CN1139995A - 带有转子支承装置的电动机 - Google Patents

Abstract

一种电动机，该电动机包括在一端具有一塑料轴颈轴承的一个转子，该轴承可转动地支承在一金属轴承件的环形部分之中，此件固定在一定子的整体注塑成的轴承支承件里面。此支承件是注塑成的，提供了沿轴向相邻的第一和第二圆筒形孔眼。金属轴承件的环形部分以过盈配合装入第一孔眼中，并具有刺穿第二孔眼的相应侧壁部分的多个等角度间隔开来的锁定舌片。

Description

带有转子支承装置的电动机

本发明涉及电动机，具体地说，涉及一种电动机中的转子对定子的可转动的连接装置。

美国专利5247216，在此引入作为参考，公开了一种适用本发明类型的电动机。这种电动机，如图1的分解视图中所示，包括多个沿着一条中心轴线X-X组装起来的零部件。零部件包括一根轴22、一法兰24、一壳体26、一定子28、一转子30、可转动地装在转子一端的一个滚珠轴承32、一O形橡胶密封圈34，以及一接线盒36。在组装好的电动机中，如图2中所示，法兰24用以安装电动机，使得轴22的一工作端70b定位为完成控制功能。轴本身包括一带螺纹的圆柱部分66，可转动地与转子30的内螺纹相接合，以及一非圆形(比如矩形)横截面的轴段54。定子28包括第一端部处的一开口44，用于紧密地支持轴承32；一中心开口46，用于容放转子30的中心磁性部分，以及第二端部处的两个开口48和50。开口50具有一非圆形状，与轴段54的形状相对应，用于可滑动地容放轴段54，并把转子的旋转运动转变为轴杆的直线运动。定子28的开口48容放转子30的圆柱形端部52，并具有一内表面，该内表面与端部52的外表面配合构成一轴颈轴承。

转子的圆柱形端部52和包括容放开口48的那部分定子都是用塑料以精确的公差注塑成形出来的，实现一种紧密配合，这种配合既不会发生粘接，也不会松动到可以振动。这就增加了电动机制造上的复杂性，特别是对制造程度已经很复杂的定子来说。

本发明的一个目的是，减少定子制造的复杂性而不降低所能制造的轴颈轴承的滑动表面之间的配合精度。

本发明的另一个目的是，减小轴颈轴承的滑动表面之间的摩擦。

按照本发明，转子支承装置包括，设置在转子的至少一端的第一轴承件、一轴承支承件，以及一金属的第二轴承件。

第一轴承件从转子的一端沿轴向伸展，并且包括一塑料制成的轴承表面，此表面具有一围绕中心轴线取中的圆形横截面。

轴承支承件是定子的塑料零件，包括第一和第二侧壁结构和端壁结构。第一侧壁结构包括至少一个表面，形成沿轴向伸展的、具有一预定几何形状和一预定横截面积的第一孔眼。第二侧壁结构包括至少一个表面，形成一沿轴向伸展的、具有一预定横截面积的第二孔眼，此面积大于第一孔眼的预定横截面积。端壁结构限定邻接第一孔眼相应端的第二孔眼的一端。

金属的第二轴承件包括一沿轴向伸展的环形部分和一锁定部分。环形部分具有一外表面，它的形状和尺寸定为与第一侧壁结构的至少一个表面形成过盈配合，环形部分还具有一内轴承表面，形状和尺寸定为基本上与第一轴承件的轴承表面相一致，而使彼此靠合的两个轴承表面容易自由转动。锁定部分包括许多锁定舌片，围绕轴线等角度地间隔开来，并从环形部分向外伸展。每一锁定舌片具有一可弯曲的部分，从此处各个舌片相对于轴线以一锐角伸出，而在沿轴向嵌入第二孔眼的过程中不会强制性地接触第二侧壁结构。当接触端壁结构时，每一舌片就发生弯曲，角度不断增大，并刺穿第二侧壁结构以便把第二轴承件固定在轴承支承件里面。

由于两个轴承表面是由一塑料件和一金属件制成的，而不是用两个塑料件，所以至少有两点好处。第一，由于金属件比起塑料件来可以容易地以较为精确的公差制成，所以，塑料件的注塑公差就可以放宽而不降低轴承表面之间配合紧密性的任何精度。这样可简化制造和/或减少在总装期间报废的塑料轴承件的数量。另外，配合的紧密性可以实际上做得比两个塑料轴承件相配时可能达到的紧密性更高。第二，一个塑料轴承表面与一个金属轴承表面之间的滑动摩擦通常要小于两个塑料轴承表面之间的滑动摩擦。因而，按照本发明的转子支承装置既可减小电动机上的负荷，又可减小轴承表面的磨损率。

