專利名稱：換向器馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換向器馬達(dá)，更具體的，涉及一種動(dòng)力工具或類似物使用的，且主要由電池驅(qū)動(dòng)的換向器馬達(dá)，其尺寸相對(duì)較大。
背景技術(shù)：
作為動(dòng)力工具或類似物使用的一種馬達(dá)，換向器馬達(dá)是已知的，這種類型的換向器馬達(dá)通常由電池驅(qū)動(dòng)。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)物Hei-11-136883公開(kāi)了一種換向器馬達(dá)，其尺寸相對(duì)小。該換向器馬達(dá)包括外殼、定子、電樞、電刷和換向器，而該定子包括圓柱形的定子磁軛和場(chǎng)磁鐵，該定子磁軛的輪廓基本為矩形柱狀。該定子磁軛的內(nèi)部周圍表面的沿著其軸向垂直截取的截面是圓形的，而該定子磁軛的外部周圍表面的截面是矩形的。該矩形外表面部分有四個(gè)角，在每個(gè)角處提供向外徑向突出的磁軛部分。在相鄰的兩個(gè)磁軛部分之間設(shè)置場(chǎng)磁鐵。因此，總共有四個(gè)場(chǎng)磁鐵固定在的定子磁軛徑向向外且在定子磁軛的直徑方向上相互相對(duì)的位置。該定子磁軛通過(guò)相互堆疊鋼板來(lái)構(gòu)成的，且場(chǎng)磁鐵由永磁體構(gòu)成。通過(guò)場(chǎng)磁體在定子處產(chǎn)生四個(gè)場(chǎng)磁極，且由該四個(gè)場(chǎng)磁極形成了磁場(chǎng)。
電刷通過(guò)電刷保持裝置固定到外殼。外殼基本為圓柱形，其以不可移動(dòng)的方式同軸連接到定子磁軛。該電刷保持裝置設(shè)置在外殼的內(nèi)部周圍表面上，并從該外殼的內(nèi)部周圍表面徑向向內(nèi)突出，且電刷通過(guò)電刷保持裝置在外殼的徑向上向內(nèi)突出。該電刷電連接到構(gòu)成電源的電池。
電樞設(shè)置在定子的內(nèi)部，其包括軸、鐵心和線圈。該軸設(shè)置在定子磁軛的軸向中心的位置，這樣可以相對(duì)于定子磁軛旋轉(zhuǎn)。鐵心固定到軸，且具有多個(gè)在其中形成的槽。導(dǎo)線圍繞該鐵心纏繞，同時(shí)由槽扣住，該纏繞的導(dǎo)線形成了線圈。同樣，基本柱形的換向器也同軸固定到軸上與電刷相對(duì)的位置，且該軸構(gòu)造成與換向器和鐵心一起旋轉(zhuǎn)。該換向器電連接到線圈，且總是和電刷接觸。電流通過(guò)電刷和換向器供應(yīng)到線圈，這樣在電樞中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
在上述的傳統(tǒng)的換向器馬達(dá)中，定子磁軛通過(guò)相互堆疊鋼板構(gòu)成。然而，沒(méi)有公開(kāi)一種方法用來(lái)在堆疊的方向上相互連接鄰近的鋼板。例如，可以想到通過(guò)壓緊的方法來(lái)相互固定鄰近的鋼板。然而，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的永磁體換向器馬達(dá)的尺寸小，當(dāng)為了壓緊而在鋼板上形成凹處和凸起時(shí)，恐怕鋼板會(huì)變形，且實(shí)際上是不可能通過(guò)壓緊來(lái)固定鋼板的。同樣，因?yàn)閳?chǎng)磁鐵設(shè)置在定子磁軛的徑向外側(cè)，不能有效地利用磁通量，這就降低了馬達(dá)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
在上述情況下，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種換向器馬達(dá)，其可以有效地利用磁通量，其中在堆疊方向上相互鄰近的鋼板通過(guò)壓緊相互固定，這樣其相互連接，以提供定子磁軛。
通過(guò)一種包括改進(jìn)的定子和電樞的換向器馬達(dá)可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的該目的和其它目的。該定子包括定子磁軛和場(chǎng)磁鐵。該定子磁軛具有管狀的形狀，并在其軸向方向上延伸，且具有內(nèi)部周圍表面。該場(chǎng)磁鐵固定在該定子磁軛的內(nèi)部周圍表面，用于在定子中提供場(chǎng)磁極。該電樞可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子中。該定子磁軛由多個(gè)具有鐵的部件的板狀的環(huán)形主體構(gòu)成，其在定子磁軛的軸向方向上同軸相互堆疊?；蛘?，該定子磁軛由多個(gè)基本相同構(gòu)形的鐵的板狀弓形主體構(gòu)成，其設(shè)置在這樣的位置，以形成實(shí)際環(huán)形主體的一部分，且其在定子磁軛的軸向方向上同軸相互堆疊。在堆疊方向上相互鄰近的多個(gè)板狀環(huán)形主體或者板狀弓形主體通過(guò)壓緊相互固定地連接。
