CN109322907A - 轴承组件、电动机、及轴承组件的组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴承组件、电动机、及轴承组件的组装方法，即使在高温环境下也能够实现稳定的旋转。轴承组件(10)具有轴承保持架(11)，其由圆筒部件构成；滚动轴承(12、13)，其压入固定于轴承保持架(11)的内周；轴部件(14)，其被插入滚动轴承(12、13)的内周，在其与滚动轴承(12、13)在径向上对置的位置形成有中空部14a；球部件(15、16)，其被压入到轴部件(14)的中空部(14a)，以将轴部件(14)相对于滚动轴承(12、13)在径向上压接并固定。

Description

轴承组件、电动机、及轴承组件的组装方法

技术领域

本发明涉及轴承组件、电动机、及轴承组件的组装方法。

背景技术

目前，已知有在转子部和定子部之间配置有包括滚动轴承的轴承组件的电动机。在这种电动机中，为了抑制轴承的内圈和外圈的共转，使用以包围轴承的方式设置套筒且套筒和轴承用粘接剂固定在一起的轴承组件(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-44435号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，粘接剂的特性容易受到温度的影响。因此，例如在车载用电动机等假定在100℃以上的高温环境下使用的电动机中使用上述的轴承组件时，电动机自身的发热也会影响，有时套筒和轴承的粘接强度会降低。其结果，存在难以抑制轴承的内圈和外圈的共转，且难以在高温环境下实现稳定的旋转的问题。进而，具备上述的轴承组件的电动机存在因振动或声音等的产生而难以维持电动机的稳定的旋转，使得电动机的寿命缩短的问题。

因此，鉴于上述问题点，本发明的课题在于，提供一种即使在高温环境下也能够实现稳定的旋转，进而实现长寿命化的轴承组件、电动机及轴承组件的组装方法。

解决问题所采用的技术方案

为了解决上述课题，本发明提供一种轴承组件，其特征在于，具有：

轴承保持架，所述轴承保持架由圆筒部件构成；滚动轴承，所述滚动轴承被压入固定于所述轴承保持架的内周；轴部件，所述轴部件被插入所述滚动轴承的内周，在所述轴部件与所述滚动轴承在径向上对置的位置形成有中空部；球部件，所述轴部件被压入到所述轴部件的所述中空部，以将所述轴部件相对于所述滚动轴承在径向上压接并固定。

在本发明的轴承组件中，能够将滚动轴承分别固定于轴承保持架和轴部件上，而不必使用粘接剂。其结果，即使在高温环境下也能够抑制滚动轴承的共转而实现稳定的旋转。

在本发明中，理想的是，球部件配置为，从轴部件的轴向观察，球部件的中心与滚动轴承的滚动体的中心大致一致。当这样构成时，能够使轴部件和滚动轴承的固定更牢固。

在本发明中，理想的是，滚动轴承的线膨胀系数比轴承保持架的线膨胀系数大，且比轴部件的线膨胀系数大。当这样构成时，能够使滚动轴承相对于轴承保持架及轴部件的压力与温度同时增加，从而提高了固定强度，使在高温环境下也能够更可靠地抑制滚动轴承的共转。

在本发明中，理想的是，轴部件在对滚动轴承赋予了预压的状态下固定于滚动轴承上。当这样构成时，不需要用于对轴承赋予预压的部件，能够降低制造成本。

在本发明中，也可以具有被压入固定于轴承保持架的内周的两个滚动轴承，该情况下，理想的是，轴承保持架配置于轴部件的一端部。当这样构成时，例如即使是在高温环境使用的情况下，也能够将轴承保持架即滚动轴承配置于远离热源的位置，能够抑制温度上升引起的滚动轴承的性能变化。

在本发明中，理想的是，在具有两个滚动轴承时，具有被压入轴部件的中空部的两个球部件。

另外，本发明的电动机的特征在于，具备：上述的轴承组件、固定于轴承保持架和轴部件的一方的转子部、以及固定于轴承保持架和轴部件的另一方的定子部。在本发明的电动机中，即使在高温环境下也能够抑制滚动轴承的共转而维持稳定的旋转，进而能够实现电动机的长寿命化。

