CN1114791A - 微型电动机转子 - Google Patents

Abstract

一个微型电动机转子有安装在轴11上的一个换向器和一个电枢。该转子有包含两个端部铁心30的许多叠片的电枢铁心，在轴11上它们堆迭在一起构成电枢铁心12，该电枢铁心有许多磁极33和一个围绕磁极33缠绕并端接在该换向器上的电枢绕组。两个端部铁心30都具有突出体31形式的转子平衡装置，这些突出体从径向邻近电枢铁心12的外部表面34的部位延伸。该转子通过对被选择的突出体31或其部分的径向弯曲或变形而被平衡。突出体31可被分成数个指状物36以帮助弯曲。通过对被选择的突出体31或其部分径向地弯曲达到所希望的平衡度。

Description

微型电动机转子

本发明涉及一种微型电动机转子，特别是一种结合有转子平衡装置的转子。

已知的电动机的转子包括一个轴和安装在该轴上并构成电枢磁极的电枢铁心片。电枢绕组围绕该电枢磁极缠绕并与安装在该轴上邻近电枢体一端的换向器相联接。转子的平衡在装配之后通常采用两种方法中和一种，或者把像环氧油灰之类的材料添加于转子，一般是加到绕组上以平衡转子，或者使用切削轮从电枢体外表面径向地除去一些材料。该材料添加法非常麻烦，而材料去除法可实现自动化。

对于微型电动机来说，材料去除法的一个主要问题在于，要达到平衡需要除去材料的数量常十分微小，即使采用1/8”(3mm)宽度的切削轮也不能精确地控制去除如此小量的材料来达到所要求的平衡度。

本发明的目的是在于通过提供一种结合有平衡装置的转子最大限度地减少平衡微型电动机转子的已知方法的缺点。该平衡装置不需要为平衡该转子而对转子添加剂材料或为平衡该转子对转子进行磨削或机加工以去除材料。

这是通过提供一种这样的转子来达到的，在该转子中平衡装置包括电枢体的每个端部铁心，它们具有从径向邻近外部表面延伸的并且径向弯曲配置的外表面部分，以平衡该转子。

当钢材昂贵而劳动力便宜的时候，曾有一种把转子做得更长的工艺被采用。这包括使用轴向延伸的突出体，该突出体在径向上邻近于电枢铁心外部表面的端部铁心上构成。这些突出体被称为集电器，它们的作用在于改进磁体与电枢铁心之间磁耦合。这些集电器是刚性的，并以一个小的空气间隙与场磁体分开配置，该间隙越小则性能越好。

在本发明的一个简单的实施例中，看上去类似旧式的集电环，但在端部铁心上的轴向延伸突出体的目的是提供了一个用于微细公差范围内对转子实行动态平衡的既方便又简单的方法。这一目的的实现不依靠在转子平衡部分的外部添加或去除材料，而是通过简单地径向弯曲突出体或其部分以改变突出体的动态质量，从而抵销转子的不平衡。它具有用添加或去除电枢铁心的材料以实现转子平衡的相同的效果，并具有附加的优点，即：如果最初调整得不正确，则不用再精确地添加或去除材料即可进一步得到调整。它还允许进行比采用切削轮能达到更精细得多的调整。

因此，根据本发明的一个方面，提供了一个微型电动机转子，它包括一个轴，一个电枢铁心，该电枢铁心含有安装在该轴上并构成电枢磁极的两个端部铁心，一个安装在该轴上邻近电枢体一端的换向器，电枢绕组围绕该电枢磁极缠绕并与该换向器相联接，以及在其中平衡该转子的平衡装置，该平衡装置包括在径向上邻近于电枢铁心外部表面的每个端部铁心上，被提供的突出体。最好是这些突出体实际上在轴向延伸并以径向变形或弯曲进行配置，以达到希望的平衡度。

对于现有技术转子，特别是在微型电动机中，要达到精确平衡是非常困难的。例如，在一个三槽口12mm直径的电动机中，转子直径为8mm，可能有19mm长，轴直径1.5mm。对于这样一种电动机，典型地具有70-80mg-mm的初始不平衡。通过添加平衡油灰，该初始不平衡可减小到30mg-mm，可是，为了将此不平衡减小到小于20mg-mm需要很高的技巧和花费很多的时间。材料去除法对于应用在这样的小型电动机上甚至当使用3mm切削器时都不能认为是适合的。然而，当在17mm直径转子上应用该材料去除法时，其平衡在100mg-mm范围内认为是可接受的。

如今的某些应用，如小型相机电动机，需要微型电动机平衡在20mg-mm范围内，最好在10与15mg-mm之间。这样精细的转子平衡用已知的平衡方法是不易达到的。可是，应用本发明通过对轴向延伸的突出体施行径向向内弯曲直至转子得到平衡，这就可以达到。弯曲该平衡突出体所需的力将会大于电动机最高速度时产生的离心力。为避免轴被损坏，在进行弯曲操作的过程中转子应受到支撑。弯曲该突出体所需的力可通过提供如“颈状”部分的减少材料的折线或折面进行调整，以帮助在予定位置的弯曲。

