CN101145713A - 电机的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机的制造方法。将线圈(4a)电连接到换向器(3)上，该换向器包括沿着电介质体(7)的外围表面一个接一个布置的多个换向器片(8)。每一个换向器片(8)包括可滑动接触部(8a)，爪部(8b)和弯曲支点部(8d)。可滑动接触部(8a)被设置在换向器片(8)的一个轴向侧，并且与每一个电刷(6)可滑动地接触。爪部(8b)被设置在换向器片(8)的另一个轴向侧并且与相对应的线圈(4a)接合。弯曲支点部(8d)形成在可滑动接触部(8a)的爪部(8b)上并且在通过熔化电极(D)径向向内地按压爪部(8b)时弯曲。

Description

电机的制造方法
技术领域
本发明涉及一种电机的制造方法。
背景技术
在先前提出的电机的制造方法中，执行线圈连接工艺，以将多个线圈连接到换向器上，该换向器包括多个换向器片，这些换向器片沿着大致圆柱形的电介质体的外周表面在圆周方向上一个接一个地设置。在每一个换向器片的一个轴侧形成可滑动接触部，用以可滑动地接触电刷。此外，与相对应的线圈相接合的爪部(换向器升高片)形成在换向器片的另一个轴侧。在线圈的连接工艺中，与相对应的线圈相接合的爪部被熔化电极径向向内地按压，以将爪部焊接(熔合)到对应的线圈(例如参见日本未审公开号为2004-147495的专利，该专利与US7,084,546B2相对应)。
尽管如此，在上面的线圈连接工艺中，在径向向内按压和焊接爪部时，与被熔化电极所按压的换向器的另一侧(爪部侧)相对的、换向器片的可滑动接触部侧(一个轴侧)，有可能从电介质体径向向外地抬起。这会在换向器的外周表面(可滑动接触部)形成梯级。该梯级的形成可能会产生不合适的换向、震动的产生和/或噪声的产生。
发明内容
本发明致力于上面的缺点。因此，本发明的一个目的是提供一种电机的制造方法，该方法能够限制换向器片的可滑动的接触部在换向器的电介质体的径向方向上径向向外地升高。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种电机的制造方法。该制造方法包括将多个线圈电连接到换向器，该换向器包括多个换向器片，所述多个换向器片沿电介质体的外周表面在大体圆柱形的电介质体的圆周方向上一个接一个地设置。多个换向器片的每一个都包括可滑动接触部，爪部和弯曲支点部。该可滑动接触部被设置在换向器片的一个轴向侧，并且可与多个电源刷中的每一个可滑动地接触。爪部被设置在换向器片的另一个轴向侧。多个线圈中相对应的一个可与爪部接合。弯曲支点部形成在可滑动接触部的爪部侧上，并且在径向向内地按压爪部时可弯曲。多个线圈到换向器的电连接包括：通过以下方式使用熔化电极，以径向向内地按压和焊接与多个线圈中相对应的一个接合的多个换向器片中每一个的爪部，其中所述方式为：通过熔化电极的作用于爪部的推压力，将换向器片的弯曲支点部弯曲。
附图说明
从随后的说明、随附的权利要求书和附图中，本发明及其另外的目的、特征和优点将得到更好的理解，图中：
图1是根据本发明的实施例制造的电机的截面示意图；
图2是描述根据实施例的制造方法制造的换向器的立体图；
图3是用于描述根据实施例的制造方法制造的换向器片的立体图；
图4是用于描述根据实施例的制造方法制造的换向器片的局部截面视图；
图5是通过实施例的制造方法准备的板材的立体图；
图6A和图6B是用于描述根据实施例的制造方法和槽形成冲压的示意图；