在本發(fā)明的換向器馬達(dá)中，因?yàn)閳?chǎng)磁鐵設(shè)置在定子磁軛的內(nèi)部周圍表面上，所以可以有效地利用磁通量，從而提供了一種高性能的換向器馬達(dá)。同樣，因?yàn)樵诙询B方向上相互鄰近的多個(gè)環(huán)形主體或者弓形主體通過(guò)壓緊相互固定地連接，所以該定子磁軛可以通過(guò)相互堆疊該多個(gè)環(huán)形主體而簡(jiǎn)單地制造。
同樣，因?yàn)槎鄠€(gè)板狀環(huán)形主體或者弓形主體在定子磁軛的軸向上同軸地堆疊，以構(gòu)成該定子磁軛，所以該環(huán)形主體或者弓形主體在軸向上的厚度可以設(shè)置為最小的單位，且該堆疊的環(huán)形主體或者弓形主體的數(shù)量被設(shè)置為所期望的數(shù)字，從而可以隨意設(shè)置定子磁軛在軸向上的長(zhǎng)度。由于堆疊的環(huán)形主體或者弓形主體的數(shù)量可以在壓力機(jī)中自動(dòng)設(shè)置，該軸向長(zhǎng)度的設(shè)置可以很容易的改變，而不需要替換機(jī)器，即使是要制造具有相互不同的軸向長(zhǎng)度的各種定子磁軛。因此，在制造在軸向長(zhǎng)度上不同的定子磁軛中，成本可以降低。同樣，因?yàn)樵摥h(huán)形主體或者弓形主體是通過(guò)壓力機(jī)制造的，該環(huán)形主體或者弓形主體的形狀可以通過(guò)改變壓力機(jī)的模具來(lái)制成任意的形狀。例如，可以很容易的在環(huán)形主體的內(nèi)部周圍表面上部分設(shè)置突起部分或者類似物。


圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)的主要部分的截面圖；圖2是沿著圖1的線II-II截取的截面圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)的定子的截面視圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)的定子磁軛中環(huán)形主體相互堆疊的狀態(tài)中的主要部分的側(cè)視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)中的主磁通量流和電樞反應(yīng)磁通量流的概念視圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第一修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第二修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第三修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第四修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第五修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第六修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖；以及圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的修改的換向器馬達(dá)的定子的截面圖。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)參考附圖1到4將要描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)1。該換向器馬達(dá)1包括外殼1A、定子10、電樞20、電刷13和換向器24，如圖1所示。該外殼1A基本為圓柱形，且該外殼1A的內(nèi)部周圍的一部分與接下來(lái)描述的定子磁軛11的外部周圍表面相配合。該定子10包括定子磁軛11和兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12。該定子磁軛11基本為圓柱形。該定子磁軛11在徑向上的厚度在約3mm到10mm的范圍。該定子磁軛11的外徑與外殼1A的內(nèi)徑相一致，且定子磁軛11的外部周圍表面固定到外殼1A的內(nèi)部周圍表面的一部分。
該兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12的每一個(gè)由永磁體構(gòu)成，且通過(guò)把矩形板狀的永磁體彎成弓形的形狀而獲得。該場(chǎng)磁鐵12的弓形表面與定子磁軛11的內(nèi)部周圍表面的弧度相一致，且該兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12通過(guò)粘合劑分別在定子磁軛11的直徑方向彼此相對(duì)的位置上固定到定子磁軛11的內(nèi)部周圍表面的部分。因此，當(dāng)在徑向上在外殼1A的截面中觀察時(shí)，如圖2所示，該場(chǎng)磁鐵12、定子磁軛11和外殼1A在徑向上以所述的順序從外殼1A的內(nèi)部朝著其外部設(shè)置。通過(guò)該兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12在定子10中產(chǎn)生兩個(gè)場(chǎng)磁極，且通過(guò)該兩個(gè)場(chǎng)磁極產(chǎn)生磁場(chǎng)。
