CN113691070B - 一种电机结构及其轴承更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机结构，利用电机上通用的零件来支撑和固定转子，在轴承结构配置上，设置有与轴承内圈配合的轴套，同时新增一个支撑环，通过拔出轴套带动轴承内圈拆卸定位端轴承的过程中带动转子同步运动，在第一斜面与第二斜面、第三斜面与第四斜面的支撑作用下，转子获得了支撑和固定，再通过拔出非定位端轴套带动轴承内圈来拆卸剩下一端的轴承；与现有技术相比，具有检修操作效率高、支撑零件结构简单、通用性广和人力劳动强度低的特点。本发明还公开了一种基于上述结构的电机轴承更换方法，只需先拆卸定位端球轴承再拆卸非定位端的柱轴承即可，在球轴承拆卸过程中转子自动完成支撑和固定无需增加额外的动作，操作简单。

Description

一种电机结构及其轴承更换方法

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种电机结构及其轴承更换方法。

背景技术

随着轨道交通的高速发展，轨道车辆的运营维护要求和技术水平在日益提高。车辆上各部件的工作状态和维护要求不尽相同，而牵引电机上的轴承是核心受力部件，为保证车辆的运行安全，轴承的检修维护工作异常关键，在规定的时间或者公里数内必须进行检测或者更换。

常规的牵引电机的结构布置导致轴承拆卸过程复杂，必须首先解体电机分离定转子，然后从轴承室将轴承拔出完成检测或者更换工作。整个拆卸周期漫长，过程繁琐，需特定的场地和专用工装，检修成本和检修资源消耗大。

因此，在不影响电机基本功能和性能的情况下，如何提供一种便于维修的通用电机结构，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种简单、通用和可靠的电机结构，利用电机上通用的零件，在不影响零件的原有的作用和功能下，解决上述存在的缺陷，具有检修效率高、操作简单和维修人力强度低的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电机结构，包括：转轴、传动端（轴伸端）组件和非传动端组件；

所述传动端组件包括：传动端内油封、支撑环、传动端端盖、传动端轴套和柱轴承；所述支撑环套设于所述转轴；所述支撑环的内端外周面设有角度为A的外高内低的第一斜面，所述传动端端盖的储油室内壁设有平行于所述第一斜面的第二斜面，在装配状态所述第一斜面与所述第二斜面之间的距离为Δ1；所述支撑环的第一内端面与所述转轴的第一台阶抵接，且所述第一内端面与所述传动端内油封的第二外端面之间具有间隙；所述支撑环的第一外端面连接于所述传动端轴套；所述柱轴承套设于所述传动端端盖和所述传动端轴套之间，且内端抵接于所述传动端轴套；传动端轴套套设于所述转轴上。

所述非传动端组件包括：非传动端端盖、球轴承和非传动端轴套；所述非传动端轴套套设于所述转轴；所述非传动端轴套的第三内端面抵接于所述转轴的第三台阶；所述转轴在靠近于所述第三台阶设有与所述第一斜面相同倾斜方向且角度为B的第三斜面，所述非传动端端盖的尾部内壁设有平行于所述第三斜面的第四斜面；在装配状态所述第三斜面和所述第四斜面之间的距离为Δ2；所述球轴承套设于所述非传动端端盖和所述非传动端轴套之间，且内端抵接于所述非传动端轴套的轴套台阶；

所述角度A≤所述角度B且角度的开口指向传动端，所述距离Δ1=Δ2，且Δ1不小于所述传动端内油封和所述传动端端盖之间的径向迷宫间隙，所述Δ2不小于所述非传动端端盖和所述非传动端轴套之间的径向迷宫间隙。

作为优选，所述传动端端盖储油室内壁端面和所述柱轴承内圈内侧端面之间的距离L0＞Δ2/sinB。

作为优选，所述传动端内油封的第二内端面抵接于所述转轴的第二台阶。

作为优选，所述传动端轴套和所述非传动端轴套的外壁均设有装卸结构。所述装卸结构包括：

设置于所述传动端轴套外壁的外螺纹；

设置于所述非传动端轴套内壁，且靠近于所述非传动端轴套的第三外端面的凹槽。

作为优选，所述传动端组件还包括：抵接于所述柱轴承外端的柱轴承附件；

所述柱轴承附件包括：传动端轴承盖、传动端外油封和传动端轴承外盖；

所述传动端轴承外盖安装于所述传动端外油封的外端。

作为优选，所述非传动端组件还包括：抵接于所述球轴承外端的球轴承附件；

所述球轴承附件包括：非传动端轴承外盖、非传动端轴承盖、和非传动端外油封；

所述非传动端轴承盖和所述非传动端外油封抵接于所述球轴承的外端；所述非传动端轴承盖设有用于同所述转轴连接的第一连接孔；所述非传动端外油封设有用于同所述非传动端端盖连接的第二连接孔；所述非传动端轴承外盖安装于所述非传动端轴承盖和所述非传动端外油封的外端。

