專利名稱：小型電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于例如電動工具中的小型電動機，具體涉及一種改進構成電樞鐵芯的鐵芯與整流子的周向相對位置的定位精度以及轉子的軸向長度精度、并使裝配操作容易的小型電動機。


圖1是一個以部份縱剖的形式示出的常規(guī)小型電動機的前視圖。在圖1中，標號1指的是一個由諸如軟鋼這樣的金屬材料制成的、成形成一個帶底空心圓筒形體的、并具有例如弧段狀永久磁體2固定地裝到其內周表面上的殼體。標號3指的是一個由例如熱塑性樹脂材料制成的并成形成使其可裝到殼體1的一個開口端上的端蓋。標號4指的是一個轉子，它包含一個面對永久磁鐵2的鐵芯電樞5和一個整流子6，并可旋轉地支承在分別設置在殼體1與端蓋3上的軸承7與8上。標號9指的是一個穿過轉子4的軸。
標號10指的是一個由導電材料制成的、成形成片狀的、在其自由端具有用于跟整流子6的外周表面滑動接觸的電刷11的、并設置在端蓋3內的刷臂。多個電氣連接到刷臂11上的端子12用例如緊定螺釘13固定地裝在端蓋13內。電功率可以從一個外部電源經過端子12、刷臂10、電刷11和整流子6饋到電樞鐵芯5的繞組上。
采用上述的結構，當電流饋入鐵芯電樞5的繞組時，就會給放置在由固定地裝到殼體1的內周表面上的永久磁體2所形成的磁場內的轉子4賦予旋轉力，從而導致轉子4旋轉以驅動一個通過一體地設置在轉子4內的軸9連接到小型電動機上的旋轉電動工具。
圖2是一個示出圖1中的整流子6的附近部位的放大前視圖。圖3A與3B是沿圖2的剖切線A-A與B-B截取的橫向剖視圖。相同的部份用跟圖1相同的標號標示。在圖2、3A與3B中，標號14指的是一個由例如薄鐵片層疊形成的鐵芯，繞組(未示出)繞制在其上以形成鐵芯電樞。標號15指的是一個中心部份，標號16是臂，標號17是極靴，全都一體成形。標號18指的是在對應于臂16的周向部位設置在中心部份15上的槽口。在圖2、3A與3B中，臂16、極靴17和槽口18各有5個，沿周向等間隔地設置著。
標號19指的是一個由一種絕緣材料制成的并成形成一個空心圓筒形體的連接鐵芯構件。多個在橫截面上成形成弧段形體并具有在其面對鐵芯14的側邊上與其一體成形地設置著的、基本上成U形的凸舌20的整流片21沿周向等間隔地固定地裝到連接鐵芯構件19的外周表面上。標號23指的是在連接鐵芯構件19的面對鐵芯14的端面上跟連接鐵芯構件19一體成形成使其可以壓裝到設在鐵芯14上的任一個槽口18內的凸出部。
采用上述結構，在鐵芯14與整流子6裝到軸9上以后，將整流子6的相對周向位置設置成使凸出部23跟圖2的鐵芯14上的槽口18的任一個匹配地對準(見圖3B)，然后將凸出部23壓裝入槽18內，直到鐵芯14的端面跟整流子6的連接鐵芯構件19的端面接觸為止。通過這樣裝配，兩個構件都可以相互定位并固定地裝配好。
采用常規(guī)類型的小型電動機，鐵芯14與整流子的相對周向位置通過將凸出部23壓裝入槽口18內而得以保持住。但是，由于在圓周方向上的槽口18與凸出部23的寬度，即使在預定的尺寸容差內，也會有一些變異性，壓裝余量也會有波動。這就使凸出部23壓裝到槽口18內出現困難。
這將會導致鐵芯14與整流子之間出現的不足夠的連接強度，并且在極端情況下裝配不成功。此外，凸出部23的側表面可能在上述壓裝操作中被槽口18的側邊切出碎屑，或甚至會將凸出部弄破裂。這些碎屑掉入電動機構件內，或者是降低了定位精度，都會降低電動機的性能。
在槽口18與凸出部23之間設置余隙，可以有助于裝配操作，而且可避免凸出部23掉碎屑或破裂。但是這將使鐵芯14與整流子6之間產生相移，導致小型電動機的功能與壽命出現變異性。