用于保持兩個(gè)電刷13的電刷保持器13A設(shè)置在外殼1A的內(nèi)部周圍表面的沒(méi)有設(shè)置定子磁軛11的一部分上。電刷13包含并保持在固定在外殼1A的內(nèi)部周圍表面上的電刷保持器13A中，且在電刷13被設(shè)置在電刷保持器13A中的彈簧(沒(méi)有顯示)加載的狀態(tài)下，在定子磁軛11的徑向上向內(nèi)突出。該電刷13通過(guò)導(dǎo)線(沒(méi)有顯示)電連接到電池(沒(méi)有顯示)，該電池構(gòu)成電源。外殼1A的一端11A形成覆蓋該端11A的帽部分11B，且外殼1A的另一端(沒(méi)有顯示)設(shè)置有固定部件16，其固定軸承15以可旋轉(zhuǎn)的支撐接下來(lái)要描述的軸21。
電樞20設(shè)置在定子10的內(nèi)部。該電樞20包括軸21、鐵心22和線圈23。該軸21的一端21A由設(shè)置在帽部分11B中的軸承14支撐，且軸21的另一端由設(shè)置在固定部件16中的軸承15支撐。軸21的旋軸線與定子磁軛11的軸向中心相一致。鐵心22固定到軸21的一部分，且在該鐵心22中形成多個(gè)槽(沒(méi)有顯示)。導(dǎo)線圍繞鐵心22纏繞，這樣可以被槽(沒(méi)有顯示)扣住，且纏繞的導(dǎo)線形成線圈23。該線圈23面對(duì)定子10的場(chǎng)磁鐵12。
基本為柱狀的換向器24同軸安裝到軸21的鄰近其一端21A的部分，且該換向器24可以與軸21和鐵心22一起旋轉(zhuǎn)。該換向器24電連接到線圈23。同樣，該換向器24與電刷13相接觸地定位。電流從電池(沒(méi)有顯示)通過(guò)電刷13和換向器24供應(yīng)到線圈23，這樣在電樞20中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。同樣，冷卻風(fēng)扇17安裝到軸21，且該冷卻風(fēng)扇17構(gòu)造成可以與軸21一起旋轉(zhuǎn)，以冷卻電樞20。
接下來(lái)將要詳細(xì)描述定子磁軛11。該定子磁軛11由環(huán)形主體11C構(gòu)成，如圖3所示。該環(huán)形主體11C由鐵構(gòu)成，并多數(shù)設(shè)置，如圖4所示，該環(huán)形主體11C在定子磁軛11的軸向上相互同軸堆疊。該環(huán)形主體11C由鐵板沖壓模通過(guò)沖壓板狀鐵板制造。因此，該環(huán)形主體11C在定子磁軛11的軸向上具有很小的厚度。環(huán)形主體11C堆疊的順序相應(yīng)于漸進(jìn)式?jīng)_壓。
在環(huán)形主體11C相互堆疊以后，四個(gè)壓緊部件11D分別設(shè)置在環(huán)形主體11C的外部周圍和內(nèi)部周圍之間的位置，且各兩個(gè)壓緊部件11D沿著周邊方向在相應(yīng)于固定位置的位置設(shè)置，兩個(gè)場(chǎng)磁鐵分別固定在該固定位置。各兩個(gè)壓緊部件11D分別具有圍繞定子磁軛11的軸向中心旋轉(zhuǎn)相對(duì)稱的位置關(guān)系，且壓緊部件11D設(shè)置的位置在定子10中鄰近場(chǎng)磁極的中心位置。
考慮相鄰的兩個(gè)環(huán)形主體，一個(gè)環(huán)形主體具有第一接觸面，與另一個(gè)環(huán)形主體的第二接觸面接頭，且一個(gè)環(huán)形主體的第一接觸表面的壓緊部件11D形成凸起部分。另一方面，在另一個(gè)環(huán)形主體的第二接觸表面上的壓緊部件11D形成與突起部分相匹配的凹進(jìn)部分。因此，在定子磁軛11的軸向上相互同軸堆疊的多個(gè)環(huán)形主體11C中，一個(gè)環(huán)形主體11C的壓緊部件11D的突起部分分別安裝到鄰近該環(huán)形主體11C的另一個(gè)環(huán)形主體11C的壓緊部件11D的凹進(jìn)部分，從而實(shí)現(xiàn)壓緊固定。在環(huán)形主體11C相互堆疊，然后通過(guò)壓緊固定，以制造圓柱形的定子磁軛11以后，該場(chǎng)磁鐵12通過(guò)粘合劑固定到定子磁軛11的內(nèi)部周圍表面上。
因?yàn)樵摥h(huán)形主體11C通過(guò)壓緊部件11D的壓緊來(lái)固定，多個(gè)環(huán)形主體11C很容易的相互堆疊，以制造定子磁軛11是可能的。同樣，因?yàn)閳?chǎng)磁鐵12固定到基本為圓柱形的定子磁軛11的內(nèi)部周圍表面上，可以減少磁力的損失，這樣可以提供高性能的換向器馬達(dá)1。同樣，由于各環(huán)形主體在徑向上的寬度為3mm到10mm，該寬度相對(duì)大，通過(guò)沖壓加工可以很容易地提供壓緊部件。
