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1、(10)申请公布号 CN 103573805 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103573805 A (21)申请号 201310333415.6 (22)申请日 2013.08.02 13/566,368 2012.08.03 US F16C 19/16(2006.01) F16C 33/38(2006.01) F16C 33/44(2006.01) H02K 5/173(2006.01) (71)申请人 哈米尔顿森德斯特兰德公司 地址 美国康涅狄格州 (72)发明人 G.A.里特迈尔 L.邱 P.G.丹尼斯 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 7200。
2、1 代理人 吴超 杨炯 (54) 发明名称 尤其用在高速发电机内的球轴承 (57) 摘要 本发明涉及尤其用在高速发电机内的球轴 承。球轴承具有限定内周缘圆孔的外座圈。内座 圈限定外周缘圆孔。多个球构件被径向地支撑在 内和外座圈之间， 内和外座圈被居中定位在轴的 中心线上。一对轴承保持架半部被放置在球的轴 向端。 轴承保持架半部由第一相对硬的材料形成， 并且在该轴承保持架的一些表面上具有较软材料 的镀层。 轴承保持架半部具有面对球的穴， 软镀层 被形成在该穴上。轴承保持架半部被沿着接触表 面铆接在一起， 接触表面不包括软镀层。 铆钉延伸 通过在每个轴承保持架半部中的孔， 并且该孔的 内表面也没有。
3、被提供有软镀层。铆钉具有延伸进 入沟的头部， 并且该沟没有被提供有软镀层， 至少 在位于铆钉的头部下面的表面处。 转子子组件、 发 电机， 和维护该发电机的方法也被公开。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 2 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书2页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103573805 A CN 103573805 A 1/3 页 2 1. 一种球轴承， 包括 ： 外座圈， 其限定内周缘圆孔 ； 内座圈， 其限定外周缘圆孔， 所述内和外座圈被居中定位在轴中心线上 ； 多个球。
4、构件， 其被径向地支撑在所述内和外座圈之间 ； 以及 一对轴承保持架半部， 其位于所述多个球构件的轴向端， 并且所述轴承保持架半部由 第一相对硬的材料形成， 并且在所述轴承保持架半部的一些表面上具有第二较软材料的镀 层， 所述轴承保持架半部具有面对所述多个球构件的穴， 所述第二较软材料被设置在所述 穴上， 并且所述轴承保持架半部通过铆钉沿着接触表面被保持在一起， 所述接触表面不包 括所述第二较软材料， 并且所述铆钉每一个都延伸通过在所述轴承保持架半部的每一个中 的小孔， 并且所述小孔的内表面也没有被提供所述第二较软材料， 并且所述铆钉具有在沟 中的头部， 所述沟也没有被提供有所述第二较软材料，。
5、 至少在位于所述铆钉的所述头部下 方的表面处。 2. 如权利要求 1 所述的球轴承， 其中， 所述轴承保持架半部的外周缘与所述外座圈的 所述内周缘圆孔间隔开第一间隙尺寸， 第二间隙尺寸被限定在所述轴承保持架的所述穴和 所述球的外周缘表面之间， 并且所述第一间隙尺寸小于所述第二间隙尺寸。 3. 如权利要求 2 所述的球轴承， 其中， 存在所述第一间隙尺寸的公差范围和所述第二 间隙尺寸的公差范围， 并且所述第一间隙尺寸范围的最大尺寸小于所述第二间隙尺寸范围 的最小尺寸。 4. 如权利要求 2 所述的球轴承， 其中， 两倍的所述第一间隙尺寸和第二间隙尺寸的比 是 0.44-0.86。 5. 如权利要。