图7是显示根据实施例的换向器片的脊部的局部放大示意图；
图8是用于描述根据实施例的制造方法和冲压的示意图；
图9是用于描述根据实施例的制造方法(线圈连接工艺)的示意图；
图10是用于描述换向器片的变形的立体图；以及
图11是用于描述换向器片的另一变形的立体图。
具体实施方式
(实施例)
参考图1至9，将描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的实施例制造的电机的截面示意图。可旋转轴2被电机的电机壳1可旋转地支撑。换向器3和缠绕有线圈4a的电枢芯4被固定到可旋转轴2。在本实施例中，可旋转轴2，换向器3和缠绕有线圈4a的电枢芯4形成电枢。多个磁铁5以与电枢芯4相对的关系被固定到电机壳1的内周表面。此外，多个电源刷6被电机壳1支撑，该电源刷抵靠并且可滑动地接合(可滑动地接触)换向器3。
如图2中所示，换向器3包括电介质体7以及多个换向器片8。电介质体7由介电树脂材料制造，并且成型为大体圆筒形体。换向器片8在电介质体7的圆周方向上围绕着电介质体7一个接一个地布置。在本实施例中，换向器片8的数量为8个，这8个换向器片沿着电介质体7的外周表面以大体相等的角间隔一个接一个地被布置。
换向器片8被形成为如以预定的角间隔切开的大体圆筒体的片。可滑动接触部8a形成在每一个换向器片8的第一轴侧(在图2-4中下侧的一个轴侧)，该可滑动接触部8a可与电刷6可滑动的接合(即可滑动地与之接触)。此外，连接相对应的线圈4a的爪部(换向器升高片)8b形成在每一个换向器片8的与换向器片8的第一轴侧相对的第二轴侧(在图2-4中作为上侧的另一个轴侧)处。
更具体地，薄壁部8c形成在每一换向器片8的第二轴侧。在换向器片8中，在换向器3的径向方向上测量的薄壁部8c的径向壁厚度比可滑动接触部8a的径向壁厚度小(见图3和4)。薄壁部8c的径向壁厚度朝着换向器片8的第二轴端(图2中的顶端)逐渐减小。此外，薄壁部8c的圆周宽度比可滑动接触部8a的圆周宽度小，并且朝着换向器片8的第二轴端逐渐减小。爪部8b从薄壁部8c的轴端(第二轴端)延伸，并且爪部8b与薄壁部8c的轴端(第二轴端)相比具有更小的径向壁厚度和更小的圆周宽度。爪部8b径向地向外弯曲以与相对应的线圈4a接合。当相对应的线圈4a所接合的弯曲爪部8b被熔化电极(fusing electrode或熔化焊条)D径向向内按压、即径向向内靠着薄壁8c(见图2和9)时，线圈4a通过电阻焊接与换向器片8相熔合，因而电连接到换向器片8(爪部8b和薄壁部8c)。
此外，在每一个换向器片8中，弯曲支点部8d形成在可滑动接触部8a的爪部8b侧上，更具体地，形成在可滑动接触部8a和薄壁部8c之间。当线圈4a所接合的爪部8b被熔化电极D径向向内地按压时，弯曲支点部8d相对于可滑动接触部8a径向向内地弯曲，也就是，薄壁部8c相对于可滑动接触部8a径向向内地倾斜。本实施例中的弯曲支点部8d包括宽度减小的槽8e(用作弯曲支点槽)，该槽8e径向凹陷并且沿着圆周方向延伸。宽度减小的槽8e的轴向宽度随着宽度减小槽8e的径向深度变得更深而逐渐地变小。即，在图4中的垂直方向上测量的宽度减小槽8e的轴向宽度，朝着换向器片8的径向外侧、即朝着图4的左侧逐渐减小。在图2至4中，弯曲支点部8d不弯曲，即为了图示的目的薄壁部8c并不相对于可滑动接触部8a倾斜。尽管如此，实际上，如图9中所示，弯曲支点部8d在完全制造的电机中是弯曲的，在利用熔化电极D径向向内地弯曲与线圈4a接合的爪部8b时该电机被生产(见图2和9)。
