電動(dòng)馬達(dá)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種例如裝載在車輛中的電動(dòng)馬達(dá)。
[0002]本發(fā)明基于2012年8月30日在日本提交的日本專利特愿2012 — 189993號以及2012年12月18日在日本提交的日本專利特愿2012 — 276265號要求優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003]例如，作為汽車用的刮水器電動(dòng)機(jī)，有時(shí)使用能切換轉(zhuǎn)速的三電刷式電動(dòng)機(jī)。在這種電動(dòng)機(jī)中，卷裝有電樞線圈的電樞能自由旋轉(zhuǎn)地配置在圓筒狀的軛鐵的內(nèi)側(cè)，在該軛鐵的內(nèi)周面包括多個(gè)磁極。電樞具有外嵌固定在轉(zhuǎn)軸上的電樞鐵心，在電樞鐵心上形成有沿軸向較長的切槽。在該切槽內(nèi)隔著規(guī)定間隔地以分布卷繞方式卷裝有繞組，形成多個(gè)線圈。各線圈與安裝在轉(zhuǎn)軸上的整流器的各整流片接通。
[0004]各整流片能與電刷滑動(dòng)接觸。電刷由低速用電刷、高速用電刷以及在這些電刷中共用的共用電刷這三種電刷構(gòu)成。高速用電刷配置成比低速用電刷提前觸發(fā)的形態(tài)。并且，在通常工作時(shí)，利用共用電刷和低速用電刷供給電力，在高速工作時(shí)，利用共用電刷和高速用電刷供給電力。通過這樣構(gòu)成，三電刷式電動(dòng)機(jī)能使通常工作時(shí)和高速工作時(shí)的有效導(dǎo)體數(shù)存在不同。也就是說，在高速工作時(shí)，與通常工作時(shí)相比，電動(dòng)機(jī)提前觸發(fā)，從而能使電動(dòng)機(jī)以比通常工作時(shí)更高速的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行工作。
[0005]在此，考慮到提高車輛裝載性等要求，始終希望刮水器電動(dòng)機(jī)等裝載于車輛的電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)小型化。因而，例如公開了一種將電樞鐵心的切槽的個(gè)數(shù)(槽數(shù))設(shè)定為十六個(gè)、且將磁極數(shù)設(shè)定為四個(gè)極的電動(dòng)機(jī)。在上述電動(dòng)機(jī)中，根據(jù)磁極數(shù)以跨過四個(gè)極齒的分布卷繞方式卷繞有線圈。此外，將線圈與具有使處于相同電位的整流片彼此短路的十六片整流片的整流器連接(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2010 - 226847號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0010]另外，上述現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)為了獲得較大的輸出，大多與減速器(減速部)連接來進(jìn)行使用。在此，作為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的小型化的方法，可考慮增大減速器的減速比。這是由于通過增大減速比，能夠抑制電動(dòng)機(jī)本身的輸出，其結(jié)果是，能使電動(dòng)機(jī)小型化。
[0011]此時(shí)，需要與增大減速比相應(yīng)地增加電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但在切槽數(shù)較多的情況下，由磁極數(shù)和切槽數(shù)的最小公倍數(shù)確定的階數(shù)增大。
[0012]因而，存在電動(dòng)機(jī)的噪聲變?yōu)楦哳l、且該噪聲刺耳這樣的問題。
[0013]另外，由于切槽的個(gè)數(shù)越多，電樞鐵心的形狀變得越是復(fù)雜，因此，存在電樞的生產(chǎn)率降低這樣的問題。
[0014]此外，由于每一極對的整流片數(shù)較少，因此，整流片間的電壓變大，存在整流性變差這樣的問題。
[0015]另外，由于將線圈以分布卷繞方式卷繞在極齒上，因此，存在線圈末端的重疊增多、線圈的線材成本增加，并且使電動(dòng)機(jī)性能下降、電動(dòng)馬達(dá)大型化這樣的問題。