在本发明的一项优选实施例中，至少一个限定轴向伸展的第一孔眼的表面包括许多朝着轴线突出的间隔开来的顶部表面，此顶部表面是轴承支承件的一部分，通过抵着这些间隔开来的表面而不是抵着连续表面过盈配合第一轴承件环形部分的外表面，相互接触面积(并且还有嵌装第二轴承件所需的作用力)得以减少。

另外，在本发明的一优选实施例中，金属的第二轴承件包括一定位部分，它包含许多止动舌片，围绕轴承等角度地间隔开来。这些止动舌片的每一个从环形部分向外伸出一段距离，此距离不足以在沿轴向嵌入第二孔眼的过程中接触到第二侧壁结构，但足以接触端壁结构，并防止这些止动舌片嵌进第一孔眼。

图1是一种已有电动机的部分剖视的分解视图。

图2是如图1所示的组装起来的电动机的大部分剖视的侧视图。

图3是本发明一实施例的定子侧视图。

图4a、4b、4c分别是本发明的一实施例的轴承嵌入件的等角投影图、侧视图和横截面视图(沿图4b中直线IV_c-IV_c截取)。

图5是定子(沿图3中直线V-V截取)、示于图4C的轴承嵌入件和用于安装此件的一工具的横截面视图。

图6a、6b、6c是图5中所示圆圈区域的放大图，表明轴承嵌入件的不同安装阶段。

图7是按照本发明一实施例的装配好的定子和轴承嵌入件的侧视图。

图8是本发明另一实施例的定子的侧视图。

图9是本发明又一实施例的定子的侧视图。

图10是类似于图5的然而是按照本发明的一个实施例的一装配好的转子和定子的横截面。

图3和5示出一定子，它具有按照本发明在一端形成的一轴承支承部分。除此部分之外，图示实施例中的定子基本上等同于美国专利5247216中更详细地描述并大体上示于图1中的定子。图3中的视图表示朝定子的较大的敞开端部看时所看到的物体，而图5表明定子的横截面。

如在示于图1的电动机中那样，定子是一整体注塑出来的组件，是围绕许多极板38a、38b、38c、38d注塑一种诸如聚丁烯对苯二甲酸酯的塑料而制成的。另外，如图1所示，定子注塑件是空心的并包括分别在第一端部处的一开口44形成的用于紧密地支撑轴承32的部分；在各极板之内的一中心开口46，用于容放转子30的中心磁性部分，以及在第二端部的非圆形开口50，用于可滑动地容放相应形状的轴段54。

轴承支承部分，整体注塑在邻近非圆形开口50的定子之内，包括用于容放一示于图4a-4c和图5之中的金属轴承件200的结构。轴承支承部分包括第一和第二孔眼，用于把轴承件200分别放置和固定就位。第一孔眼具有一不连续的圆筒形侧壁，由许多各自沿轴向伸展的肋板202的顶部表面202a形成，这些肋板围绕轴线X-X等角度地间隔开来并从一连续的圆筒形侧壁204向内突出。同样，第二孔眼具有一不连续的圆筒形侧壁，由许多各自沿轴向伸展的肋板206的顶部表面206a形成，这些肋板也围绕轴线X-X等角度地间隔开来，并从中心开口46的连续的圆筒形侧壁208向内突出。

一连续的端壁210从侧壁208向内朝着轴线伸展，并界定了由表面202a和206a分别形成的第一和第二孔眼的相邻端部。此端壁的边沿可具有一倒角210a，如图5所示，目的在于把金属轴承件导引到第一孔眼之中。

图4a-4c所示最为清楚，金属轴承件200包括一沿轴向伸展的环形部分200a、一由许多锁定舌片200b形成的锁定部分，以及一由许多止动舌片200c形成的定位部分。最好是，该轴承件的金属部分容易成形(比如通过挤压或冲压)为一光滑的低磨擦表面，该表面用于与转子30的圆柱形轴颈轴承末端部分52作滑动接触。在一优选实施例中，轴承件200是通过使一种延展性金属诸如钢、铝或者铜穿过一拉模而挤制成的。一种典型的对塑料摩擦低的抗疲劳金属是305不锈钢。最好是，转子部分52是用一种诸如聚丁烯对二苯甲酸酯的塑料注塑而成的，美国专利5313125中有较为详细地描述。

