带推力系统的电机的制作方法

文档序号:7494558阅读:319来源:国知局
专利名称:带推力系统的电机的制作方法
技术领域
本发明涉及一种带推力系统的电机。
背景技术
现有的带推力系统的电机通常使用环氧树脂组装。这种电机虽然差强 人意,但仍存在几点不足环氧树脂的施用不能"依赖"于制造技术;环 氧树脂的固化需要数小时,从而明显使组装过程多出数小时并使在任意时 刻"在处理中"的电机数量增加;环氧树脂在硬化后通常具有尖利的边缘, 从而使之难以操作。因此,需要一种能够消除在制造过程中对环氧树脂的 需求的电机结构。

发明内容
一方面,电机包括定子和带转子轴的转子。该转子轴包括一基本连续 地围绕转子轴形成的定位槽。该定位槽具有一基壁(基部)和一对相对的 侧壁。该基壁布置成基本上平行于转子轴的纵轴线。所述一对相对的侧壁 基本垂直于所述纵轴线地从所述基壁延伸出。电机包括安装在所述转子轴 上的推力系统和一设置在所述槽中的定位器,该定位器用于沿转子轴将推 力系统定位在一预定位置处。
另一方面,电机包括定子和带转子轴的转子,在该转子轴中形成一定位槽。该电才几具有设置在转子和定子的端部上的端盖和安装在转子轴上的 推力系统。该推力系统包括一构造成旋转地支承转子轴、保持在端盖中的 套筒轴承。电机还包括一设置在所述定位槽中的定位器,该定位器用于将 推力系统定位在一预定位置处。该推力系统包括一沿转子轴设置在所述轴 承与所述设置于定位槽中的定位器之间的间隔件。间隔件包括从间隔件的 一面朝向定位器延伸的保持凸缘,所述保持凸,造成至少部分地包围所 述设置于定位槽中的定位器的外周。
再一方面,电机包括定子、带转子轴的转子、安装在所述转子轴上的 推力系统。电机具有设置在转子和定子的端部上的端盖。所述端盖包括端 部开口的锁孔形狭槽,以接纳用于将所述端盖固定到定子上的紧固件。


图l是一个实施例的电机的透视图; 图2是电机的剖视图3是图2的局部放大图,其中示出该实施例的推力系统,图3A、 3B、 3C是进一步放大的视图4是系统风扇的透视图5是图l的局部放大图,其中示出连接端盖与定子的紧固件的区域; 图6是端盖的安装凸片的放大视图,其中包括一完整的狭槽; 图7是端盖的安装凸片的放大视图,其中包括一锁眼狭槽。
具体实施例方式
参照图l-2,本发明的一实施例的电机总体上以ll表示。电机总体上 包括一具有绕组13和定子芯(总体以14表示)的定子12,定子芯则包括 叠片14a。总体以15表示的转子与定子磁耦合并具有转子芯16和转子轴 17。电机还包括固定在定子芯14上的端盖19。电机ll适于用作干燥器电 机。在应用于干燥器时,轴的一端具有一用于安装皮带(未示出)的开槽 皮带轮21,该皮带用于使干燥器筒旋转。在本发明的范围内可设想到电机的很多其它应用。
参照图2-3,在转子轴17上安装有第一推力系统25。第一推力系统25 包括一安装在其中一个端盖19中并接纳在转子轴17上的套筒轴承27。端 盖19具有与轴承的外周面27a相接触的肋29 (有时称作"支承槽脊")、 与轴承的内表面27b相接触的保持架臂31,从而将轴承夹持在所述肋与臂 之间。肋29和臂31—同将轴承27保持在端盖19中。应当指出,这里所 用的术语"内"、"外"皆是为了便于对附图的说明,而不对本发明的范 围形成限制。端盖19适当地为例如铝质的金属铸件,但也可以是模制塑料 件等。保持架可选地与该铸件分离地制成。
推力系统25的内、外垫團35a、 35b设置在轴承27的相对两侧上。在 本实施例中,所述垫圏是薄的钢垫團,例如淬硬钢垫圏。
