电气工作机指电动机、直流发电机以及诸如此类等。
背景技术：
在电动机内部或者甚至在直流发电机中，包含有一系列连接，这些连接必须传递扭矩。分别根据发动机型式，采用不同的发动机设计。但在所有的发动机中，在发动机轴上都需要负责驱动所述发动机或者说在发电机中负责制造电流的元件。这些元件必须与所述发动机轴/发电机轴持久地抗扭转地相连接。在特定的发动机内需要更多的元件，其同样必须在所述发动机轴上抗扭转地相连接。所述要与发动机轴相连接的元件例如涉及集电器、电枢(绕组)、转子叠片铁芯、换向器等。
发电机和电动机结构内的大多数连接被实施为插入式齿合、滑键连接或者是缩合连接。
尤其是所述缩合连接满足了包括相应成本在内的高组装投入(部件的升温或降温、高温或低温部件的不利操作、组装时的高能耗、在加热时所述部件可能的延时、在加热不当时的高受损几率)以及组装时的技术缺陷(由于组装过程中过快的冷却而在接合长长的连接装置时的运转的损耗)。如果所述缩合连接被一次性致冷，校正-拆分方案就不再可能。在维修保养的情况下，就不可能有任何无损的拆分。
其他连接(插入式齿合、滑键连接)具有技术缺陷，并且大多不能最优化地充分利用结构空间。
例如插入式齿合在当它必须变硬时就损失了进程。滑键连接属于行业中最差的连接方式(不平衡、缺口效应、制造昂贵、组装昂贵、不利的扭矩特性、轮齿隙)。
技术实现要素：
本发明的目的在于，要在其结构和组装方面来简化电气工作机。
为了解决这一目的，本发明提出了一种具有权利要求1所述特征的电气工作机。在下面的说明中，指明了更多独立的创造性的解决方案。
本发明的目的是，要优化生产流程、降低生产成本以及这样来优化连接，使得能够节省结构空间或者重量，以及能够取得组装优势和提高维护友好度。
本发明提出，这样来设计所述用于扭矩传递的连接其中的至少一个，使得所要连接的元件-通常是轴毂装置-具有非圆形的截面。说到所谓的非圆连接，在特殊情况下是指多边形连接。在本发明的定义中，“非圆连接”的概念相当普遍地是针对非圆形的元件、即那些没有任何圆形截面的元件使用的。多边形连接又是特殊的非圆连接，这些可例如产生被称作为摆线的轮廓。其中包括内摆线、外摆线、缩短和加长的以及诸如此类等。
对此可理解为是通过新型制造工艺、尤其是非圆旋转所制造出的元件。这些元件不具有任何圆形的截面，而是具有与此有所偏差的截面，该截面甚至可能是多边形。很明显，例如为八边形的且容置了轴的八边形终端的毂一方面能够实现明显更加简单的组装和维护，但此外也能够实现明显更好的扭矩传递。在通过新型非圆旋转工艺进行制造时，用于制造的物料需求量同样得到了缩减，就像更快速的加工时间所能够实现的那样。此外还需要更少的制造能量。
这些连接的特点是：无不平衡、无间隙、自动定心、极少的缺口效应、在最小的结构空间上最优化的扭矩特性、简单组装、即便是在连接变硬的情况下的高运行质量。
通过使用多边形阶梯或者锥形的多边形连接，在电动机或者发电机内的几乎所有连接均可被实施为非圆连接。
为了取代所述缩合连接，多边形(非圆形)的阶式连接尤其适合，因为不需要所述部件的加热或者冷却。组装可大大简化。替选方案是，可使用一种锥形的非圆廓形。通过采用非圆连接，连接长度可得以缩减，可节省结构空间，或者可释放结构空间用于额外的功能(例如配合...)。
这样一种连接的优势是：包括明显更少的成本在内的大大简化的组装(不需要所述部件的任何加热)、连接长度通过用非圆形的形状配合取代圆形的摩擦配合或者说通过非圆形的形状和摩擦配合而变短、赢得结构空间，减轻重量(能效、更好的效率、更好的功率)、在组装大大简化后的高运行质量(没有任何不平衡性)。部件可被拆分并且接着又被重新组装(发动机的明显更有利的维修成本)。
