電機電樞的製作方法

2023-05-21 19:11:36

專利名稱：電機電樞的製作方法
技術領域：
本發明涉及電機用電樞和配置這樣一種電樞的電機。
用於電機的普通電樞主要包括以疊片組形式的鐵芯，在該鐵芯一端的整流子，在該鐵芯另一端的襯套，用以防止繞組對著電機殼體內側的摩擦，並用以固定電機的長度，以便在兩支撐軸承之間提供預定的端部遊隙，還包括由鐵芯支撐並通過一定長度的導線與整流子連接的繞組。鐵芯，整流子和襯套以壓配合各自安裝在電機軸上，通常它們之間有間距。這種電樞存在幾個缺點，如該電樞沿長度方向的剛性有時較小，因此，當徑向荷施加在電機殼體外端軸部分時，使該軸彎曲，並造成該電樞失去平衡。這種彎曲破壞了電機的性能。如果載荷過大，會導致軸完全斷裂。又如，整流子或襯套沿軸在很大軸向載荷作用之下運動時，可能引起端部遊隙過大。此外，當電樞在要求迅速加速和減速應用條件下，在軸上的扭轉變形就會在電樞上產生扭轉共振，引起控制問題。
當電樞被起動或停止時，在普通電樞裡的加速和減速力連同由於自加熱引起的導線的熱膨脹和熱收縮，以及轉動的離心力和一切外部的振動引起相互緊靠著排列的導線相互摩擦，並將其絕緣層磨損掉，因此引起線圈短路，電機失去工作效能。此外，纏繞線圈與整流子連接的那段長度導線是懸掛在空氣中的，並通過鉛焊或熔焊與整流子相連接，一般已遭受一些脆化。作用在導線的這些自由長度上的加速和減速力，離心力和外部的振動會引起導線破壞，並與電機脫開。
此外，經常發生在普通電樞繞組裡的局部過熱引起溫度上升，並由於絕緣破壞而出現故障。
在普通電樞裡，尤其是具有奇數電極對的電樞裡，確保每個槽裡銅量的均勻分布和/或在每個槽裡相對電樞旋轉軸銅的配置均勻分布總是困難的，這就產生導致振動的不平衡度。
此外，增加一些用於閉鎖的元件是眾所周知的，這些元件位於或靠近於整流子並與整流子或至整流子繞組的線圈引線連接。這些元件是脆性的，並且它們和它們的連接端部可能由于振動力而遭受嚴重的損壞。
另外，在普通電樞裡，在繞組導線和整流子之間或上述元件之間的連接處使用的一些釺焊料會沉積在周圍部位上。一段時間後，當電機運轉時，這些釺焊料在整流子表面或在電刷裝置上蒸發和再凝聚，引起電機發生故障。
而且由於普通電樞鐵芯不均勻切槽表面的阻抗作用和槽裡本身的空腔引起的氣流損失會對電機產生能量損失。
這些缺點的大部分可以通過用塑料殼體將繞組，繞組線圈與整流子連接的那段長度導線封裝起來解決。封裝防止了各個繞圈和導線之間的相對位移，從而防止了摩擦和損壞。塑料殼體還用來將電樞的熱點散開，以形成更好的熱平衡系統。它還可以改善電樞的機械平衡和剛性。
嵌入式整流子一般認為是不好的，因為它們導致電刷磨損率增加，並且通常用於支撐整流子片的塑料材料與整個整流片摩擦。所以，最好是使用一個在各個整流片之間設有槽的整流子。但是，當以塑料殼體封裝繞組，纏繞線圈與整流子連接的那段長度導線時，可以發現，該塑料材料沿著這些槽流動，這是一個嚴重的缺點。
本發明的一個方面是提供一個電機用電樞，它包括電機軸，安裝在軸上的鐵芯，由鐵芯支撐的繞組，安裝在該軸上的整流子，該整流子具有許多整流子片，在各片之間帶有槽，並且繞組與整流子相連接，注入模製塑料材料的殼體，用於封裝繞組和繞組與整流子連接的導線，和當注入塑料模製殼體時，用於防止塑料材料沿槽流動的裝置，該裝置包括若干個伸向整流子靠近繞組一端的整流子片之間槽內的支臂，以便當注塑模製殼體時，防止塑料材料沿著槽流動。