同樣，因?yàn)橥ㄟ^(guò)堆疊板狀環(huán)形主體11C來(lái)形成定子磁軛11，環(huán)形主體11C在軸向上的厚度可以是最小單元的長(zhǎng)度。當(dāng)堆疊的環(huán)形主體11C的數(shù)目設(shè)置為所期望的數(shù)目時(shí)，定子磁軛11在軸向上的長(zhǎng)度可以任意設(shè)置。同樣，由于堆疊的環(huán)形主體11C的數(shù)目可以在壓力機(jī)上自動(dòng)設(shè)置，即使要制造具有相互不同的軸向長(zhǎng)度的各種定子磁軛11，也可能很容易地改變軸向長(zhǎng)度的設(shè)置，而不需要更換機(jī)器。因此，在制造具有相互不同的軸向長(zhǎng)度的各種定子磁軛11中，可以實(shí)現(xiàn)成本降低。
接下來(lái)參考圖5將要描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的換向器馬達(dá)。根據(jù)第二實(shí)施例的換向器馬達(dá)只在如下方面與根據(jù)第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)1不同，即，場(chǎng)磁鐵12不是通過(guò)粘合劑而是通過(guò)突出部分31E保持在定子磁軛11的內(nèi)部周圍表面上，該突出部分31E從定子磁軛11的內(nèi)部周圍表面徑向向內(nèi)突出。
如圖5所示，構(gòu)成定子磁軛31的一部分的環(huán)形主體31C設(shè)置有兩對(duì)突出部分31E，即，總共四個(gè)突出部分31E，用來(lái)保持兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12，該定子磁軛31在其內(nèi)部周圍表面上保持場(chǎng)磁鐵12。突起部分31E設(shè)置在場(chǎng)磁鐵12的端部位置處，其在定子磁軛31的周圍方向上分別保持在定子磁軛31的內(nèi)部周圍表面上。該突出部分31E在定子磁軛31的徑向上向內(nèi)突出，且定子磁軛31在徑向上在設(shè)置有突出部分31E的位置處的厚度變得比其余部分的厚度要大。各對(duì)突出部分31E在定子磁軛31的周圍方向上之間的距離比場(chǎng)磁鐵12在相同方向上的長(zhǎng)度稍微小一點(diǎn)，且場(chǎng)磁鐵12中的一個(gè)按壓插入一對(duì)突出部分31E之間，這樣該場(chǎng)磁鐵12被保持在該對(duì)突出部分31E之間。同樣，另一個(gè)場(chǎng)磁鐵12被按壓插入另一對(duì)突出部分31E之間，這樣該另一個(gè)場(chǎng)磁鐵12被保持在該另一對(duì)突出部分31E之間。因此，不需要粘合劑來(lái)將場(chǎng)磁鐵12固定到定子磁軛31的內(nèi)部周圍表面上。
該突出部分31E以后不會(huì)連接到制造的環(huán)形主體，而是通過(guò)壓力機(jī)與環(huán)形主體一體制造。該突出部分31E線性設(shè)置在定子磁軛31的軸向上，并位于其內(nèi)部周圍表面上。
因?yàn)閳?chǎng)磁鐵12可以通過(guò)設(shè)置在環(huán)形主體31C上的突出部分31E保持，因此沒(méi)有必要在定子磁軛31的內(nèi)部周圍表面上安裝該場(chǎng)磁鐵12時(shí)進(jìn)行該場(chǎng)磁鐵12的定位。同樣，因?yàn)樵搱?chǎng)磁鐵12通過(guò)將其保持在一對(duì)突出部分31E之間而保持在定子磁軛31的內(nèi)部周圍表面上，該場(chǎng)磁鐵12可以被固定在定子磁軛31的內(nèi)部周圍表面上，而不需要使用粘合劑。在使用粘合劑的情況下，需要夾具來(lái)保持場(chǎng)磁鐵12與定子磁軛31按壓接觸，同時(shí)需要使用和干燥粘合劑。同樣，干燥粘合劑消耗時(shí)間，且制造成本增加。然而，因?yàn)樵诒緦?shí)施例中沒(méi)有使用粘合劑，可以降低制造成本。
順便說(shuō)一下，在傳統(tǒng)的換向器馬達(dá)中，通過(guò)彎曲加工來(lái)制造定子磁軛，且當(dāng)定子磁軛在徑向上的厚度為3mm或者更小的情況下，定子磁軛的磁軛部分被開(kāi)槽和彎曲，從而可以在定子磁軛的內(nèi)部周圍表面上提供突起部分。然而，在這種情況下，由于開(kāi)槽的部分形成凹處，這樣定子磁軛的磁軛部分沒(méi)有有效地用作磁路，因此減少了由場(chǎng)磁鐵產(chǎn)生的主磁通量，且降低了換向器馬達(dá)的效率?；蛘撸瑥耐鈬鷮?duì)定子磁軛的磁軛部分施加外力，以使定子磁軛塑性變形，這樣可以在內(nèi)表面提供突起。然而，由于變形的定子磁軛的磁軛部分在定子磁軛的徑向上的厚度減小了，這是因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)彎曲加工形成其的過(guò)程中施加了張力或者壓縮力，所以主磁通量也會(huì)減小。
相反，在第二實(shí)施例中，沒(méi)有間隙產(chǎn)生，同樣，因?yàn)槎ㄗ哟跑?1在徑向上的厚度由于突出部分31E的補(bǔ)給變得更大，這樣可以防止換向器馬達(dá)的效率降低，也不引起主磁通量的減少。
