電動機以及軸承構造
【專利摘要】本實用新型涉及電動機以及軸承構造，其中，設置于滾珠軸承(10)的外圈(12)與馬達殼體(6)(或者軸承殼體(7))之間的軸套(20)由圓筒形狀的樹脂部件(21)以及覆蓋該樹脂部件(21)的至少內(nèi)外周面的金屬部件(22)構成，金屬部件(22)與滾珠軸承(10)的外圈(12)以及馬達殼體(6)(或者軸承殼體(7))分別面接觸。
【專利說明】
電動機以及軸承構造
技術領域
[0001]本實用新型涉及使用潤滑脂封入式滾珠軸承來支承軸而使軸能夠旋轉的電動機以及軸承構造。
【背景技術】
[0002]高速旋轉用的軸承作為機床以及汽車用部件而被廣泛使用。最普通的軸承是構成為在內(nèi)圈與外圈之間夾設有多個滾珠并封入潤滑脂的潤滑脂封入式滾珠軸承。用于高速旋轉的軸承的內(nèi)部發(fā)熱較高，因此延長耐久壽命成為重要課題。
[0003]為了確保軸承的壽命，實施了變更軸承的內(nèi)部構造(例如，減小滾珠與軌道面的接觸面積)、變更軸承材料(例如，降低潤滑脂的動粘度來提高潤滑脂本身的耐熱性能)等散熱對策。另外，在產(chǎn)品內(nèi)使用軸承時，在軸承安裝散熱件(例如，參照專利文獻I)，對固定軸承的內(nèi)圈的軸使用導熱管(例如，參照專利文獻2)，將帶輪與軸承的外圈一體成型(例如，參照專利文獻3)，從而來確保散熱性能。
[0004]另一方面，在使用軸承來支承旋轉部件(以下，以軸為例)并使該旋轉部件能夠旋轉的情況下，需要考慮軸本身的振動。例如，在軸的固有頻率與產(chǎn)品本身的固有頻率一致而進行共振的情況下，會增大振動振幅，從而導致內(nèi)部部件的損傷。為了衰減高速旋轉的軸的振動，需要將軸本身的固有頻率設定得盡可能高。
[0005]為了將軸的固有頻率設定得較高，需要提高軸的剛性(縮短長度、增粗)，但由于產(chǎn)品的原因(例如，成本降低、重量減輕、體積減小)，有時難以將軸的固有頻率設定得較高。在該情況下，為了提高軸的固有頻率、或者降低軸的共振倍率，而在軸承安裝容差環(huán)(例如，參照專利文獻4)，安裝O型環(huán)(例如，參照專利文獻5)，設置高振動衰減金屬(例如，參照專利文獻6)，來使振動衰減。
[0006]專利文獻1:日本特開2012 —149742號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2013 — 57300號公報
[0008]專利文獻3:日本特開2010 — 90969號公報
[0009]專利文獻4:日本特表2010 — 525276號公報
[0010]專利文獻5:日本特表2010 — 535969號公報
[0011]專利文獻6:日本特開2004 — 251417號公報
[0012]此處，考慮將上述專利文獻I?6的結構應用于電動機的情況。
[0013]在專利文獻1、2的情況下，若將軸承壓入軸，則殼體側形成為間隙配合，因此在軸承與殼體之間存在空氣層，從而無法確保從軸承向殼體的散熱路徑。
[0014]在專利文獻3的情況下，對軸承與樹脂制殼體進行一體成型，因此在軸承與樹脂制殼體之間不存在空氣層，導熱不受阻礙，但最終散熱路徑由樹脂形成，因此散熱率較低。雖在采用高散熱性能樹脂來構成殼體的情況下能夠期待散熱率的提高，但成本增高。
[0015]另外，在專利文獻I?3中無法期待振動衰減的效果。
[0016]在專利文獻4的情況下，雖在軸承與殼體之間設置容差環(huán)來使振動衰減，但容差環(huán)為線接觸，因此軸承的散熱效果較低。
