CN211089336U - 一种电动机转轴结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动机传动技术领域，尤其涉及一种电动机转轴结构。本实用新型的电动机转轴结构，包括转轴本体以及芯轴，转轴本体沿其中心轴线开有贯通的中心孔；芯轴与转轴本体同轴线的布置在转轴本体的中心孔内；芯轴还与负载转轴同轴对接。本实用新型的电动机与负载的连接方法，转轴本体用于旋转运动；芯轴用于传递扭矩；径向间隙用于补偿电动机转轴与负载转轴连接的安装误差。本实用新型的电动机转轴结构，转动运动与扭矩的分开传递，借助芯轴的细长结构特点以及芯轴与转轴本体之间的径向间隙，实现了电动机转轴与负载转轴连接的安装误差的补偿，且传动可靠，使用寿命远远大于联轴器连接的使用寿命。

Description

一种电动机转轴结构

技术领域

本实用新型涉及电动机传动技术领域，尤其涉及一种电动机转轴结构。

背景技术

电动机是工业领域应用最为广泛的动力装置，用于驱动各种设备和机构。电动机与负载同轴连接的传动方式非常普遍，实现电动机与负载的同轴连接，一般都通过各种类型的联轴器实现。

由于安装误差等因素，电动机与负载实现绝对的同轴传动是难以实现的。为了补偿电动机转轴与负载转轴之间的位置和角度误差，设计制造出了包括弹性柱销、鼓型齿、蛇形弹簧、十字轴等种类繁多的联轴器来解决该问题。但由于电机转轴与负载转轴之间存在误差，在连续运行、重载、交变载荷等恶劣工况下，联轴器与有相对运动的零件之间会发生微动磨损，随着运行时间的延长，联轴器最终损坏失效，需要更换新的联轴器或者配件，给设备连续安全运行带来隐患。此外，联轴器尺寸较大、造价较高，与电动机和负载转轴采用过盈配合，安装拆卸困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电动机转轴结构，通过转轴本体传递旋转运动，通过芯轴传递扭矩，芯轴与负载转轴同轴对接，转轴本体与芯轴各自发挥各自的优势，将电动机的旋转运动传递与扭矩传递分开，协同工作，从而保证了电动机传动的安全、可靠。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电动机转轴结构，包括转轴本体以及芯轴，其中：转轴本体沿其中心轴线开有贯通的中心孔，并且转轴本体与电动机转子装配为一体随电动机转子转动；芯轴与转轴本体同轴线的布置在转轴本体的中心孔内，并且，芯轴与转轴本体装配为一体随转轴本体转动；芯轴还与负载转轴同轴对接。

进一步的，芯轴沿其长度方向依次包括第一连接端、中间传动部、以及第二连接端，其中：第一连接端与第二连接端的直径均大于中间传动部的直径；芯轴的中间传动部侧壁与转轴本体的中心孔内壁之间形成径向间隙。

进一步的，芯轴的第一连接端与中间传动部均位于中心孔内；芯轴的第二连接端伸出中心孔位于中心孔外；芯轴通过第一连接端与转轴本体装配为一体随转轴本体转动，芯轴通过第二连接端与负载转轴同轴对接。

进一步的，还包括轴套，其中：轴套的第一端套装有芯轴的第二连接端，轴套的第二端套装有负载转轴，芯轴与负载转轴通过轴套同轴对接。

进一步的，转轴本体与芯轴之间通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体；芯轴与轴套之间通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体；轴套与负载转轴之间通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体。

进一步的，芯轴的第一连接端的直径为芯轴中间传动部直径的1.4到1.7 倍；芯轴的第二连接端的直径为芯轴中间传动部直径的1.4到1.7倍；芯轴的第一连接端的长度与直径的比为0.9到1.2；芯轴的第二连接端的长度与直径的比为0.9到1.2；芯轴的中间传动部的直径与长度的比为1:18到1：50。

进一步的，径向间隙的宽度为3-10mm。

进一步的，胀套包括第一胀紧环、第二胀紧环、胀紧套、以及若干螺栓，其中：胀紧套套装在转轴本体或轴套上，胀紧套的第一端形成第一楔形坡，胀紧套的第二端形成第二楔形坡，并且第一楔形坡与第二楔形坡的大端相对；第一胀紧环套装在第一楔形坡上，第二胀紧环套装在第二楔形坡上；若干螺栓平行胀紧套轴线螺纹贯穿连接第一胀紧环与第二胀紧环，胀紧套通过螺栓的旋入胀紧转轴本体或轴套。

