CN113824245A - 一种双侧夹紧式电机自锁机构及自锁电机 - Google Patents

一种双侧夹紧式电机自锁机构及自锁电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双侧夹紧式电机自锁机构及自锁电机,包括转轴(1)，转轴(1)上设有滚珠轴承(2)，滚珠轴承(2)的外侧连接有挤压部，滚珠轴承(2)的内环(201)和外环(202)受挤压部挤压后分别对滚珠(203)施加轴向的压紧力。本发明通过滚珠轴承中的滚珠在受到轴向压力后与内环和外环相互贴合形成的摩擦阻力，实现对转轴的自锁效果，从而降低电机在工作过程中的发热温度，并具有结构简单、自锁稳定性好的特点。

Description

一种双侧夹紧式电机自锁机构及自锁电机
技术领域
本发明涉及一种电机自锁机构，特别是一种双侧夹紧式电机自锁机构及自锁电机。
背景技术
用于升降桌、病床等器材的电机由于在负载状态下会承受较大的压力，导致电机中的输出轴在电机处于静止、断电的状态下会受力形成相对转动，即造成器材的反向下落，无法保持在指定高度不变。而为了避免上述问题，使得这类电机需具备自锁功能。
目前市面上的电机自锁结构分为两种，一种是依靠弹簧结构实现自锁功能，如专利200910160955.2《具有减速功能的传动机构》中，通过等爪臂、滚针、中介环和螺旋弹簧型单向器的配合，使得导螺杆在反向转动时对其进行束紧卡掣，避免导螺杆的转动，达到自锁效果。但这种自锁结构的结构复杂、零部件较多，不仅增加了电机的生产和组装成本；还会加大电机整体的空间尺寸。
另一自锁结构是通过塑料材质的轴套实现自锁功能，如专利201920024505.X《一种电机及升降桌》中，在盖体和输出轴之间设置一个处于静止状态的弹性套，使得弹性套的内侧和输出轴会形成静摩擦力；从而使输出轴需要克服弹性套施加的静摩擦力才能够实现对电机转动，达到自锁效果。但这种自锁结构一方面在弹性套位置会随电机转动出现摩擦过热的问题，存在一定的安全隐患；另一方面，塑料材质的弹性套在长期受热后还会出现变形或热胀问题，从而造成输出轴的卡滞或弹性套的失效，降低电机的转动稳定性和自锁效果。
因此，现有的自锁电机存在结构复杂、工作温度高、自锁稳定性差的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种双侧夹紧式电机自锁机构及自锁电机。它能够降低电机在工作过程中的发热温度，并具有结构简单、自锁稳定性好的特点。
本发明的技术方案：一种双侧夹紧式电机自锁机构，包括转轴，转轴上设有滚珠轴承，滚珠轴承的外侧连接有挤压部，滚珠轴承的内环和外环受挤压部挤压后分别对滚珠施加轴向的压紧力。
前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构中，所述滚珠轴承的内环和滚珠轴承的外环对滚珠的施压方向呈相向设置。
前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构中，所述滚珠轴承的数量为两个，两个滚珠轴承分别设置在转轴的左右两侧；所述挤压部包括第一挤压组和第二挤压组，第一挤压组和第二挤压组分别对应两个滚珠轴承。
前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构中，所述第一挤压组包括盖板和位于转轴上的第一挤压面，盖板与滚珠轴承一侧的外环相互贴合，第一挤压面与滚珠轴承另一侧的内环相互贴合。
前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构中，所述第一挤压组包括盖板和位于转轴上的第一挤压面，盖板与滚珠轴承一侧的外环相互贴合，第一挤压面与滚珠轴承另一侧的内环相互贴合。
前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构中，所述盖板和滚珠轴承的连接处设有弹性片。
