制造电枢的方法.pdf

一种用于电动机的电枢，具有位于轴上的叠片，在轴的一端上安装了换向器。在叠片、换向器和电枢轴中的槽中盘绕的电磁线至少部分地使用热固塑料密封。换向器具有被分成多个段的换向器环，各段之间设有槽，当换向器环安装到电枢轴上之前，通过在换向器环中模制例如酚醛塑料的第二塑料的核心来制作换向器时，各段之间的槽中充满了第二塑料。在模制热固性塑料前，密封换向器环。该密封阻止热固性塑料流入换向器环的段之间的槽中或者换向器环上。

1、  一种制作电枢的方法，包括：
放置一换向器，该换向器具有换向器环，该换向器环具有多个段，相邻段之间具有很多槽；以及在电枢轴上的叠片，从而形成一组件；
将盘绕在叠片内的槽中的线圈绕组的端部连接到位于换向器环的段的轴向内部端的柄脚；
将电枢轴、换向器和叠片组件放置在模具中；
密封该换向器环；以及
在模制期间，围绕电枢轴、换向器和线圈绕组的至少部分浇注液体封装材料，使得换向器环的密封防止封装材料溢出换向器环或者流入换向器段之间的槽中。

2、  根据权利要求1所述的方法，其中密封换向器环包括用一围绕换向器环的密封件在所述柄脚的轴向外部表面端附近密封换向器环。

3、  根据权利要求2所述的方法，包括在将电枢轴、换向器和叠片组件放置在模具中之前，将该密封件放置在模具中。

4、  根据权利要求2所述的方法，包括在将电枢轴、换向器和叠片组件放置在模具中之前，在换向器环上放置密封件。

5、  根据权利要求2所述的方法，包括用位于所述密封和换向器的树脂坝之间的接触来停止封装材料向前流动。

6、  根据权利要求2所述的方法，包括将所述密封件靠着柄脚的轴向外部表面放置。

7、  根据权利要求2所述的方法，包括围绕换向器环放置密封件以便密封件的内表面抵靠换向器的圆筒形芯部的树脂坝。

8、  根据权利要求1所述的方法，包括围绕电枢轴设置一流动通道用于封装材料流通。

9、  一种制作电枢的方法，包括：
放置一填充型换向器，该换向器具有换向器环，该换向器环具有多个段，相邻段之间具有很多槽；以及在电枢轴上的叠片，从而形成一组件；
将缠绕在导线容纳槽中叠片中的槽中的线圈绕组的端部放置在换向器环段的轴向内部；
将电枢轴、换向器和叠片组件放置在模具中；
密封该换向器环；以及
在模制期间，围绕电枢轴、换向器和叠片的至少部分浇注液体封装材料，换向器环的密封防止封装材料溢出换向器环或者流入换向器环段之间的槽中。