虽然对于有大量槽口的转子来说端部心片可在每个电枢磁极段上有一个突出体以提供良好的圆周作用范围，但平衡突出体可适当间隔而不必要在每个电枢磁极段上。

每个平衡突出体可被分成许多指状物。这能减少弯曲平衡突出体所需的弯曲力，并且还允许进行更精细的调节，因为每个指状物有更小的质量，仅对于一个或两个指状物弯曲5毫米就可相当对完整的突出体弯曲1毫米。

电枢铁心一般由板材冲压而成，当端部铁心被冲压时使平衡突出体成形是合适的。端部铁心可由适当厚度的黄铜或其它材料构成以提供足够重量的平衡突出体。可是，如果端部铁心由与其余电枢铁心同样的材料铁心钢构成，通过使用平衡突出体作为集电器来增强场磁体与转子之间的磁耦合，这是有利的。

根据本发明的第二方面，提供了一种平衡微型电动机转子的方法，该转子有一个轴，一个由叠片构成的电枢铁心，该叠片包括一装配在该轴上的两个端部铁心，一个围绕该电枢铁心缠绕的并与装配在该轴上的换向器片端接的电枢绕组，该方法包括在端铁心上提供突出体的步骤，突出体从径向靠近电枢铁心外部表面的区域延伸并至少一个突出体的一部分在径向变形平衡该转子。

本发明被推荐的实施例将通过仅作为举例的方式并参照附图进行论述，其中：

图1为根据本发明的与带有平衡装置的转子相结合的电动机的局部截面视图；

图2为表示图1中电动机的转子与平衡装置的部分的透视图；

图3为表示图2中平衡装置的部分的端视图；

图4为替代实施例的与图3类似的视图；

图5为展示与表示在成形过程中的平衡装置的部分相结合的转子一个端部铁心部分视图；

图6为表示进一步的实施例与图5类似的视图；以及

图7为展示根据另一实施例与平衡装置相结合的转子的一个端部铁心视图。

参看图1，以局部截面展示了一个小功率永磁直流电动机。电动机包括一个电动机轴11，该轴携带一个电枢铁心12，围绕该电枢铁心缠绕着电枢绕组。为了清晰起见，电枢绕组从图上被省略，但这在技术上完全是公知的。该轴还携带一个换向器13。换向器13与电枢铁心12被紧固地安装在该轴上以及电枢被缠绕并被联接至换向器，一般来说，这些在技术上都是公知的。

轴11安装在一圆柱形容器如金属壳体14中。该壳体有一闭合端15，该闭合端携带有一个轴承架17中的轴承16，一个典型为尼龙制的塑料端帽20遮盖住。轴11被支承在轴承16与21中。该端帽支撑着包括一对指状簧片电刷23(只示出一个)的电刷机构，该电刷紧贴地支承着换向器13，以及该向器与电源接线端24相联接。

壳体14携带有两块永久磁体(25只示出一个)，其每一块以一个轴向边缘26顶住在壳体中构成的各自的柄舌27，并以其另外的轴向边缘28隔开而被U形弹簧推动。

到此为止所描述的结构在永磁直流电动机的制造技术中是完全公知的。

该转子包括电枢铁心12、电枢绕组、换向器13和轴11，还结合有平衡转子的装置。由于转子中的任何不平衡将导致有噪声的运行和可能导致轴承过早损坏，电动机转子的平衡是很重要的。然而，在微型电动机中这通常是作为主要影响的非平衡振动以及由于转子旋转的速度，转子需要使用一种动态平衡技术来被平衡。检验转子平衡和对轻的或重的部分定位的方法完全是公知的，在此将不予讨论。

电枢铁心12由许多电枢叠片做成，其起始和结尾为各自的端部铁心30。每个端部铁心有数个从与电枢铁心外部表面34相邻的区域轴向延伸的突出体31。电枢铁心有数个与电枢的构造相对应的磁极，即，对三槽口电枢为三个磁极等等。每个电枢铁心具有相应数量的蘑茹状极片33，这些极片构成磁极，突出体31即在这些极片上形成。为了图形的简化，展示了一个三槽口电枢，突出体在端部铁心的每个极片上形成。对于有大数量槽口的电枢，为了提供平衡效果，只要突出体已被充分地布置每个极片有一个突出体是不必要的。

图2表示出一个单个极片33，它带有从与转子外表面34邻近处实际上轴向延伸的突出体31。可以看出，突出体31有一个凹陷35，在此处突出体被径向地向内弯曲，以此来举例说明突出体应如何变形以平衡转子。一般来说，需要使一个或两个突出体产生变形来达到平衡。

图4是与图3类似的视图，但所表示的是一个其中突出体31被做成如一系列指状物的实施例。该实施例表示出该突出体被分成五个指状物36，其左面二指没有变形，一指稍稍被弯曲，中间指被适度弯曲以及一指被更大地弯曲，它清楚地表示出，不平衡度可通过指状物的弯曲度或被弯曲的指状物的数量很容易地进行调整。