[0017]在專利文獻5的情況下，雖通過在軸承與殼體之間設置O型環(huán)來使振動衰減，但O型環(huán)為線接觸，因此軸承的散熱效果較低。另外，在組裝時，O型環(huán)的壓縮應力施加于軸向，因此組裝性變差。
[0018]在專利文獻6的情況下，雖在軸承與殼體之間設置高振動衰減金屬來使振動衰減，但由于高振動衰減金屬具有處于高溫則振動衰減效果大幅度降低的特性，所以需要在軸承與高振動衰減金屬之間夾設低熱傳導部件，從而無法確保從軸承向殼體的散熱路徑。
[0019]這樣，在上述專利文獻I?6的結構中存在僅能夠期待散熱與振動衰減的任一方的效果的課題。因此，為了獲得散熱與振動衰減的雙方的效果，組合使用專利文獻I?3的散熱構造與專利文獻4?6的振動衰減構造，從而導致構造的復雜化、組裝性變差、以及高成本化等。
【實用新型內(nèi)容】
[0020]本實用新型是為了解決如上所述的課題而產(chǎn)生的，其目的在于提供容易獲得散熱以及振動衰減的效果的軸承構造、以及使用了該軸承構造的電動機。
[0021]本實用新型的電動機具備軸套，其包括圓筒形狀的樹脂部件以及覆蓋該樹脂部件的至少內(nèi)外周面的金屬部件，上述軸套設置于滾珠軸承的外圈與殼體之間，金屬部件與滾珠軸承的外圈以及殼體分別面接觸。
[0022]另外，軸套的金屬部件的沿軸的旋轉軸向的剖面為U字形，該U字的折彎部為多邊形狀。
[0023]另外，軸套通過變更樹脂部件的材質以及硬度的任一方或者雙方，來調(diào)整共振倍率以及共振頻率的任一方或者雙方。
[0024]另外，軸套的樹脂部件具有散熱性。
[0025]另外，軸套通過向金屬部件注入具有熱固化性或者濕固化性的樹脂部件而形成。
[0026]另外，軸套被壓入滾珠軸承的外圈與殼體之間。
[0027]另外，殼體由鋁構成。
[0028]本實用新型的軸承構造具備:潤滑脂封入式滾珠軸承，其將固定于內(nèi)圈側的第I部件與固定于外圈側的第2部件支承為能夠相對旋轉；以及軸套，其包括圓筒形狀的樹脂部件以及覆蓋該樹脂部件的至少內(nèi)外周面的金屬部件，上述軸套設置于滾珠軸承的外圈與第2部件之間，金屬部件與滾珠軸承的外圈以及第2部件分別面接觸。
[0029]根據(jù)本實用新型，通過將主要擔負軸的振動衰減功能的樹脂部件、與主要擔負滾珠軸承的散熱功能的金屬部件形成為一體而構成軸套，從而能夠容易獲得振動衰減以及散熱的效果。并且，通過使金屬部件與滾珠軸承以及殼體進行面接觸，能夠提高從滾珠軸承經(jīng)由軸套而向殼體的散熱性能。
[0030]根據(jù)本實用新型，通過將主要擔負第I部件的振動衰減功能的樹脂部件、與主要擔負滾珠軸承的散熱功能的金屬部件形成為一體而構成軸套，從而能夠容易獲得振動衰減以及散熱的效果。并且，通過使金屬部件與滾珠軸承以及第2部件進行面接觸，能夠提高從滾珠軸承經(jīng)由軸套而向第2部件的散熱性能。
【附圖說明】
[0031]圖1是表示本實用新型的實施方式I的電動機的結構的剖視圖。
[0032]圖2是將圖1的A框內(nèi)的構造放大的圖。
[0033]圖3是表示使用在實施方式I的電動機的軸套的共振曲線的圖表。
[0034]圖4是表示使用在實施方式I的電動機的軸套的共振曲線的圖表。
【具體實施方式】
[0035]以下，為了對本實用新型更詳細地進行說明，根據(jù)附圖對用于實施本實用新型的方式進行說明。
[0036]實施方式1.