本發明的另一方面是提供一種製造電機用電樞的方法，該電樞包括一支撐電樞繞組的鐵芯，與繞組相連接的整流子，整流子包括許多整流子片，各片之間具有槽，其中各繞組和連接各繞組和整流子的導線都封裝在注塑成型方法製成的塑料殼體內，其中該裝置是在注塑成型之前裝在整流子上的，以便當塑料殼體注塑成型時用以防止塑料材料沿著槽流動，所述裝置包括若干個伸向整流子的靠近繞組的一端各整流片之間的槽內的支臂。
下面將參照附圖，以舉例的方式對本發明進行更詳細地說明，其中

圖1是現有電機，去除部分外殼的分解透視圖;
圖2是本發明電樞一實施例的側視圖，它可以取代圖1所示的電樞;
圖3是沿圖2Ⅲ-Ⅲ線切取的截面圖;
圖4是沿圖3Ⅳ-Ⅳ線切取的縱向截面圖;
圖5是表示在圖4所示用來堵塞塑料材料沿整流子槽流動用的塑料環的平面圖;
圖6是沿圖5Ⅵ-Ⅵ線切取的截面圖。
首先參考圖1，圖中所示電機是一個小功率永久磁鐵直流電機，它包括一個一端封閉的圓柱形罐狀外殼10和安裝在外殼另一端的塑料端蓋11，該端蓋一般是由尼龍製成的，二個定子磁鐵12和13以普通的方式固定在該外殼裡，電樞14通過分別安裝在端蓋11和外殼10封閉端上的軸承16和17之間支撐著，以便在外殼內並在兩個定子磁鐵之間旋轉。端蓋11支撐著二個電刷支板18和19，每一個支板上帶有一碳刷20。該電刷支板18和19分別與通過端蓋11上的小孔伸出的接線端21和22相連接。
電樞14包括一層疊的鐵芯23和整流子24，它們都以過盈配合的方式裝在軸25上。鐵芯23具有五個(在這個例子裡)蘑菇形截面的磁板片26並沿著軸25由整流子24間隔開。
在磁板片26之間的槽27內容納著電樞繞組28，該繞組28與整流子24的整流片相連接。
襯套9也安裝在軸25上，防止繞組28的端部圈與外殼10的封閉端相摩擦。
一環形閉鎖變阻器29釺焊在每個整流子片上。
上述這種結構在本領域裡是眾所周知的。
在圖2和圖3所示的電樞不同於圖1所示的電樞，其繞組28封裝在塑料如尼龍殼體30內，封裝過程通過注塑成型來實現，該術語包括壓縮或注塑成型，殼體30的外表面是採用模壓成形而不是纏繞而成，如圖3所示，該塑料在槽27裡充滿任何未佔據的空隙內，並且如圖2所示，不僅封裝著包括其端部圈的繞組28，而且還封裝著變阻器和將繞組線圈與整流子片24連接起來的導線。實際上，在導線和整流片之間的連接端部也被保護起來。
最好是由塑料，如尼龍製成的環31(見圖4，5和6)，以緊配合安裝在整流子24上，並具有若干個等角度間隔的其數目等於整流子片數目的軸向伸出支承32並在每個支承32上具有一個軸向細長的徑向向內伸出支臂33。環31沿其自由端以滑配安裝在整流子24上，支臂33分別位於整流子片之間的各個槽內。徑向向外伸出爪34設置在支承32的自由端，以便與變阻器29相接觸。並對該環相對於整流子24進行軸向定位。當殼體30注塑成形時，環31防止了塑料流進整流子片之間的槽內。同時，支承32和爪34不是主要的，重要的是支臂33要具有足夠的剛性，以便它能承受注塑成型壓力並堵住沿槽流動的塑料。
意圖是使環31保持在整流子上並位於殼體內。但是，設計一個在殼體30注塑成型後可拆下的環是可能的。
如圖示，殼體30具有平滑的旋轉對稱的端部表面，但是。這些端部表面可以開槽，或者製成高低不平表面以便當電樞轉動時，產生空氣端流由此增強冷卻。實際上，殼體3可以做成帶推動空氣風扇的形狀或帶推動液體的葉片泵的形狀。
每根導線都由塑料殼體30進行充分地固定並防止所有的移動，因此，短路或接地線圈就不會出現，也不會發生連接繞組線圈和整流子片的導線的斷裂。
殼體30提供了一附加的散熱器，以防止繞組上的熱點的發展，並進一步以有利的條件改變電樞的熱時間常數。