[0016]因而，本發(fā)明鑒于上述情況而作，提供一種能夠防止高頻的噪聲，并且提高電樞的生產(chǎn)率，還能提高整流性的電動(dòng)馬達(dá)。另外，提供一種能夠降低生產(chǎn)成本，并且能夠提高電動(dòng)機(jī)性能、實(shí)現(xiàn)小型化的電動(dòng)馬達(dá)。
[0017]解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，電動(dòng)馬達(dá)的特征是，包括:軛鐵，上述軛鐵具有多個(gè)磁極；轉(zhuǎn)軸，上述轉(zhuǎn)軸能自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在上述軛鐵的內(nèi)側(cè)；電樞鐵心，上述電樞鐵心安裝在上述轉(zhuǎn)軸上，并具有朝向徑向呈放射狀延伸的多個(gè)極齒和形成在這些極齒之間的多個(gè)切槽；線圈，上述線圈分別以集中卷繞的方式卷裝在各極齒上；整流器，上述整流器與上述電樞鐵心相鄰地設(shè)置在上述轉(zhuǎn)軸上，且沿周向配置有多個(gè)整流片；以及三個(gè)電刷，這三個(gè)電刷是經(jīng)由上述整流片對上述線圈進(jìn)行供電的低速用電刷、高速用電刷以及與上述低速用電刷和高速用電刷共用的共用電刷，將上述磁極設(shè)定為四個(gè)極，將上述切槽的個(gè)數(shù)設(shè)定為六個(gè)，將上述整流片的個(gè)數(shù)設(shè)定為十八個(gè)，卷裝在各極齒上的線圈包括沿正向卷繞而形成的一個(gè)正向卷繞線圈和沿反向卷繞而形成的兩個(gè)反向卷繞線圈，在將各極齒沿周向依次分配為U相、V相、W相，并將卷裝在各相上的上述正向卷繞線圈分別設(shè)定為U相、V相、W相的線圈，將卷裝在各相上的上述反向卷繞線圈分別設(shè)定為一 U相、一 V相、一 W相的線圈時(shí)，在相鄰的整流片之間，將U相、一 W相、一 W相、V相、一 U相、一 U相、W相、一 V、一 V相的線圈依次電連接，并且，在上述電樞鐵心與上述整流器之間拉繞的上述線圈繞著上述轉(zhuǎn)軸沿相同的方向拉繞。
[0019]另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，電動(dòng)馬達(dá)的特征是，包括:軛鐵，上述軛鐵具有多個(gè)磁極；轉(zhuǎn)軸，上述轉(zhuǎn)軸能自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在上述軛鐵的內(nèi)側(cè)；電樞鐵心，上述電樞鐵心安裝在上述轉(zhuǎn)軸上，并具有朝向徑向呈放射狀延伸的多個(gè)極齒和形成在這些極齒之間的多個(gè)切槽；線圈，上述線圈分別以集中卷繞的方式卷裝在各極齒上；整流器，上述整流器與上述電樞鐵心相鄰地設(shè)置在上述轉(zhuǎn)軸上，且沿周向配置有多個(gè)整流片；以及兩個(gè)電刷，這兩個(gè)電刷經(jīng)由上述整流片對上述線圈進(jìn)行供電，將上述磁極設(shè)定為四個(gè)極，將上述切槽的個(gè)數(shù)設(shè)定為六個(gè)，將上述整流片的個(gè)數(shù)設(shè)定為十八個(gè)，卷裝在各極齒上的線圈包括沿正向卷繞而形成的一個(gè)正向卷繞線圈和沿反向卷繞而形成的兩個(gè)反向卷繞線圈，在將各極齒沿周向依次分配為U相、V相、W相，并將卷裝在各相上的上述正向卷繞線圈分別設(shè)定為U相、V相、W相的線圈，將卷裝在各相上的上述反向卷繞線圈分別設(shè)定為一 U相、一 V相、一 W相的線圈時(shí)，在相鄰的整流片之間，將U相、一 W相、一 W相、V相、一 U相、一 U相、W相、一 V、一 V相的線圈依次電連接，并且，在上述電樞鐵心與上述整流器之間拉繞的上述線圈繞著上述轉(zhuǎn)軸沿相同的方向拉繞。
[0020]通過這樣構(gòu)成，能夠在不使電動(dòng)機(jī)性能下降的情況下減少切槽數(shù)，因此，能夠減少電動(dòng)機(jī)的次數(shù)。因而，能夠防止電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的高頻噪聲。
[0021]另外，通過減少切槽數(shù)，相應(yīng)地能夠簡化電樞鐵心的形狀，提高電樞的生產(chǎn)率。此夕卜，與減少切槽數(shù)相對應(yīng)地，能夠?qū)⒏髑胁鄣拇笮≡O(shè)定得較大。因而，能將向各極齒卷繞的線圈的卷繞數(shù)設(shè)定得較多。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)電樞鐵心的小型、輕量化。
