CN1041983C

CN1041983C - 小型电动机

Info

Publication number: CN1041983C
Application number: CN94117491A
Authority: CN
Inventors: 由比俊弥
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1999-02-03
Anticipated expiration: 2014-10-20
Also published as: DE69412029T2; DE69412029D1; US5459365A; EP0650244A1; JPH07123666A; CN1106173A; JP3224648B2; EP0650244B1

Abstract

一种小型电动机，包含有成形成装有永久磁体的带底空心圆筒的壳体、装在壳体开口端上的端盖及具有电枢铁心与换向器的转子，用树脂制成并成形成空心圆筒的套筒跟铁心与换向器同轴装设，在套筒的至少一个端面设有间隙；在铁心与换向器上沿周向按一定间距设有面对套筒的至少一个端面的多个槽口；用于压装入任一槽口内的凸出部分别一体形成在套筒的两个端面上；在这些凸出部的中间部位上设有沿套筒的轴线伸展的槽口。

Description

小型电动机

本发明涉及一种用于例如电动工具中的小型电动机，具体涉及一种改进构成电枢铁心的铁心与换向器的周向相对位置的定位精度以及转子的轴向长度精度、并使装配操作容易的小型电动机。

图1是一个以部份纵剖的形式示出的常规小型电动机的前视图。在图1中，标号1指的是一个由诸如软钢这样的金属材料制成的、成形成一个带底空心圆筒形体的、并具有例如弧段状永久磁体2固定地装到其内周表面上的壳体。标号3指的是一个由例如热塑性树脂材料制成的并成形成使其可装到壳体1的一个开口端上的端盖。标号4指的是一个转子，它包含一个面对永久磁铁2的电枢铁心5和一个换向器6，并可旋转地支承在分别设置在壳体1与端盖3上的轴承7与8上。标号9指的是一个穿过转子4的轴。

标号10指的是一个由导电材料制成的、成形成片状的、在其自由端具有用于跟换向器6的外周表面滑动接触的电刷11的、并设置在端盖3内的刷臂。多个电气连接到刷臂11上的端子12用例如紧定螺钉13固定地装在端盖13内。电功率可以从一个外部电源经过端子12、刷臂10、电刷11和换向器6馈到电枢铁心5的绕组上。

采用上述的结构，当电流馈入电枢铁心5的绕组时，就会给放置在由固定地装到壳体1的内周表面上的永久磁体2所形成的磁场内的转子4赋予旋转力，从而导致转子4旋转以驱动一个通过一体地设置在转子4内的轴9连接到小型电动机上的旋转电动工具。

图2是一个示出图1中的换向器6的附近部位的放大前视图。图3A与3B是沿图2的剖切线A-A与B-B截取的横向剖视图。相同的部份用跟图1相同的标号标示。在图2、3A与3B中，标号14指的是一个由例如薄铁片层叠形成的铁心，绕组(未示出)绕制在其上以形成电枢铁心。标号15指的是一个中心部份，标号16是臂，标号17是极靴，全都一体成形。标号18指的是在对应于臂16的周向部位设置在中心部份15上的槽口。在图2、3A与3B中，臂16、极靴17和槽口18各有5个，沿周向等间隔地设置着。

标号19指的是一个由一种绝缘材料制成的并成形成一个空心圆筒形体的连接铁心构件。多个在横截面上成形成弧段形体并具有在其面对铁心14的侧边上与其一体成形地设置着的、基本上成U形的凸舌20的换向器片21沿周向等间隔地固定地装到连接铁心构件19的外周表面上。标号23指的是在连接铁心构件19的面对铁心14的端面上跟连接铁心构件19一体成形成使其可以压装到设在铁心14上的任一个槽口18内的凸出部。

采用上述结构，在铁心14与换向器6装到轴9上以后，将换向器6的相对周向位置设置成使凸出部23跟图2的铁心14上的槽口18的任一个匹配地对准(见图3B)，然后将凸出部23压装入槽18内，直到铁心14的端面跟换向器6的连接铁心构件19的端面接触为止。通过这样装配，两个构件都可以相互定位并固定地装配好。

