CN104428981A

CN104428981A - 旋转电机

Info

Publication number: CN104428981A
Application number: CN201280074601.6A
Authority: CN
Inventors: 大桥笃志
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2032-07-11
Also published as: JPWO2014009998A1; WO2014009998A1; US9472993B2; EP2874281A1; EP2874281B1; EP2874281A4; CN104428981B; US20150155754A1; JP5911577B2

Abstract

本发明的旋转电机能防止轴承外环的旋转，能防止轴承收纳部的破损，其中所述轴承外环的旋转是因旋转电机驱动时的发热引起轴承收纳部和轴承外环之间产生热膨胀差而使得两者的结合力下降所导致的，由此不需要采用特殊的轴承、可实现成本降低，另外，还能防止树脂制间隔件从轴承收纳部脱离。本发明的旋转电机中的间隔件是利用热膨胀来填补轴承收纳部和反驱动侧轴承的外环之间的缝隙，所述轴承收纳部和反驱动侧轴承的外环之间的缝隙是因驱动时的发热使得在轴承收纳部和反驱动侧轴承的外环之间产生热膨胀差而生成的，在该间隔件的整个周长上的至少1处内周设置有平坦部，该平坦部形成为始终对轴承外环的外周面进行按压。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及例如车辆搭载的交流发电机等的旋转电机，并涉及将支承转子的轴承收纳在支架的轴承收纳部的旋转电机。

背景技术

以往，作为车辆用交流发电机，在轴的两侧设置有驱动侧轴承和反驱动侧轴承，以支承转子，驱动侧轴承被直接压入驱动侧支架、由螺钉紧固挡板(retainer)，从而固定在驱动侧支架上，反驱动侧轴承未采用挡板固定在反驱动侧支架上，为防止因车辆用交流发电机驱动时的发热而使轴承收纳部和轴承产生热膨胀差，从而导致两者的结合力降低，在反驱动侧支架的轴承收纳部和轴承外环之间设置有树脂制的间隔件，通过间隔件防止轴承的外环相对于轴承收纳部的旋转。(例如参照专利文献1)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平7-158647号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，以往的车辆用交流发电机中，在轴承收纳部和轴承的外环之间，用于防止轴承的外环产生旋转的树脂制间隔件在常温下并非压紧状态，若以设置有少量空隙的方式安装树脂制间隔件，则一般的铝制支架在高温状态持续时，产生永久性形变，轴承收纳部的内径变大，其结果为树脂制间隔件的内周面比轴承外环的外周面产生更大的热膨胀，这些树脂制间隔件内周面和轴承外环的外周面之间产生缝隙，无法防止轴承外环的旋转，另外，常温下将树脂制间隔件以整一周均被压入的状态来安装在轴承外环和支架的轴承收纳部之间，则达到高温状态的情况下，向间隔件的内周侧也会产生热膨胀，其结果是，间隔件的内周面对轴承外环按压、向轴承内部施加应力，轴承内的正常缝隙异常地减少，从而产生阻碍轴承功能的问题。

本发明是为解决上述问题而完成的，其目的在于得到一种旋转电机，能够可靠地防止轴承外环的旋转，从而防止轴承及轴承收纳部的破损。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的旋转电机，其特征在于，包括：轴；转子，该转子被固定在该轴上；轴承，在该转子的两侧，该轴承可自由旋转地设置在所述轴上并支承所述转子；支架，该支架具有安装有所述轴承的轴承收纳部，并通过所述轴承可自由旋转地对所述转子进行支承；以及树脂制的圆筒状间隔件，该树脂制的圆筒状间隔件安装在所述轴承的外环外周和所述轴承收纳部的内周之间，所述间隔件的径向厚度被设定为小于所述轴承外环外周和所述轴承收纳部内周之间的间隙，并且在整个周长上，在内周的至少一个部位处设置有平坦部，该平坦部构成为始终对所述轴承外环的外周进行按压。

发明效果

根据本发明所涉及的旋转电机，由于设置在间隔件内周的平坦部以始终对轴承外环的外周进行按压的方式构成，因此能防止因旋转电机驱动时的发热使轴承外环和间隔件之间的相对旋转，能防止轴承和轴承收纳部的破损。