圖1所示的轉子4在軸承7與8之間的軸向長度L由用于調整軸9的突出尺寸的墊圈24、推力襯套25、構成鐵芯電樞5的鐵芯14、整流子6和調整墊圈26的長度的總和來決定。為了適應這種情況，就需要麻煩的操作來選配具有多種厚度的調整墊圈26進行搭配來調整所需的長度L。
本發(fā)明的第一目的在于提供一種可以改進鐵芯與整流子的相對周向位置的定位精度的含有鐵芯電樞的小型電動機。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種可以改進轉子的軸向長度精度的小型電動機。
本發(fā)明的第三目的在于提供一種容易裝配的小型電動機。
圖1是一個常規(guī)小型電動機的部分剖開的前視圖。
圖2是一個示出圖1所示的整流子的附近部位的放大前視圖。
圖3A與3B分別是沿圖2的剖切線A-A與B-B截取的橫向剖視圖。
圖4是示出本發(fā)明的第一實施例的主要部分的前視圖。
圖5A與5B分別是示出圖4所示的整流子的放大左側視圖與放大前視圖。
圖6是示出圖4所示的鐵芯的右側視圖。
圖7A與7B分別是示出圖4所示的套筒的放大左側視圖與放大前視圖。
圖8是示出圖7A與7B所示的凸出部附近部位的放大透視圖。
圖9是示出設在圖7A與7B所示的套筒30的兩個端面上的凸出部35的可能的相對位置的端視圖。
圖10A與10B分別是本發(fā)明的第二實施例的鐵芯的端視圖與整流子的端視圖。
圖11是示出用于定位圖10A中的鐵芯14與圖10B中的整流子6的套筒30的示例的端視圖。
圖12是本發(fā)明的第三實施例的小型電動機的橫向剖視圖。
圖4是示出本發(fā)明的第一實施例的一個前視圖;圖5A與5B分別是示出圖4中整流子的放大的左側視圖與放大的前視圖;圖6是示出圖4中的鐵芯的右側視圖;圖7A與7B分別是示出圖4中的套筒的放大的左側視圖與放大的前視圖;圖8是描述圖7A與7B中的凸出部的附近部位的放大透視圖。相同部份用圖1至圖3A與3B所示的標號來標示。
在圖4中，標號30指的是一個將在下面描述的、用例如熱塑性樹脂材料制成的、成形成一個空心圓筒形體并分別帶有間隙g1與g2地裝在鐵芯14與整流子6之間的套筒。這些間隙g1與g2可以設置在套筒30的至少任一端面上。在圖5A與5B中，多個槽口31設置在跟在整流子6的左側上的槽縫22同樣的圓周部位上。標號32指的是一個軸孔。在圖6中標號33也是指一個軸孔。軸孔33以及軸孔32成形成使一根圖4中所示的軸9可穿過其中。
在圖7A、7B與8中，套筒30上設有一個用于容納圖4中所示的軸9的軸孔34。標號35指的是一體成形在套筒30的兩個端面的每一端面上的凸出部。該凸出部35的周向寬度W設定成使凸出部35可壓裝入圖5A、5B與6所示的槽口31與18中。在凸出部35的中部沿著套筒30的軸向設置一個槽口36。標號37指的是形成在凸出部35的外側上的倒角部份。
采用上述的結構，鐵芯14、套筒30與整流子6同軸地裝到軸9上，如圖4所示，分別設在套筒30兩端上的凸出部35(見圖7A與7B)設置成使其與設置在圖5A、5B與6所示的設在整流子6與鐵芯14上的任何一個槽口31與18相匹配。因此，兩端上的凸出部35可以分別容易地壓裝入槽口31與18的任一個相應槽口內，從而可以實現鐵芯14與整流子6的周向定位與臨時裝配。圖1所示的轉子4的軸向長度可以通過調整圖4所示的間隙g1與g2(g1不一定要等于g2)而容易地設定到一個預定長度上。在實現上述的臨時裝配后，套筒30、鐵芯14與整流子6通過粘結劑或其它合適的手段緊固地粘合在一起，然后將預定數量的繞組繞在鐵芯14上并電連接到整流子6上。
