一种电机的轴承预紧结构及具有其的电机的制作方法

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种电机的轴承预紧结构及具有其的电机。

背景技术：

目前，电机主轴轴承预紧方式主要包括定位预紧与定压预紧。定位预紧方式较为简单，安装方便，但随着主轴转速的提高，轴承发热量逐渐增加，而定位预紧由于轴承内外圈位置均被限制，在轴承发热增加的情况下易使轴承内外圈滚道面发生热膨胀现象，从而使得预紧力随转速增高不断增大。在高转速环境下持续工作时，轴承会因为过大的预紧力，使用寿命迅速下降。但是定压预紧受高速下主轴温度的影响更小，能使轴承的性能发挥更大的优势，使主轴的刚度、温度更加稳定，从而使加工性能得到较大提升。

现有的定压预紧结构中，虽能在一定程度上调节预紧力大小，但是会存在一些问题，如：作用力传递链过长，预紧力保持性欠佳；或者轴承座与轴套之间为间隙配合，而且配合面较长，对间隙值不容易把握，对零件加工精度要求非常高，当间隙值过小，主轴温升偏大，间隙值过大，主轴后端刚性变差；轴套的直径明显偏大，不适合高转速电主轴；或者对轴套的加工精度要求较高等。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种电机的轴承预紧结构及具有其的电机，用以解决上述问题，具体的：

本发明第一方面公开了一种电机的轴承预紧结构，包括：轴套、转轴、支撑件、弹性件、轴承座、轴承和轴承锁紧件，

所述转轴，沿所述轴套的轴向设置在所述轴套内；

所述支撑件，可转动的套设在所述转轴上且与所述轴套固定；

所述轴承座与所述轴承配合后同轴套设在所述转轴上，其中：所述轴承座包括轴承座第一端和轴承座第二端，所述轴承座第一端位于靠近所述支撑件的一侧，所述轴承座第二端位于远离所述支撑件的一侧；所述轴承包括轴承第一端和轴承第二端，所述轴承第一端位于靠近所述支撑件的一侧且与所述轴承座第一端抵靠，所述轴承第二端位于远离所述支撑件的一侧；

所述轴承锁紧件，设置在所述转轴上且位于所述轴承第二端的一侧，用于在所述转轴的轴向方向上对所述轴承进行限位；

所述弹性件，设置在所述支撑件与所述轴承座之间，用于对所述轴承座施加弹性力，以与所述轴承锁紧件配合将所述轴承座和所述轴承压紧。

进一步可选的，

所述支撑件的靠近所述轴承座第一端的一侧设有周向定位销，用于在周向上限位所述轴承座以防止所述轴承座随转轴转动。

进一步可选的，

还包括：设置在所述轴承座第一端的挡止件，用于在预设范围内限制所述弹性件被压缩时的变形量。

进一步可选的，

所述挡止件一端固定在所述轴承座第一端，另一端朝向所述支撑件延伸出预设长度。

进一步可选的，

还包括：端盖，用于对所述轴承座、轴承和轴承锁紧件进行挡盖。

进一步可选的，

所述端盖套设在所述转轴上，且固定在所述轴承座第二端。

进一步可选的，

所述端盖与所述轴承锁紧件之间留有第一预设间隙。

进一步可选的，

还包括：设置在所述轴承座与所述轴套之间的球笼，用于在所述转轴的径向方向上对所述轴承座进行限位。

进一步可选的，

还包括：位于所述支撑件的远离所述轴承座一侧的电机锁紧件，其中

所述电机锁紧件用于将电机的转子固定在所述转轴上。

进一步可选的，

所述电机锁紧件与所述支撑件之间留有第二预设间隙。

进一步可选的，

所述轴承包括：第一轴承、第二轴承、内隔圈和外隔圈，其中：

所述第一轴承和所述第二轴承沿所述转轴的轴向依次布置；

所述内隔圈和所述外隔圈同轴套设在所述转轴上，且均位于所述第一轴承和所述第二轴承之间，其中所述内隔圈的两侧分别与所述第一轴承的内圈和所述第二轴承的内圈抵靠，所述外隔圈的两侧分别与所述第一轴承的外圈和所述第二轴承的外圈抵靠。

本发明第二方面公开了一种电机，所述电机包括上述任意一种用于电机的轴承预紧结构。

有益效果：

本发明通过改进电机的轴承预紧结构，大大减少了轴套的加工难度以及轴承座与轴套之间的装配难度，并且可保证较小的主轴直径；通过增加的盘类零件，缩短了预紧力传递链长度，达到轴承座与轴套之间定压预紧的目的。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明一实施例的电机轴承预紧结构爆炸图；

