CN101263643A - 电动机及带有电动机的电动工具 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于有效地冷却树脂模制电枢的发热,特别是有效地冷却具有树脂模制电枢的电动机和包括该电动机的电动工具中的线圈的发热。为了有效地冷却树脂模制电枢2a的发热,特别是为了有效地冷却线圈2e的发热,在模制树脂填充层9a的外周面上为每一个狭槽2g设置开式凹槽2j,模制树脂填充层9a填充在芯部2f的其中嵌入有线圈2e的狭槽2g中。用于形成模制树脂填充层9a的成型模具由可以沿着四个滑动方向(沿着芯部的径向)拆分的四个部件构成。
Description
技术领域
本发明涉及具有树脂模制电枢的电动机,在该树脂模制电枢中,缠绕在电枢芯部的狭槽中的线圈被模制树脂覆盖,本发明还涉及带有该电动机的电动工具。
背景技术
在例如用于研磨作业的盘式研磨机等便携式电动工具的领域中,由于整流子式电动机较小、较轻以及起动扭矩较高,所以通常将整流子式电动机用作旋转动力源。在这种电动工具中,常见的是,在用于容纳整流子式电动机的电动机壳体部分的旋转轴方向上的一个端侧布置有动力传递壳体部分,该动力传递壳体部分用于容纳齿轮、心轴等部件,这些部件将该旋转轴的输出传递到例如盘式研磨体等安装到该旋转轴前端部上的工具。此外,常见的是,在电动机壳体部分的旋转轴方向上的另一个端侧布置有用于容纳例如驱动开关等电路的手柄壳体部分。
在上述电动工具中会遇到下列问题。在研磨铁料时产生的研磨废料和在切削石材时产生的切削废料通过设置在手柄壳体部分或动力传递壳体部分中的用于吹送冷却空气的窗口进入电动机壳体。因此,损坏电枢的线圈。特别是损坏线圈从芯部狭槽伸出的端部并导致导线磨损或断裂。
为了解决导线磨损或断裂的问题,如同JP-A-7-123618、JP-A-8-140318和JP-A-7-123642中所披露的那样,提供了这样一种众所周知的技术,即:通过模具成型用模制树脂层覆盖位于电枢的芯部狭槽中的线圈部分和位于该芯部狭槽外部的线圈端部。通过这种技术,在电枢的芯部狭槽中的线圈部分和在该芯部狭槽外部的线圈端部被模制树脂层覆盖。因此,可以防止研磨废料或切削废料的侵入而引起导线磨损或断裂。当将高导热性材料用于这种技术中的模制树脂时,可以在不降低冷却性能的情况下防止发生导线磨损或断裂。
发明内容
然而,在上述树脂模制电枢中,一般来说,为了简化模具的结构以便提高生产率以及为了减少在电枢芯部的外周面上引起的风阻损失,如图7所示,将模制树脂层9a填充到其上缠绕有线圈2e的芯部2f的狭槽中,直到模制树脂层的周面与该芯部的外周面相同,以便可以使芯部2f的所有周面是齐平的。因此,降低了电枢的冷却效果。特别是降低了线圈2e的冷却效果,升高了线圈温度。特别在电动工具的情况下,根据作业状况,电动工具在很多情况下是在重负荷条件下使用。因此,有必要防止线圈温度过度升高。
本发明的一个目的在于提供一种具有树脂模制电枢的电动机,其中可以提高该电枢的电枢线圈的冷却性能。
本发明的另一个目的在于提供一种具有树脂模制电枢的电动机,其中可以通过为该电枢的每一个芯部狭槽设置开式凹槽来提高该电枢的冷却性能。
本发明的另一个目的在于提供一种使模制电枢成型的方法或者提供这样一种树脂模制电枢,即:可以为该电枢的每一个芯部狭槽设置相对任意的开式凹槽,并且可以在不降低批量生产性能的情况下设定可拆分的模具的数目和滑动角。
