CN1331297C - 旋转电机 - Google Patents

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CN1331297C CNB2004100068053A CN200410006805A CN1331297C CN 1331297 C CN1331297 C CN 1331297C CN B2004100068053 A CNB2004100068053 A CN B2004100068053A CN 200410006805 A CN200410006805 A CN 200410006805A CN 1331297 C CN1331297 C CN 1331297C
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Abstract

本发明的旋转电机，其树脂外壳(30)覆盖相反驱动侧轴承(7)的外圈部(26)的轴向全长地形成为圆筒状、并将向轴向延伸的槽(32)形成为从轴向一端侧至轴向另一端侧的状态。该树脂外壳(30)，使轴向一端侧位于反驱动侧轴承收容部(2a)的开口侧并被压入于相反驱动侧轴承收容部(2a)内，且反驱动侧轴承(7)被压入于树脂外壳(30)内。故本发明不需要对轴承的外圈部的外周面进行槽加工而能实现低成本化，且能防止轴承的打滑并抑制轴承收容部的损伤。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及搭载在车辆上的交流发电机等的旋转电机，尤其涉及将设在转子轴端上的轴承收容于托架的轴承收容部内的结构。
背景技术
在以往的车辆用交流发电机中，设在转子轴端上的轴承被收容于设在后托架上的轴承收容部内，转子旋转自如地被支承在后托架上。该轴承使滚子部被夹装在外圈部与内圈部之间构成，将转子轴的端部压入内圈部并与内圈部作成一体化。并且，将外圈部固定支承在轴承收容部上，转子就能旋转。另外，使环状槽在外圈部的外周面上、沿轴向分开地形成，树脂带被安装在环状槽中。并且，由于树脂带的线膨胀率比后托架(铝制)和外圈部(铁制)要高，故因车用交流发电机在动作时发热而引起的树脂带的热膨胀比轴承收容部的热膨胀大。由此，利用树脂带的热膨胀能抑制因车用交流发电机在动作时发热而引起的轴承收容部与轴承的热膨胀差所造成的两者结合力的降低，能防止打滑(空转)的发生。(例如，参照专利文献1，即：日本专利特开2002-125346号公报(图6，段落0029、0031))。
在以往的车用交流发电机中，必须将作为防止打滑而配设树脂带用的环状槽形成于外圈部的外周面上，轴承的制造成本增高，就成为车用交流发电机的低成本化的障碍。
另外，由于将树脂带配置在不是轴承轴向的整个区域、而是在部分区域上，故在施加过分负荷的场合，不能抑制轴承的打滑的发生，就有轴承收容部受磨损·损坏的危险性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作成的，其目的在于，获得如下一种旋转电机：通过放入一覆盖轴承的整个轴向长度的圆筒状树脂外壳，以将轴承压配入一轴承收容部，藉此在不需要对轴承的外圈部外周面进行槽加工的情况下而实现低成本化，并且能防止轴承的打滑以抑制轴承收容部的损伤。
本发明的旋转电机包括：一对托架，所述托架各自具有一底部圆筒状的轴承收容部，其开口朝向内侧设置；一对轴承，所述轴承各自具有一圆筒状的外圈部和一圆筒状的内圈部，滚子部被夹装在外圈部与内圈部之间，所述轴承分别收容在所述托架内，而且使外圈部的旋转受到限制；一转子，所述转子具有一通过所述轴承可旋转地支承在所述托架上的轴，所述轴在其相对两端处压配入所述内圈部；以及一树脂外壳，所述树脂外壳位于所述轴承收容部中的一个与所述轴承的所述外圈部中的相关的一个之间，其中，所述树脂外壳成形为圆筒状，以覆盖所述相关外圈部的整个轴向长度，所述树脂外壳具有一形成于其中的狭槽，以沿轴向从所述树脂外壳的一轴端部延伸至其另一轴端部，并且其中，所述树脂外壳压配入所述相关轴承收容部内，而且其一轴端部位于所述相关轴承收容部的一开口侧，所述轴承之一被压配入所述树脂外壳内。。
因此，本发明的旋转电机不需要对轴承的外圈部的外周面进行槽加工而能实现低成本化，并且能防止轴承的打滑以抑制轴承收容部的损伤。
附图说明
图1是表示本发明的实施形态1的车辆用交流发电机的纵剖视图。