换向器片8的脊部9嵌设在电介质体中。该脊部9在径向方向(换向器片8的板厚度方向)上从固定到电介质体7的换向器片8的内周表面向内凸起。该脊部9位于换向器片8的圆周中心位置。在换向器片8中，脊部9仅形成在与可滑动接触部8相对应的位置中，而不形成在与薄壁部8c相对应的位置中。突起9a、9b(见图6A至7)以突起9a、9b在与脊部9的突出方向相垂直的方向(圆周方向)上突出的方式形成在脊部9的顶部处。在图3，为了简略起见，突起9a、9b被省略。
具体地，槽9c、9d通过以下方式形成在脊部9的顶表面中：槽9c、9d中的每一个都在相对于脊部9的纵向边缘倾斜的、即相对于脊部9的纵向方向(换向器3的轴向方向)倾斜的对应方向上延伸。这里，应当注意的是，术语“脊部9”贯穿在槽9c、9d形成之前的状态以及槽9c、9d形成之后的状态中的每一状态下的本实施例使用。此外，在图3中，槽9c、9d仅被示意性地指示。每一个槽9c、9d都形成为线性V-形槽，槽的宽度随其深度变得越深而减小。槽9c、9d被布置以在脊部9的顶表面上形成锯齿图案。
突起9a、9b(见图6A至7)在槽9c、9d形成在脊部9中的同时形成在脊部9的相对的侧边上(图7中的顶和底边)。图7是从脊部9的突出方向获取的平面图。图7中，每一根虚线指示对应的突起9a、9b的基端。具体地，图7中，从对应的虚线突出的脊部9的部分用作突起9a、9b。也就是，由槽9c、9d所分离的脊部9的锐角部具有相对小的体积并且很容易变形。脊部9的锐角部被移动，即在垂直于脊部9的纵向方向的方向上被弯曲，以形成突起9a、9b。当具有突起9a、9b的换向器片8的脊部9被嵌设入电介质体7中时，换向器片8被稳固地固定到电介质体7。
下面，将描述上述电机的制造方法。
首先，如图5中所示，准备有电导性板材T，具有恒定高度的多个脊部9(在本实施例中，有8个脊部)被互相平行地设置在该板材上。在脊部9的纵向方向上测量的板材T的宽度被设定为包含换向器3的轴向长度，更具体地包含爪部8b弯曲之前换向器片8的轴向长度。此外，在垂直于脊部9的纵向方向的方向上测量的板材T的长度被设置为，比沿换向器3的外周表面的换向器3的整个圆周长度大对应于板材T的两端处的两个框架部分Ta的量。相邻的每两个脊部9之间的间隔设置为与换向器片8相对应的预定间隔。
下面，如图6A所示，在突起按压工艺中，槽形成冲压器P1朝脊部9按压，以形成槽9c和突起9a(见图7)。具体地，槽形成冲压器P1具有多个按压脊部P1a。每一个按压脊部P1a相对于每一个脊部9的纵向边缘倾斜、即相对于轴向方向倾斜以形成槽9c，并且是渐缩的以具有朝其顶点变小的宽度。当脊部9被槽形成冲压件P1按压时，槽9c形成。另外，同时，在垂直于相对应的脊部9的突出方向的方向上突出的突起9a通过形成槽9c同时地形成。也就是，每一脊部9的锐角部分由相对于脊部9的纵向边缘(相对于轴向方向)倾斜的槽9c分开，并且该锐角部分向外移动且因而在垂直于脊部9的纵向方向的方向(绝缘体7的圆周方向)上向外突出，因而形成了突起9a。此外，在本实施例中，另一槽形成冲压器(未显示)用于冲压脊部9以形成槽9d和突起9b，其中所述另一槽形成冲压器具有与槽形成冲压器P1的按压脊P1a相比在相反的方向让倾斜的按压脊。在本实施例中，像在槽9c、9d和突起9a、9b形成之前的状态一样，在这种状态(即槽9c、9d和突起9a、9b形成后的状态)下的板材T也将被称为板材T。
