TWI353706B - Insert molded end bell for a submersible motor - Google Patents

Description

1353706 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大抵關於馬達，更特別關於諸如沈水式馬達這類 馬達插入件的模製端座及其製造方法。 【先前技術】 本申明案宣稱具有基於35 U.S.C. 11 9(e)且於2003年12月 2日所提出的第6〇/526,382號美國臨時專利中請案的利益。 沈水式馬達係屬f知該馬達典型具有—外殼、端座及 轴，組件。該外殼、端座及軸承组件的整合決定這類馬達 =壽命。瑕疵、由於碰撞所導致的損壞及外殼腐蚀會使水 分穿透外殼’因此戲劇性地縮短馬達壽命。言午多沈水式馬 達應用於遠端或其他難以服務的環境，使得更換成本大於 馬達本S ,¾達因此必須具有優S的品質及耐用度。 壓模的端座需要多重零件以及昂責的裝配操作。鑄造( :座而要叩貝的二次加工操作，以達所需的耐用度。各1 這樣的二次操作係馬達整合缺陷導致的另—問題點。全, ^結構增加腐餘的機會°高品質不錄鋼降低腐#所造心 I5早的危險’但價格昂貴且增加馬達重量。全塑膠端座具; 良好的特性’但通常缺少其金屬相對物結構上的整合性 且另外需要昂責的模製後製造步驟以配置及固定軸承。 【發明内容】 二心座具有-金屬底板、-模製插入件及-軸承 成模製插入物的操作將軸承耦合至端座。端座結構元 及轴承聯結器在模製操作中形成。二次加工操作能校 97966.doc 1353706 ^轴承時的配置偏差。底板上的特徵例如毛邊，能用以固 定模製插入件。該模製插入件能提供優於先前技藝不具模 製插入件端座的腐钱特性。底板及轴承可插入模型且模製 插入件利用該底板及軸承形成模型元件。 【實施方式】 圖1說明一具有插入模製端座102的馬達1〇〇。馬達ι〇〇如 所說明係一沈水式馬達，但本發明也可應用於其他馬達。 端座102具有一含輪圈106的底板104。端座102也具有一個 將軸承110聯結至底板104的模製插入件1〇1馬達軸丨12突 出通過端座102。端座102利用緊固器，例如安裝螺= 116’而被安裝至外殼"[馬達也包括一個傳統馬達裝： 118 «•連接至馬達裝置118的電連接線可透過電連接器⑽ 達成。 ° 更特別地且參考圖1-3，底板1〇4具有複數個安裝孔 122。底板104及外殼114可為金屬，特別是不錢鋼。底板 104可以數種方式之任何方式構成，但壓模僅在—實施例 中使用。輪圈106大致上垂直於底板1〇4的平面。 1 軸承110較佳係一般的流體動力套管式軸承，其通常使 用於垂直地安裝馬達，但也可為滾珠軸承、針狀軸承2其 他習知軸承。模製插入件108將軸承11〇聯結至底板1〇4 了 在形成端座102時，底板104及軸承11〇被對齊及安裝於模 製裝置（未顯示）中。 ~ ' 模製混合物被注入以便大致上充填端座1〇2的形狀，且 在該製程中完全或部分封裝軸承丨1〇的外表面。模製插入 97966.doc 牛8可包括其他特徵，例如安裝凹洞、拴槽、對齊導 件女裝孔122、124及類似物件。軸承！丨〇經製造可具有 個稍小的内徑，以便最後應用所需。軸承110接著可加 至杈正直徑以便容納馬達軸丨丨2。此外，當加工軸承η 〇 至校正尺寸時’壓模製程中軸承的最後配置能藉由加工軸 承的内徑校正，以便馬達裝置118及其軸112具有一預定空 間關係^括可基於諸如底板輪圈ι〇6、底板表面Us、安裝 孔122或模製插入件表面14〇等優點特徵的關係，加工軸承 110來完成。 端座102安裝孔122連接至外殼114的安裝螺桿116會 在杈裝插入件108上產生機械應變，且在未獲支撐時導致 錯誤動作。為提供支樓’諸如鋼套管的—或多個套管 ⑴，如圖6所示，可插入並接觸底板1〇4的安裝孔122。套 製：或模製後裝上。或者，套管132可為底板1〇2 卩刀或安裝其上。當套管模製後插入時，約等於套管 徵(未顯示)可接合至模型，以便模製過程 /、套S 132所用之通孔’以及安裝至底板104的定 。套官132的内徑可等於安裝孔122的直徑。 可：=T用於附接外部接線連接器134。安裝㈣ 使用“或屋模緊固器，例如螺帽142或 :示)。