环形部分200a具有一圆筒形状，基本上与由顶部表面202a所形成的不连续圆筒形侧壁相一致。这一部分具有一圆柱形外表面，其尺寸定得可确保与顶部表面202a进行过盈配合，此部分还具有圆柱形内表面，其尺寸定得可在转子30的端部处与轴颈轴承52形成滑动配合。在已经制成的电动机的一示范实施例中，由顶部表面202a所形成的圆筒形侧壁具有0.340，+0.001，-0.002英寸的直径，环形部分200a具有0.344±0.001英寸的外径和0.321±0.001英寸的内径，而轴颈轴承52具有0.317，+0.000，-0.003英寸的外径。

各锁定舌片200b围绕金属轴承件200的中心轴线X′-X′等角度地间隔开来，并从环形部分200a的一端向外伸展。如图4a～4c所示，在嵌入定子的轴承支承部分之前，每一锁定舌片从一可弯曲的部分200d相对于中心轴线成锐角地伸展出去。

各止动舌片200c也围绕中心轴线X′-X′等角度地间隔开来，并从环形部分的同一端部向外伸展。在这一示范实施例中，一个单独的止动舌片设置在每一对相邻的锁定舌片之间，并以基本上与各锁定舌片相同的锐角向外伸展。如果不需要抵消为嵌入金属轴承件所施加的作用力，各止动舌片可以去除。另外，相对于锁定舌片的数量来说，可以配置数量或多些或少些的止动舌片，或者可以把各止动舌片制成为以不同于各锁定舌片的角度伸展出去。不过，如果配置了止动舌片，各止动舌片200c从中心轴线X′-X′伸出的最大径向距离Rc必须小于各锁定舌片200b从此轴线伸出的最大径向距离Rb。参考图5和6a-6c，这样作的理由就显而易见了。

图5表明用以把金属轴承件200嵌入定子的轴承支承部分的工具，而图6a-6c示出了(稍加放大并简化)图5中的圆圈部分在嵌入过程中的各连贯阶段。嵌装的实现过程是，把定子的一端支承在一机械式或液压式冲压机(未画出)的支撑装置212的一个圆柱形孔眼之中，把轴承件带舌片的端部支承在冲压机嵌装工具附件214的带台肩的圆柱形端部214a上面，并沿着轴线X-X把支撑装置212与附件214用力推到一起。

如图6a～6c分别所示，在嵌装的各个连贯阶段期间：

a.嵌入金属轴承件200，使其中心轴线X′-X′与定子轴线X-X对齐，直至环形部分200a进入由表面202a限定的第一孔眼，并且开始逐渐压挤各相应的肋板202以实现过盈配合。

b.继续嵌装过程，直到各锁定舌片200b的边缘接触端壁210并开始沿着此壁滑离轴线X-X，迫使这些舌片在相应的部分200d处发生弯曲。出现这种弯曲时，径向距离Rb开始从示于图4b中的初始距离增大。初始距离Rb应当充分地小，从而使各锁定舌片在与端壁210接触之前依然保持与各肋板206分离(或者至少不强制性地接触)。在电动机的已制成的实施例中，在嵌装金属轴承件之前，每一锁定舌片200b以相对于轴线大约42°的角度外伸，并达到径向距离Rb＝0.455，+0.000，-0.005英寸。由顶部表面206a所形成的圆柱形侧壁具有0.462±0.002英寸的直径。

c.嵌装再继续下去，迫使锁定舌片200b剌穿并进入肋板206，直至止动舌片200c的边沿接触端壁210并且也开始沿着此壁从轴线X-X滑离。在锁定舌片和止动舌片都沿着端壁210伸直时，嵌装完成，轴承件牢固地设置在定子之中。

图7示出从定子的较大的、敞开的一端所看到的带有完全嵌入的金属轴承件200的定子。注意，已制成的实施例中每一锁定舌片200b的弧长ω足以从任何一个顶部表面206b伸展至相邻的一个这种表面。就围绕轴线X-X的转动而言，这就使得轴承件可以以任何角度被插入，同时确保每一锁定舌片可剌穿至少一个肋板206。在已制成的实施例中，每一锁定舌片具有ω＝0.132英寸的弧长。