图2是表示本发明的实施形态1的车辆用交流发电机的轴承收容部周围的主要部分剖视图。
图3是表示本发明的实施形态1的车辆用交流发电机中的树脂外壳和橡胶衬垫的立体图。
图4是表示本发明的实施形态2的车辆用交流发电机的轴承收容部周围的主要部分剖视图。
图5是表示本发明的实施形态2的车辆用交流发电机中的树脂外壳和橡胶衬垫的立体图。
图6是表示本发明的实施形态3的车辆用交流发电机的轴承收容部周围的主要部分剖视图。
图7是表示本发明的实施形态3的车辆用交流发电机中的树脂外壳和橡胶衬垫的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。
实施形态1
图1是表示本发明的实施形态1的车辆用交流发电机的纵剖视图，图2是表示本发明的实施形态1的车辆用交流发电机的轴承收容部周围的主要部分剖视图，图3是表示本发明的实施形态1的车辆用交流发电机中的树脂外壳和橡胶衬垫的立体图。
在图1中，驱动侧托架1和反驱动侧托架2由铝制成，形成碗状，使碗状的开口部相对并利用紧固螺栓3连接成一体化。而且，有底圆筒状的驱动侧和反驱动侧轴承收容部1a、2a的开口面向内方，并与驱动侧和反驱动侧托架1、2的端面中央部形成为一体。另外，通风孔1b、2b被穿设在驱动侧和反驱动侧托架1、2的轴承收容部1a、2a的外周部上，通风孔1c、2c被穿设在驱动侧和反驱动侧托架1、2的侧面缘部上。
另外，轴5通过配设在驱动侧和反驱动侧轴承收容部1a、2a内的驱动侧和反驱动侧轴承6、7而旋转自如地被支承在驱动侧和反驱动侧托架1、2上。并且，转子8被固定在轴5上、且旋转自如地被配设在驱动侧和反驱动侧托架1、2内。另外，定子9将定子铁心9b的两端支承在驱动侧和反驱动侧托架1、2上并被配设成覆盖转子8的状态。
将磁场电流供给于转子8磁场线圈20的滑环10被固定在轴5的反驱动侧。电刷支架12具有插通轴5的环状部12a，在环状部12a的轴心方向、并列地设有使孔方向与环状部12a的轴心正交的一对电刷插入孔12b，电刷11从环状部12a出没自如地被收容在各电刷插入孔12b中，并被配设在反驱动侧托架2内。并且，轴5被插通于环状部12a内，电刷11利用弹簧12c的施力而与滑环10滑接。
另外，滑轮13被固定在轴5的驱动侧端部，通过皮带(未图示)就能将发动机的旋转力矩传递至轴5。
对由定子9产生的交流电压的大小进行调整的电压调整器14与嵌装在电刷支架12上的散热器15粘接。另外，与定子9进行电气连接、并将由定子9产生的交流整流成直流的整流器16安装在反驱动侧托架2内。
转子8具有：流过电流而发生磁通的磁场线圈20；设置成覆盖磁场线圈20、利用由磁场线圈20发生的磁通而形成磁极的一对磁极铁心21、22。一对磁极铁心21、22，在外周缘部、在圆周方向以等角级距多个地突设有铁制的爪状磁极21a、22a。并且，一对磁极铁心21、22相对地被固定在轴5上、且构成使爪状磁极21a、22a咬合的状态，磁场线圈20被安装在一对磁极铁心21、22上而构成转子8。另外，风扇4被固定在转子8的轴向的两端。
相反驱动侧轴承7如图2所示，具有由碳素钢构成的一对圆筒状的内圈部25和外圈部26，作为滚子部的多个球28被配设在球轨道27上。
树脂外壳30如图3所示，例如使用聚苯硫醚(polyphenylenesulfide：PPS)树脂并将壁厚作成约1mm，形成覆盖相反驱动侧轴承7的轴向全长的圆筒状。并且，3个止转部31在树脂外壳30的一端侧外周上被设置成以等角级距向径向外方突出的状态。另外，向轴向延伸的6个槽32，被形成为在圆周方向以等角级距从树脂外壳30的轴向一端侧至轴向另一端侧的状态。另外，各槽32被形成比止转部31的圆周方向宽度狭窄的宽度，3个槽32被形成为从止转部31的根部侧至另一端的状态。
橡胶衬垫33如图3所示，例如使用乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚合体(ethylene-propylene-diene terpolymer：EPDM)，被形成为沿相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部的环状。
接着，对轴5向相反驱动侧轴承收容部2a的安装结构参照图2进行说明。
