CN1853047A - 轴承组件 - Google Patents

Abstract

一种轴承组件(7，8)，其特别适合用于电动机或发电机的转子结构，包括位于轴承座(11，12)中的轴承(9，10)。所述轴承(9，10)包括内座圈(9a，10a)、外座圈(9b，10b)，和在它们之间的多个滚珠。所述轴承座(11，12)的一部分包括挠性可变形壁(14，15)，所述可变形壁允许轴承座适应外座圈元件的形状，而不是如迄今所用的那样迫使所述外座圈适应所述轴承座的形状。

Description

轴承组件

技术领域

本发明涉及用于诸如电动机器的转子的轴承组件，所述电动机器为例如电动机或发电机。

背景技术

电动机广泛用于许多不同的用途，并且通常用于家庭用具。例如，在真空吸尘器中，转子用于驱动风扇，该风扇将脏空气通过脏空气入口吸入。脏空气通过某种形式的分离设备，例如气旋式或袋式分离器，所述分离设备从气流中分离污物和灰尘，并且最后从空气出口排出空气。

近年来开关磁阻机器越来越流行。在开关磁阻电动机中，定子具有多组磁极，所述磁极顺序地被激励，以在每组磁极相关的磁场影响下旋转转子使与被激励的一对磁极对齐。通过在不同对的磁极之间快速切换，可使转子以非常高的速度旋转。

轴承组件用于相对于定子可旋转地支承转子的轴。典型的轴承组件包括轴承和轴承座，轴承包括保持在内座圈和外座圈之间的多个滚珠，轴承座轴承座用于相对于转子的轴支承轴承。

传统的轴承组件可能遇到的问题在于轴承座对于轴承外座圈轴承座的压力可能致轴承变形。

发明内容

本发明提供了一种轴承组件，其包括具有内座圈和外座圈的轴承，所述组件进一步包括用于该轴承的轴承座轴承座，其中所述轴承座的一部分包括可变形壁。

本发明进一步提供了用于具有内和外座圈的轴承的轴承座，其中所述轴承座的一部分包括可变形壁。

可变形壁的配置允许所述轴承座适应所述外座圈元件的形状，而不是如迄今所用的迫使所述外座圈适应所述轴承座的形状。

所述可变形壁具有大约0.5mm的厚度，但是可以具有0.1mm-2mm之间的厚度。

优选地，所述可变形壁是所述轴承座整体的一部分。因此所述轴承座和壁可以由单一工序来制造，例如模铸，冷锻或模塑。

有利地，所述轴承座也包含有用于向所述轴承输送润滑的机构，以保证所述转子组件在轴承的整个寿命期间平稳运行。

有利地，所述轴承座由热传导性良好的材料制造。在传统的轴承组件中，所述轴承会在使用中变热，并且在非常高的旋转速度下甚至可能过热。为轴承配置热传导性良好的轴承座允许轴承产生的热量被消散。因此，所述轴承可以以高于迄今为止的速度运行。

本发明适合于支承包括位于轴上的转子的转子组件。优选地，所述轴承组件位于所述轴的两端。弹性机构可以设在所述轴承座上，以允许所述转子组件围绕其自身的质量中心旋转，并且偏移很小。在具有硬安装轴承组件的传统转子组件中，转子倾向于围绕其几何中心旋转，这会在轴承上产生径向应力，从而降低了它们的寿命。

所述弹性机构可以采用至少一个连接到每个轴承座上的O形圈的形式。优选地，在每个轴承座上设置一对O形圈，以均衡地支承所述轴承，并且每个圈连接到每个轴承座的每一端。

本发明可应用于开关磁阻机器，尤其适用于高速运行的机器，所述高速为比如说每分钟100,000转。

尽管下面的实施例描述了本发明在用于驱动真空吸尘器中风扇的电动机上的用途，但是应当理解本发明可以同时应用于电动机和发电机，用于任何类型的应用，并且并不限于真空吸尘器或家庭用具领域。

附图说明

现在以实例形式，参考附图描述本发明，其中：

图1显示了包含轴承组件的转子组件，所述轴承组件具有根据本发明构造的轴承座；

图2是图1的转子组件的分解图；

图3是图1和2的转子组件的剖视图；

图4是包含图1-3的转子组件的电动机的剖视图；和

图5是包含图4的电动机的真空吸尘器的侧视图。

具体实施方式

在说明书全文中相同的附图标记表示相同的部件。

图1-3显示了由附图标记1表示的转子组件。转子组件1包括具有转子元件3的转子轴2。转子元件3包括轴向层叠的钢板，其被布置成形成一对磁极3a、3b。轴2也承载具有多个叶片5的共轴叶轮4，所述叶片被布置成沿切向将来自轴的流体流引导到叶轮的周围。所述轴也承载一对平衡圈和光学编码器盘6形式的位置指示器，以在使用中能够确定转子元件3的旋转位置。