[0037]如圖1所示，電動機I具備:收容電動機主體2的馬達殼體6;將軸3支承為能夠旋轉的潤滑脂封入式滾珠軸承10;收容一方的滾珠軸承10的軸承殼體7;以及安裝于滾珠軸承10的外圈12側的軸套20。
[0038]電動機主體2主要具備:軸3;固定于軸3的轉子4;以及以包圍轉子4的方式設置于馬達殼體6的定子5等。對于上述部件以外的結構(線圈等)省略圖示。作為電動機主體2，假定為具有約3萬rpm?10萬rpm左右的轉速的高速旋轉用的馬達構造(例如，磁感應子型馬達構造)的機構，但并不限定于此。
[0039]兩個滾珠軸承1分別間隙配合于軸3的兩端部，將軸3(第I部件)與殼體6、7 (第2部件)支承為能夠相對旋轉。該滾珠軸承10通過在內(nèi)圈11與外圈12之間夾設有多個滾珠13并封入潤滑脂而成。內(nèi)圈11與軸3接觸，外圈12與馬達殼體6側或軸承殼體7側的軸套20接觸。另外，利用加壓彈簧9進行施力而將設置于馬達殼體6的一方的滾珠軸承10沿軸向固定。
[0040]使用在高速旋轉用電動機主體2的滾珠軸承10的內(nèi)部發(fā)熱較高，因此確保散熱性能很重要。另外，還需要使高速旋轉的軸3的振動衰減。因此，在本實施方式I中，使用具有散熱與振動衰減的功能的軸套20。
[0041]如圖2的放大圖所示，軸套20由圓筒形狀的樹脂部件21和覆蓋樹脂部件21的至少內(nèi)外周面的金屬部件22構成。金屬部件22通過切削或者沖壓(拉深加工)被制成剖面U字形的圓環(huán)形狀，并向其內(nèi)側注入樹脂材料而成型樹脂部件21。在注入時，通過管理注入樹脂量來防止在金屬部件22與樹脂部件21之間產(chǎn)生間隙的情況。這是因為若產(chǎn)生間隙，則軸套20的導熱效率變差。
[0042]將該軸套20壓入并嵌合于滾珠軸承10，使金屬部件22的內(nèi)周面?zhèn)扰c滾珠軸承10的外圈12面接觸，并且使金屬部件22的外周面?zhèn)扰c馬達殼體6或軸承殼體7面接觸。通過壓入軸套20與滾珠軸承10，來防止在面接觸部分產(chǎn)生間隙的情況。另外，由于軸套20為面接觸，所以滾珠軸承10、軸套20、以及馬達殼體6(或者軸承殼體7)之間的導熱效率提高，散熱性能提尚O
[0043]馬達殼體6以及軸承殼體7使用熱傳導率高的鋁，例如通過壓鑄成型來制作。另外，優(yōu)選在馬達殼體6的與軸套20對置的外周部設置散熱片6a，來提高散熱性能。同樣，優(yōu)選在軸承殼體7的與軸套20對置的外周部設置散熱片7a，來提高散熱性能。
[0044]另外，雖省略圖示，但也可以在馬達殼體6以及軸承殼體7設置水冷通路等，來提高散熱性能。
[0045]滾珠軸承10所產(chǎn)生的大部分熱量經(jīng)由金屬部件22向馬達殼體6導熱(圖2的熱傳遞路徑BI)，并從散熱片6a散熱(圖2的散熱路徑C)。
[0046]另外，滾珠軸承1所產(chǎn)生的熱量的一部分經(jīng)由外圈12側的金屬部件22、樹脂部件21、馬達殼體6側的金屬部件22向馬達殼體6導熱(圖2的熱傳遞路徑B2)，并從散熱片6a散熱(圖2的散熱路徑C)。
[0047]雖省略圖示，但設置于軸承殼體7的滾珠軸承10也構成同樣的熱傳遞路徑與散熱路徑。
[0048]此處，對軸套20詳細地進行說明。
[0049]樹脂部件21形成為包圍滾珠軸承10的圓筒形狀。該樹脂部件21主要擔負使軸3的振動衰減的功能，能夠通過變更樹脂材料(或者橡膠材料)而變更硬度來調(diào)整振動衰減效果。例如，在對硅系或者丁基系橡膠材料(高分子材料)附加衰減效果的情況下，向基底的橡膠材料添加碳(carbon)以及樹脂填料等。此時，能夠通過增減添加量來變更振動衰減效果的大小。
[0050]因此，能夠不伴隨軸套20的形狀變更而對振動衰減性能進行管理。
[0051]在圖3以及圖4中示出了軸套20的共振曲線。各圖表的橫軸為頻率，縱軸為共振倍率。在圖3中，若增高樹脂部件21的硬度，則共振曲線從LO變化為LI，共振頻率(固有頻率)從f0上升至fl。另一方面，在圖4中，若降低樹脂部件21的硬度，貝拱振曲線從LO變化為L2，共振倍率從PO下降至P2。