一种电机轴承更换方法，应用于如上述所述的电机结构，包括：

首先拨出球轴承使转轴同步往非传动端移动，直至支撑环的第一斜面接触传动端端盖的第二斜面；第三斜面接触非传动端端盖的第四斜面。

再拆出柱轴承。

作为优选，在所述拆出球轴承的过程中，还包括：

同时使所述转轴往非传动端移动至转子完成定心和固定的位置。

作为优选，在所述使所述转轴往非传动端移动之前，还包括：

拆掉传动端轴承外盖、非传动端轴承外盖、传动端外油封、非传动端外油封、传动端轴承盖和非传动端轴承盖。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的电机结构，具有以下优点：

1）本发明利用几乎所有电机上的通用结构来固定转子的径向和轴向，结构紧凑简单可靠，工艺性好；

2）本发明使拔球轴承与定位和固定转子同时完成，操作简单、可靠；

3）本发明不限于电机结构类型，适用于所有电机（全封闭和开启式，永磁同步或者鼠笼异步）。

本发明还提供基于上述结构的电机轴承更换方法，在拔定位端轴承时即可同步定位和支撑转子，操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电机结构的装配状态的示意图；

图2为图1中传动端组件的放大图；

图3为图1中传动端组件的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的支撑环与传动端端盖的斜面配合结构示意图；

图5为图1中非传动端组件的放大图；

图6为图1中非传动端组件的局部放大图；

图7为本发明实施例提供的非传动端端盖与转轴的斜面配合结构示意图；

图8为本发明实施例提供的支撑环的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的传动端轴套的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的非传动端轴套的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的电机在拆卸过程中转子固定拔出柱轴承附件和球轴承附件的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的电机在拆卸过程中转子固定拔出轴承的结构示意图。

其中，1-机座；2-线圈；3-非传动端端盖、31-第四斜面；4-端环；5-非传动端轴承外盖；6-非传动端轴承盖；7-球轴承；8-非传动端轴套、81-第三内端面、82-轴套台阶、83-凹槽、84-第三外端面；9-非传动端外油封；10-转轴、101-第一台阶、102-第二台阶、103-第三台阶、104-第三斜面；11-转子压圈；12-转子；13-定子；14-传动端内油封，141-第二外端面，142-第二内端面；15-油脂；16-支撑环、161-第一外端面、162-第一斜面、163-第一内端面；17-传动端端盖，172-第二斜面；18-传动端轴套、181-外螺纹；19-柱轴承；20-传动端轴承盖；21-传动端外油封；22-传动端轴承外盖。

具体实施方式

本发明提出一种在电机不分离定转子的情况下将轴承拔出的结构和方法，实现电机不返厂，仅用简单的常见的轴承拆卸工具即可完成轴承的拆卸更换工作。

本发明不仅降低检修或者故障修的运输成本、检修周期和资源配置要求，还能大幅减轻操作员工劳动强度、提高检修或者故障修的效率，并提升运营维护的技术水平。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的电机结构，参见图1-图6，包括：转轴10、传动端组件和非传动端组件；

其中，传动端组件包括：传动端内油封14、支撑环16、传动端端盖17和柱轴承19；支撑环16套设于转轴10；支撑环16的内端外周面设有角度为A的外高内低的第一斜面162，传动端端盖17的储油室内壁设有平行于第一斜面162的第二斜面172，在装配状态第一斜面162与第二斜面172之间的距离为Δ1；支撑环16的第一内端面163与转轴10的第一台阶101抵接，且所述第一内端面163与所述传动端内油封14的第二外端面141之间具有间隙；支撑环16的第一外端面161连接于传动端轴套18；柱轴承19套设于传动端端盖17和传动端轴套18之间；可以理解的是，本方案中各组件靠近转子12的方向为内端，远离转子12的方向为外端转轴；传动端轴套18套设于转轴10；