6、求 1 所述的球轴承， 其中， 所述第二较软材料是银镀层， 并且所述第一相对 硬的材料是钢。 6. 一种用于发电机的转子子组件， 其包括 ： 转子绕组和旋转以与所述转子绕组一起旋转的轴 ； 和轴承， 其支撑所述轴并具有限定 内周缘圆孔的外座圈、 限定外周缘圆孔的内座圈， 其中内座圈和外座圈被居中定位在轴中 心线上， 被径向支撑在所述内座圈和外座圈之间的多个球构件， 一对轴承保持架半部， 其位 于所述多个球构件的轴向端， 并且所述轴承保持架半部由第一相对硬的材料形成， 并且在 所述轴承保持架半部的一些表面上具有第二较软材料的镀层， 所述轴承保持架半部具有面 对所述多个球构件的穴， 所述第二较软材。
7、料被设置在所述穴上， 并且所述轴承保持架半部 通过铆钉沿着接触表面被保持在一起， 所述接触表面不包括所述第二较软材料， 并且所述 铆钉每一个都延伸通过在所述轴承保持架半部的每一个中的小孔， 并且所述小孔的内表面 也没有被提供所述第二较软材料， 并且所述铆钉具有在沟中的头部， 所述沟也没有被提供 有所述第二较软材料， 至少在位于所述铆钉的所述头部下方的表面处。 7. 如权利要求 6 所述的子组件， 其中， 所述轴承保持架半部的外周缘与所述外座圈的 所述内周缘圆孔间隔开第一间隙尺寸， 第二间隙尺寸被限定在所述轴承保持架的所述穴和 所述球的外周缘表面之间， 并且所述第一间隙尺寸小于所述第二间隙尺寸。。
8、 8. 如权利要求 7 所述的子组件， 其中， 存在所述第一间隙尺寸的公差范围和所述第二 间隙尺寸的公差范围， 并且所述第一间隙尺寸范围的最大尺寸小于所述第二间隙尺寸范围 的最小尺寸。 权 利 要 求 书 CN 103573805 A 2 2/3 页 3 9. 如权利要求 7 所述的子组件， 其中， 两倍的所述第一间隙尺寸和两倍的第二间隙尺 寸的比是 0.44-0.86。 10. 如权利要求 6 所述的子组件， 其中， 所述第二较软材料是银镀层， 并且所述第一相 对硬的材料是钢。 11. 一种发电机， 其包括 ： 驱动源， 定子绕组、 和转子绕组， 所述转子绕组由所述驱动源选择性地驱动， 并且。
9、驱动 轴 ； 以及轴承， 其支撑所述轴并具有限定内周缘圆孔的外座圈、 限定外周缘圆孔的内座圈， 其中内座圈和外座圈被居中定位在轴中心线上， 被径向支撑在所述内座圈和外座圈之间的 多个球构件， 一对轴承保持架半部， 其位于所述多个球构件的轴向端， 并且所述轴承保持架 半部由第一相对硬的材料形成， 并且在所述轴承保持架半部的一些表面上具有第二较软材 料的镀层， 所述轴承保持架半部具有面对所述多个球构件的穴， 所述第二较软材料被设置 在所述穴上， 并且所述轴承保持架半部通过铆钉沿着接触表面被保持在一起， 所述接触表 面不包括所述第二较软材料， 并且所述铆钉每一个都延伸通过在所述轴承保持架半部的每 一。
10、个中的小孔， 并且所述小孔的内表面也没有被提供所述第二较软材料， 并且所述铆钉具 有在沟中的头部， 所述沟也没有被提供有所述第二较软材料， 至少在位于所述铆钉的所述 头部下方的表面处。 12. 如权利要求 11 所述的发电机， 其中， 所述轴承保持架半部的外周缘与所述外座圈 的所述内周缘圆孔间隔开第一间隙尺寸， 第二间隙尺寸被限定在所述轴承保持架的所述穴 和所述球的外周缘表面之间， 并且所述第一间隙尺寸小于所述第二间隙尺寸。 13. 如权利要求 12 所述的发电机， 其中， 存在所述第一间隙尺寸的公差范围和所述第 二间隙尺寸的公差范围， 并且所述第一间隙尺寸范围的最大尺寸小于所述第二间隙尺寸范。
11、 围的最小尺寸。 14. 如权利要求 12 所述的发电机， 其中， 两倍的所述第一间隙尺寸和两倍的第二间隙 尺寸的比是 0.44-0.86。 15. 如权利要求 11 所述的发电机， 其中， 所述第二较软材料是银镀层， 并且所述第一相 对硬的材料是钢。 16. 如权利要求 11 所述的发电机， 其中， 所述轴承位于所述转子的相对所述驱动源的 远端。 17. 一种维护发电机的方法， 包括以下步骤 ： 将发电机内的轴放置在轴承内， 所述轴承支撑所述轴， 并且所述轴与发电机转子绕组 一起旋转 ； 以及轴承， 其具有限定内周缘圆孔的外座圈、 限定外周缘圆孔的内座圈， 其中内 座圈和外座圈被居中定位在轴。