前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构中，所述盖板内侧设有扣合连接滚珠轴承的凹槽，所述弹性片设置在凹槽的内端面，弹性片的一侧与滚珠轴承的外环相互贴合。
前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构中，所述第二挤压组包括挤压板和位于转轴上的第二挤压面，挤压板与滚珠轴承一侧的外环相互贴合，第二挤压面与滚珠轴承另一侧的内环相互贴合。
一种自锁电机，该自锁电机包括前述的一种双侧夹紧式电机自锁机构。
前述的自锁电机中，包括电机转子，电机转子的内侧连接转轴，所述滚珠轴承设置在电机转子的两侧，电机转子的外侧设有壳体，所述盖板和挤压板分别位于壳体的两端，挤压板的外部设有涡轮箱体，转轴一端穿过挤压板并延伸至涡轮箱体内。
前述的自锁电机中，所述涡轮箱体和盖板分别与壳体的两端相互扣合并螺栓连接。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1)本发明通过挤压部能够分别对滚珠轴承的内环、外环进行压紧，使得滚珠轴承的内环、外环能够对滚珠施加相向的压紧力，从而使内环、外环的侧壁能够与滚珠紧密贴合并对其形成摩擦力，即转轴需要克服该摩擦力才能带动内环一同转动，即实现自锁效果；由于滚珠轴承的材质和工艺要求，使其相比等爪臂、滚针、弹性件等厂家自行加工的非标准件的硬度和光洁度更高，从而能够降低轴承内环在相对转动过程中产生的热量，并使滚珠轴承能够在高温环境下保持优异的工作稳定性，从而相比现有的自锁结构能够有效提高其自锁稳定性；
(2)通过将滚珠轴承设置在转轴的两侧，使得两侧滚珠轴承均能够对转轴提供摩擦力，即相比现有自锁结构能够由一侧锁紧变为两侧锁紧，从而减少单侧摩擦位置所需提供的自锁力，进一步降低电机在自锁部位的发热温度；
(3)通过由滚珠轴承在轴向受压后提供的摩擦力，使其相比轴套自锁的结构还能够避免因载重量变化造成的自锁力改变，从而进一步提高本发明的自锁稳定性；
(4)在上述基础上，本发明还进一步优化了挤压部的结构，使得本发明仅通过挤压面、弹性片和挤压板的配合便能够对滚珠轴承施加轴向的压紧力；且由于转轴、盖板、涡轮箱体和一侧轴承均为现有电机部件，使得本发明的自锁结构相比现有电机仅增加了弹性片和内侧滚珠轴承、即对比现有两种自锁结构能够大幅减少其结构复杂度、零部件数量及对应的生产、组装成本；另一方面，由于本发明是依靠对滚珠轴承的压紧实现自锁效果，使得滚珠轴承中的滚珠在压紧后能够分别与内环、外环的侧面相互贴合，即消除了滚珠轴承自身的轴承游隙；当滚珠轴承的轴承游隙在消除后，一方面能够提高对转轴的定位精度和限位效果，避免转轴因轴承游隙造成的轴向窜动问题，提高电机的工作稳定性；另一方面，本发明对滚珠轴承的质量和精度要求也能够相应降低，即无需为了定位精度选择轴承游隙较小的高精度轴承，即减少了滚珠轴承的原料成本；
(5)本发明通过对自锁电机的进一步优化，使得盖板能够在螺栓连接过程中对弹性片施加轴向的挤压力，弹性片在受压后则能够带动转轴进行轴向移动，并配合与涡轮箱体一体安装在壳体上的挤压板对两侧滚珠轴承的外环进行施压；即本申请在组装时相比现有电机结构无需增加额外的组装步骤，进一步降低本发明的组装难度并提高其组装效率；
所以，本发明能够降低电机在工作过程中的发热温度，并具有结构简单、自锁效果好的特点。
附图说明
图1是本发明的爆炸图；
图2是靠近盖板一侧的滚珠轴承的受力方向图；
图3是本发明的外形图。
附图中的标记为：1-转轴，2-滚珠轴承，3-盖板，4-弹性片，5-挤压板，6-电机转子，7-壳体，8-涡轮箱体，101-第一挤压面，102-第二挤压面，201-内环，202-外环，203-滚珠，301-凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1。一种双侧夹紧式电机自锁机构，构成如图1-2所示，包括转轴1，转轴1上设有滚珠轴承2，滚珠轴承2为常规带有内环201、外环202和滚珠203结构的轴承，滚珠轴承2的外侧连接有挤压部，滚珠轴承2的内环201和外环202受挤压部挤压后分别对滚珠203施加轴向的压紧力。