非传动端组件包括：非传动端端盖3、球轴承7和非传动端轴套8；非传动端轴套8套设于转轴10；非传动端轴套8的第三内端面81抵接于转轴10的第三台阶103；转轴10在靠近于第三台阶103设有与第一斜面162相同倾斜方向且角度为B的第三斜面104，非传动端端盖3尾部的内壁设有平行于第三斜面104的第四斜面31；在装配状态第三斜面104和第四斜面31之间的距离为Δ2；球轴承7安装于非传动端端盖3和非传动端轴套8之间，且内端抵接于所述非传动端轴套8的轴套台阶82，以便于在转轴10往传动端（图中左侧）移动时，推动着非传动端端盖3的第四斜面31靠近转轴10的第三斜面104，使两者之间的距离减小直至接触；

角度A≤角度B，且角度的开口均指向传动端，所述距离Δ1=Δ2，Δ1不小于传动端内油封14和传动端端盖17之间的径向迷宫间隙，Δ2不小于非传动端端盖3和非传动端轴套8之间的径向迷宫间隙。

作为优选，角度A和B大小接近两个金属面配合的自锁角为宜。

需要说明的是，当电机处于装配状态时，传动端组件的结构如图2和图3所示，支撑环16的第一斜面162与传动端端盖17的第二斜面172之间的距离为Δ1，不影响迷宫间隙密封的效果；非传动端组件的结构如图4和图5所示，位于转轴10上的第三斜面104和非传动端端盖3的第四斜面31之间的距离为Δ2，不影响迷宫间隙密封的效果。

当需要拆卸时，首先通过非传动端轴套8向外拔动球轴承，此时非传动端轴套8会带动球轴承和转轴10同步往传动端（图中左侧）移动，直至支撑环16的第一斜面162接触传动端端盖17的第二斜面172，转轴10上的第三斜面104接触非传动端端盖3的第四斜面31，此时转子12固定，其拆卸结构可以参照图11所示；与此同时，由于角度A和角度B倾斜方向一致，且A≤B，保证位于转轴10上的第三斜面104和非传动端端盖3的第四斜面31之间一定能发生接触，其拆卸状态的结构可以参照图4所示；

当需要更换轴承时，拔出非传动端轴套8即可带出球轴承7；同样地，拔出传动端的传动端轴套18即可带出柱轴承19的内圈，然后用相应的工具拔出柱轴承19的外圈；其拆卸结构可以参照图12所示；

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的电机结构，可通过单向一次移动转轴10和转子12，就分别在两端实现支撑自锁，此操作是在拔球轴承7的过程中同时完成，过程简单、可靠；斜面配合可同时提供轴向和径向的定位；本方案不需要拆卸端盖；在拆卸轴承之前转子13能被支撑固定并保证气隙均匀，可用于永磁电机，避免定转子吸在一起；此外，本方案还通过拆卸两端的轴套，从而带出两端的轴承，即可更换新轴承，此结构解决了在端盖上无足够空间设计轴承座的设计问题。

作为优选，所述传动端端盖17储油室内壁端面和所述柱轴承19内圈内侧端面的距离L0＞Δ2/sinB，其结构可以参照图3所示。如此一来，能在转轴10往非传动端（图中左侧）移动时，更好保证第三斜面104和第四斜面31之间发生接触。相应的，当操作时，转子12的水平移动距离S=Δ2/sinB＜L0（传动端盖C型储油室端面与轴承内圈内侧端面的距离）。

进一步地，所述传动端内油封14的第二内端面142抵接于所述转轴10的第二台阶102。如此设计，以便于在转轴10往传动端（图中右侧）移动时，推动着传动端内油封14抵住支撑环16远离传动端端盖17，使第一斜面162与第二斜面172之间产生距离直至Δ1，此时转轴10归位对中，恢复到前述装配状态。

在本方案中，传动端轴套18和所述非传动端轴套8的外壁均设有装卸结构。

作为优选，装卸结构包括：

设置于所述传动端轴套18外壁的外螺纹181；

设置于所述非传动端轴套8内壁，且靠近于所述非传动端轴套8的第三外端面84的凹槽83。如此一来，借助常规的工具即可更换支撑环16和球轴承7，具有更换手段简单和适用拆卸工具种类多的特点。

具体地，传动端组件还包括：抵接于所述柱轴承19外端的柱轴承附件；

所述柱轴承附件包括：传动端轴承盖20、传动端外油封21和传动端轴承外盖22；

所述传动端轴承外盖22安装于所述传动端外油封21的外端，其结构可以参照图1和图2所示。如此设置，在维护柱轴承19前，拆掉传动端轴承外盖22和紧固螺栓、传动端外油封21即可；可通过传动端轴套18实现柱轴承19内圈与转轴10分离，再使用相应的工具使得外圈与端盖传动端端盖17主动分离，结构简单，操作方便。

