專利名稱：帶有轉(zhuǎn)子支承裝置的電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)，具體地說，涉及一種電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子對(duì)定子的可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接裝置。
美國(guó)專利5247216，在此引入作為參考，公開了一種適用本發(fā)明類型的電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)，如

圖1的分解視圖中所示，包括多個(gè)沿著一條中心軸線X-X組裝起來的零部件。零部件包括一根軸22、一法蘭24、一殼體26、一定子28、一轉(zhuǎn)子30、可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在轉(zhuǎn)子一端的一個(gè)滾珠軸承32、一O形橡膠密封圈34，以及一接線盒36。在組裝好的電動(dòng)機(jī)中，如圖2中所示，法蘭24用以安裝電動(dòng)機(jī)，使得軸22的一工作端70b定位為完成控制功能。軸本身包括一帶螺紋的圓柱部分66，可轉(zhuǎn)動(dòng)地與轉(zhuǎn)子30的內(nèi)螺紋相接合，以及一非圓形(比如矩形)橫截面的軸段54。定子28包括第一端部處的一開口44，用于緊密地支持軸承32；一中心開口46，用于容放轉(zhuǎn)子30的中心磁性部分，以及第二端部處的兩個(gè)開口48和50。開口50具有一非圓形狀，與軸段54的形狀相對(duì)應(yīng)，用于可滑動(dòng)地容放軸段54，并把轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩S桿的直線運(yùn)動(dòng)。定子28的開口48容放轉(zhuǎn)子30的圓柱形端部52，并具有一內(nèi)表面，該內(nèi)表面與端部52的外表面配合構(gòu)成一軸頸軸承。
轉(zhuǎn)子的圓柱形端部52和包括容放開口48的那部分定子都是用塑料以精確的公差注塑成形出來的，實(shí)現(xiàn)一種緊密配合，這種配合既不會(huì)發(fā)生粘接，也不會(huì)松動(dòng)到可以振動(dòng)。這就增加了電動(dòng)機(jī)制造上的復(fù)雜性，特別是對(duì)制造程度已經(jīng)很復(fù)雜的定子來說。
本發(fā)明的一個(gè)目的是，減少定子制造的復(fù)雜性而不降低所能制造的軸頸軸承的滑動(dòng)表面之間的配合精度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，減小軸頸軸承的滑動(dòng)表面之間的摩擦。
按照本發(fā)明，轉(zhuǎn)子支承裝置包括，設(shè)置在轉(zhuǎn)子的至少一端的第一軸承件、一軸承支承件，以及一金屬的第二軸承件。
第一軸承件從轉(zhuǎn)子的一端沿軸向伸展，并且包括一塑料制成的軸承表面，此表面具有一圍繞中心軸線取中的圓形橫截面。
軸承支承件是定子的塑料零件，包括第一和第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)和端壁結(jié)構(gòu)。第一側(cè)壁結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)表面，形成沿軸向伸展的、具有一預(yù)定幾何形狀和一預(yù)定橫截面積的第一孔眼。第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)表面，形成一沿軸向伸展的、具有一預(yù)定橫截面積的第二孔眼，此面積大于第一孔眼的預(yù)定橫截面積。端壁結(jié)構(gòu)限定鄰接第一孔眼相應(yīng)端的第二孔眼的一端。