本发明的另一个目的在于提供一种电动工具,该电动工具设置有包括树脂模制电枢的电动机。
下面将说明为解决上述问题而实现的本发明的典型特征。
根据本发明的一个方面,一种电动机包括固定在旋转轴上的电枢,所述电枢包括:芯部,其具有多个沿着轴向延伸的狭槽;线圈,其在所述多个狭槽中沿轴向缠绕在所述芯部周围;一对线圈端部,其布置在所述芯部的轴向两端,缠绕在所述狭槽中的线圈在所述一对线圈端部处沿着轴向从所述狭槽伸出;冷却风扇,其固定在所述旋转轴上;以及模制树脂填充层,其用于覆盖缠绕在所述多个狭槽中的线圈,并用于填充所述多个狭槽,直到在每一个狭槽中所述模制树脂填充层的周面与所述芯部的外周面相同,所述电枢还包括:开式凹槽,其形成于填充到所述多个狭槽中的模制树脂填充层的周面上,并沿着轴向延伸。
根据本发明的另一个方面,就每一个狭槽而言,在所述狭槽中的模制树脂填充层上形成的开式凹槽在与轴向垂直的径向上的横截面尺寸与在邻近所述狭槽的一对狭槽中形成的横截面尺寸不同。
根据本发明的另一个方面,所述一对线圈端部分别被模制树脂覆盖层覆盖。
根据本发明的另一个方面,填充到每一个狭槽中的模制树脂填充层由以下列方式进行模制而形成的层构成:将可以沿着所述芯部的径向中的至少四个方向分成多个部分的模具闭合在所述芯部的外周面上并进行模制,并且所述开式凹槽是通过设置在所述模具的型腔内的伸出部而形成的。
根据本发明的另一个方面,一种电动工具包括:电动机,所述电动机包括电枢,所述电枢固定在旋转轴上,所述电枢包括:芯部,其具有多个沿着轴向延伸的狭槽;线圈,其在所述多个狭槽中沿轴向缠绕在所述芯部周围;一对线圈端部,其布置在所述芯部的轴向两端,缠绕在所述狭槽中的线圈在所述一对线圈端部处沿着轴向从所述狭槽伸出;冷却风扇,其固定在所述旋转轴上;以及模制树脂填充层,其用于覆盖缠绕在所述多个狭槽中的线圈,并用于填充所述多个狭槽,直到在每一个狭槽中所述模制树脂填充层的周面与所述芯部的外周面相同,所述电枢还包括:开式凹槽,其形成于填充到所述多个狭槽中的模制树脂填充层的周面上,并沿着轴向延伸。
根据本发明的另一个方面,在所述电动工具中,就所述电枢的每一个狭槽而言,在所述狭槽中的模制树脂填充层上形成的开式凹槽在与轴向垂直的径向上的横截面尺寸与在邻近所述狭槽的一对狭槽中形成的横截面尺寸不同。
根据本发明的另一个方面,在所述电动工具中,所述电枢的所述一对线圈端部分别被模制树脂覆盖层覆盖。
根据上述方面,在电枢芯部的每一个狭槽中设置有开式凹槽,该开式凹槽在覆盖缠绕线圈的模制树脂填充层上沿着轴向延伸。因此,可以有效地冷却用树脂模制而成的电枢产生的热量,并且可以抑制线圈温度升高。
通过参考本说明书的下列说明和附图,本发明的上述目的和其它目的以及上述方面和其它方面将变得更加清楚。
附图说明
图1是示出其中使用第一实施例的整流子式电动机的电动工具的局部剖视图。
图2是示出本发明第一实施例的树脂模制电枢的总体结构的局部剖视图。
图3是图2所示树脂模制电枢的芯部沿线A-A截取的剖视图,并且图3也是芯部的模具部分的剖视图。
图4是示出图3所示树脂模制电枢的芯部的放大剖视图。
图5是示出本发明第二实施例的树脂模制电枢的芯部的放大剖视图。
图6是示出实施例的树脂模制电枢的温升的特性图。
图7是示出现有技术的树脂模制电枢的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图,详细说明本发明的实施例。就此而言,在用于说明实施例的所有附图中,相同的附图标记用于表示相同的部件而省略重复的说明。