所述滚珠轴承2的内环201和滚珠轴承2的外环202对滚珠203的施压方向呈相向设置。
所述滚珠轴承2的数量为两个，两个滚珠轴承2分别设置在转轴1的左右两侧；所述挤压部包括第一挤压组和第二挤压组，第一挤压组和第二挤压组分别对应两个滚珠轴承2。
所述第一挤压组包括盖板3和位于转轴1上的第一挤压面101，盖板3与滚珠轴承2一侧的外环202相互贴合，第一挤压面101与滚珠轴承2另一侧的内环201相互贴合。
所述盖板3和滚珠轴承2的连接处设有弹性片4，该弹性片4可选用波形垫圈。
所述盖板3内侧设有扣合连接滚珠轴承2的凹槽301，所述弹性片4设置在凹槽301的内端面，弹性片4的一侧与滚珠轴承2的外环202相互贴合。
所述第二挤压组包括挤压板5和位于转轴1上的第二挤压面102，挤压板5与滚珠轴承2一侧的外环202相互贴合，第二挤压面102与滚珠轴承2另一侧的内环201相互贴合；两个滚珠轴承2通过第一挤压面101、第二挤压面102和卡簧进行轴向固定。
一种自锁电机，构成如图3所示，该自锁电机包括所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构。
所述自锁电机包括电机转子6，电机转子6的内侧连接转轴1，所述滚珠轴承2设置在电机转子6的两侧，电机转子6的外侧设有壳体7，所述盖板3和挤压板5分别位于壳体7的两端，挤压板5的外部设有涡轮箱体8，涡轮箱体8和挤压板5一体成型，转轴1一端穿过挤压板5并延伸至涡轮箱体8内连接涡轮。
所述涡轮箱体8和盖板3分别与壳体7的两端相互扣合并螺栓连接。
本发明的工作原理：本发明在安装时，先将带有挤压板5的涡轮箱体8固定在壳体7一端，然后将电机转子6和两个滚珠轴承2依次安装在转轴1上，再将转轴1伸入壳体7内并使其一端穿过挤压板5延伸至涡轮箱体8内。转轴1固定后将弹性片4放入盖板3的凹槽301内，再将盖板3扣合在壳体7的另一端，并通过螺栓对壳体7进行锁紧。
壳体7在锁紧过程中，弹性片4受挤压后与外侧滚珠轴承2(外侧为靠近盖板3一侧)的外环202侧壁相互贴合，并带动转轴1沿轴向朝涡轮箱体8方向移动。当转轴1移动至内侧滚珠轴承2的外环202侧壁与挤压板5相互贴合时，转轴1在挤压作用下朝涡轮箱体8方向继续移动，而外环202则在挤压板5的限位作用下保持横向位置不变，进而使内侧滚珠轴承2的内环201和外环202沿轴向形成相对位移，进而将滚珠203和内环201、外环202在连接处的轴向游隙完全消除，并分别对滚珠203形成相向的挤压力。当内侧的滚珠轴承2受压完全变形后便能够配合第二挤压面102对转轴1进行限位，避免转轴1的后续移动。转轴1固定后外侧的滚珠轴承2在外环202处继续受到弹性片4的挤压，使得外侧的滚珠轴承2按相同方式进行变形，即内环201和外环202分别从两侧对滚珠203进行挤压。在上述配合下，使得弹性片4在受压变形后的预紧力，能够同时施加至两侧滚珠轴承2上，使得两侧滚珠轴承2的滚珠203在受到相向的挤压力后实现与内环201和外环202的轴向压紧，即增大了滚珠203和内环201、外环202在相对转动时的摩擦阻力，达到本申请的自锁效果。
通过对两侧滚珠轴承2的挤压实现自锁的方式，相比现有不含自锁结构的电机，仅增加了弹性片4和内侧滚珠轴承2两个零件，大幅降低了自锁结构所需的零部件数量和占用空间，并方便厂家的生产和组装。同时，两侧摩擦锁紧的结构相比现有自锁电机的单侧锁紧结构，能够将发热点就一侧分散至两侧，从而减小了单侧结构的发热温度，提高电机的工作稳定性和使用寿命。
实施例2。一种单侧夹紧式电机自锁机构，构成如图2所示，包括转轴1，转轴1上设有滚珠轴承2，滚珠轴承2为常规带有内环201、外环202和滚珠203结构的轴承，滚珠轴承2的外侧连接有挤压部，滚珠轴承2的内环201、外环202受挤压部挤压后分别对滚珠203施加轴向的压紧力。
所述滚珠轴承2的内环201和滚珠轴承2的外环202对滚珠203的施压方向呈相向设置。
所述滚珠轴承2设置在转轴1的一侧。
所述挤压部包括盖板3和位于转轴1上的第一挤压面101，盖板3与滚珠轴承2一侧的外环202相互贴合，第一挤压面101与滚珠轴承2另一侧的内环201相互贴合。