圖9是示出設置在圖7A與7B所示的套筒30的兩個端面上的凸出部35的可能相對位置的端視圖。在圖9中，以虛線示出的凸出部35a表示一個壓裝入圖6所示的鐵芯14上的最上面的槽口18內的凸出部，而以實線示出的凸出部35b表示一個壓裝入圖5A與5B所示的整流子6上的一個相應槽口31內的凸出部。即，即使凸出部35a與35b的相對位置所形成的中心角設定成如圖9所示而不是如圖7A所示的成180°，圖5A、圖5B和6所示的整流子6與鐵芯14可以正確地定位。
在一個結構中，如果設在圖5A與5B所示的整流子6上的槽口31跟設在圖6所示的槽口18相對設置成使槽口31與18在投影到一個與電動機的軸線垂直相交的平面上時相互處在對方相鄰兩個的中間，設在具有n個槽口的、圖9所示的套筒30上的凸出部35a與35b的相對位置之間的中心角一般可以以下列方式表示。
設凸出部35b與作為基準的凸出部35a之間的順時針中心角為ω，則ω＝[(1+2m)/n]×180°-(1)其中m為任意一個正整數，包括0。因此，中心角可以設定成從此方程式導出的任何一個數值。
圖10A與10B分別是示出本發(fā)明的第二實施例的鐵芯與整流子的端視圖。相同的部份用圖5A、5B與6中的相同標號來標示。圖10A與圖10B示出三個設置在同樣的周向相對位置上的槽口18與31。即使在此結構中，鐵芯14與整流子6可以用圖7A與圖7B所示的套筒30來定位。
圖11是示出可用于定位圖10A與圖10B所示的鐵芯14與整流子6的套筒30的示例的端視圖。相同的部份用圖9所示的相同標號來標示。從圖11中可清楚看出，在此結構中設在套筒30上的凸出部35a與35b的相對位置所形成的中心角只能是120°。
在一個其槽口18與31的相對關系如圖10A與10B所示的結構中，設在具有n個槽口的、圖11所示的套筒30上的凸出部35a與35b的相對位置之間的中心角ω可以以跟上述方程式(1)同樣的方式求得ω＝(m/n)×360°-(2)這樣，中心角可以設定成從此方程式(2)導出的任何一個數值。
圖12是本發(fā)明的第三實施例的小型電動機的橫向剖視圖。相同的部份用圖1中的相同標號來標示。圖12示出所謂“扁型”的小型電動機，在這種電動機中，殼體1的外形成形成一個鼓形，殼體1的在殼體1內跟永久磁體2與2的兩端接觸的兩側之間的距離制成小于殼體1的、永久磁體2與2固定地裝在其內表面上的兩側之間的距離。在這種類型的小型電動機中，在連接電刷11與11的中心的連線與永久磁體2與2之間的中心線之間的夾角設定成θ，以維持刷臂10的有效長度和對電樞的電輸入，如圖12所示。
這就需要在轉子與整流子(兩個都沒有示出，見圖10中的標號4與6)之間設置一個相位差θ。換句話說，在圖12中整流子的相位要沿順時針方向領先θ。在這種類型的小型電動機中，可使用圖9與11所示的套筒30，但在此兩圖中的凸出部35a與35b的相對位置之間的中心角ω必須按以下方式來設定
ω＝[(1+2m)/n]×180°+θ-(3)ω＝(m/n)×360°+θ-(4)雖然本實用新型所示的實例是角ω用壓裝入鐵芯14的槽口18內的凸出部35a投影在一個跟電動機軸線垂直相交的平面上的位置作為基準來設定，但是壓裝入整流子6的槽口31的凸出部35b也可以用作基準。中心角ω可以通過設定用于在模制套筒30的金屬模中模制凸出部35a與35b的模腔的相對位置來合適地設定。
具有上述結構與操作的本發(fā)明可以實現以下的效果。
(1)可以改進構成電樞的鐵芯與整流子之間的相對周向定位精度，同時防止了發(fā)生相對位移。因此，可以獲得一種具有穩(wěn)定性能與壽命的小型電動機。
(2)可以改進轉子的軸向長度精度，由于減小了軸承之間的余隙而降低了振動與機械噪聲。
(3)由于設在套筒兩個端面上的凸出部賦有彈性變形功能，使鐵芯與整流子可以容易地及可靠地裝配好。
(4)根據第(3)項的效果，可以消除了以前在電動機裝配時經常碰到的凸出部掉屑或破裂的問題，從而提高了生產率。
