CN1147716A

CN1147716A - 小型电动机

Info

Publication number: CN1147716A
Application number: CN96110040A
Authority: CN
Inventors: 由比俊弥; 坂卷美奈子
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-04-16
Anticipated expiration: 2016-05-31
Also published as: US5714810A; JP2810000B2; JPH08331807A; CN1078762C

Abstract

一种小型电动机，它包括一个壳体，且构成底空的筒状体，并且在它的内部环绕表面上固定一个永磁铁，在永磁铁的对面设有一转子，还包括其上绕有一线圈的电框铁芯、一个换向器、一块底板设置在壳体的一开口端，且有电刷滑动进入与换向器接触，输入端子与电刷电联接在一起。在电动机的电框铁芯和换向器之间设置一冷风扇，电动机由壳体的底部和底板提供的轴承座可转动地支撑，其中一个整体的冷风扇是分别由装在换向器底部和电框铁芯的第一和第二扇卡箍间环绕地等间距提供的多个叶片组成，并且在第二扇卡箍的底面提供多个轮毂。

Description

小型电动机

本发明涉及一个与冷风扇结合的小型电动机，具体地说是一个具有如此结构的小型电动机，其冷风扇可对于拥有不同数目极的转子通用。

有一种类型的需要用在高能量的动力铝机上的小型电动机，在出于自我冷却的目的时候需要使用冷风扇，如图1是一个本发明应用在其上的使用一冷风扇的现有技术小型电动机之基本部分的纵向剖视图。在图1中，1表示的是一个由金属材料如低碳钢制成的壳体，是构成一个底空的筒状体，并且具有一个弧形断面的永磁铁3，例如，固定在其内部环绕表面上。

壳体1支撑一个包括一个其上绕有绕圈10的电枢铁芯9的转子及一个换向器12。14表示一个装在一底板上的由一种具有弹性的导体所制成的电刷，还有一个(未示出的)输入端子与电刷14电联接在一起，以这种方式滑动进入与换向器12接触。11表示的是一个轴承座，轴承座11分别与壳体1的底部和底板4中央部位固定连接，可转动地支撑转子8、5、6、7表示的是在壳体1、底板4上的适当位置设置的通风孔，13表示的是在转子8的电枢铁芯9和换向器12之间的设量的一冷风扇，并且构成一种可与转子8一起转动的方式。因为电流是通过换向器12由输入端流向线圈10经转子8和电刷14的，转动力传给设置在由固定在壳体1内环绕表面上的永磁铁3产生的磁场上的电枢铁芯9使之转子8转动，这样，外部设备(未显示)可通过旋转轴来被驱动。因为冷风扇13是由转子8的转动而行其转动，例如，空气足从通风孔5和7进入，从通风孔6泄出，这将使线圈10和其它组件冷却从而避免了小型电动机的温度上升。

图2是如图1所示的转子8的主要部分前视图，相同的部件已由图1中给出的相同的数字表示出来了，在图2中，冷风扇13以这样一种结构方式，包含一个卡箍21来装配在换向器12的底部，多个叶片22与卡箍21整体结合并在设置等间距的周边上，支架23子叶片22是以整体结合的方式沿转子8轴向延伸。

前述的结构的冷风扇13足以胶粘剂的粘接方式固定在转子8上，此由冷风扇13在线圈10的末端与端子24的总焊连接后可适配换向器12的端子24的外用，并且支架23的底面与电枢铁芯9的底面保持着接触或轻微的分离。

图3是表示另一现有技术冷风扇转子实施例的侧视图，在图3中一个冷风扇13是由在第一扇卡箍32和第二扇卡箍33间整体提供多个叶片34构成的。两者都设置在轴间的一定间距上，第一扇卡箍32的内环绕表面排成一个多边形筒状体(图3中是一个十二边形筒状体)与换向器12的极数一致并保持与换向器12端子24的外环绕表面的接触，第二扇卡箍33的外底面与一个电枢铁芯(未显示)的底面接触。