本实用新型的一种电动机转轴结构，具有以下有益效果：

1、本实用新型的电动机转轴结构，电动机转轴包括转轴本体和芯轴，从而通过转轴本体传递旋转运动，通过芯轴传递扭矩，芯轴与负载转轴同轴对接，转轴本体与芯轴各自发挥各自的优势，将电动机的旋转运动传递与扭矩传递分开，协同工作，从而保证了电动机传动的安全、可靠；此外，省去了联轴器的应用，降低了成本，且安装也更加简单、便捷。

2、本实用新型的电动机转轴结构，芯轴的第一连接端与第二连接端的直径大于中间传动部的直径，芯轴中间传动部侧壁与转轴本体中心孔内壁之间形成径向间隙，芯轴与转轴本体间无相对运动，且芯轴与转轴本体间存在较大径向间隙，从而不会因为电动机与负载转轴间的安装误差，导致芯轴与转轴本体发生接触和磨损，即径向间隙的设置降低了电动机传动的安全隐患；此外，也赋予了电动机转轴与负载转轴更大的安装许用误差。

3、本实用新型的电动机转轴结构，转轴本体与芯轴之间、芯轴与轴套之间、以及轴套与负载转轴之间，连接方式具有多种，均简单、可行，此外，连接可靠。

4、本实用新型的电动机转轴结构，合理设计芯轴各个轴端的尺寸，从而保证了芯轴可靠传递扭矩的同时，赋予电动机与负载转轴连接的更大的许用误差值，从而便于安装，满足传动要求。

5、本实用新型的电动机转轴结构，单独设计了胀套的结构，从而实现胀套可以套装在转轴本体外或轴套上实现转轴本体与芯轴、芯轴与轴套、或负载转轴与轴套直接的胀紧连接，外部安装方式拆装更方便。

本实用新型提供了一种应用上述的电动机转轴结构的电动机与负载的连接方法，其特征在于：转轴本体与电动机转子装配为一体随电动机转子转动，用于传递电动机转轴的旋转运动；芯轴与转轴本体装配为一体随转轴本体转动，用于传递电动机转轴的扭矩；中间传动部侧壁与转轴本体中心孔内壁之间形成的径向间隙用于补偿电动机转轴与负载转轴连接的安装误差。

进一步的，电动机芯轴与负载转轴连接的许用径向误差为±1.0到±2.5mm，许用角度误差为±1.0°。

本实用新型的电动机与负载的连接方法，具有以下有益效果：

1、本实用新型的电动机与负载的连接方法，提供了一种新型的连接或传动方式，将转动运动传递与扭矩传递分开，且借助芯轴的细长结构特点以及芯轴与转轴本体之间的径向间隙，从而实现电动机转轴与负载转轴连接的安装误差的补偿，且传动可靠，使用寿命远远大于联轴器连接的使用寿命。

2、本实用新型的电动机与负载的连接方法，电动机芯轴与负载转轴连接的许用径向误差可以达到±1.0到±2.5mm，许用角度误差可以达到±1.0°，满足一般装配精度要求，为实现电动机与负载转轴的连接，为很好适应电动机转轴与负载转轴之间的位置与角度误差，创造了条件。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本实用新型的电动机转轴结构的安装示意图(一)；

图2为本实用新型的电动机转轴结构的安装示意图(二)；

图3为本实用新型的电动机转轴结构的芯轴的结构示意图；

图4为图2中的A部的局部放大图；

图中：1-转轴本体、2-芯轴、21-第一连接端、22-中间传动部、23-第二连接端、3-负载转轴、4-轴套、5-胀套、51-第一胀紧环、52-第二胀紧环、53-胀紧套、54-螺栓；

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型实施例的一种电动机转轴结构，包括转轴本体1以及芯轴2，其中：转轴本体1沿其中心轴线开有贯通的中心孔，并且转轴本体1与电动机转子装配为一体随电动机转子转动；芯轴2与转轴本体1同轴线的布置在转轴本体1的中心孔内，并且，芯轴2与转轴本体1装配为一体随转轴本体1转动；芯轴2还与负载转轴3同轴对接。