从外垫圏35b向外设有一间隔件37。在本实施例中,所述间隔件由尼 龙制成并且厚约0.125英寸。该间隔件的内径大小设计成在轴17上滑动, 外径大小设计成大于外垫圏35b,从而在当轴承例如在对轴的冲击或其它 向内的力的作用下相对于轴向内移动时,间隔件的内表面会贴靠在端盖的 肋29上,从而通过端盖19而不是通过轴承27 "抵消"或传递所述力。
从间隔件37向外设有一外O型圏41 (广义地,定位器或圏).O型 圏41放置在一体形成在轴17上的定位槽43 (图3A)中。O型圏适当地 由弹性材料例如橡胶等制成。O型圏的内径大小设计成明显小于的轴的全 径从而能够被容纳于槽43中。O型闺的截面可以不是圆形的。
参照图3,本实施例的槽43与轴17的外端45相距一精确距离地形成 于该轴中。继而,推力系统25相对于槽(和O型圏)精确地定位,如下 文所述。或者,槽43可形成于轴中而不考虑与该轴17的端部的距离,而 推力系统可筒单^目对于槽精确定位,而不必同时相对于槽和轴端部定位。 相反地,轴端部也可用作定位器.另外,定位器可具有其它构型,可包括 附加于O型圏和轴端部或者取代的O型圏和轴端部的其它特征部。
槽43基本连续地围绕轴17延伸并具有恒定的形状。槽43包括一倒角 的内边缘44 (图3A示出槽,省略了O型圏),在本实施例中,倒角的角
8度A约IO。。外边缘46以一例如约20。的较大角度B倒角。或者,所述 边缘可具有半径或其它使边缘光滑的构型。倒角(或类似构型)是有利的, 因为它们防止在向轴上组装各种部件时造成损坏,特别地,向外的倒角可 防止O型圏因反抗轴向力而被损坏。
在槽的内、外边缘之间布置一基壁48和一对相对的侧壁50、 52。所 述一对相对的侧壁包括从内边缘朝向轴的轴线向内延伸的内侧壁52、和从 外边缘朝向轴的轴线向内延伸的外侧壁50。内边缘内侧壁52与外侧壁50 之间的宽度对应于O型圏的宽度,使得O型團可被接纳于槽中(见图3B )。 基壁48布置成基本并行于轴的轴线,并相对于轴17的外周具有一定的深 度,以使至少约33%的O型圏周缚4皮接纳于槽中,例如接纳约40%。应 当指出,0型圏41至少约33%^1接纳在槽中,其中不计倒角的深度。
为进一步阻止或限制O型圏响应于轴向力的运动,内側壁52和外侧 壁50可沿径向从基部延伸出,以使羞本垂直于基壁48。内侧壁52和外侧 壁50分别通过弯曲的或倒圆的边缘54连接到基壁48,以使得槽43—除了 倒角的边缘以外一具有如图3A所示的U形或倒圆的方形横截面。侧壁52、 50相对于基壁的基本垂直于的定向阻止了定位器O型團41沿轴17的轴向 运动。
为阻止或限制O型圏41离开槽的径向运动,间隔件37包括一##凸 缘42,如图3和3B最佳示出的。保持凸缘42可以是间隔件的外表面上的 连续环形突起,该突起在间隔件上定位成基本围绕并至少部分地伸出O型 圏41的最外部的周向面。保持凸缘沿轴向相对于轴17延伸,至少经过槽 的一半宽度,但该保持凸缘也可以伸出到O型圏之外任何合适的量。保持 凸缘与槽43配合以至少部分地包围O型團从而阻止或限制O型闺的轴向 和径向运动。保持凸缘可与间隔件一体形成。但凸缘也可以与间隔件分离 地形成,并且以任合合适的方式附装在该间隔件上。尽管此处说明的凸缘 是连续的突起,在其它实施例中,凸缘也可以包括围绕O型圏布置在间隔 件的周向上的、多个相互间隔的突起。
