一种电机轴伸密封结构和电机的制作方法

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种电机轴伸密封结构和电机。

背景技术：

目前，小型化、高可靠性及低成本是电机的发展方向之一。尤其随着电机应用范围日益广泛，在保证小型化、低成本的前提下，尽可能提升电机可靠性(如防护等级)是电机设计的目标。

电机轴伸的动密封设计是电机防护设计的难点之一，目前对于高防护结构(5级及以上)一般采用图1所示结构。其主要缺点是将动密封件安装在电机的端盖(机壳)内，对端盖配合面的粗糙度、结构精度等有较高要求，一般用于铸铝、铸铁等端盖结构中，无法在成本更低、体积更小的薄壁端盖结构(如通过冷轧钢板冲压形成的端盖等)中安装。

目前在上述薄壁端盖结构中采用的轴伸密封结构一般以图2为主，主要以静密封为主，转轴等运动部件与密封件存在间隙，影响电机的密封效果，一般防护能力在5级以下。

由于现有技术中的薄壁端盖的电机轴伸密封通常采用静密封导致其防护能力等级较低、而通常的高防护等级轴伸结构的动密封则安装结构精度要求高，且体积一般较大，不利于电机小型化，通常适用于较厚端盖而不适用于薄壁端盖的密封等技术问题，因此本发明研究设计出一种电机轴伸密封结构和电机。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的薄壁端盖的电机轴伸密封结构存在密封效果差、防护能力等级较低的缺陷，从而提供一种电机轴伸密封结构和电机。

本发明提供一种电机轴伸密封结构，其包括：

包括端盖、密封圈和转轴；

所述端盖具有位于其轴向端部的凸出部；

所述密封圈的轴向一端套设于所述转轴上、另一端朝所述凸出部延伸、且套设于所述凸出部的外周；且所述密封圈能被所述转轴带动一起旋转、而所述密封圈与所述凸出部之间存在相对转动。

优选地，

所述密封圈的内壁上、与所述凸出部相接的部位设置有朝着所述凸出部外周壁的方向凸出的第一凸起结构，所述凸出部的外周壁上、与所述密封圈相接的部位设置有朝背离所述密封圈内壁的方向凹陷的第一凹槽结构，所述第一凸起结构能够插入所述第一凹槽结构中以形成插接配合；

或者，所述凸出部的外周壁上、与所述密封圈相接的部位设置有朝着所述密封圈内壁的方向凸出的第二凸起结构，所述密封圈的内壁上、与所述凸出部相接的部位设置有朝着背离所述凸出部外周壁的方向凹陷的第二凹槽结构，所述第二凸起结构能够插入所述第二凹槽结构中以形成插设配合。

优选地，

所述第一凸起结构为多个、且沿所述密封圈的轴向方向进行排布；所述第一凹槽结构为多个、且沿所述端盖的轴向方向进行排布；或者，所述第二凸起结构为多个、且沿所述端盖的轴向方向进行排布；所述第二凹槽结构为多个、且沿所述密封圈的轴向方向进行排布。

优选地，

所述第一凸起结构的尺寸大于所述第一凹槽结构的尺寸，或者，所述第二凸起结构的尺寸大于所述第二凹槽结构的尺寸。

优选地，

所述第一凸起结构与所述第一凹槽结构安装完成后所述第一凸起结构具有10～30％的压缩量。

优选地，

至少一个所述第一凸起结构在所述密封圈的内壁上成螺旋形延伸，与之配合的至少一个所述第一凹槽结构在所述凸出部的外周壁上也成螺旋形延伸；

或者，至少一个所述第二凸起结构在所述凸出部的外周壁上成螺旋形延伸，与之配合的至少一个所述第二凹槽结构在所述密封圈的内壁上也成螺旋形延伸。

优选地，

在经过所述端盖的轴线的平面所截的截面内、螺旋形延伸的所述第一凹槽结构在远离所述凸出部的自由端的一圈与所述轴线方向相垂直；与之配合的，螺旋形延伸的所述第一凸起结构在靠近所述端盖的内部的一圈与所述轴线方向相垂直。