12、中心线上， 被径向支撑在所述内座圈和外座圈之间的多个球 构件， 一对轴承保持架半部， 其位于所述多个球构件的轴向端， 并且所述轴承保持架半部由 第一相对硬的材料形成， 并且在所述轴承保持架半部的一些表面上具有第二较软材料的镀 层， 所述轴承保持架半部具有面对所述多个球构件的穴， 所述第二较软材料被设置在所述 穴上， 并且所述轴承保持架半部通过铆钉沿着接触表面被保持在一起， 所述接触表面不包 括所述第二较软材料， 并且所述铆钉每一个都延伸通过在所述轴承保持架半部的每一个中 的小孔， 并且所述小孔的内表面也没有被提供所述第二较软材料， 并且所述铆钉具有在沟 中的头部， 所述沟也没有被提供有所述第二。
13、较软材料， 至少在位于所述铆钉的所述头部下 权 利 要 求 书 CN 103573805 A 3 3/3 页 4 方的表面处， 所述轴承保持架半部的外周缘与所述外座圈的所述内周缘圆孔间隔开第一间 隙尺寸， 第二间隙尺寸被限定在所述轴承保持架的所述穴和所述球的外周缘表面之间， 并 且所述第一间隙尺寸大于所述第二间隙尺寸。 18. 如权利要求 17 所述的方法， 其中， 存在所述第一间隙尺寸的公差范围和所述第二 间隙尺寸的公差范围， 并且所述第一间隙尺寸范围的最大尺寸小于所述第二间隙尺寸范围 的最小尺寸。 19. 如权利要求 17 所述的方法， 其中， 两倍的所述第一间隙尺寸和两倍的第二间隙尺 寸。
14、的比是 0.44-0.86。 20. 如权利要求 17 所述的方法， 其中， 所述轴承位于所述发电机的转子绕组的相对所 述轴的驱动源的远端。 权 利 要 求 书 CN 103573805 A 4 1/2 页 5 尤其用在高速发电机内的球轴承 背景技术 0001 本申请涉及具有改善的轴承寿命的球轴承。 0002 球轴承是已知的， 并且通常包括多个围绕旋转轴线间隔开的球形球。外座圈位于 球的径向外侧， 并且内座圈位于径向内侧。 这两个座圈中的其中一个被连接到旋转部分， 而 另一个被连接到将相对于该旋转部分旋转的部分。 通常， 轴被附接到内座圈， 并且外座圈被 固定在壳体内。球支撑旋转的内座圈进行旋。
15、转， 并且外座圈支撑所述球。 0003 通常， 保持架被放置在球的相对轴侧。 0004 球必须能够相对于保持架并在座圈之间滚动。如果球卡住， 或被以其他方式阻止 旋转， 那么整个系统的效率被降低。 0005 已知的是在用铆钉组装保持架的两个半部之前， 用软铜或镍触击电镀膜和镀银来 涂覆所述保持架的两个半部， 保持架由钢形成。这种铆接组件的完整性可因整个保持架被 镀覆而被减小。 0006 而且， 在保持架的外周缘和外座圈的内周缘之间的间隙基本上等于在保持架上的 球穴和球的外周缘之间的间隙。 发明内容 0007 球轴承具有限定内周缘圆孔的外座圈。内座圈限定外周缘圆孔。多个球构件被径 向地支撑在内和。
16、外座圈之间， 内和外座圈被居中定位在轴的中心线上。一对轴承保持架半 部被放置在球的轴向端。轴承保持架半部由第一相对硬的材料形成， 并且在该轴承保持架 的一些表面上具有较软材料的镀层。轴承保持架半部具有面对球的穴， 软镀层被形成在该 穴上。 轴承保持架半部被沿着接触表面铆接在一起， 接触表面不包括软镀层。 铆钉延伸通过 在每个轴承保持架半部中的小孔， 并且该小孔的内表面也没有被提供有软镀层。铆钉具有 延伸进入沟的头部， 并且该沟没有被提供有软镀层， 至少在位于铆钉的头部下面的表面处。 转子子组件、 发电机， 和维护该发电机的方法也被公开。 0008 可从下面的说明和附图最佳地理解本发明的这些和其。
17、它特征， 下面是简要描述。 附图说明 0009 图 1 示意性地示出了包括轴承的发电机。 0010 图 2 是轴承的视图。 0011 图 3 示出了图 2 的轴承的尺寸细节。 0012 图 4 示出了镀层细节。 0013 图 5 是大概通过图 4 的视图的一部分的视图。 具体实施方式 0014 发电机 20 在图 1 中被示意性地示出， 并且包括驱动源 22， 例如燃气涡轮发动机传 动装置， 并且可能还包括离合器以选择性地驱动转子26。 转子26紧邻定子绕组24地旋转。 说 明 书 CN 103573805 A 5 2/2 页 6 这是已知的， 对于这种旋转， 会发电。 另一方面， 定子绕组可。