[0022]此外，通過將整流片數(shù)設(shè)定為切槽數(shù)的三倍以上，能夠增加每一極對的整流片數(shù)。因而，能夠減小整流片間的電壓，提高整流性。另外，每一個(gè)整流片的線圈的有效導(dǎo)體數(shù)減少，因此，能容易應(yīng)對由高速用電刷引起的速度變化。
[0023]另外，由于將線圈以集中卷繞的方式卷繞在極齒上，因此，與以分布卷繞的方式卷繞線圈的情況相比，能夠提高線圈的堆積因數(shù)，并且減少線圈末端的重疊部分。因而，能夠降低線圈的線材成本，提供廉價(jià)的電動(dòng)馬達(dá)。此外，在使電動(dòng)機(jī)性能相同的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)電樞鐵心的小型、短軸化。
[0024]另外，在電樞鐵心與整流器之間拉繞的線圈繞著轉(zhuǎn)軸沿相同的方向拉繞，因此，能使拉繞線圈的繞組裝置的動(dòng)作方向恒定。因而，能夠減輕繞組裝置的負(fù)擔(dān)，提高線圈的繞組作業(yè)性，并且能消除作用于線圈的張力的不均，進(jìn)一步提高堆積因數(shù)。因而，能夠降低生產(chǎn)成本，并且提高電動(dòng)機(jī)性能。
[0025]本發(fā)明的電動(dòng)馬達(dá)的特征是，利用連接線，將各整流片中、處于相同電位的整流片彼此連接，在形成上述U相、一 W相、一 W相、V相、一 U相、一 U相、W相、一 V、一 V相的線圈時(shí)，與上述U相、一 W相、一 W相、V相、一 U相、一 U相、W相、一 V、一 V相的線圈一起一連串地形成上述連接線，在形成上述連接線時(shí)，以和在上述電樞鐵心與上述整流器之間拉繞上述線圈時(shí)的方向相同的方向，來拉繞上述線圈，將上述線圈以α式卷繞的方式卷繞在形成于上述整流片的豎片上，將上述整流片與上述線圈連接。
[0026]通過這樣構(gòu)成，能夠可靠地防止整流片與線圈的連接不良。另外，能夠可靠地抑制整流器頸部的線圈變寬，因此，能抑制掛繞在相鄰的豎片上的線圈彼此發(fā)生接觸。因而，能夠抑制熱的產(chǎn)生，并且能夠防止因線圈的覆蓋層發(fā)生剝離使得掛繞在相鄰的豎片上的線圈彼此發(fā)生接觸，而引起電動(dòng)馬達(dá)的工作故障。
[0027]發(fā)明效果
[0028]根據(jù)上述的電動(dòng)馬達(dá)，能夠在不使電動(dòng)機(jī)性能下降的情況下減少切槽數(shù)，因此，能夠減少電動(dòng)機(jī)的次數(shù)。因而，能夠防止電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的高頻噪聲。
[0029]另外，通過減少切槽數(shù)，相應(yīng)地能夠簡化電樞鐵心的形狀，并能夠提高電樞的生產(chǎn)率。此外，與減少切槽數(shù)相對應(yīng)地，能夠?qū)⒏髑胁鄣拇笮≡O(shè)定得較大。因而，能將向各極齒卷繞的線圈的卷繞數(shù)設(shè)定得較多。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)電樞鐵心的小型、輕量化。
[0030]此外，通過將整流片數(shù)設(shè)定為切槽數(shù)的三倍以上，能夠增加每一極對的整流片數(shù)。因而，能夠減小整流片之間的電壓，提高整流性。另外，由于每一個(gè)整流片的線圈的有效導(dǎo)體數(shù)減少，因此，容易應(yīng)對由高速用電刷引起的速度變化。
[0031]另外，由于將線圈以集中卷繞的方式卷繞在極齒上，因此，與以分布卷繞的方式卷繞線圈的情況相比，能夠提高線圈的堆積因數(shù)，并且能夠減少線圈末端的重疊部分。因而，能夠降低線圈的線材成本，并能夠提供廉價(jià)的電動(dòng)馬達(dá)。此外，在使電動(dòng)機(jī)性能相同的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)電樞鐵心的小型、短軸化。
[0032]另外，在電樞鐵心與整流器之間拉繞的線圈繞著轉(zhuǎn)軸沿相同的方向拉繞，因此，能使拉繞線圈的繞組裝置的動(dòng)作方向恒定。因而，能夠減輕繞組裝置的負(fù)擔(dān)，提高線圈的繞組作業(yè)性，并且能消除作用于線圈的張力的不均，進(jìn)一步提高堆積因數(shù)。因此，能夠降低生產(chǎn)成本，并且提高電動(dòng)機(jī)性能。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的帶減速器的電動(dòng)機(jī)的縱剖視圖。
