Способ выполнения червяка на валу якоря электродвигателя и якорь, изготовленный этим способом

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей выполнения червяка на валу электродвигателей. Сущность изобретения состоит в том, что червяк вала якоря электродвигателя, имеющий наружный диамерт больше диаметра этого вала, согласно данному изобретению изготавливают обработкой вала якоря давлением в конце сборки якоря из его отдельных деталей. Технический результат - снижение массы и габаритов якоря электродвигателя путем увеличения нагрузочной способности червяка при одновременном обеспечении возможности использования вала небольшого диаметра. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу выполнения червяка на валу якоря электродвигателя, а также к изготовленному этим способом якорю, как это известно, например, из FR 2565043 или US 3866486. Описанный в этих публикациях якорь имеет червяк, который выполнен за одно целое с валом якоря и наружный диаметр которого больше диаметра вала по всей его остальной длине.

Известно далее, что червяк изготавливают за одно целое с валом якоря электродвигателя обработкой давлением, прежде всего накаткой червяка на валу якоря. Затем якорь собирают из отдельных деталей, т.е. на валу собирают, например, пакет листов сердечника, коллектор и подшипники. Пакет листов сердечника может быть снабжен обмоткой уже до его установки на вал якоря, или же обмотку якоря наматывают на пакет листов сердечника, надетый на вал якоря. С той целью, чтобы на вал якоря можно было насадить отдельные детали якоря, наружный диаметр червяка, изготавливаемого обработкой вала якоря давлением, не должен быть больше диаметра, который вал имеет на остальной своей длине. Недостаток такой технологии состоит в том, что необходимо либо использовать вал большего диаметра, либо уменьшать наружный диаметр червяка, что ограничивает нагрузочную способность и шаг винтовой линии червяка.

Другая возможность заключается в изготовлении червяка в виде отдельной детали, его установке на вал якоря и неподвижного соединения с этим валом. Недостаток такой технологии состоит в более высоких затратах и возможном появлении несоосности между валом якоря и червяком.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать лишенный описанных выше недостатков способ выполнения червяка на валу якоря электродвигателя.

Указанная задача решается согласно изобретению благодаря тому, что червяк изготавливают обработкой вала якоря давлением в конце сборки якоря из его отдельных деталей. Таким образом, в соответствии с предлагаемым в изобретении способом вначале собирают якорь из его отдельных деталей, т.е., например, на валу собирают пакет листов сердечника, коллектор и подшипники скольжения и/или качения, а затем обработкой вала давлением на нем формируют червяк. Такой способ позволяет изготавливать червяк большего диаметра в сравнении с диаметром остальной части вала, поскольку отсутствует необходимость надевать отдельные детали якоря на вал через червяк. Для обработки давлением вал якоря можно закреплять в соответствующем приспособлении с опорой на его подшипники или опорные участки. Преимущество предлагаемого в изобретении решения состоит в возможности использовать простой и недорогой вал, не имеющий уступов, т.е. вал якоря можно изготавливать из цилиндрической заготовки с неизменным по всей ее длине поперечным сечением, например из недорогого прутка. Кроме того, благодаря предлагаемому в изобретении решению появляется возможность использовать вал небольшого диаметра, что позволяет уменьшить габариты и массу якоря, а тем самым и габариты и массу всего электродвигателя. Снижение массы и уменьшение диаметра якоря снижают его момент инерции при вращении и повышают в результате пусковые характеристики (разгон) электродвигателя. Кроме того, изготовленный предлагаемым в изобретении способом червяк благодаря большему диаметру его сердцевины обладает более высокой прочностью. Помимо этого, изготовление червяка за одно целое с валом якоря позволяет существенно уменьшить несоосность между ними.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения червяк предпочтительно изготавливать накаткой.

В соответствии еще с одним вариантом осуществления изобретения перед изготовлением червяка между установленными на валу якоря отдельными деталями этого якоря, такими, например, как пакет листов сердечника якоря и коллектор, и участком, на котором в последующем будет изготовлен червяк, на валу якоря устанавливают закрепительную втулку под подшипник, наружный диаметр которой по меньшей мере равен наружному диаметру изготавливаемого червяка. Такую закрепительную втулку можно крепить к валу, например, обжатием или напрессовкой в горячем состоянии, при этом в последнем случае имеется в виду операция, на которой закрепительную втулку нагревают, вследствие чего она увеличивается в диаметре, и благодаря этому ее легко можно надеть на вал, на котором она в результате охлаждения сидит неподвижно, т.е. не имеет возможности вращения и осевого перемещения. Использование закрепительной втулки позволяет увеличить на участке установки подшипника диаметр вала по меньшей мере до наружного диаметра червяка без необходимости применения для этой цели ступенчатого вала. Наличие у вала шейки большего диаметра, что обеспечивается за счет использования указанной закрепительной втулки, позволяет устанавливать на вал подшипник после формирования червяка обработкой давлением. Преимущество этого состоит в том, что исключается попадание в подшипник используемой при формировании червяка смазочно-охлаждающей жидкости или образующихся при формировании червяка частиц грязи, а также в том, что якорь после изготовления червяка можно без каких-либо проблем очищать, в том числе, например, и промывочным раствором, подаваемым под давлением.

В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения перед изготовлением червяка между установленными на валу якоря отдельными деталями этого якоря и изготавливаемым червяком на валу якоря устанавливают подшипник. При этом подшипник, располагаемый между пакетом листов сердечника и коллектором с одной стороны и червяком с другой стороны, устанавливают непосредственно на вал без использования отдельной закрепительной втулки и перед формированием червяка. Преимущество этого варианта заключается в экономии затрат, достигаемой за счет отказа от применения отдельной закрепительной втулки и исключения в результате соответствующих операций, связанных с ее установкой на валу, а также в том, что все устанавливаемые на вал якоря детали собирают на нем перед изготовлением червяка. Процесс изготовления якоря заканчивается с окончанием формирования червяка, поскольку отпадает необходимость в последующем устанавливать на вал еще и подшипник.