接下來(lái)參考圖6將要描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的換向器馬達(dá)。根據(jù)第三實(shí)施例的換向器馬達(dá)只在如下方面與根據(jù)第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)1不同，即，指向定子磁軛41的軸向的凹槽41a在定子磁軛41的內(nèi)部周圍表面形成。
如圖6所示，凹進(jìn)部分41b在環(huán)形主體41C的內(nèi)部周圍表面上確定，其構(gòu)成定子磁軛41的一部分，其將場(chǎng)磁鐵12保持在內(nèi)部周圍表面。凹進(jìn)部分41b的每一個(gè)是U形的。在環(huán)形主體41C堆疊且場(chǎng)磁鐵12固定到定子磁軛41的內(nèi)部周圍表面的狀態(tài)下，形成了指向定子磁軛41的軸向的中空凹槽41a。當(dāng)在徑向上觀察定子磁軛41的截面時(shí)，每個(gè)凹進(jìn)部分41b定位在由兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12在定子40中形成的場(chǎng)磁極的基本中心處。
作為當(dāng)前的要求，如上所述，定子磁軛在徑向上的厚度增加。然而，由于厚度變大，定子磁軛的磁阻變小，且在根據(jù)第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)1中，如圖7所示，電樞反應(yīng)磁通量B易于流通，當(dāng)驅(qū)動(dòng)該換向器馬達(dá)時(shí)，由于使電流流過(guò)電樞20的線圈而產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)，產(chǎn)生該電樞反應(yīng)磁通量B。由于該電樞反應(yīng)磁通量B阻礙由場(chǎng)磁鐵12產(chǎn)生的主磁通量A的流通，且引起電樞20的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的減小，從而降低了換向器馬達(dá)的效率。如圖7所示，因?yàn)橹鞔磐緼的流通被分割成通過(guò)電樞20的鐵心和定子10的定子磁軛11的圖7的左右側(cè)，且在鄰近定子10的場(chǎng)磁極的中心位置處變得最小，即使如第三實(shí)施例一樣形成了凹槽41a，該主磁通量A也不會(huì)減小，這樣該定子磁軛41在場(chǎng)磁極的基本中心位置的截面積減小了。在該第三實(shí)施例中，通過(guò)在該場(chǎng)磁極的基本中心位置處形成凹槽41a，在該定子磁軛41的相同位置處的場(chǎng)磁路的截面積可以減少，這樣可以增加在磁路中的磁阻，可以減少電樞反應(yīng)磁通量的影響，且主磁通量可以對(duì)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生有效的貢獻(xiàn)，從而可以增加換向器馬達(dá)的效率，其中傳統(tǒng)的電樞反應(yīng)磁通量B沿著該磁路流通，如圖7所示。
接下來(lái)參考圖8將要描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的換向器馬達(dá)。根據(jù)第四實(shí)施例的換向器馬達(dá)只在如下方面與根據(jù)第二實(shí)施例的換向器馬達(dá)不同，即，指向定子磁軛51的軸向的凹槽41a在定子磁軛51的內(nèi)部周圍表面形成。因此，根據(jù)第四實(shí)施例的換向器馬達(dá)是如此構(gòu)形的，以提供根據(jù)第一到第三實(shí)施例的換向器馬達(dá)的所有特征。構(gòu)成凹槽41a的環(huán)形主體51C的凹進(jìn)部分41b的結(jié)構(gòu)、位置和數(shù)量與根據(jù)第三實(shí)施例的換向器馬達(dá)1的凹進(jìn)部分41b的結(jié)構(gòu)、位置和數(shù)量相同。同樣，設(shè)置在環(huán)形部分51C上的突出部分31E的結(jié)構(gòu)、位置和數(shù)量與根據(jù)第二實(shí)施例的換向器馬達(dá)的突出部分31E的結(jié)構(gòu)、位置和數(shù)量相同。
由于在場(chǎng)磁極的基本中心位置處的場(chǎng)磁路的截面積可以通過(guò)形成凹槽41a來(lái)減小，在磁路中的磁阻可以增加，其中電樞反應(yīng)磁通量沿著該磁路流通，且可以減少電樞反應(yīng)磁通量的影響，因此主磁通量可以對(duì)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生有效的貢獻(xiàn)，從而可以增加換向器馬達(dá)的效率。
此外，因?yàn)樵搱?chǎng)磁鐵12通過(guò)突出部分31E保持，因此沒(méi)有必要在定子磁軛51的內(nèi)部周圍表面上安裝該場(chǎng)磁鐵12時(shí)進(jìn)行該磁鐵的定位。同樣，因?yàn)樵搱?chǎng)磁鐵12通過(guò)將其保持在一對(duì)突出部分31E之間而保持在定子磁軛51的內(nèi)部周圍表面上，所以不需要使用粘合劑把該場(chǎng)磁鐵12固定在定子磁軛51的內(nèi)部周圍表面上。結(jié)果，可以降低制造成本。同樣，因?yàn)槎ㄗ哟跑?1在徑向上的厚度由于突出部分31E的補(bǔ)給變得更大，這樣可以防止換向器馬達(dá)的效率降低，也不引起主磁通量的減少。