采用常规类型的小型电动机，铁心14与换向器的相对周向位置通过将凸出部23压装入槽口18内而得以保持住。但是，由于在圆周方向上的槽口18与凸出部23的宽度，即使在预定的尺寸容差内，也会有一些变异性，压装余量也会有波动。这就使凸出部23压装到槽口18内出现困难。

这将会导致铁心14与换向器之间出现的不足够的连接强度，并且在极端情况下装配不成功。此外，凸出部23的侧表面可能在上述压装操作中被槽口18的侧边切出碎屑，或甚至会将凸出部弄破裂。这些碎屑掉入电动机构件内，或者是降低了定位精度，都会降低电动机的性能。

在槽口18与凸出部23之间设置余隙，可以有助于装配操作，而且可避免凸出部23掉碎屑或破裂。但是这将使铁心14与换向器6之间产生相移，导致小型电动机的功能与寿命出现变异性。

图1所示的转子4在轴承7与8之间的轴向长度L由用于调整轴9的突出尺寸的垫圈24、推力衬套25、构成电枢铁心5的铁心14、换向器6和调整垫圈26的长度的总和来决定。为了适应这种情况，就需要麻烦的操作来选配具有多种厚度的调整垫圈26进行搭配来调整所需的长度L。

本发明的第一目的在于提供一种可以改进铁心与换向器的相对周向位置的定位精度的含有电枢铁心的小型电动机。

本发明的第二目的在于提供一种可以改进转子的轴向长度精度的小型电动机。

本发明的第三目的在于提供一种容易装配的小型电动机。

图1是一个常规小型电动机的部分剖开的前视图。

图2是一个示出图1所示的换向器的附近部位的放大前视图。

图3A与3B分别是沿图2的剖切线A-A与B-B截取的横向剖视图。

图4是示出本发明的第一实施例的主要部分的前视图。

图5A与5B分别是示出图4所示的换向器的放大左侧视图与放大前视图。

图6是示出图4所示的铁心的右侧视图。

图7A与7B分别是示出图4所示的套筒的放大左侧视图与放大前视图。

图8是示出图7A与7B所示的凸出部附近部位的放大透视图。

图9是示出设在图7A与7B所示的套筒30的两个端面上的凸出部35的可能的相对位置的端视图。

图10A与10B分别是本发明的第二实施例的铁心的端视图与换向器的端视图。

图11是示出用于定位图10A中的铁心14与图10B中的换向器6的套筒30的示例的端视图。

图12是本发明的第三实施例的小型电动机的横向剖视图。

图4是示出本发明的第一实施例的一个前视图；图5A与5B分别是示出图4中换向器的放大的左侧视图与放大的前视图；图6是示出图4中的铁心的右侧视图；图7A与7B分别是示出图4中的套筒的放大的左侧视图与放大的前视图；图8是描述图7A与7B中的凸出部的附近部位的放大透视图。相同部份用图1至图3A与3B所示的标号来标示。

在图4中，标号30指的是一个将在下面描述的、用例如热塑性树脂材料制成的、成形成一个空心圆筒形体并分别带有间隙g₁与g₂地装在铁心14与换向器6之间的套筒。这些间隙g₁与g₂可以设置在套筒30的至少任一端面上。在图5A与5B中，多个槽口31设置在跟在换向器6的左侧上的槽缝22同样的圆周部位上。标号32指的是一个轴孔。在图6中标号33也是指一个轴孔。轴孔33以及轴孔32成形成使一根图4中所示的轴9可穿过其中。

在图7A、7B与8中，套筒30上设有一个用于容纳图4中所示的轴9的轴孔34。标号35指的是一体成形在套筒30的两个端面的每一端面上的凸出部。该凸出部35的周向宽度W设定成使凸出部35可压装入图5A、5B与6所示的槽口31与18中。在凸出部35的中部沿着套筒30的轴向设置一个槽口36。标号37指的是形成在凸出部35的外侧上的倒角部份。