再参照图3,从0型圏进一步向外是一轴承盖51和一毂團53。轴17的外端45带有螺紋,以便通过其它元件或不在该外端上附装元件而接纳一 干燥器鼓风机(未示出)。
从轴承向内与内垫围35a相对地设置有一止推环57和一 内O型圏59。 本实施例的止推环是环形的,并包括一从其内表面63向内延伸的空隙61 以接纳内0型圏59。由于下述原因,空隙61的大小和形状设计成4吏得0 型圏59从止推环57的内表面63向外延伸。另外,空隙61的大小和形状 设计成,当O型圏59被压缩时,该O型圏可被完全地或基本完全地接纳 在该空隙中,从而不会如在下述实施例组装期间那样从内表面向外伸出。 在本实施例中,止推环由尼龙制成,O型圏由例如橡胶的弹性材料制成。
从止推环向内,推力系统25还包括一用于吸收(消减)推力系统中的 公差或变动的容差系统71。容差系统71包括用于冷却电机11的风扇67 (更广义地,最内侧的部件)的一部分,风扇67安装在转子轴17上并通 过容差系统71固定就位。容差系统包括一沿周向延伸到风扇67的毂74 中的可变形部或凹部73。凹部73是在组装电机期间形成的(即,它不是 预形成在毂中的),如下文在示例性组装方法中所述的,该凹部的深度D 可变化以吸收系统中的公差或变化。该毂还包括预形成在毂中并且形成为 有利于组装的倒角的边缘75。容差系统71还包括从轴17延伸出的凸起79。 在本实施例中,凸起79是一体形成于轴17中的巻边环(rolled collar) 80 的外边缘。也可设想到很多其它构型。毂中的凹部73—般在组装期间由凸 起79形成,从而将凸起79安装在塑性变形的毂74中。
参照图4,风扇毂74包括用于方便组装和防止毂断裂的凹口 83 (广义 地,"切去部")。实心的连续毂在固定到巻边环上时可能会断裂。因此, 如图所示,毂74包括两个凹口83,也可以〗吏用其它数量的凹口 (例如3-4 个)。该设计优于其中毂具有多个用于将风扇保持在巻边环上或其它从轴 凸起的结构上的肋的现有技术。然而,风扇67是可选的。止推环57可包 括容差系统71的在这里描述为形成于风扇67中的部分。
在一个实施例中,这样将推力系统25组装在轴17上首先将风扇67 的毂74滑套在轴上;接下来,在轴上设置止推环57、内0型圏59、外垫圏35a和端盖组件19 (包括轴承27 ),然后是外垫圏35b和间隔件37; 沿轴向对间隔件37施加向内的压力以将内O型圈59压入止推环57内的 空隙61中。
所述压力也迫使风扇毂74进入巻边环80的凸起79上的位置,从而形 成凹部73。(注意,如果容差系统是止推环57的一部分而不是如图所示 的是风扇67的一部分,则止推环与巻边环相接合。)当相对于槽43精确 定位推力系统25时释放压力,这时凹部具有如图3C所示的深度D。根据 凸起79的位置以狄扇67、止推环57、内O型圏59、垫圏35a、 35b、 端盖组件19 (包括轴承27 )和间隔件37的厚度,所述深度D可变化。换 言之,容差系统71吸收电机ll的上述各部分中的所有公差或变化,从而 不论各部件中的变化如何都会使推力系统25被精确地定位。
在^放压力后,外O型圏41被放置在轴17的外端上(该O型围可能 需要被绷紧或膨胀),并被向内移动直到放置在槽43中。 一旦0型圏41 被移动,则如图3所示地设置推力系统25。本实施例的推力系统25允许 轴具有一预定量的自由轴端游隙,例如小于约0.020英寸,或在约0.002 到约0.015英寸之间。此后可安装其余的、待安装在轴17的外端上的部件 (例如,干燥器盡itX机)。应当指出,在轴17上装配推力系统25之前, 所述轴已被压入转子芯16中,在转子芯的与推力系统相对的一侧还在该转 子芯中压入一离心致动器87 (图2)。在该实施例中,推力系统25被设置 在定子芯14的与承栽负载(用于皮带的开槽皮带轮21 (图1))的轴端部 相对的一侧。这种布置方式降低了轴承温度,整体上提高了电机的可靠性 和使用寿命。