具体的，本实用新型将原来的电动机转轴设计成分体式结构，包括转轴本体1和芯轴2，转轴本体1与电动机转子装配为一体，转轴本体1外径大、刚性好，用于传递电动机的旋转运动；芯轴2布置在转轴本体1中心孔内，并且芯轴2左端与转轴本体1内孔连接装配为一体，右端伸出转轴本体1对接负载转轴3，芯轴2利用其大的长径比用于传递电动机的扭矩，从而提供了一种新型的连接方式，将电动机的旋转运动传递与扭矩传递分开，分工合作，各自发挥各自的优势，继而使得电动机的传动更安全、可靠；此外，转轴本体1与负载转轴3可以通过轴套4连接，或者通过端部设置螺纹进行连接，从而省去了联轴器的应用，节约了成本。此外，电动机转轴本体1加工贯通中心孔的技术已较为成熟、成本也较低廉，当然，转轴本体1也可以直接采用厚壁钢管进行加工。

更进一步的，如图1至图4所示，芯轴2沿其长度方向依次包括第一连接端21、中间传动部22、以及第二连接端23，其中：第一连接端21与第二连接端23的直径均大于中间传动部22的直径；芯轴2的中间传动部22侧壁与转轴本体1的中心孔内壁之间形成径向间隙L。

具体的，芯轴2的第一连接端21与中间传动部22均位于中心孔内；芯轴2 的第二连接端23伸出中心孔位于中心孔外；芯轴2通过第一连接端21与转轴本体1装配为一体随转轴本体1转动，芯轴2通过第二连接端23与负载转轴3 同轴对接。芯轴2的第一连接端21即为图1、图2所示的芯轴2的左端，芯轴 2的第二连接端23即为图1、图2所示的芯轴2的右端。由于芯轴2第一连接端21位于中心孔内与转轴本体1内孔连接，第二连接端23伸出转轴本体1中心孔，且芯轴2中间传动部22的直径小于第一连接端21的直径，从而芯轴2 与转轴本体1之间形成上述的径向间隙L。可选的，径向间隙L的宽度为3-10mm。芯轴2与转轴本体1间无相对运动，且芯轴2与转轴本体1间存在较大的径向间隙L，从而不会因为电动机与负载转轴3间的安装误差，导致芯轴2与转轴本体1发生接触和磨损，即降低了电动机传动的安全隐患；此外，也赋予了电动机转轴与负载转轴3更大的安装许用误差。

更具体的，芯轴2的第一连接端21的直径为芯轴2中间传动部22直径的 1.4到1.7倍；芯轴2的第二连接端23的直径为芯轴2中间传动部22直径的 1.4到1.7倍。优选的，第一连接端21与第二连接端23的直径相等，第一连接端21与第二连接端23的直径是中间传动部22的1.6倍。芯轴2的第一连接端21的长度与直径的比为0.9到1.2；芯轴2的第二连接端23的长度与直径的比为0.9到1.2；芯轴2的中间传动部22的直径与长度的比为1:18到1：50。合理设计芯轴2各个轴端的尺寸，从而保证了芯轴2可靠传递扭矩的同时，赋予电动机与负载转轴3连接的更大的许用误差值，从而便于安装。

本实用新型的芯轴2为中间细长，两端加粗的轴，柔韧性好，中间小直径段满足长期可靠传递电动机扭矩的强度需要。对于功率3-200KW，同步转速3000-750rpm的系列常用电动机，芯轴2中部直径11-63mm即可满足强度要求。对应的电机长度在400-1300mm之间，芯轴2直径与长度比在1:20-1:40之间，这使得芯轴2具备良好的柔韧性。将芯轴2一端固定(即芯轴2第一连接端21 与转轴本体1内孔连接)，在另一端施加较小径向力，就可使芯轴2产生适应电动机与负载安装误差需要的径向位移量，并且由此施加在芯轴2、转轴本体1、负载转轴3、轴承等零部件上的应力皆在许可范围内，对电动机、负载的运行可靠性无影响。电动机与负载转轴3之间连接的许用径向误差可以达到±1.0到± 2.5mm，许用角度误差可以达到±1.0°，满足一般装配精度要求。为实现电动机与负载转轴3的连接，为很好适应电动机转轴与负载转轴3之间的位置与角度误差，创造了条件。