非传动端组件还包括：抵接于所述球轴承7外端的球轴承附件；

所述球轴承附件包括：非传动端轴承外盖5、非传动端轴承盖6、和非传动端外油封9；

所述非传动端轴承盖6和所述非传动端外油封9抵接于所述球轴承7的外端；所述非传动端轴承盖6设有用于同所述转轴10连接的第一连接孔；所述非传动端外油封9设有用于同所述非传动端端盖3连接的第二连接孔；所述非传动端轴承外盖5安装于所述非传动端轴承盖6和所述非传动端外油封9的外端。其结构可以参照图1和图5所示，如此设置，在维护球轴承7前，拆掉非传动端轴承外盖5和紧固螺栓、非传动端外油封9、非传动端轴承盖6即可；可通过非传动端轴套8实现球轴承7内圈与转轴10分离，同时带动外圈与非传动端端盖3主动分离，结构简单，操作方便。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：本发明的技术方案针对所有类型的牵引电机，利用电机上通用的零件来支撑和固定转子，不影响零件的原有的作用和功能。在轴承结构配置上，在转轴上设置了与轴承内圈配合的两个轴套，同时新增一个支撑环。根据电机的具体结构和拆卸目标，提出以下轴承更换方法和技术方案。

主要结构为：油封斜面（支撑定位端）+支撑环（支撑浮动端）+两端轴套（实现轴承内圈与转轴主动分离）。此方案适用于双轴承（两端轴承）电机，通过非传动端轴套8先拔定位端球轴承内圈，同时带动转子向定位端轴承方向（单向，一次）移动，当球轴承拔出的距离大于S（S=Δ2/sinB）时，转子被支撑环和油封斜面支撑住，并固定，继续拔球轴承将使得轴承外圈脱离非传动端端盖最终球轴承被完全拔出。再通过拔出传动端轴套18带动柱轴承19内圈，用相应的工具拆卸柱轴承外圈以完成两端轴承的拆卸。具体结构见图1、图2和图6。

非定位端（柱轴承侧）有可单独分离的支撑环16，并设置有角度为A的凸起的斜面；传动端端盖17储油室内壁上设有相应大小的斜面，两斜面间的距离为Δ1。定位端（球轴承侧）的非传动端盖3迷宫内壁上设有与A相同倾斜方向的角度为B的斜面，转轴10上设有相应大小的斜面轴肩，两斜面间的距离为Δ2。

角度A和角度B倾斜方向一致，且A≤B；保证定位端一定能发生接触。Δ1和Δ2间隙不小于正常的迷宫间隙（一般为0.5）。支撑环上设置有用于拆卸拔出的内螺纹，浮动端轴套设置有用于拆卸拔出的外螺纹，定位端轴套设置有用于拆卸拔出的凹槽。转子的水平移动距离S=Δ2/sinB＜L0（传动端盖C型储油室端面与轴承内圈内侧端面的距离）。

拆卸安装过程如下：

a）拆掉轴承外盖5、22和紧固螺栓，两端外油封9、21，非传动端轴承盖6、传动端轴承盖20；

b）拔出定位端的非传动端轴套8带动转子12往定位端移动直至两对斜面分别接触，此时转子固定；

c）继续拔出定位端的非传动端轴套8带出球轴承7，再拔出传动端的传动端轴套18带出柱轴承19的内圈，用工装拔出浮动端轴承外圈；

d）清洁两端的轴承室并加入新油脂，准备压入新轴承；

e）浮动端新轴承（带轴套）内圈安装到位，再压入外圈安装到位；

f）将定位端的新轴承压入轴承套18中；

g）压定位端新轴承（带轴套）的内圈到理论位置；

h）压定位端新轴承外圈到理论位置紧固，此时转子被推向浮动端并归位对中，轴承更换完毕。

综上所述，本发明的关键点和欲保护点是：

1）转子的支撑不用单独操作，随定位端的球轴承的移动而同时完成。即将球轴承的拔出和转子的支撑定位在同一动作中合并完成，操作简单。

2）转子的支撑零件结构简单、通用性好，相对传统电机的结构其变化很小。

本方案用最少的结构件和最通用的结构实现转子的固定和轴承的分离，对已有电机进行定转子不分离拆轴承的技术改造升级比较容易，适用范围广，改造成本低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电机结构，其特征在于，包括：转轴（10）、传动端组件和非传动端组件；