参照图5,各端盖19均包括从端盖的肋或支承槽脊(图5)沿径向延 伸出的多个支腿90。支腿卯的外端具有形成于其上以用于与定子的端面 相接合的安装凸片。在现有的端盖上,端盖或端盖安装凸片的外端边缘可 伸出定子的周界,使的凸片的伸出部分易于被冲击。如果对现有技术的端 盖施加沖击,则会改变定子与转子之间的气隙,而不利地影响电机的工作。
参照图6,为了解决伸出的安装凸片的问题,端盖19的安装凸片92具有完整的狹槽100以接纳紧固件93。在本实施例中,紧固件是螺钉,但 也可使用螺栓、铆钉或其它类似的元件。在组装期间,螺钉通常会将叠片 14a拉入狭槽中一些以确保连接良好,在端盖的安装凸片中设计完整的狭 槽使得安装凸片的在紧固件外的材料被"移除",从而所述凸片不再伸出 定子。在定子芯14受到冲击时,端盖19不被影响,从而防止了对端盖和 电机的损害。
为了对紧固件提供额外的支承,端盖的安装凸片92可^1计有如图7 所示的锁孔狭槽IIO。与完整的狭槽相似,锁孔狭槽110是端部开放的狭 槽。而在锁孔狭槽的实施例中,该狭槽的外侧部分比内侧部分窄。特别地, 锁孔狭槽包括紧固件开口 114和从紧固件开口 114穿过凸片的外边缘120 延伸的窄狭槽部118。锁孔狭槽的紧固件开口 114的大小和形状设计成接 纳诸如如图5所示的螺钉93的紧固件。锁孔狭槽的窄狭槽部118比紧固件 开口 114窄。安装凸片的邻近窄狭槽部118的部分124构造成提供当紧固 件被^/v定子芯时可供紧固件头部贴靠的附加凸片材料。当紧固件被上紧 在定子芯中时,锁孔狭槽的窄狭槽部防止紧固件头部和紧固件上部杆倾斜 和/或断裂。
在一实施例中,完整的狭槽和/或锁孔狭槽可在浇铸端盖时与端盖一体 形成。例如,可在端盖模具中放入模具零件以在端盖的安装凸片中形成狭 槽。或者,可在浇铸端盖之后,利用二级加工在安装凸片中形成狭槽。可 使用任何方法来在端盖的安装凸片中形成狭槽。
本发明的实施例实现了比现有技术的电机更节约的生产工艺。例如, 可无需环氧树脂地生产电机,从而使生产过程更快、更成本有效、更准确。 该新型电M能更好地控制轴延伸公差。另外,轴承面的推力载荷小于或 等于现有技术的电机,从而将轴承的温度保持在可接受的水平上。应当指 出,推力系统确保的自由轴端游隙使得两个轴承面上不能同时发热。换言 之,在任意时刻,推力载荷仅作用在轴承面之一上。(本发明的)推力组 件比采用球轴承的推力组件更便宜,比采用PAL螺母的組件更精确、更易 于拆卸。本发明的推力组件的一些实施例还可抵抗轴两侧的冲击。上述间隔件
将冲击力传递到端盖,因此轴承不受载。槽中的o型围也用于将组件保持
就位。两侧的o型围还起到降低电机噪声的作用。
o型圏位于槽中的结构的另一优点是降低了公差积累。槽距轴端的尺
寸准确,组件根据槽和o型圏定位。作用在轴上的全部推力都通过一个推
力系统抵消,而不是如现有技术的电机中那样通过两个推力系统。向内的 推力通过端盖借助间隔件抵消,向外的推力也通过端盖抵消。这样,推力 系统工作以防止在沿任意方向、沿着或平行于轴的轴线的冲击载荷或力的 作用下对轴和电机造成损害。另外,仅轴槽、o型圏和組件中的公差影响 到自由轴端游隙。因为不需要在转子/定子的另一侧承受推力,所以公差累 积明显减小。从而使生产工艺更有效,使推力系统中的自由轴端游隙更精
