专利名称：动平衡式小型电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小型电动机，该电动机包括一定子、一带有一转子轴的转子，以及一布置有一被驱动元件的转子轴突伸轴端部。本发明还涉及一种例如使电动机动平衡的方法。
特别是在需要用小型电动机带动相对较大构件旋转的场合，可能会产生不利于这些特殊用途的振动。当把构件直接设置在电动机的转子轴上并将其做得相对较为扁平(但直径经常超过电动机的直径)时，特别容易发生上述问题。这样的构件可以是例如风扇扇叶、滤盘或由电动机驱动的其它任何类型的构件。对于那些与电动机的结构尺寸相比显得比较大的、并且只座落在转子轴的一小部分上的构件而言，轴向的摆动将会对不希望有的振动产生起相当大的作用。对很多场合而言，另一个内在的缺陷是，小型电动机的转速经常是非常高的，这样就会使振动进一步地加强。出于空间方面的原因，在某些场合采用扁平型的电动机，因此，转子会由于其长度较小而不能保持平衡。
本发明的目在于，提供一种能以低振动运转的小型电动机。
本发明的目的是这样实现的，即，将转子轴的另一端也设计成为一突伸在轴端部，并在所述另一个轴端部上布置一平衡件，该平衡件具有为了被驱动元件的动平衡而预先确定的质量或重量分布。在所有已知的情况下，即被驱动元件具有相对较大的尺寸，并且所述小型电动机在大多数时间里要驱动与其比较质量或重量相当大的物件，用于布置所述元件的轴端部只在一侧突伸。在此类电动机的迄今为止尚未被赋予功能的、通常由端罩封闭的另一侧上采取了一种不同寻常的措施，即设置一突伸的轴端部，以便安装一平衡件。通常，有限的安装空间只对安装被驱动元件(如风扇扇叶、滤板等)那一侧有影响。而在另一侧，有限安装空间的影响就显得比较次要，因而平衡件可以具有非常大的尺寸，并能配备足够的质量或重量。这样就允许极佳的动平衡作用。除了低噪声或低振动的运行以外，轴承上的载荷也被减小，进而延长其使用寿命。可以将平衡件设计成这样，即，它适于安装附加的重块或质块，也适于除去一些部分。采用这样一种方案，还可以进一步地增大被驱动元件的质量或重量。此外，由于转子或安装在转子上的被驱动元件的轴向摆动所造成的非动平衡状态(回转力矩)可以借助在距其有一定轴向距离的第二平面上的平衡件来补偿。在以前所采用的被驱动元件中，这种轴向摆动必须保持为非常小。这样就对所述元件的制造以及装置的安装带来了更高的要求，从而导致较高的生产成本。由于采用了平衡件，对轴向摆动允差的要求就不必太高，这同样可以降低被驱动元件的制造和安装成本。在此，突伸的轴端部特别是指伸出轴承点的一个轴端部。
本发明的一种变型的特别优点是，被驱动元件是圆盘体，其直径大于转子或定子的直径。在这种圆盘体中，与转子轴接触的表面相对较小，因而也可能在安装(例如胶结、压配或类似的安装)到转子轴上的过程中产生轴向摆动。具有合适尺寸的平衡件的动平衡作用非常适用于具有较大直径的、薄的被驱动元件。
上述的优点在定子和转子为扁平状的情况下特别显著。被称之为扁平型电动机的结构(如扁平电动机、杯形电动机)迄今为止都没有提出过采用平衡件的方案。按照本发明，此类电动机的原先封闭的后侧可以被一突伸的轴端部穿过，以便安装平衡件。
为了在平衡件的侧面看到尽可能小的轴向安装长度，平衡件最好是圆盘形的。在圆盘形的平衡件中，通过略微改变质量或重量的分布，就可以获得令人满意的效果。
有利的是，平衡件可以用具有较高比重的材料制成，如黄铜、钢或紫铜，所期望的质量或重量分布可以通过用机加工刻槽来实现。这意味着例如可以将一单个的套筒固定于转子轴，然后按照所需的平衡效果，在特定的点上加工出若干个或单个槽。凹槽的位置可以由合适的机器快速地探测，同时形成这些槽。
然而，也可以将平衡件设计成一个可以在其内或其上布置和／或安装平衡重块的载体元件。这些平衡重块的质量和位置在载体元件上是可变化的。各平衡重块可以逐渐过渡到很细微的程度，以便用令人满意的精度获得相应的结果。
例如，可以采用具有合适比重的胶体(paste)作为平衡重块。例如，如果将载体元件设计成具有各不同接纳腔的中空体，就可以通过引入具有相应比重的预定胶体来实现所期望的平衡效果。胶体的组份取决于所需的质量或重量，并且可以含有诸如金属粉末之类的添加剂。
然而，平衡重块还可以包括若干个金属球。这些金属球可以布置在胶体中。各金属球可以做成不同的直径，并按照材料和尺寸而具有一定的比重。此外，可以将它们预先设置在载体元件上，并借助合适的装置来移动，而取得调节的目的，因而有时只需要移动质量或重块，不必添加或去除。