金屬的第二軸承件包括一沿軸向伸展的環(huán)形部分和一鎖定部分。環(huán)形部分具有一外表面，它的形狀和尺寸定為與第一側(cè)壁結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)表面形成過盈配合，環(huán)形部分還具有一內(nèi)軸承表面，形狀和尺寸定為基本上與第一軸承件的軸承表面相一致，而使彼此靠合的兩個(gè)軸承表面容易自由轉(zhuǎn)動(dòng)。鎖定部分包括許多鎖定舌片，圍繞軸線等角度地間隔開來，并從環(huán)形部分向外伸展。每一鎖定舌片具有一可彎曲的部分，從此處各個(gè)舌片相對(duì)于軸線以一銳角伸出，而在沿軸向嵌入第二孔眼的過程中不會(huì)強(qiáng)制性地接觸第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)。當(dāng)接觸端壁結(jié)構(gòu)時(shí)，每一舌片就發(fā)生彎曲，角度不斷增大，并刺穿第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)以便把第二軸承件固定在軸承支承件里面。
由于兩個(gè)軸承表面是由一塑料件和一金屬件制成的，而不是用兩個(gè)塑料件，所以至少有兩點(diǎn)好處。第一，由于金屬件比起塑料件來可以容易地以較為精確的公差制成，所以，塑料件的注塑公差就可以放寬而不降低軸承表面之間配合緊密性的任何精度。這樣可簡(jiǎn)化制造和/或減少在總裝期間報(bào)廢的塑料軸承件的數(shù)量。另外，配合的緊密性可以實(shí)際上做得比兩個(gè)塑料軸承件相配時(shí)可能達(dá)到的緊密性更高。第二，一個(gè)塑料軸承表面與一個(gè)金屬軸承表面之間的滑動(dòng)摩擦通常要小于兩個(gè)塑料軸承表面之間的滑動(dòng)摩擦。因而，按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子支承裝置既可減小電動(dòng)機(jī)上的負(fù)荷，又可減小軸承表面的磨損率。
在本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)限定軸向伸展的第一孔眼的表面包括許多朝著軸線突出的間隔開來的頂部表面，此頂部表面是軸承支承件的一部分，通過抵著這些間隔開來的表面而不是抵著連續(xù)表面過盈配合第一軸承件環(huán)形部分的外表面，相互接觸面積(并且還有嵌裝第二軸承件所需的作用力)得以減少。
另外，在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，金屬的第二軸承件包括一定位部分，它包含許多止動(dòng)舌片，圍繞軸承等角度地間隔開來。這些止動(dòng)舌片的每一個(gè)從環(huán)形部分向外伸出一段距離，此距離不足以在沿軸向嵌入第二孔眼的過程中接觸到第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)，但足以接觸端壁結(jié)構(gòu)，并防止這些止動(dòng)舌片嵌進(jìn)第一孔眼。
圖1是一種已有電動(dòng)機(jī)的部分剖視的分解視圖。
圖2是如圖1所示的組裝起來的電動(dòng)機(jī)的大部分剖視的側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的定子側(cè)視圖。
圖4a、4b、4c分別是本發(fā)明的一實(shí)施例的軸承嵌入件的等角投影圖、側(cè)視圖和橫截面視圖(沿圖4b中直線IVc-IVc截取)。
圖5是定子(沿圖3中直線V-V截取)、示于圖4C的軸承嵌入件和用于安裝此件的一工具的橫截面視圖。
圖6a、6b、6c是圖5中所示圓圈區(qū)域的放大圖，表明軸承嵌入件的不同安裝階段。
圖7是按照本發(fā)明一實(shí)施例的裝配好的定子和軸承嵌入件的側(cè)視圖。
圖8是本發(fā)明另一實(shí)施例的定子的側(cè)視圖。
圖9是本發(fā)明又一實(shí)施例的定子的側(cè)視圖。
圖10是類似于圖5的然而是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一裝配好的轉(zhuǎn)子和定子的橫截面。
圖3和5示出一定子，它具有按照本發(fā)明在一端形成的一軸承支承部分。除此部分之外，圖示實(shí)施例中的定子基本上等同于美國(guó)專利5247216中更詳細(xì)地描述并大體上示于圖1中的定子。圖3中的視圖表示朝定子的較大的敞開端部看時(shí)所看到的物體，而圖5表明定子的橫截面。
如在示于圖1的電動(dòng)機(jī)中那樣，定子是一整體注塑出來的組件，是圍繞許多極板38a、38b、38c、38d注塑一種諸如聚丁烯對(duì)苯二甲酸酯的塑料而制成的。另外，如圖1所示，定子注塑件是空心的并包括分別在第一端部處的一開口44形成的用于緊密地支撐軸承32的部分；在各極板之內(nèi)的一中心開口46，用于容放轉(zhuǎn)子30的中心磁性部分，以及在第二端部的非圓形開口50，用于可滑動(dòng)地容放相應(yīng)形狀的軸段54。