如圖3所示，槽27裡的導線分布不同於槽對槽的分布，這樣會產生導致前述的振動的不平衡度。填充在槽27內的塑料具有高於空氣的密度，儘管它不能完全消除這些不平衡因素，但改善了旋轉的不平衡力。
殼體30通過將繞組28，鐵芯23，整流子24和襯套9集成一體，提高了電樞的總體剛性。由於這種結果可使用一根較細的軸25。無論如何，在鐵芯23的一端和整流子24之間，以及在鐵芯另一端和襯套9之間設置一個附加支撐即使該電機在重載荷下，例如蝸杆傳動也能防止電樞24和襯套9朝著鐵芯23的軸向竄動。
殼體30給閉鎖元件(在這個例子裡是電阻器29，或封裝在裡面的任何其他元件)提供一定的機械強度，而且把釺焊料包封起來，防止了它的蒸發和在整流子或電刷裝置上隨後的再凝聚。
由於在電樞裡所有的空隙都用塑料填滿，所以電樞表面比普通電樞表面更平滑。該電樞表面由於氣流損失減少的結果而呈現較小的牽引阻力。
如果該電機在流體(例如液體或氣體)流動的環境使用時，電機裡的扭矩損失較小。存在於氣體或液體內的平滑的外形產生較低的表面阻力，並且消除了大部分通常由電樞鐵芯23裡槽引起的渦流，此外，與普通電樞比較，對流體流動的限制較小。
殼體30可以塗有無光澤的黑色顏料，在這種情況，殼體30的大的表面面積將增加電樞的熱輻射率。
殼體30也可包括一個或多個下述各種附加添加劑或選用添加劑(a)添加劑，例如鐵粉，用以改變電樞的導磁性並減少電機磁流的阻抗。
(b)一種傳導粉，例如銅粉，用以在整流子24的整流片之間提供一阻力分流，這種阻力分流可用作一放電元件，以釋放在繞組線圈裡產生的電感能量。
(c)另一添加劑，例如金屬粉，可以是磁性或非磁性的，用以改善塑料本體的熱傳導性。
上述實施例僅僅是舉例的方式提供的，對於熟悉本技術領域的人員來說，在不違背本發明的範圍的情況下，顯然將會作出各種改變型。
權利要求
1.一種電機上用的電樞，其特徵在於它包括一個電機軸，一個安裝在該軸上的鐵芯，由鐵芯支撐著的繞組，安裝在該軸上的整流子，該整流子上具有許多整流片，片間帶有槽，所述的繞組與該整流子相連接，一個注塑成形的塑料殼體，該殼體封裝著上述繞組和連接該繞組與整流子的導線，還包括防止塑料殼體注塑成形時沿著槽流動塑料材料的裝置，該裝置帶有若干個伸向靠近繞組的整流子一端的各整流片之間的槽內的支臂，以便與塑料殼體注塑成形時用以堵塞沿該槽流動的塑料材料。
2.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中所述裝置包括一個安裝在整流子上的環，而上述支臂是由該環徑向伸出的。
3.如權利要求2所述的電樞，其特徵在於該環具有若干個軸向伸出支承，而上述支臂是由該支承徑向向內伸出的。
4.如權利要求3所述的電樞，其特徵在於其中的徑向向外伸出爪是設置在該支承的自由端，用以固定該環與整流子的軸向相對位置。
5.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中該塑料外殼具有一外表面，其形狀是在注塑成形時由注塑模的形狀形成的。
6.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於所述的塑料材料包括一種用以改變電樞導磁性的添加劑。
7.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中所述的塑料材料包括一種其上分布黑顏色的添加劑。
8.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中所述的塑料材料包括一種用以改善殼體的熱傳導率的添加劑。