權利要求
1.一種小型電動機，它包含一個由金屬材料制成的、成形成一個帶底空心圓筒形體的、并具有永久磁體固定地裝到其內周表面上的殼體，一個包含一個面對該永久磁體的鐵芯電樞和一個整流子的轉子，和一個裝到該殼體的一個開口端上并具有跟該整流子滑動接觸的電刷和電連接到該電刷上的端子；該轉子通過分別設在該殼體的底部上與該端蓋上的軸承可旋轉地支承著，其特征在于，在構成該鐵芯電樞的鐵芯與該整流子之間設有一個用樹脂材料制成的并成形成一個空心圓筒形體的套筒，該套筒跟該鐵芯與該整流子同軸設置，并在裝配時在該套筒的至少一個端面上設有一個間隙；多個面對該套筒的端面的槽口分別按一定的間距設置在該鐵芯與該整流子上；在該套筒的兩個端面的每一個上一體設置有用于壓裝入任一個所述槽口內的凸出部；在該凸出部的中間部份設有一個沿著該套筒的軸線伸展的槽口。
2.按權利要求1所述的小型電動機，其特征在于，所述套筒、所述鐵芯及所述整流子用粘結劑粘結在一起。
3.按權利要求1所述的小型電動機，其特征在于，設在所述鐵芯與所述整流子上的n個所述槽口設置成使一組所述的槽口的投影到一個跟電動機的軸線垂直相交的平面上的位置設置在另一組所述槽口的相鄰槽口的中間，設置在該套筒的兩個端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之間的中心角ω設定如下ω＝[(1+2m)/n]×180°其中m是任意一個正整數，包括0。
4.按權利要求1所述的小型電動機，其特征在于，設在所述鐵芯與所述整流子上的n個所述槽口設置成使所述槽口的投影到一個跟電動機的軸線垂直相交的平面上的圓周上的相對位置相互對準，設置在該套筒的兩個端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之間的中心角ω設定如下ω＝(m/n)×360°其中m是任意一個正整數，包括0。
5.按權利要求1所述的小型電動機，其特征在于，在連接一對電刷的中心的連線與在一對永久磁體之間的中心線之間的夾角設定成θ，設置在所述鐵芯與所述整流子上的n個所述槽口設置成使一組所述的槽口的投影到一個跟電動機的軸線垂直相交的平面上的位置設置在另一組所述槽口的相鄰槽口的中間，設置在該套筒的兩個端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之間的中心角ω設定如下ω＝[(1+2m)/n]×180°+θ其中m是任意一個正整數，包括0。
6.按權利要求1所述的小型電動機，其特征在于，在連接一對電刷的中心的連線與在一對永久磁鐵之間的中心線之間的夾角設定成θ，設置在所述鐵芯與所述整流子上的n個所述槽口設置成使所述槽口的投影到一個跟電動機的軸線垂直相交的平面上的圓周上的相對位置相互對準，設置在該套筒的兩個端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之間的中心角ω設定如下ω＝(m/n)×360°+θ其中m是任意一個正整數，包括0。
全文摘要
一種小型電動機，包含有成型成裝有永久磁體的帶底空心圓筒的殼體、裝在殼體開口端上的端蓋及具有鐵芯電樞與整流子的轉子，用樹脂制成并成型成空心圓筒的套筒跟鐵芯與整流子同軸裝設，在套筒的至少一個端面設有間隙；在鐵芯與整流子上沿周向按一定間距設有面對套筒的至少一個端面的多個槽口；用于壓裝入任一槽口內的凸出部分別一體形成在套筒的兩個端面上；在這些凸出部的中間部位上設有沿套筒的軸線伸展的槽口。
文檔編號H02K15/02GK1106173SQ9411749
公開日1995年8月2日 申請日期1994年10月20日 優(yōu)先權日1993年10月20日
發(fā)明者由比俊彌 申請人:馬淵馬達株式會社