CN104704720B - 电动机 - Google Patents

Abstract

在本发明的电动机中，轴承(11)具备具有上端面(11d)的内圈(11a)、外圈(11b)以及位于内圈(11a)与外圈(11b)之间的滚珠(11c)。加压弹簧(12)套装在旋转轴(3)上且位于芯(4)与轴承(11)之间，沿旋转轴(3)的轴向具有作用力。外圈(11b)被压入到轴承保持部(9a)。内圈(11a)在与旋转轴(3)之间具有间隙(15)地被嵌合于旋转轴(3)。内圈(11a)在上端面(11d)处与加压弹簧(12)接触。加压弹簧(12)在上端面(11d)与加压弹簧(12)接触的面上在以轴向为中心的周向上施加强度不同的作用力。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种使用了滚珠轴承(ball bearing)的电动机。

背景技术

在使用了滚珠轴承的电装用电动机等中，降低滚珠轴承中产生的噪音尤为重要。下面，将滚珠轴承简称为轴承。以往，作为其应对措施，例如在专利文献1中提出了一种通过抑制轴承中产生的旋转轴方向的晃动来实现低噪音化的电动机。

使用图7，针对在以往的电动机中实施的应对措施说明其概要。图7是以往的电动机的主要部分的放大剖视图。如图7所示，转子28具备芯24和粘着于芯24的旋转轴23。在旋转轴23的轭29侧的前端安装有轴承21。

轴承21具备内圈21a、外圈21b以及滚珠21c。轴承21所具备的外圈21b被压入到轭29所具有的轴承保持部29a而被保持。轴承21所具备的内圈21a在与旋转轴23之间具有间隙地被嵌合于旋转轴23。套装在旋转轴23上的垫圈(washer)22介于转子28所具备的芯24与轴承21所具备的内圈21a之间。

垫圈22以在旋转轴23的轴向上被压缩的状态被安装。在图7中，旋转轴23的轴向是指图中的上下方向。从垫圈22对内圈21a施加图7中的朝下的作用力Fa。在垫圈22与内圈21a所接触的面的整周上从垫圈22对内圈21a均等地施加作用力Fa。通过从垫圈22施加的作用力Fa，轴承21所具备的内圈21a被施加轴向的压力。通过该加压，在内圈21a与滚珠21c之间以及滚珠21c与外圈21b之间间隙消失。其结果，轴承21的因晃动引起的噪音得以抑制，并且轴承21的寿命得以延长。

专利文献1：日本特开2000-308305号公报

发明内容

本发明作为对象的电动机包括转子、轴承、加压弹簧以及轭。转子具备芯以及以芯的轴心作为轴心来被固定于芯的旋转轴。轴承具备在芯所处的方向上具有上端面的内圈、外圈以及位于内圈与外圈之间的滚珠。加压弹簧套装在旋转轴上且位于芯与轴承之间，沿旋转轴的轴向具有作用力。轭具有保持轴承的轴承保持部。轭借助轴承将转子能够旋转地保持。

外圈被压入到轴承保持部。内圈在与旋转轴之间具有间隙地被嵌合于旋转轴。内圈在上端面处与加压弹簧接触。加压弹簧对上端面施加强度不同的作用力。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的电动机的剖视图。

图2是该电动机的主要部分的放大剖视图。

图3是该电动机的垫圈的立体图。

图4是该电动机的垫圈的俯视图。

图5是图3的线C-C处的概念剖视图。

图6是图3的线C-C处的其它概念剖视图。

图7是以往的电动机的主要部分的放大剖视图。

具体实施方式

本发明在后述的实施方式中的电动机中对轴承施加适度的压力。因此，能够提供一种降低轴承中产生的噪音、振动的电动机。

也就是说，在以往的电动机中存在以下的待改善点。即，例如在专利文献1所记载的电动机中，轴承所具备的内圈在与旋转轴之间具有间隙地被嵌合于旋转轴。在垫圈与内圈所接触的整周上从垫圈对内圈施加均等的作用力Fa。因此，在旋转轴的外周面与内圈的内周面之间存在微小的间隙。在图7中将该间隙表示为间隙d1、d2。

在此，当旋转轴的与轴向正交的截面偏心时，间隙变得不均匀。因而，旋转轴的外周面与内圈的内周面互相摩擦地接触。因此，无法充分抑制随着转子旋转而产生的噪音、振动。

下面，使用附图来详细地说明发挥特别显著的效果的本发明的实施方式。

此外，以下的实施方式是将本发明具体化的一例，并不限定本发明的技术范围。

(实施方式1)