在一种特别有利的方案中，可以设置一壳体，两轴端部可以伸出壳体，可以将被驱动元件或平衡件设置在壳体外侧。对于这样一种结构的小型电动机而言，必须注意设置平衡件的轴段是从另一端伸出的。不必附加的措施，因而可以使电动机保持有紧凑的结构。
虽然可以采用很多不同的安装体来作为被驱动元件，但按照一实施例，所述安装体是风扇扇叶。风扇扇叶被广泛使用，其用途多样。现在可以借助一个相对较小的电动机来驱动相对较大的风扇扇叶，不会由于振动而招致任何不利的结果。
然而，还可以采用一可选用的滤盘来作为被驱动元件。滤盘通常是由布置成为一复合系统的不同材料构成，由于制造类型的关系，很可能造成不平衡或轴向摆动。设置平衡件足以补偿这样的不平衡或轴向摆动，即使转速再高也无妨。
此外，本发明涉及一种用于使如权利要求1至11中任一项所述的小型电动机实现动平衡的方法。借助该方法，可以简单地使具有相对较大被驱动元件的转子轴获得平衡，不会不利地影响小型电动机的构造。为此，在转子轴的与设置有被驱动件的那一轴端部轴向隔开的另一突伸轴端部上布置一个平衡件，整个转子的动平衡是这样实现的，即，在平衡件上去除或安装或移动至少一部分平衡重量。这意味着可以在转子轴的突伸端部上的支承点以外的位置进行平衡作业。
较佳的是，动平衡作业是借助布置在定子内的转子来进行的。于是，可以包括被驱动元件在内，将小型电动机整个安装起来，被滑配到另一轴端部上的平衡件(可以同时有若干个平衡件)有多种安装和设计的可能性。因此，可以大大简化动平衡作业。在现代动平衡机器的帮助下，人们可以快速地确定平衡件在轴端部的安装位置及其重量分布。
有利的是，可以通过除去平衡件上的材料来去除至少一部分平衡重量。在此情况下，可以将一例如钢制的金属套筒压配或胶结到突伸轴端部上，然后在确定了不平衡情况之后，通过钻削、铣削或其它机加工或侵蚀作业等在一特定的位置上形成凹槽。
下面将结合附图来更详细地描述本发明的实施例。
图1是一带有平衡件和被驱动圆盘体的扁平型电动机的侧面示意图；以及图2是一带有平衡件和被驱动圆盘体的传统小型电动机的侧面示意图。
如图1所示的小型电动机包括一被表示为外转子的转子1、一定子、一布置在定子2上的轴承箱3、以及一转子轴4。在此情况下，由于包括转盘5和定子2的电驱动元件具有相对较小的轴向长度，因而该电动机是一种扁平型电动机。转盘5包括一未详细示出的永磁铁环。定子2上布置有分布至磁铁环内侧的线圈，这些线圈受到一通过电动机电子系统的受控直流电的激励。
转盘5牢固地座落在转子轴4上，该转子轴穿过轴承箱3，并最好是支承在两个相互间隔的滚柱轴承上。转子轴4包括一第一突伸端部6，该端部可用来安置一圆盘状的附加元件7。所述附加元件7可以是各种不同的构件，例如风扇扇叶、滤盘等。然而，本发明并不限于所述的构件，因为动平衡作业可以独立于各种附件元件7来进行。附加元件7最好是压配在第一端部6上。
布置有一圆盘状平衡件9的转子轴4的第二端部8从另一侧伸出轴承箱3。
附件元件7是一个与小型电动机相比具有相当大质量或重量的相当大的构件，因而必须要进行平衡作业。迄今为止，这些元件只进行过静平衡处理，这通常是对附加元件本身进行的。如图1所示，附件元件7还可以具有一轴向摆动，这个摆动由角度β夸大地表示。虽然以这种方式安装的附件元件7可以非常方便地实现静平衡，但相对较高的转速还是会造成回转力矩载荷，这将可能导致振动。为补偿这些载荷，在轴端部8上安装有平衡件9。
下面将结合上述实施例来更详细地描述本发明的操作和功能。
就动平衡而言，重要的是，将平衡件9和附加元件7以轴向间隔的关系布置在同一转子轴5上，藉以将质量或重量布置在不同的平面上。附件元件7被布置在平面1上，而平衡件9在平面2上。与转子1和附加元件7相比，平衡件9具有较小的直径，并且由比重较高的材料制成。在本实施例中，采用一钢盘作为平衡件9，该钢盘压配在轴端部8上。在已经进行了静平衡作业之后，将开始进行动平衡作业。动平衡作业最好是这样进行的，即在实际上由相应装置精确地确定在平衡件9中的若干个点上设置若干个凹槽，从而在平衡件9上形成不均匀的质量或重量分布。所述不均匀的重量分布是对附加元件7的轴向摆动的一种动态补偿手段。去除平衡件9上的材料或设置凹槽可以通过铣削或类似的机加工或磨削加工工艺来实现。在平衡作业的过程中，重量或质量的补偿可以在平衡件9的前侧进行，也可以在其外周进行。
可以进一步地看到，需彼此相对地进行补偿的元件7和9分别位于转子轴4的最外侧，电动机的实际驱动部分位于这两个元件之间。考虑到突伸端部8的使用，平衡件9可以具有相对较大的尺寸，从而获得极佳的平衡特性。如果对平衡件9选择足够大的重量，也可以省略开始时的静平衡步骤。