图4仍是表示另一个现有技术小型电动机实施例的纵向剖视图。并且，图5是一个表示图4中的关于冷风扇的局部的大剖视图(请参考日本公开的未经审定的实用新型，其申请号是昭-49(1974)-129004)。在图4和图5中25表示一个定子，26是一个转子，27是一冷风扇，冷风扇27由一个筒状体28的外表面上提供多个叶片29来排成一个在其上的底面具有较大直径支架30的空的其截面为棱形体的形状，如图4所示冷风扇27在支架30被插入转子26的闩后是通过胶粘剂或清漆等固定在转子26上。

图6和图7是关于咖外一些现有技术冷风扇实施例的平面图，在图6和图7中，冷风扇13是通过在轴向上的一定间距设置的第一和第二扇卡箍32和33间整体地设置的多个叶片34而构成的与图3所示相似，35表示根据一个换向器(未显示)的极的数目在环绕的等间距的第一扇卡箍32的内环绕表面上设置的定位凸块，图6显示一个可极电动机的冷风扇，图7是一个与极电动机的冷风扇。

在如图2所示的有如此结构的冷风扇13中，叶片22只有在它的一端当冷风扇13没有适合转子8的状态下趋于变形成损坏时才与卡箍21连接。上述结构的冷风扇13通常是使用一种树脂材料铸模，且其刚性差，结果是，冷风扇13即使是在刚成形后也趋于变形，并且经常包括量纲性的准确度的变异性，比如说，如果聚次苯基硫化物(PPS)被用做树脂材料来保持刚度，除非铸模过程中铸模温度保持在大约140℃时，预想的刚度则不能被保持，这将导致铸模操作的麻烦。

如图3所示冷风扇13的安排中，冷风扇13与转子8的匹配是受换向器12端子24的点焊的外表面的状态影响的，线圈1的末端与换向器12联接，这就是说，端24的厚度和硬度因为各种影响因素而趋于变化。例如点焊的电极的形状，接触表面的位置，点焊状况(电流值，一种负载在端子24上的力等等)。接下来的是例如换向器端子24的外直径由于前述条件形成的比预定值小，关于换向器12的轴中心冷风扇13的轴中心可能会明显偏置。这可能会打乱转子8的平衡，给小型电动机带来较大的机械噪声，这同时还可能给轴承座带来额外的负担、加速轴承座的损耗或使换向器12和电刷间的接触不稳定，所有这些会导致降低电动机的性能并缩短其寿命。图4，5中显示的冷风扇27有一个优点是转子26的末尾部分被一个筒状体28所封闭，造成刚度的增加，然而这种安排不仅会降低冷却效果还趋于积累来自转子26的热量。再进一步，如图6，7所示结构的冷风扇13，因为在叶片34和34间形成空的开放空间而有较高的致冷效果，这种结构的冷风扇13同样比如图2所示的冷风扇有较强的刚度，因为叶片34的两头分别被第一扇32和第2扇33卡箍所支持。然而，有这种结构的冷风扇，需要根据电动机不同规格而准备大量的定位凸状35，因为要求与换向器的极的数目同样多的定位凸块，这将带来制造金环模具费用的增加和零件管理的麻烦。所有上述结构的小型马达都有一个问题，就是在转子的轴向上冷风扇的安装位置是有限的，这个问题将在下面予以描述。

图8A和8B是表示一个现有技术3极转子实施例的前视图和右视图，图9A和图9B是表示一个现有技术5极转子实施例的前视图和右视图，图10A和10B是表示一个现有技术12极转子实施例的前视和右视图，相同部件由图2和图3中表示的相同数字的数字表示。

通过10B可以在图8A中看到，当把来自电枢铁芯9的底面的L₁、L₂和L₃的尺寸与线圈10的来源部分相比较时L₁＜L₂＜L₃这就是说，无论线圈10是如图8A和8B所示的在一个3极转子8和1极的绕法，还是在如图9A、9B所示的5极转子的2极绕法，都会在转子8的末尾部分的线圈10中形成一个重叠部分，在如图10A、10B所示的12极转子8中，线圈10在一个5极绕法更加增加可在转子8末端的线圈10的重叠部分。

