專利名稱：軸向磁通電動機的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及電動機，尤其是軸向磁通電動機。本發明特別 適合在軸向磁通電動機中使用，因此，相對于實例應用方便地描述本 發明。但是，應該理解本發明同樣也可應用于軸向磁通發電機。
背景技術：
電動機通常需要兩個軸承。理想地是，使用的軸承成本盡可能低。 在滾動軸承系列中，深溝球軸承通常價格最低。軸向磁通電動機不能 理想地適用于這種軸承，因為，由于轉子和定子之間大的吸引力，大 量的軸向(或推力)載荷被施加在軸向磁通電動機內的一個軸承上。 較常見的徑向磁通電動機結構沒有這個問題，在該結構中力被適當地 抵消，因此沒有很大的載荷作用于軸承。軸向磁通電動機內的高推力 載荷會大幅地降低軸承的壽命，并且這也是軸向磁通電動機技術的已 知問題。
深溝球軸承典型地要求施加某種最小的軸向力以便更安靜地運轉 和增加使用壽命，這被稱為"預載"力。但是，產生在軸向磁通電動機 中的軸向力可能遠遠大于建議的預載力。實際上，施加在軸向磁通電 動機內的深溝球軸承上的軸向載荷會顯著降低軸承的使用壽命。
因此希望提供一些裝置，通過這些裝置能降低軸承上的推力載荷， 但只保留足夠的力作為充分的預載。這將顯著地增加軸向磁通電動機 內的軸承的壽命，因此顯著地增加了包含這種軸承的產品的有效壽命。
發明內容
本發明相應地提供了軸向磁通電動機，包括
殼體；
4位于殼體內的定子；通過至少一個主軸承由殼體支撐的能轉動的軸；在殼體內固定在軸上的轉子，其中轉子和定子間的磁吸引力在主 軸承上產生軸向推力；以及偏壓裝置，其設置為用于沿著與軸向推力相反的方向推動軸以便 降低主軸承上的凈載荷。電動機內的偏壓裝置直接或間接地連接于電動機的軸，以便產生后，該力用于降低施加在主軸承上的凈載荷。這樣，主軸承的壽命顯 著地增加了。另外的優點是由于減輕了載荷所以降低了主軸承的摩擦 損失。這將提高電動機的效率。在一個實施例中，電動機包括固定于軸并且相對于殼體支撐軸的 副軸承。偏壓裝置包括設置在副軸承和殼體之間的彈簧，并以這種方 式將副軸承和軸從主軸承推開。優選地，彈簧可以是或可以包括波形墊圏。#>據相關的力，可以 使用兩個或多個波形墊圈。在一個實施例中，殼體包括端罩，并且在端罩外側的位置副軸承 固定于軸。然后，波形墊圏設置在端罩的向外的表面和副軸承之間。 這樣，波形墊圈用于將副軸承和連接于其的軸從主軸承推離。副軸承可以通過緊配合固定于軸并可通過滑動配合由端罩支撐。這樣，副軸承與軸一起能夠根據通過波形墊圏施加在軸承上的力沿軸 向移動，但是不能沿徑向移動。滑動配合應該足夠緊密以便防止在正 常工作條件下軸承的外部殼體在端罩內轉動。以至于副軸承不能突出超過端罩，端軍可以包括環繞軸的 一部分 的凹進區域，副軸承和波形墊圏可以設置在其中。在優選的實施例中，偏壓裝置充分地抵消了由轉子和定子之間的 磁吸引力產生的軸向推力。然后，主軸承上的凈載荷基本上等于副軸 承上的凈載荷(雖然沿相反的方向)。在大多數情況下，這種結構會給 軸承副提供最大的壽命。動機是具有固定于轉子的多個 磁體的永磁體電動機。現在將參照附圖描述本發明的優選實施例。應該理解，本實施例 只通過圖示方式給出并且本發明不限于本實施例。
在附圖中圖1示出軸向磁通電動機的示意圖，該圖闡明了本發明的原理； 圖2示出根據本發明的優選實施例的軸向磁通無刷式直流電動機 的橫截側視圖；圖3示出圖2所示電動機的分解透視圖；圖4示出相對于軸承上的推力載荷的預期的軸承壽命的曲線圖。
具體實施方式
開始參考附圖中的圖1，示出軸向磁通直流(DC)電動機的示意 圖。電動機包括殼體1，位于殼體1內的定子3，通過主軸承7和副軸 承9由殼體1支撐的可轉動軸5。電動機還包括固定在軸5上的轉子 11，和附連于轉子的永磁體13。轉子11上的磁體13和定子3之間的 磁吸引力在主軸承7上產生沿方向"A"的軸向推力。電動機還包括偏 壓裝置，用彈簧15表示，偏壓裝置設置為沿方向"B"推動軸5以便減 小主軸承7上的凈載荷。從圖1中稍微理想化的圖示應該理解，本發明是以沿著與磁力方 向相反的方向向軸5施加力的原理為基礎的。這可以通過多種方式實 現，其中一種方式體現在圖2和3所示的電動^L中。首先參考圖2，示出根據本發明的優選實施例的軸向磁通無刷直 流電動機的橫截側視圖。圖2所示的電動機包括殼體，殼體包括第一端罩41，第二端罩43 和管形套45。定子23位于殼體內，軸25通過主軸承27和副軸承29 由殼體支撐。軸承27和29兩者都是深溝球軸承。