图8和9示出轴承件可以嵌入其中的定子轴承支承部分的另外实施例。在图8的实施例中，第二孔眼是由一连续表面206a，而不是由肋板的顶部表面形成的。这就增大了被各锁定舌片剌穿的总和弧长。在图9的实施例中，一些芯块216设置在定子注塑件之中，以尽量减少设置肋板202和206的那些区域中的皱缩。

图10示出一完全组装好的转子和定子总成，其中包含了芯块216。把在转子一端处的圆柱形轴颈轴承52可滑动地支承在金属轴承件的环形部分200a之中。转子的另一端被支承在放置于定子的开口44里面的滚珠轴承32之中，如图1所示。

Claims (11)

1.一种电动机，该电动机包括围绕一中心轴线设置并具有第一和第二端部的定子；至少部分地设置在所述定子里面并包括第一和第二端部的转子；以及转子支承装置，用于相对定子支承所述转子，以便围绕所述轴线转动。所述转子支承装置设置于所述转子至少其中一个端部处，包括：

a.一第一轴承件，它从转子的第一端部沿轴向(并且整体式地)伸展并且包括一塑料制成的轴承表面，该表面具有一以所述轴线为中心的圆形横截面；

b.一轴承支承件，是定子的(整体注塑出来的)塑料部件，所述部件包括：

i.第一侧壁结构，它包括至少一个表面，此表面形成一沿轴向伸展的、具有一预定几何形状和一预定横截面积的第一孔眼；

ii.第二侧壁结构，它包括至少一个表面，此表面形成一沿轴向伸展的、具有一预定几何形状和一预定横截面积的第二孔眼，此面积大于第一孔眼的预定横截面积；

iii.端壁结构，限定邻近第一孔眼相应端的第二孔眼的一端。

c.一金属第二轴承件，它包括：

i.一沿轴向伸展的环形部分，该环形部分具有一外表面，其形状和尺寸定为与第二侧壁结构的至少一个表面形成过盈配合，该部分还具有一内轴承表面，其形状和尺寸定为基本上与第一轴承件的轴承表面相一致，从而使彼此靠合的两个所述轴承表面容易自由转动；

ii.一锁定部分，它包括许多锁定舌片，这些舌片围绕轴线等角度地间隔开来，并从环形部分(的一端部)向外伸展，每一锁定舌片具有一可弯曲的部分，所述舌片由此部分相对于所述轴线以一锐角伸出，在沿轴向嵌入第二孔眼的过程中不会强制性地接触第二侧壁结构，而且，一当接触端壁结构，就发生弯曲，角度不断增大，并刺穿第二侧壁结构，以便把第二轴承件固牢在轴承支承件中。

2.一种按照权利要求1或2所述的电动机，其中，金属第二轴承件包括一定位部分，它包括许多止动舌片，这些舌片围绕轴线等角度地间隔开来，每一所述止动舌片从环形部分向外伸展一段距离，此距离不足以在沿轴向嵌入第二孔眼的过程中接触第二侧壁结构，但是足以接触端壁结构并防止所述各止动舌片嵌入第一孔眼。

3.一种按照权利要求2所述的电动机，其中，止动舌片从位于锁定舌片之间的位置处的环形部分伸离开去。

4.一种按照权利要求1或2所述的电动机，其中，形成沿轴向伸展的第一孔眼的至少一个表面包括许多朝着轴线突出的作为轴承支承件的一部分的多个间隔开来的顶部表面。

5.一种按照权利要求4所述的电动机，其中，轴承支承件的突出部分包括沿轴向伸展的肋板。

6.一种按照权利要求1或2所述的电动机，其中，形成沿轴向伸展的第二孔眼的至少一个表面包括朝着轴线突出的作为轴承支承件的一部分的多个间隔开来的顶部表面。

7.一种按照权利要求6所述的电动机，其中，轴承支承件的突出部分包括沿轴向伸展的肋板。

8.一种按照权利要求6所述的电动机，其中，每一锁定舌片具有一弧长，该弧长围绕所述轴线，其长度是足以从任何一个所述顶部表面伸展至相邻的一个所述顶部表面。

9.一种按照权利要求1或2所述的电动机，其中，形成沿轴向伸展的第二孔眼的至少一个表面包括一连续表面。

10.一种按照权利要求1或2所述的电动机，其中，由至少一个表面所形成的第一孔眼为圆柱形状。

11.一种按照权利要求1或2所述的电动机，其中，由至少一个表面所形成的第二孔眼为圆柱形状。

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