在如图8A、8B所示的3极转子中匹配L₁是小的，换向器12的底面与电枢铁芯间的距离被减少来增加电枢铁芯的轴的铁芯片尺寸来提高马达性能，即使把一个使用一个相同尺寸壳体(来显示，参考图1中的1)的小型电动机中，一个3极或5极转子，比如说，可以根据具体情况使用，这将会造成电枢铁芯9的底面和换向器12间有不同的距离进而是要安装的冷风扇的不同的轴向匹配的不同。这是为什么要准备各种类型的冷风扇的在上述原因之外的另一个原因，这同时能降低小型电动机的制造费用设下了一个障碍。

本发明试图克服现有技术中的不足且以提供一种有如此结构的小型电动机即对有不同数目极的转子可以通用一种冷风扇，为了实现这些目的，本发明采用了这样一个技术方案，其中一个整体的冷风扇是由分别在换向器的末端和电枢铁芯上的第一扇和第二扇卡箍间环绕地等间距地提供多个叶片所构成的，并且在一包括一个壳体和小型电动机的第二扇卡箍的底面上设置多个轮毂来排成一个底空的筒状体，并且在它的内环绕表面上设一个永磁铁，磁铁对面有一个转子，还包括一个其上绕有线圈的电枢铁芯及一个整流子，一个装在壳体和一端的底板，还有一个电刷滑动进入与换向器接触，并且输入端子与电刷电联接在一起，并且在转子的电枢铁芯和换向器之间设置一冷风扇，转子由壳体底部和底板上设置的轴承座旋转地予以支撑。

在本发明中，由第一扇卡箍的内环绕表面上设置多于三个定位凸块，并且，其中两个凸块可安置在整流子的外缘上设置的任意一个端子的环绕方向上的两个端点，其它的凸块被设置在一相对于上述的两个凸块中心一定角度范围内的位置上。因为参考这样一种方式可防止对换向器的端子的干扰，这样，所有相邻的凸块间的中心角都小于180°，在本发明中，多个轮毂的底面可在一个与转子的轴线垂直相交的平面平行的平面上构成，并且这些轮毂的底面可与电枢铁芯的底面相接触。

根据上述结构，冷风扇的安放位置可以以下面两种方式选择：或者通过插入多个在电枢铁芯上的闩内的第二扇卡箍的底面设置的轮毂，或者使电枢铁芯的底面与轮毂接触。这样对于有不同数目极的转子便可通过相同的冷风扇。更进一步的是，因为冷风扇可以被定位在环绕方向上并且根据同心度使用第一扇卡箍的内环绕表面上设置的定位凸块，对可拥有的不同数目极的换向器设有干扰，这样就有可能对于这样的整流子使用相同的冷风扇。