图5和图6表示出一个在突出体31成形过程中端部铁心的极片33。在冲压过程中当端部铁心30由心片钢板冲压并随后被弯曲或拉拔时，使该突出体被做成与铁心板面实际上呈直角延伸，因而当与转子相配合时该突出体即呈轴向延伸。在图5中突出体被做成如许多直线状突出物通过小的颈状部分37与极片头相连接的形状，以促进指状物在予定位置上的弯曲。

在图6中突出体被分成数个在相反方向交替倾斜的倾斜指状物。这在调整中提供更大的控制，因为弯曲倾斜指状物比以同样距离弯曲反向倾斜指状物将提供较小的调整。突出体有一个在指状物根部形成的折线38。该折线之形成如一条材料厚度减小的线，以促进在该折线附近的弯曲。

图7展示了一个端部铁心30，在其中突出体被做成如两个由心片面积压缩成的指状物36的形状，这部分通常被除去用以形成电枢铁心中的绕组通道。虚线轮廓36，表示在成形之前指状物的位置。这具有这样的优点，平衡指状物由其它的剩余材料构成，因而不需附加材料用于构成平衡指状物

因而可以看出，本发明提供一种非常简单但有效的平衡微型电动机转子的方法，因为对电枢铁心既不用添加材料，也不用去除材料，而是使一些小的突出体简单地径向向内弯曲来模拟材料的去除。转子被放置在一个动态平衡机中以确定过重(或欠重)的范围，据此相应的平衡指状物或部分被径向地变形弯曲。弯曲度可容易地受到监控，如发生过度弯曲，可以重新进行弯曲以达到所希望的结果。因而，在微细的公差范围内精确平衡是可能的。在所示出的实施例中，转子被轴向地置入到电动机机壳中的场磁体之间，因而需要使突出体轴向延伸并径向地向内产生变形，致使突出体在径向延伸实际上不超过电枢铁心的外表面。如果通过在场磁体之间滑动转子而不能使转子装配到电动机上，那么，就可不需要径向向内调整的突出体在轴向延伸，即突出体可在邻近场磁体轴向端部做径向延伸或做轴向延伸和径向向外弯曲，以达到所希望的平衡度。

Claims (9)

1.  一个用于微型电动机的转子，包括：

一个轴(11)；

一个电枢铁心包含有安装有轴(11)上的两个端部铁心(30)并构成一个具有许多电枢磁极(33)的电枢铁心(12)；

一个安装在轴(11)上邻近电枢铁心(12)一端的换向器(13)；

电枢绕组围绕电枢磁极(33)缠绕并与换向器(13)相联接；以及

用于平衡转子的平衡装置，其特征在于：平衡装置包括在与电枢铁心的外表面(34)径向相邻的每个端部铁心(30)上被提供的突出体(31)。

2.  如权利要求1所限定的微型电动机转子，其中端部铁心(30)在每个电枢磁极(33)上具有至少一个所述突出体(31)，以及每个突出体(31)实际上在轴向延伸并配置成在径向上被变形。

3.  如权利要求1所限定的转子，其中每个突出体(31)被分成许多指状物。

4.  如权利要求1所限定的转子，其中突出体(31)在端部铁心(30)由板材被冲压时得到成形。

5.  如权利要求4所限定的转子，其中板材为叠片钢板。

6.  如权利要求1所限定的转子，其中突出体(31)具有一横截面减小的区域(37，38)，以帮助在予定位置上的弯曲。

7.  一微型永磁直流电动机包括：

机壳具有端壁支撑轴承(16)并容纳一个永磁定子，一转子配置在该永磁定子当中，并有一个放置在轴承(16)中的轴(11)以及装配在轴(11)上的一个换向器(13)和一个电枢。该电枢包括由被冲压的含有两个端部铁心(30)的叠片构成的电枢铁心(12)，以及有许多电枢磁极(33)，和一个围绕该电枢磁极缠绕的并与该换向器相联接的电枢绕组；

两个电动机引线端子(24)电气上与电刷机构相联接，此电刷机构包括适于与换向器(13)滑动接触的电刷(23)，用于向该电枢绕组供给电能，其特征在于：

平衡装置以可变形的突出体(31)的形式在在端部铁心(30)上构成并实际上在轴向延伸以平衡该转子。

8.  一种平衡微型电动机转子的方法，该转子有一个轴、一个安装在该轴(11)上的换向器(13)、一个由含有两个装配在该轴(11)上的端部铁心(30)的叠片构成的电枢铁心(12)，每个端部铁心(30)有许多个突出体(31)，它们从与电枢铁心(12)的外部表面(34)径向邻近的区域延伸，以及一个围绕该电枢铁心(12)缠绕的并在换向器(13)上端接的电枢绕组，该方法包括：

将该转子放在一个动态平衡机中并确定超重的范围，通过使至少一个突出体的一部分径向变形来进行平衡调节，并根据需要重新检验转子的平衡。

其特征在于：该平衡步骤包括至少对一个突出体的一部分径向变形以平衡该转子。

9.  权利要求8的方法，其中该突出体(31)在平衡之前实际上与轴(11)平行延伸，以及该方法的进一步特征在于至少使一个突出体的一部分径向向内产生形变。

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