由此，不需要使用特殊的轴承即可实现降低成本，另外，由于该轴承的外环与间隔件之间不发生旋转，装置的耐久性可得到提高，可靠性可得到提高。另外，利用局部设置在间隔件的圆周上的平坦部来按压轴承外环以防止旋转，因此，即使达到高温状态，也不会伴随着轴承内部有应力施加而阻碍轴承功能。

附图说明

图1是示出了本发明的实施方式1所涉及的车辆用交流发电机的侧剖视图。

图2是示出了图1的圆筒状间隔件的立体图。

图3是示出了图1的间隔件的剖视图。

图4是示出了图1的轴承收纳部的内侧的局部立体图。

图5是示出了图1所示车辆用交流发电机的支架的轴承收纳部，和示出了间隔件及轴承外环的结构的局部放大剖视图。

图6是示出了本发明的实施方式2所涉及的车辆用交流发电机的间隔件的剖视图。

图7是示出了图6所示的间隔件的安装状态的局部剖视图。

图8是示出了本发明的实施方式3所涉及的车辆用交流发电机的间隔件的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

图1是示出了本发明的实施方式1所涉及的车辆用交流发电机的侧剖视图，图2是示出了图1的圆筒状间隔件的立体图，图3是示出了图1的间隔件的剖视图，图4是示出了图1的轴承收纳部的内侧的局部立体图，图5是示出了图1所示车辆用交流发电机的支架的轴承收纳部和间隔件及轴承外环的结构的局部放大剖视图。

该车辆用交流发电机(以下简称发电机)包括：壳体，该壳体由驱动侧支架1及反驱动侧支架2组成；树脂盖18，该树脂盖18覆盖反驱动侧支架2的整个面；轴4，该轴4设置在壳体内侧，在一端装设有带轮3；转子5，该转子5装设在该轴4上；驱动侧风扇6，该驱动侧风扇6装设在该转子5的驱动侧支架1一侧；反驱动侧风扇7，该反驱动侧风扇7装设在反驱动侧支架2一侧。

另外，该发电机包括集电环8，该集电环8装设在轴4上，用来向转子5提供电流；一对电刷9，该一对电刷9在集电环8上滑动；定子10，该定子10被固定在驱动侧支架1及反驱动侧支架2上；整流器11，该整流器11与定子10电连接，将定子10产生的交流电流整流为直流电流；调节器12，该调节器12对定子10产生的交流电压进行调整。

转子5具有相对的一对爪状磁极13、14、以及在该爪状磁极13、14的内部由导线卷绕而成的转子线圈15。

定子10具有定子铁芯16、以及在定子铁芯16的槽(未图示)上由导线卷绕而成的定子线圈17。定子线圈17由将3个绕线部(未图示)形成为3相Y连接而得到的两个三相交流绕组构成。

驱动侧支架1及反驱动侧支架2为铝制，形成为碗状，并利用连结螺栓19相对地将碗状的开口部相连结，从而形成为一体。

驱动侧支架1中，在中央部形成有轴承收纳部20。在该轴承收纳部20中，压入并收纳有可自由旋转地对轴4进行支承的驱动侧轴承21。该驱动侧轴承21通过螺钉41连结挡板40而被固定在驱动侧支架1上。

反驱动侧支架2中，在中央部形成轴承收纳部22。可自由旋转地对轴4进行支承的反驱动侧轴承23隔着树脂制的圆筒状间隔件24被装设在该轴承收纳部22中。反驱动侧轴承23包括：固定在轴4上的内环23a、隔着间隔件24固定在轴承收纳部22内的外环23b、以及装设在该外环23b和内环23a之间的滚珠23c。

该间隔件24利用热膨胀来填补轴承收纳部22和反驱动侧轴承23的外圈23b之间的缝隙，所述轴承收纳部22和反驱动侧轴承23的外圈23b之间的缝隙因驱动时的发热使得轴承收纳部22和反驱动侧轴承23的外环23b产生热膨胀差而生成。