[0052]因此，根據(jù)作為振動源的軸3的頻率，變更樹脂部件21的硬度，并調(diào)整共振頻率以及共振倍率的任一方或者雙方，從而能夠調(diào)整振動衰減性能。
[0053]另外，軸套20因滾珠軸承10的發(fā)熱而溫度上升，因此對于樹脂部件21優(yōu)選使用熱固化性樹脂材料。
[0054]并且，為了提高經(jīng)由圖2所示的熱傳遞路徑B2的散熱性能，優(yōu)選對樹脂部件21使用具有至少0.3W/mK以上的散熱性能的樹脂材料。
[0055]能夠通過變更樹脂部件21的樹脂材料(或者橡膠材料)來調(diào)整散熱效果。
[0056]通常，在使樹脂材料(聚苯硫醚;PPS、尼龍、環(huán)氧樹脂)高散熱化的情況下，向基底的樹脂材料添加高導熱性填料。此時，能夠通過增減添加量來變更散熱效果的大小。
[0057]因此，能夠不伴隨軸套20的形狀變更而對散熱性能進行管理。
[0058]另一方面，軸套20的金屬部件22是沿軸3的旋轉軸向的剖面形成為U字形的圓環(huán)部件，并覆蓋樹脂部件21。該金屬部件22主要擔負將滾珠軸承10的發(fā)熱向馬達殼體6或軸承殼體7導熱而進行散熱的功能，并使用具有熱傳導性的金屬材料構成。
[0059]另外，金屬部件22優(yōu)選使用比滾珠軸承10的外圈12剛性低的金屬材料(例如，彈簧鋼材料)ο由此，在將軸套20壓入滾珠軸承10時，抑制滾珠軸承10的外圈12的變形，不使?jié)L珠軸承10的內(nèi)部間隙減少。
[0060]另外，對金屬部件22的U字的開口側的內(nèi)周緣部實施C倒角或者R倒角來設置倒角部23。該倒角部23在將軸套20壓入滾珠軸承10時作為引導部發(fā)揮功能。由此，軸套20的組裝f生會κ?是1? O
[0061]并且，使金屬部件22的U字的折彎部24側的內(nèi)周緣部在多個位置彎曲來設置多邊部25。該多邊部25在將軸套20壓入滾珠軸承10時積極變形，吸收施加于折彎部24的應力，因此能夠確保金屬部件22與外圈12的面接觸。
[0062]接下來，對電動機I的組裝順序的一個例子進行說明。在本例中，最初組裝馬達殼體6側，接著組裝軸承殼體7側，但也可以為相反的順序。
[0063]首先，將軸套20壓入馬達殼體6側的滾珠軸承10，從而將該軸套20壓入馬達殼體6。接著，將加壓彈簧9設置于滾珠軸承10的一個端面，利用軸套20的內(nèi)徑定位加壓彈簧9。接著，將軸3間隙配合于滾珠軸承10。由此成為在馬達殼體6組裝有滾珠軸承10、軸套20以及軸3的狀態(tài)。
[0064]接著，將軸套20壓入軸承殼體7側的滾珠軸承10，從而將該軸套20壓入軸承殼體7。接著，將組裝于馬達殼體6的軸3間隙配合于軸承殼體7側的滾珠軸承10。最后利用帶8(或者螺栓等)緊固軸承殼體7與馬達殼體6的對接部分。
[0065]以上，根據(jù)實施方式I，軸套20由圓筒形狀的樹脂部件21以及覆蓋該樹脂部件21的至少內(nèi)外周面的金屬部件22構成，并設置于滾珠軸承10的外圈12與馬達殼體6(或者軸承殼體7)之間，金屬部件22構成為與滾珠軸承10的外圈12以及馬達殼體6(或者軸承殼體7)分別面接觸。因此，能夠容易地利用一個部件獲得散熱以及振動衰減的效果。另外，由于金屬部件22與滾珠軸承10的外圈12以及馬達殼體6(或者軸承殼體7)面接觸，所以經(jīng)由熱傳遞路徑B2(圖2所示)的散熱性能提高。
[0066]另外，根據(jù)實施方式I，軸套20的金屬部件22的沿軸3的旋轉軸向的剖面為U字形，將該U字的折彎部24在多個位置彎曲而形成為多邊部25。
[0067]因此，能夠經(jīng)由剖面U字形的金屬部件22所構成的熱傳遞路徑BI(圖2所示)高效地對滾珠軸承10的熱量進行散熱。另外，在將軸套20壓入滾珠軸承10時，多邊部25積極變形，吸收施加于金屬部件22的內(nèi)周面的應力，因此能夠確保金屬部件22與滾珠軸承10的外圈12的面接觸。
[0068]另外，根據(jù)實施方式I，軸套20能夠通過變更樹脂部件21的材質以及硬度的任一方或者雙方，來調(diào)整共振倍率以及共振頻率的任一方或者雙方。由此，能夠不變更軸套20的形狀而使振動發(fā)減性能提尚。
