CN106224360A - 风扇与电机轴安装结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风扇与电机轴安装结构。该风扇与电机轴安装结构的电机轴(1)上设置有第一键槽(2)，第一键槽(2)内设置有定位键(3)，定位键(3)的远离电机轴线的平面为沿远离电机的方向高度递增的斜面，风扇(4)远离电机一端的轴孔内设置有与定位键(3)形状相匹配的第二键槽(5)，定位键(3)安装在第一键槽(2)和第二键槽(5)之间。根据本发明的风扇与电机轴安装结构，可以解决现有技术中电机轴风扇噪音较大且安装效率较低的问题。

Description

风扇与电机轴安装结构

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种风扇与电机轴安装结构。

背景技术

电机是一种实现机电能量转换的装置，主要由完成能量转换的定转子部件、传递机械能的转轴和为其提供保护的机壳构成。电机在实现电能转换成机械能的过程中，出现的能量损失将作为热量累积在电机内部，通过机壳进行散热。为避免电机运行过程中，由于内部过热而发生损坏，需要安装风扇，使电机与周围空气完成强制热交换。

多数电机选择在其转轴非输出转矩一端安装高效率风扇，风扇在电机带动下旋转，强制机壳周围空气进行流动循环，进行热交换，以达到降低电机内部温度的目的，使得电机可以安全平稳地运行。

电机中使用的风扇一般有离心风扇、贯流风扇和轴流风扇，风扇均由扇叶与轴端套筒构成。如图1所示，为便于有效传输力矩，风扇套筒与轴配合的内圆柱面上，会加工出一定长度的键1’，与转轴相应位置的键槽2’进行配合，避免风扇与转轴发生圆周方向上的相对滑动。

在电机带动风扇高速旋转的过程中，由于风扇靠近电机一侧与远离电机一侧空气流动速度差异较大，将会产生推力使风扇沿转轴的轴向进行运动，出现风扇脱落现象并产生振动噪声。此时需要在转轴上额外开挡圈槽4’，使用弹性挡圈3’来固定风扇，防止其发生轴向相对运动。

对于现有固定风扇的方法，在电机长期运行下，风扇、挡圈、挡圈槽三者的配合极易出现松动现象，产生较大的振动噪声。且使用弹性挡圈对风扇进行固定，需要使用弹性挡圈钳并在转轴上开槽，降低了生产效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种风扇与电机轴安装结构，以解决现有技术中电机轴风扇噪音较大且安装效率较低的问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种风扇与电机轴安装结构，电机轴上设置有第一键槽，第一键槽内设置有定位键，定位键的远离电机轴线的平面为沿远离电机的方向高度递增的斜面，风扇远离电机一端的轴孔内设置有与定位键形状相匹配的第二键槽，定位键安装在第一键槽和第二键槽之间。

优选地，第一键槽、第二键槽和定位键的宽度相同。

优选地，第一键槽的底面粗糙度大于12.5μm。

优选地，电机轴上设置有对风扇进行轴向定位的轴肩。

优选地，风扇靠近电机一端的轴孔上具有与轴肩形成轴向定位配合的止挡平面。

优选地，风扇位于轴肩顶部之下的部分形成有减重空间。

优选地，定位键的长度大于第二键槽的长度。

优选地，设定位键的斜面与电机轴线的夹角为θ，定位键与第一键槽之间的摩擦系数为μ，则有θ＜arctanμ。

优选地，风扇的第二键槽内设置有卡位装置，定位键上的对应位置处设置有卡槽，卡位装置卡接在卡槽内。

优选地，卡位装置为弹性卡位装置，其包括从第二键槽的底部向下延伸的弹性挡片，弹性挡片呈V字形，且一端悬空。

优选地，沿风扇的径向设置有螺纹孔，通过在所述螺纹孔内旋入螺钉，将定位键压紧于第一键槽内。

优选地，定位键为橡胶键，橡胶键与第一键槽形状相同，且为过盈配合。

应用本发明的风扇与电机轴安装结构，电机轴上设置有第一键槽，第一键槽内设置有定位键，定位键的远离电机轴线的平面为沿远离电机的方向高度递增的斜面，风扇远离电机一端的轴孔内设置有与定位槽形状相匹配的第二键槽，定位键安装在第一键槽和第二键槽之间。由于定位键的远离电机轴线的平面沿远离电机的方向高度递增，因此当电机运行过程中，如果风扇由于两侧空气流动速度较大而产生向外的推力时，会与定位键形成越来越紧密的配合，使得风扇、定位键与电机轴之间不易出现松动现象，可以避免产生较大噪音，且由于定位键逐渐增高的高度阻挡，风扇无法从转轴上脱出，无需使用弹性挡圈，结构更加简单，加工更加方便，可以有效提高生产效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中的风扇与电机轴安装结构的示意图；