采用上述的结构，铁心14、套筒30与换向器6同轴地装到轴9上，如图4所示，分别设在套筒30两端上的凸出部35(见图7A与7B)设置成使其与设置在图5A、5B与6所示的设在换向器6与铁心14上的任何一个槽口31与18相匹配。因此，两端上的凸出部35可以分别容易地压装入槽口31与18的任一个相应槽口内，从而可以实现铁心14与换向器6的周向定位与临时装配。图1所示的转子4的轴向长度可以通过调整图4所示的间隙g₁与g₂(g₁不一定要等于g₂)而容易地设定到一个预定长度上。在实现上述的临时装配后，套筒30、铁心14与换向器6通过粘结剂或其它合适的手段紧固地粘合在一起，然后将预定数量的绕组绕在铁心14上并电连接到换向器6上。

图9是示出设置在图7A与7B所示的套筒30的两个端面上的凸出部35的可能相对位置的端视图。在图9中，以虚线示出的凸出部35a表示一个压装入图6所示的铁心14上的最上面的槽口18内的凸出部，而以实线示出的凸出部35b表示一个压装入图5A与5B所示的换向器6上的一个相应槽口31内的凸出部。即，即使凸出部35a与35b的相对位置所形成的中心角设定成如图9所示而不是如图7A所示的成180°，图5A、图5B和6所示的换向器6与铁心14可以正确地定位。

在一个结构中，如果设在图5A与5B所示的换向器6上的槽口31跟设在图6所示的槽口18相对设置成使槽口31与18在投影到一个与电动机的轴线垂直相交的平面上时相互处在对方相邻两个的中间，设在具有n个槽口的、图9所示的套筒30上的凸出部35a与35b的相对位置之间的中心角一般可以以下列方式表示。

设凸出部35b与作为基准的凸出部35a之间的顺时针中心角为ω，则

ω=[(1+2m)／n]×180°- - - - -(1)其中m为任意一个正整数，包括0。因此，中心角可以设定成从此方程式导出的任何一个数值。

图10A与10B分别是示出本发明的第二实施例的铁心与换向器的端视图。相同的部份用图5A、5B与6中的相同标号来标示。图10A与图10B示出三个设置在同样的周向相对位置上的槽口18与31。即使在此结构中，铁心14与换向器6可以用图7A与图7B所示的套筒30来定位。

图11是示出可用于定位图10A与图10B所示的铁心14与换向器6的套筒30的示例的端视图。相同的部份用图9所示的相同标号来标示。从图11中可清楚看出，在此结构中设在套筒30上的凸出部35a与35b的相对位置所形成的中心角只能是120°。

在一个其槽口18与31的相对关系如图10A与10B所示的结构中，设在具有n个槽口的、图11所示的套筒30上的凸出部35a与35b的相对位置之间的中心角ω可以以跟上述方程式(1)同样的方式求得：

ω=(m／n)×360°- - - - -(2)

这样，中心角可以设定成从此方程式(2)导出的任何一个数值。

图12是本发明的第三实施例的小型电动机的横向剖视图。相同的部份用图1中的相同标号来标示。图12示出所谓“扁型”的小型电动机，在这种电动机中，壳体1的外形成形成一个鼓形，壳体1的在壳体1内跟永久磁体2与2的两端接触的两侧之间的距离制成小于壳体1的、永久磁体2与2固定地装在其内表面上的两侧之间的距离。在这种类型的小型电动机中，在连接电刷11与11的中心的连线与永久磁体2与2之间的中心线之间的夹角设定成θ，以维持刷臂10的有效长度和对电枢的电输入，如图12所示。

这就需要在转子与换向器(两个都没有示出，见图1中的标号4与6)之间设置一个相位差θ。换句话说，在图12中换向器的相位要沿顺时针方向领先θ。在这种类型的小型电动机中，可使用图9与11所示的套筒30，但在此两图中的凸出部35a与35b的相对位置之间的中心角ω必须按以下方式来设定：

ω=[(1+2m)／n]×180°+θ- - -(3)

ω=(m／n)×360°+θ- - - -(4)