图1是一具有现有技术冷风扇和小型电动机的纵向剖视图；

图2是关于图1中的转子的前视图；

图3是关于另一现有技术冷风扇的转子的侧视图；

图4是关于另一现有技术小型电动机的纵向剖视图；

图5是关于图4中冷风扇的局部放大剖视图；

图6和图7是关于另外一些现有技术冷风扇的平面图；

图8A和8B是关于一现有技术3极转子的前视与右视图；

图9A和9B是关于一现有技术5极转子的前视与右视图；

图10A和10B是关于一现有技术12极转子前视与右视图；

图11和12是关于本发明中冷风扇实施例的前视图和右视图；

图13和14是关于装有冷风扇的3极转子的本发明实施例前视，右视图；

图15和15B是关于装有冷风扇的5极转子的本发明实施例的前视，右视图；

图16A和16B是关于装有冷风扇的12极转子的本发明实施例的前视，右视图；

图17A和17B是关于装有冷风扇的另一5极转子的本发明实施例的前视，右视图。

由图11、12是关于一个装有冷风扇的本发明实施例的前视和右视图，相同的部件是以图6、7中表示的相同数字的部件来表示的。在图11、12中，36表示的是一轮毂，在第二扇卡箍33的底面上设置多个轮毂36，并且，轮毂36的底面被排成一个平面平行于冷风扇13的轴线垂直相交的一个平面，根据上述结构，冷却效果可被增强，冷风扇13的刚度也可被增强并且在铸模和安装过程中的变形和损坏也可被避免。如图6、7中所示的冷风扇的情况一样，另外，聚酰胺46(PA46)可被用作冷风扇的材料，允许在铸模过程中采用低铸模温度(80℃)来铸模，其结果是因为模具可通过热水加热而大幅度地提高其可使用性。接下来将描述轮毂36的尺寸和安装方法，假设冷风扇13被适用于拥有不同数目极的两种类型的转子A和B(转子A的极数目较大)，然后，轮毂36的高度h，它在环绕方向上的密度，所安装的轮毂数目及安装中心角是：

高度h＝L_A-L_B其中L_A和L_B是来自电枢铁芯的底部与线圈的未端部分的量纲(参考图8A和9A的L₁和L₂。

环绕方向的宽度：可被插入组成转子B的电枢铁芯上提供的闩的轮毂36长度。

设置的轮毂的数目：与转子B的极的数目相同

轮毂间的中心角：360°(转子B的极数目)根据上述的结构，当冷风扇提供轮毂36的一面与转子B的电枢铁芯的底面配合时，轮毂36很容易地被插入电枢铁芯的闩使第二个扇卡箍33的底面与电枢铁芯的底面接触，在转子A，其另一面，轮毂36的底面与电枢铁芯的底面相接触，接下来的是冷风扇13可通过转子A或转子B的轴向上定位。

在图12中，37表示的是一个定位凸块，在第一扇卡箍32的内环绕表面上设置了多于3个定位凸块37在这些凸块37之外凸块37a和37b定位在任何一个由一个整整子(未显示)的外缘所提供的端子的环绕方向上的两端，接下来的是，其它的凸块37c、37d和37d的在这样的位置提供的避免干扰整流子上设置的端子，这将在下面进行描述。凸块37a-37e的外直径被做成与换向器的外直径基本一致。根据上述结构，当冷风扇13被安装在一个转子(未显示)上时，因为凸块37a-37e的凸块的内环绕表面与已被机制成精度很高的换向器的外环绕表面接触，则转子和冷风扇13的匹配可以被保持。现在，将详细介绍关于冷风扇13的轮毂36和凸块37的安装方法，这一方法是适用在3极和5极转子上的。轮毂36的高度h是：h＝L₂-L₁如图8A和9A，所提供的轮毂36的数目是3，并且，轮毂36间的中心角为120°。在换向器子的外缘上设置的端子被在a×36°/(极的数目)(其中a是一个从1到极数目的连续的整数)，根据中心角，以相对于图12中的凸块37a和37b的中心作为参考，更进一步的是凸块37可被设置在除(换向器子端子±θ/2的位置)之外的位置上，考虑图12所的换向器端子的中心角θ。所以，对3极转子来说换向器子端子的角度位置是120°、240°和360°，对5极转子来说则是72°、144°、216°、288°和360°。因此，由于这个中心角θ的存在凸块37的位置则取决于这些中心角，例如凸块37的位置可以被设在(1)0°-72°，(2)72°-120°，(3)120°-144°，(4)144°-216 °，(5)216°-240°，(6)240 °-288°和(7)288°-360°。然后考虑前述的中心角θ，把凸块37安装在位置(3)和(5)是不可能的接下来，位置(1)和(7)被分别设在相邻的0°和360°，因为这些位置将被设在换向器端子的环绕方向上的两头来作为在环绕方向上的参考。对于将要放置在位置(4)的凸块，当将要安置在位置(1)和(7)的凸块没有被安置在换向器端子的环绕方向上的两头时，被安装在位置(4)上的凸块37在环绕方向上的宽度被以如此这样的方式设定来干扰换向器端子。这样的安排可避免冷风扇13被在一个错误的位置上组合。以这样的方式，如图12所示，凸块37a和37b被分别地设置在位置(1)和(7)，同样，凸块37e、37d和37c被分别地设置在位置(2)、(4)和(6)上。