10、  根据权利要求9所述的方法，其中密封换向器环包括用电线容纳槽附近的换向器环周围的密封件对换向器环进行密封。

11、  根据权利要求10所述的方法，包括在将电枢轴、换向器和叠片组件放置在模具中之前，在模具中放置该密封。

12、  根据权利要求10所述的方法，包括在将电枢轴、换向器和叠片组件放置在模具中之前，在换向器环上放置密封。

13、  根据权利要求10所述的方法，包括用密封和换向器的树脂坝之间的接触停止封装材料向前流动。

14、  根据权利要求10所述的方法，其中用密封对换向器环进行密封包括用设置为靠着换向器环的提升机轴向外表面的密封件进行密封。

15、  根据权利要求10所述的方法，包括用密封和换向器的树脂坝之间的接触停止封装材料的向前流动。

16、  根据权利要求9所述的方法，包括围绕电枢轴提供一流动通道用于封装材料流通。

制造电枢的方法
技术领域
本发明涉及电动发电机，更精确的说涉及具有用热固性材料封装的线圈结构的电动发电机。
背景技术
电动发电机是可以产生电力或者使用电力的机器。电动发电机的常用类型有交流发电机、发电机以及电动机。
电动机广泛地使用在包括例如电钻、电锯、砂磨和研磨设备的电动工具，以及例如压边机、修整机的场工具中，在这里仅仅列举出了少量这样的工具。这些设备都使用具有电枢和场，例如定子的电动机。电枢通常由叠片或者铁心形成，围绕着铁心缠绕了很多电磁线绕组。叠片形成为具有多个电杆，围绕这些电杆缠绕有电磁线。在这方面，叠片可以形成有多个槽，在这些槽里面缠绕着电磁线。在电磁线和叠片之间通常具有绝缘子。电磁线，如通常被理解的那样，是通常用于缠绕电机，例如电枢和定子中的线圈的类型的线。电磁线在它们的末端耦接到换向器，例如当该换向器是一种柄脚型换向器时耦接到柄脚，其配置在同轴延伸通过叠片的电枢轴上。
定子通常由叠片形成，围绕叠片缠绕了很多电磁线绕组。电磁线的端部通常具有耦接到电源的附加端子。叠片形成为具有多个电杆，围绕这些电杆缠绕有电磁线。在这方面，叠片可以形成为具有多个槽，在这些槽中缠绕了电磁线。电磁线和叠片之间通常具有绝缘子。
在制造上述电枢的过程中，一旦电磁线被固定到换向器，在电磁线和电磁线的端部应用“滴浸”树脂，在这里这些电磁线都连接到与换向器相连的柄脚上。要想得到一致的结果，应用滴浸树脂的过程是一种比较困难的方法。并且这种方法还有很多缺点，至少在成本方面以及可靠的、稳定的执行困难方面都有问题。
首先，滴浸处理需要相对较大和很昂贵的炉子以在施行滴浸处理之前将部分组装的电枢仔细的预热到相对精确的温度。还需要精心控制滴浸处理的温度以获得令人满意的流过电枢的叠片中的槽的树脂流动。要获得流过叠片中的槽的滴浸树脂的一致以及完美的流量是相当困难的。这样，要获得电磁线和滴浸树脂之间的较好的流量就比较困难。执行下一个制造步骤之前必须允许一个冷却周期，在该周期中空气被强迫推动到电枢上以冷却该电枢。另外使这种制造过程复杂化的是滴浸树脂通常具有很短的贮藏寿命，因此必须在相对很短的时间周期内使用。制造缠绕定子的生产过程可以包括相似的滴浸树脂处理。
参考图1，示出了根据并入了上面描述的滴浸应用步骤的传统制造方法制造的现有技术中的电枢10。电枢10具有叠片12，该叠片12具有多个纵向槽14，它们围绕着圆周方向配置。缠绕在槽14内的是形成线圈的大量电磁线16。电枢轴18同轴延伸通过叠片12并且包括一换向器20。一独立形成的塑料风扇22，通常通过粘合剂固定到叠片12上。风扇22通常包括深入槽14中的多个芯柱24，这样将占用更优选由电磁线16占用的空间。滴浸树脂26应用在电磁线16上，槽14内，以及柄脚25上，在那里电磁线16的端部16a连接到换向器20上。
研磨粒子通过电枢风扇被吸入和吸出电枢，尤其当电枢使用在例如研磨机和砂磨机的工具中时。尤其如图2所示，由箭头30所示出的气流撞击端部线圈17的电磁线16(在叠片12内的槽14之间的叠片12的端部延伸的电磁线的线圈部分)。气流30包含研磨粒子，电磁线16上的这些研磨粒子的撞击会磨损掉电磁线16的绝缘。
利用当前的制造技术，通常需要额外的或者二次操作以保护电枢(尤其是电磁线)免遭研磨粒子的损害。这些二次操作包括更高粘度的的浸树脂涂层、环氧树脂涂层或者使用例如棉花、带等等包裹所述电磁线。这样会进一步增加电枢的制造成本和复杂性。
滴浸方法的另外一个缺点是由于在将滴浸树脂应用到其它适当构造的电枢的过程中遇到的问题，即会有相对较大数量的电枢报废。这些问题可能包括在应用过程中滴浸污染了电枢的换向器，以及如果提供树脂的泵暂时阻塞而导致的滴浸树脂流动不均匀。因此，在控制滴浸树脂应用处理中的困难会产生相对较大的废弃率，这进一步增加了电动机的制造成本。
槽绝缘子和电枢端部辐臂通过在塑料中插入模制电枢轴和叠片而形成。图3示出了在轴44上具有叠片42的这样一种现有技术中的电枢40。叠片42具有多个槽46。塑料在叠片42的下方并且围绕轴44模制，从而使轴44与叠片42绝缘。塑料还被模制形成端部辐臂48并被模制在槽46内以形成槽衬50。在绕组52被缠绕在槽46中以形成线圈54之后，槽衬50将绕组52与叠片42绝缘。