如图2所示的间隔件24为圆筒状，其覆盖反驱动侧轴承23的外环23b的轴线方向的整个长度，并由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PoLybutyLeneterephthaLate：PBT)树脂构成。间隔件24的径向厚度c(例如c＝0.98mm)被设定为比轴承外环23b外周径和轴承收纳部22内周径之间的间隙要小。

另外，该间隔件24在转子5的相反侧的边缘部的整个周长上形成有卡止部25。该卡止部25从间隔件主体26向径内侧方向突出。

另外，在间隔件主体26的外周面上形成有2个肋部27，该2个肋部27在轴线方向沿间隔件主体26的整个宽度延伸而成。

2个即一对的肋部27在该间隔件24的圆周上等间距地形成3处。

2个肋部27之间，设置有与肋部27的宽度同一尺寸a(a＝0.8mm)的狭缝28。

另外，平坦部29被形成在间隔件24的圆周上形成有肋部27的3处部位上，在该平坦部29，一对肋部27突出地形成为一体，其径向的厚度d被设定为0.98mm。

对于该平坦部29，其内周面29b在间隔件24的内周以成为弦状的方式构成，内周面29b的尺寸e(例如0.065mm)设定为在常温下始终按压轴承外环23b的外周面。另外，常温下，在除去平坦部29以外的轴承外环23b的外周面和间隔件24的内周面之间设定缝隙f(例如0.025mm)。所述尺寸e和缝隙f的值被设定为，即使高温状态持续，也始终只有平坦部29的内周面按压轴承外环23b的外周面，从而达成阻止轴承外环23b旋转的功能。

平坦部29的外周面29a上，2个肋部27隔着狭缝28与间隔件24形成一体。

该平坦部29的径向对向部上，在轴承收纳部22形成有卡合凹部30，通过卡合肋部27，阻止间隔件24的旋转。另外，肋部27和卡合凹部30的侧壁之间的缝隙g被设定为例如0.2mm，肋部27和卡合凹部30的外周壁之间的缝隙h被设定为例如0.39mm。该缝隙h的尺寸值被设定为，即使高温状态持续，各肋部27的外周面与轴承收纳部22的卡合凹部30的内周面也不抵接。

另外，间隔件24中除去平坦部外周面29a以外的间隔件24的外周面和轴承收纳部22的内周面之间的缝隙i被设定为例如0.014mm。

这里，分别设定为，轴承23的外环23b的外径为35mm，间隔件24的内径为35.05mm，间隔件24的外径为37.01mm，支架2的轴承收纳部22的内径为37.038mm。

由此，如前文所述设定为缝隙f＝0.025mm，缝隙i＝0.014mm。

图4是从内侧观察反驱动侧支架2的轴承收纳部22时的局部立体图。

该轴承收纳部22在贯通轴4的檐部31上，形成有供间隔件24的卡止部25卡合的锥部32、以及供间隔件24的肋部28的前端卡合的卡合部33。

在轴承收纳部22的内周面上，前端部与卡合部33连接，形成向轴线方向延伸的肋部收纳部34，在该肋部收纳部34的入口部，形成锥形的切口部35。

上述结构的发电机中，从电池(未图示)通过电刷9、集电环8向转子5的转子线圈15提供电流，产生磁通，在转子5的爪状磁极13、14上，分别产生N极、S极。

另一方面，由引擎驱动带轮3，通过轴4使转子5旋转，从而向定子铁芯16给予旋转磁场，在定子线圈17上产生电动势。

通过用于调整流过转子线圈15的电流的调节器12，来调整该交流电动势的大小。

另外，由该交流电动势产生的交流电通过整流器11被整流为直流电向电池充电。

顺便一提，反驱动侧轴承23被收纳在配置有发热部件即整流器11或调节器12的反驱动侧支架2的轴承收纳部22。

因此，由发热部件产生的热量经由反驱动侧的轴承收纳部22传导给反驱动侧轴承23，另外，在转子线圈15产生的热量经由爪状磁极13、14传导给轴4，该热量传导给反驱动侧轴承23的外环23b，使轴承收纳部22、间隔件24和反驱动侧轴承23的外环23b产生热膨胀。