图13和14是一个装有关于本发明中的冷风扇13的3极转子8的前视和右视图，相同部件同图1和图2中的相同数字表示，在图13、14中，冷风扇13被安置在轴向上，同时，第二扇卡箍33的底面与通过把冷风扇13的第二个扇卡箍33所提供的轮毂36插入由电枢铁芯9设置的闩38上的电枢铁芯相啮合，因为第一个扇卡箍32的内环绕表面上设置的凸块37a-37e的内环绕表面与换向器12的外缘啮合，并且凸块37a和37b被放置在任何一个端子24的环绕方向上的两端，而且由于其它的凸块37c-37e不干扰端子24、所以冷风扇13被定位在同中心和环绕方向上，冷风扇13可通过在第一扇卡箍32的里面所用到的胶粘剂而与转子牢固地结合。

图15A和15B是一个装有实现本发明冷风扇13的5极转子8的前视和右视图，相同的部件用图13和14中相同的数字表示，在图15A和15B中，冷风扇13被定位在轴向上不干扰对应于大于量纲L₁的量纲L₂的线圈10如图8所示，因为第二个扇卡箍33提供的轮毂36的底面与电枢铁芯9的底面啮合，由第一扇卡箍32提供的凸块37a-37e的布局与图13和14所示的类似。

图16A和16B是装有实现本发明的冷风扇13的12极转子8的前视和后视图，相同部件由图13和14中相同的数字表示。在图16A和16B中冷风扇13被定位在轴向上不干扰相应于大于图8A和9A中的量纲L₁和L₂的量纲L₃的线圈(参考图10A)，因为由第二个扇卡箍33提供的底面37电枢铁芯9的底面啮合，凸块37a-37h的布局与图13和图4所示相类似。

图17A和17B是装有实现本发明的冷风扇的5极转子和前视图和后视图，相同部件用图16A和16B中的相同数字表示，在图17A和17B中，冷风扇13被定位在轴向上，因为第二个扇卡箍33上提供的轮毂36被插进电枢铁芯9上的闩38内并第2个扇卡箍33的底面与电枢铁芯9的底面啮合，即使在这种情况下冷风扇13也可在不干扰线圈10的情况下通用了5极转子8。对于3极和12极转子而言，换向器端子被放置在下列角度位置上且以中心角表示为：

3极转子：120°、240°、360°

12极转子：30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°、360°。这样，凸块37可被放置在下列角度位置，是以中心角度表示：(1)0°-30°，(2)30°-60°，(3)60°-90°，(4)90°-120°，(5)120°-150°，(6)150-180°，(7)180°-210°，(8)210°-240°，(9)240°-270°，(10)270°-300°，(11)300°-330°，(12)330°-360°。

当冷风扇返用于有几个或几个的整数倍个极的转子时，对3极和12极转子而言，定位凸块37可在定位凸块37不干扰等于几的整倍数的换向器端子的位置上设置。对于5极和12极转子而言，换向器端子被放置在下列角度且以中心角表示为：

5极转子：72°、144°、216°、288°、360°

12极转子：30°、60°、90°、120°、150°、180°、210°、240°、270°、300°、330°、360°。

这样，凸块37可被放置在下列角度位置，并以中心角表示为：(1)0°-30°、(2)30°-60°、(3)60°-90°、(4)90°-120°、(5)120°-150°、(6)150°-180°、(7)180°-210°、(8)210°-240°、(9)240°-270°、(10)270°-300°、(11)300°-330°、(12)330°-360°。