В изобретении предлагается также якорь для электродвигателя, имеющий вал с выполненным за одно целое с ним червяком, наружный диаметр которого больше диаметра вала по всей его остальной длине, и изготовленный предлагаемым в изобретении способом.

В одном из вариантов выполнения предлагаемого в изобретении якоря на валу между червяком и надетыми на этот вал отдельными деталями якоря установлена закрепительная втулка под подшипник, наружный диаметр которой по меньшей мере равен наружному диаметру червяка.

В другом варианте выполнения предлагаемого в изобретении якоря между червяком и надетыми на вал якоря отдельными деталями этого якоря непосредственно на валу установлен подшипник.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере двух вариантов его осуществления со ссылкой на два прилагаемых к описанию чертежа, на каждом из которых в полуразрезе показан якорь, изготовленный предлагаемым в изобретении способом.

На фиг.1 показан изготовленный предлагаемым в изобретении способом якорь 10, имеющий вал 12, выполненный из цилиндрической заготовки с постоянными по длине диаметром и поперечным сечением. Заготовка для этого вала 12 может быть отрезана, например, от цилиндрического прутка. Согласно изобретению на валу 12 сначала собирают отдельные детали якоря 10, которые неподвижно закрепляют на нем и которыми в рассматриваемом варианте являются коллектор 14, а также залитый в пластмассу 16 пакет 18 листов сердечника якоря. Пакет 18 листов сердечника якоря несет обмотку 20 якоря, наматываемую на этот пакет 18 до или после его установки на вал 12. Концы 22 обмотки 20 якоря известным образом контактируют с коллектором 14.

С обратной коллектору 14 стороны пакета 18 листов сердечника вал 12 немного выступает из этого пакета 18 листов сердечника и обмотки 20. Этот конец вала 12 якоря образует цапфу 24 (шип) под не показанный на чертеже подшипник скольжения. С другой стороны вал 12 якоря выступает из коллектора 14 на большую величину. С этой стороны на валу 12 обжатием или напрессовкой в горячем состоянии неподвижно закреплена, т.е. застопорена от вращения и осевого перемещения, закрепительная втулка 26 под подшипник 28 качения или не показанный подшипник скольжения. После установки на вал 12 коллектора 14 пакета 18 листов сердечника с обмоткой 20 и закрепительной втулки 26 на его выступающем из закрепительной втулки 26 конце накаткой формируют червяк 30. При накатке червяка 30 якорь 10 можно крепить в соответствующем приспособлении обоими его опорными участками, а именно цапфой 24 и закрепительной втулкой 26. Наружный диаметр червяка 30 больше диаметра, который вал 12 имеет на всей своей остальной длине вне червяка 30. Формирование червяка 30 после установки на валу 12 пакета 18 листов сердечника с обмоткой 20 и коллектора 14 позволяет изготавливать червяк 30 большего диаметра по сравнению с диаметром, который вал 12 имеет по всей своей остальной длине, поскольку указанные детали 18, 20, 14 якоря 10 не приходится насаживать на вал через червяк 30.

Наружный диаметр закрепительной втулки 26, надетой на вал 12 между коллектором 14 и червяком 30, по меньшей мере равен наружному диаметру червяка 30, что позволяет после накатки червяка 30 и при необходимости очистки якоря насадить на закрепительную втулку 26 шарикоподшипник 28 или не показанный подшипник скольжения.

У якоря, показанного на фиг.2, не используется устанавливаемая между коллектором 14 и червяком 30 закрепительная втулка 26, а шарикоподшипник 28 или не показанный на чертеже подшипник скольжения надевают на вал 12 непосредственно перед накаткой червяка 30. Шарикоподшипник 28 или не показанный на чертеже подшипник скольжения может быть использован в качестве опоры якоря при накатке червяка 30. При необходимости при накатке червяка 30 шарикоподшипник 28 или подшипник скольжения закрывают.

1. Способ выполнения червяка на валу якоря электродвигателя, отличающийся тем, что указанный червяк (30) изготавливают обработкой вала (12) якоря давлением в конце сборки якоря (10) из его отдельных деталей (12, 14, 18, 20, 26).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что червяк (30) изготавливают накаткой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед изготовлением червяка (30) между установленными на валу (12) якоря отдельными деталями (14, 18, 20) этого якоря (10) и изготавливаемым червяком (30) на валу (12) якоря устанавливают закрепительную втулку (26) под подшипник, наружный диаметр которой по меньшей мере равен наружному диаметру изготавливаемого червяка (30).

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед изготовлением червяка (30) между установленными на валу (12) якоря отдельными деталями (14, 18, 20) этого якоря (10) и изготавливаемым червяком (30) на валу (12) якоря устанавливают подшипник (28).

5. Якорь для электродвигателя, имеющий вал (12) с выполненным за одно целое с ним червяком (30), наружный диаметр которого больше диаметра этого вала (12) по всей его остальной длине, отличающийся тем, что он изготовлен способом по любому из пп.1-4.

6. Якорь по п.5, отличающийся тем, что на валу (12) между червяком (30) и надетыми на этот вал (12) отдельными деталями (14, 18, 20) якоря (10) установлена закрепительная втулка (26) под подшипник, наружный диаметр которой по меньшей мере равен наружному диаметру червяка (30).

7. Якорь по п.5, отличающийся тем, что между червяком (30) и надетыми на вал (12) якоря отдельными деталями (14, 18, 20) этого якоря (10) непосредственно на валу (12) установлен подшипник (28).