CN218829424U - 一种输出端抗超高过载电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输出端抗超高过载电机，包括前、后端盖和电机壳，电机壳前、后两端分别通过前、后端盖封闭；前、后端盖和电机壳组成的腔体中设置有定子和转子，转子通过电机壳内两端设置的第一、第二轴承实现定位；所述电机壳靠前端位置设置有向内的环状凸台，所述凸台与前端盖之间依次设置有第一减震机构和第二轴承，所述凸台与转子之间设置有第二减震机构；所述后端盖及与之相邻的第一轴承之间设置有第一减震机构，所述转子与后端盖之间设置有减震球。当电机输出端受到高过载时，多个减震机构联动配合，可有效防止电机转子对轴承的损伤；大大提升了电机整体结构的可靠性，极大地延长了电机的使用寿命。

Description

一种输出端抗超高过载电机

技术领域

本实用新型涉及属于微特电机设计技术领域，具体涉及一种输出端抗超高过载电机。

背景技术

电机作为一种能将电能转换为旋转的机械能的机电产品被广泛运用于工业、公共设施、家用电器、汽车产业和航空航天等各种领域。是机床、工业机器人、水泵、风机、飞机、雷达、导弹以及各种家用电器设备的主要动力输出元。随着我国科技的不断进步，对电机的性能指标、工作可靠性设计要求越来越高；在一些特殊的应用领域，对电机的抗过载，耐高温、高速反应以及防冲击性能上提出了更为苛刻的要求。

目前微电机设计领域内，专利CN107888011A公开了一种电机抗超高冲击过载的装置和方法，其主要是通过在转子轴上设置挡圈和在转子底端添加碟形弹簧来承受较大的冲击载荷；专利CN103904811A公开了一种输出端抗超高过载电机，其主要是通过莲花套机构使得电机轴承能够在承受超高冲击载荷时得到有效的保护。

针对抗超高冲击过载的电机在现有的大部分电机结构设计中存在如下主要缺陷：在电机转子轴承受轴向方向的超高冲击载荷时都会存在轴承内圈与外圈被冲散，导致轴承滚珠脱轨，造成轴承的损坏。除此之外在电机受冲击力较小一端也未对轴承进行保护，导致轴承在反冲击力的作用下受损。这对一些要求电机要经受超高冲击的工作环境而言难以实现；虽然专利CN110176828A公开了一种抗超高过载电机及方法，特别适用于当电机尾端受到超高过载冲击时，转子对电机尾端壳体瞬时冲击；该专利在转子后端与电机尾端壳体之间设计组合式减震结构，配合输出端的减震设计；当转子轴向过载时，转子经过两次缓冲作用，抵抗冲击过载，从而实现提高整个电机抗超高冲击过载性能。该专利虽然在一定程度上具有较优的抗冲击性能；在具体应用过程中发现，这一类电机特别适用于尾端受高过载冲击。对于某些特定场景，高过载冲击可能存在于电机输出端，当电机输出端受到高过载冲击时，电机转子瞬时轴向窜动并传递反向冲击载荷，极易对轴承造成破坏，严重影响了电机的使用寿命。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种输出端抗超高过载电机，在电机输出端具有抗超过载性能的同时还能有效消除存在回弹力，大幅提升电机整体结构的可靠性。

为了达到上述目的，设计了一种输出端抗超高过载电机，包括前、后端盖和电机壳，电机壳前、后两端分别通过前、后端盖封闭，前、后端盖和电机壳组成的腔体中设置有定子和转子，转子通过电机壳内两端设置的第一、第二轴承实现定位；特别的，所述电机壳靠前端位置设置有向内的环状凸台，所述凸台与前端盖之间依次设置有第一减震机构和第二轴承，所述凸台与转子之间还设置有第二减震机构；所述后端盖及与之相邻的第一轴承之间设置有第三减震机构，所述转子尾端与后端盖之间设置有第四减震机构。

进一步地，所述第一减震与第三减震机构可以采用相同设计，包括弹簧和调整垫圈，所述弹簧一端抵住端盖，另一端抵住所述调整垫圈，所述调整垫圈一端抵住所述弹簧，另一端抵住轴承外圈。

进一步地，所述第四减震机构为减震球，所述后端盖内部设有圆弧形凹槽，在所述转子一端设置圆弧形凹槽与所述后端盖内部的圆弧形凹槽对应，所述球体设置在两个圆弧形凹槽中；进而提高整个电机抗超高冲击过载性能。