或者’外部接線連接器134能以延伸通過安= 一—附接至馬達定子端的螺桿安裝，如習知技藝。在另 一貫施例中，底板104外側上的鎖緊 連接器⑼。耗合該鎖緊螺螺U疋外部接線 貞緊螺巾目的螺紋可形成於模製插入件 97966.doc 108或底板134中。當連— ° 由鳊座1 〇2内側安裝時，鎖 緊螺帽的螺紋可位於外部接線連接器134本身上。 參考圖5A-C，當形成端座1〇2時，最好可固定模製插入 件至底板1〇4。最後，當最終裝配時，由底板1〇4及外殼 1H間的安裝螺桿丨⑽施加的力將提供裝配料緊固力。 然而，在最終裝配前，將模製插入件⑽固定至底板1〇4可 以數種方式完成。其中一種方法係在未以模製混合物填充 β玄柄製裝置（未顯示）之前，使底板1〇4之輪圈106變形。圖 从顯示輪圈106如何朝向底板1〇4之中線而變形。當模製混 。物左入時’該朝内彎曲的輪圈126將緊固模製插入件⑽ 及任何其他被模製插入件所扣住之零件。 圖5Β顯示用於緊固該模製插人件⑽的另-機構。輪圈 ⑽平行該底板1G4且朝向其_線所形成之平面-曲，以形 杯开/邛刀128。扠製插入件1〇8由輪圈1〇6的杯形 128所緊固。 圖5C顯示另一實施例，其中毛邊13〇特意地形成於與模 Wf入件108接觸的輪圈1〇6或底板1〇4之其他表面上。類 ^ 他實知例的，毛邊13〇將作為用以將底板1〇4固定至 =製插入件1〇8之緊固點’例如直到最終裝配完成或在維 5蔓期間。 、底板104以例如上述方式之_製備後，轴承及底板 、傳’先及習知模製裝置(未顯示)配置。如上面所討論， 核型，徵可用以安裝及對齊模製裝置中的底板該模 型接考以模製混合物充填’以便在形成端座102時共同將 97966.doc 1353706 軸承110聯結至底板1〇4。 最後，套管132及/或砮闵哭 4 ,丄田 緊口态，诸如螺帽142或螺紋插入 件，可分別配置在諸如多丨！ , Λ d Α 如孔122及124這類的孔卜 一配置於六邊形孔124令# a肖# ^ 幻八月螺帽142，糟以固定外部接 線連接器134。六角螺 月螺襁142旎壓入孔124中或模塑於模製 插入件⑽中。六角螺帽142可提供替代其他插入件之一更 具成本效益的變化型式。 參考圖7，在-具有擴口形的實施例中，鋼插入件⑶能 以環狀配置於模製插入件⑽内以便於附加支樓，特別當 使用於大型馬達_時用以降低端座⑽中的偏移。鋼插: 件136較佳具有穿孔（未顯示）以供在模製製程中的混合物流 ，以及操作中之支撑。穿孔的最佳數量及配置係應用之細 :且係由模製插入件1〇8、模製溫度及壓力的組合所決 定。鋼插入件136的厚度可依應用而改變。鋼插入件136可 形成為底板104的一部分，可焊接至底板1〇4或可接近底板 1〇4配置。用於釋放來自馬達1〇〇水分的傳統止回閥（未指 示）可與底板104或模製插入件1〇8相併合。 雖然底板104可為金屬壓模，但也可例如由鋁所鑄造或 使用金屬製程製造。軸承110可為習知流體動力軸承，即 旋轉時，該軸112由液壓層支撐，以及理想上不與軸承11〇 接觸。軸承110可為聚苯硫化物（PPS)，銅或其他適合材 料。模製插入件108可為任何可模製塑膠，例如Rynhe 545頂（一杜邦商標）’熱塑聚脂樹脂，特別是玻璃強化聚乙 烯對笨二酸脂（PET)。 97966.doc -10- 在一實施例中，整個模劁柘λ Λ 盆 、插入件108能由聚苯硫化物或 其他適合軸承材料形成，藉 乂 /为除對於分離軸承的需求。 形，一模型零件（未顯示），具有移除模製插入件的 十’且能於模製操作期間用以粗糙形成軸開口的最 終内徑。如上當使用一分離輪承時，該軸開口的最終内徑 以該底板HM之-或多個特徵，加工至其最終直徑。由 此，軸開口所獲得的最终直徑適合用於對應軸及對齊所容 納的馬達軸112。 在另-貫施例中，模製插入件1〇8能具有一個形成或鑽 馨的軸孔以及個壓配至端座工模製插入件⑽的傳統 軸承110❶軸承壓配插置的過程係習知的。 在又一實鈀例中，模製插入件可結合一習知技藝的上推 軸承（未指示），用於調節當馬達轉子（未指示）推抵端座ι〇2 的狀況。上推軸承可結合—分離塑膠盤，但此表面可模製 在模製插入件1〇8或轴承110巧。 製造及使用插入模製端座的方法及裝置的各種實施例已 加以时論及說明。由此可預期如本發明原理的這些或其他 實施例將可應用至許多旋轉機械應用。