在电动机内或者说发电机内采用多边形/非圆形的连接导致改进显著，并且提高了驱动的运行可靠性，因为可在所有连接中采用形状配合式连接。通过使用非圆连接，为发动机研发人员开辟了更多的在相同的结构空间上安放更多功率或者说更多功能性的可能性。通过采用非圆连接，制造成本可显著降低，能效提高。
作为另外的独立的根据本发明的解决方案提出了，从动-轴端同样实施为非圆形。如果总归采用非圆连接，这一连接可在夹紧中一同被制造，这对于制造质量和制造成本有积极影响。对于发动机轴(例如轴架)和非圆连接的圆形截面的加工也同样如此，以便改进在各个型材之间的运行质量。由此可达到成品上更高的转数。在从动-轴端上的非圆连接的技术优势还包括：无不平衡、自定心、在有效功率相同的情况下更紧凑的结构形式、无间隙等等。
此外，作为同样独立的根据本发明的解决方案提出了，发动机/发电机的风机叶轮要同样多边形/非圆形地与所述轴相连接。在这里还适合非圆形-阶梯设计或者锥形的非圆廓形作为连接形式。
根据本发明，如果涉及的是铁芯叠片和转子轴的连接，延长的次摆线就尤其有利。这尤其是因为所述对应件是一种板件。
根据本发明的解决方案的特点是由于使用非圆旋转工艺的高经济性。这容许最大的精度，从而能够实现不再附带间隙的连接，就像例如在插入式齿合中所出现的情况那样。也不像例如在滑键连接中那样形成任何不平衡。通过所述非圆旋转工艺，可建立有扭转强度的、更加可靠的过盈连接。接合可不用加热或冷却来实现，尤其是在使用阶梯设计、锥形连接或者相当的连接的情况下是自动定心的，与传统的插入式齿合相比，这可由于更好的力传导性能而被放置在更小的结构空间内，或者在结构空间相同的情况下容许更高的运行可靠性和/或传导更大的力。所述连接元件(轴毂)可按照相同的流程来制造。
尤其是在铁芯叠片与转子轴的连接时，可使用扩展的形式，例如延长的次摆线，因为所述对应件、即所述铁芯叠片不能够通过切削加工来制造。
根据本发明，多边形连接的所述各个元件可由不同的材料构成，由此同样形成了简化和改进的可能。
附图说明
本发明的更多优点和特点由下面参照附图的说明内容中得出。其中：
图1为在电动机的从动轴区域内的非圆形轴毂连接的示意性图示；
图1a为参照如图1的轴毂连接的力的分布曲线；
图2为在铁芯叠片与发动机轴(转子)之间的非圆形轴毂连接的示意性图示；
图2a为参照如图2的轴毂连接的力的分布曲线；以及
图3为根据本发明的非圆形轴毂连接在如图2的视线方向iii上的示意性图示。
具体实施方式
在图1中示出了一种轴毂连接，包括由轴1所提供的轮座2和由所述轮座2所容置的部件5的轮毂，例如齿轮。所述轮座2和所述部件的轮毂构成了一种多边形连接，也就是说，所述轮座2具有在截面上呈多边形的外廓，其中，所述部件5具有例如被构造为孔口的、具有被设计为与所述轮座2的外廓相对应的内廓的容置件。所使用的的多边形廓形可例如是一种五边形。原则上当然行得通的是，所述多边形廓形作为非圆廓形可根据需要相应的具有四个角。从这点而言，本发明并非受限于五边形的多边形廓形。
就像如图1的图示中所可以看出的那样，所述轮座2和所述由其容置的部件5在所述轴1的纵向11上被设计为一样长，或者说关于如图1的页面平面被设计为一样宽。关于如图1的图平面，所述轮座2在左侧就像右侧一样分别通过连接区域3或连接区域4来加以界定，这些连接区域3和4与轮座2不同在截面上被构造为圆形。