轴承组件7、8设在轴2上。每个轴承组件7、8包括由轴承座11、12支承在轴2上的轴承9、10。轴承9、10被布置成压配合到它们各自的轴承座11、12中并且也压配合在转子轴2上。每个轴承9、10包括内座圈9a、9b，外座圈10a、10b和保持在所述座圈之间的多个滚珠(未示出)。轴承9、10允许转子3可旋转地支承在定子13中，例如如图4中所示。

根据本发明，每个轴承轴承座11、12包括挠性可变形壁14、15。每个壁14、15包括轴承座11、12的薄金属部分并且被布置成径向可变形。因此，在使用中，轴承座11、12的壁14、15倾向于适应各自轴承9、10的外座圈9b、10b的轮廓，并与所述外座圈保持紧密接触。

在以前的具有刚性壁的压配合轴承座的结构中，所述轴承座倾向于挤压所述轴承的外座圈并且使其变形。已经提出过通过制造具有更高精度的轴承座来缓解该问题，但是这涉及费用更高的制造技术。通常，轴承座是通过冷锻或模铸技术形成的，这两种技术都不能提供与轴承座精确压配合所要求的制造公差。本发明允许使用这些已知技术制造所述轴承座。冷锻是一种工业工艺，其中金属工件通常在室温下在合适轮廓的模具之间被挤压，以形成最终需要的形状。模铸是通过在高压下将熔化的金属推入金属模具中而实现的。

所述轴承座也包含各自的流体(例如润滑脂)的存储容器16、17，所述存储容器被布置成在使用中为轴承9、10提供润滑。通常，滚珠轴承覆盖有润滑脂，所述润滑脂随着时间的流逝被挤出座圈。润滑脂的存储容器16、17在滚珠的整个寿命期间为其提供润滑。

轴承轴承座11、12由弹性机构18、19支承在定子13上。在该实施例中，弹性机构18、19以O形圈18a、18b、19a和19b的形式被提供。每个轴承座11、12支承一对O形圈18a、18b、19a和19b。每对O形圈在所述轴承座上所处的位置对应于各自轴承座内的轴承的端部。转子轴在定子组件上的这种柔性安装允许转子组件1在使用中找到其自身的旋转中心。因此，转子组件1围绕其自身的质量中心旋转并且偏移很小。柔性安装轴承组件的配置也使传递的荷载和振动降低。

轴承组件7、8位于转子轴2的极端部分。该特征在装配期间有助于轴2的平衡。

定子13包括堆叠的钢片，所述钢片被布置成具有四个向内突出的凸磁极。彼此在直径上相对的其中两个磁极13a和13b如图4所示。每个磁极支承绕组20a、20b，所述绕组一起形成第一相位。其它在直径上相对的磁极(未示出)类似地容纳各自的绕组，所述绕组代表第二相位。每个绕组包括围绕各自定子磁极的绝缘电导线的大量匝数(例如50匝以上)。

定子13和绕组20通过注塑工艺由塑料材料21包封，通过所述注塑工艺塑料颗粒被熔化，然后在压力下注入到模腔中以产生需要的形状。在该过程期间，用于转子组件的开孔22和用于接收其中一个轴承座的端盖23同时被形成。

光学编码器盘6或遮光器放置在转子轴2上。盘6与光学传感器相联，所述光学传感器用于检测所述盘的旋转位置，从而检测转子元件3的位置。来自光学传感器的信号被传输到控制器(未示出)。编码器盘6具有的直径小于转子元件3的直径，这有助于制造转子组件的制造。在制造期间，转子组件的元件被装配在轴上，并且整个转子组件简单地嵌入为转子元件3配置的开孔22中，并且轴承座11邻接端盖23。以前，转子组件的各个部件在被安装到电动机或发电机中之前单独进行平衡的，所完成的转子组件的平衡状态不太理想。然而，本发明的转子组件可以在电动机的最后装配之前完成，从而使得整个转子组件可以在一个操作中被平衡。

控制器电连接到驱动电路，每个定子磁极部分上的绕组连接着所述驱动电路。通过在每个相绕组中按顺序接通电流而产生转矩，从而在彼此接近转子和定子磁极之间产生磁吸力。在每个相位中，在那个相位的最接近定子磁极的转子磁极旋转通过对准位置之前电流被切断。

叶轮4随着转子轴2旋转，因此将空气吸入电动机。轴承组件8形成鼻锥，该鼻锥位于所述轴的末端，叶轮4的上游。因此，由叶轮4吸入的空气将首先流过轴承组件8。

轴承10产生的热量被由热传导材料制造的轴承座12消散。轴承组件8上的气流起着冷却轴承轴承座12的作用。

在轴的另一端，也配置了用于轴承组件7的第二气流的入口24。轴承9产生的热量被热传导轴承座11消散，所述热传导轴承座被来自入口24的气流所冷却。

图5显示了可以在其中使用电动机的真空吸尘器30的一个例子。由电动机的驱动叶轮4经管嘴31以及软管和棒状体组件32将脏空气吸入吸尘器30中。脏空气进入分离器33，所述分离器起着从脏空气中分离污物和灰尘的作用。分离器33可以是气旋分离器，如这里所示，或者某个其它的分离器，例如灰尘袋。清洁后的空气在进入位于吸尘器的主体34内的电动机壳之前离开分离器33。在气流流道中，前置电动机过滤器通常被放置在叶轮之前，以过滤任何未被分离器33分离的细小灰尘颗粒。