揭露擴展至包含此 系統的構成元件或設備，及特別藉此及在此所使用的方 法0 【圖式簡單說明】 附圖及上述詳細說明納入及形成說明書的一部分，其中 相同參考編號在整個分離圖形表示相同或功能類似的元 件’用以進一步說明各種實施例及解釋如本發明的各種原 97966.doc 丄功7〇6 理及優點。 圖1係一具有插入模製端座的馬達的截面圖。 圖2係圖1插入模製端座頂部的立體圖。 圖3係圖1插入模製端座底部的立體圖。 圖4A-4C顯示圖1插入模製端座的頂部、底部及截面圖。 圖5A-5C顯示固定該模製插入件至圖1底板的數種方法。 圖6顯示圖1插入模製端座中安裝孔的詳細圖形。 圖7係圖1插入核製端座的截面圖’其中顯示一模製管狀 的鋼製支架；及 圖8係圖1端座底部的立體圖，其顯示接線連接器緊固變 換方法。 【主要元件符號說明】 100 馬達 102 端座 104 底板 106 輪圈 108 模製插入件 110 軸承 112 馬達軸 114 外殼 116 安裝螺桿 118 馬達裝置 120 電連接器 122, 124 安裝孔 97966.doc 12 1353706 126 輪圈 128 杯形部分 132 套管 134 外部接線連接器 136 鋼插入件 138 底板表面 140 模製插入表面 142 螺帽 97966.doc -13-

Claims (1)

1353706 第093137199號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年8沿 十、申請專利範圍： / 1. 一種沈水馬達，其包含： 一金屬外殼；及 一端座，其用於密封該外殼之一開口端，該端座具 有： 一金屬底板，其具有一外部表面及一内部表面，令 外部表面形成該馬達之一外部表面； 一塑膠插入件，其被模製到該底板之實質上整個内部 表面，其中該底板之一部份係緊固地嵌入該插入件中； 及 ， 其中该底板、該插入件及該外殼包含複數個對齊之安 裝孔，各該孔用於接受一緊固件以接合該外殼，從而維 持該插入件與該外殼之接合，藉以將該插入件固定至該 底板及該端座固定至該外殼。 2·如請求項1之沈水馬達，其進一步包含： 一軸承，其嵌入該塑膠插入件中，並用於容納一馬達 軸的軸承。 3. 4. 如清求項1之沈水馬達，其中該塑夥插人件包含一孔， 该孔形成一軸承表面以容納一馬達轴。 如晴求項1之沈水馬達，其 $ Μ步包含—破配置在該塑 膠插入件中之該安裝孔處的套管。 5. 如請求項4之沈水馬達 接觸’且該套管具有一 直徑。 ’其中該套管直接與該金屬底板 直裣，其大致等於該安裝孔的一 97966-1000803.doc 1353706 良 |4精吓日ί!正替換頁 6. 如知求項1之沈水馬達，其中該底板係一壓模。------ 7. 如請求項丨之沈水馬達，其中該底板係不銹鋼製成。 8. 如請求項丨之沈水馬達，其中該底板係一金屬鑄件。 9. 如請求項1之沈水馬達，其中該底板進—步包含一輪 圈’該底板界定一平面，且該輪圈大致上垂直於該平 面。 10. 如請求項9之沈水馬達，其中該底板之該輪圈被變形， 且該變形進一步將該塑膠插入件固定至該底板。 11. 如請求項1之沈水馬達，其中該塑膠插入件係一可模製 塑膠、一熱塑聚脂樹脂，及一玻璃強化聚乙烯對苯二酸 脂（PET)中之一者。 12. —種建構以用於沈水式應用中之馬達，其包含· 一金屬外殼，其具有一開口端； 一馬達裝置’其被配置在該外殼中；該馬達裝置包含 一轉子、繞組及一軸；及 一端座，其用於密封地閉合該開口端，該端座包含： 一金屬底板’其具有一外部表面及一内部表面，該外 部表面形成該馬達之一外部表面； 一轴承’其用於容納該軸； 一塑膠插入件，其被模製到該軸承及該底板之實質上 整個内部表面，其中該底板之一部份係緊固地嵌入該插 入件中；及 其中該底板、該插入件及該外殼包含複數個對齊之安 97966-1000803.doc 1353706__ 卜肖3日修正替巧 裝孔’各該孔用於接受一緊固件以接合該外殼，從而維 持該插入件與該外殼之接合，藉以將該插入件固定至該 底板及該端座固定至該外殼。 3如吻求項12之馬達，其中該輪圈具有一杯形，用於接合 該塑膠插入件。 如靖求項12之馬達，其中該輪圈具有一配置有毛邊之表 面，用於接合該塑膠插入件。 97966-1000803.doc