专利名称：带有扩充单元的电动机以及连接电动机与扩充单元的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据独立权利要求I的前序部分所述的带有扩充单元的电动机。此外，本发明还涉及一种根据独立 权利要求10的前序部分所述的用于连接电动机与扩充单元的方法。
背景技术：
根据如今的要求，电动机经常与牢固地连接到电动机上的扩充单元一起使用。例如，在很多情况下，为了使得可能提供所要求的扭矩同时保持紧凑的设计，有必要在电动机上装配牢固连接的齿轮箱单元。还经常将诸如编码器单元或者控制器单元的附加的扩充单元牢固地连接至电动机。电动机和扩充单元一同形成组件，组件本身代表一个单元，并且组件以这样的方式被制造、销售和配置。在本领域的现有技术中已知多种连接电动机与扩充单元的方法。例如，常见的是将例如齿轮箱的扩充单元的外壳用螺栓连接、嵌塞或者焊接到电动机上。这些类型的连接要么昂贵要么会导致所连接部件的径向变形。尽管的确，假如将电动机与扩充单元用螺栓连接在一起则没有变形的危险，但是这种连接的类型要求在电动机与扩充单元两者上均有连接凸缘，其结果是，所要求的构造量相对较大，尤其是在径向上。该组装被证明是极其复杂的，并且此外非常昂贵，尤其在将电动机与扩充单元用螺栓连接在一起的情况下。这是因为这样的事实，两个凸缘中的镗孔必须极其精密地制作，以及作为附加部件使用的螺栓使得最终的产品更加昂贵。尤其在小型电动机和微型电动机的情况下，由于上述原因，尤其由于所增加的构造量，经常排除用螺栓将电动机连接到扩充单元上的方案。此外,在本领域的现有技术中借助于扣合(snap-on)连接来实现电动机与扩充单元之间的连接是已知的。例如，从DE 19729988C1已知在由塑料制成的齿轮箱外壳部分与电动机的接装板之间的强制紧锁连接。其中行星齿轮的环形齿轮形成连接到电动机的齿轮箱外壳部分。连接到电动机的接装板能够以将接装板的柱形外周平坦地放置在环形齿轮的内周上的方式滑进环形齿轮。此外，接装板包括多个沿圆周分布且啮合在环形齿轮的对应的闭锁开口中的闭锁凸出部。当两个部件插入彼此之中时，由塑料制成的环形齿轮扩张并且直到闭锁凸出部已经扣入闭锁开口中才恢复到其未变形的状态。从DE 19729988C1已知的连接因而仅适合于两个待连接部件中的一个是由塑料制成并且因此具有比例如金属部件低的稳定性级别的情况。从DE 102009032088A1已知电动机与扩充单元的另一种扣合连接，所述连接不限于使用由塑料制成的部件。这里使用单槽的径向弹性锁紧垫圈，其不仅被安放在第一部件的外壁的周向凹槽中，并且也被安放在第二部件的内壁的周向凹槽中。电动机的连接凸缘与扩充单元的连接凸缘因此必须具有不同的外部尺寸。
发明内容
本发明的目的是指明电动机与扩充单元的替代连接，其允许以经济且简单的方式进行组装，并且此外还确保电动机与扩充单元之间的极稳定的结合。此外，应当有可能保持较低的包括电动机和扩充单元的组装所要求的构造量。另外，替代连接应有可能不仅用于电动机与扩充单元具有不同的尺寸的情况，并且还可用于这些外部尺寸相同的情况。尤其是，连接应适合于扩充单元与小型电动机或者微型电动机的组装。该目的通过独立权利要求I的特征来解决。因此，如果为了牢固的连接，在接合部的区域中将收缩环热缩套到电动机和扩充单元上以使收缩环覆盖接合部，则对于开始所提到的类型的电动机，存在根据本发明的目的的解决方案。可以说，电动机的区段和扩充单元位于电动机上的区段两者均被收缩环包覆。根据本发明的解决方案既不要求特殊的处理，也不要求设置连接凸缘。从外部缩套上的收缩环不占用特别大的构造空间，并且其允许经济且快速地组装待连接部件。根据本发明的解决方案尤其适合于小型电动机和微型电动机，由于经常要求小型化，小型电动机和微型电动机在其他方案中将被嵌塞或者焊接到扩充单元上。本发明有利的进一步发展是从属权利要求的主题。
