一种新能源汽车驱动电机用多点接触高速球轴承的制作方法

本发明涉及特种滚动轴承,特别涉及一种新能源汽车驱动电机用多点接触高速球轴承及一种高速电机用高刚度球轴承。
1、新能源汽车替代传统的燃油汽车是一种不可逆的趋势,在新能源汽车中,驱动电机类似传动燃油车中的发动机,是汽车的心脏,而驱动电机中的轴承则是电机当中的关键元件,轴承影响乃至决定着电机的运转平稳性、运行可靠度乃至服役寿命。
2、驱动电机的转速很高,而且趋势是越来越高,轴承速度因子(轴承中心圆直径(mm)×内圈转速(r/mi n))直逼180万乃至200万,但是,迄今为止,轴承全部采用深沟球轴承,其结果是,轴承噪声异常、噪声过大、漏脂、温升过高等早期失效问题频发,直接影响着驱动电机乃至整车的运行平稳性、运行可靠度和保维期限。
3、追根求源,就是驱动电机的高速、超高速运星空体育转与采用深沟球轴承从原理上存在一些不可调和的矛盾。当前应针对新能源汽车驱动电机开发新轴承。
1、本发明的目的在于提供一种新能源汽车驱动电机用多点接触高速球轴承,以克服现行技术采用深沟球轴承所导致的一些原理性技术和质量问题,比如,轴承的轴向刚度和角向刚度很低,套圈沟底没有储脂存油空间,并因此导致轴承无法得到其在高速旋转时所需的有效预紧、接触刚度和良好润滑,从而导致高速运转下,滚珠运转失衡、滑动,各滚珠受载不均匀,保持架涡动,其外在表现常常为轴承噪声异常升高,密封轴承漏脂等早期非经典疲劳剥落失效现象。
3、一种新能源汽车驱动电机用多点接触高速球轴承,包括外圈、内圈、嵌入外圈沟道和内圈沟道之间的滚珠和将各滚珠沿圆周方向均匀隔开的保持架,其特征是,单个滚珠同外圈沟道或/和内圈沟道之间设计成两点接触,接触角为10~34度。所述轴承被配置为:10度以上的接触角,而由于轴承的轴向刚度同接触角呈正相关性,因此具有相应的轴向刚度,同时轴向游隙仅为径向游隙的1.5~3倍,从而可以对所述轴承施加高速旋转所必需的较大轴向预紧力。
4、优选地,接触角为15~25度,滚珠与两点接触沟道的沟底区域形成储脂存油空间,轴承精度等级为p5或更高。
5、优选地,所述的多点接触高速球轴承,其中一个套圈的沟道为桃形或椭圆弧形,单个滚珠与之形成两个接触点,滚珠与该沟道的沟底区域形成储脂存油空间,另一套圈的沟道为单一圆弧形,单个滚珠与之形成一个接触点,轴承为精密小接触角三点接触高速球轴承。
6、优先地,所述的多点接触高速球轴承,外圈的沟道和内圈的沟道均为桃形或椭圆弧形,单个滚珠同外圈沟道和内圈沟道均形成两个接触点和储脂存油空间,轴承为精密小接触角四点接触高速球轴承。
7、所述的精密小接触角三点接触和四点接触高速球轴承,桃形或椭圆弧形套圈沟道为整体套圈加工而成沟道或双半套圈独立加工然后贴合对接而成沟道。
8、所述的精密小接触角三点接触和四点接触高速球轴承,其特征是,滚珠材料为轴承钢或工程陶瓷。
9、所述的多点接触高速球轴承,其特征是,保持架为开式冠形塑料保持架或由两半塑料保持架扣接或铆接而成的闭式塑料保持架。
10、所述的多点接触高速球轴承,其特征是,外圈一侧端面装配倒角处沿45度方向或套圈轴向开设止动卡槽,卡槽数目为1个或沿套圈环向相间180度2个。
11、本发明一种新能源汽车驱动电机,其转子支撑轴承是如上所述的多点接触高速球轴承。
12、本发明也可以提供一种不仅仅局限于应用于新能源汽车的驱动电机,应用可以更广,只需要符合高速电机用高刚度球轴承的要求即可。
13、本发明新能源汽车驱动电机用多点接触高速球轴承,根据其选用原理和设计原则,也可以适用于其它相同或类似的工况,即其它由球轴承支撑的高速旋转电机。
14、本发明的核心在于,采用精密小接触角三点接触或四点接触高速球轴承,因具有10-34度的接触角,轴承具有足够的轴向刚度,而且轴向游隙并不大,就可以对轴承施加有效的轴向预紧,从而增大轴承的承载区域,增加各滚珠受载的均匀性,提高了滚珠—滚道接触副的接触刚度,避免轴承高速运转时,因为较大离心力和惯性作用引起的滚珠欠约束、打滑、保持架涡动以及由此引发的油脂泄露、轴承噪声异常升高等早期失效现象,由此使其符合新能源汽车驱动电机用轴承的要求。