在本实用新型的电动机转轴结构的上述实施例中，电动机转轴结构还包括轴套4，通过轴套4实现芯轴2与负载转轴3同轴对接。具体的，轴套4的第一端套装有芯轴2的第二连接端23，轴套4的第二端套装有负载转轴3，继而芯轴2与负载转轴3通过轴套4同轴对接。

具体的，此外，由于芯轴2直径小，长径比大，在较小径向载荷作用下，既会相对于电机旋转轴心产生±1.0到±2.5mm的径向位移，该位移量足够补偿电动机与负载转轴3之间出现的安装误差，因此不会对负载转轴3和连接轴套4 产生较大负荷，而导致两者发生疲劳损坏。

进一步的，转轴本体1与芯轴2之间可以通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体；芯轴2与轴套4之间可以通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体；轴套4与负载转轴3之间可以通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体。具体的连接方式，本领域技术人员可根据实际情况具体确定。例如如图1所示的，转轴本体1与芯轴2之间通过键连接，轴套4与芯轴2之间通过胀套5胀紧连接，轴套4与负载转轴3之间通过键连接；为便于拆装，优选的如图2所示，转轴本体1与芯轴2之间、轴套4与芯轴2之间、轴套4与负载转轴3之间均通过胀套5胀紧连接。

在本实用新型的电动机转轴结构的上述实施例中，对胀套5的结构进行了单独的结构设计，胀套5包括第一胀紧环51、第二胀紧环52、胀紧套53、以及若干螺栓54，其中：胀紧套53套装在转轴本体1或轴套4上，胀紧套53的第一端形成第一楔形坡，胀紧套53的第二端形成第二楔形坡，并且第一楔形坡与第二楔形坡的大端相对；第一胀紧环51套装在第一楔形坡上，第二胀紧环52 套装在第二楔形坡上；若干螺栓54平行胀紧套53轴线螺纹贯穿连接第一胀紧环51与第二胀紧环52，胀紧套53通过螺栓54的旋入胀紧转轴本体1或轴套4。

具体的，如图2所示，转轴本体1与芯轴2之间、轴套4与芯轴2之间、轴套4与负载转轴3之间均通过本实用新型单独设计的胀套5胀紧连接，并可通过螺栓54旋入的深度控制胀套5的胀紧度，调节极其方便。胀套5套装在转轴本体1外或轴套4上实现转轴本体1与芯轴2、芯轴2与轴套4、或负载转轴 3与轴套4直接的胀紧连接，采用外部安装方式拆装更加方便。

本实用新型的电动机转轴结构，采用新型的电动机传动方式，充分利用了电动机轴向尺寸长的特性，在电动机转轴本体1内部设置一根小直径挠性芯轴2，与负载转轴3实现可靠连接。结合理论及现场应用验证，具有理论正确、结构简单、没有易损件、可以适应各种复杂工况、可实现标准化，与电动机等寿命，等优点，适用于各种电动机。与联轴器连接方式相比具有良好经济性；与传统电动机相比，同规格电动机转轴直径没有明显增大，电动机的基座号没有改变，与传统电动机具有互换性，电机可以采用底座式、法兰式、立式、卧式等各种安装方式。

本实用新型的一种应用上述任一实施例的电动机转轴结构的电动机与负载的连接方法，转轴本体1与电动机转子装配为一体随电动机转子转动，用于传递电动机转轴的旋转运动；芯轴2与转轴本体1装配为一体随转轴本体1转动，用于传递电动机转轴的扭矩；中间传动部22侧壁与转轴本体1中心孔内壁之间形成的径向间隙用于补偿电动机转轴与负载转轴3连接的安装误差。

本实用新型的电动机与负载的连接方法，提供了一种新型的连接或传动方式，将转动运动传递与扭矩传递分开，且借助芯轴2的细长结构特点以及芯轴2 与转轴本体1之间的径向间隙L，从而实现电动机转轴与负载转轴3连接的安装误差的补偿，且传动可靠，使用寿命远远大于联轴器连接的使用寿命。