在使用中，电动机以非常高的速度(大约100,000rpm)旋转叶轮4。叶轮4的抽吸作用吸引空气通过吸尘器。然后空气流过轴承座，并且被叶轮叶片5重新引导通过扩散出口25并进入涡管(scroll)26。

后置电动机过滤器可以放置在涡管之后的气流路径中。然而，无刷电动机的配置减小了对于这种过滤器的要求。然后清洁后的空气经合适的出口从吸尘器排出到大气。

所述实施例的变体对于技术人员将是显而易见的，并且意味着落入本发明的范围内。例如，所述可变形壁无需是所述轴承座的整体部分。所述壁可以由不同于所述轴承座的其余部分的材料制造。

所述可变形壁可以包括围绕所述轴承的所述壁的一部分或多个部分。

由于轴承上的压缩力减小，因此可变形挠性壁的配置使得转子结构上的噪声和振动降低了。在使用中，所述轴承座也有助于轴承产生的热量的消散。

已经参考轴承描述了本发明，在所述轴承中多个滚珠作旋转运动。然而，本发明也可应用于其它类型的轴承，例如使用辊子的轴承。

本发明的轴承组件同等地适用于电动机和发电机的转子结构，而不一定是开关磁阻类型，并且可以用在不同于家用真空吸尘器的用具中，例如割草机、空调器、干手器和水泵。

Claims (26)

1.一种轴承组件，其包括具有内座圈和外座圈的轴承，所述组件进一步包括用于所述轴承的轴承座，其中所述轴承座的一部分包括可变形壁。

2.如权利要求1所述的轴承组件，其中所述可变形壁具有大约0.5mm的厚度。

3.如权利要求1或2所述的轴承组件，其中所述可变形壁具有大约2mm的厚度。

4.如权利要求1、2或3所述的轴承组件，其中所述可变形壁与所述轴承座的其余部分一体化。

5.如前述任一项权利要求所述的轴承组件，其中所述可变形壁与所述轴承的外座圈紧密接触。

6.如前述任一项权利要求所述的轴承组件，其中所述轴承座进一步包括为所述轴承提供润滑的机构。

7.如权利要求6所述的轴承组件，其中用于所述提供润滑的机构包括流体的存储容器。

8.如前述任一项权利要求所述的轴承组件，其中所述轴承座是热传导性的。

9.如前述任一项权利要求所述的轴承组件，其中所述可变形壁由锌合金材料制造。

10.一种轴承组件，其基本上如上文所述，并参考附图或如附图中所示。

11.一种用于具有内和外座圈的轴承的轴承座，其中所述轴承座的一部分包括可变形壁。

12.一种用于电动机的转子组件，其包括位于轴上的转子，所述轴在每个末端部分上具有如权利要求1-10中任一项所述的轴承组件，所述轴承被布置成可旋转地支承所述转子和轴。

13.如权利要求12所述的转子组件，进一步包括位于每个轴承组件上的弹性机构，所述弹性机构被布置成使得在使用中所述转子围绕其自身的质量中心旋转。

14.如权利要求12或13所述的转子组件，进一步包括以固定关系安装在所述轴上的叶轮。

15.如权利要求14所述的转子组件，其中所述叶轮位于所述轴承组件之间，使得在使用中所述叶轮所抽吸的流体被吸引到至少一个所述轴承组件上。

16.如权利要求12-15中任一项所述的转子组件，其中所述弹性机构包括位于每个轴承座上的O形圈，所述O形圈与所述轴充分同心。

17.如权利要求12-16中任一项所述的转子组件，其中所述弹性机构包括在每个轴承座上的一对O形圈，所述O形圈与所述轴充分同心，并且所述每对O形圈被布置在所述轴承座的相应端部。

18.一种转子组件，其基本上如上文所述，并参考附图或如附图中所示。

19.一种电动机器，其包括如上述任一项权利要求所述的转子组件。

20.如权利要求19所述的电动机器，进一步包括定子，所述转子组件位于所述定子中，所述弹性机构置于所述轴承座和所述定子之间。

21.如权利要求19或20所述的电动机器，进一步包括用于检测所述转子相对于所述定子的旋转位置的机构。

22.如权利要求21所述的电动机器，进一步包括在所述定子上的电绕组和控制机构，所述控制机构被布置成依靠来自所述位置检测机构的信号来激励所述绕组。

23.如权利要求19-22中任一项所述的电动机器，其采用高速电动机的形式。

24.一种清洁用具，其包含如权利要求1-10中任一项所述的轴承组件。

25.一种清洁用具，其包含如权利要求12-18中任一项所述的转子组件。

26.一种清洁用具，其包含如权利要求19-23中任一项所述的电动机器。

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