在这种情况下，最好是把凸块37设在位置(1)、(2)、(5)、(8)、(9)、(12)、(15)和(16)上，而不包括(3)、(4)、(6)、(7)、(10)、(11)、(13)和(14)位置，这是因为中心角太小，考虑到凸块37和换向器端子环绕方向上的宽度，使用这些位置时，冷风扇13也可通用于3极转子。

本发明拥有上述的结构及其操作有如下之效果：(1)相同规格的冷风扇可通用了电枢铁芯的底面和冷风扇所安装位置的线圈的底面间距离不同又有不同数目极换向的转子。(2)铸造冷风扇的模具可相应减少。(3)在轴向和环绕方向上定位冷风扇及在安装过程中用轴匹配冷风扇的步骤可被简化，这将导致生产率的提高。(4)冷风扇部件的数目可减少，使存货控制简化。(5)冷风扇的冷却效果可被提高，冷风扇硬度的提高减少了铸模的和安装过程中的变形和损坏，增加稳定性并改进电动机的性能。

Claims

1.一种小型电动机它包括一个由金属材料制成的壳体，构成底空的筒状体且在它的内环绕表面上固定一个永磁铁，在所说的永磁铁的对面设有一个转子，且包括一个其上绕有一个线圈的电枢铁芯和一个换向器，一个适配于所说的壳体之开口端的底板，并且有电刷滑动进入与所说的换向器接触，输入端子与所说的电刷电连接在一起，及在所说的转子与所说的电枢铁芯和所说的换向器之间提供一个冷风扇；所说的转子被所说的壳体的底部和所说的底板提供的轴承座旋转地支撑；其特征在于一个整体的冷风扇分别由适合所说的换向器和所说的电枢铁芯末端的第一和第二扇卡箍间环绕的且等距离的所提供的多个叶片而组成，且在所说的第二个扇卡箍的底面上提供多个轮毂。

2.根据权利要求1所说的小型电动机，其特征是在所述的第一个扇卡箍的内环绕表面上提供多个三个的定位凸块；所述的定位凸块中的两个被设置在所述的换向器的外环绕表面上提供的任意一个端子在环绕方向上的两端；所述的其它定位凸块被设置在以所述的两个端子的中心作参考的中心角表示为70°-120°，144°-216°和240°-288°的任意位置上，这样，所有所述的相邻的凸块间的中心角就都小于180°。

3.根据权利要求1所述的小型电动机，其特征是在以上所说的第一扇卡箍的内环绕表面上提供多于三个的定位凸块；所说的定位凸块中的两个被设置在所说的换向器的外环绕表面上提供的任意一个端子在环绕方向上的两端，所说的其它是位凸块被设置在以所说的两个端子中心体参考以中心角表示为30°-60°，60°-90°，90°-120°，120°-150°，150°-180°，180°-210°，210°-240°，240°-270°，270°-300°和300°-330°的任意位置上，这样，所有所说的相邻的凸块间的中心角就都小于180°。

4.根据权利要求1所述的小型电动机，其特征是在所说的第一扇卡箍的内环表面上提供多于三个的定位凸块；所说的定位凸块中的两个被设置在所说的换向器的外环绕表面上提供的任意一个端子在环绕之间上的两端，所说的其它定位凸块被设置在所说的两个端子的中心体参考的中心角表示为30°-60°，90°-120°，150°-180°，180°-210°，240°-270°，300°-330°的任意位置上，这样，所有所说的相邻凸块间的中心角就都小于180°。

5.根据权利要求1所述的小型电动机，其特征是所说的轮毂将以这样一种方式来提供，即被插入所说的电枢铁芯提供的闩内，并且所说的第二扇具箍的附面被造成与所说的电枢铁芯底面的接触。

6.根据权利要求1所述的小型电动机，其特征是所说的轮毂的底面在一个平行与所说的转子的轴线垂直相交的平面的平面上形成，并且所说的轮毂的底面被造成与所说的电枢铁芯的低面的接触。