优选地，

在经过所述端盖的轴线的平面所截的截面内、所述第一凹槽结构的截面形状为弧线形，与之配合的所述第一凸起结构的截面形状为弧线形；和/或，所述第一凸起结构和所述第一凹槽结构之间的接触面处还设置有润滑油脂。

优选地，

所述密封圈具有第一轴孔和第二轴孔，所述第一轴孔能够与所述转轴配合、以通过所述第一轴孔将所述密封圈套设于所述转轴的外周；所述第二轴孔能够与所述凸出部配合、以通过所述第二轴孔将所述密封圈套设于所述凸出部的外周，所述第二轴孔的孔径大于所述第一轴孔的孔径。

优选地，

所述密封圈的所述第一轴孔的孔径小于与所述密封圈配合处的所述转轴的轴径。

优选地，

所述密封圈的所述第一轴孔与所述转轴配合时、所述密封圈产生15～30％的变形。

优选地，

在所述密封圈的内部、且在所述第一轴孔的径向外侧还套设有弹性结构。

优选地，

在经过所述端盖的轴线的平面所截的截面内、所述凸出部的外周壁的延伸方向与所述轴线之间存在不为0的倾斜夹角。

优选地，

沿着所述端盖的轴向方向、且从所述凸出部的自由端至其内部的方向，所述凸出部的外径逐渐减小，以使得所述凸出部形成朝所述自由端方向的扩口结构。

本发明还提供一种电机，其包括前任一项所述的电机轴伸密封结构。

本发明提供的一种电机轴伸密封结构和电机具有如下有益效果：

1.本发明通过设置密封圈、一端套设与转轴上，能与所述转轴一体旋转，另一端套设于端盖的凸出部上、能够与凸出部之间存在相对转动，能够使得密封圈与转轴之间形成静密封、而与端盖之间形成动密封，使得电机运转时密封圈被转轴带动旋转、与端盖的凸出部之间形成相对的回转运动，而将密封圈和凸出部之间的固体或液体移出至凸出部靠近其内部的一端(如图所示最左端)，从而将其排出，防止液体或固体进入端盖内部，从而有效地实现了对薄壁端盖较高的密封防护等级，提高密封效果，且由于密封性能的提高能够使得电机端盖在保证性能的前提下能够被做得相对较薄，有利于电机的小型化、压缩电机成本。

2.本发明通过设置凸起与凹槽相配合的结构，能够使得密封圈与端盖配合时凸起部分可充满凹槽，阻挡固液侵入，进一步提高了密封效果；通过动密封的回转运动将凸出部上固液体移离轴孔，且在回转运动过程中，通过密封圈前的压缩、复位，密封圈会存在运动-复位-运动的周期过程，进一步起到密封的效果。

附图说明

图1是现有技术的具有高防护结构的较厚端盖的轴伸密封结构图；

图2是现有技术的具有低防护结构的薄壁端盖的轴伸密封结构图；

图3是本发明的具有高防护结构的薄壁端盖的轴伸密封结构图

图4是图3中的端盖凸出部部分的结构示意图；

图5是图3中的密封圈部分的结构示意图。

图中附图标记表示为：

1、端盖；2、密封圈；21、第一凸起结构；22、第一轴孔；23、第二轴孔；3、转轴；4、凸出部；41、第一凹槽结构；42、螺旋形凹槽；43、螺旋形凹槽靠近端盖内部的一圈；44、外周壁；5、弹性结构。

具体实施方式

如图3-5所示，本发明提供一种电机轴伸密封结构，其包括：

包括端盖1、密封圈2和转轴3；

所述端盖1具有位于其轴向端部的凸出部4；

所述密封圈2的轴向一端套设于所述转轴3上、另一端朝所述凸出部4延伸、且套设于所述凸出部4的外周；且所述密封圈2能被所述转轴3带动一起旋转、而所述密封圈2与所述凸出部4之间存在相对转动。