图2示出本发明一实施例的电机轴承预紧结构的剖面图。

1-转轴；2-轴套；3-电机锁紧件；31-电机锁紧件第一端；32-电机锁紧件第二端；4-支撑件；5-挡销；6-轴承座；7-球笼；8-端盖；9-弹簧；10-内隔圈；11-外隔圈；12-轴承；121-第一轴承；122-第二轴承；13-轴承锁紧件；14-周向定位销；15-通孔；16-挡肩；17-转子；18-定子；a-阶梯面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

目前现有的电机转轴的定压预紧结构作用力传递链过长，预紧力保持性欠佳；或者轴承座与轴套之间为间隙配合，而且配合面较长，对间隙值不容易把握，对零件加工精度要求非常高，当间隙值过小，主轴(转轴)温升偏大，间隙值过大，主轴后端刚性变差；轴套的直径明显偏大，不适合高转速电主轴；或者对轴套的加工精度要求较高等。在本发明中通过在轴套上增加支撑件来传递弹性件的作用力至轴承座的一端上，保证了轴套的外径尺寸,又不影响定压预紧的功能的实现，同时降低了各个零件之间的装配难度；轴套上增设的支撑件，与电机锁紧件以预设间隙配合形成具有一定密封效果的密封结构，在轴承座的另一端增设端盖，与轴承锁紧件以预设间隙配合形成具有一定密封效果的密封结构，整体而言密封效果更加。改进了轴承座与轴套的连接位置，简化轴承座结构，缩短了预紧力传递链长度，保证了定压预紧功能的实现。

为进一步阐述本发明的技术方案，现结合图1-2所示，提供如下具体实施例。

实施例1

如图1-2所示，在本实施例中提供了一种电机的轴承预紧结构，包括：轴套2、转轴1、支撑件4、弹性件9、轴承座6、轴承12和轴承锁紧件13。转轴1沿轴套2的轴向设置在轴套2内，保证其能够在轴套2内实现绕轴线的转动；支撑件4可转动的套设在转轴1上且与轴套2固定，即：支撑件4不会随转轴1转动而是与轴套2保持静止。轴承座6与轴承12配合后同轴套设在转轴1上，二者配合时套设在一起，轴承12在内、轴承座6在外，其中：轴承座6包括轴承座第一端和轴承座第二端，轴承座第一端位于靠近支撑件4的一侧，轴承座第二端位于远离支撑件4的一侧；轴承12包括轴承第一端和轴承第二端，轴承第一端位于靠近支撑件4的一侧且与轴承座第一端抵靠，轴承第二端位于远离支撑件4的一侧。轴承锁紧件13设置在转轴1上且位于轴承第二端的一侧，用于在转轴1的轴向方向上对轴承进行限位，此时轴承座6和轴承被限位在了支撑件4和轴承锁紧件13之间。弹性件9设置在支撑件4与轴承座6之间，通过弹性件9对轴承座6施加弹性力以与轴承锁紧件13配合将轴承座6和轴承压紧。

在本实施例中，优选：弹性件9为弹簧。弹簧的一端抵靠在支撑件4上；另一端可与轴承座第一端抵靠以方便拆卸，还可以与轴承座第一端固定连接，便于弹簧的稳定受力。进一步的，当弹簧一端与轴承座第一端抵靠时，可以在轴承座第一端沿与其轴承座轴向平行的方向上开设用于限位弹簧的弹簧放置孔，将弹簧的一端插入该弹簧放置孔内，同样能够保证弹簧的受力稳定。

支撑件4，优选为支撑盘。具体的：该支撑盘采用盘状结构，在盘状结构的中心开孔，套设在转轴1上。此外，在装配时，为将支撑盘固定在轴套2上，可以利用开设在轴套2内侧的挡肩16在轴套2的轴向方向上进行限位，并通过开设在轴套2上的通孔15与支撑盘周侧面上的定位孔对齐后插设定位销钉进行周向上的固定。