参照图1至图6来说明本发明的实施方式1中的电动机的结构。

图1是本发明的实施方式1中的电动机的剖视图。图2是该电动机的主要部分的放大剖视图。图3是该电动机的垫圈的立体图。图4是该电动机的垫圈的俯视图。图5是图3的线C-C处的概念剖视图。图6是图3的线C-C处的其它概念剖视图。

如图1所示，本发明的实施方式1中的电动机1包括转子8、轴承11、作为加压弹簧的垫圈12以及轭9。

转子8具备芯4以及以芯4的轴心作为轴心来被固定于芯4的旋转轴3。轴承11具备在芯4所处的方向上具有上端面的内圈11a、外圈11b以及位于内圈11a与外圈11b之间的滚珠11c。作为加压弹簧的垫圈12套装在旋转轴3上且位于芯4与轴承11之间。垫圈12沿旋转轴3的轴向具有作用力。轭9具有保持轴承11的轴承保持部9a。轭9借助轴承11将转子8能够旋转地保持。

如图2所示，外圈11b被压入到轴承保持部9a。内圈11a在与旋转轴3之间具有间隙15地被嵌合于旋转轴3。内圈11a在上端面11d处与作为加压弹簧的垫圈12接触。作为加压弹簧的垫圈12对上端面11d施加强度不同的作用力。

根据本结构，内圈11a相对于旋转轴3稍微倾斜，因此内圈11a的内周面与旋转轴3的外周面有一部分接触。也就是说，基于从垫圈12对内圈11a施加的作用力，内圈11a倾斜，由此以规定的力将内圈11a推压到旋转轴3。因此，内圈11a与旋转轴3的位置关系稳定。

因而，内圈11a的内周面与旋转轴3的外周面不会互相摩擦地接触。因此，不会产生由于内圈11a的内周面与旋转轴3的外周面互相摩擦地接触而产生的噪音。

另外，垫圈12对内圈11a施加压力。当对内圈11a施加压力时，能够抑制轴承11的轴向的晃动。也就是说，能够提供一种当对轴承11施加适度的压力时起因于轴承11的噪音、振动得以降低的电动机。

进一步详细地说明。

此外，在下面的说明中，将从转子朝向端盖的方向称为旋转轴的输出侧的方向。将从转子朝向轭的方向称为旋转轴的输出相反侧的方向。

如图1所示，本发明的实施方式1中的电动机1包括如下的转子8。即，转子8具备芯4、绕组2、旋转轴3以及换向器7。

芯4呈大致圆弧形状，具有多个槽。绕组2卷绕并收纳于槽。旋转轴3沿轴向贯通芯4的轴心地被固定。换向器7固定于旋转轴3。绕组2的端部与换向器7电连接。

转子8旋转自如地收纳于圆筒形状的轭9。轭9呈中空的圆筒形状，具有底部。在轭9的内周面上粘着有多个永磁体13。在轭9的开口端安装有端盖10。壳体由轭9和端盖10构成。

轭9在底部的中央具有轴承保持部9a。在轴承保持部9a处保持有输出相反侧的轴承11。另一方面，在端盖10所具有的轴承保持部10a处保持有输出侧的轴承6。通过两个轴承6、11，旋转轴3相对于壳体旋转自如地被支承。

轴承11具备内圈11a、外圈11b以及插入在内圈11a与外圈11b之间的滚珠11c。外圈11b被压入到形成于轭9的圆筒状的轴承保持部9a而被保持。内圈11a以能够在旋转轴3的轴向上移动的方式相对于旋转轴3具有间隙15地被嵌合于该旋转轴3。在旋转轴3的输出侧，轴承6所具备的外圈6b被压入到轴承保持部10a而被保持。

端盖10具备刷保持件14。以使刷5与换向器7互相摩擦地移动的方式安装刷保持件14。在旋转轴3的输出侧安装有负载。经由刷5流通驱动电流，由此转子8进行旋转。如果转子8旋转，则安装于旋转轴3的输出侧的负载被旋转驱动。

套装在旋转轴3上的垫圈12介于转子8所具备的芯4与轴承11所具备的内圈11a之间。垫圈12是加压弹簧。垫圈12在轴向上被压缩地安装。垫圈12对内圈11a施加在沿着轴向的方向上作用的作用力。

在此，说明在本发明的实施方式1的电动机中起到重要的作用的作为加压弹簧的垫圈的具体例。

如图2所示，芯4在轴承11所处的方向上具有下端面4a。

如图2至图6所示，垫圈12具备内环部12a、外环部12b以及连接部12e、12f、12g。

如图2所示，内环部12a以轴承侧表面12m来与内圈11a所具有的上端面11d接触。外环部12b以芯侧表面12n来与芯4所具有的下端面4a接触。连接部12e、12f、12g具有弹性力。连接部12e、12f、12g将内环部12a与外环部12b连接。在垫圈12中形成有多个连接部12e、12f、12g。

