CN1041154C

CN1041154C - 制造旋转电机的方法

Info

Publication number: CN1041154C
Application number: CN96103385A
Authority: CN
Inventors: 市川秀树; 佐治良平
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2016-03-27
Also published as: CN1137702A; JP3541534B2; JPH08331813A; US5745977A

Abstract

提供一个由多个薄片组成的电枢铁芯，薄片有多个槽和一个中心孔。然后，下线圈条再与上线圈条和绝缘材料一起被放到相应的槽中，使得在一个槽内的下线圈条之一的线圈端部与在另一个槽内的上线圈条之一的线圈端部碰在一起。在相遇的线圈端部焊接好以后，轴被插入中心孔内。

Description

制造旋转电机的方法

本申请是在1995年3月27日提交的Hei 7-68234和1995年12月18日提交的Hei 7-329327日本专利申请的基础之上提出的(并要求其优先权)，它们的内容引用于此以作参考。

本发明涉及一种制造诸如车用起动电动机这样的旋转电机的方法。

小型直流电动机的转子通常经过下列各步骤制成：制造一个轴和一个电枢铁芯，模压成整流子，在电枢铁芯上绕制电枢线圈，把整流子压配于轴上并将电枢线圈和整流子连接起来。

日本专利未经审查出版物sho 63-194541公开了一种有许多个整流子片的整流子，这些片具有模压在一个绝缘模压圆柱内的带斜坡的内部和形成一个与碳刷相接触的表面的外部。从整流子片的相应的内部和外部的边缘形成一个竖片，由此来消除电枢线圈的线圈端部的隆起。

但是，上述的传统整流子的竖片具有相当大的直径，因而要经受相当大的离心力。其结果是，如果电动机以高速运转，则由于整流片扭弯的结构，该绝缘模压的圆柱将不能支持这个竖片。由于整流片和碳刷因摩擦而产生的热从碳刷接触表面到竖片的传热途径是相当的长，温度会变得如此之高以致要损坏模压圆柱。

本发明就是考虑到上述问题而进行的，本发明的主要目的就是要提供一种制造旋转电机的方法，这种电机可以用作高功率和高速度的机器。

本发明的另外一个目的是提供一种改进的旋转电机的制造方法，其中一个轴是在电枢线圈被安装到电枢铁芯中并且焊接以后，再压配到电枢铁芯上去的。

本发明的另一目的是提供一种制造旋转电机的方法，它包括下列步骤：提供一个具有多个槽和一个中心开口的圆柱形电枢铁芯，提供下线圈条，每条都有一个直线部分和从直线部分的相对两端沿着径向延伸的线圈端部，提供上线圈条，每条都有一个直线部分和从直线部分的相对两端沿着径向延伸的线圈端部，把下和上线圈条的直线部分和绝缘物嵌入相应的槽内，把每个槽内的上线圈条的线圈端的每个尖端部分连接到相应偏移过了的槽内的下线圈的线圈端部的每个相应的尖端部分，以形成一匝的电枢线圈，最后把轴压配到电枢铁芯的中心开口中。

本发明的还有的目的是提供一个制造旋转电机的方法，其中在上述连接步骤中包括这些步骤：用一个冷却构件可旋转地固定住下线圈条的尖端部分的内表面于电枢铁芯的一个中间部分，把焊接焊炬放在需要连接的下和上线圈条的尖端部分的附近，把其尖端部分要连接的线圈条接地，把需要连接的尖端部分焊接在一起，以一设定的角度旋转电枢铁芯，以便把另一对需要连接的尖端部分靠近焊炬，重复这些接地、焊接、旋转各步骤直到所有的尖端部分都连接完为止。