軸承支承部分，整體注塑在鄰近非圓形開口50的定子之內(nèi)，包括用于容放一示于圖4a-4c和圖5之中的金屬軸承件200的結(jié)構(gòu)。軸承支承部分包括第一和第二孔眼，用于把軸承件200分別放置和固定就位。第一孔眼具有一不連續(xù)的圓筒形側(cè)壁，由許多各自沿軸向伸展的肋板202的頂部表面202a形成，這些肋板圍繞軸線X-X等角度地間隔開來并從一連續(xù)的圓筒形側(cè)壁204向內(nèi)突出。同樣，第二孔眼具有一不連續(xù)的圓筒形側(cè)壁，由許多各自沿軸向伸展的肋板206的頂部表面206a形成，這些肋板也圍繞軸線X-X等角度地間隔開來，并從中心開口46的連續(xù)的圓筒形側(cè)壁208向內(nèi)突出。
一連續(xù)的端壁210從側(cè)壁208向內(nèi)朝著軸線伸展，并界定了由表面202a和206a分別形成的第一和第二孔眼的相鄰端部。此端壁的邊沿可具有一倒角210a，如圖5所示，目的在于把金屬軸承件導(dǎo)引到第一孔眼之中。
圖4a-4c所示最為清楚，金屬軸承件200包括一沿軸向伸展的環(huán)形部分200a、一由許多鎖定舌片200b形成的鎖定部分，以及一由許多止動(dòng)舌片200c形成的定位部分。最好是，該軸承件的金屬部分容易成形(比如通過擠壓或沖壓)為一光滑的低磨擦表面，該表面用于與轉(zhuǎn)子30的圓柱形軸頸軸承末端部分52作滑動(dòng)接觸。在一優(yōu)選實(shí)施例中，軸承件200是通過使一種延展性金屬諸如鋼、鋁或者銅穿過一拉模而擠制成的。一種典型的對(duì)塑料摩擦低的抗疲勞金屬是305不銹鋼。最好是，轉(zhuǎn)子部分52是用一種諸如聚丁烯對(duì)二苯甲酸酯的塑料注塑而成的，美國(guó)專利5313125中有較為詳細(xì)地描述。
環(huán)形部分200a具有一圓筒形狀，基本上與由頂部表面202a所形成的不連續(xù)圓筒形側(cè)壁相一致。這一部分具有一圓柱形外表面，其尺寸定得可確保與頂部表面202a進(jìn)行過盈配合，此部分還具有圓柱形內(nèi)表面，其尺寸定得可在轉(zhuǎn)子30的端部處與軸頸軸承52形成滑動(dòng)配合。在已經(jīng)制成的電動(dòng)機(jī)的一示范實(shí)施例中，由頂部表面202a所形成的圓筒形側(cè)壁具有0.340，+0.001，-0.002英寸的直徑，環(huán)形部分200a具有0.344±0.001英寸的外徑和0.321±0.001英寸的內(nèi)徑，而軸頸軸承52具有0.317，+0.000，-0.003英寸的外徑。
各鎖定舌片200b圍繞金屬軸承件200的中心軸線X′-X′等角度地間隔開來，并從環(huán)形部分200a的一端向外伸展。如圖4a～4c所示，在嵌入定子的軸承支承部分之前，每一鎖定舌片從一可彎曲的部分200d相對(duì)于中心軸線成銳角地伸展出去。
各止動(dòng)舌片200c也圍繞中心軸線X′-X′等角度地間隔開來，并從環(huán)形部分的同一端部向外伸展。在這一示范實(shí)施例中，一個(gè)單獨(dú)的止動(dòng)舌片設(shè)置在每一對(duì)相鄰的鎖定舌片之間，并以基本上與各鎖定舌片相同的銳角向外伸展。如果不需要抵消為嵌入金屬軸承件所施加的作用力，各止動(dòng)舌片可以去除。另外，相對(duì)于鎖定舌片的數(shù)量來說，可以配置數(shù)量或多些或少些的止動(dòng)舌片，或者可以把各止動(dòng)舌片制成為以不同于各鎖定舌片的角度伸展出去。不過，如果配置了止動(dòng)舌片，各止動(dòng)舌片200c從中心軸線X′-X′伸出的最大徑向距離Rc必須小于各鎖定舌片200b從此軸線伸出的最大徑向距離Rb。參考圖5和6a-6c，這樣作的理由就顯而易見了。
圖5表明用以把金屬軸承件200嵌入定子的軸承支承部分的工具，而圖6a-6c示出了(稍加放大并簡(jiǎn)化)圖5中的圓圈部分在嵌入過程中的各連貫階段。嵌裝的實(shí)現(xiàn)過程是，把定子的一端支承在一機(jī)械式或液壓式?jīng)_壓機(jī)(未畫出)的支撐裝置212的一個(gè)圓柱形孔眼之中，把軸承件帶舌片的端部支承在沖壓機(jī)嵌裝工具附件214的帶臺(tái)肩的圓柱形端部214a上面，并沿著軸線X-X把支撐裝置212與附件214用力推到一起。