所述盖板3和滚珠轴承2的连接处设有弹性片4，该弹性片4可选用波形垫圈。
所述盖板3内侧设有扣合连接滚珠轴承2的凹槽301，所述弹性片4设置在凹槽301的内端面，弹性片4的一侧与滚珠轴承2的外环202相互贴合。
一种自锁电机，构成如图3所示，该自锁电机包括所述的一种单侧夹紧式电机自锁机构。
所述自锁电机包括电机转子6，电机转子6的内侧连接转轴1，电机转子6的外侧设有壳体7，壳体7的两端连接有盖板3和涡轮箱体8，所述滚珠轴承2设置在靠近盖板3一侧的转轴1上，转轴1在远离盖板3一端与涡轮箱体8相互扣合进行限位，转轴1一端延伸至涡轮箱体8内连接涡轮。
所述涡轮箱体8和盖板3分别与壳体7的两端相互扣合并螺栓连接。
本实施例相比实施例1减少了内侧的滚珠轴承2，使得电机的自锁结构更为简洁，进一步降低了本实施例的结构复杂度并缩小其外形尺寸。

Claims (10)

1.一种双侧夹紧式电机自锁机构，其特征在于：包括转轴(1)，转轴(1)上设有滚珠轴承(2)，滚珠轴承(2)的外侧连接有挤压部，滚珠轴承(2)的内环(201)和外环(202)受挤压部挤压后分别对滚珠(203)施加轴向的压紧力。
2.根据权利要求1所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构，其特征在于：所述滚珠轴承(2)的内环(201)和滚珠轴承(2)的外环(202)对滚珠(203)的施压方向呈相向设置。
3.根据权利要求1所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构，其特征在于：所述滚珠轴承(2)的数量为两个，两个滚珠轴承(2)分别设置在转轴(1)的左右两侧；所述挤压部包括第一挤压组和第二挤压组，第一挤压组和第二挤压组分别对应两个滚珠轴承(2)。
4.根据权利要求3所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构，其特征在于：所述第一挤压组包括盖板(3)和位于转轴(1)上的第一挤压面(101)，盖板(3)与滚珠轴承(2)一侧的外环(202)相互贴合，第一挤压面(101)与滚珠轴承(2)另一侧的内环(201)相互贴合。
5.根据权利要求4所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构，其特征在于：所述盖板(3)和滚珠轴承(2)的连接处设有弹性片(4)。
6.根据权利要求5所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构，其特征在于：所述盖板(3)内侧设有扣合连接滚珠轴承(2)的凹槽(301)，所述弹性片(4)设置在凹槽(301)的内端面，弹性片(4)的一侧与滚珠轴承(2)的外环(202)相互贴合。
7.根据权利要求3所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构，其特征在于：所述第二挤压组包括挤压板(5)和位于转轴(1)上的第二挤压面(102)，挤压板(5)与滚珠轴承(2)一侧的外环(202)相互贴合，第二挤压面(102)与滚珠轴承(2)另一侧的内环(201)相互贴合。
8.一种自锁电机，其特征在于：该自锁电机包括上述任意一项所述的一种双侧夹紧式电机自锁机构。
9.根据权利要求8所述的自锁电机，其特征在于：包括电机转子(6)，电机转子(6)的内侧连接转轴(1)，所述滚珠轴承(2)设置在电机转子(6)的两侧，电机转子(6)的外侧设有壳体(7)，所述盖板(3)和挤压板(5)分别位于壳体(7)的两端，挤压板(5)的外部设有涡轮箱体(8)，转轴(1)一端穿过挤压板(5)并延伸至涡轮箱体(8)内。
10.根据权利要求9所述的自锁电机，其特征在于：所述涡轮箱体(8)和盖板(3)分别与壳体(7)的两端相互扣合并螺栓连接。
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