通过设置弹性件9作用在轴承座第一端，并配合轴承锁紧件13实现定压预紧，保证高速电机转轴的轴承预紧力随转速改变自我调节的同时，简化了轴承座结构，解除了现有技术中因电机转轴的轴套弹簧放置孔对转轴直径的限制，使得转轴整体更加紧凑实用。此外，因定压预紧的弹性件9装配在盘类零件与轴承座之间，预紧力传递链较少，预紧力保持性好，同时减少了轴套的加工难度以及轴承座与轴套之间的装配难度。

在本实施中，通过采用弹簧进行定压预紧的同时，充分考虑转轴的装配工艺、零件加工难度以及空间尺寸限制，保证转轴结构设计的合理性。为保护弹簧，在一些实现方式中，该轴承预紧结构还包括：设置在轴承座第一端的挡止件5，该挡止件能够在预设范围内限制弹性件9被压缩时的变形量，以防止在预紧过程中弹性件被过度压缩。挡止件5的一端固定在轴承座第一端，另一端朝向支撑件4延伸出预设长度。具体的，在轴承座上沿与轴承座平行的方向开设挡止件安装孔，挡止件为一挡销，一头插入挡止件安装孔中进行固定，另一头在轴承座第一端伸出挡止件安装孔外侧达到预设长度，该预设长度可以满足弹簧在承受一定压缩力时的变形需要即可。

在一些实现方式中，轴承预紧结构还包括：端盖8。利用该端盖8对轴承座6、轴承12和轴承锁紧件13进行挡盖。优选的：端盖8套设在所述转轴1上，且固定在轴承座第二端。为保证该端盖8相对轴承座6静止且在转轴1沿轴向膨胀变形时不会被顶坏，端盖8与轴承锁紧件13之间留有第一预设间隙。该第一预设间隙的预留尺寸可根据实验获取的转轴1实际膨胀尺寸来设定。可选的：该第一预设间隙设定在0.1mm-0.3mm的范围内。

在一些可选的方式中，该轴承预紧结构还包括：设置在轴承座6与轴套2之间的球笼7，用于在转轴1的径向方向上对轴承座6进行限位。同时利用球笼7可为轴承座6在径向方向上提供支撑力，且不影响轴承座6在受热膨胀时沿轴向方向上的移动。

为防止轴承座6随转轴1转动，在支撑件4上设有周向定位销14，该轴向定位销14一端可采用固设于弹簧支撑盘上，另一端与轴承座6上的定位销安装孔位小间隙配合，对轴承座6产生圆周方向定位。该设计方式能够防止轴承座6在转轴1旋转惯性作用下发生转动。

此外，该轴承预紧结构还包括：位于支撑件4的远离轴承座一侧的电机锁紧件3，该电机锁紧件3用于将电机的转子17固定在转轴1上。电机锁紧件3可以采用套筒状结构，带有内螺纹，可拧紧在转轴1上；或者，电机锁紧件3直接与转轴1采用过盈配合，并安装在适当位置对转轴上的其他部件(如转子等)进行固定。该电机锁紧件3包括电机锁紧件第一端31和电机锁紧件第二端32，其中电机锁紧件第一端31的直径大于电机锁紧件第二端32的直径。相应的，电机锁紧件第一端31抵住转子17以将其固定，电机锁紧件第二端32直径相对较小，此时可对应将支撑件4(弹簧支撑盘)套在电机锁紧件第二端32，进一步缩短了安装尺寸，且能保证轴承的内圈与电机锁紧件第二端32抵紧。需要说明的是，支撑件4与电机锁紧件第二端32不接触，即支撑件4不会影响电机锁紧件3随转轴1转动。为便于安装，在支撑件4用于套入电机锁紧件第二端32的一侧开有倒角。

进一步的，在电机锁紧件3与支撑件4之间留有第二预设间隙。由于电机锁紧件3的与支撑件4配合的表面不规则(可能带有弧度)，电机锁紧件第一端31与电机锁紧件第二端32在直径过渡变化时形成了阶梯面a，该第二预设间隙是指该阶梯面a与支撑件4的远离轴承座的侧面之前的距离。该第二预设间隙的预留尺寸可根据实验获取的转轴1实际膨胀尺寸来设定。可选的：该第二预设间隙设定在0.1mm-0.3mm的范围内。同样的，支撑件的中心孔套在电机锁紧件的二端32时也留有一定的间隙，满足电机锁紧件在随转轴转动时的活动空间，需要说明的是，该间隙也较小，可选设定在0.1mm-0.3mm之间，以满足密封需要。

