用于旋转的轴的轴承套、轴承盖、电动机制造减振元件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于旋转的轴(4)的轴承套，其中，所述轴承套(2)的壁(6)具有比所述轴承套(2)的直径的10％更小的壁厚(8)。本发明专利技术的特征在于，所述轴承套(2)沿轴向(20)由多个材料接合地连接的层(12)构成，这些层分别具有10μm至200μm的层厚(14)，并且所述壁(6)具有封闭的空腔(16)，所述空腔被粉末(18)填充。所述空腔被粉末(18)填充。所述空腔被粉末(18)填充。

【技术实现步骤摘要】
用于旋转的轴的轴承套、轴承盖、电动机制造减振元件的方法


[0001]本专利技术涉及一种轴承套、一种轴承盖、一种电动机以及一种制造减振元件的方法。

技术介绍

[0002]在旋转的机器中，转子参照几乎静止的定子或者壳体沿径向并且也沿轴向具有动态变化的相对运动。该问题原则上不仅涉及电动机也涉及内燃机。在电动机中，在此尤其涉及到具有轴承套的轴承盖，轴承套用作减振元件。在内燃机中，该问题涉及到凸轮轴的轴承以及曲轴的轴承。以下在此示例性地针对电动机阐述该问题。
[0003]相对于运动既可以沿着转子轴线也可以在转子轴向上不同地并且动态变化地形成。实际上由此使转子和定子在转子表面上的每个位置点上的相应的局部的间隙尺寸动态地变化。
[0004]转子本身在此动态地以不同的谐振模动态地运动，谐振模基本上由所产生的电磁力、机械的离心力(例如不平衡度)和转子、壳体中的转子轴承、壳体本身以及壳体的轴承的动态的刚度引起和影响。在电动机中，处于转子间隙中的介质也可能发挥作用，尤其如果介质不是气体，而是流体、例如水或者硅油，则介质产生减振。机械的作用链在此可以描述为下述元件的串联：
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一方面是转子、轴承和转子或者壳体的结构的几何公差。例如不平衡度、轴承间隙或者在径向上不同的热膨胀系数或者偏心度和/或刚度差异也发挥作用。此外，沿着径向出现不同的磁场和感应率。这是由材料差异、电激励电流的波动和感应的涡流引起的。此外，总体结构在运行中的不同的局部升温作用链中产生作用，局部升温使得针对每种特定的控制和负载情况产生转子轴的谐振的动态自振。
[0006]转子轴线的由此产生的动态的相对运动既直接地也间接地作用在所谓的轴承外圈上。
[0007]由于所谓的机械的作用链在转子轴线所激发的谐振的自振中产生轴承和轴承套的具有几μm范围内的相对运动机械的碰撞事件的高度动态的激发和传递、直至传递到轴承盖中。这通常被称为动态的轴承间隙。通过该碰撞事件又在壳体和壳体轴承中产生机械振动，机械振动随即产生振动，该振动产生固体声，也表现为声学现象。
[0008]为了降低发动机噪声和振动，根据现有技术采用下述措施，然而这些措施通常显著地降低了轴承刚度并且可能由此造成更大的响度的间隙尺寸：
[0009]一方面安装惯性质量并且必要时冗余地设计机械部件的尺寸以便将共振频率移动到非临界的范围中、尤其是远离应用转速的范围中。此外，在转子的轴承座上安装O形橡胶环是一种久经考验的方法。此外，有时也为转子使用磁性轴承。然而如已经阐述的，这些措施都在发动机中导致更大的间隙尺寸。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于，改善在轴承以及或者在轴承套和轴承盖中产生
的转子振动的减振并且同时确保保持或甚至升高沿径向和轴向的轴承刚度。此外，减少发动机的机械振动和噪音的产生也很重要。
[0011]所述技术问题按照本专利技术通过一种用于旋转的轴的轴承套解决，其中，所述轴承套的壁具有比所述轴承套的直径的10％更小的壁厚，在此规定，所述轴承套沿轴向由多个材料接合地连接的层构成，这些层分别具有10μm至200μm的层厚，并且所述壁具有封闭的空腔，所述空腔被粉末填充。所述技术问题按照本专利技术还通过一种轴承盖解决，所述轴承盖包括前述类型的轴承套。所述技术问题按照本专利技术还通过一种电动机解决，所述电动机具有前述类型的轴承盖。
[0012]所述技术问题按照本专利技术还通过一种借助丝网印刷工艺制造减振元件的方法解决，所述方法包括以下步骤：
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用第一丝网印刷浆料印刷第一层的第一子区域，
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用第二丝网印刷浆料印刷第一层的第二子区域，
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其中，所述第二子区域在层平面中被所述第一子区域包围，
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对所述第一层进行干燥，