下一步，在用作弯曲支点部形成工艺的弯曲支点槽按压工艺中，弯曲支点部8d在所有的换向器片8(8个换向器片)仍以板材T形式存在的状态下形成。具体地，如图8中所示，在本实施例的弯曲支点槽按压工艺中，宽度减小槽8e通过冲压器P2形成在按压制品中，从而弯曲支点部8d形成在换向器片8中。本实施例的弯曲支点槽按压工艺与薄壁部按压工艺同时地执行。具体地，冲压件P2包括薄壁部按压部分P2a和宽度减小槽按压脊部P2b。薄壁部按压部分P2a用于同时形成所有的薄壁部8c(8个薄壁部)，所述薄壁部8c在本实施例中是倾斜的。宽度减小槽按压脊部P2b突起并用于形成所有的宽度减小槽(8个宽度减小槽)8e。
下一步，两个框架部Ta(见图5)被切割并且从板材T上去除，以将板材T制成预定尺寸。此外，薄壁部8c和爪部8b在弯曲之前形成。板材T的预定尺寸对应于换向器片8的轴向长度和换向器片8的圆周长度。
然后，在滚轧工艺中，板材T以将脊部9相对被滚轧板材T径向地向内放置的方式被圆柱地滚轧。
然后，在填充工艺中，圆柱滚轧板材T被放置在模具(未显示)中。然后，液态的树脂(熔化的树脂)填充在圆柱滚轧板材T的内部空间中。液态树脂充当介电材料，介电材料在其固化后形成电介质体7.
然后，在树脂固化之后执行的换向器片形成工艺中，圆柱滚轧板材T以相等的角间隔被分成八片，以形成换向器片8。具体地，分割槽11(见图2)在切割操作中形成在圆柱滚轧板材T中。在切割操作中，每一个分割槽11都被形成为从圆柱滚轧板材T的一个轴向端延伸到另一个轴向端，也被形成为从圆柱滚轧板材T的外周表面径向向内地延伸到固化的树脂。按照这种方式，换向器片8和电介质体7被形成。因此，完成了换向器3的制造。在此状态下的换向器3中，线圈4a还没有接合到爪部8b。
下一步，在换向器的安装工艺中，可旋转轴2通过换向器3的电介质体7的中心孔被压配合。
然后，在线圈的安装工艺中，以线圈4a也随后围绕相对应的爪部8b布置的方式，线圈4a缠绕固定到可旋转轴2的电枢芯4，其中所述爪部8b被弯曲以大体在径向方向上延伸。此后，爪部8b进一步弯曲以接合线圈4a(见图4)。
然后，如图9所示，在线圈连接工艺中，熔化电极D被朝着接合线圈4a的相应的爪部8b按压，从而使得爪部8b被径向向内地按压，并且也被熔化、即焊接(电阻焊接)到线圈4a。这个工艺是在弯曲支点部8d被熔化电极D的推压力(按压力)弯曲的同时、即在薄壁部8c相对于可滑动接触部8a倾斜的同时执行的。此时，换向器片8的爪部8b侧(薄壁部8c)相对于换向器片8的可滑动接触部8a倾斜，即，换向器片8的爪部8b侧(薄壁部8c)由于电介质体7的软化而进一步被移动至电介质体7中，电介质体7的软化是焊接时产生的热量导致的。另外，在本实施例的换向器片8中，薄壁部8c形成在爪部8b侧，该薄壁部8c与可滑动接触部8a相比具有更小的径向厚度。因此，与不具有薄壁部8c的换向器片相比，焊接时所产生的热量可更多地集中在爪部8b周围。
然后，包含电枢(可旋转轴2，换向器3和缠绕有线圈4a的电枢芯4)的部件被组装在一起，从而完成了电机的制造。
下面，将描述本实施例的优点。
(1)在线圈连接工艺中，接合线圈4a的爪部8b被熔化电极D径向向内地按压并且焊接。在该线圈连接工艺中，形成在可滑动接触部8a的爪部8b侧上的弯曲支点部8d由熔化电极D的推压力弯曲。也就是，爪部8b侧(薄壁部8c)通过熔化电极D的推压力相对于可滑动接触部8a倾斜。利用这种方式，可以限制径向向外地提升可滑动接触部8a侧的提升力，所述可滑动接触部8a侧(一个轴侧，即图2或9的下侧)与从熔化电极D施加推压力的一侧相反。因此，可以限制或减少可滑动接触部8a侧(一个轴侧)在电介质体7的径向方向上的径向向外的提升。因此，在换向器3(可滑动接触部8a)的外周表面中的梯级(step)的产生被限制或减少，因此不合理换向的产生，震动的产生和/或噪声的产生可以有利地被限制或减少。