虽然本实用新型所示的实例是角ω用压装入铁心14的槽口18内的凸出部35a投影在一个跟电动机轴线垂直相交的平面上的位置作为基准来设定，但是压装入换向器6的槽口31的凸出部35b也可以用作基准。中心角ω可以通过设定用于在模制套筒30的金属模中模制凸出部35a与35b的模腔的相对位置来合适地设定。

具有上述结构与操作的本发明可以实现以下的效果。

(1)可以改进构成电枢的铁心与换向器之间的相对周向定位精度，同时防止了发生相对位移。因此，可以获得一种具有稳定性能与寿命的小型电动机。

(2)可以改进转子的轴向长度精度，由于减小了轴承之间的余隙而降低了振动与机械噪声。

(3)由于设在套筒两个端面上的凸出部赋有弹性变形功能，使铁心与换向器可以容易地及可靠地装配好。

(4)根据第(3)项的效果，可以消除了以前在电动机装配时经常碰到的凸出部掉屑或破裂的问题，从而提高了生产率。

Claims

1．一种小型电动机，它包含：一个由金属材料制成的、成形成一个带底空心圆筒形体的、并具有永久磁体固定地装到其内周表面上的壳体，一个包含一个面对该永久磁体的电枢铁心和一个换向器的转子，和一个装到该壳体的一个开口端上并具有跟该换向器滑动接触的电刷和电连接到该电刷上的端子；该转子通过分别设在该壳体的底部上与该端盖上的轴承可旋转地支承着，其特征在于，在构成该电枢铁心的铁心与该换向器之间设有一个用树脂材料制成的并成形成一个空心圆筒形体的套筒，该套筒跟该铁心与该换向器同轴设置，并在装配时在该套筒的至少一个端面上设有一个间隙；多个面对该套筒的端面的槽口分别在周向上按一定的间距设置在该铁心与该换向器上；在该套筒的两个端面的每一个上一体设置有用于压装入任一个所述槽口内的凸出部；在该凸出部的中间部份设有一个沿着该套筒的轴线伸展的槽口。

2．按权利要求1所述的小型电动机，其特征在于，所述套筒、所述铁心及所述换向器用粘结剂粘结在一起。

3．按权利要求1所述的小型电动机，其特征在于，设在所述铁心与所述换向器上的n个所述槽口设置成使一组所述的槽口的投影到一个跟电动机的轴线垂直相交的平面上的位置设置在另一组所述槽口的相邻槽口的中间，设置在该套筒的两个端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之间的中心角ω设定如下：

ω=[(1+2m)／n]×180°其中m是任意一个正整数，包括0。

4．按权利要求1所述的小型电动机，其特征在于，设在所述铁心与所述换向器上的n个所述槽口设置成使所述槽口的投影到一个跟电动机的轴线垂直相交的平面上的圆周上的相对位置相互对准，设置在该套筒的两个端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之间的中心角ω设定如下：

ω=(m／n)×360°其中m是任意一个正整数，包括0。

5．按权利要求1所述的小型电动机，其特征在于，在连接一对电刷的中心的连线与在一对永久磁体之间的中心线之间的夹角设定成θ，设置在所述铁心与所述换向器上的n个所述槽口设置成使一组所述的槽口的投影到一个跟电动机的轴线垂直相交的平面上的位置设置在另一组所述槽口的相邻槽口的中间，设置在该套筒的两个端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之间的中心角ω设定如下：

ω=[(1+2m)／n]×180°+θ其中m是任意一个正整数，包括0。

6．按权利要求1所述的小型电动机，其特征在于，在连接一对电刷的中心的连线与在一对永久磁铁之间的中心线之间的夹角设定成θ，设置在所述铁心与所述换向器上的n个所述槽口设置成使所述槽口的投影到一个跟电动机的轴线垂直相交的平面上的圆周上的相对位置相互对准，设置在该套筒的两个端面上的所述凸出部的投影到前述平面上的位置之间的中心角ω设定如下：

ω=(m／n)× 360°+θ其中m是任意一个正整数，包括0。