一種新型組合式電機軸承的設計

金川

(南京工業職業技術學院，江蘇南京 210023)

交流串激電機作為動力驅動單元廣泛應用于各種家用電器，電機的壽命是關鍵的技術指標。在電機轉子末端安裝的滾動軸承不但是各種旋轉機械中應用最廣的一種旋轉機械，而且該軸承的壽命是決定電機壽命的最主要因素［1－3］。由于電機的特殊工況，普通的軸承難以滿足由于定轉子裝配誤差而需要的較大的調心性能，以及承受電器頻繁的啟動所產生的軸向載荷，因此普通的電機軸承壽命較低，故障率高。同時，在電機裝配過程中，由于電機定子與轉子的不同心，裝配效率較低。

文中將介紹一種新型的組合式電機軸承結構。

1 普通電機軸承的現狀分析

圖1是一種交流串激電機的示意圖，以轉子末端的軸承為研究對象，可以看出，此軸承與轉子裝配在一起且與軸承座有緊密的配合。

在實際的使用過程中，由于定轉子特有的電磁力學規律，在啟停的瞬間，轉子總會有相對于定子的軸向竄動，而軸承與軸承座之間是緊配合，那么由于竄動而導致的軸向受力就只能由軸承來承受。而普通的電機軸承通常都是采用標準的密封深溝球軸承，對于這種標準的深溝球軸承而言，本身無法承受較大的軸向載荷，因而這個軸承就會因為太大的軸向載荷而提早失效。

圖1 電機結構示意圖

另一方面，由于電機機殼的制造誤差，導致在實際裝配過程中，轉子的中心軸線和定子的中心軸線不重合，而轉子末端的軸承又必須要與軸承座緊密地配合，那么因為不同心而導致的“調心”的需求也只能由軸承來承擔，但是標準的深溝球軸承的調心性能極其有限，太大的調心負擔也會使得軸承提早失效，而一旦軸承失效，電機也無法繼續穩定地運轉。

以下將通過創新的設計來避免以上兩個問題引起的軸承提前失效。

2 新型軸承設計思路

一種新型的電機軸承包括外圈、內圈、保持架、鍍鋅防塵蓋和鋼球以及外圈外徑面上包覆的橡膠層。外圈的外徑面上有兩個交叉的凹槽，橡膠層通過注塑的方式包覆于外圈外側并在軸承端面一側延伸包覆住外圈部分。橡膠層的厚度大于4 mm，能有效提供由于定轉子不同心所需要的偏轉調心功能，另外，在軸承一側端面所包覆的橡膠層能夠對軸向載荷起到極大的緩沖作用。外徑上的交叉槽能夠保證外徑上包覆的橡膠與外徑牢固地貼合，不至于受力分離。同時，由于電機軸承的高轉速，工作溫度高，軸承采用鉚釘式保持架以及鍍鋅金屬防塵蓋。

與現有技術相比，文中提供了一體化解決方案，既滿足了軸承在電機工況下所需要的調心以及承受軸向載荷的要求，又不額外增加零件，成本低廉且極大地延長電機壽命，同時裝配效率更高。

3 新型軸承的設計與制造［4］

如圖2(a)所示，鋼球6在外圈2和內圈5的滾道中運行，鋼球保持架4均勻地將鋼球隔離開并用鉚釘7將兩半保持架鉚合起來，保證了軸承高速運轉的平穩性;兩個鍍鋅金屬防塵蓋3壓裝入外圈2的密封槽中并隨外圈一起轉動，保證在高溫高速下不變形。安裝示意圖中外圈外徑交叉槽槽底部圓弧過渡如圖2(b)所示。

圖2 新型電機軸承結構示意圖

外圈外徑面的槽型結構見圖2和圖3，橡膠層通過注塑的方式牢固貼合于軸承外圈上，由于交叉的結構，無論軸承受到任何方向的載荷，都不會使橡膠層與外圈脫離。

最終軸承的內圈與電機轉子軸的末端配合安裝帶有橡膠層的外圈與電機外殼的軸承座孔進行配合裝。

圖3 外圈外徑交叉槽結構示意圖

4 結論

文中介紹的新型軸承可以在交流串激電機中長時間使用，維護率極低，大大提高電機的使用壽命，且在電機組裝過程中，極易組裝，組裝效率高，具有極大的實用價值。

［1］趙東海．滾動軸承設計技術現狀及發展［J］．軸承，2007(10):46－49．

［2］梁文杰，吳志軍，郁鼎文，等．滾動軸承工藝設計自動化研究［J］．制造技術與機床，2004(7):93－95．

［3］王立臣，梁浩．滾動軸承故障診斷技術現狀及發展趨勢［J］．電子測試，2013(22):141－143．

［4］王勇．工業電機滾動軸承的安裝及使用［J］．電機與控制應用，2010，37(1):56－60．