1.一种新能源汽车驱动电机用多点接触高速球轴承,包括外圈、内圈、嵌入外圈沟道和内圈沟道之间的滚珠和将各滚珠沿圆周方向均匀隔开的保持架,其特征是,单个滚珠同外圈沟道或/和内圈沟道之间设计成两点接触,且接触角为10~34度,所述轴承被配置为:轴承的轴向刚度同所述接触角呈正相关性,所述接触角度范围的设置符合所述驱动电机轴承所需的轴向刚度,同时轴向游隙为径向游隙的1.5~3倍,以易获得所述轴承施加高速旋转所必需的较大轴向预紧力。
2.如权利要求1所述的多点接触高速球轴承,其特征在于,接触角为15~25度,其角度设计被配置为:所述轴承用以主要承受径向载荷,同时承受所述驱动电机所需的轴向载荷和轴向预紧力,以获得高速旋转所必需的各滚珠受载均匀和轴承接触刚度的要求。
3.如权利要求1所述的多点接触高速球轴承,其特征在于,所述滚珠与两点接触沟道的沟底区域形成曲度空间为储脂存油空间,并且轴承精度等级为p5或更高。
4.如权利要求1或2所述的多点接触高速球轴承,其特征是,其中一个套圈的沟道为桃形或椭圆弧形,单个滚珠与之形成两个接触点,储脂存油空间为滚珠与该沟道的沟底区域围成的曲度空间,另一套圈的沟道为单一圆弧形,单个滚珠与之形成一个接触点,轴承为精密小接触角三点接触高速球轴承。
5.如权利要求1或2所述的多点接触高速球轴承,其特征是,外圈的沟道和内圈的沟道均为桃形或椭圆弧形,单个滚珠同外圈沟道和内圈沟道均形成两个接触点和储脂存油空间,轴承为精密小接触角四点接触高速球轴承。
6.如权利要求4或5所述的多点接触高速球轴承,其特征是,精密小接触角三点接触和四点接触高速球轴承,桃形或椭圆弧形套圈沟道为整体套圈加工而成沟道或双半套圈独立加工然后贴合对接而成沟道。
7.如权利要求1或2所述的的多点接触高速球轴承,其特征是,精密小接触角三点接触和四点接触高速球轴承,一套轴承内滚珠是全部为轴承钢珠、全部为工程陶瓷珠、部分轴承钢珠和部分工程陶瓷珠混装的其中一种方式。
8.如权利要求1或2所述的多点接触高速球轴承,其特征是,保持架为开式冠形塑料保持架或由两半塑料保持架扣接或铆接而成的闭式塑料保持架。
9.如权利要求1或2所述的多点接触高速球轴承,其特征是,外圈一侧端面装配倒角处沿45度方向或套圈轴向开设止动卡槽,卡槽数目为1个或沿套圈环向相间180度2个。
10.一种新能源汽车驱动电机,其特征是,其转子支撑轴承是如权利要求1至9任何一项所述的多点接触高速球轴承。
11.一种高速电机用高刚度球轴承,其特征在于,包括外圈、内圈、嵌入外圈沟道和内圈沟道之间的滚珠和将各滚珠沿圆周方向均匀隔开的保持架,其特征是,单个滚珠同外圈沟道或/和内圈沟道之间设计成两点接触,且接触角为10~34度,所述轴承被配置为:10度以上的接触角,而由于轴承的轴向刚度同接触角呈正相关性,因此具有相应的轴向刚度,同时轴向游隙仅为径向游隙的1.5~3倍,从而可以对所述轴承施加高速旋转所必需的较大轴向预紧力,轴承因此获得高速旋转所必需的高接触刚度。
12.如权利要求11所述的高速电机用高刚度球轴承,其特征在于,接触角为15~25度。
一种新能源汽车驱动电机用多点接触高速球轴承,包括精密小接触角三点接触高速球轴承和精密小接触角四点接触高速球轴承,同现有技术用深沟球轴承相比,本发明轴承显著提高了轴承的轴向刚度,并因此使得能够对轴承施加有效的轴向预紧,从而提高了轴承的接触刚度;增加了套圈沟道底部的储脂存油功能,从而避免轴承高速、超高速运转时滚珠的欠约束和打滑,滚珠和保持架的失稳,轴承漏脂、乏油润滑、噪声过大和温升过高等问题,提高了轴承和驱动电机高速运转时的平稳性和可靠度,延长了轴承和驱动电机的使用寿命,具有非常重要的工程实际意义。
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