如图4所示，内环部12a与连接部12e、12f、12g分别在内侧连接位置Pea、Pfa、Pga处连接。外环部12b与连接部12e、12f、12g分别在外侧连接位置Peb、Pfb、Pgb处连接。

根据本结构，垫圈12所受到的应力被分散到多个连接部12e、12f、12g。因此，能够提高垫圈12所施加的压力的自由度。换言之，通过改变连接部12e、12f、12g的宽度，能够扩大所能够得到的应力的幅度。如果能够提高垫圈12所施加的压力的自由度，则能够以一种规格的垫圈12应对或大或小的电动机。

更具体地说明在本发明的实施方式1的电动机中使用的垫圈。在多个连接部中，至少一个连接部所具有的弹性力的强度与其它连接部所具有的弹性力的强度不同。

如图3、图4所示，连接部12e、12f、12g分别由具有固定的宽度We、Wf、Wg的带状体12h、12j、12k形成。例如，形成至少一个连接部12g的带状体12k的宽度Wg与形成其它连接部12e、12f的带状体12h、12j的宽度We、Wf不同。

或者，如图5所示，连接部12e、12f、12g分别由具有固定的厚度Te、Tf、Tg的带状体12h、12j、12k形成。例如，形成至少一个连接部12g的带状体12k的厚度Tg与形成其它连接部12e、12f的带状体12h、12j的厚度Te、Tf不同。

根据本结构，能够通过简单结构的垫圈12来在轴承所具有的内圈的周向上施加强度不同的作用力。

接着，说明起到更显著的效果的垫圈的形状。

如图3、图4所示，多个内侧连接位置Pea、Pfa、Pga在以旋转轴为中心的周向上大致等间隔地位于与旋转轴的轴向正交的第一正交面。多个外侧连接位置Peb、Pfb、Pgb在以旋转轴为中心的周向上大致等间隔地位于与旋转轴的轴向正交的第二正交面。

例如，作为一个连接部12e的两端的、成一对的内侧连接位置Pea和外侧连接位置Peb在第一正交面和第二正交面上位于在以旋转轴为中心的周向上错开规定的角度θ的位置。

根据本结构，能够紧凑地构成垫圈12。而且，垫圈12能够具有适度的弹性力。

下面，进一步详细地说明垫圈12的具体结构。此外，图2示意性地表示本发明的实施方式1中的电动机的主要部分以易于理解说明。

如图2所示，垫圈12具有内环部12a、外环部12b以及连接部12e、12f、12g。内环部12a与轴承11所具有的内圈11a的上端面11d相抵接。外环部12b与转子8所具有的芯4的下端面4a相抵接。三个连接部12e、12f、12g将内环部12a与外环部12b连接。三个连接部12e、12f、12g具有弹性力。如图4所示，连接部12e、12f、12g由具有固定的宽度We、Wf、Wg的带状体12h、12j、12k形成。

内环部12a与外环部12b形成为相对于垫圈12的中心呈同心圆状。在没有外力作用的状态、即垫圈12没有在上下方向上缩小的状态下，外环部12b通过连接部12e、12f、12g而相对于内环部12a向输出侧被推升规定的距离。

这样，内环部12a与外环部12b被三个连接部12e、12f、12g连接。因此，垫圈12所受到的应力被分散到连接部12e、12f、12g。因而，能够提高垫圈12所施加的压力的自由度。如果能够提高垫圈12所施加的压力的自由度，则无论电动机是大是小均能够利用一种规格的垫圈12来应对。

如图4所示，三个连接部12e、12f、12g与内环部12a在内侧连接位置Pea、Pfa、Pga处连接。内侧连接位置Pea、Pfa、Pga大致等间隔地被配置在内环部12a的周向上。同样地，三个连接部12e、12f、12g与外环部12b在外侧连接位置Peb、Pfb、Pgb处连接。外侧连接位置Peb、Pfb、Pgb大致等间隔地被配置在外环部12b的周向上。在此，例如，作为一个连接部12e的两端的、成一对的内侧连接位置Pea与外侧连接位置Peb在周向上相离规定的角度θ地被配置。

根据本结构，连接部12e形成扭曲的大致S字形状。因此，在垫圈12中，能够将内环部12a与外环部12b之间的间隔保持得小的同时使连接部12e确保规定的长度。由于连接部12e能够确保规定的长度，因此连接部12e能够具有适度的弹性力。关于其它连接部即连接部12f和连接部12g也是同样的。如果使垫圈12构成为本结构，则能够紧凑地构成垫圈12，并且能够使垫圈12具有适度的弹性力。