本发明通过设置密封圈、一端套设与转轴上，能与所述转轴一体旋转，另一端套设于端盖的凸出部上、能够与凸出部之间存在相对转动，能够使得密封圈与转轴之间形成静密封、而与端盖之间形成动密封，使得电机运转时密封圈被转轴带动旋转、与端盖的凸出部之间形成相对的回转运动，而将密封圈和凸出部之间的固体或液体移出至凸出部靠近其内部的一端(如图所示最左端)，从而将其排出，防止液体或固体进入端盖内部，从而有效地实现了对薄壁端盖较高的密封防护等级，提高密封效果，且由于密封性能的提高能够使得电机端盖在保证性能的前提下能够被做得相对较薄，有利于电机的小型化、压缩电机成本。

本发明设计了一种应用于薄壁端盖的电机轴伸密封结构，对应结构可实现5级及以上的防护能力。上述安装结构可在较低成本、体积下(薄壁结构端盖)实现较高的防护等级，降低高防护结构的实现成本。

本发明描述的电机轴伸防护结构，主要由端盖、密封圈组成，其中端盖具有突出的凸出部4，密封圈2与凸出部4、电机转轴3进行配合。通过凹凸结构进行配合，凸起结构在自然状态下尺寸大于凹入结构。密封圈采用软质材料制成，如橡胶等。

本发明主要特点在于密封圈与转轴间形成静密封，与端盖间形成动密封。当电机运转时密封圈在转轴带动下旋转，通过回转运动将凸出部4上的固液体移离轴孔附近，从而起到密封的效果。

优选地，

所述密封圈2的内壁上、与所述凸出部4相接的部位设置有朝着所述凸出部4外周壁的方向凸出的第一凸起结构21，所述凸出部4的外周壁上、与所述密封圈2相接的部位设置有朝背离所述密封圈2内壁的方向凹陷的第一凹槽结构41，所述第一凸起结构21能够插入所述第一凹槽结构41中以形成插接配合；

或者，所述凸出部4的外周壁上、与所述密封圈2相接的部位设置有朝着所述密封圈2内壁的方向凸出的第二凸起结构(未示出)，所述密封圈2的内壁上、与所述凸出部4相接的部位设置有朝着背离所述凸出部4外周壁的方向凹陷的第二凹槽结构(未示出)，所述第二凸起结构能够插入所述第二凹槽结构中以形成插设配合。

这是本发明的密封圈与凸出部之间的优选相接方式，采用凸起和凹槽的相互插接式的配合方式，能够使得密封圈与端盖配合时凸起部分可充满凹槽，阻挡固液侵入，进一步提高了密封效果；通过动密封的回转运动将凸出部上固液体移离轴孔，且在回转运动过程中，通过密封圈前的压缩、复位，密封圈会存在运动-复位-运动的周期过程，进一步起到密封的效果。

优选地，

所述第一凸起结构21为多个、且沿所述密封圈的轴向方向进行排布；所述第一凹槽结构41为多个、且沿所述端盖1的轴向方向进行排布；或者，所述第二凸起结构为多个、且沿所述端盖的轴向方向进行排布；所述第二凹槽结构(未示出)为多个、且沿所述密封圈的轴向方向进行排布。这是本发明的凸起结构和凹槽结构的进一步的实施方式，即采用多个凸起结构和多个凹槽结构的插接配合，能够在端盖的轴向方向形成多处的插接配合，沿轴向方向形成多个密封结构，进一步有效地提升了防止固体或液体从凸出部左端朝右端沿着凸出部与密封圈之间的间隙进入凸出部内部的有益效果。凹凸结构大小可沿轴向变化。