本发明还有一个目的是提供一种制造旋转电机的方法，其中上述的冷却构件通过在其中的冷却液的循环而维持冷却温度。

与先有技术的制造旋转电机的方法相比，本发明的方法具有下列优良效果：

由于在接线过程中轴还没有插入到电枢铁芯内，可以在高生产率的条件下保证焊接部分有足够的冷却。

此外，焊接步骤可以在短时期内完成。

由于冷却构件通过在其中的冷却液的循环而维持冷却温度，这样就可以通过它来保证对线圈条有足够和均匀的冷却。

本发明的其它目的、特点和性能以及本发明的有关部分的功能将从对下面的详细说明、所附的权利要求和附图的研究而变得更清楚。在这些图中：

图1是说明按照本发明所制造的旋转电机的截面侧视图；

图2是说明示于图1中的旋转电机的部分电枢的截面前视图；

图3A是说明在成形前平坦的线圈导体的透视图；

图3B是说明部分成形的线圈条的透视图；

图3C是说明成形后的线圈条的透视图；

图4是表明示于图1中的旋转电机的电枢在制造过程中的示意前视图；

图5是表明按装配顺序的电枢铁芯、线圈条和其它部件的分解图；

图6是用于按照本发明的制造方法中的焊接系统的示意图；

图7是表明按照第一实施例的线圈条焊接的示意图；

图8是说明在焊接线圈条之后的电枢铁芯的截面侧视图；和

图9A、9B和9C是表明按照第二实施例的线圈条焊接的示意图。

优选实施例将参考后面附图而说明。

(第一实施例)

直流电动机的转子1具有一根转轴11、电枢铁芯12、由上线圈条14和下线圈条15组成的电枢线圈13，和绝缘片21、22和23，如图1所示。电枢铁芯12由钢片叠合而成，这些钢片是把薄钢片用冲压机冲压出来的。

在电枢铁芯12的圆周部分形成多个轴向延伸的槽12a以便在其中容纳由上下线圈条14和15构成的电枢线圈13，在槽齿上形成丫形的齿尖12b，槽齿形成于每个槽12a的双侧，如图2所示。在把电枢线圈13放入槽内之后，这些丫形齿尖被弯曲以便把线圈13固定在槽12a内，同时将磁通引导到电枢铁芯12。

图3A、3B和3C表明上线圈条14是如何形成的：用作上线圈条的平坦导体片14A是用1毫米厚或更厚一些的铜板冲压而成的，以形成一个直线部分14a，斜坡的线圈端部14b从直线部分14a在相对两侧以相反方向并和直线部分成θ_b角而延伸，而尖端部分14c则从线圈端部在相对方向与其成角度θ_c而延伸，如图3A所示；尖端部分14c以相同的方向弯曲成约90度，如图3B所示；而线圈端部14b则弯曲约90度而成为U形，如图3c所示。

下线圈条15基本上以同样方式形成，所以对下线圈条的说明此处从略。

直部部分14a和15a(未示出)，斜坡线圈端部14b和15b(未示出)以及尖端部分14c和15c(示于图7)可以先分别制造再连接在一起，以形成如图3c所示的U形线圈条。

当直线部分14a放在槽12a中时，线圈端部14b从相对于电枢铁芯端面的两端从槽中伸出并和从同一槽沿着径向所画的直线成θ角。其结果是，位于电枢铁芯一侧的上线圈条14的线圈端部14b形成了表面型的整流子，如图4所示。下线圈端部15b的角度θ和上线圈端部14b的角度是不同的。

电枢线圈13之一的制造步骤将参考图5而予以说明，因为同样的制造步骤可以用于所有其它线圈。

绝缘片21在开始时就放在电枢铁芯12的相对两端，同时槽绝缘物17嵌入槽12a之一内。槽绝缘物17可用绝缘粉末涂层来代替。然后，U形的下线圈条15放在槽12a中的槽绝缘物17上。接着(在所有下线圈条都以相同方式放入相应的槽中之后)，把绝缘片22放在下线圈条15的相应的线圈端部15b上，下线圈条位于电枢铁芯12的相对的两端，然后一个槽绝缘物18被嵌入槽12a中以覆盖下线圈条15的直线部分15a。接着，U形的上线圈条14之一被放在槽12a中的槽绝缘物18上。然后，上线圈条14的尖端部分14c放在位于另外一个槽内的另一个下线圈条15的尖端部分15c上，这另一个槽相对于容纳上述的上线圈条的槽之间偏移若干个槽，如图7所示。

