用于发电机的轴承组件的制作方法

本公开涉及发电机，并且更具体地涉及具有用于支撑转子轴的轴承的发电机。

在诸如用于为飞机的电气系统供电的那些发电机中，发电机通过驱动轴连接到飞机的主发动机。驱动轴通过转子轴连接到发电机的转子组件。转子组件安装在转子轴上并在定子组件内旋转。转子轴使用轴承组件被支撑在发电机壳体中旋转。

先前的发电机制造有安装在发电机的壳体上的轻质铝或镁框架。硬化钢轴承衬套收缩配合或铸造到铝或镁框架中，该框架也被称为护环，以提供低磨损表面以与轴承组件的钢轴承外圈配合。当这样配合时，铝或镁框架和钢轴承衬套的组合热膨胀率大于钢轴承外圈的热膨胀率。因此，衬套远离轴承外圈膨胀，这增加了衬套和轴承外圈之间的间隙。这可能导致微动腐蚀并降低轴承系统的可靠性。

技术实现要素：

鉴于前述内容，提供了一种新型发电机和用于发电机的新型轴承支撑组件。发电机包括壳体、定子、驱动轴、转子轴、转子、轴承支撑组件和轴承。定子安装在壳体中。驱动轴从壳体延伸。转子轴设置在壳体中并安装在驱动轴上。转子安装在转子轴上，以与转子轴一起旋转。轴承支撑组件包括框架、轴承衬套和环。框架与壳体连接并且框架包括框架开口，转子轴延伸穿过该框架开口。框架由第一材料制成。轴承衬套与框架连接。轴承衬套由第二材料制成，该第二材料与第一材料不同。轴承衬套的至少部分穿过框架开口。环围绕轴承衬套。该环还接触框架和轴承衬套，并在穿过框架开口的轴承衬套部分和框架之间保持间隙。轴承容纳在轴承支撑组件中并与转子轴和轴承衬套接触。

用于发电机的轴承支撑组件的示例包括框架、轴承衬套和环。框架构造为与发电机的壳体连接。框架包括框架开口并由第一材料制成。轴承衬套与框架连接。轴承衬套由第二材料制成，该第二材料与第一材料不同。轴承衬套的至少部分穿过框架开口。环围绕轴承衬套。该环与框架和轴承衬套接触并且在穿过框架开口的轴承衬套的部分与框架之间保持间隙。

组装发电机的方法包括用非金属环围绕部分轴承衬套，并且将部分轴承衬套插入框架中的框架开口，使得非金属环接触框架的限定框架开口的内表面。该方法还包括将轴承衬套与框架机械连接，部分轴承衬套延伸穿过框架开口，并将框架与连接到其上的轴承衬套连接到发电机的壳体。

附图说明

图1是发电机前端的剖视图；

图2是用于发电机的轴承支撑组件的透视剖视图；

图3是图2中所示的轴承支撑组件的轴承衬套的透视图；

图4是图2中所示的轴承支撑组件的透视图。

具体实施方式

图1描绘了发电机10的前端。发电机10类似于许多飞机中使用的发电机。发电机10包括壳体12、定子14、转子轴16、转子18和轴承支撑组件20。发电机10的后端在构造上类似于已知的发电机，因此未示出。

壳体12包括具有前表面32的外圆柱形壳体壁30，在该前表面32中设置有多个紧固件开口34(图1中仅可见一个)，用于将轴承支撑组件20连接到壳体12。定子14安装在外圆柱形壳体壁30的内部并固定到外圆柱形壳体壁30。转子轴16设置在壳体12中。转子轴16安装到从壳体12延伸的驱动轴36上。驱动轴36包括前端的花键40，用于连接到发动机齿轮箱(未示出)的主驱动器上。转子18安装在转子轴16上，以与转子轴16和驱动轴36一起旋转。转子18围绕旋转轴线42旋转，壳体12围绕旋转轴线42居中。转子18包括转子芯44和转子绕组46。壳体12、定子14、转子轴16、转子18和驱动轴36都可以类似于已知发电机中的那些部件。

轴承支撑组件20包括框架50和轴承衬套52，框架50也可以称为护环。框架50与壳体12连接并且包括位于中心的框架开口54，转子轴16和驱动轴36延伸通过该框架开口54。轴承衬套52与框架50连接，并且转子轴16延伸穿过框架开口54。在已知的布置中，轴承衬套52由硬化钢制成，并且框架50由铝或镁制成。轴承衬套52由硬化钢制成，以为主轴承56和辅助轴承58提供低磨损表面，轴承衬套52通常是收缩配合或铸造到铝或镁框架50中。当这样配合时，框架50和轴承衬套52的组合热膨胀率大于主轴承56或辅助轴承58的外圈的热膨胀率。因此，轴承衬套52远离轴承56或58的外圈膨胀，这增加了两者之间的间隙，导致微动磨损、腐蚀和降低轴承系统的可靠性。