这时，由于轴承收纳部22由铝制成，反驱动侧轴承23的外环23b由碳素钢制成，因此产生热膨胀，使得轴承收纳部22和反驱动侧轴承23的外环23b之间的间隙变大。

另一方面，由于间隔件24的线膨胀率较大，因此产生热膨胀以填补轴承收纳部22和反驱动侧轴承23的外环23b之间的间隙增量，从而确保了轴承收纳部22和反驱动侧轴承23的外环23b之间的隔着间隔件24的结合力。

即、间隔件24的平坦部29的内周面29b接受了来自发热部件的热量，即使处于高温状态，也在其整个周长的3处上持续按压轴承外环23b，因此间隔件24和轴承外环23b不产生相对旋转。

另外，间隔件24的肋部27也在高温时热膨胀，向外周方向侧和圆周方向侧进行热膨胀，但分别设定尺寸g和尺寸h，从而使各肋部27与轴承收纳部22的内周面不压接。

各肋部27与轴承收纳部22的周向内面间隔有规定的微小缝隙，其结果是，间隔件24的肋部27在轴4旋转时、与轴承收纳部22的同该旋转方向相对一侧的周向内面相抵接，从而阻止间隔件24相对于轴承收纳部22的旋转。

另外，该实施方式1中，向间隔件24的轴承收纳部22装设时，将形成有环状的卡止部25一侧的肋部27经由轴承收纳部22的切口部35嵌合并插入肋部收纳部34，肋部27的前端被卡合在卡止部33，同时将间隔件24的卡合部25按压至锥部32，并抵接檐部31，从而以上述方式完成安装。

在其圆周上每隔120°设置3处一对肋部27，肋部27由于分别同时被收纳在轴承收纳部22，组装非常容易完成，操作性得以提高。

另外，由于在常温时、间隔件24的平坦部内周面29b也在按压并保持着轴承外环23b的外周面，在常温下组装轴承23时，也阻止了轴承23的外环23b和间隔件24的旋转，因此组装操作变得容易。

另外，设置在间隔件24的肋部27为2个即一对，由于在该肋部27之间设置有狭缝28，因此肋部27的周向厚度能变薄，能防止由间隔件24的树脂材料引起的高温时热收缩所产生的缩孔现象，其结果是，间隔件24的平坦部29的径向厚度能变得均匀，具有更可靠地发挥间隔件24的功能的效果。

另外，间隔件24上设置的肋部27无需在间隔件24的轴向整个宽度上构成，也可以在轴向整个宽度的一部分上构成肋部27，以使得间隔件24的外周部突出，肋部27与轴承收纳部22的凹部30卡合、防止相互间的旋转。另外，也可在平坦部29上设置1个肋部27。另外，虽然举例示出了在圆周上的3处设置肋部27，但并不限定于此。

实施方式2

图6是示出了本发明的实施方式2的车辆用交流发电机的间隔件24的剖视图，图7是图6的主要部分的放大剖视图。

该实施方式中，间隔件24中肋部27安装部的圆周方向中央部外周面上，形成有常温下始终能压入轴承收纳部22的内周面的凸部36。该凸部36如图6所示，在间隔件24外周面的圆周上以120°的等间隔(角度α)形成3个，并且分别形成在一对肋部27安装部的中央位置处。这些凸部36与间隔件24形成为一体，在常温时如图7所示那样，按压轴承收纳部22的内周面，同时在高温状态时，间隔件24的外周面的凸部36也会按压轴承收纳部22的内周面，从而阻止间隔件24和轴承收纳部22的旋转。另外，在间隔件24的内周面形成的平坦部29b构成为不论在常温时或高温时均以规定的按压力按压轴承外环23b的外周面。

由此，对于间隔件24在其内周面和其外周面分别通过平坦部内周面29b和凸部36来阻止向对于轴承外环23b和轴承收纳部22的旋转，因此能更可靠地阻止间隔件24中的轴承外环23和轴承收纳部22的旋转。