这样，相应的下和上线圈条14和15都如上述以相同的方式放到所有的槽12a中，同时尖端部分14c和15c的表面14d和15d用一个TIG(钨惰性气体)焊接系统100(示于图6中)焊接在一起。

焊接系统100由下列部件构成：一个基座40、一台电动机41、一个减速单元42、一个转台43、一个上夹持器44、一个上部条冷却构件45、一个下部条冷却构件46、一个焊接焊炬47、一个焊接控制器101、一台计算机或定序器102、一个电动机控制单元103、一个屏蔽气体供应单元104、一台高频电压发生器105、一个冷却水供应单元106和一个电源单元110。

转台43由电动机41经减速单元42驱动，并夹持和转动装在其上的诸如电枢铁芯12这样的工件。上夹持器44从上面固定住工件。上部条冷却构件45覆盖线圈条的尖端部分14c和15c的表面14d和15d，并冷却除表面14d和15d的其余部分以防止熔化。下部条冷却构件46放在下线圈条15的尖端部分15c的下面以冷却除线圈条的尖端部分14c和15c的表面14d和15d之外的那些部分。冷却构件46举起并扩展尖端部分15c以便和上线圈条14的尖端部分14c相接触。焊炬47由一个由钨制成的电极、一个冷却水通道和一个屏蔽气体喷嘴组成，并产生一个电弧48以熔化并连接上和下线圈条14和15的表面14d和15d。

焊接控制器101以受控的通断定时来控制电弧48的功率而操纵电焊炬47。计算机或定序器102控制焊接系统100的操作，包括工件装载、工件的转动速度和电焊炬的定序与功率控制。电动机控制单元103控制电动机41的速度和通断定时。屏蔽气体供应单元104向焊接部分提供屏蔽气体以保证稳定的焊接状况。高频电压发生器105向焊炬47提供焊接所需的高频电压。冷却水供应单元106使在焊炬47内部的冷却水循环。

由焊接系统100实现的焊接步骤将在下面参考图7而说明。

在所有的槽12a中都带有上和下线圈条14和15的电枢铁芯12作为工件被装在转台43上，上条和下条的冷却构件45和46被移动到相应地与靠近尖端部分14c的线圈端部14b和下线圈条15的尖端部分15c这两部分相接触。然后，在尖端部分14c和15c的表面14d和15d被TIG焊接系统100连续地焊接的同时，转台42、上条和下条的冷却构件45和46和工件一起由电动机41经减速单元42一起转动。

在这种情况下轴11没有被插入到电枢铁芯12中，因此，下条冷却构件46可以在没有形状和大小的限制下提供足够的冷却能力。

在这以后，丫形齿尖12b被弯曲成如图2中的虚线所示，以便固定住电枢线圈13的线圈条14和15。然后，如有需要，绝缘构件23和24分别固定在绝缘片22上以形成如图8所示的带有电枢线圈13的完整的电枢铁芯12，最后把轴11压配到电枢铁芯12的中心开口，以完成如图1所示的转子。

(第二实施例)

第二实施例参考图9A、9B和9C而说明。

在上条冷却构件46中形成了冷却水通道46a。冷却水通道46a可以如图9B和9C所示被形成以提供进水口和出水口。

(变化)

上和下线圈条14和15可以在形成如图3C所示的U形状之前嵌入到槽12a中。在这种情况下，线圈端部14b和15b与尖端部分14c和15c是在此以后弯曲的。虽然本发明已结合它的优选实施例并参考附图作了详细说明，但应指出，对于熟悉本技术的人来说各种变化和修改将是很明显的。这些变化和修改应该理解为包括在如所附权利要求所定义的本发明的范围之内的。