图1是示出电动工具的侧剖视图,其中将本发明实施例的整流子式电动机应用于盘式研磨机。首先,下面参照图1说明电动工具的总体结构。盘式研磨机100包括:电动机壳体3,其由树脂材料制成,用于容纳整流子式电动机(通用电动机)2,在该整流子式电动机中使用了本发明的树脂模制电枢2a;齿轮盖4,其由金属材料制成,与电动机壳体3的一个端侧连接;开关手柄部分8,其用于容纳整流子式电动机2的开关7和开关电路(未示出);以及电源线8b。容纳在电动机壳体3中的整流子式电动机2包括:树脂模制电枢2a,其固定在旋转轴2d上;以及定子2b,其固定在电动机壳体3上。在旋转轴2d的输出侧固定有冷却风扇2c。当冷却风扇2c旋转时,从形于成开关手柄部分8中的吸入窗口8a引入用于冷却的外部空气(冷却空气流)。该冷却空气流在形成于电动机壳体3、树脂模制电枢2a和定子2b之间的间隙中流动,然后从设置在齿轮盖4中的排出窗口(未示出)排出到大气中。在齿轮盖4中,容纳有如下部件:第一锥齿轮(小齿轮)5a,其安装在整流子式电动机2的旋转轴2d上;以及第二锥齿轮5b,其与第一锥齿轮5a啮合。整流子式电动机2的旋转轴2d的扭矩方向转换成与该方向垂直的方向。旋转轴2d的扭矩传递到心轴6。盘形研磨体(研磨石)1是将要安装在前端部上的工具,其安装在心轴6上。因此,可以用盘形研磨体1执行研磨或切削作业。盘形研磨体1的半圆形部分被保护罩1a覆盖。
在作业人员使用盘式研磨机100的情况下,进行如下操作。通过布置在开关手柄部分8中的开关7打开整流子式电动机2的驱动电源。作业人员握住开关手柄部分8和设置在齿轮盖4中的侧部手柄(未示出),并将盘形研磨体1推向工件(要进行机加工的工件),以便进行铁料的研磨作业或者进行石材的切削作业。例如,在切削石材的情况下,在切削过程中产生石材的切削废料。这样产生的石材切削废料从设置在开关手柄部分8中的吸入窗口8a吸入电动机壳体3中。当切削废料吹送到树脂模制电枢2a的线圈2e上时,会损坏线圈2e,这会成为导线磨损或断裂的原因。然而,根据本发明的树脂模制电枢2a,如图2和图3(沿图2中的线A-A截取的剖视图)所示,芯部2f的狭槽2g中的线圈2e被模制树脂填充层9a覆盖,而线圈2e沿着芯部2f的旋转轴方向向两个端部伸出的线圈端部2e1、2e2分别被模制树脂覆盖层9b、9c覆盖。因此,可以防止例如切削废料或研磨废料等异物损坏线圈2e。此外,如图3所示,模制树脂填充层9a覆盖设置在芯部狭槽2g中的线圈2e,在模制树脂填充层9a上沿着芯部2f的旋转轴方向形成有用于散热(冷却)的开式凹槽2j。因此,通过冷却风扇2c吸入的冷却空气流可以有效地冷却树脂模制电枢2a产生的热量,特别是线圈2e产生的热量。也就是说,可以在不降低树脂模制电枢2a的冷却效果的情况下,通过开式凹槽2j防止发生导线磨损或断裂。
下面参照图2和图3说明树脂模制电枢2a的结构和制造方法。树脂模制电枢2a是使用图2中示意性示出的模具10、11、12借助于树脂模制而制成的。在本实施例中,模制树脂覆盖层9b、9c用于覆盖一对线圈端部2e1、2e2,由于对模制树脂覆盖层9b、9c进行成型的线圈端部模具11、12的型腔内周面形成为圆锥形或碗形,所以模具11、12分别由单一体构成,模具10可以沿着旋转轴方向拆分(滑动),闭合模具10,然后进行成型。