在本发明特别优选的实施例中，收缩环在摩擦紧锁中被缩套到电动机和扩充单元上。通常，因为在接合部的区域中，收缩环在组装之前具有比电动机和扩充单元的外径略小的内径，所以这可以实现。在将部件接合在一起之前，将收缩环加热，以致收缩环膨胀并且收缩环能够被滑套到电动机和扩充单元上。在收缩环冷却之后，收缩环在电动机和扩充单元的被覆盖区域中受应力作用，其结果产生了摩擦连接。优选地，收缩环与电动机和扩充单元在接合部的区域中均以柱形或者中空柱形的方式实施。然而，还可以构思出不同于柱形形状的其他形状。在本发明的进一步的实施例中，电动机和扩充单元两者的相等宽度的区域被收缩环覆盖或者包覆。用这种方式，在电动机与收缩环之间以及在扩充单元与收缩环之间保证一致的稳定结合。在本发明的进一步的实施例中，收缩环被缩套到电动机的外壳部分以及扩充单元的外壳部分上，其结果是，在电动机和扩充单元上不要求附加的凸缘。在本发明的进一步的实施例中，收缩环被缩套到电动机的凸缘上以及齿轮箱单元的环形齿轮上。这里至少在齿轮箱上不要求附加的连接部件。能够根据所要求的齿轮箱来相应地选择电动机的凸缘。在本发明的进一步的特别优选的实施例中，在接合部的区域中以阶梯状的方式对电动机和扩充单元进行修边，因此将收缩环保持在阶梯形的凹部中。这具有的主要优点是收缩环能够在电动机和齿轮箱或者扩充单元的外轮廓处终止于外部，并且在径向上不越过电动机和扩充单元突出。其结果是，包括电动机和扩充单元的组件以极度狭窄的方式构造。并且，不产生会损坏包括电动机和扩充单元的组件的可用性与美观的干扰边缘和突起。在本发明的进一步优选的实施例中，收缩环的内侧和/或电动机和扩充单元的被收缩环覆盖的区域被制成粗糙的。其结果是，由于所增加的静态摩擦而提高了收缩环和电动机之间或者收缩环和扩充单元之间的连接稳定性。在本发明的进一步的特别优选的实施例中，收缩环以及电动机和扩充单元的被收缩环覆盖的区域具有强制紧锁元件，因此收缩环的强制紧锁元件与被覆盖区域的强制紧锁元件彼此啮合。其结果是，在轴向和周向上均产生强制紧锁，同样进一步增加了电动机与扩充单元之间的连接稳定性。还能够在组装期间，即当收缩环与电动机或者收缩环与扩充单元接合在一起时，为了保证正确的角位置而配备强制紧锁元件。可替代地，还可能在收缩环和电动机或者扩充单元上仅提供记号，由此这些记号有利于在接合过程中同时保持正确的角位置。特别优选地，能够将电动机和扩充单元均设置为包括周向凹槽，收缩环的相应周向舌键啮合在周向凹槽内。这保证了在轴向上的强制紧锁，还允许无需进一步费力的无故障组装。在本发明的进一步的实施例中，电动机和扩充单元至少在接合部的区域中具有不同的直径，因此收缩环具有适配于电动机的直径的第一区段以及适配于扩充单元的直径的第二区段。其结果是，还可以组装具有不同直径的电动机和扩充单元。在本发明的进一步的特别优选的实施例中，电动机和扩充单元至少在接合部的区域中包括具有比收缩环材料的热膨胀系数低的热膨胀系数的材料。其结果是，可以以后拆散电动机与扩充单元之间的连接。由于较低的热膨胀系数，当收缩环被再次加热时，电动机 和扩充单元不膨胀至与收缩环本身相等的程度。在相应的高温下，电动机和扩充单元因而能够被再次拉出收缩环。优选地，电动机和扩充单元至少在接合部的区域中由钢制成，因此收缩环由铝制成。在这种材料配置的情况下，当收缩环被再次加热时，电动机与扩充单元之间的连接出现良好的可分离性。只要不要求连接的非破坏性的再次可分离性，收缩环也可以由钢制成。在这种情况下，收缩环能够以极薄的方式实施，尽管如此其仍然满足关于连接稳定性的高要求。