下面将结合图2来详细地描述本发明的第二实施例。
如果构件相同或具有相同的作用，就采用与以上描述相同的标号。下面将仅讨论决定性的不同之处。
图2所示的小型电动机是一个被固定的定子壳体10包围的电动机1，并且包括一内转子(未详细示出)。该电动机可以是一无刷直流电动机或钟罩式电枢电动机。在该实施例中，转子轴从定子壳体10的两侧突伸，附件元件7(例如一风扇扇叶)被布置在一侧，而圆盘状平衡件9被布置在另一侧。在此情况下，尤其是为了补偿附件元件7的轴向摆动β，也是通过设置凹槽来进行动平衡作业。由于有这样一种结构，不需要对附加元件7有过高的制造要求，因为这些元件可以用较低的精度来制造并安装在轴端部6上。因此，可以将生产成本降到相当低的水平。虽然平衡件9只占据了相对较小的空间，但由于该平衡件的作用，可以将工作过程中的振动降至非常低的水平。特别是对于轴承的使用寿命和对于噪声而言，这也是有积极作用的，所述的特征对于安装有这样一种小型电动机的特定产品的销售而言是一个很具有决定性的因素。
然而，该方案的优点在于，不必对小型电动机的电驱动部分加以变化来实现所述的积极特性。只需要一根较长的轴和一个带有开口的端罩即可。可以排除对绕组和磁性系统的影响。
如图所示的平衡件9可以代表所有其它可能的实施例，如具有附加可变质量或重量部分等的载体元件。
权利要求
1．一种小型电动机，包括一定子(2)、一带有一转子轴(4)的转子1、以及一设置有一被驱动元件(7)的转子轴(4)的突伸轴端部(6)，其特征在于，转子轴(4)的另一轴端部(8)也被设计成一突伸轴端部，一平衡件(9)被设置在所述另一轴端部(8)上，该平衡件具有为了被驱动元件(7)的动平衡而预先确定的质量或重量分布。
2．如权利要求1所述的小型电动机，其特征在于，所述被驱动元件(7)是一圆盘体，其直径大于转子(1)或定子(2)的直径。
3．如权利要求1或2所述的小型电动机，其特征在于，所述定子(2)和转子(1)为扁平型构造。
4．如权利要求1至3中任一项所述的小型电动机，其特征在于，所述平衡件(9)为圆盘形。
5．如权利要求1至4中任一项所述的小型电动机，其特征在于，所述平衡件(9)是用例如黄铜、钢或紫铜之类的高比重材料制成，所需的质量或重量分布特别是通过用机加工工艺做出凹槽来实现的。
6．如权利要求1至5中任一项所述的小型电动机，其特征在于，所述平衡件(9)被设计成一载体元件，该载体元件可以用来布置和／或安装平衡重块。
7．如权利要求6所述的小型电动机，其特征在于，所述平衡重块是通过至少一种具有合适比重的胶体来形成的。
8．如权利要求6或7所述的小型电动机，其特征在于，所述平衡重块包括若干个金属球。
9．如权利要求1至8中任一项所述的小型电动机，其特征在于，设置了一壳体(3，10)，每一轴端部(6，8)从壳体(3，10)伸出，被驱动元件(7)和平衡件(9)被布置在壳体(3，10)的外侧。
10．如权利要求1至9中任一项所述的小型电动机，其特征在于，所述被驱动元件(7)是一风扇扇叶。
11．如权利要求1至10中任一项所述的小型电动机，其特征在于，所述被驱动元件(7)是一滤盘。
12．用于对如权利要求1至11中任一项所述的小型电动机实现动平衡的方法，其特征在于，在所述转子轴(4)的另一突伸轴端部(8)上布置一平衡件(9)，所述轴端部(8)与包括被驱动元件(7)的另一个轴端部(6)沿轴向间隔，整个转子的动平衡是这样实现的，即，在平衡件(9)上去除或安装或移动至少一个平衡质量或重量。
13．如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述动平衡作业是在将转子(1)布置到定子(2)内的同时进行的。
14．如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述至少一个平衡质量或重量是通过磨削平衡件(9)上的材料而去除的。
全文摘要
一种小型电动机,包括一定子、一带有一转子轴的转子、以及一布置有一被驱动元件的转子轴的突伸轴端部。这样一种小型电动机应该是低振动的构造。为此,将转子轴的另一个轴端部也设计成一突伸轴端部,并在所述另一个轴端部上布置一平衡件,该平衡件具有为了被驱动元件动平衡而预先确定的质量或重量分布。
文档编号H02K15/00GK1292593SQ0011997
公开日2001年4月25日 申请日期2000年6月30日 优先权日1999年7月2日
发明者P·沃尔夫, A·泰美尔 申请人:相互电力股份公司