[0069]另外，根據(jù)實施方式I，由具有散熱性能的樹脂材料構成軸套20的樹脂部件21，因此能夠不變更軸套20的形狀而使散熱性能提高。
[0070]另外，根據(jù)實施方式I，軸套20是通過向金屬部件22注入具有熱固化性的樹脂部件21而成，因此能夠不在金屬部件22與樹脂部件21之間產(chǎn)生間隙，從而能夠獲得高導熱效率。另外，通過使用熱固化性的樹脂部件21，無需封堵剖面U字形的金屬部件22的開口部。
[0071]并且，作為樹脂部件21也可以使用濕固化樹脂。
[0072]另外，根據(jù)實施方式I，由于將軸套20壓入滾珠軸承10的外圈12與馬達殼體6(或者軸承殼體7)之間，所以能夠使之無間隙地緊貼。因此，能夠將滾珠軸承1的熱量經(jīng)由軸套20從馬達殼體6 (或者軸承殼體7)向外部高效地散熱。
[0073]另外，根據(jù)實施方式I，由于由熱傳導率高的鋁構成馬達殼體6以及軸承殼體7，所以能夠高效地散熱。
[0074]另外，在上述說明中，對將具備滾珠軸承10與軸套20的軸承構造應用于電動機I的例子進行了說明，但還能夠將其應用于機床等。
[0075]應予說明，本實用新型能夠在其實用新型范圍內(nèi)對實施方式的任意的構成要素進行變形、或省略實施方式的任意的構成要素。
[0076]工業(yè)上的利用可行性
[0077]如以上那樣，本實用新型的軸承構造在潤滑脂封入式滾珠軸承與殼體之間設置有具有散熱以及振動衰減的效果的軸套，因此適于使用在高速旋轉用的電動機等。
[0078]附圖標記說明
[0079]I…電動機;2…電動機主體;3…軸(第I部件)；4…轉子;5…定子;6…馬達殼體(第2部件)；6a、7a…散熱片;7…軸承殼體(第2部件)；8…帶;9…加壓彈簧;10…滾珠軸承；1L...內(nèi)圈；12...外圈；13...滾珠;20...軸套;21...樹脂部件;22...金屬部件;23...倒角部;24...折彎部;25...多邊部。
【主權項】
1.一種電動機，具備: 軸，其固定有轉子； 殼體，其以包圍所述轉子的方式設置有定子；以及 潤滑脂封入式滾珠軸承，其將所述軸支承為能夠相對于所述殼體旋轉， 所述電動機的特征在于， 具備軸套，其包括圓筒形狀的樹脂部件以及覆蓋該樹脂部件的至少內(nèi)外周面的金屬部件，所述軸套設置于所述滾珠軸承的外圈與所述殼體之間，所述金屬部件與所述滾珠軸承的外圈以及所述殼體分別面接觸。2.根據(jù)權利要求1所述的電動機，其特征在于， 所述軸套的所述金屬部件的沿所述軸的旋轉軸向的剖面為U字形，該U字的折彎部為多邊形狀。3.根據(jù)權利要求1所述的電動機，其特征在于， 所述軸套通過變更所述樹脂部件的材質以及硬度的任一方或者雙方，來調(diào)整共振倍率以及共振頻率的任一方或者雙方。4.根據(jù)權利要求1所述的電動機，其特征在于， 所述軸套的所述樹脂部件具有散熱性。5.根據(jù)權利要求1所述的電動機，其特征在于， 所述軸套以如下方式形成，即:通過向所述金屬部件注入具有熱固化性或者濕固化性的所述樹脂部件而成。6.根據(jù)權利要求1所述的電動機，其特征在于， 所述軸套被壓入所述滾珠軸承的外圈與所述殼體之間。7.根據(jù)權利要求1所述的電動機，其特征在于， 所述殼體由鋁構成。8.一種軸承構造，其特征在于，具備: 潤滑脂封入式滾珠軸承，其將固定于內(nèi)圈側的第I部件與固定于外圈側的第2部件支承為能夠相對旋轉；以及 軸套，其包括圓筒形狀的樹脂部件以及覆蓋該樹脂部件的至少內(nèi)外周面的金屬部件，所述軸套設置于所述滾珠軸承的外圈與所述第2部件之間，所述金屬部件與所述滾珠軸承的外圈以及所述第2部件分別面接觸。
【文檔編號】H02K5/24GK205509736SQ201390001252
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2013年10月30日
【發(fā)明人】后藤隆
【申請人】三菱電機株式會社