9.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中所述的塑料材料包括一種具有歐姆效應的添加劑。
10.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中所述的塑料材料是尼龍。
11.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中所述塑料殼體的外表面至少一部分是高低不平的，以便當該電樞旋轉時，產生空氣擾動。
12.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中風扇或泵葉是與塑料殼體形成整體結構。
13.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於其中所述的繞組一部分安裝在鐵芯槽內，在槽內任何未佔據的空隙由塑料材料填充。
14.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於它包括一個安裝在軸上的遠離整流子的鐵芯端並與鐵芯之間有一定間距的襯套，在鐵芯和襯套之間的軸部分被封裝在塑料材料裡。
15.如權利要求1所述的電樞，其特徵在於它包括一個或多個封裝在塑料材料裡的閉鎖元件。
16.一種電機用電樞的製造方法，該電樞包括一支撐電樞繞組的鐵芯，和與繞組相連接的整流子，該整流子包括許多在其間有槽的整流片，其特徵在於其中該繞組和將繞組與整流子連接的導線被封裝在注塑成形的塑料殼體裡面，還在於所述裝置是先於注塑成形放置在整流子上的，以便當塑料殼體注塑成形時塑料材料用以防止塑料材料沿這些槽流動，所述裝置具有若干個伸進靠近繞組一端整流子整流片之間的各個槽內的支臂。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於其中該裝置包括安裝在整流子上的環，所述的支臂從環上徑向向內伸出，其支臂數量與整流子槽的數量相等，該支臂要固定在各個槽裡並具有足夠的剛性，以便當塑料殼體注塑成型時用以堵塞塑料材料沿著這些槽流動。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於其中該環具有若干個軸向伸出支承，上述支臂是由這些支承徑向向內伸出的。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於其中在所述支承的自由端設有徑向向外伸出的爪，以便固定該環與整流子的軸向相對位置。
20.一種電機用的電樞，該電樞包括一電機軸，一個安裝在該軸上的鐵芯，一個安裝在該軸上的整流子。該整流子具有許多在其間帶開口槽的整流片，還包括與整流子連接的繞組，一個注塑成型的塑料殼體，該殼體將繞組和連接繞組與整流子的導線封裝起來，其特徵在於在靠近繞組端部設有阻塞槽的裝置，所述的裝置當注塑成型時，用以防止塑料材料沿著這些槽流動。
全文摘要
一種電機用的電樞，該電樞具有由安裝在軸(25)上的鐵芯(23)支撐著的繞組(28)。繞組(28)和連接繞組與整流子(24)的導線被封裝在塑料注塑殼體(30)裡面，該塑料材料一般是尼龍，環(21)具有若干個徑向向內伸出的支臂(33)，其數量與安裝在整流子上的整流子槽數相等。該支臂位於整流子的整流子片之間的各個槽裡，並具有足夠的剛性。以便當塑料材料的殼體注塑成型時用以阻塞塑料材料沿這些槽流動。
文檔編號H02K13/04GK1040291SQ89104760
公開日1990年3月7日 申請日期1989年7月6日 優先權日1988年7月6日
發明者陸敬潔 申請人:德昌電機股份有限公司