图2是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的剖视示意图；

图3是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的定位键的结构示意图；

图4是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的电机轴的结构示意图；

图5是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的风扇的剖视结构示意图；

图6是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的受力结构分析图；

图7是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的风扇与定位键的一种配合结构示意图；

图8是图7的Q处的放大结构示意图；

图9是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的风扇与定位键的又一种配合结构示意图；

图10是本发明实施例的风扇与电机轴安装结构的风扇与定位键的再一种配合结构示意图。

附图标记说明：1、电机轴；2、第一键槽；3、定位键；4、风扇；5、第二键槽；6、轴肩；7、止挡平面；8、弹性卡位装置；9、卡槽；10、螺纹孔；11、导向键。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合参见图2至图10所示，根据本发明的实施例，风扇与电机轴安装结构电机轴1上设置有第一键槽2，第一键槽2内设置有定位键3，定位键3的远离电机轴线的平面即上平面为沿远离电机的方向高度递增的斜面，风扇4远离电机一端的轴孔内设置有与定位键3形状相匹配的第二键槽5，定位键3安装在第一键槽2和第二键槽5之间。

由于定位键3的远离电机轴线的平面沿远离电机的方向高度递增，因此当电机运行过程中，如果风扇4由于两侧空气流动速度较大而产生向外的推力时，会与定位键3形成越来越紧密的配合，使得风扇4、定位键3与电机轴1之间不易出现松动现象，可以避免产生较大噪音，且由于定位键3逐渐增高的高度阻挡，风扇4无法从转轴上脱出，无需使用弹性挡圈，结构更加简单，加工更加方便，可以有效提高生产效率。

在本实施例中，该定位键3为楔形橡胶键，该第二键槽5为与楔形橡胶键相配合的楔形槽，楔形橡胶键设置在电机轴1的第一键槽2内，与第一键槽2相配合，对风扇4起到导向和固定作用，使得风扇4与电机轴1之间形成结构稳定的固定连接。风扇一般可以使用但不限于使用玻璃纤维增强聚丙烯。

风扇4的轴孔内还设置有向电机轴1突出的导向键11，该导向键11延伸入第一键槽2内，对风扇4在电机轴1上的安装起到导向作用，风扇4首先通过该导向键11安装在电机轴1上，之后将橡胶键塞入由电机轴1的第一键槽2和风扇4上的第二键槽5所共同组成的楔形槽中，完成风扇4在电机轴1上的固定安装。优选地，导向键11一体成型于风扇4的轴孔内。

为保证较大的摩擦系数，橡胶键一般可以使用但不限于如下材料：丁基橡胶、氯丁橡胶等耐热橡胶。橡胶键的上平面是一个与下平面有着θ夹角的斜面，优选地，第一键槽2、第二键槽5和定位键3的宽度相同，便于实现这三者的定位配合。优选地，橡胶键的长度L大于风扇4上的第二键槽5与之配合部分的长度，保证完成安装后，橡胶键有一部分伸出风扇4，便于进行橡胶键的拆解。

为保证电机轴1与橡胶键之间存在较大摩擦力，优选地，第一键槽2的底面粗糙度大于12.5μm。

在电机轴1上设置有对风扇4进行轴向定位的轴肩6，该轴肩相对于风扇4安装位置处的电机轴1具有更大的直径，因此可以形成台阶状的止挡结构，对风扇4形成止挡作用，防止风扇4在工作过程中沿轴向向电机方向过度移动，保证风扇4和电机的安全运行。

风扇4靠近电机一端的轴孔上具有与轴肩6形成轴向定位配合的止挡平面7。该止挡平面7的底部高度低于轴肩6的顶部高度，使得风扇4与电机轴1之间可以形成有效的轴向定位。

优选地，风扇4位于轴肩6顶部之下的部分形成有减重空间，可以在不影响风扇4本身的结构强度的前提下减轻风扇4的重量，减少材料用量，降低生产成本，同时更有利于实现电机的轻型化。

结合参见图6所示，电机运行时电机轴带动风扇进行旋转，在风压的作用下，风扇整体将受到一个沿轴线方向上的推力Fh，会有压力F垂直作用在风扇4与橡胶键接触的斜面上。由于橡胶键和电机轴1的第一键槽2之间存在一个摩擦系数μ，作用在橡胶键斜面上的压力，其垂直于轴线方向上的分力会使得橡胶键受到电机轴1的第一键槽2施加的摩擦力，来抵消压力F沿轴线方向的分力F·sinθ。当摩擦力大于轴线方向分力时，风扇、橡胶键、电机轴之间将不会发生相对运动。此时对角度θ有：

F_f＝μ·F·cosθ

μ·F·cosθ＞F·sinθ

即：θ＜arctanμ

即，设定位键的斜面与电机轴线的夹角为θ，定位键与第一键槽2之间的摩擦系数为μ，则有θ＜arctanμ。通过合理设计图3橡胶键夹角θ的数值，可以保证风扇、橡胶键、电机轴在自身受力作用下，完成相互之间的紧固。