如圖6a～6c分別所示，在嵌裝的各個(gè)連貫階段期間a.嵌入金屬軸承件200，使其中心軸線X′-X′與定子軸線X-X對(duì)齊，直至環(huán)形部分200a進(jìn)入由表面202a限定的第一孔眼，并且開始逐漸壓擠各相應(yīng)的肋板202以實(shí)現(xiàn)過盈配合。
b.繼續(xù)嵌裝過程，直到各鎖定舌片200b的邊緣接觸端壁210并開始沿著此壁滑離軸線X-X，迫使這些舌片在相應(yīng)的部分200d處發(fā)生彎曲。出現(xiàn)這種彎曲時(shí)，徑向距離Rb開始從示于圖4b中的初始距離增大。初始距離Rb應(yīng)當(dāng)充分地小，從而使各鎖定舌片在與端壁210接觸之前依然保持與各肋板206分離(或者至少不強(qiáng)制性地接觸)。在電動(dòng)機(jī)的已制成的實(shí)施例中，在嵌裝金屬軸承件之前，每一鎖定舌片200b以相對(duì)于軸線大約42°的角度外伸，并達(dá)到徑向距離Rb＝0.455，+0.000，-0.005英寸。由頂部表面206a所形成的圓柱形側(cè)壁具有0.462±0.002英寸的直徑。
c.嵌裝再繼續(xù)下去，迫使鎖定舌片200b剌穿并進(jìn)入肋板206，直至止動(dòng)舌片200c的邊沿接觸端壁210并且也開始沿著此壁從軸線X-X滑離。在鎖定舌片和止動(dòng)舌片都沿著端壁210伸直時(shí)，嵌裝完成，軸承件牢固地設(shè)置在定子之中。
圖7示出從定子的較大的、敞開的一端所看到的帶有完全嵌入的金屬軸承件200的定子。注意，已制成的實(shí)施例中每一鎖定舌片200b的弧長(zhǎng)ω足以從任何一個(gè)頂部表面206b伸展至相鄰的一個(gè)這種表面。就圍繞軸線X-X的轉(zhuǎn)動(dòng)而言，這就使得軸承件可以以任何角度被插入，同時(shí)確保每一鎖定舌片可剌穿至少一個(gè)肋板206。在已制成的實(shí)施例中，每一鎖定舌片具有ω＝0.132英寸的弧長(zhǎng)。
圖8和9示出軸承件可以嵌入其中的定子軸承支承部分的另外實(shí)施例。在圖8的實(shí)施例中，第二孔眼是由一連續(xù)表面206a，而不是由肋板的頂部表面形成的。這就增大了被各鎖定舌片剌穿的總和弧長(zhǎng)。在圖9的實(shí)施例中，一些芯塊216設(shè)置在定子注塑件之中，以盡量減少設(shè)置肋板202和206的那些區(qū)域中的皺縮。
圖10示出一完全組裝好的轉(zhuǎn)子和定子總成，其中包含了芯塊216。把在轉(zhuǎn)子一端處的圓柱形軸頸軸承52可滑動(dòng)地支承在金屬軸承件的環(huán)形部分200a之中。轉(zhuǎn)子的另一端被支承在放置于定子的開口44里面的滾珠軸承32之中，如圖1所示。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括圍繞一中心軸線設(shè)置并具有第一和第二端部的定子；至少部分地設(shè)置在所述定子里面并包括第一和第二端部的轉(zhuǎn)子；以及轉(zhuǎn)子支承裝置，用于相對(duì)定子支承所述轉(zhuǎn)子，以便圍繞所述軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。所述轉(zhuǎn)子支承裝置設(shè)置于所述轉(zhuǎn)子至少其中一個(gè)端部處，包括a.一第一軸承件，它從轉(zhuǎn)子的第一端部沿軸向(并且整體式地)伸展并且包括一塑料制成的軸承表面，該表面具有一以所述軸線為中心的圓形橫截面；b.一軸承支承件，是定子的(整體注塑出來的)塑料部件，所述部件包括i.第一側(cè)壁結(jié)構(gòu)，它包括至少一個(gè)表面，此表面形成一沿軸向伸展的、具有一預(yù)定幾何形狀和一預(yù)定橫截面積的第一孔眼；ii.第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)，它包括至少一個(gè)表面，此表面形成一沿軸向伸展的、具有一預(yù)定幾何形狀和一預(yù)定橫截面積的第二孔眼，此面積大于第一孔眼的預(yù)定橫截面積；iii.端壁結(jié)構(gòu)，限定鄰近第一孔眼相應(yīng)端的第二孔眼的一端。c.一金屬第二軸承件，它包括i.一沿軸向伸展的環(huán)形部分，該環(huán)形部分具有一外表面，其形狀和尺寸定為與第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)表面形成過盈配合，該部分還具有一內(nèi)軸承表面，其形狀和尺寸定為基本上與第一軸承件的軸承表面相一致，從而使彼此靠合的兩個(gè)所述軸承表面容易自由轉(zhuǎn)動(dòng)；ii.