带推力系统的电机 【相关申请的交叉引用】
本申请是2006年8月29日提交的申请号为11/467,986的部分继续申请。
【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。该电机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，所述保持凸缘构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。
【附图说明】
图1是一个实施例的电机的透视图；
图2是电机的剖视图；
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；
图4是系统风扇的透视图；
图5是图1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。
【具体实施方式】
参照图1-2，本发明的一实施例的电机总体上以11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11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”)、与轴承地内表面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31一同将轴承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、外垫圈35a、35b设置在轴承27的相对两侧上。在本实施例中，所述垫圈是薄的钢垫圈，例如淬硬钢垫圈。
从外垫圈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圈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型圈41(广义地，定位器或圈)。O型圈41放置在一体形成在轴17上的定位槽43(图3A)中。O型圈适当地由弹性材料例如橡胶等制成。O型圈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型圈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型圈)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，而推力系统可简单地相对于槽精确定位，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型圈和轴端部或者取代的O型圈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型圈)，在本实施例中，倒角的角度A约10°。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型圈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型圈的宽度，使得O型圈可被接纳于槽中(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型圈周缘被接纳于槽中，例如接纳约40％。应当指出，O型圈41至少约33％被接纳在槽中，其中不计倒角的深度。
为进一步阻止或限制O型圈响应于轴向力的运动，内侧壁52和外侧壁50可沿径向从基部延伸出，以便基本垂直于基壁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-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型圈41沿轴17的轴向运动。
为阻止或限制O型圈41离开槽的径向运动，间隔件37包括一保持凸缘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型圈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型圈之外任何合适的量。保持凸缘与槽43配合以至少部分地包围O型圈从而阻止或限制O型圈的轴向和径向运动。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型圈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O型圈进一步向外是一轴承盖51和一毂圈53。轴17的外端45带有螺纹，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)。
从轴承向内与内垫圈35a相对地设置有一止推环57和一内O型圈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O型圈59。由于下述原因，空隙61的大小和形状设计成使得O型圈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型圈59被压缩时，该O型圈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型圈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中的卷边环(rolled collar)80的外边缘。也可设想到很多其它构型。毂中的凹部73一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卷边环上时可能会断裂。因此，如图所示，毂74包括两个凹口83，也可以使用其它数量的凹口(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卷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O型圈59、外垫圈35a和端盖组件19(包括轴承27)，然后是外垫圈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进入卷边环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，则止推环与卷边环相接合。)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的位置以及风扇67、止推环57、内O型圈59、垫圈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11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。
在释放压力后，外O型圈41被放置在轴17的外端上(该O型圈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O型圈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，干燥器鼓风机)。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的与承载负载(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90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冲击，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具有完整的狭槽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可设计有如图7所示的锁孔狭槽110。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装入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。该新型电机还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螺母的组件更精确、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型圈也用于将组件保持就位。两侧的O型圈还起到降低电机噪声的作用。
O型圈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型圈定位。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型圈和组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”、“所述”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。