进而，本发明的轴承组件的组装方法的特征在于，包括：将滚动轴承压入的工序，将滚动轴承压入由圆筒部件构成的轴承保持架的内周并将该滚动轴承固定；将轴部件插入的工序，将形成有中空部的轴部件插入滚动轴承的内周，即，以中空部和滚动轴承在径向上相互对置的方式插入轴部件；将球部件压入的工序，将球部件压入轴部件的中空部，并将轴部件相对于滚动轴承在径向上压接并固定。

在本发明的轴承组件的组装方法中，能够将滚动轴承分别固定于轴承保持架和轴部件，且不必使用粘接剂。其结果，即使在高温环境下也能够抑制滚动轴承的共转而实现稳定的旋转，进而能够实现滚动轴承的长寿命化。

在本发明中，理想的是，压入球部件的工序包括在对滚动轴承赋予了预压的状态下压入球部件。

在本发明中，理想的是，还包括：将其他滚动轴承压入的工序，在压入球部件后，将其他滚动轴承压入轴承保持架的内周并固定该其他滚动轴承，即，以轴部件被插入于其他滚动轴承的内周且轴部件的中空部和其他滚动轴承在径向上相互对置的方式压入其他滚动轴承；压入其他球部件的工序，将其他球部件压入轴部件的中空部，并将轴部件相对于其他滚动轴承在径向上压接并固定。该情况下，理想的是，压入其他球部件的工序包括在对其他滚动轴承赋予了预压的状态下压入其他球部件的步骤。

发明效果

如上所述，在本发明的轴承组件和轴承组件的组装方法中，即使在高温环境下也能够实现稳定的旋转。另外，在本发明的电动机中，即使在高温环境下也能够抑制滚动轴承的共转而维持稳定的旋转，进而能够实现电动机的长寿命化。

附图说明

图1是具备本发明一实施方式的轴承组件的电动机的概略剖视图。

图2(a)～图2(e)是表示本实施方式的轴承组件的制造方法的各工序的概略剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在本说明书中，关于本发明的轴承组件，以应用于电动机的情况为例进行说明，但本发明不限于此，也可以应用于泵或压缩机等。

另外，作为应用本发明的电动机，如本说明书所示，不用说，不仅是转子部被固定在轴(轴部件)上、定子固定在套筒(圆筒部件)上的结构，而且也可以是转子固定在套筒上、定子固定在轴上的结构。

(电动机的整体结构)

图1是具备本发明一实施方式的轴承组件的电动机的概略剖视图。在此示出将电动机的旋转轴的方向设为上下方向的情况。另外，以下，为了便于说明，将电动机的旋转轴的方向称为“轴向”，将以其旋转轴为中心的径向及周向分别简称为“径向”及“周向”。

电动机1是所谓悬臂式轴承构造的内转子型模制电动机，具有转子部2、定子部3、外壳4、轴承组件10。

(转子部)

转子部2是固定于轴14上且与轴14一同旋转的旋转件，具有转子磁铁21、磁铁罩22、板23。

转子磁铁21是沿轴向延伸的永磁体，在轴14的周围沿着周向配置。在转子磁铁21的外周侧形成有在径向上与定子部3对置的磁极面，在该磁极面上，沿周向交替磁化有N极和S极。磁铁罩22以覆盖转子磁铁21的方式设置，防止由铁素体构成的转子磁铁21的飞散。在其轴向的两侧设有由不锈钢等非磁性材料构成的板23。板23在与磁铁罩22对置的面上形成有碟形弹簧等弹性部。通过将磁铁罩22按压在板23上，转子磁铁21通过弹性部的弹力被可靠地连接。另外，板23具备在组装了转子部2之后，调节电动机1的转子平衡的功能。具体而言，为了进行转子平衡测定、平衡调整，在板23上形成孔。

(定子部)