另一方面,就对芯部2f的狭槽2g中的线圈2e进行树脂模制的芯部模具10而言,为了在狭槽2g中的模制树脂填充层9a的外周面上形成开式凹槽2j,芯部模具10由四个部件10a、10b、10c、10d构成,这四个部件可以沿着芯部2f的径向中的至少四个方向拆分。当这四个部件构成的模具10如图2所示闭合在芯部2f的外周面上时,通过模制形成模制树脂填充层9a。通过每一个模具部件10a至10d的伸出部10x形成开式凹槽2j。就此而言,如图2所示,树脂模制电枢2a通过树脂绝缘层2k与旋转轴2d电绝缘,该树脂绝缘层嵌入形成于旋转轴2d的外周面上的螺旋凹槽2m中,并且覆盖旋转轴2d的外周面。在本实施例中,由于电动机壳体3也是由绝缘材料(树脂材料)制成的,所以树脂绝缘层2k与电动机壳体3一起构成双重绝缘结构。
下面更详细地说明图3所示芯部模具10的实施例。在本实施例的整流子式电动机2中,树脂模制电枢2a的狭槽2g的数目为16。如前所述,芯部模具10属于可以分成四个金属部件10a、10b、10c、10d的四分滑动类型。就芯部模具10而言,一个模具(每一个模具部件10a、10b、10c、10d)覆盖四个狭槽2g。当沿着旋转轴方向看树脂模制电枢2a时,每个模具可以从旋转轴2d的中心沿着间隔为90°的径向滑动。图4是示出其中设置有图3所示开式凹槽2j的芯部的横截面的四分之一的放大图。
在图3和图4所示实施例中,在芯部2f的外周面上设置在每一个狭槽2g中的开式凹槽2j的形状具有相同的尺寸。考虑到芯部模具10的滑动方向和狭槽2g之间的位置关系,为了提高完成模制之后树脂模制电枢2a与芯部模具10的脱模性能,有必要沿着滑动方向设定5°的拔模斜度。考虑到上述情况,优选的是,开式凹槽2j的横截面形状基本上为图4所示的三角形。换言之,优选的是,图3所示芯部模具10的伸出部10x的横截面形状基本上伸出为三角形。如图4所示,缠绕的线圈2e容纳在芯部2f的每一个狭槽2g中,并且由例如不饱和聚酯等热固性树脂制成的模制树脂层9a填充在线圈2e之间。在芯部2f的外周面上,为每一个狭槽2g设置有开式凹槽2j。由于前述情况,在树脂模制电枢2a旋转操作时,由冷却风扇2c产生的冷却空气流流入开式凹槽2j中。此外,由于树脂模制电枢2a的由开式凹槽2j构成的冷却表面积也增大,所以可以有效地冷却线圈2e的发热。在图4所示实施例中,当芯部2f的外径设定为53.2mm,开式凹槽2j的宽度设定为4mm,而开式凹槽2j的深度设定为2mm时,开式凹槽2j的表面积是348mm2。当用输入容量为约2500W的整流子式电动机2做试验时,与芯部外周面齐平的常规树脂模制电枢相比,如图6的特性图中点“a”所示,可以将线圈2e的温升抑制为不超过约92K(开尔文)。
对于芯部2f的每一个狭槽2g来说,根据本发明形成的开式凹槽2j的形状可以不同。图5是示出本发明第二实施例的开式凹槽2j的截面形状的视图。在这种情况下,开式凹槽2j的截面形状基本上为梯形。考虑到脱模性能,对于位于靠近滑动方向(滑动方向在图5的情况下是45°径向)的径向上的位置的狭槽2g,可以设置表面积较大的开式凹槽2j,即可以设置凹槽底部宽度较大的开式凹槽2j。当如上所述使得开式凹槽2j的截面形状对于每一个狭槽不同时,可以增大开式凹槽2j的表面积。在该第二实施例中,当以与第一实施例相同的方式将芯部2f的外径设定为53.2mm,将开式凹槽2j的宽度设定为4mm,而将开式凹槽2j的深度设定为2mm时,该开式凹槽的平均表面积是425mm2。因此,如图6的特性图中点“b”所示,由于面积增大,即面积大于第一实施例的开式凹槽表面积348mm2,可以提高树脂模制电枢2a的冷却性能。因此,可以将线圈2e的温升减小为不超过85K。