对于上述实施方案，以下对定位键3的固定方式给出进一步的优选方案。

结合参见图7和图8所示，优选地，在风扇4的第二键槽5内还可以设置卡位装置，定位键3上的对应位置处设置有卡槽9，卡位装置卡接在卡槽9内。优选地，卡位装置为弹性卡位装置8。弹性卡位装置8可以与卡槽9之间形成卡接关系，使得风扇4的轴孔可以对橡胶键形成有效限位，当橡胶键塞入键槽后，风扇4上的弹性卡位装置8将会对橡胶键的移动进行限制，防止电机运转过程中，橡胶键发生滑动与脱落，提高橡胶键安装结构的稳定性和可靠性。

优选地，弹性卡位装置8包括从第二键槽5的底部向下延伸的弹性挡片，类似棘轮结构，弹性挡片呈V字形，且一端悬空。当橡胶键滑入键槽时，弹性挡片在橡胶键斜面的作用下上抬，使得橡胶键能够顺利进入键槽内，当橡胶键完全滑入键槽内时，弹性挡片的V字形底部落入橡胶键外侧的卡槽9内，对橡胶键形成有效限位。

优选地，如图8所示，第二键槽5设置有弹性卡位装置8的部分，与其他部分相比呈内凹状，以便形成弹性挡片的容置空间，V字形弹性挡片的一边自第二键槽5的内凹部向下延伸，另一边与所述一边形成大敞口的V字形，用于与卡槽9配合。

结合参见图9和图10所示，示出了风扇和定位键配合固定的另外两种不同实施方式，图9中所示的风扇和电机轴安装结构，橡胶键弹性较好，则橡胶键设计成与电机轴1上的第一键槽2的形状相同，橡胶键可以和电机轴1上的第一键槽2紧密配合，通过第一键槽2的侧面来固定橡胶键，使得橡胶键不会在电机运转过程中发生移动而且不易脱落。橡胶键的尺寸略大于第一键槽2的尺寸，可以保证橡胶键顺利塞入第一键槽2之中形成过盈配合。

图10中提供了另外一种不同的实施方式，在本实施例中，定位键3与风扇4之间通过沿风扇4的径向设置的螺钉连接，在风扇4上沿径向加工有螺纹孔10，在塞入橡胶键后，通过在螺纹孔10内旋入螺钉，可以给橡胶键额外施加一个垂直于轴向上的压力，进一步提高橡胶键所受到的摩擦力，使得橡胶键、风扇4、电机轴1之间不会发生相对运动。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述电机轴(1)上设置有第一键槽(2)，所述第一键槽(2)内设置有定位键(3)，所述定位键(3)的远离电机轴线的平面为沿远离所述电机的方向高度递增的斜面，所述风扇(4)远离电机一端的轴孔内设置有与所述定位键(3)形状相匹配的第二键槽(5)，所述定位键(3)安装在所述第一键槽(2)和所述第二键槽(5)之间。

2.根据权利要求1所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述第一键槽(2)、所述第二键槽(5)和所述定位键(3)的宽度相同。

3.根据权利要求1所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述第一键槽(2)的底面粗糙度大于12.5μm。

4.根据权利要求1所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述电机轴(1)上设置有对所述风扇(4)进行轴向定位的轴肩(6)。

5.根据权利要求4所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述风扇(4)靠近电机一端的轴孔上具有与所述轴肩(6)形成轴向定位配合的止挡平面(7)。

6.根据权利要求5所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述风扇位于所述轴肩(6)顶部之下的部分形成有减重空间。

7.根据权利要求1所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述定位键(3)的长度大于所述第二键槽(5)的长度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，设定位键(3)的斜面与电机轴线的夹角为θ，定位键(3)与第一键槽(2)之间的摩擦系数为μ，则有θ＜arctanμ。

9.根据权利要求1-7任一项所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述风扇(4)的第二键槽(5)内设置有卡位装置，所述定位键(3)上的对应位置处设置有卡槽(9)，所述卡位装置卡接在所述卡槽(9)内。

10.根据权利要求9所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述卡位装置为弹性卡位装置(8)，其包括从所述第二键槽(5)的底部向下延伸的弹性挡片，所述弹性挡片呈V字形，且一端悬空。

11.根据权利要求1-7任一项所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，沿所述风扇(4)的径向设置有螺纹孔，通过在所述螺纹孔内旋入螺钉，将所述定位键(3)压紧于所述第一键槽(2)内。

12.根据权利要求1-7任一项所述的风扇与电机轴安装结构，其特征在于，所述定位键(3)为橡胶键，所述橡胶键与所述第一键槽(2)形状相同，且为过盈配合。