18、被提供电流， 并且将驱动转子26 旋转从而作为马达。在转子 26 的相对驱动源 22 的远端上的轴 28 被支撑在轴承 30 中。 0015 轴承 30 被图示在图 2 中， 其具有外座圈 32 和内座圈 34。多个球形球 36 被支撑在 外座圈 32 和内座圈 34 之间。保持架半部 38 被放置在球 36 的轴向端， 并且包括穴以支撑 所述球。 0016 穴 40 被图示在图 3 中， 以及球形球 36、 和外座圈 32。第一间隙距离 d1被定义在 保持架 38 的外周缘 31 和外座圈 32 的内周缘 33 之间。 0017 第二间隙 d2被定义在穴表面 40 和球 36 的外周缘之间。。
19、 0018 在现有技术中， d1和 d2是相等的。实际上， 这种类型设备的所述间隙是径向间隙， 并且包括在轴承的直径相对部分处的对应间隙d1和d2。 作为示例， 在一个现有技术轴承中， 径向间隙 2d1的范围是 0.008” -0.014” (0.020cm-0.035cm)。2d2也处于相同的径向间隙 范围。鉴于这个范围， 并且考虑到公差， 有时 d2的径向间隙小于 d1的已有间隙， 并且申请人 已经发现这会有不可取的结果。 0019 因此， 在本发明的实施例中， 2d1在 0.008” -0.012” (0.020cm-0.030cm) 之间且 2d2 在 0.014” -0.018” (。
20、0.035cm-0.045cm) 之间。 即， 2d1的整个范围被选择为小于 2d2的整 个范围。 0020 在实施例中， 2d1与 2d2的比在 0.44 和 0.86 之间。 0021 应该理解， 存在其它类型的轴承， 其中重要的间隙 （或等同于 d1） 在保持架和内座 圈之间。下面关于涂层的特征中的一些将可应用于这种轴承， 如同上述的间隙比也适用一 样。 0022 如在图 4 中所见， 保持架半部 38 由第一相对硬的金属形成。软镀层 42， 其可以是 软银镀层， 被沉积在保持架 38 的轴向外表面 41 上， 并且沿着球穴 40。在一些应用中， 镍或 铜触击电镀膜被以非常薄的层沉积在软。
21、银镀层下面。 虽然这种触击电镀膜可覆盖整个保持 架， 但是在实施例中， 其仅被用于软银镀层被利用的位置， 如下面讨论的。不过， 明显地， 用 于接收铆钉头部的穴或沟 46 没有被镀覆。而且， 两个相对的轴承保持架半部 38 的配合表 面 48 没有被提供有涂层。而且， 孔或小孔 50， 其接收铆钉 51， 也没有被镀覆。因此， 如在图 5 中所示， 与铆钉相关联的表面， 和提供保持架半部之间的接触的表面都没有被镀覆。 0023 在根据本发明的方法中， 具有在 2d1和 2d2之间的如上公开的尺寸关系、 且具有如 上公开的镀层的轴承， 可被插入在发电机中以支撑发电机转子的轴。 0024 虽然已经公开了本发明的多个实施例， 但是本领域技术人员将认识到某些改进也 在本发明的范围内。由此， 应当研读下面的权利要求以确定真实的范围和内容。 说 明 书 CN 103573805 A 6 1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103573805 A 7 2/5 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103573805 A 8 3/5 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 103573805 A 9 4/5 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 103573805 A 10 5/5 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103573805 A 11 。