[0034]圖2是從軸向觀察本發(fā)明實(shí)施方式的電動(dòng)馬達(dá)的俯視圖。
[0035]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的電刷收納部的俯視圖。
[0036]圖4是本發(fā)明第一實(shí)施方式的電樞的展開圖。
[0037]圖5是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的、繞組朝向各整流片的豎片掛繞的掛繞方法的說明圖。
[0038]圖6是本發(fā)明第一實(shí)施方式的整流器的豎片部分的放大立體圖，其示出了將繞組以α式卷繞的方式卷繞在豎片上的狀態(tài)。
[0039]圖7是本發(fā)明第一實(shí)施方式的整流器的豎片部分的放大立體圖，其示出了沒有將繞組以α式卷繞的方式卷繞在豎片上的狀態(tài)。
[0040]圖8是本發(fā)明第二實(shí)施方式的電樞的展開圖。
[0041]圖9是本發(fā)明第三實(shí)施方式的電刷收納部的俯視圖。
[0042]圖10是本發(fā)明第三實(shí)施方式的電樞的展開圖。
[0043]圖11是本發(fā)明第四實(shí)施方式的帶減速器的電動(dòng)機(jī)的縱剖視圖。
[0044]圖12是本發(fā)明第四實(shí)施方式的電樞的立體圖。
[0045]圖13是本發(fā)明第四實(shí)施方式的電樞鐵心的俯視圖。
[0046]圖14是本發(fā)明第四實(shí)施方式的電樞的展開圖。
[0047]圖15是本發(fā)明第四實(shí)施方式的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
[0048]圖16是本發(fā)明第四實(shí)施方式的、從整流器側(cè)對安裝在電樞鐵心上的絕緣體進(jìn)行觀察的放大立體圖。
[0049]圖17是本發(fā)明第四實(shí)施方式的絕緣體的立體圖。
[0050]圖18是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的各分隔壁、防卷繞松散板及防卷繞松散凸部的相對關(guān)系的說明圖。
[0051]圖19是本發(fā)明第四實(shí)施方式的第一變形例的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
[0052]圖20是本發(fā)明第四實(shí)施方式的第二變形例的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
[0053]圖21是本發(fā)明第四實(shí)施方式的第三變形例的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
[0054]圖22是本發(fā)明第五實(shí)施方式的電樞的展開圖。
[0055]圖23是本發(fā)明第五實(shí)施方式的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
[0056]圖24是表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的分隔壁、防卷繞松散板及防卷繞松散凸部的相對關(guān)系的說明圖。
[0057]圖25是本發(fā)明第五實(shí)施方式的第一變形例的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
[0058]圖26是本發(fā)明第五實(shí)施方式的第二變形例的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
[0059]圖27是本發(fā)明第五實(shí)施方式的第三變形例的、將絕緣體安裝在電樞鐵心上的狀態(tài)的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060](第一實(shí)施方式)
[0061 ](帶減速器的電動(dòng)機(jī))
[0062]接著，基于圖1至圖6，對本發(fā)明第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0063]圖1是使用本發(fā)明第一實(shí)施方式的電動(dòng)馬達(dá)的帶減速器的電動(dòng)機(jī)的縱剖視圖，圖2是從軸向觀察電動(dòng)馬達(dá)的俯視圖。