首先，使止转部31位于开口侧地将树脂外壳30压入反驱动侧轴承收容部2a内，橡胶衬垫33被配设在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部上。并且，电刷支架12被固定在相反驱动侧托架2上。由此，橡胶衬垫33在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部与电刷支架12的环状部12a之间被夹持成弹性状态。
接着，将相反驱动侧轴承7压入树脂外壳30内，将轴5压入相反驱动侧轴承7内。由此，在相反驱动侧轴承收容部2a与外圈部26之间的树脂外壳30产生弹性变形，通过树脂外壳30发生与相反驱动侧轴承收容部2a和外圈部26之间的结合力，外圈部26就被固定在相反驱动侧轴承收容部2a上。并且，将轴5的端部压入相反驱动侧轴承7中。因此，轴5的端部固定在内圈部25上，外圈部26通过树脂外壳30被固定在相反驱动侧轴承收容部2a上，转子8能转动自如地被相反驱动侧轴承收容部2a所支承。
另外，止转支承部34被凹设在与止转部31对应的相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部的部位。另外，向轴向延伸的放气槽(未图示)被凹设在相反驱动侧轴承收容部2a的内壁面上，使槽32与止转支承部34连通。
因此，在将树脂外壳30向相反驱动侧轴承收容部2a压入时，使止转部31与止转支承部34卡合，对树脂外壳30进行定位、并对树脂外壳30的旋转进行限制。另外，在将相反驱动侧轴承7压入时，通过槽32和放气槽而将相反驱动侧轴承收容部2a内的空气向外部排出。
在这样结构的车辆用交流发电机中，电流从电池(未图示)通过电刷11和滑环10供给于转子8的磁场线圈20，发生磁通。利用该磁通，将磁极铁心21的爪状磁极21a磁化成S极，将磁极铁心22的爪状磁极22a磁化成N极。另一方面，发动机的旋转力矩通过皮带(未图示)和滑轮13传递至轴5，使转子8进行旋转。因此，对定子线圈9a赋予旋转磁场，在定子线圈9a上发生电动势。该交流的电动势通过整流器16被整流成直流，并利用电压调整器14对其输出电压进行调整，对电池进行充电。
并且，在驱动侧，风扇4随着轴5的旋转而被旋转驱动，外气从通风孔1b流入驱动侧托架1内、并利用风扇4向离心方向弯曲、对定子线圈9a的线圈端进行冷却后，从通风孔1c排出。
另一方面，在相反驱动侧，风扇4随着轴5的旋转而被旋转驱动，外气从通风孔2b流入反驱动侧托架2内、在对整流器16和电压调整器14进行冷却后流向转子8侧、并利用风扇4向离心方向弯曲、对定子线圈9a的线圈端进行冷却后，从通风孔2c排出。
这里，相反驱动侧轴承7被安装在配设有作为发热构件的整流器16及电压调整器14的反驱动侧托架2上。因此，由发热构件发生的热量，通过反驱动侧轴承收容部2a而传递至相反驱动侧轴承7中，相反驱动侧轴承收容部2a、树脂外壳30和相反驱动侧轴承7发生热膨胀。这时，由于相反驱动侧轴承收容部2a用铝制作、相反驱动侧轴承7用碳素钢制作，故相反驱动侧轴承收容部2a与相反驱动侧轴承7热膨胀而使相反驱动侧轴承收容部2a与外圈部26之间的间隙变大。另一方面，由于树脂外壳30的线膨胀率大，故热膨胀成将相反驱动侧轴承收容部2a与外圈部26之间的间隙的增加部分进行补齐的状态，能确保通过树脂外壳30与相反驱动侧轴承收容部2a和外圈部26之间的结合力，能抑制打滑的发生。
这样，采用该实施形态1，由于相反驱动侧轴承7通过树脂外壳30被压入相反驱动侧轴承收容部2a中，故能利用树脂外壳30的热膨胀，来抑制因反驱动侧轴承收容部2a与相反驱动侧轴承7的热膨胀差引起的结合力的降低。其结果，能防止打滑的发生，能抑制相反驱动侧轴承收容部2a的损伤。
另外，由于树脂外壳30被形成覆盖相反驱动侧轴承7的全长的圆筒形状，故即使作用有过分的负荷，也能阻止相反驱动侧轴承7的打滑。另外，由于在外圈部26的外周面上不需要形成环状槽，故能实现轴承的低成本化。另外，由于能利用树脂外壳30阻断从相反驱动侧轴承收容部2a朝向相反驱动侧轴承7的热传递，故能实现相反驱动侧轴承7的长寿命化。
另外，由于将槽32设在树脂外壳30上，故能吸收树脂外壳30的尺寸误差，就容易进行树脂外壳30朝向相反驱动侧轴承收容部2a的压入。另外，由于压入时的变形及因受热的热膨胀时的变形被槽32吸收，故能抑制树脂外壳30的损伤的发生。
另外，由于槽32以比止转部31的圆周方向宽度狭窄的宽度形成从止转部31根部侧至相反止转侧端部的状态，故即使将槽32设置成树脂外壳30的轴向的大致全长，也能确保树脂外壳30的强度。