(2)弯曲支点部8d通过沿圆周方向延伸的宽度减小槽8e形成。因此，当爪部8b被径向向内地压迫时，弯曲可以在该部分(弯曲支点部8d)中有效地产生。此外，宽度减小槽8e的轴向宽度随着宽度减小槽8e的径向深度变得越深而变小。因此，当爪部8b径向向内地被压迫时，弯曲可以在该部分(弯曲支点部8d)中有效并局部地产生。
(3)宽度减小槽8e通过按压制品(弯曲支点槽按压工艺)形成，从而使得宽度减小槽8e相对容易地形成。
(4)弯曲支点槽按压工艺与用于形成薄壁部8c的薄壁按压工艺同时地执行。因此，与不具有弯曲支点槽按压工艺的方法相比，制造步骤的数量将不会增加。
(5)在所有的换向器片8仍然与单个板材T形成为整体的同时(在板材T的滚轧工艺之前)，弯曲支点部8d形成在板材T中。因此，弯曲支点部8d能够相对容易地形成。在本实施例中，宽度减小槽8e并且由此弯曲支点部8d能够通过单个模具(冲压器P2)简单并且同时地形成。因此，可简化换向器3的制造，也简化了电机的制造。
上面的实施例可以进行如下的修改。
在上面的实施例中，脊部9仅形成在换向器片8中与可滑动接触部8a相对应的位置中，而不形成在与薄壁部8c相对应的位置中。尽管如此，本发明不限制于此。例如，如图10中显示的，脊部9也可以在每个换向器片8中形成在与薄壁部8c相对应的位置，并且相应地改变上面描述的制造方法。在这种情况下，薄壁部按压工艺(弯曲支点槽按压工艺)需要对应于该改变而改变。也就是说，冲压器P2的结构需要变成在与薄壁部8c相对应的位置处不会引起脊部9的部分的不希望的变形的结构。
此外，薄壁部8c的径向厚度可以提高为与可滑动接触部8a相同的径向厚度，并且制造方法可以相应地改变。在该制造方法中，不再需要薄壁部按压工艺。因此，例如，弯曲支点槽按压工艺可以被单独执行。此外，弯曲支点槽按压工艺可以与突起按压工艺同时被执行。具体地，宽度减小槽按压脊部P2b可以形成在槽形成冲压器P1中，以同时执行弯曲支点槽按压工艺和突起按压工艺。即使在这种方式中，弯曲支点槽按压工艺与突起按压工艺同时被执行。因此，与不具有弯曲支点槽按压工艺的方法相比，制造步骤的数量将不增加。
在上面的实施例中，每一个换向器片8的脊部9嵌设在电介质体7内，以将换向器片8固定到电介质体7。尽管如此，本发明并不局限于此。例如，如图11中所示，向后弯曲的钩31可以设置在每一换向器片32的每一个相对轴向端，并且可以嵌设在电介质体7内以将换向器片32固定到电介质体7。在这种情况下，每一制造步骤或工艺会需要改变。例如，用于形成弯曲支点部33的弯曲支点部形成工艺(弯曲支槽按压工艺)和用于弯曲与焊接弯曲支点部33的线圈连接工艺可以包含在该制造方法中。
在上述的实施例中，每一换向器片8的弯曲支点部8d通过圆周方向延伸的宽度减小槽8e形成。可选择地，弯曲支点部8d可以改变为任何其它结构的弯曲支点部，只要弯曲支点部形成在可滑动接触部的爪部侧并且在径向向内按压该爪部时弯曲。此外，制造方法可以利用合适的方式进行变化。例如，弯曲支点部8d可以由刚度低于换向器片的剩余部分(例如可滑动接触部)的材料形成。此外，例如，宽度减小槽8e可以改变为具有与其深度无关的恒定轴向宽度的弯曲支点槽。在这种情况下，制造方法的弯曲支点槽按压工艺需要被修改变以与该种改变相对应。