[0064]如圖1和圖2所示，帶減速器的電動(dòng)機(jī)I包括電動(dòng)馬達(dá)2和與電動(dòng)馬達(dá)2的轉(zhuǎn)軸3連接的減速機(jī)構(gòu)4。電動(dòng)馬達(dá)2具有有底筒狀的軛鐵5和能自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在軛鐵5內(nèi)的電樞6。
[0065]軛鐵5的筒部53形成為大致圓筒狀，在該筒部53的內(nèi)周面配置有四個(gè)整流片型的永磁體7。
[0066]在軛鐵5的底壁(端部)51的徑向中央形成有朝向軸向外側(cè)突出的軸承外殼19，在該軸承外殼19上設(shè)置有用于將轉(zhuǎn)軸3的一端軸支承成能自由旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)軸承18。上述滑動(dòng)軸承18具有轉(zhuǎn)軸3的調(diào)心功能。
[0067]在筒部53的開口部53a設(shè)置有外凸緣部52。在外凸緣部52上形成有螺栓孔(未圖示)。將未圖示的螺栓插通到上述螺栓孔中，并且螺入到形成在減速機(jī)構(gòu)4的后述齒輪箱23上的未圖示的螺栓孔，從而將軛鐵5旋緊固定到減速機(jī)構(gòu)4。
[0068]電樞6包括:電樞鐵心8，該電樞鐵心8外嵌固定在轉(zhuǎn)軸3上；電樞線圈9，該電樞線圈9卷裝在電樞鐵心8上；以及整流器10，該整流器10配置在轉(zhuǎn)軸3的另一端側(cè)。通過將利用沖壓加工等沖裁得到的磁性材料的板材沿軸向?qū)盈B(層疊鐵心)、或是對軟磁性粉末進(jìn)行加壓成型(壓粉鐵心)，從而形成電樞鐵心8，該電樞鐵心8具有大致圓柱狀的鐵心主體11。
[0069]在鐵心主體11的徑向大致中央形成有用于使轉(zhuǎn)軸3壓入的通孔11a。另外，在鐵心主體11的外周部呈放射狀設(shè)置有六個(gè)軸向俯視觀察呈大致T字型的極齒12。通過將極齒12呈放射狀設(shè)置在鐵心主體11的外周部，從而在相鄰的極齒12間形成六個(gè)燕尾槽狀的切槽13。
[0070]利用上述切槽13來將電樞線圈9卷裝到電樞鐵心8上。
[0071]在此，在鐵心主體11的、與極齒12的根部對應(yīng)的位置處，沿周向形成有六個(gè)分別沿軸向貫穿的、截面呈圓形的空孔lib。更具體來說，在鐵心主體11的通孔Ila與極齒12之間的、比上述通孔Ila與極齒12的根部間的徑向大致中央稍靠通孔Ila —側(cè)的位置處，形成有空孔lib。上述空孔Ilb用于促進(jìn)空氣在電動(dòng)馬達(dá)2的內(nèi)部的對流，并抑制電動(dòng)馬達(dá)2的溫度上升。
[0072]在轉(zhuǎn)軸3的比電樞鐵心8更靠另一端側(cè)的位置處，外嵌固定有整流器10。在上述整流器10的外周面上安裝有十八片由導(dǎo)電材料形成的整流片15。整流片15由沿軸向較長的板狀的金屬片構(gòu)成，并且以彼此絕緣的狀態(tài)沿周向等間隔地并排固定。
[0073]這樣，電動(dòng)馬達(dá)2是永磁體7設(shè)定為四個(gè)(磁極數(shù)為四個(gè)極)、切槽13的個(gè)數(shù)設(shè)定為六個(gè)、整流片15的片數(shù)設(shè)定為十八片的所謂四極六槽十八整流片的電動(dòng)馬達(dá)。
[0074]另外，在各整流片15的靠電樞鐵心8側(cè)的端部一體成型有以朝向外徑側(cè)折返的形態(tài)折曲的豎片16。電樞線圈9的端部掛繞在豎片16上，并通過熔合等方式固定在豎片16上。藉此，整流片15與對應(yīng)于該整流片15的電樞線圈9接通。
[0075]另外，在分別與處于相同電位的整流片15對應(yīng)的豎片16上掛繞有連接線17(參照圖4)，該連接線17通過熔合的方式固定在豎片16上。連接線17用于使處于相同電位的整流片15彼此短路，并且連接線17在整流器10與電樞鐵心8之間拉繞(詳細(xì)情況在后面進(jìn)行說明)。
[0076]這樣構(gòu)成的整流器10處于面對減速機(jī)構(gòu)4的齒輪箱23的狀態(tài)。齒輪箱23由鋁鑄件制的外殼主體42和樹脂制的底板43構(gòu)成，其中，上述外殼主體42形成為在一個(gè)面上具有開口部42a的大致箱狀，并用于收納減速機(jī)構(gòu)4的齒輪組41，上述底板43將外殼主體42的開口部42a封閉。在外殼主體42的電動(dòng)馬達(dá)2 —側(cè)一體成型有電刷收納部22，電動(dòng)馬達(dá)2的整流器10與上述電刷收納部22面對。
[0077](電刷收納部)
[0078]圖3是電刷收納部22的俯視圖。
[0079]如圖3所示，電刷收納部22在齒輪箱23的靠電動(dòng)馬達(dá)2—側(cè)形成為凹狀。電刷收納部22的周壁30形成為截