进一步的，电动机芯轴2与负载转轴3连接的许用径向误差为±1.0到± 2.5mm，许用角度误差为±1.0°。

本实用新型的电动机与负载的连接方法，电动机芯轴2与负载转轴3连接的许用径向误差可以达到±1.0到±2.5mm，许用角度误差可以达到±1.0°，满足一般装配精度要求，为实现电动机与负载转轴3的连接，为很好适应电动机转轴与负载转轴3之间的位置与角度误差，创造了条件。

本实用新型的电动机与负载的连接方法，特别适合于连续运行、频繁换向、重载、高温等恶劣工况，不需要维护，无故障，可实现永久传动。可以替代现有联轴器技术，且性能优于联轴器，具有联轴器不能替代的优势，可以发展成为电动机传动的替代性技术，具有广阔应用前景。

应当指出的是，本实用新型中的“第一”“第二”“左”“右”只是为了描述的方便，不应当理解为对本实用新型实质内容的限制。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。

Claims (8)

1.一种电动机转轴结构，其特征在于，包括转轴本体以及芯轴，其中：

所述转轴本体沿其中心轴线开有贯通的中心孔，并且所述转轴本体与电动机转子装配为一体随所述电动机转子转动；

所述芯轴与所述转轴本体同轴线的布置在所述转轴本体的所述中心孔内，并且，所述芯轴与所述转轴本体装配为一体随所述转轴本体转动；

所述芯轴还与负载转轴同轴对接。

2.根据权利要求1所述的电动机转轴结构，其特征在于，所述芯轴沿其长度方向依次包括第一连接端、中间传动部、以及第二连接端，其中：

所述第一连接端与所述第二连接端的直径均大于所述中间传动部的直径；

所述芯轴的所述中间传动部侧壁与所述转轴本体的所述中心孔内壁之间形成径向间隙。

3.根据权利要求2所述的电动机转轴结构，其特征在于：

所述芯轴的所述第一连接端与所述中间传动部均位于所述中心孔内；

所述芯轴的所述第二连接端伸出所述中心孔位于所述中心孔外；

所述芯轴通过所述第一连接端与所述转轴本体装配为一体随所述转轴本体转动，所述芯轴通过所述第二连接端与所述负载转轴同轴对接。

4.根据权利要求3所述的电动机转轴结构，其特征在于，还包括轴套，其中：

所述轴套的第一端套装有所述芯轴的所述第二连接端，所述轴套的第二端套装有所述负载转轴，所述芯轴与所述负载转轴通过所述轴套同轴对接。

5.根据权利要求4所述的电动机转轴结构，其特征在于：

所述转轴本体与所述芯轴之间通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体；

所述芯轴与所述轴套之间通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体；

所述轴套与所述负载转轴之间通过过盈连接、胀套连接、或者键连接装配为一体。

6.根据权利要求2所述的电动机转轴结构，其特征在于：

所述芯轴的所述第一连接端的直径为所述芯轴中间传动部直径的1.4到1.7倍；

所述芯轴的所述第二连接端的直径为所述芯轴中间传动部直径的1.4到1.7倍；

所述芯轴的所述第一连接端的长度与直径的比为0.9到1.2；

所述芯轴的所述第二连接端的长度与直径的比为0.9到1.2；

所述芯轴的所述中间传动部的直径与长度的比为1:18到1：50。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的电动机转轴结构，其特征在于，所述径向间隙的宽度为3-10mm。

8.根据权利要求5所述的电动机转轴结构，其特征在于，所述胀套包括第一胀紧环、第二胀紧环、胀紧套、以及若干螺栓，其中：

所述胀紧套套装在所述转轴本体或所述轴套上，所述胀紧套的第一端形成第一楔形坡，所述胀紧套的第二端形成第二楔形坡，并且所述第一楔形坡与所述第二楔形坡的大端相对；

所述第一胀紧环套装在所述第一楔形坡上，所述第二胀紧环套装在所述第二楔形坡上；

若干所述螺栓平行所述胀紧套轴线螺纹贯穿连接所述第一胀紧环与所述第二胀紧环，所述胀紧套通过所述螺栓的旋入胀紧所述转轴本体或所述轴套。

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