在殼體內轉子31子23之間 的磁吸引力在主軸承27上產生沿標記"A"的方向的軸向推力。采用波形墊圏35的形式并位于端罩41向外的表面和副軸承29 之間的偏壓裝置用于推動副軸承29和軸25離開主軸承27,軸25通 過緊配合固定于軸承29。換句話說，力沿著與標記"A"的方向相反的 方向施加于軸。在本實施例中，副軸承29和波形墊圏35位于端罩41 的凹進區域內。現在參考圖3 ，示出圖2所示的電動機的組成部分的分解透視圖。 圖3中使用的附圖標號與圖2中使用的附圖標號相對應。電動機的安裝按照圖3所示的順序。轉子31和軸25首先安裝。 然后將端罩41沿圖示方向沒有緊固地放置在轉子上，確保借助于定位 卡具使位于端罩41上的凹進區域與軸25同軸。然后將波形墊圏35 小心地放入端罩41以便其放置在凹進區域內。然后將軸承29壓在軸 25上直到其靠上在軸25上機加工的軸肩。在這個操作過程中，軸承 也滑入凹進區域并部分地壓緊波形墊圏35。 一旦完成這一步，軸承27 就能壓在軸25的相對端上。然后將端罩43附連于定子23、套45和 連接在一起形成的組件以便形成完整的電動機。圖4示出表示在不同的推力載荷下深溝球軸承的預期壽命的曲線 圖。在該實例的情況下，磁力載荷是600牛頓，副軸承上的預載力是 150牛頓。能夠看到，如果軸承上的推力載荷從750牛頓減小到450 牛頓，通過利用軸承預載力來平衡磁力，那么壽命從4000小時提高到 20000小時。這相當于在軸承壽命方面5倍的增長。由于本發明的結果，實現了下述結果的可調整的組合*電動機的壽命和可靠性得以增加。*電動機中使用的軸承的成本得以降低。例如，如果轉子和定子間的磁吸引力是600牛頓，可以用波形墊 圏產生300牛頓的反方向的力。這將使主軸承上的凈栽荷減小到300 牛頓，并在副軸承上施加了 300牛頓的反方向的凈載荷。因此這兩個 力是平衡的并且每個軸承上的載荷是相同的，因而最大限度地提高了每個軸承的壽命，從而提高了電動機的壽命。根據圖4，可以從4000 小時提高到50000小時。雖然在此詳細描述了本發明的優選實施例，但本領域的技術人員 應該理解，可以在不背離本發明的精神或所附權利要求的范圍的情況 下對本發明作出改變。
權利要求
1.軸向磁通電動機包括殼體；位于殼體內的定子；通過至少一個主軸承由所述殼體支撐的能轉動的軸；在殼體內固定在軸上的轉子，其中所述轉子和所述定子間的磁吸引力在所述主軸承上產生軸向推力；以及偏壓裝置，所述偏壓裝置設置為沿著與軸向推力相反的方向推動所述軸以便降低所述主軸承上的凈載荷。
2. 根據權利要求1所述的電動機，包括副軸承，所述副軸承固定 于所述軸并相對于所述殼體支撐所述軸，所述偏壓裝置包括位于所述 副軸承和所述殼體之間的彈簧，以便將所述副軸承和所述軸推離所述主軸承。
3. 根據權利要求1或2所述的電動機，其中，所述彈簧包括波形 墊圏。
4. 根據權利要求2或3所述的電動機，其中，所述殼體包括端罩， 并且在所述端罩的外側的位置處所述副軸承固定于所述軸，并且所述 彈簧放置在所述端罩的向外的表面和所述副軸承之間。
5. 根據權利要求4所述的電動機，其中，所述副軸承通過緊配合 固定于所述軸并通過滑動配合由所述端軍支撐。
6. 根據權利要求4或5所述的電動機，其中，所述端罩包括環繞 所述軸的一部分的向外的凹進區域，并且所述副軸承和所述彈簧墊圏 位于所述凹進區域內。
7. 根據權利要求2至6中的任一項所述的電動機，其中，所述偏 壓裝置基本上抵消由于所述轉子和所述定子間的磁吸引力而產生的軸 向推力，并且所述主軸承上的凈載荷基本上等于所述副軸承上的凈載 荷。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的電動機，其中，所述電動 機是具有固定于所述轉子的多個磁體的永磁體電動機。
全文摘要
軸向磁通電動機包括殼體；位于殼體內的定子；通過至少一個主軸承由殼體支撐的可轉動的軸，和在殼體內固定于軸的轉子。轉子和定子間的磁吸引力在主軸承上產生軸向推力，偏壓裝置(優選采用彈簧的形式)被設置用于沿著與軸向推力相反的方向推動軸以便降低主軸承上的凈載荷。主軸承上的凈載荷的減小增加了軸承的壽命并提高了電動機的效率。
文檔編號H02K5/16GK101682226SQ200880018653
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月29日 優先權日2007年5月3日
發明者C·R·蘭福德, S·P·卡米萊里 申請人:動態技術股份有限公司