进一步地，所述定子的绕组与印制板电路包括位置传感器组成一体，设置于后端盖与电机壳前端环状凸台之间形成的空腔内。

进一步地，所述转子前端为台阶轴形式，与所述第二减震机构相抵处设置有轴肩，以有效增加转子与减震机构之间的接触面积，最大化发挥减震效果。

进一步的，所述第二减震机构为截面呈圆形的减震环；必要时，减震过程中，减震环吸震后，由圆形截面变为扁平截面，完成吸震后具有一定的回弹性能并恢复至初始状态。

进一步的，所述电机壳与前、后端盖之间通过螺钉实现封闭固定，两个用于固定的螺钉呈垂直分部；防止抗冲击过程中出现松动，在一定程度上有效提升了电机结构的可靠性。

进一步地，所述第一轴承、第二轴承均设置为深沟球轴承，但不局限于深沟球轴承。

本实用新型的工作原理在于，当电机输出端受到高过载冲击时，电机转子瞬时轴向窜动并传递反向冲击载荷，该冲击载荷首先传递给第二轴承，第二轴承内圈通过滚珠将力传递给外圈、外圈将力传递给第一减震机构吸收；转子输出端向前端窜动的过程中，转子与电机壳体凸台之间设计的第二减震机构还起到同步联动吸震的作用，两者配合最大限度减缓转子窜动对轴承的冲击；转子在抗输出端高过载冲击之后存在一定的回弹力，该回弹力经转子尾端第三减震机构、第四减震机构同步吸收后依然得以有效消除。

具体在设计上，在电机壳体前端设置向内的环状凸台，该凸台两侧设置有两个减震机构即第一减震机构和第二减震机构；其中，第二减震机构与第二轴承的外圈定位接触，当所述第二轴承装入轴承孔以后，所述第二轴承的外圈与电机前端盖内壁之间采用间隙配合；当电机输出端受高过载冲击时，转子传递的反向冲击载荷通过所述第二轴承被引导至第一减震机构的弹簧上，经缓冲和吸收部分冲击能量还在一定程度上起到复位所述转子轴的作用；第一减震机构在吸震的同时，电机转子输出端与电机壳体向内凸台之间的第二减震机构同步吸震，两者配合最大限度减缓电机输出端对电机轴承的冲击；输出端抗高过载冲击后，由于转子存在一定的回弹力，该回弹力通过第三减震机构的弹簧的缓冲吸震之后，冲击力最终传递到所述第四减震机构的减震球和所述后端盖上得以消除，保证电机整体结构的可靠性。

最后，通过在定子绕组端面设置位置传感器，用来检测转子的位置，实现对电机的控制，大大减小了电机的轴向长度，提高了单位体积电机的输出功率。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的电机最大的特点在于通过电机内部多个减震机构的联动配合设计，有效消除电机输出端高过载冲击对电机内部结构带来的影响，防止电机输出端对电机轴承的冲击破坏；电机输出端做了创新性改进设计，在电机壳体设计一向内的凸台，该凸台两侧设计两个减震机构；电机输出端受到高过载冲击时，两个减震机构主要用于吸收电机输出端对轴承的瞬时反向冲击载荷，从而有效防止该冲击力对电机轴承的破坏；电机在抗高过载冲击后，转子存在一定的回弹力，该回弹力通过转子尾端区域设计的两个减震机构依然得以很好的消除，大大提升了电机整体结构的可靠性，极大地延长了电机的使用寿命；对于电机输出端高过载工况，电机可靠性提升尤为明显；可以理解为，电机的转子前后端共计设计有四处减震机构，四个减震机构协同工作，同步吸收电机输出端高过载情况下的抗冲击载荷，以达到电机可靠工作的目的。

(2)本实用新型的输出端抗超高冲击过载的电机，第一减震机构与第三减震机构设计结构形式可以多种形式，常见的形式可以采用减震弹簧，通过在前端盖和第二轴承之间设置弹簧和调整垫圈，弹簧一端抵住前端盖，另一端抵住调整垫圈，调整垫圈一端抵住弹簧，另一端抵住第二轴承外圈，当转子轴向过载时，转子将反向冲击力传递给第二轴承，第二轴承内圈通过滚珠将力传递给外圈、外圈将力传递给第一减震装置吸收冲击载荷。

(3)本实用新型的输出端抗超高冲击过载的电机，在靠近转子输出端与凸台之间设置有第二减震装置(如采用的截面呈圆形的减震环)；同时在转子与后端盖之间设有第四减震机构(如采用减震球体)，球体设置在转子和后端盖形成的球形凹槽中；当转子轴向过载时，将反向冲击载荷传到减震环上，配合第一减震机构进一步减缓转子输出端对电机轴承的冲击；抗高过载冲击完成后，转子存在一定的回弹力，由于减震球体的存在，辅助第三减震机构，可有效消除该回弹力，进一步提升电机内部结构的稳定性。