根據(jù)本發(fā)明的換向器馬達(dá)并不局限在上述實(shí)施例，因此可以得到各種修改。例如，在根據(jù)第一實(shí)施例的換向器馬達(dá)中，定子磁軛11在徑向上在其外部周圍和內(nèi)部周圍的截面都是圓形的?；蛘撸鐖D9所示，相應(yīng)于場(chǎng)磁鐵12的固定位置的外部周圍位置可以是直線切口的直線部分11F。
同樣，在根據(jù)第二實(shí)施的換向器馬達(dá)中，兩對(duì)突出部分31E分別在定子磁軛31的周圍方向上，在相應(yīng)于場(chǎng)磁鐵12的端部的位置處徑向向內(nèi)突出，該場(chǎng)磁鐵12保持在定子磁軛31的內(nèi)部周圍表面上。然而，替代該四個(gè)突出部分31E，定子磁軛在場(chǎng)磁鐵12沒(méi)有設(shè)置在其內(nèi)部周圍表面上的部分可以把徑向上的厚度制成更大，以形成兩個(gè)突出部分61E，使用該兩個(gè)突出部分61E保持兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12，如圖10所示。
同樣，當(dāng)在徑向上觀察截面時(shí)，該定子磁軛31的外部周圍是圓形的。然而，如圖11所示，相應(yīng)于場(chǎng)磁鐵12固定的位置的外部周圍的位置可以是直線切口的直線部分31F。
同樣，當(dāng)在定子磁軛31的徑向上觀察截面時(shí)，如圖12所示，為了增加定子磁軛在鄰近場(chǎng)磁鐵12的兩端，也就是說(shuō)鄰近磁極的磁路面積，定子磁軛的外部周圍表面上部分31H可以由偏心曲線構(gòu)成，同時(shí)在相對(duì)的突出部分31E、31E之間提供直線部分。在該例子中，每個(gè)壓緊部件11D可以設(shè)置在場(chǎng)磁鐵12沒(méi)有固定的直線部分上。
或者，該內(nèi)部周圍可以是同心的，而該外部周圍不是同心的。例如，該外部周圍是偏心曲線，如圖13所示。在這種情況下，每個(gè)壓緊部件11D可以設(shè)置在一部分的外部周圍和內(nèi)部周圍之間的位置，該部分是環(huán)形主體的一部分，且場(chǎng)磁鐵12沒(méi)有固定在該部分。
同樣，如圖14所示，定子磁軛的內(nèi)部周圍表面除了一直線區(qū)域以外幾乎為圓形，場(chǎng)磁鐵12沒(méi)有設(shè)置在該直線區(qū)域。即使在如圖12到14所示的結(jié)構(gòu)的情況下，兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12通過(guò)兩對(duì)突出部分31E，即，總共四個(gè)突出部分31E保持在定子磁軛的內(nèi)部周圍表面上，如第二實(shí)施例所述。
同樣，如圖15所示，凹/凸部分31I設(shè)置在定子磁軛的外部周圍上。該凹/凸部分31I的位置相應(yīng)于場(chǎng)磁鐵12的中心。與該凹/凸部分31I相嚙合的凸/凹部分(沒(méi)有顯示)設(shè)置在外殼上，且該定子磁軛的凹/凸部分31I與外殼的凸/凹部分相嚙合，這樣將定子磁軛固定地定位到外殼。
同樣，在環(huán)形主體的各對(duì)突出部分31E之間的周圍方向上的距離比場(chǎng)磁鐵12在相同方向上的長(zhǎng)度要稍微小一點(diǎn)。然而該距離也可以稍微大一點(diǎn)。在后面這種情況，在場(chǎng)磁鐵12被插入到突出部分31E之間后，該突出部分31E在接近場(chǎng)磁極的方向上機(jī)械塑性變形，以在突出部分31E之間保持該場(chǎng)磁鐵12。
同樣，一個(gè)環(huán)形主體31C上設(shè)置兩對(duì)突出部分31E，該環(huán)形主體31C構(gòu)成定子磁軛31的一部分，以在其內(nèi)部周圍表面上保持場(chǎng)磁鐵12。或者，一個(gè)環(huán)形主體31C上可以不設(shè)置兩對(duì)突出部分31E。例如，一對(duì)用來(lái)保持兩個(gè)場(chǎng)磁鐵12中的一個(gè)的突出部分可以分別設(shè)置在第一環(huán)形主體和第三環(huán)形主體中，而一對(duì)用來(lái)保持另一個(gè)場(chǎng)磁鐵12的突出部分可以分別設(shè)置在第二環(huán)形主體和第四環(huán)形主體中。同樣，可以只有一個(gè)突出部分設(shè)置在第一環(huán)形主體上，而只有一個(gè)突出部分設(shè)置在第四環(huán)形主體上，以形成一對(duì)用于保持一場(chǎng)磁鐵12的突出部分。
如圖15所示的一個(gè)實(shí)施例的優(yōu)選修改，代替兩個(gè)凹/凸部分31I，只有一個(gè)凹/凸部分31I提供在定子磁軛的外部周圍表面，且相應(yīng)于如圖6和8所示的凹槽41a的凹槽在定子磁軛的內(nèi)部周圍表面上形成。