在上面的实施例中，宽度减小槽8e由按压制品(presswork)形成。尽管如此，本发明并不局限于此。例如，宽度减小槽8e(弯曲支点槽)可以通过使用例如单点工具的切削工艺(机械加工)形成。也就是说，可以取消弯曲支点槽按压工艺，以单独执行薄壁部按压工艺，并且增加用于通过切削(机加工)形成宽度减小槽8e的切削工艺。
另外的优点和变形本领域的技术人员可以轻易地获得。因此，本发明在更其更广的意义上并不局限于显示和描述的具体细节。

Claims (6)

1.一种电机的制造方法，包括以下步骤：
将多个线圈(4a)电连接至换向器(3)，该换向器(3)包括多个换向器片(8，32)，所述多个换向器片(8，32)沿着电介质体(7)的外周表面、在大体为圆柱形的电介质体(7)的圆周方向上一个接一个地布置，其中：
多个换向器片(8，32)中的每一个都包括：
可滑动接触部(8a)，所述可滑动接触部设置在换向器片(8，32)的轴向侧，并且可与多个电源刷(6)中的每一个可滑动地接触；
爪部(8b)，该爪部设置在换向器片(8，32)的另一个轴向侧，并且可与多个线圈(4a)中相对应的一个接合；以及
弯曲支点部(8d，33)，所述弯曲支点部形成在可滑动接触部(8a)的爪部(8b)侧，并且在径向向内地按压爪部(8b)时可弯曲；并且
将多个线圈(4a)电连接到换向器(3)包括，通过利用施加到爪部(8b)的熔化电极(D)的推压力来弯曲换向器片(8，32)的弯曲支点部(8d，33)的方式使用熔化电极(D)，以径向向内地按压和焊接多个换向器片(8，32)中的每一个的爪部(8b)，所述爪部(8b)与多个线圈(4a)中的相对应的一个相接合。
2.如权利要求1中所述的制造方法，其中，多个换向器片(8)中的每一个的弯曲支点部(8d，33)包括弯曲支点槽(8e，34)，所述弯曲支点槽(8e，34)径向地凹陷并且在圆周方向上延伸。
3.如权利要求2中所述的制造方法，进一步包括：
通过按压制品在多个换向器片(8，32)的每一个中形成弯曲支点槽(8e，34)。
4.如权利要求3中所述的制造方法，进一步包括：
在通过按压制品在换向器片(8)中形成弯曲支点槽(8e)的同时，通过按压制品在多个换向器片(8)的每一个中的弯曲支点槽(8e)的爪部(8b)侧上形成薄壁部(8c)，其中多个换向器片(8)中每一个薄壁部(8c)的径向壁厚小于换向器片(8)的可滑动接触部(8a)的径向壁厚。
5.如权利要求3中所述的制造方法，进一步包括：
通过在换向器片(8)的脊部(9)的项部上形成至少一个槽(9c，9d)而在多个换向器片(8)的每一个中形成至少一个突起(9a，9b)，所述脊部径向向内地突出并且适于嵌设在电介质体(7)内，从而使得所述至少一个突起(9a，9b)在垂直于所述脊部(9)的突出方向的方向上突出，其中所述至少一个突起(9a，9b)的形成与通过挤压制品在换向器片(8)中形成弯曲支点槽(8e)同时地执行。
6.如权利要求1至5中任一项所述的制造方法，进一步包括：
在板材(T)中形成多个换向器片(8d，32)的所有的弯曲支点部(8d，33)；
在所有的弯曲支点部(8d，33)形成之后，将所述板材(T)滚轧成圆柱形体；
在圆柱滚轧板材(T)的径向内部空间内填充形成电介质体的液态树脂；以及
通过在树脂固化时以预定的角间隔将圆柱滚轧板材分开，形成多个换向器片(8，32)。
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