(4)第一减震机构与第二减震机构的可采用相同的减震结构，减震过程中一定程度上保证转子的轴线不发生偏移。

附图说明

图1为本实用新型抗超高冲击过载的电机的结构示意图；

其中：1、前端盖，2、电机壳，3、定子，4、转子，5、位置传感器，6、后端盖，7、弹簧，8、减震球，9、第一轴承，10、绕组，11、减震环，12、第二轴承，13、螺钉。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例，此类实施形式仍然在本实用新型所保护范围之内；同时，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，亦或者本领域常规的使用位置；仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型提出的一种输出端抗超高过载电机，包括前、后端盖和电机壳，电机壳前、后两端分别通过前、后端盖封闭，前、后端盖和电机壳组成的腔体中设置有定子和转子，转子通过电机壳内两端设置的第一、第二轴承实现定位；特别的，所述电机壳靠前端位置设置有向内的环状凸台，所述凸台与前端盖之间依次设置有第一减震机构和第二轴承，所述凸台与转子之间还设置有第二减震机构；所述后端盖及与之相邻的第一轴承之间设置有第三减震机构，所述转子与后端盖之间设置有第四减震机构；电机结构中的四个减震机构可以有多种实施形式；可根据具体使用工况进行适应性选择；为了更好的理解及实现以上设计思想，结合说明书附图及一些实施案例进行详细解释说明。

实施例1：一种输出端抗超高过载电机，包括前端盖1、后端盖6和电机壳2，作为电机的安装载体，电机壳2两端分别通过螺钉13实现可拆卸连接，中间形成可装配定子3、转子4、位置传感器5、弹簧7、减震球8、第一轴承9、绕组10、减震环11、第二轴承12的空腔；其中，转子4分别通过电机壳2内设置的第一轴承9、第二轴承12实现定位,第一轴承9处于转子4后端，第二轴承12处于转子4前端；所述转子4与后端盖6之间设置有减震球来作为第四减震机构的一种实现形式；所述电机壳2靠前端位置设置有向内的环状凸台，所述凸台与前端盖1之间依次设置有第一减震机构和第二轴承12，所述凸台与转子4之间设置有第二减震机构；在所述后端盖6及与之相邻的第一轴承之间设置有第三减震机构，这样的设计可简化理解为，电机结构中转子前后端一共设计有四处减震缓冲机构，协同配合达到电机的抗高过载冲击的目的。

具体应用或设计时，第一、第三减震机构可采用类似结构，包括弹簧7和调整垫圈，具体地弹簧7为碟形弹簧，但不局限于蝶形弹簧；实施效果表明，采用碟形弹簧的减震效果最佳。第三减震机构中，弹簧7一端抵住后端盖6，另一端抵住调整垫圈，调整垫圈一端抵住弹簧7，另一端抵住第一轴承9外圈；在电机前端盖位置，第一减震装置采用类似的设计形式，弹簧一端抵住前端盖1，另一端抵住调整垫圈，调整垫圈一端抵住弹簧，另一端抵住第二轴承12的外圈。

第一轴承9、第一轴承12均可采用深沟球轴承；第一轴承9、第一轴承12的外圈与电机壳2、前、后端盖(1、6)相应位置之间为间隙配合。电机壳2与定子3之间径向固定，轴向通过设置在电机壳2内右侧的台阶抵住定子3，定子3一端设有挡环、橡胶圈，定子3上的挡环、橡胶圈与后端盖6接触抵住定子3，具体地，挡环为环形结构，橡胶圈可选用为O型橡胶圈。

定子绕组10的两端分别设有两个垫圈以适配安装。定子3的绕组端面通过高温粘合剂设置有位置传感器5，位置传感器5用来检测转子4的位置，实现对电机的控制，大大减小了电机的轴向长度，提高了单位体积电机的输出功率。

工作原理为：当电机输出端受到高过载冲击时，转子4轴向过载，在转子4产生的反向冲击力作用下，转子4将力传递给第二轴承12，第二轴承12内圈通过滚珠将力传递给外圈、外圈将力传递给调整垫圈，调整垫圈将力传递给弹簧，进而吸收冲击载荷，并通过第二减震机构辅助吸震；同时，转子4在反冲击完成后，后端设置的第三减震装置、第四减震装置同样起到重要的吸震作用，有效消除转子抗高过载冲击后的回弹力。

实施例2：与实施例1不同的是，在转子4与后端盖6之间设置有减震球8作为第四减震机构，并在减震球8与凹槽间隙内填涂有润滑剂，以大大减小转子高速转动过程中可能产生的摩擦力。后端盖6内部同样设有圆弧形凹槽，在转子4一端设置圆弧形凹槽与后端盖6内部的圆弧形凹槽对应，减震球8设置在两个圆弧形凹槽中；