所述传动端组件包括：传动端内油封（14）、支撑环（16）、传动端端盖（17）、传动端轴套（18）和柱轴承（19）；所述支撑环（16）套设于所述转轴（10）；所述支撑环（16）的内端外周面设有角度为A的外高内低的第一斜面（162），所述传动端端盖（17）的储油室内壁设有平行于所述第一斜面（162）的第二斜面（172），在装配状态所述第一斜面（162）与所述第二斜面（172）之间的距离为Δ1；所述支撑环（16）的第一内端面（163）与所述转轴（10）的第一台阶（101）抵接，且所述第一内端面（163）与所述传动端内油封（14）的第二外端面（141）之间具有间隙；所述支撑环（16）的第一外端面（161）连接于所述传动端轴套（18）；所述柱轴承（19）套设于所述传动端端盖（17）和所述传动端轴套（18）之间，且内端抵接于所述传动端轴套（18）；所述传动端轴套（18）套设于所述转轴（10）上；

所述非传动端组件包括：非传动端端盖（3）、球轴承（7）和非传动端轴套（8）；所述非传动端轴套（8）套设于所述转轴（10）；所述非传动端轴套（8）的第三内端面（81）抵接于所述转轴（10）的第三台阶（103）；所述转轴（10）在靠近于所述第三台阶（103）设有与所述第一斜面（162）相同倾斜方向且角度为B的第三斜面（104），所述非传动端端盖（3）的尾部内壁设有平行于所述第三斜面（104）的第四斜面（31）；在装配状态所述第三斜面（104）和所述第四斜面（31）之间的距离为Δ2；所述球轴承（7）套设于所述非传动端端盖（3）和所述非传动端轴套（8）之间，且内端抵接于所述非传动端轴套（8）的轴套台阶（82）；

所述角度A≤所述角度B，且角度的开口均指向传动端，所述距离Δ1=Δ2，且Δ1不小于所述传动端内油封（14）和所述传动端端盖（17）之间的径向迷宫间隙，所述Δ2不小于所述非传动端端盖（3）和所述非传动端轴套（8）之间的径向迷宫间隙。

2.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，所述传动端端盖（17）储油室内壁端面和所述柱轴承（19）内圈内侧端面之间的距离L0＞Δ2/sinB。

3.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，所述传动端内油封（14）的第二内端面（142）抵接于所述转轴（10）的第二台阶（102）。

4.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，所述传动端轴套（18）和所述非传动端轴套（8）的外壁均设有装卸结构。

5.根据权利要求4所述的电机结构，其特征在于，所述装卸结构包括：

设置于所述传动端轴套（18）外壁的外螺纹（181）；

设置于所述非传动端轴套（8）内壁，且靠近于所述非传动端轴套（8）的第三外端面（84）的凹槽（83）。

6.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，所述传动端组件还包括：抵接于所述柱轴承（19）外端的柱轴承附件；

所述柱轴承附件包括：传动端轴承盖（20）、传动端外油封（21）和传动端轴承外盖（22）；

所述传动端轴承外盖（22）安装于所述传动端外油封（21）的外端。

7.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，所述非传动端组件还包括：抵接于所述球轴承（7）外端的球轴承附件；

所述球轴承附件包括：非传动端轴承外盖（5）、非传动端轴承盖（6）、和非传动端外油封（9）；

所述非传动端轴承盖（6）和所述非传动端外油封（9）抵接于所述球轴承（7）的外端；所述非传动端轴承盖（6）设有用于同所述转轴（10）连接的第一连接孔；所述非传动端外油封（9）设有用于同所述非传动端端盖（3）连接的第二连接孔；所述非传动端轴承外盖（5）安装于所述非传动端轴承盖（6）和所述非传动端外油封（9）的外端。

8.一种电机轴承更换方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7任一项所述的电机结构，包括：

先拆出球轴承（7），转轴（10）同步往非传动端移动，直至支撑环（16）的第一斜面（162）接触传动端端盖（17）的第二斜面（172）；

再拆出柱轴承（19）。

9.根据权利要求8所述的电机轴承更换方法，其特征在于，在所述拆出球轴承（7）的过程中，还包括：

拔非传动端轴套（8）带动球轴承（7）内外圈的同时，使所述转轴（10）往非传动端移动至转子（13）完成定心和固定。

10.根据权利要求8所述的电机轴承更换方法，其特征在于，在所述使所述转轴（10）往非传动端移动之前，还包括：

拆掉传动端轴承外盖（22）、非传动端轴承外盖（5）、传动端外油封（21）、非传动端外油封（9）、传动端轴承盖（20）和非传动端轴承盖（6）。

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