此外，本发明还提供了一种用于连接电动机与扩充单元的方法。根据本发明，为了连接电动机与扩充单元以使收缩环覆盖接合部，收缩环被热缩套到接合部的区域中，即首先在作为一方的收缩环与作为另一方的电动机以及扩充单元之间建立温差，因此收缩环的温度大于电动机和扩充单元的温度。接着将部件接合在一起并且保持住，以便收缩环缩套到电动机与扩充单元上。 在本发明的优选实施例中，待缩套的收缩环的内部尺寸在室温下比电动机和扩充单元的被收缩环覆盖的区域的相应的外部尺寸略小，因此以如下方式来定温差的大小在温差已经产生之后被收缩环覆盖的区域的外部尺寸与收缩环的内部尺寸之间的差至少减小到收缩环能够被滑套到电动机与扩充单元上的程度。除此之外，是收缩环滑套到两个待连接的部件上还是两个待连接的部件滑进收缩环因此并不重要。能够以如下方式来定温差的大小收缩环的内部尺寸仍然比电动机和扩充单元的外部尺寸小。在这种情况下，必须施加对应的大的接合压力。然而为此所要求的能量比为了在部件间产生足够大的温差所要求的能量小，因而在收缩环与电动机之间或者在收缩环与扩充单元之间存在间隙。能够用这种方式优化组装所要求的能量耗费。然而，在对应温差的情况下，还可以在存在一定量的间隙的情况下将部件接合在一起。在本发明的特别优选的实施例中，温差量在100°C到300°C之间。在这个范围内的温差的情况下，尤其在使用钢制的收缩环时，已出现尤其有效的组装。特别优选的温差为175。。。在本发明的进一步的优选的实施例中，收缩环被加热以获取温差，而电动机和扩充单元保持在室温下。其结果是，仅要求用于收缩环的加热装置，其结果能够使得该方法特别简单和经济。可替代地，当然非常有可能冷却电动机和扩充单元并且同时加热收缩环。如果借助于感应来加热收缩环，则结果是组装过程是极其经济且简单。已经证明这是简单并且尤其快速的加热方式，尤其对于由钢制成的收缩环。实现电动机和扩充单元之间的连接因此能够以极其迅速的方式完成。优选地，设置完全包覆收缩环的感应圈以用于加热。然而，借助于感应的加热不适于由铝制成的收缩环。这里，借助于热传导的加热不言自明。
下面在附图的基础上更详细地说明本发明的优选实施例。所示出的是图I是根据本发明的带有扩充单元的电动机的纵向截面图；
图2是图I的纵向截面的分解图的对角视图；图3是图示出用于连接电动机与扩充单元的方法的图2的改进视图；图4是紧接在收缩环已经被加热并且部件已经被接合在一起之后，电动机与扩充单元之间的接合部的详细视图；图5是在收缩环已经冷却之后的图4的详细视图；图6是在周向上具有强制紧锁的设计中根据本发明的带有扩充单元的电动机的侧面视图；图7是根据本发明的通过另一带有扩充单元的电动机的纵向截面图。
具体实施例方式在下面的说明中，相同的附图标记表示相同的部分。图I示出了根据本发明的连接有扩充单元2的电动机I的纵向截面图。扩充单元可以是齿轮箱、编码器单元或者控制单元。仅示出电动机I的外壳5，其中该外壳以基本上中空柱形的方式实施。也仅绘出扩充单元2的外壳6。扩充单元的外壳6也以中空柱形的方式形成，并且其具有与电动机的外壳5相同的外径。电动机外壳5的正面与扩充单元的外壳6的正面在接合部会合。这些正面可以彼此配合，但是这些正面不必彼此配合。外壳5与外壳6借助于收缩环4的缩套来彼此连接。收缩环4被缩套在电动机的被覆盖区域10与扩充单元的被覆盖区域11上。各个区域10和11由电动机外壳和扩充单元外壳的外轮廓的周向带形成，并且相对于实际外径以阶梯状方式对各个区域10和11修边(trim)。在图2中阶梯形的凹部以附图标记7和8标识，并且阶梯形的凹部具有的优点是收缩环4被完全埋置于外壳5和6中。其结果是，为包括电动机I和扩充单元2的组件形成了一致的外径。