一鎖定部分，它包括許多鎖定舌片，這些舌片圍繞軸線等角度地間隔開來，并從環(huán)形部分(的一端部)向外伸展，每一鎖定舌片具有一可彎曲的部分，所述舌片由此部分相對(duì)于所述軸線以一銳角伸出，在沿軸向嵌入第二孔眼的過程中不會(huì)強(qiáng)制性地接觸第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)，而且，一當(dāng)接觸端壁結(jié)構(gòu)，就發(fā)生彎曲，角度不斷增大，并刺穿第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)，以便把第二軸承件固牢在軸承支承件中。
2.一種按照權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，金屬第二軸承件包括一定位部分，它包括許多止動(dòng)舌片，這些舌片圍繞軸線等角度地間隔開來，每一所述止動(dòng)舌片從環(huán)形部分向外伸展一段距離，此距離不足以在沿軸向嵌入第二孔眼的過程中接觸第二側(cè)壁結(jié)構(gòu)，但是足以接觸端壁結(jié)構(gòu)并防止所述各止動(dòng)舌片嵌入第一孔眼。
3.一種按照權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，止動(dòng)舌片從位于鎖定舌片之間的位置處的環(huán)形部分伸離開去。
4.一種按照權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，形成沿軸向伸展的第一孔眼的至少一個(gè)表面包括許多朝著軸線突出的作為軸承支承件的一部分的多個(gè)間隔開來的頂部表面。
5.一種按照權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)，其中，軸承支承件的突出部分包括沿軸向伸展的肋板。
6.一種按照權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，形成沿軸向伸展的第二孔眼的至少一個(gè)表面包括朝著軸線突出的作為軸承支承件的一部分的多個(gè)間隔開來的頂部表面。
7.一種按照權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)，其中，軸承支承件的突出部分包括沿軸向伸展的肋板。
8.一種按照權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)，其中，每一鎖定舌片具有一弧長(zhǎng)，該弧長(zhǎng)圍繞所述軸線，其長(zhǎng)度是足以從任何一個(gè)所述頂部表面伸展至相鄰的一個(gè)所述頂部表面。
9.一種按照權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，形成沿軸向伸展的第二孔眼的至少一個(gè)表面包括一連續(xù)表面。
10.一種按照權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，由至少一個(gè)表面所形成的第一孔眼為圓柱形狀。
11.一種按照權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其中，由至少一個(gè)表面所形成的第二孔眼為圓柱形狀。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括在一端具有一塑料軸頸軸承的一個(gè)轉(zhuǎn)子，該軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在一金屬軸承件的環(huán)形部分之中，此件固定在一定子的整體注塑成的軸承支承件里面。此支承件是注塑成的，提供了沿軸向相鄰的第一和第二圓筒形孔眼。金屬軸承件的環(huán)形部分以過盈配合裝入第一孔眼中，并具有刺穿第二孔眼的相應(yīng)側(cè)壁部分的多個(gè)等角度間隔開來的鎖定舌片。
文檔編號(hào)H02K7/06GK1139995SQ95191446
公開日1997年1月8日 申請(qǐng)日期1995年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月14日
發(fā)明者D·J·伊尼森, L·W·杜普雷 申請(qǐng)人:菲利浦電子有限公司