图2-4描绘了轴承支撑组件100，其以与图1中的轴承支撑组件20类似的方式操作，但旨在减轻不同热膨胀率的影响。轴承支撑组件100还旨在减轻微动腐蚀的影响并增加发电机10的轴承系统可靠性。轴承支撑组件100代替图1中所示的轴承支撑组件20，而发电机10的其余部件保留。

图2描绘了包括框架102的轴承支撑组件100，框架102类似于图1中所示的框架50，轴承支撑组件100还包括轴承衬套104和环106，轴承衬套104类似于图1中所示的轴承衬套52。框架102可以以与图1中所示的框架50类似的方式与壳体12连接。轴承衬套104与框架102连接。但是，如图2-4所示的实施方式中，轴承衬套104并非通过收缩配合或铸造到框架102中而与框架102连接。轴承衬套104和框架102之间的连接将在下面更详细地描述。框架102由第一材料制成，第一材料可以是铝或镁，或者由与图1中所示的框架50的材料类似的其他材料。轴承衬套104由第二材料制成，该第二材料与第一材料不同。轴承衬套104可以由，例如如图1所示的轴承衬套52的硬化钢制成。

环106围绕轴承衬套104。环106接触框架102和轴承衬套104。环106隔离框架102的热膨胀率与轴承衬套104热膨胀率之间的差异的影响。在传热意义上，环106可以有效地将由硬化钢制成的轴承衬套104的热膨胀与由铝或镁制成的框架102的热膨胀分离。环106起到热膨胀吸收器的作用，以使框架102与轴承衬套104分离。这种热膨胀吸收器可以类似于o形环或类似于扁平压缩环，并且在两种情况下，吸收器可以是非金属的。当框架在衬套周围膨胀或收缩时，除了螺栓之外，吸收器在温度变化期间保持同心度。轴承可以与主轴承56和辅助轴承58相同，具有外圈，该外圈也由钢制成。这些轴承56、58的钢外圈具有与轴承衬套104的热膨胀率相同的热膨胀率，这能够控制轴承56、58与轴承衬套104之间的间隙。

如图4中最清楚地看到的那样，框架102包括限定圆柱形内表面112(图2)的中心环形部分110，圆柱形内表面112限定了中心框架开口114，当轴承支撑组件100与壳体12连接时，中心框架开口114相对于转子轴16的旋转轴线42居中。引线开口116可以设置在中心环形部分110中，引线118(图1)可以延伸通过中心环形部分110。中心环形部分110还包括后表面122和前表面124，后表面122和前表面124都是平面并且垂直于旋转轴线42。

框架102还包括从前表面124向前延伸的前圆柱形部分126。前圆柱形部分126也相对于旋转轴线42居中。框架102还包括设置在中心环形部分110中的多个紧固件孔128。紧固件孔128从旋转轴线42径向偏移，与旋转轴线42到前圆柱形部分126的内表面132等距离。紧固件孔128从中心环形部分110的后表面122向前延伸，便于轴承衬套104与框架102的连接。

框架102还包括多个辐条140，辐条140从中心环形部分110沿径向延伸。辐条140围绕中心环形部分110周向间隔开并与外环形部分142连接，以便在外环形部分142、中心环形部分110、相邻辐条140之间限定多个开口144。外环形部分142限定前表面150和后表面152。前表面150平行于后表面152，两个表面150、152均垂直于旋转轴线42。多个螺栓孔154穿过外环形部分142设置，从前表面150穿过外环形部分142延伸到后表面152。螺栓孔154可以与紧固件开口34(图1)和壳体12(图1)对准，以允许通过使用紧固件156(图1)将框架102连接到壳体12。外环形部分142还包括轴向延伸的配合凸缘158，其可以类似于图1中所示的框架50的方式与壳体12键合。

轴承衬套104与框架102连接，使得轴承衬套104的至少部分穿过中心框架开口114。在图2至图4中示出的轴承支撑组件100中，轴承衬套104包括后环形部分170，后环形部分170过渡到径向向外延伸的凸缘172。径向向外延伸的凸缘172限定了前表面174，当轴承衬套104与框架102连接时，该前表面174接触框架102的中心环形部分110的后表面122。