优选地，

所述第一凸起结构21的尺寸大于所述第一凹槽结构41的尺寸，或者，所述第二凸起结构(未示出)的尺寸大于所述第二凹槽结构(未示出)的尺寸。凸起结构在自然状态下尺寸大于凹槽结构，能够使得凸起结构在插入凹槽结构中时会发生弹性变形，从而增强了凸起与凹槽之间的结合紧密度，提高了密封效果。密封圈优选采用软质材料制成，如橡胶等。

优选地，

所述第一凸起结构21与所述第一凹槽结构41安装完成后所述第一凸起结构21具有10～30％的压缩量。这是本发明的第一凸起结构和第一凹槽结构相插接配合后第一凸起结构的变形量，将其设置在该变形量范围内能够最大程度地保证密封圈与凸出部之间的密封紧密程度，且还不影响凸出部与密封圈之间的相对转动，形成密封效果较优的动密封结构。

优选地，

至少一个所述第一凸起结构21在所述密封圈2的内壁上成螺旋形延伸，与之配合的至少一个所述第一凹槽结构41在所述凸出部4的外周壁上也成螺旋形延伸(即为螺旋形凹槽42，如图4所示)；

或者，至少一个所述第二凸起结构(未示出)在所述凸出部4的外周壁上成螺旋形延伸，与之配合的至少一个所述第二凹槽结构(未示出)在所述密封圈2的内壁上也成螺旋形延伸。密封圈、端盖中的至少1个上的上述凹凸结构呈螺线分布，能够使得沿着端盖的轴线方向通过动密封的回转运动将凸出部上的固液体沿着螺旋形结合线路移离出轴孔，提高密封效果；且在回转运动过程中，通过密封圈前的压缩、复位，密封圈会存在运动-复位-运动的周期过程，进一步起到密封的效果。

优选地，

在经过所述端盖1的轴线的平面所截的截面内、螺旋形延伸的所述第一凹槽结构41在远离所述凸出部4的自由端的一圈(即螺旋形凹槽靠近端盖内部的一圈43，如图4所示)与所述轴线方向相垂直；与之配合的，螺旋形延伸的所述第一凸起结构21在靠近所述端盖1的内部的一圈与所述轴线方向相垂直。将螺线分布的凹凸结构的最后一圈与转轴方向接近垂直，能够将凸出部与密封圈之间的固体或液体移至最左端后从该垂直的凸起和凹槽结构的配合路线将其排出端盖的凸出部外，达到有效排出杂质等的目的。

优选地，

在经过所述端盖1的轴线的平面所截的截面内、所述第一凹槽结构41的截面形状为弧线形，与之配合的所述第一凸起结构21的截面形状为弧线形；和/或，所述第一凸起结构21和所述第一凹槽结构41之间的接触面处还设置有润滑油脂。凹凸结构中建议采用截面为弧形的结构设计，尽管采用三角形等较为尖锐的设计可以使表面接触力更大，从而起到更为理想的密封效果，但更易受磨损，不利于长期使用，采用弧形结构能够防止磨损，提高使用寿命，对应密封圈的变形量建议在20％附近，并在接触面处涂抹润滑脂，主要也是从使用寿命角度和密封可靠性(通过润滑脂形成的油膜密封)考虑，提高密封效果。

优选地，

所述密封圈2具有第一轴孔22和第二轴孔23，所述第一轴孔22能够与所述转轴3配合、以通过所述第一轴孔将所述密封圈2套设于所述转轴3的外周；所述第二轴孔23能够与所述凸出部4配合、以通过所述第二轴孔23将所述密封圈2套设于所述凸出部4的外周，且所述第二轴孔23的孔径大于所述第一轴孔22的孔径。通过将密封圈的内孔设置为具有台阶状的第一轴孔和第二轴孔，能够使其分别与转轴和端盖的凸出部之间形成套设配合，且第一和第二轴孔之间的阶梯部位与所述凸出部之间形成轴向方向的限位和抵接的作用，提高配合紧密度，如图5所示，由于端盖的凸出部也是套设于转轴上的，因此将第二轴孔孔径设置为大于第一轴孔空间，能够实现与转轴和凸出部之间的有效装配，提高密封的效果。