定子部3是呈圆筒状配置于转子部2的周围且作为电动机1的电枢起作用的定子。在本方式中，定子部3具有定子铁芯31、线圈32、绝缘体33。定子部3以其内周面露出的状态埋入由聚苯硫醚(PPS)等耐热性高的绝缘性树脂构成的外壳4的内部，并使内周面与转子磁铁21的外周面隔开间隔对置。

定子铁芯31由硅钢片等磁性钢板在轴向上层叠多个而形成的层叠钢板构成。各磁性钢板具有圆环状部和从圆环状部向径向内侧突出的多个磁极齿。即，定子部3的内周面由磁极齿的端面构成。线圈32由经由绝缘体33卷绕于定子铁芯31的磁极齿上的绕组构成。绝缘体33由PPS等绝缘性树脂构成，将定子铁芯31和线圈32电绝缘。

由这样的构成，通过向线圈32供给驱动电流，沿着作为磁芯的磁极齿在径向上产生磁通。由此，在磁极齿和转子磁铁21之间产生周向的转矩，转子部2以轴14的中心轴为旋转轴R与轴14一起旋转。

外壳4具有上表面开口的有底的圆筒形状，在其内部空间收纳有转子部2。外壳4通过所谓的嵌件成形而形成。即，通过将定子部3插入模型内后向模型内注入树脂，定子部3被树脂覆盖，并与外壳4一体化而形成。

(轴承组件)

轴承组件10将转子部2和定子部3支承为可相对旋转，具有轴承保持架11、两个滚动轴承12、13、轴14、两个作为球部件的滚珠15、16。

轴承保持架11是沿轴向延伸的金属制圆筒部件，在电动机1的输出侧与转子部2对置配置。轴承保持架11在与转子2对置的一侧的相反侧(下称“反转子侧”)的端部具有与轴承保持架11一体设置的突缘部17。突缘部17以堵塞外壳4的开口的方式固定于外壳4的上表面。此外，突缘部17不一定需要与轴承保持架11是一体的。例如，也可以在轴承保持架11的径向外侧设置一体形成有突缘部17的其他圆筒部件并将他们通过焊接等方法固定于轴承保持架11上。如图1、图2(a)～图2(e)所示，轴承保持架11的轴向的长度是在两个滚动轴承12、13被压入轴承保持架11的内周时在它们之间形成空间的长度。

两个滚动轴承12、13分别被压入固定于轴承保持架11的内周。具体而言，第一滚动轴承12在与转子2对置的一侧(下称“转子侧”)被压入轴承保持架11的内周，第二滚动轴承13在反转子侧被压入轴承保持架11的内周。第一滚动轴承12的下表面(转子侧的侧面)与轴承保持架11的下表面(转子侧的端面)处于同一平面，第二滚动轴承13的上表面(反转子侧的侧面)与轴承保持架11的上表面(反转子侧的端面)、即突缘部17的外表面处于同一平面。

第一滚动轴承12是具备内圈12a、两个以上的滚动体12b、外圈12c且可旋转地支承轴14的球轴承。内圈12a及外圈12c均是金属制圆环状部件，在内圈12a的径向外侧配置有外圈12c。滚动体12b是球状的部件，被配置于内圈12a的外周面和外圈12c的内周面之间。第二滚动轴承13是具备内圈13a、两个以上的滚动体13b、外圈13c且可旋转地支承轴14的球轴承。内圈13a及外圈13c均是金属制圆环状部件，在内圈13a的径向外侧配置有外圈13c。滚动体13b是球状的部件，被配置于内圈13a的外周面和外圈13c的内周面之间。第一滚动轴承12和第二滚动轴承13的形状及尺寸大致相同。

轴(轴部件)14是沿轴向延伸的金属制圆柱部件，被插入滚动轴承12、13的内周，以对滚动轴承12、13分别赋予了预压的状态固定于滚动轴承12、13。由此，轴14被两个滚动轴承12、13支承，并且能够以其中心为旋转轴R进行旋转。另外，轴14具有在电动机1的输出侧开口的中空部14a。中空部14a形成至轴14的至少与第一滚动轴承12对置的位置。