就像如图2的图示中可以看出的那样，所述轮座2在所示实施例中具有两个径向缩进9和10，因而整个构成了三级的轮座2，包括三个阶梯i、ii和iii。所述部件5的所述轮毂、铁芯叠片被构造为与所述轮座2的根据本发明的多阶梯性相对应。
所述轮座的各个阶梯i、ii和iii关于如图2的图平面是一样宽，也就是说关于所述发动机轴1的纵向11被构造为一样长。
构成所述轮座2的第二个阶梯ii的径向缩进9分别根据实施方式和应用情况突出于所述轮座2在径向上的的第一个阶梯至少几μm直至几毫米。同样地，所述通过所述径向缩进10构成的第三个阶梯iii在径向方向上突出于所述轮座2的通过所述径向缩进9所提供的第二个阶梯ii。
图3示出了在如图2的视线方向iii上的根据本发明的轴毂连接。由该图可以很清楚地看出各个径向缩进9和10或者说所述轮座的各个阶梯i、ii和iii。由该图中尤其是可以看出，所述轮座2构成了五边形的多边廓形，反之，关于如图2的图示与所述轮座2在左侧就像右侧那样相接的连接区域3和4在截面上被构造为圆形。
如果在负荷情况下有作用力例如关于如图2的图平面在所述部件5的右侧作用到其上，就像图3中借助力的箭头f所示的那样，那么，就在所述轮座2的区域内形成了所述轴1的应力，就像例如在图2a中所示的那样。图2a示出了表明在所述轴1的所述轮座2的区域内的力的分布或者说压力分布8的图形，其中，在y轴7上的被导入所述轴1内的力通过所述轮座2如x轴6的轴向延伸被去除。就像可从这一图形中可以看出的那样，形成了力或者说压力特性曲线8，其关于如图2的图平面按所述轮座2的阶梯i、ii和iii由左向右地递增。分别关于如图2的图平面，在所述轮座2的每个阶梯i、ii和iii每个的右侧形成最大的应力。
在这里要强调的是，所述图1a和2a仅仅是为了形象的说明，而绝不需要在科学技术方面完全准确。
此外，力的峰值定义了一个平均的力值，其约等于0至fmax之间的中间值。这一平均的力值是所述轴毂连接的功率能力的测度指标，这一中间值被记入为虚线。
在根据现有技术的轴毂连接中，形成了力或者压力的分布8，如图1a中所示。在如图1a和图2a的图对比时得出了，要么是整个被导入所述轮座2的力是一样大，以致按照根据本发明的设计在最大作用到所述轮座2的各个阶梯i、ii和iii上的作用力这方面达到了力的分布。要么正好相反，所述根据本发明的轮毂连接可负荷更高并且可传递更大的平均力值。结果由此形成了，在所述根据本发明的构型中，有与现有技术相比在传力相同的情况下最小化的最大负荷作用到所述轴1上。所述最大负荷的最小化是由此实现的，即：所述最大力和/或压力在所述轮座的各个阶梯i、ii和iii上的分布。按照根据本发明的实施方式来进行。基于这种压力分布，可达到与现有技术相比得到改进的、即变小的接触腐蚀。或者替选方案是，所述根据本发明的轴毂连接可被看做为明显更有功率能力，也就是说，它在各个方面提供了明显的改进。通过在所述阶梯内有针对性的不同的过盈，可在所述连接的功能方面达到更进一步的优化。
本专利申请的说明内容是将这一轴毂连接应用到电气工作机内的传递扭矩的连接上。由参照实施例的一般介绍表明了，在此对于电气工作机而言实现了哪些优势。
参考标记清单
1.发动机轴
2.轮座/轴毂连接
3.连接区域
4.连接区域
5.部件
6.x-轴
7.y-轴
8.力的分布
9.径向缩进
10.径向缩进
11.纵向
i阶梯
ii阶梯
iii阶梯
f力
fmax最大力