同樣，在根據(jù)第三實(shí)施例的換向器馬達(dá)中，凹進(jìn)部分41b與切口為基本U形的朝著環(huán)形主體41C的外部的結(jié)構(gòu)一起形成。然而，該形狀不局限于該結(jié)構(gòu)。例如，該凹進(jìn)部分41b可以具有三角形的形狀或者基本為半圓形的形狀。
同樣，在上述實(shí)施例中，凹槽41a是中空的。然而，堆疊的環(huán)形主體41C可以通過(guò)將粘合劑填充該中空區(qū)域來(lái)使其固定地相互粘連。粘合劑的填充是如此進(jìn)行的，在環(huán)形主體41C相互堆疊且場(chǎng)磁鐵12固定在定子磁軛41的內(nèi)部周圍表面以后，用于填充粘合劑的管子插入到凹槽41a的一個(gè)開(kāi)口端，且粘合劑被注入該凹槽41a。根據(jù)動(dòng)力工具的種類，結(jié)構(gòu)上可能有大的震動(dòng)施加到換向器馬達(dá)部分。在這種情況下，當(dāng)粘合劑已經(jīng)在凹槽41a中填充，且各環(huán)形主體41C相互粘連時(shí)，通過(guò)壓緊固定且在壓緊部件11D處相互堆疊的各環(huán)形主體可以防止相互分離。粘合劑的填充也可以在第四實(shí)施例中實(shí)施。
同樣，在根據(jù)第四實(shí)施例的換向器馬達(dá)中，形成凹槽41a。然而，如圖16所示，該凹槽41a可以由非磁性的主體51J代替。也就是，當(dāng)在定子磁軛的徑向上的截面中觀察時(shí)，定子磁軛的基本中心部分在場(chǎng)磁鐵12固定的位置處可以由非磁性主體51J形成。在這種情況下，該定子磁軛不是通過(guò)相互堆疊環(huán)形主體構(gòu)造，而是以如此的方式構(gòu)造，多個(gè)鐵的板狀主體相互堆疊，每個(gè)鐵的板狀主體形成兩個(gè)基本半圓形且基本上結(jié)構(gòu)相同，其形成實(shí)際環(huán)形主體的一部分，且在定子磁軛的軸向上延伸的條形非磁性主體51J在堆疊的板狀主體的端部之間連接，且該定子磁軛在沿著垂直于定子磁軛的徑向的表面截取的截面中變成環(huán)形。同樣，每個(gè)環(huán)形主體可能由形成環(huán)形主體的一部分的兩個(gè)基本半圓形的鐵的板狀主體，以及分別連接兩個(gè)基本半圓形的部分的兩端的兩個(gè)基本弧形的板狀非磁性主體構(gòu)成，且該環(huán)形主體相互堆疊，以構(gòu)成定子磁軛。
同樣，在所有上述的實(shí)施例中，壓緊部件11D是以這樣的方式構(gòu)造的，板狀環(huán)形主體的一側(cè)面完全是突出部分，而另一側(cè)面完全是凹進(jìn)部分?；蛘撸怀霾糠趾桶歼M(jìn)部分在一側(cè)面或者另一側(cè)面上可以混在一起。
在上述的實(shí)施例中，外殼和定子磁軛構(gòu)造為獨(dú)立的組件，然而，定子磁軛也可以作為外殼。
定子磁軛可以具有矩形或者多邊形的外部形狀。該結(jié)構(gòu)使磁軛部分的截面積變大，從而使其很難使永磁體磁飽和。
此外，在上述的實(shí)施例中，使用電池作為電源。然而，可以使用其它類型的電源。
以上以說(shuō)明和描述的目的描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。其并不打算窮舉或者限制本發(fā)明到所公開(kāi)的精確形式，根據(jù)以上教義可以進(jìn)行修改和變化，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中獲得這些修改和變化。為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而選擇并描述了這些實(shí)施例，其實(shí)際應(yīng)用可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在各種實(shí)施例中使用本發(fā)明，且各種修改適合于預(yù)期的具體使用。本發(fā)明的范圍由其后附的權(quán)利要求書(shū)和它們的等價(jià)物限定。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力工具包括換向器馬達(dá)，其包括定子，其包括具有管形且在軸向上延伸并具有內(nèi)部周圍表面和外部周圍表面的定子磁軛，和固定到定子磁軛的內(nèi)部周圍表面的，用于在定子中提供場(chǎng)磁極的永久磁鐵；以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子中的電樞，其中該定子磁軛包括多個(gè)具有鐵的部分的板狀環(huán)形主體，其在該定子磁軛的軸向上相互同軸堆疊，并且其中多個(gè)板狀環(huán)形主體中的每個(gè)具有凸部分和凹部分，以提供壓緊部分，以便在堆疊方向上相互鄰近的板狀環(huán)形主體通過(guò)凸部分與凹部分的壓緊接合相互固定連接；其中安裝換向器馬達(dá)的外殼；和給換向器馬達(dá)提供電力的動(dòng)力源；其中定子磁軛具有限定在鄰近場(chǎng)磁極之間的第一部分和其余部分，從定子磁軛的徑向看第一部分處的場(chǎng)磁鐵通道的橫截面積比其余部分處的場(chǎng)磁鐵通道的橫截面積大，和其中該壓緊部分位于第一部分和定子磁軛的外部周圍表面和內(nèi)部周圍表面之間。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力工具，其特征在于所述動(dòng)力源包括電池。