两个滚珠(球部件)15、16分别被压入轴14的中空部14a。具体而言，第一滚珠15被压入中空部14a中直至与第一滚动轴承12对置的位置，第二滚珠16被压入中空部14a中直至与第二滚动轴承13对置的位置。由此，通过将轴14相对于滚动轴承12、13在径向上压接，将轴14固定于滚动轴承12、13上。因此，各滚珠15、16具有比轴14的中空部14a的内径稍大的外径，轴14具有比滚动轴承12、13的内径稍小的外径。另外，在本方式中，滚珠15、16是由硬的材质、例如不锈钢等形成的钢球。在本实施方式中，各滚珠15、16配置于中空部14a内，并且在轴向上使各滚珠15、16的中心分别与对应的滚动轴承12、13的滚动体(滚珠)12b的中心大致一致。由此，能够使轴14和滚动轴承12、13的固定更可靠。另外，能够适当地管理轴14的内径和第一、第二滚动轴承12、13的外径的间隙。

这样，根据本实施方式，能够通过压入将滚动轴承12、13固定于轴承保持架11，能够通过压接而将轴14固定于滚动轴承12、13。这样，能够将滚动轴承12、13分别固定于轴承保持架11和轴14，且不使用粘接剂。其结果，电动机1即使在高温环境下(例如100℃以上)也能够抑制滚动轴承12、13的共转而维持稳定的旋转。即，能够实现电动机1的长寿命化。另外，本实施方式中，由于是在对滚动轴承12、13赋予了预压的状态下固定轴14，所以不需要用于赋予预压的部件(预压弹簧等)，在可以降低制造成本方面也是有利的。例如，虽然直至粘接剂的固化结束为止需要数分钟，但在本工序中能够缩短该时间，并且能够实现可靠的固定。

此外，滚动轴承12、13的线膨胀系数优选与轴承保持架11及轴14的线膨胀系数相同，特别优选比其大。当滚动轴承12、13的线膨胀系数比轴承保持架11及轴14的线膨胀系数大时，随着温度上升，能够使从滚动轴承12、13作用于轴承保持架11及轴14的压力增加，提高滚动轴承12、13相对于轴承保持架11及轴14的固定强度。由此，能够更可靠地抑制高温环境下的滚动轴承12、13的共转。

(轴承组件的组装方法)

接着，参照图2(a)～图2(e)说明本实施方式的轴承组件的组装方法。图2(a)～图2(e)是表示本实施方式的轴承组件的制造方法的各工序的概略剖视图。

首先，如图2(a)所示，将第一滚动轴承12压入轴承保持架11的内周。具体而言，以第一滚动轴承12的下表面12d与轴承保持架11的下表面11a为同一平面的方式压入第一滚动轴承12。由此，第一滚动轴承12的外圈12c以相对于轴承保持架11定位的状态被固定。

接着，如图2(b)所示，在第一滚动轴承12的内周插入轴14。此外，轴14在轴承保持架11被轴承保持架保持件5按压保持的状态下，穿过轴承保持架保持件5的贯通孔插入第一滚动轴承12的内周。

接着，如图2(c)所示，使用由头部6a和从头部6a延伸的轴部6b构成的压入夹具6，将第一滚珠15压入轴14的中空部14a。具体而言，与上述工序同样，在对第一滚动轴承12赋予了预压的状态下压入第一滚珠15，从轴向观察，直至第一滚珠15的中心与第一滚动轴承12的滚动体(滚珠)12b的中心大致一致。在本方式中，通过预先调节压入夹具6的轴部6b的长度来实现第一滚珠15的定位。如上所述，通过将轴14相对于第一滚动轴承12在径向进行压接，在对第一滚动轴承12赋予了预压的状态下将轴14固定于第一滚动轴承12。此外，形成在向轴14压入第一滚珠15时，对第一滚动轴承12的外圈12c赋予预压的状态。如果简单进行说明，(相对于固定在轴承保持架11上的外圈12c)利用按压夹具(未图示)将内圈12a按压在转子侧(图中右侧)的状态下，将轴14插入第一滚动轴承12。