在一些可选的实现方式中，轴承包括：第一轴承121、第二轴承122、内隔圈10和外隔圈11，其中第一轴承和第二轴承沿转轴1的轴向依次布置。内隔圈10和外隔圈11同轴套设在转轴1上，且均位于第一轴承和第二轴承之间，其中内隔圈10的两侧分别与第一轴承的内圈和第二轴承的内圈抵靠，外隔圈11的两侧分别与第一轴承的外圈和第二轴承的外圈抵靠。进一步的，由于在预紧时，第一轴承和第二轴承需在轴向方向上受到一定的推力，优选地：可以采用角接触球轴承。需要说明的是：当在轴向上所需推力不大时，第一轴承和/或第二轴承也可以为普通的球轴承。

在本实施例中，内隔圈10和外隔圈11可用来辅助调节轴承的预紧力，在安装时，可利用内外隔圈轴向长度差值调节初始预紧力。此外，双轴承的设置在满足实际所需的前提下，也降低了加工难度。

实施例2

在本实施例中提供了一种电机，电机包括实施例1中任意一种轴承预紧结构。此外，该电机还包括同轴设置的定子18和转子17，定子18与轴套保持静止，转子17可随转轴1转动，其中利用电机锁紧件3将转子17固定在转轴1上。电机锁紧件在与转轴装配以固定转子时，其电机锁紧件可与转轴采用过盈配合；也可以通过在电机锁紧件上设置内螺纹，并在转轴上设置外螺纹，实现螺纹装配固定。

当电机锁紧件3采用电机锁紧螺母，弹性件9采用弹簧，挡止件采用挡销时，结合图1-2所示，对本实施例中的电机做了进一步说明。

电机锁紧螺母以一定力矩对电机转子17进行定位锁紧，固定于转轴1上。轴承座6圆周方向上设有若干弹簧放置孔，弹簧置于轴承座6弹簧放置孔内，弹簧另一端与弹簧支撑盘接触，挡销固定在轴承座6上，防止弹簧在预紧过程中被过度压缩，起到保护弹簧的作用。

球笼7套设于轴承座6的外圆面，球笼7附带球状滚珠，转轴装配好后球状滚珠同时与轴承座6、轴套2接触，产生径向支撑作用，但轴向并不限制位移，保证轴承座6发生热伸长时可沿轴向移动。

周向定位销14固设于弹簧支撑盘上，与轴承座6相应孔位小间隙配合，对轴承座6产生圆周方向定位，防止轴承座在转轴旋转惯性作用下发生转动。

弹簧支撑盘、轴承座6、球笼7以及弹簧装配为一个整体，再将整体装配到轴套2上，轴套2的挡肩16对弹簧支撑盘进行轴向定位。弹簧支撑盘与轴套2之间采用若干螺钉进行圆周方向固定。

将装配好电机锁紧螺母的转轴1穿入轴套2，轴承12及轴承之间的内隔圈10、外隔圈11分别套设于转轴1与轴承座6上，保证轴承12内外圈分别固连于转轴1与轴承座6。

轴承锁紧螺母以一定力矩对轴承12进行轴向定位，固定于转轴1上，其中施加的力矩相当于在轴承12的端面产生一定的压强。锁紧后轴承12与轴承套6之间相对位置确定，弹簧被压缩，从而产生了定压预紧力。

端盖8与轴承座6通过螺钉固连。

端盖8与轴承锁紧螺母之间形成第一预设间隙，由于间隙很小，可防止杂质进入，产生附加密封效果。

弹簧支撑盘与电机锁紧螺母形成第二预设间隙，该间隙也很小，也可产生附加密封效果。

在高转速下，转轴电机发热及轴承摩擦发热，使得转轴1、轴承座6轴向伸长，轴承座6轴向伸长时，弹簧压缩量减少，弹簧作用于轴承座6的力变小，同时轴承12外圈在轴承座6伸长时跟随发生轴向位移，随着发热量增大，轴承12外圈向右移动量增大，对轴承座向左的力减小，弹簧力相应减小。因此轴承座6发生轴向位移时，轴承12所受的预紧力在一定范围内保持不变，依靠弹簧的调节作用来补偿轴系伸长对轴承预紧力产生的影响。

弹簧连接方式从传统的连接于轴套2和轴承座6之间方案，改进为连接于轴承座2与弹簧支撑盘之间。轴承座6近似于套筒结构，减少了传统轴套放置弹簧的凸台结构，转轴直径无需受放置弹簧的凸台结构的限制，使转轴的结构设计更加合理，通用性更广。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。