并且，如图4所示，连接部12g的宽度Wg被构成为比其它两个连接部12e、12f的宽度We、Wf窄。根据本结构，连接部12g与其它两个连接部12e、12f相比弹性力小。

接着，针对在本发明的实施方式1的电动机中使用的作为加压弹簧的垫圈，说明起到显著效果的其它方式。

如图3所示，作为加压弹簧的垫圈12在外环部12b的外周上具有沿旋转轴的轴向朝向芯侧表面12n的相反侧、即轴承侧表面12m的方向突出的突起部12d。突起部12d也可以是圆筒状。

根据本结构，外环部12b的厚度增加，因此外环部12b的强度增加。因此，在转子旋转时，作为加压弹簧的垫圈12能够对轴承的内圈稳定地施加作用力。

使用附图进一步详细地说明。

如图2、图3所示，外环部12b具有圆环部12c以及在圆环部12c的外周在旋转轴3的轴向上向输出相反侧突出的圆筒状的突起部12d。外环部12b构成为沿着旋转轴的轴向的截面形状为L字状。外环部12b具有突起部12d，由此外环部12b的沿着旋转轴的轴向的方向上的厚度增加。特别是，外环部12b的外周的厚度增加，因此起到外环部12b的强度增加这种效果。因此，由于外环部12b的强度增加，因此即使在转子8旋转的情况下，垫圈12也能够对内圈11a稳定地施加作用力。

如图2所示，如上所述的结构的垫圈12以缩小的状态被插入到内圈11a与芯4之间。在与垫圈12接触的内圈11a的周向上，强度不同的作用力从垫圈12作用于内圈11a。

也就是说，宽度大的连接部12e、12f所具有的弹性力大于宽度小的连接部12g所具有的弹性力。因此，与连接部12e、12f接触的一侧的内环部12a作用于内圈11a的作用力Fb大于与连接部12g接触的一侧的内环部12a作用于内圈11a的作用力Fc。

其结果，内圈11a相对于旋转轴3稍微倾斜地接触。因此，内圈11a的内周面与旋转轴3的外周面在图中以虚线示出的A部和B部这两个部位接触。换言之，在A部和B部中，内圈11a的内周面与旋转轴3的外周面之间的间隔d3、d4为零。

因而，基于从垫圈12施加到内圈11a的作用力，内圈11a倾斜，由此以规定的力推压内圈11a的内周面与旋转轴3的外周面。因此，内圈11a与旋转轴3的位置关系稳定。

其结果，内圈11a与旋转轴3不会互相摩擦地接触。因此，不会产生由于内圈11a与旋转轴3互相摩擦地接触而产生的噪音。

另外，如图2所示，在本实施方式的电动机中使用的垫圈12通过向输出相反侧作用的作用力Fb、Fc来对内圈11a施加压力。通过施加到内圈11a的压力，能够消除轴承11的内部的间隙、即内圈11a与滚珠11c之间的间隙以及外圈11b与滚珠11c之间的间隙。因而，能够抑制由于该间隙而产生的轴向的晃动所引起的噪音、振动。并且，轴承11的寿命延长。

如以上说明的那样，根据本发明的实施方式1，在垫圈12与内圈11a接触的面上，在以轴向为中心的周向上，从垫圈12对内圈11a施加强度不同的作用力。因此，内圈11a相对于旋转轴3具有倾斜度，旋转轴3的外周面与内圈11a的内周面的一部分接触。也就是说，通过基于垫圈的作用力的固定的力，内圈11a倾斜地被推压到旋转轴3。因此，内圈11a与旋转轴3的位置关系稳定。因而，抑制内圈11a的内周面与旋转轴3的外周面互相摩擦地接触。其结果，能够降低由于互相摩擦地接触而产生的噪音。而且，能够防止由于内圈11a与旋转轴3的摩擦而寿命减少。

并且，从垫圈12向输出相反侧对内圈11a施加压力。因此，能够消除轴承11所具备的内圈11a与滚珠11c之间以及滚珠11c与外圈11b之间产生的间隙。因而，能够抑制轴承11的轴向的晃动。也就是说，在本发明的实施方式1的电动机中使用的垫圈12能够对轴承11施加适度的压力，并且能够降低轴承11中产生的噪音、振动。