另外，由于将止转部31设置在树脂外壳30上、并将止转支承部34设置在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部上，故能简单地对树脂外壳30进行定位，并被压入于相反驱动侧轴承收容部2a中。
另外，由于树脂外壳30用具有与硬质橡胶接近的弹性的耐磨性PPS树脂进行制作，故在将相反驱动侧轴承7压入时，树脂外壳30进行弹性变形，能确保相反驱动侧轴承收容部2a与相反驱动侧轴承7之间的结合力，并能实现长寿命化。
另外，由于橡胶衬垫33弹性状态地被夹持在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部与电刷支架12的环状部12a之间，故能防止水及异物进入相反驱动侧轴承收容部2a内。
另外，在上述实施形态1中，未对驱动侧轴承6具体叙述，但由于将驱动侧轴承6安装在未配设有发热构件的驱动侧托架1上，故能在驱动侧轴承收容部1a的周围构成足够的空间。因此，一般，作为驱动侧轴承6采用使外径及外圈部的壁厚增大的高强度的轴承，能消除疲劳破坏的问题。并且，在驱动侧轴承6上，难以发生因发热构件的热量引起的打滑的问题。因此，一般在驱动侧轴承6上，不需要采取树脂带等的打滑对策。但是，例如在将发热构件配设在驱动侧轴承收容部1a的周围的场合，即使在驱动侧，与相反驱动侧相同地通过树脂外壳30就能将驱动侧轴承6压入驱动侧轴承收容部1a中。
另外，在上述实施形态1中，虽然3个止转部31在圆周方向以等角级距地被形成在树脂外壳30上，但止转部31的个数不限于3个，可以至少为1个。另外，对槽32的条数不限于6条，可以至少为1条。
实施形态2
图4是表示本发明的实施形态2的车辆用交流发电机的轴承收容部周围的主要部分剖视图，图5是表示本发明的实施形态2的车辆用交流发电机中的树脂外壳和橡胶衬垫的立体图。
在图5中，树脂外壳40例如使用PPS树脂作成壁厚约1mm，形成覆盖相反驱动侧轴承7的轴向全长的圆筒状，向轴向延伸的6个槽41在树脂外壳40上形成为在圆周方向以等角级距从轴向一端侧至轴向另一端侧的状态，定位部42从轴向一端外周向径向外方延设着。橡胶衬垫43例如使用合成橡胶材料形成沿相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部的环状，定位部43a向径向外方延设着。并且，树脂外壳40和橡胶衬垫43被双色注塑成形(two-color injectionmolding)，橡胶衬垫43使定位部42、43a一致并一体地形成于树脂外壳40的轴向一端上。并且，各槽41被形成为从橡胶衬垫43的根部至轴向另一端的状态。
另外，树脂外壳40除了没有止转部31和有定位部42之点外与上述实施形态1中的树脂外壳30同样地构成，橡胶衬垫43与上述实施形态1中的橡胶衬垫33同样地构成。
在该实施形态2中，如图4所示，树脂外壳40通过定位部42、43a被定位并被压入相反驱动侧轴承收容部2a内。由此，橡胶衬垫43被配设在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部。接着，将电刷支架12固定在相反驱动侧托架2上。由此，橡胶衬垫43弹性状态地被夹持在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部与电刷支架12的环状部12a之间。同时，定位部42、43a，被夹持在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部与电刷支架12的环状部12a之间，对圆周方向的移动进行限制。另外，相反驱动侧轴承7被压入于树脂外壳40内，轴5被压入于反驱动侧轴承7内。
因此，在该实施形态2中，也能获得与上述实施形态1同样的效果。
另外，在上述实施形态1中，由于树脂外壳30与橡胶衬垫33作成分体零件的结构，尤其橡胶衬垫33薄而操作性差，容易发生组装时的脱落等。但是，在该实施形态2中，由于使与树脂外壳30和橡胶衬垫33同等的树脂外壳40和橡胶衬垫43一体地成形，在组装时就不会发生零件的脱落等，并能减少组装工时，能降低组装制作成本。
另外，由于定位部42在相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部与电刷支架12的环状部12a之间被夹持成压缩状态而限制圆周方向的移动，故能阻止树脂外壳40的转动。
实施形态3