Claims

1.一种制造旋转电机的方法，其特征在于包括下列步骤：

提供一个具有多个槽和一个中心开口的圆柱形电枢铁芯；

提供下线圈条，它们每一个都有直线部分和线圈端部，这些端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸并分别以相对于径向直线的一定角度沿相反方向倾斜；

提供上线圈条，它们每一个都有直线部分和线圈端部，这些端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸并分别以相对于径向直线的一个不同角度沿相反方向倾斜；

把上述的下和上线圈条的上述直线部分和绝缘物一起嵌入相应的槽内；

把每个槽内上述上线圈条的上述线圈端的每个尖端部分与在相应的偏移了的槽内的上述下线圈条的上述线圈端的每个相对应的尖端部分相连接，以形成一匝电枢线圈；和

把轴压配到上述电枢铁芯的上述中心开口中。

2.如权利要求1所要求的制造旋转电机的方法，其特征在于，其中

上述连接步骤包括下列步骤：

用一个冷却构件把上述下线圈条的上述尖端部分的内表面可旋转地固定在上述电枢铁芯的中心部分；

把焊炬安放在要连接的上述下和上线圈条的上述一对尖端部分的附近；

把具有要连接的上述尖端部分的上述线圈条接地；

焊接上述要连接的尖端部分；

把上述电枢铁芯旋转一设定的角度以便把另一对要连接的尖端部分靠近到上述焊炬；和

重复上面所说的接地、焊接和旋转等步骤直到所有的尖端部分连接好为止。

3.如权利要求2所要求的制造旋转电机的方法，其特征在于，其中

所述的冷却构件由在其中的循环冷却液维持冷却温度。

4.一种制造旋转电机的方法，其特征在于包括的步骤为：

冲压出多个具有若干个槽和一个中心开口的薄片；

把上述多片薄片叠合在一起以形成一个圆柱形电枢铁芯；

准备下线圈条，它们每个都有直线部分和线圈端部，该端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸并分别与一条径向的直线成一角度而以相对方向倾斜；

准备上线圈条，它们每个都有直线部分和线圈端部，该端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸并分别与一条径向直线成一不同角度而以相对方向倾斜；

把上述下和上线圈条的上述直线部分和绝缘物一起嵌入相应的槽内；

把每个槽内的上述上线圈条的上述线圈端的每个尖端部分电焊到在相应的经过偏移的槽内的上述下线圈条的上述线圈端的每个相应的尖端部分上，以形成一匝电枢线圈；和

随后把轴压配到上述电枢铁芯的上述中心开口中。

5.一种制造旋转电机的方法，其特征在于包括下列各步骤：

提供一个圆柱形电枢铁芯，它具有若干个槽，在上述槽间有丫形的齿尖和一个中心开口；再提供下线圈条，它们的每一个分别位于上述的槽内并有直线部分和从该直线部分的相对两端沿径向延伸的线圈端部；以及提供上线圈条，它们的每一个被放置在每个槽内经过绝缘物而处在每个下线圈之上，它们各有一个直线部分和从上述直线部分的相对两端沿径向延伸的线圈端部；

弯曲丫形齿尖，以分别固定上述下和上线圈条的上述直线部分于上述各槽中；

用冷却构件把上述下线圈条的上述线圈端部的尖端部分的内表面可旋转地固定在上述电枢铁芯的中心部分；

把焊炬放在需要焊接的上述下和上线圈条的一对上述尖端部分的附近；

把需要连接的具有上述尖端部分的线圈条接地；

焊接需要连接的上述尖端部分；

转动上述电枢铁芯一预定的角度以便把另一对需要焊接的尖端部分靠近焊炬；

重复上述的接地、焊接和旋转各步骤直到所有各上述的尖端部分都已连接；和

然后，把轴压配到上述电枢铁芯的上述中心开口中。

6.一种制造旋转电机的方法，其特征在于包括下列步骤：

提供一个具有多个槽和一个中心开口的圆柱形电枢铁芯；

提供下线圈条，它们每一个都有轴向直线部分和线圈端部，这些端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸；