确。在一实施例中,公差小于0.020英寸,或甚至在约0.002到0.015英寸之间。
当介绍本发明的或优选实施例的元件时,用语"一"、"该"、"所 迷"用于表示一个或多个元件。用语"包括"、"包含"、"具有"应理 解为包括性的并表示可能存在除所列的元件外的其它元件。
在不背离本发明的范围的情况下,可对上述结构、产品和方法可做出
各种改变。应理解,上述说明和附图中所含的所有实质内容都应解释为示 例性而非限制性的。
权利要求
1.一种电机,包括包括中心孔的定子组件;放置在所述中心孔内的转子组件,该转子组件包括从所述中心孔的至少一端延伸出的转子轴,该转子轴包括形成于其中的定位槽,该定位槽基本连续地围绕所述转子轴形成,该定位槽具有一基壁和一对相对的侧壁,该基壁布置成基本并行于所述转子轴的纵轴线,所述一对相对的侧壁基本垂直于所述纵轴线地从所述基壁延伸出;安装在所述转子轴上的推力系统;和定位器,该定位器至少部分地在所述相对的侧壁之间设置在所述定位槽中,所述定位器位于一沿转子轴的预定位置处以限制推力系统沿所述转子轴的运动。
2. 根据权利要求l所述的电机,其特征在于,还包括连接到定子组 件的端部的端盖,转子轴从该端部伸出。
3. 根据权利要求2所述的电机,其特征在于,所述端盖包括端部开 口的锁孔形狭槽,以接纳用于将所述端盖固定到定子上的紧固件。
4. 根据权利要求3所述的电机,其特征在于,所述端盖的端部开口 的锁孔形狭槽设置在端盖的周界上,以使端盖的周界能在该端盖被紧固件 固定到定子时与定子的外周对齐,该端部开口的锁孔形狭槽定位在所述周 界上以限制端盖的周^!M申出到定子的外周以外。
5. 根据权利要求l所述的电机,其特征在于,推力系统包括套筒轴 承和间隔件,所述套筒轴承容纳在端盖内的开口中,并且旋转地支承转子 轴,所述间隔件沿转子轴设置在所述轴承与所述定位器之间。
6. 根据权利要求5所述的电机,其特征在于,所述间隔件包括从间 隔件的一面朝向定位器延伸的保持凸缘,所述保持凸缘构造成至少部分地 包围所述定位器的外周。
7. 根据权利要求6所述的电机,其特征在于,所述间隔件包括用于接纳转子轴的开口 ,保持凸缘包括在所述间隔件的所述面上的环形突起, 所述环形突起的内径的大小设计成当间隔件^t置在转子轴上时与设置在 定位槽中的所述定位器的外周相配。
8. —种电机,包括 包括中心孔的定子组件;放置在所述中心孔内的转子组件,该转子组件包括从所述中心孔的至 少一端延伸出的转子轴,该转子轴包括形成于其中的定位槽; 设置在所述定位槽中的定位器;和安装在所述转子轴上的推力系统,该推力系统包括套筒轴承和间隔件, 所述套筒轴承构造成旋转地支承转子轴,所述间隔件沿转子轴设置在所述 轴承与所述定位器之间,所述间隔件包括从间隔件的一面朝向定位器延伸 的保持凸缘,所述保持凸缘构造成至少部分地包围所述设置在定位槽中的 定位器的外周;所述定位器、间隔件和套筒轴承构造成相互作用以沿所述转子轴将推 力系统定位在一预定位置。
9. 根据权利要求8所述的电机,其特征在于,所述间隔件还包括用 于接纳转子轴的开口 ,保持凸缘包括在所述间隔件的所述面上的环形突起, 所述环形突起的内径的大小设计成当间隔件^^文置在转子轴上时与设置在定位槽中的所述定位器的外周相配。