图6是表示本发明的实施形态3的车辆用交流发电机的轴承收容部周围的主要部分剖视图，图7是表示本发明的实施形态3的车辆用交流发电机中的树脂外壳和橡胶衬垫的立体图。
在图7中，树脂外壳45例如使用PPS树脂作成壁厚约1mm，形成覆盖相反驱动侧轴承7的轴向全长的圆筒状。该树脂外壳45和电刷支架12被双色注塑成形，树脂外壳45与电刷支架12的环状部12a的相反驱动侧轴承收容部侧一体地成形。并且，向轴向延伸的6个槽46形成为在圆周方向以等角级距从环状部12a的根部至轴向另一端侧的状态。
另外，该树脂外壳45除了没有止转部31之点外，其余与上述实施形态1中的树脂外壳30同样地构成。另外，电刷支架12例如用PPS树脂制作。
在该实施形态3中，如图6所示，电刷支架12被安装在相反驱动侧托架2侧。由此，树脂外壳45被压入于相反驱动侧轴承收容部2a内，环状部12a的端面与相反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部抵接。接着，将相反驱动侧轴承7压入树脂外壳45内，将轴5压入相反驱动侧轴承7内。
因此，在该实施形态3中，也能获得与上述实施形态1同样的效果。
在该实施形态3中，由于树脂外壳45和电刷支架12一体地成形，故与上述实施形态2同样，在组装时就不会发生零件的脱落等，并能减少组装工时，能降低组装制作成本。
另外，由于与树脂外壳45一体成形的电刷支架12被固定在反驱动侧托架2上，故能阻止树脂外壳45的转动。因此，在树脂外壳45上就不需要形成止转部，不需要反驱动侧轴承收容部2a的止转支承部34，能相应地实现低成本化。
另外，由于与树脂外壳45一体成形的电刷支架12的环状部12a与反驱动侧轴承收容部2a的开口缘部抵接，故环状部12a具有防止向反驱动侧轴承7进水的功能，不需要橡胶衬垫，能实现低成本化。
另外，在上述各实施形态中，对车辆用交流发电机作了说明，而本发明，即使应用于交流电动机、交流电动发电机等的旋转电机也能起到同样的效果。
另外，在上述各实施形态中，用PPS树脂作成树脂外壳，而树脂外壳只要是具有弹性的材料即可，例如也可以使用聚丁烯对苯二甲酸盐(polybutyleneterephthalate：PBT)树脂。
另外，在上述各实施形态中，树脂外壳30、40、45作成被安装在单列轴承结构的相反驱动侧轴承7上，但安装树脂外壳的轴承也可以是多列轴承结构的轴承。

Claims (4)

1、一种旋转电机，它包括：
一对托架，所述托架各自具有一底部圆筒状的轴承收容部，其开口朝向内侧设置；
一对轴承，所述轴承各自具有一圆筒状的外圈部和一圆筒状的内圈部，滚子部被夹装在外圈部与内圈部之间，所述轴承分别收容在所述托架内，而且使外圈部的旋转受到限制；
一转子，所述转子具有一通过所述轴承可旋转地支承在所述托架上的轴，所述轴在其相对两端处压配入所述内圈部；以及
一树脂外壳，所述树脂外壳位于所述轴承收容部之一与容纳在所述轴承收容部之一内的所述轴承的所述外圈部之间，
其中，所述树脂外壳成形为圆筒状，以覆盖所述外圈部的整个轴向长度，所述树脂外壳具有一形成于其中的狭槽，以沿轴向从所述树脂外壳的一轴端部延伸至其另一轴端部，并且，
其中，所述树脂外壳压配入所述轴承收容部之一内，而且其一轴端部位于所述轴承收容部之一的一开口侧，所述轴承之一被压配入所述树脂外壳内。
2、如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，至少一个止转部沿所述树脂外壳的径向向外突设在所述树脂外壳的一轴端部外周上的至少一个周向位置中，所述槽从所述止转部的附近以比该止转部的圆周方向宽度狭窄的宽度而向轴向延伸设置，止转支承部被形成在所述轴承收容部的开口缘部上，被压入所述轴承收容部的所述树脂外壳的所述止转部与所述止转支承部卡合。
3、如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，具有沿所述轴承收容部的开口缘部而配设的环状的橡胶衬垫，所述橡胶衬垫与所述树脂外壳的轴向一端一体地成形。
4、如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
具有设有围绕所述轴的环状部、使该环状部与所述轴承收容部接近并被固定在所述托架上的电刷支架，
所述树脂外壳的轴向一端与所述环状部一体地形成。
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