提供上线圈条，它们每一个都有轴向直线部分和线圈端部，这些端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸；

把每个槽内上述上线圈条的上述线圈端部的每个尖端部分与在相应的偏移了的槽内的上述下线圈条的上述线圈端的每个相对应的尖端部分相连接，以形成一匝电枢线圈；和

上述连接步骤包括下列步骤：

用一个配置在上述中心开口的冷却构件压上述下线圈条的上述尖端部分的内表面；

把焊炬安放在要连接的上述下和上线圈条的一对上述尖端部分的附近；

把具有要连接的上述尖端部分的上述线圈条接地；

焊接上述要连接的尖端部分；

把上述电枢铁芯旋转一设定的角度以便把另一对要连接的尖端部分靠近到上述焊炬；

重复上面所说的接地、焊接和旋转等步骤直到所有的上述尖端部分连接好为止；

在上述焊接步骤的同时，用上述冷却构件冷却上述尖端部分；

从上述中心开口移走上述冷却构件；以及

在上述冷却步骤之后和上述移走上述冷却构件的步骤之后，把轴压配到上述电枢铁芯的上述中心开口中，从而使所述轴占据原来由上述冷却构件所占据的空位。

7.一种制造旋转电机的方法，其特征在于包括的步骤为：

冲压出多个具有若干个槽和一个中心开口的薄片；

把上述多片薄片叠合在一起以形成一个具有中心开口的圆柱形电枢铁芯；

准备下线圈条，它们每个都有轴向直线部分和线圈端部，该端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸；

准备上线圈条，它们每个都有轴向直线部分和线圈端部，该端部从该直线部分的相对两端沿径向延伸；

把每个槽内的上述上线圈条的上述线圈端部的每个尖端部分电焊到在相应的经过偏移的槽内的上述下线圈条的上述线圈端部的每个相应的尖端部分上，以形成一匝电枢线圈；和

在上述冷却步骤的同时，将上述尖端部分的各部分压到插在上述中心开口内的水冷却构件上；

从上述中心开口移走上述水冷却构件；以及

在上述冷却步骤之后和上述移走上述冷却构件步骤之后，把轴压配到上述电枢铁芯的上述中心开口中，从而使上述轴占据原来由所述水冷却构件所占据的空位；

其中所述焊接步骤包括下列步骤：

把具有要连接的上述尖端部分的上述线圈条接地；

焊接上述要连接的尖端部分；

重复上面所说的接地、焊接和旋转等步骤直到所有的上述尖端部分连接好为止。

8.一种制造旋转电机的方法，其特征在于包括下列各步骤：

提供一个圆柱形电枢铁芯，它具有若干个槽，在上述槽间有丫形的齿尖和一个中心开口；再提供下线圈条，它们的每一个分别位于上述的槽内并有轴向直线部分和从该直线部分的相对两端沿径向延伸的线圈端部；以及提供上线圈条，它们的每一个被放置在每个槽内经过绝缘物而分别处在每个下线圈之上，它们各有一个轴向直线部分和从上述直线部分的相对两端沿径向延伸的线圈端部；

弯曲上述丫形齿尖，以分别固定上述下和上线圈条的上述直线部分于上述各槽中；

把水冷却构件放置在上述电枢铁芯中心部分的上述中心开口内；

把上述下线圈条的上述线圈端部的尖端部分的内表面压到上述水冷却构件上；

把焊炬放在要焊接的上述下和上线圈条的一对上述尖端部分的附近；

把要连接的具有上述尖端部分的线圈条接地；

焊接要连接的上述尖端部分；

转动上述电枢铁芯一设定的角度以便把另一对要连接的尖端部分靠近焊炬；

重复上述的接地、焊接和旋转各步骤直到所有上述的尖端部分都已连接；

从上述中心开口移走上述水冷却构件；以及

在上述冷却步骤之后和上述移走上述水冷却构件之后，把轴压配到上述电枢铁芯的上述中心开口中从而使上述轴占据原来由上述水冷却构件所占据的空位。