同样可在图2中看出，在电动机外壳的被收缩环4覆盖的区域10中引入周向凹槽13，由此收缩环4的对应的舌键12啮合在此凹槽13中。用这种方式，在电动机外壳5与收缩环4之间的轴向上保证了牢固的强制紧锁。在扩充单元外壳6的被收缩环4覆盖的区域11中也引入对应的凹槽14。收缩环4的对应的舌键12也啮合在此凹槽14中。收缩环4的两个舌键12中的各个舌键位于其内侧9上，其中啮合在电动机外壳5的凹槽13中的舌键被布置在收缩环的轴向端部上，并且啮合在外壳6的凹槽14中的第二个舌键被布置在收缩的另一个轴向端部上。两个凹槽13和14因而形成底切部(undercut)，在缩套过程后、甚至在有力作用时底切部也能防止收缩环滑落。下面在图3至图5的基础上说明用于实现电动机I与扩充单元2之间的连接的方法。首先借助于图3中所示的感应圈17将收缩环4加热至大致200°C，由此感应圈17将收缩环完全包覆。将电动机外壳5和扩充单元的外壳6保持在室温下。如图4所示，由于所造成的大约175°C的温差，收缩环4以使得舌键12的内径大致对应于被收缩环覆盖的区域10和11的最大外径的方式膨胀。其结果是，如图3所绘，两个外壳5和6能够被滑进或者被压进收缩环4中。为了简化接合过程，将收缩环4的两个舌键12以与凹槽13和14完全相同的方式倒角。接着，必须将部件4、5和6保持在它们的位置上直到收缩环4冷却并且已经被缩套到区域10和11上。图5中绘出了这个状态。图6示出根据图I和图2的根据本发明的带有扩充单元的电动机的侧面视图，带 有用于在周向上实现附加的强制紧锁的强制紧锁元件。为此目的，在收缩环4的两个正面中的各个正面上，收缩环4具有凹口 19，在强制紧锁中电动机外壳5的对应的凸出部18或者扩充单元的外壳6的对应的凸出部18啮合在凹口 19中。其结果防止了相对于电动机和扩充单元的扭转。也可以在如图2所示的收缩环的内侧9以及两个外壳5和6的相应相对的被覆盖区域10和11上设置用于在周向上实现强制紧锁的强制紧锁元件。图7示出了根据本发明的带有扩充单元的电动机的进一步的实施例，其中电动机外壳5具有比扩充单兀的外壳6的外径大的外径。借助于收缩环4的连接基本上对应于根据图I和图2的连接，其中收缩环具有适配于外壳的外径的第一区段15和另外的适配于外壳6的较小的外径的第二区段16。在第一区段15与第二区段16之间存在阶梯形的过渡，然而其中该过渡也可以被实施为连续的，例如锥形的扩展，尤其在两个外壳5和6的外径之间相差较大的情况下。
权利要求
1.一种带有扩充单元(2)的电动机(I)，所述扩充单元(2)尤其是齿轮箱单元、编码器单元或者控制器单元，其中所述电动机(I)和扩充单元(2)彼此牢固地连接，其特征在于为了牢固的连接，在接合部(3)的区域中，将收缩环(4)热缩套到所述电动机(I)和扩充单元(2)上以使所述收缩环(4)覆盖所述接合部(3)。
2.根据权利要求I所述的电动机(I)，其特征在于所述收缩环(4)在摩擦紧锁中被缩套到所述电动机(I)和扩充单元(2)上。
3.根据权利要求I或2所述的电动机(I)，其特征在于在所述接合部(3)的区域中，所述电动机(I)和扩充单元(2)在周向上以阶梯状的方式被修边，其中所述收缩环(4)被保持在阶梯状的凹部(7，8)中。
4.根据权利要求I至3中的一项所述的电动机(I)，其特征在于所述收缩环(4)的内侧(9)和/或所述电动机⑴和扩充单元(2)的被所述收缩环⑷覆盖的区域(10，11)被制成粗糙的。
5.根据权利要求I至4中的一项所述的电动机(I)，其特征在于所述收缩环(4)以及所述电动机(I)和扩充单元(2)的被所述收缩环(4)覆盖的区域(10，11)具有强制紧锁元件(12，13，14，18，19)，其中所述收缩环(4)的强制紧锁元件(12，19)与被覆盖区域(10，11)的强制紧锁元件(13，14，18)彼此啮合。