此外，由于在间隔件24的圆周上，设置在间隔件24的平坦部29和凸部36分别以等间隔的方式被设置在间隔件24的内周面和外周面上，因此能够使间隔件24平衡性良好地发挥出旋转阻止功能，提供能可靠地施行旋转防止动作、耐久性良好的装置。

实施方式3

图8是示出了本发明的实施方式3所涉及的车辆用交流发电机的间隔件24的剖视图。

该实施方式中，在间隔件24只形成有平坦部29，不论常温时或高温状态时该平坦部29均按压轴承外环23b外周面，对轴承外环23b施行旋转防止。未设置如前述的实施方式1和2中的肋部27和凸部36。

即，该实施方式中，通过在间隔件24设置平坦部29，从而始终按压轴承外环23b，尤其能在高温状态时防止间隔件24和轴承外环23b之间的旋转，因此，因交流发电机驱动时的发热而产生的轴承外环23b和间隔件24的相对旋转能得到防止，并且还能如以往那样，通过间隔件24的整个内周面按压轴承外环23b来防止轴承功能的降低。

上述各实施方式中，举例示出了间隔件4的平坦部29的内周面29c以呈弦状的方式形成，但并不限定于此，只要能按压轴承外环23b来实现旋转阻止功能，其他形状也可。

另外，所述各实施方式中，针对车辆用交流发电机上适用的交流发电机进行了说明，当然并不限定于此，本发明例如在船外机用交流发电机上也可适用。

另外，也对电动机适用。

另外，也对兼用作电动机和发电机的电动发电机适用。

标号说明

1驱动侧支架；2反驱动侧支架；3带轮；4轴；5转子；6驱动侧风扇；7反驱动侧风扇；8集电环；9电刷；10定子；11整流器；12调节器；13、14爪状磁极；15转子线圈；16定子铁芯；17定子线圈；18树脂盖；19连结螺栓；20、22轴承收纳部；21驱动侧轴承；23反驱动侧轴承；23a内环；23b外环；23c滚珠；24间隔件；25卡止部；26间隔件主体；27肋部；28狭缝；29平坦部；29a外周面；29b内周面；30卡合凹部；31檐部；32锥部；33卡合部；34肋部收纳部；35切口部；36凸部。

Claims

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：轴；转子，该转子被固定在该轴上；轴承，在该转子的两侧，该轴承可自由旋转地设置在所述轴上并支承所述转子；托架，该托架具有安装有所述轴承的轴承收纳部，并通过所述轴承可自由旋转地对所述转子进行支承；树脂制的圆筒状间隔件，该树脂制的圆筒状间隔件被安装在所述轴承的外环外周和所述轴承收纳部的内周之间，

所述间隔件的径向厚度被设定为小于所述轴承外环外周和所述轴承收纳部内周的间隙，并且在整个周长上，在内周的至少1个部位处设置有平坦部，该平坦部构成为始终对所述轴承外环的外周进行按压。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述平坦部在圆周上设置有多个。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述平坦部被均等地设置在圆周上。

4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述平坦部构成为在间隔件的内周形成弦状。

5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

具有所述平坦部的间隔件在所述平坦部的外周上设置有肋部，并在所述轴承收纳部上设置有收纳所述肋部的凹部，该凹部内周和所述肋部外周之间的缝隙被设定为即使所述间隔件热膨胀所述肋部也不与所述凹部抵接。

6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

设置有所述肋部的间隔件外周由平坦部构成。

7.如权利要求5或6所述的旋转电机，其特征在于，

在周向上隔着狭缝设置有2个即一对所述肋部。

8.如权利要求5至7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述肋部形成在所述间隔件的轴向外周的整个宽度上。

9.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在间隔件的外周、圆周上的至少1处设置有始终能压入所述轴承收纳部内周的凸部。

10.如权利要求3至9中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，

在间隔件上设置的平坦部均等地被设置在圆周上的3处，并且在相邻的所述平坦部之间的中央位置上分别设置有3处设置在所述间隔件上的凸部。