3.一種動(dòng)力工具包括換向器馬達(dá)，其包括定子，其包括具有管形且在軸向上延伸并具有內(nèi)部周圍表面和外部周圍表面的定子磁軛，和固定到定子磁軛的內(nèi)部周圍表面的，用于在定子中提供場(chǎng)磁極的永久磁鐵；以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子中的電樞，其中該定子磁軛包括多個(gè)具有鐵的部分的板狀環(huán)形主體，其在該定子磁軛的軸向上相互同軸堆疊，并且其中多個(gè)板狀環(huán)形主體中的每個(gè)具有凸部分和凹部分，以便在堆疊方向上相互鄰近的板狀環(huán)形主體通過(guò)凸部分與凹部分的壓緊接合相互固定連接；其中安裝換向器馬達(dá)的外殼，所述外殼具有設(shè)置有凹/凸部分的內(nèi)部周圍表面；給換向器馬達(dá)提供電力的動(dòng)力源；其中，定子磁軛的外部周圍表面設(shè)置有可與所述外殼的凹/凸部分接合的凹/凸部分，用于通過(guò)兩者之間的接合將定子磁軛相對(duì)于所述外殼定位。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力工具，其特征在于，所述動(dòng)力源包括電池。
5.一種動(dòng)力工具包括換向器馬達(dá)，其包括定子，其包括具有管形且在軸向上延伸并具有內(nèi)部周圍表面的定子磁軛，和固定到定子磁軛的內(nèi)部周圍表面的，用于在定子中提供場(chǎng)磁極的永久磁鐵；以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子中的電樞，其中該定子磁軛包括多個(gè)具有鐵的部分的板狀環(huán)形主體，其在該定子磁軛的軸向上相互同軸堆疊，并且其中多個(gè)板狀環(huán)形主體中的每個(gè)具有凸部分和凹部分，以便在堆疊方向上相互鄰近的板狀環(huán)形主體通過(guò)凸部分與凹部分的壓緊接合相互固定連接；其中安裝換向器馬達(dá)的外殼；和給換向器馬達(dá)提供電力的動(dòng)力源；其中定子磁軛具有限定在鄰近場(chǎng)磁極之間的第一部分和包括位于場(chǎng)磁極的徑向向外的襯套部分的其余部分，從定子磁軛的徑向看第一部分處的場(chǎng)磁鐵通道的橫截面積比襯套部分處的場(chǎng)磁鐵通道的橫截面積大。
6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力工具，其特征在于所述動(dòng)力源包括電池。
7.一種動(dòng)力工具包括換向器馬達(dá)，其包括定子，其包括具有管形且在軸向上延伸并具有內(nèi)部周圍表面的定子磁軛，和固定到定子磁軛的內(nèi)部周圍表面的，用于在定子中提供場(chǎng)磁極的永久磁鐵；以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子中的電樞，其中該定子磁軛包括多個(gè)具有鐵的部分的板狀環(huán)形主體，其在該定子磁軛的軸向上相互同軸堆疊，并且其中多個(gè)板狀環(huán)形主體中的每個(gè)具有凸部分和凹部分，以便在堆疊方向上相互鄰近的板狀環(huán)形主體通過(guò)凸部分與凹部分的壓緊接合相互固定連接；其中安裝換向器馬達(dá)的外殼；和給換向器馬達(dá)提供電力的動(dòng)力源；其中，定子芯的內(nèi)部周圍表面具有一設(shè)置永久磁鐵的區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)形成一沿著定子磁軛軸向延伸的槽。
8.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)力工具，其特征在于所述動(dòng)力源包括電池。
全文摘要
一種換向器馬達(dá)包括定子和轉(zhuǎn)子，該定子包括定子磁軛和場(chǎng)磁鐵。該場(chǎng)磁鐵固定在基本圓柱形的定子磁軛的內(nèi)部周圍表面上。該定子磁軛通過(guò)同軸堆疊多個(gè)板狀環(huán)形主體構(gòu)形，且該環(huán)形主體通過(guò)壓緊在設(shè)置在環(huán)形主體上的壓緊部件處相互固定連接。在制造中，該定子磁軛在軸向上的長(zhǎng)度可以隨意改變，由于環(huán)形主體在軸向上的厚度是最小的單位。在生產(chǎn)多種在軸向長(zhǎng)度上不同的定子磁軛的情況下，消除了替換制造機(jī)器的必要性，從而提供了具有制造成本低的定子磁軛的換向器馬達(dá)。
文檔編號(hào)H02K23/04GK1956292SQ20061014646
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2003年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者橫田伴義, 坂本真一, 吉水智海, 大森和博, 峰田忠善, 加藤健一 申請(qǐng)人:日立工機(jī)株式會(huì)社