优选地，

所述密封圈2的所述第一轴孔22的孔径小于与所述密封圈2配合处的所述转轴3的轴径。密封圈与转轴配合处的孔径略小于配合处转轴轴径，配合时能够使得转轴在插入密封圈的轴孔中时使得密封圈会发生弹性变形，从而增强了密封圈与转轴之间的结合紧密度，提高了密封效果。密封圈优选采用软质材料制成，如橡胶等。密封要求指的即是防尘、防水要求。

优选地，

所述密封圈2的所述第一轴孔22与所述转轴配合时、所述密封圈2产生15～30％的变形。上述变形量主要根据密封要求确定。

优选地，

在所述密封圈2的内部、且在所述第一轴孔22的径向外侧还套设有弹性结构5。在密封圈内侧安装弹簧等类似弹性结构能够形成对密封圈产生径向方向的弹性力，使其紧贴于转轴上，从而有效增强密封圈与转轴的密封性能。

优选地，

在经过所述端盖1的轴线的平面所截的截面内、所述凸出部4的外周壁44的延伸方向与所述轴线之间存在不为0的倾斜夹角。该夹角优选小于10°。这是本发明的端盖的优选结构形式，将其设置为与轴线方向倾斜，能够使得粉尘或水等杂质能够沿倾斜方向从外径较大端流至外径较小的一端，形成排水的效果；端盖密封结构中外周壁与转轴轴线呈一定角度，外周壁向内或向外倾斜主要取决于电机运行时的安装角度及对应工艺加工能力，根据经验上述角度一般小于10°。

优选地，

沿着所述端盖1的轴向方向、且从所述凸出部4的自由端至其内部的方向，所述凸出部4的外径逐渐减小，以使得所述凸出部4形成朝所述自由端方向的扩口结构。这是本发明的端盖的外周壁的进一步的结构形式，即外周壁形成为从端盖内部至自由端为扩口结构，能够使得靠近自由端的凸出部与密封圈之间的灰尘或水等杂质能够沿着该扩口外周壁流至左端部，从而有效地将水或粉尘排出端盖的凸出部以外，实现防水防尘的密封效果；当电机转轴水平或竖直向上安装时，外周壁44应采用如图4所示的沿轴向从轴孔至电机内(图中从右至左)直径逐渐变小的结构。当电机转轴竖直向下安装时上述倾斜角可任意选取。

本发明还提供一种电机，其包括前任一项所述的电机轴伸密封结构。

本发明通过设置密封圈、一端套设与转轴上，能与所述转轴一体旋转，另一端套设于端盖的凸出部上、能够与凸出部之间存在相对转动，能够使得密封圈与转轴之间形成静密封、而与端盖之间形成动密封，使得电机运转时密封圈被转轴带动旋转、与端盖的凸出部之间形成相对的回转运动，而将密封圈和凸出部之间的固体或液体移出至凸出部靠近其内部的一端(如图所示最左端)，从而将其排出，防止液体或固体进入端盖内部，从而有效地实现了对薄壁端盖较高的密封防护等级，提高密封效果，且由于密封性能的提高能够使得电机端盖在保证性能的前提下能够被做得相对较薄，有利于电机的小型化、压缩电机成本。

本发明通过设置凸起与凹槽相配合的结构，能够使得密封圈与端盖配合时凸起部分可充满凹槽，阻挡固液侵入，进一步提高了密封效果；通过动密封的回转运动将凸出部上固液体移离轴孔，且在回转运动过程中，通过密封圈前的压缩、复位，密封圈会存在运动-复位-运动的周期过程，进一步起到密封的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。