开式凹槽2j的横截面形状不限于上述实施例的具体形状。可以在不脱离模具的脱模性能所允许的范围的情况下进行变型。图6的特性图中点“c”表示在这样情况下的线圈2e的温升,即:使用上述四分式模具并使开式凹槽2j的表面积小于第一和第二实施例中的表面积,即:使开式凹槽面积为300mm2。在这种情况下,由于开式凹槽的表面积减小,所以线圈2e的温度升高。可以在图6中清楚地看出,当增大开式凹槽2j的开式槽部的表面积时,可以减小树脂模制电枢2a的温升。特别是可以减小线圈2e的温升。
以上基于本发明的实施例对本发明进行了具体说明。然而,应当注意到,本发明不局限于上述具体实施例。所属领域的技术人员可以在不背离本发明的范围和要旨的情况下进行变型。
Claims (7)
1.一种电动机,包括:
电枢,其固定在旋转轴上,所述电枢包括:
芯部,其具有多个沿着轴向延伸的狭槽;
线圈,其在所述多个狭槽中沿轴向缠绕在所述芯部周围;
一对线圈端部,其布置在所述芯部的轴向两端,缠绕在所述狭槽中的线圈在所述一对线圈端部处沿着轴向从所述狭槽伸出;
冷却风扇,其固定在所述旋转轴上;以及
模制树脂填充层,其用于覆盖缠绕在所述多个狭槽中的线
圈,并用于填充所述多个狭槽,直到在每一个狭槽中所述模制树脂填充层的周面与所述芯部的外周面相同,
其中,所述电枢还包括:
开式凹槽,其形成于填充到所述多个狭槽中的模制树脂填充层的周面上,并沿着轴向延伸。
2.根据权利要求1所述的电动机,其中,
就每一个狭槽而言,在所述狭槽中的模制树脂填充层上形成的开式凹槽在与轴向垂直的径向上的横截面尺寸与在邻近所述狭槽的一对狭槽中形成的横截面尺寸不同。
3.根据权利要求1或2所述的电动机,其中,
所述一对线圈端部分别被模制树脂覆盖层覆盖。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动机,其中,
填充到每一个狭槽中的模制树脂填充层由以下列方式进行模制而形成的层构成:将可以沿着所述芯部的径向中的至少四个方向分成多个部分的模具闭合在所述芯部的外周面上并进行模制,并且
所述开式凹槽是通过设置在所述模具的型腔内的伸出部而形成的。
5.一种电动工具,包括:
电动机,所述电动机包括固定在旋转轴上的电枢,所述电枢包括:
芯部,其具有多个沿着轴向延伸的狭槽;
线圈,其在所述多个狭槽中沿轴向缠绕在所述芯部周围;
一对线圈端部,其布置在所述芯部的轴向两端,缠绕在所述狭槽中的线圈在所述一对线圈端部处沿着轴向从所述狭槽伸出;
冷却风扇,其固定在所述旋转轴上;以及
模制树脂填充层,其用于覆盖缠绕在所述多个狭槽中的线圈,并用于填充所述多个狭槽,直到在每一个狭槽中所述模制树脂填充层的周面与所述芯部的外周面相同,
所述电枢还包括:
开式凹槽,其形成于填充到所述多个狭槽中的模制树脂填充层的周面上,并沿着轴向延伸。
6.根据权利要求5所述的电动工具,其中,
就所述电枢的每一个狭槽而言,在所述狭槽中的模制树脂填充层上形成的开式凹槽在与轴向垂直的径向上的横截面尺寸与在邻近所述狭槽的一对狭槽中形成的横截面尺寸不同。
7.根据权利要求5或6所述的电动工具,其中,
所述电枢的所述一对线圈端部分别被模制树脂覆盖层覆盖。
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