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继续印刷另外的层，直到构成三维的坯体，在所述坯体中这些层的第二子区域构成被第一子区域包围的体积，
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在下述处理温度中进行热处理过程，该处理温度使所述第一丝网印刷浆料的材料实施烧结过程，并且在该处理温度下所述第二丝网印刷浆料的材料基本上不实施烧结过程。
[0019]按照本专利技术的用于旋转的轴的轴承套具有壁，所述轴承套的壁具有比所述轴承套的直径的10％更小的壁厚。所述轴承套的特征在于，所述轴承套沿轴向由多个材料接合地连接的层构成。这些层分别具有80μm至300μm的层厚。此外，所述壁具有封闭的空腔，所述空腔被粉末填充。
[0020]所述轴承套由此具有相对于所述轴承套的总直径非常薄的壁，所述壁由各个材料接合的层构成。这些材料接合的层能够由增材制造工艺、尤其通过丝网印刷工艺以所述层厚制造。丝网印刷适用于作为增材的制造工艺实现具有非常薄的壁的具有粉末填充部的空腔。封闭的空腔中的该粉末填充部在此产生特别强的减振特性，这又用于降低所述振动和在此产生的声学现象以及构件的固体声。所述降低在此不是通过导致间隙尺寸更高的措施实现，所述措施例如是现有技术中所述的O形环密封装置。所述的轴承套在此通常是减振元件，该减振元件原则上也可以在机械地作用的装置中的其它被振动加载的位置上使用。特别适宜的是将所述轴承套布置在轴承盖中，所述轴承盖用作电动机的壳体的遮护装置。由此通过轴承盖并且通过轴承套将转子的轴导引至发动机壳体中。就此，包括具有所述轴承套的轴承盖的电动机也是本专利技术的一部分。
[0021]在本专利技术的另一种设计形式中，所述轴承套具有空腔，所述空腔的最大横截面积小于5mm2、尤其小于3mm2。在此，术语“最大横截面积”理解为截面图中的剖切空腔所得的具有最大可能的尺寸的剖面。通常力求将最大横截面积设计为小于3mm2，其中，定义的横截面由于具有更小横截面的空腔而在制造方面更复杂。
[0022]空腔的几何上测量的粉末填充度在此为至少60％、优选至少80％、特别优选为90％。力求将填充度设计得尽可能高，这由于制造方面的原因分别意味着技术上的挑战。在
针对所述方法的说明中将对空腔的填充度或者以粉末填充空腔的技术上的实现方案进行详细阐述。几何上测量的填充度在此理解为通过倾倒粉末对空腔进行填充的填充度。在给定填充程度时，没有考虑到粉末填充物的各个单独颗粒之间分别存在处于颗粒的尺寸量级内的空间。
[0023]将金属合金、尤其铁基的金属合金，或者包括铁的合金作为轴承套或者轴承套壁的优选材料。这种合金一方面可以通过已述的有利的丝网印刷工艺或者通过其它增材制造工艺以实用的方式生产，并且可以通过形式为烧结过程的热处理过程固化成适宜的形状。
[0024]布置在空腔中的粉末在此又包括比壁结构的熔点更高的材料。如果壁结构如所述那样例如由铁基的金属构成，则适宜的是例如将粉末设计为钨基的。这在制造时具有的优点为，轴承套的壁结构可以通过烧结过程或者其它相应的热处理过程形成，而在空腔的内部中，置入那里的材料不会融化并且不会被烧结。钨的示例还表明，在另一种有利的实施例中，空腔中的粉末也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于旋转的轴(4)的轴承套，其中，所述轴承套(2)的壁(6)具有比所述轴承套(2)的直径的10％更小的壁厚(8)，其特征在于，所述轴承套(2)沿轴向(20)由多个材料接合地连接的层(12)构成，这些层分别具有10μm至200μm的层厚(14)，并且所述壁(6)具有封闭的空腔(16)，所述空腔被粉末(18)填充。2.根据权利要求1所述的轴承套，其特征在于，所述轴承套(2)具有空腔(16)，所述空腔具有小于5mm2的最大横截面积(22)。3.根据权利要求2所述的轴承套，其特征在于，所述轴承套(2)具有空腔(16)，所述空腔具有小于3mm2的最大横截面积(22)。4.根据权利要求1至3之一所述的轴承套，其特征在于，所述空腔(16)的粉末填充度(24)为至少60％。5.根据权利要求4所述的轴承套，其特征在于，所述空腔(16)的粉末填充度(24)为至少80％。6.根据前述权利要求之一所述的轴承套，其特征在于，所述轴承套(2)的壁结构(26)由金属合金构成。7.根据权利要求6所述的轴承套，其特征在于，所述金属合金是铁合金。8.根据前述权利要求之一所述的轴承套，其特征在于，所述空腔(16)中的粉末(18)包括下述材料，所述材料具有比壁结构(26)的材料更高的熔化温度。9.根据权利要求8所述的轴承套，其特征在于，所述空腔(16)中的粉末(18)包括下述材料，所述材料具有比壁结构(26)的材料更高的密度。10.一种轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：C舒，T索勒，R沃尔默，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：