如图3所示，多个耳状物176从径向向外延伸的凸缘172径向向外延伸。相应的紧固件开口178设置在每个耳状物176中。每个紧固件开口178与相应的紧固件孔128对准并接收紧固件180，紧固件180可以是传统式螺栓，用于将轴承衬套104与框架102连接。后环形部分170还限定第一轴承支撑表面182，其是后环形部分170的内圆柱表面。第一轴承支撑表面182是相对于旋转轴线42居中并且构造成支撑图1中所示的主轴承56。第一轴承支撑表面182偏离轴承衬套104的中心线的距离r1，该中心线与旋转轴线42同轴线。后环形部分170轴向延伸远离径向向外延伸的凸缘172，并限定垂直于轴承衬套104的中心线(旋转轴线42)的后端面184。如凹口186的防旋转特征设置在后端面184中。

轴承衬套104还包括前环形部分190，其从径向向外延伸的凸缘172的前表面174向前延伸。前环形部分190限定第二轴承支撑表面192，其构造成支撑如图1所描绘的辅助轴承58。第一轴承支撑表面182和第二轴承支撑表面192由内壁194分开。内壁194设置成防止来自主轴承56的碎屑(如果其失效)损坏辅助轴承58。内壁194包括面向第二轴承支撑表面192的前侧196和面向第一轴承支撑表面182的后侧198。前侧196与后侧198平行，并且内壁194的两侧196、198是平面并且垂直于旋转轴线42，旋转轴线42也可以是轴承衬套104的中心线。当轴承支撑组件100与壳体12连接时，内壁194向内延伸并限定了中心开口210，中心开口210接收转子轴16(图1)。开口210是圆形的并且以旋转轴线42为中心。第二轴承支撑表面192偏离轴承衬套104中心线的距离r2，该中心线与旋转轴线42同轴线。在所示的实施方式中，r1大于r2。

轴承衬套104还包括位于径向向外延伸的凸缘172的前表面174前方的前环形部分190上的外表面220。如图3所示，凹槽222设置在外表面220中并从外表面220向内延伸到前环形部分190中。回到图2所示中，环106容纳在凹槽222中。凹槽222位于内壁194的前轴侧，其将凹槽222布置在内壁194的与第二轴承支撑表面192相同的轴侧上。

环106容纳在凹槽222中，使得环106的暴露表面226相对于凹槽222与前环形部分190的外表面220基本齐平，但略微径向向外偏离前环形部分190的外表面220。如果需要，如有足够的长度来保持对准，则可以设置类似于凹槽222的多个凹槽和类似于环106的多个环。环106可以是o形环，其使轴承衬套104的外表面220偏离框架102的内表面112。环106可由轴承级聚酰亚胺制成，例如或含氟弹性体。这将铝或镁框架102与钢轴承衬套104分开，使得轴承衬套104的热膨胀率可以与容纳在轴承衬套104中的轴承56、58(图1)的各个外环的热膨胀率相等或几乎相同。环106用作主要对中装置，以确保轴承56、58和转子轴16的适当同心度，而在轴承衬套104和框架102之间没有实际干扰。环106吸收用于初始安装轴承衬套104和框架102的干涉。除了由环106对轴承支撑组件提供的对中之外，使用螺栓180将轴承衬套104螺栓固定到位以确保正确对准并且可以安装防松丝(未示出)以防止被干预。

可以通过用非金属环(例如环106)围绕部分轴承衬套104来组装发电机10。接下来，该部分轴承衬套104可以通过框架开口114插入，使得非金属环接触框架102的限定框架开口114的内表面112。然后，轴承衬套104与框架102连接，部分轴承衬套104延伸穿过框架开口114。然后将框架102和连接到其上的轴承衬套104连接到发电机10的壳体12。轴承衬套104和框架102之间的连接是螺栓连接的机械连接，其不同于收缩配合或铸造到框架102的连接。

上面已经具体描述了发电机和用于发电机的轴承支撑组件。在阅读和理解前面的详细描述后，将能对其进行修改和变更。然而，本发明不仅限于上述实施方式。相反，本发明广泛地由所附权利要求及其等同物限定。此外，应当理解，可以期望将各种上述公开的和其他特征和功能或其替代或变型组合到许多其他不同的系统或应用中。此外，本领域技术人员随后可以做出各种目前无法预料或未预料到的替代、修改、变化或改进，这些也将被所附权利要求涵盖。