对应的，在前端位置，电机壳2设置有向内的环状凸台，该凸台右侧与前端盖1之间形成可安装第一减震装置的空腔；凸台左侧与转子4之间设置有减震环11作为第二减震机构；该减震环11作用与减震球8作用类似，起到辅助吸震的作用。

工作原理为：电机输出端受到高过载冲击时，电机转子瞬时轴向窜动并传递反向冲击载荷，第一减震机构吸震的同时，该冲击载荷还经减震环11吸收后，得到很好的缓冲；抗高过载冲击完成后，转子还存在一定的回弹力，在转子4与后端盖6之间设置减震球8，减震球8设置在转子4和后端盖6形成的球形凹槽中，当转子4回弹时，在转子4产生的回弹力作用下，将该回弹力传到减震球8上，减少减震球8与后端盖6的缓冲力，使得转子4不受破坏，有效消除该回弹力，进而提高整个电机结构可靠性。

实施例3：一种输出端抗超高过载电机，电机结构至少包括前端盖1、电机壳2、定子3、转子4、位置传感器5、后端盖6、弹簧7、减震球8、第一轴承9、绕组10、减震环11、第二轴承12、螺钉13；电机壳2前后两端分别装配前、后端盖(1、6)，装配时，通过螺钉13完成固定，两个螺钉在装配方向上可采用垂直分布的方式，以保证结构的可靠性；定子3、转子4、位置传感器5、绕组10均可视为电机领域内常规安装设置方式，在此不做详细说明；后端盖6中间开有凹槽，所述凹槽内设置第一轴承9、第一减震机构；凹槽底部还开有装配减震球8的半圆弧槽；电机壳2前端设置有向内的环状凸台，该凸台与前端盖1之间形成一空腔，用于装配第二轴承以及与第一减震机构；同时在凸台与转子轴肩之间还设置有减震环11。

定子3的绕组端面通过高温粘合剂设置有位置传感器5，位置传感器5用来检测转子4的位置，实现对电机的控制，大大减小了电机的轴向长度，提高了单位体积电机的输出功率。

工作原理为：当电机输出端受到高过载冲击时，由于转子4瞬时轴向窜动并传递反向冲击载荷，在电机壳体2前端设置向内的环状凸台，该凸台两侧设置有减震机构，即结构中的第一减震装置和减震环，两个减震机构同步吸收转子对周晨的冲击载荷，以有效减小转子轴向的冲击力。转子在抗高过载冲击完成后，还存一定的回弹力，由于结构上改变了第一轴承9的外圈定位接触部分，当所述第一轴承9装入轴承孔以后，所述第一轴承9的外圈与所述后端盖6轴承孔内壁之间采用间隙配合；转子回弹力通过所述第一轴承9被引导至第一减震机构的弹簧7上，经缓冲和吸收部分冲击能量还起到复位所述转子轴的作用，通过弹簧7的缓冲吸震之后，回弹力最终传递到所述减震球8和所述后端盖6上得以有效消除。

需要说明的是，上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种输出端抗超高过载电机，包括前、后端盖和电机壳，电机壳前、后两端分别通过前、后端盖封闭，前、后端盖和电机壳组成的腔体中设置有定子和转子，转子通过电机壳内两端设置的第一、第二轴承实现定位；

其特征在于，所述电机壳靠前端位置设置有向内的环状凸台，所述凸台与前端盖之间依次设置有第一减震机构和第二轴承，所述凸台与转子之间还设置有第二减震机构；所述后端盖及与之相邻的第一轴承之间设置有第三减震机构，所述转子与后端盖之间设置有第四减震机构。

2.根据权利要求1所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述第一减震与第三减震机构结构相同，包括弹簧和调整垫圈，所述弹簧一端抵住端盖，另一端抵住所述调整垫圈，所述调整垫圈一端抵住所述弹簧，另一端抵住轴承外圈。

3.根据权利要求2所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述弹簧采用蝶形弹簧。

4.根据权利要求1所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述转子前端为台阶轴形式，与所述第二减震机构相抵处设置有轴肩。

5.根据权利要求4所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述第二减震机构为截面呈圆形的减震环。

6.根据权利要求1所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述第四减震机构为减震球，所述后端盖内部设有圆弧形凹槽，在所述转子一端设置圆弧形凹槽与所述后端盖内部的圆弧形凹槽对应，所述减震球设置在两个圆弧形凹槽中。

7.根据权利要求1所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述定子的绕组与印制板电路包括位置传感器组成一体，设置于后端盖与电机壳前端环状凸台之间形成的空腔内。

8.根据权利要求1所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述电机壳与前、后端盖之间通过螺钉实现封闭固定，两个用于固定的螺钉呈垂直分部。

9.根据权利要求1所述的输出端抗超高过载电机，其特征在于，所述第一轴承、第二轴承均设置为深沟球轴承。

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