长度无关。
这样就可以省掉在现有技术中规定的、作为波形弹簧实现的轴向调节弹簧，因为它的功能、也就是对于球轴承的预紧，通过对于本来已存在的轴承盖8的预紧就已完成。
此外，通过预紧至少一个轴承盖8/9，轴承盖8/9也对定子芯2施加反作用力。这样，定子芯2压紧在这两个轴承盖(A侧/B侧)之间。换句话说，这两个轴承盖8/9朝着定子芯2的相应的端面拉紧，并且这样被附加地固定在定子芯2上，或者至少支承在该位置上。
根据本发明的一种实施方式，轴承盖9的A侧是如此意义的刚性设计，即它具有大的弹簧刚性。在这种实施方式中，电机的轴向间隙仅是通过轴承盖8在B侧产生的预紧、并且因此球轴承10的预紧而得到补偿的。
在本发明的一个可替代的实施方式中，A侧的轴承盖8和B侧的轴承盖9一样是柔性的，这样，在这个可替代的实施方式中轴向间隙是通过预紧这两个轴承盖、并且因此预紧这两个球轴承而得到补偿的。
图2表示在图1中所示电机的部分区域的一个放大图。从这个放大图中可特别清楚地看出，轴向可弹性变形的轴承盖8沿轴向方向具有一个错位12，该错位是通过轴承盖8的径向内置区域的弹性变形产生的；并且通过轴承盖8的这种变形产生球轴承10所希望的预紧，以补偿球轴承10的轴向间隙，并且因此补偿整个电机的轴向间隙。这样，在电机运行期间就有利地避免所不希望的噪声的发生。此外，通过这一措施也可有利地实现延长球轴承的使用寿命。
图3表示一个轴向方向为柔性的轴承盖的一种第一实施例的透视图。所示轴承盖8’具有一个外环13和一个内环14。外环13通过许多径向的连接片15与内环14相连接。设置在相邻的连接片之间的、基本为椭圆形设计的凹槽是借助传统的冲压机通过冲压工序产生的。当外环为固定支承时，通过沿轴向方向对内环14施加压力，与径向外部区域相比较轴承盖8’的径向内部区域会发生弯曲，这样，如上所述，通过这种弯曲可以造成固定在轴承盖的径向内部区域中的球轴承的预紧。
图4表示一个轴向方向为柔性的轴承盖的一种第二实施例的透视图。所示轴承盖8”具有一个外环16和一个内环17。外环16通过许多连接片18与内环17相连接，其中，这些连接片18为弯曲设计，并且不沿径向方向延伸。此外，这些连接片18也轴向地沿弯曲方向(张紧方向)在几何上进行预弯曲。然后在安装时这些连接片进一步弯曲，这样达到所希望的预紧。在连接片的这种方案中进一步改进了柔性轴承盖的弯曲特性。这种方案也具有能补偿更大的轴向间隙的优点。
上面借助一个被认为是一般的实施例对本发明进行了说明，在该实施例中定子具有一个定子芯和一个定子组，转子具有一个转子轴和一个转子组。然而本发明可以用在所有可能类型的具有定子组件和转子组件的电机中。定子组件可以包括定子绕组或者一个壳式磁体装置。转子组件可以具有转子磁体或者一个转子绕组。它此外可以还可以是同步电机、异步电机、有电刷电机、无电刷电机等。
权利要求
1.具有一个定子和一个转子的电机，其中，该转子具有一个转子轴，该转子轴通过至少一个球轴承与至少一个轴承盖连接，并且其中球轴承沿轴向方向预紧，其特征在于，轴承盖(8)沿轴向方向是可弹性变形的，并且通过预紧沿轴向方向可弹性变形的轴承盖(8)而实现对于球轴承(10)的预紧。
2.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，至少一个轴承盖通过所述预紧而沿轴向方向朝定子方向拉紧。
3.按照权利要求1或2所述的电机，其特征在于，在至少一个轴承盖的背向定子的外侧分别设置至少一个球轴承。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，转子轴(5)在它的两个端部区域分别支承在一个球轴承(10、11)上；球轴承(10、11)分别和一个轴承盖(8、9)连接；轴承盖之一(8)沿轴向方向是可弹性变形的，并且用作球轴承(10)的预紧元件；并且另一轴承盖(9)沿轴向方向刚性地构成。
5.按照权利要求4所述的电机，其特征在于，沿轴向方向刚性构成的轴承盖(9)是电机壳体的或者定子的刚性的组成部件。
6.按照权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，转子轴(5)在它的两个端部区域分别支承在一个球轴承(10、11)上；球轴承(10、11)分别和一个轴承盖(8、9)连接；并且这两个轴承盖(8、9)轴向柔性地构成，并且分别用作各球轴承(10、11)的预紧元件。
7.按照前述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，用作预紧元件的轴承盖(8、8’、8”)具有一个外环(13、16)、一个内环(14、17)，并且具有许多将外环与内环连接起来的连接片(15、18)。
8.按照权利要求7所述的电机，其特征在于，连接片(15)沿径向方向延伸(图3)。
9.按照权利要求7所述的电机，其特征在于，连接片(18)是弯曲的，并且不沿径向方向延伸(图4)。
10.具有预紧的球轴承的电机的制造方法，该方法具有下述步骤—将其上固定有球轴承的一个第一轴承盖装到制造工具中，—将其上固定有转子组的转子轴装到球轴承中，—如此地装上定子组和绝缘盘，使定子组沿轴向方向定位在转子组的四周，—一起装上第二轴承盖和其上固定的另一球轴承，或者依次如此地装上第二轴承盖和另一球轴承，使另一轴承盖的径向外部区域位于定子组上，并且—施加提高的作用于转子轴和/或另一球轴承内环的压力，以沿轴向方向如此进一步地位移，使另一轴承盖在它的径向内置的区域中弹性弯曲，以造成球轴承的预紧。
全文摘要
本发明涉及一种具有通过轴承盖的弹性变形而预紧的球轴承的电机，以及制造这种电机的方法。该电机具有一个定子和一个带有转子轴的转子。转子轴通过球轴承支承在轴承盖中。至少一个轴承盖是沿轴向方向可弹性变形的，并且通过轴承盖的沿轴向方向的预紧而产生球轴承的预紧。
文档编号H02K5/167GK1866685SQ20061007985
公开日2006年11月22日 申请日期2006年5月11日 优先权日2005年5月11日
发明者J·鲍姆加特纳, T·布班 申请人:西门子公司