接着，如图2(d)所示，将第二滚动轴承13压入轴承保持架11的内周。具体而言，压入第二滚动轴承13并使第二滚动轴承13的上表面13d与轴承保持架11的上表面11b为同一平面。由此，以第二滚动轴承13的外圈13c以相对于轴承保持架11定位的状态被固定。

接着，如图2(e)所示，使用由头部7a和从头部7a延伸的轴部7b构成的压入夹具7，将第二滚珠16压入轴14的中空部14a。具体而言，在对第二滚动轴承13赋予了预压的状态、即通过按压夹具(未图示)将内圈13a相对于固定在轴承保持架11的外圈13c向下方按压的状态下，压入第二滚珠16，从轴向观察，直至第二滚珠16的中心与第二滚动轴承13的滚动体(滚珠)13b的中心大致一致为止。此外，此时的第二滚珠16的定位通过预先调节压入夹具7的轴部7b的长度来实现。如上所述，通过轴14相对于第二滚动轴承13在径向上被压接，轴14在对第二滚动轴承13赋予了预压的状态下被固定于第二滚动轴承13。这样一来，完成轴承组件10。

(本方式的主要效果)

如以上说明，在本方式的轴承组件10中，第一滚珠15、第二滚珠16压入形成于电动机1的轴14的中空部14a，将第一滚动轴承12、第二滚动轴承13相对于轴14在径向上压接，同时被固定。因此，轴承组件10能够将第一、第二滚动轴承12、13分别固定于轴承保持架11和轴14，而不使用粘接剂。其结果，即使在高温环境下也能够抑制第一、第二滚动轴承12、13的共转，实现稳定的旋转。

在本方式中，第一、第二滚珠15、16分别配置于轴14的中空部14a内，并在轴向上使第一、第二滚珠15、16的中心分别与对应的第一、第二滚动轴承12、13的滚动体(滚珠)12b、13b的中心大致一致。由此，能够使轴14和第一、第二滚动轴承12、13的固定更可靠。

在本方式中，第一、第二滚动轴承12、13的线膨胀系数与轴承保持架11及轴14的线膨胀系数大致相同或比其大。即，第一、第二滚动轴承12、13的线膨胀系数比轴承保持架11及轴14的线膨胀系数大。由此，随着使用本方式的电动机1的环境温度上升，使从第一、第二滚动轴承12、13作用于轴承保持架11及轴14的压力增加，能够提高第一、第二滚动轴承12、13相对于轴承保持架11及轴14的固定强度。因此，能够更可靠地抑制高温环境下的第一、第二滚动轴承12、13的共转。

本方式中，由于轴14在对第一、第二滚动轴承12、13赋予了预压的状态下被固定，所以不需要用于赋予预压的部件(预压弹簧等)，在能够降低制造成本方面是有利的。

在本方式中，具有被压入固定于内周的第一、第二滚动轴承12、13的轴承保持架11配置于轴14的一端部、反转子侧。如果这样构成，则例如即使在高温环境下使用的情况下，也能够将被压入固定于轴承保持架11的内周的第一、第二滚动轴承12、13配置在远离热源的位置，能够抑制温度上升引起的第一、第二滚动轴承12、13的性能变化。

另外，在本方式的电动机1中，轴承组件10能够将滚动轴承12、13分别固定于轴承保持架11和轴14，而不使用粘接剂，其结果，即使在高温环境下(例如100℃以上)也能够抑制滚动轴承12、13的共转以维持稳定的旋转。因此，能够实现电动机1的长寿命化。

在本方式中，为悬臂轴承构造的内转子型模制电动机。因此，即使将电动机1在高温环境下与热源相邻设置等、电动机的反输出侧的温度上升的情况下，也能够将轴承保持架11或第一、第二滚动轴承12、13配置于远离热源的位置，能够抑制温度上升引起的第一、第二滚动轴承12、13的性能变化。