10. 根据权利要求8所述的电机,其特征在于,该定位槽基本连续地 围绕所述转子轴形成,该定位槽具有一基壁和一对相对的侧壁,该基壁布 置成基本并行于所述转子轴的纵轴线,所述一对相对的侧壁基本垂直于所 述纵轴线地从所述基壁延伸出。
11. 根据权利要求10所述的电机,其特征在于,所述定位槽的基壁 和一对相对的侧壁通过倒圆的角部连接。
12. 根据权利要求8所述的电机,其特征在于,所述端盖包括端部开 口的锁孔形狭槽,以接纳用于将所述端盖固定到定子上的紧固件。
13. 根据权利要求12所述的电机,其特征在于,所述端盖的端部开口的锁孔形狹槽设置在端盖的周界上,以使端盖的周界能在该端盖被紧固 件固定到定子上时与该定子的外周对齐,该端部开口的锁孔形狹槽定位在 所述周界上以限制端盖的周界伸出到定子的外周以外,
14. 一种电机,包括 包括中心孔的定子組件;放置在所述中心孔内的转子组件,该转子组件包括从所述中心孔的至 少一端延伸出的转子轴,该转子轴包括形成于其中的定位槽; 安装在所述转子轴上的推力系统;至少部分地设置在所述定位槽中的定位器,所述定位器位于一沿转子 轴的预定位置处以限制推力系统沿所述转子轴的运动;和连接到定子组件的延伸出转子轴的端部的端盖,所述端盖包括端部开 口的锁孔形狭槽,以接纳用于将所述端盖固定到定子上的紧固件;其中,所述端盖的端部开口的锁孔形狭槽设置在端盖的周界上,以使 端盖的周界能在该端盖被紧固件固定到定子上时与该定子的外周对齐,该 端部开口的锁孔形狭槽定位在所述周界上以限制端盖的周界伸出到定子的 外周以外。
15. 根据权利要求14所述的电机,其特征在于,该定位槽基本连续 地围绕所述转子轴形成,该定位槽具有基壁和一对相对的侧壁,该基壁布 置成基本并行于所述转子轴的纵轴线,所述一对相对的侧壁基本垂直于所 述纵轴线地从所述基壁延伸出。
16. 根据权利要求14所述的电机,其特征在于,推力系统包括保持 在端盖中的套筒轴承,该套筒轴承构造成旋转地支承转子轴;推力系统包 括沿转子轴设置在所述轴承与所述定位器之间的间隔件,所述间隔件包括 从间隔件的一面朝向定位器延伸的保持凸缘,所述保持凸缘构造成至少部 分地包围设置在定位槽中的所述定位器的外周。
17. 根据权利要求16所述的电机,其特征在于,所述间隔件还包括 用于接纳转子轴的开口 ,保持凸缘包括在所述间隔件的所述面上的环形突 起,所述环形突起的内径的大小设计成当间隔件M置在转子轴上时与设置在定位槽中的所述定位器的外周相配。
18.根据权利要求17所述的电机,其特征在于,所述定位器包括一 弹性圏。
全文摘要
本发明涉及一种电机,包括定子和带有转子轴的转子,该转子轴具有纵轴线。该转子轴包括一基本上连续地围绕所述轴形成的定位槽。该定位槽具有一基壁和一对相对的侧壁。该基壁布置成基本上平行于转动轴线。所述一对相对的侧壁基本垂直于所述转动轴线地从所述基壁延伸出。该电机包括安装在所述转子轴上的推力系统和一设置在所述槽中的定位器,该定位器用于沿转子轴将推力系统定位在一预定位置处。
文档编号H02K7/08GK101635482SQ200910149360
公开日2010年1月27日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月18日
发明者B·M·纽伯格, P·S·约翰逊 申请人:艾默生电气公司
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