6.根据权利要求5所述的电动机(1)，其特征在于所述电动机⑴和扩充单元⑵各具有周向凹槽(13,14),所述收缩环(4)的对应的周向舌键(12)啮合在所述周向凹槽(13,14)中。
7.根据权利要求I至6中的一项所述的电动机(I)，其特征在于所述电动机(I)和扩充单元(2)至少在所述接合部(3)的区域中具有不同的直径，其中所述收缩环(4)具有适配于所述电动机(I)的直径的第一区段(15)和适配于所述扩充单元(2)的直径的第二区段(16)。
8.根据权利要求I至7中的一项所述的电动机(I)，其特征在于所述电动机(I)和扩充单元(2)至少在所述接合部(3)的区域中由具有比所述收缩环(4)的热膨胀系数低的热膨胀系数的材料制成。
9.根据权利要求8所述的电动机(1)，其特征在于所述电动机⑴和扩充单元⑵至少在所述接合部(3)的区域中由钢制成，其中所述收缩环(4)由铝制成。
10.用于连接电动机(I)与扩充单元(2)的方法，所述扩充单元(2)尤其是齿轮箱单元、编码器单元或者控制器单元，尤其根据权利要求I到9中的任一项所述的电动机(I)，其特征在于为了连接所述电动机(I)与扩充单元(2)，所述收缩环(4)被热缩套到所述接合部(3)的区域中以使所述收缩环(4)覆盖所述接合部(3)，即首先在作为一方的所述收缩环(4)与作为另一方的所述电动机(I)以及扩充单元(2)之间形成温差，其中所述收缩环(4)的温度大于所述电动机(I)和扩充单元(2)的温度，并且接着将部件接合在一起并且保持住，以便将所述收缩环(4)缩套到所述电动机(I)与扩充单元(2)上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于待缩套的所述收缩环(4)的内部尺寸在室温下比所述电动机(I)和扩充单元(2)的被所述收缩环(4)覆盖的所述区域(10，11)的相应的外部尺寸略小，其中以如下方式定温差在温差已经产生之后，被所述收缩环(4)覆盖的所述区域(10，11)的外部尺寸与所述收缩环(4)的内部尺寸之间的差至少减小到所述收缩环(4)能够被滑套到电动机(I)与扩充单元(2)上的程度。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述温差在100°C和300°C之间的范围内，优选为175。。。
13.根据权利要求10至12中的一项所述的方法，其特征在于加热所述收缩环(4)以获得所述温差，其中所述电动机(I)和扩充单元(2)保持在室温下。
14.根据权利要求10至13中的一项所述的方法，其特征在于借助于感应来加热所述收缩环⑷。
全文摘要
本发明涉及一种带有扩充单元的电动机以及连接电动机与扩充单元的方法，所述扩充单元尤其是齿轮箱单元、编码器单元或者控制器单元，其中所述电动机和扩充单元彼此牢固地连接。根据本发明，为了牢固的连接，在接合部的区域中，将收缩环热缩套到所述电动机和扩充单元上以使所述收缩环覆盖所述接合部。此外，在实现所述连接的方法中，首先在作为一方的所述收缩环与作为另一方的所述电动机以及扩充单元之间形成温差，因此所述收缩环的温度大于所述电动机和扩充单元的温度，并且接着将部件接合在一起并且保持住，以便将所述收缩环缩套到所述电动机与扩充单元上。
文档编号F16B21/10GK102761192SQ20121013001
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月27日 优先权日2011年4月28日
发明者多米尼克·弗赖, 常尾·铃木, 沃尔夫冈·施特里克, 约阿希姆·诺伊曼 申请人:麦克森发电机股份公司