在本方式的轴承组件10的组装方法中，包括：将第一、第二滚动轴承12、13压入并固定在轴承保持架11的内周的工序；插入轴14并使轴14的中空部14a和第一、第二滚动轴承12、13在径向上相互对置的工序；将第一、第二滚珠15、16压入中空部14a，将轴14相对于第一、第二滚动轴承12、13在径向上压接并固定的工序。

在这种组装方法中，可以将第一、第二滚动轴承12、13分别固定于轴承保持架11和轴14，而不使用粘接剂。其结果是，即使在高温环境下也能够抑制第一、第二滚动轴承12、13的共转而实现稳定的旋转。进而能够实现第一、第二滚动轴承12、13的长寿命化。

(其他实施方式)

上述的方式是本发明的优选的方式之一例，但不限于此，可以在不变更本发明的宗旨的范围内进行各种变形实施。

在上述的方式中，滚动轴承使用球轴承，但不限定于此，也可以使用球轴承以外的滚动轴承、例如圆锥滚子轴承。

另外，在上述的方式中，示出了所谓悬臂轴承构造的内转子型模制电动机，但轴承的配置构造不限于此。例如，也可以是两个滚动轴承隔着转子部配置于轴向的两侧的、所谓的双轴承构造。

Claims (12)

1.一种轴承组件，其特征在于，具有：

轴承保持架，所述轴承保持架由圆筒部件构成；

滚动轴承，所述滚动轴承被压入固定于所述轴承保持架的内周；

轴部件，所述轴部件被插入所述滚动轴承的内周，在所述轴部件与所述滚动轴承在径向上对置的位置形成有中空部；

球部件，所述轴部件被压入到所述轴部件的所述中空部，以将所述轴部件相对于所述滚动轴承在径向上压接并固定。

2.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，

所述球部件配置为，从所述轴部件的轴向观察，所述球部件的中心与所述滚动轴承的滚动体的中心一致。

3.根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，

所述滚动轴承的线膨胀系数比所述轴承保持架的线膨胀系数大，且比所述轴部件的线膨胀系数大。

4.根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，

所述轴部件在对所述滚动轴承赋予了预压的状态下固定于所述滚动轴承。

5.根据权利要求1或2所述的轴承组件，其特征在于，

具有压入固定于所述轴承保持架的内周的两个所述滚动轴承。

6.根据权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，

所述轴承保持架配置于所述轴部件的一端部。

7.根据权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，

具有被压入所述轴部件的所述中空部的两个所述球部件。

8.一种电动机，其特征在于，具备：权利要求1～7中任一项所述的轴承组件、固定于所述轴承保持架和所述轴部件的一方的转子部、以及固定于所述轴承保持架和所述轴部件的另一方的定子部。

9.一种轴承组件的组装方法，其特征在于，包括：

将滚动轴承压入的工序，将滚动轴承压入由圆筒部件构成的轴承保持架的内周并将所述滚动轴承固定；

将轴部件插入的工序，将形成有中空部的轴部件插入所述滚动轴承的内周，即以所述中空部和所述滚动轴承在径向上相互对置的方式插入所述轴部件；

将球部件压入的工序，将球部件压入所述轴部件的所述中空部，将所述轴部件相对于所述滚动轴承在径向上压接并固定。

10.根据权利要求9所述的轴承组件的组装方法，其特征在于，

所述压入球部件的工序包括在对所述滚动轴承赋予了预压的状态下压入所述球部件的工序。

11.根据权利要求9或10所述的轴承组件的组装方法，其特征在于，还包括：

将其他滚动轴承压入的工序，在压入所述球部件后，将其他滚动轴承压入所述轴承保持架的内周并将所述其他滚动轴承固定，即，以所述轴部件被插入于所述其他滚动轴承的内周并使所述轴部件的所述中空部和所述其他滚动轴承在径向上相互对置的方式压入所述其他滚动轴承；

压入其他球部件的工序，向所述轴部件的所述中空部压入其他球部件，将所述轴部件相对于所述其他滚动轴承在径向压接并固定。

12.根据权利要求11所述的轴承组件的组装方法，其特征在于，

所述压入其他球部件的工序包括在对所述其他滚动轴承赋予了预压的状态下压入所述其他球部件的工序。