此外，在上述的说明中，在本实施方式中使用的垫圈12中，内环部12a与外环部12b由具有弹性力的三个连接部12e、12f、12g连接。特别例示了在三个连接部12e、12f、12g中其中一个连接部12g的弹性力不同的情况。为了起到相同的作用效果，垫圈所具有的连接部的个数也可以多于三个。另外，在垫圈所具有的多个连接部中，只要至少一个连接部的弹性力不同即可。具体地说，在垫圈具有五个连接部的情况下，也可以是两个连接部的弹性力不同。

另外，在上述的说明中，在本实施方式中使用的垫圈12中，为了使连接部12e、12f、12g的弹性力不同，而使连接部12e、12f、12g中的一个连接部12g的宽度Wg变窄。为了得到相同的效果，也可以使垫圈所具有的连接部12g的厚度变薄。此时，既可以如图5所示那样使连接部12g的厚度Tg均匀地薄，也可以如图6中厚度Tg1、Tg2所示那样制作局部变薄的部位。

换言之，在本实施方式中使用的垫圈只要是如下那样的结构即可：在将内环部与外环部连接的多个连接部中，至少一个连接部的弹性力不同。

产业上的可利用性

本发明能够有效地降低轴承中产生的噪音、振动，因此对要求高质量的电装用电动机特别有用。

附图标记说明

1：电动机；2：绕组；3、23：旋转轴；4、24：芯；4a：下端面；5：刷；6、11、21：轴承；6b、11b、21b：外圈；7：换向器；8、28：转子；9、29：轭；9a、10a、29a：轴承保持部；10：端盖；11a、21a：内圈；11c、21c：滚珠；11d：上端面；12、22：垫圈(加压弹簧)；12a：内环部；12b：外环部；12c：圆环部；12d：突起部；12e、12f、12g：连接部；12h、12j、12k：带状体；12m：轴承侧表面；12n：芯侧表面；13：永磁体；14：刷保持件；15：间隙；Pea、Pfa、Pga：内侧连接位置；Peb、Pfb、Pgb：外侧连接位置；We、Wf、Wg：宽度；Te、Tf、Tg、Tg1、Tg2：厚度。

Claims (5)

1.一种电动机，包括：

转子，其具备芯以及以上述芯的轴心作为轴心来被固定于上述芯的旋转轴；

轴承，其具备在上述芯所处的方向上具有上端面的内圈、外圈以及位于上述内圈与上述外圈之间的滚珠；

加压弹簧，其套装在上述旋转轴上且位于上述芯与上述轴承之间，沿上述旋转轴的轴向具有作用力；以及

轭，其具有保持上述轴承的轴承保持部，并且借助上述轴承将上述转子能够旋转地保持，

其中，上述外圈被压入到上述轴承保持部，

上述内圈在与上述旋转轴之间具有间隙地被嵌合于上述旋转轴，并且在上述上端面处与上述加压弹簧接触，

上述加压弹簧在上述上端面与上述加压弹簧接触的面上对于以上述轴向为中心的上述上端面的圆周上的一部分的作用力的强度与对于其它部分的作用力的强度不同，

进一步地，上述芯在上述轴承所处的方向上具有下端面，

上述加压弹簧具备：

内环部，其以轴承侧表面来与上述上端面接触；

外环部，其以芯侧表面来与上述下端面接触；以及

多个连接部，该多个连接部具有弹性力，将上述内环部与上述外环部连接，

其中，上述内环部与上述多个连接部分别在多个内侧连接位置处连接，

上述外环部与上述多个连接部分别在多个外侧连接位置处连接，

在上述多个连接部中，至少一个连接部所具有的弹性力的强度与其它连接部所具有的弹性力的强度不同。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

进一步地，上述多个连接部分别由具有固定的宽度的带状体形成，形成至少一个连接部的上述带状体的宽度与形成其它连接部的上述带状体的宽度不同。

3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

进一步地，上述多个连接部分别由具有固定的厚度的带状体形成，形成至少一个连接部的上述带状体的厚度与形成其它连接部的上述带状体的厚度不同。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电动机，其特征在于，

上述多个内侧连接位置在以上述旋转轴为中心的周向上大致等间隔地位于与上述旋转轴的轴向正交的第一正交面，

上述多个外侧连接位置在以上述旋转轴为中心的周向上大致等间隔地位于与上述轴向正交的第二正交面，

作为一个上述连接部的两端的、成一对的上述内侧连接位置和上述外侧连接位置在上述第一正交面和上述第二正交面上位于在以上述旋转轴为中心的周向上错开规定的角度的位置。

5.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

进一步地，上述加压弹簧在上述外环部的外周上具有沿上述旋转轴的轴向朝向上述芯侧表面的相反侧突出的突起部。