在模制现有技术电枢40中使用的塑料是不导热塑料，例如尼龙或者PPS。这导致在使用电枢40的电动机运行过程中，线圈54中产生的热量的散逸会有问题。
使用在电动发电机，例如电动机和发电机中的大多数电枢或转子，都是动态平衡的以减少通过轴承传递到电动机外壳的振动载荷。动态平衡要求在电枢的端部增加或者移除材料。做这件事的最有利的地方就是以最大可能半径接近轴承平面的表面上。然而，出于实践的原因，通用电动机电枢和永久磁铁电动机电枢通常通过选择性地从铁心(也称为叠片)表面移除材料而被均衡。
这种平衡处理具有很多缺点。首先，移除材料的表面定位在叠片的长度之内，并且因此相对远离不均衡力传输到产品的其他部分的轴承表面。第二，从电机的活动铁心(叠片)移除材料对性能尤其是转矩脉动方面具有负面影响。第三，通过从叠片的表面移除材料进行均衡要求叠片的齿顶厚于扩展磁通所需要的厚度。较厚的齿顶从缠绕了电磁线的叠片中的槽抢夺了绕组空间。第四，叠片的表面不是同质的。它包括位于齿顶上的铁以及绕组槽区域中的空气或树脂。这种不均匀性对于必须确定要移除多少材料以及从什么地方移除的动态均衡电机来说更加难以计算。因此，在从叠片中移除更多的铁心期间，动态平衡电机通常必须产生重复性校正通过，从而进一步降低了性能。
线圈拉线通常被用于固定电磁线，例如槽中的电磁线16，所述槽例如叠片中的槽14，所述叠片例如叠片12。图4示出了设置在叠片12的相对杆13和缠绕在槽14中的电磁线16之间的现有技术电枢10(图1)的叠片12的槽14中的一个。通常由纸绝缘形成的槽衬15设置在电磁线16和叠片12的壁之间的槽14中。电磁线16通过线圈拉线19保持在槽14中，其例示性地由电绝缘和热绝缘的硫化纤维制成。这种现有技术的线圈拉线具有某些不希望的特性。首先，它们占用了可以由电磁线16填充的空间。第二，线圈拉线材料的差的导热性限制了可以传递到叠片12表面的热量。
众所周知，具有缠绕在叠片的槽中的电磁线的电动机的功率是流经电磁线的电流和电磁线匝数的函数。具有给定输出的电动机，也就是1/10马力、1/8马力、1/4马力，需要可以承载特定电流的一定匝数的电磁线。电磁线承载特定电流的能力是电磁线的尺寸(直径)的函数。反过来，必须用于缠绕特定匝数的电磁线的电磁线的尺寸决定了他所缠绕的槽的大小。也就是，槽必须足够大从而可以保持所需要的电磁线的匝数。
如果可以使用较大尺寸的电磁线来缠绕电磁线，那么与较小尺寸电磁线相比，由于较大尺寸电磁线的电阻减小从而可以获得更大的功率。然而，使用较大尺寸电磁线缠绕电磁线通常需要较大的槽来容纳所需要匝数的较大尺寸的电磁线，这反过来也就需要较大的叠片。这样电枢也就会更大。
干线驱动的电动工具，动力干线例如120VAC驱动的工具，通常是双绝缘的以保护用户免遭电击。双绝缘需要两种单独等级的电绝缘：运行绝缘和保护绝缘。运行绝缘将导体与导体之间以及导体和电枢的无接触死区金属部分之间电绝缘。一种无接触死区金属部分的实例是电枢的叠片，例如叠片12(图1)。功能绝缘系统包括铁心绝缘、电磁线薄膜以及将所有粘合在一起的树脂矩阵。铁心绝缘还可由用粉状涂层过程施加的环氧树脂涂层组成。
保护绝缘由电绝缘管或者设置在可接触死区金属轴，例如轴18(图1)和电枢结构的其余部分之间的套管组成。由于轴与工具，例如金属变速箱和/或金属轴或者卡盘的暴露传导部分导电接触因此认为轴是可接触的。为了在工具由于滥用负载和烧坏而导致的运行寿命结束时提供保护，保护绝缘势垒必须具有优于运行的绝缘系统的电、热和结构性能。因此，绝缘管或套管通常由高温、玻璃增强热固性树脂组成。例如陶瓷、云母以及这些材料的混合物的其它材料也可以用于制造绝缘管或套管。
发明内容
一方面，热固性材料用于局部封装电磁线、换向器和电枢轴。围绕换向器环进行密封可以阻止热固性材料流入换向器部分之间或者换向器环上的槽中。
一方面，所述密封是柔性密封件，一方面，是环形密封。一方面，所述柔性环形密封是o型环。一方面，柔性密封件和换向器树脂坝之间的接触阻止了热固性材料向前流动。
一方面，所述换向器是柄脚型换向器，柔性环形密封靠着所述柄脚的轴向外部面端部，并且具有靠着换向器的圆筒形芯部的树脂坝的径向内部表面。一方面，柔性密封件靠着柄脚附近的部件，例如换向器的铜中的台阶。一方面，柔性密封件具有在柄脚型换向器的柄脚之间延伸的突起。
一方面，所述换向器是填充器型换向器，柔性环形密封靠着换向器环的提升机的轴向外部面对表面和/或换向器的圆筒形芯部的树脂坝。
附图说明
对于本领域技术人员来说，本发明的各种优点将通过阅读后面的说明书以及附加的权利要求并且通过参考附图而更加清楚，其中：
图1是现有技术中电枢的侧面垂直投影图，其结合了传统的滴浸树脂涂层以及通过粘合剂固定到电枢上的单独制造的风扇；
图2是围绕现有技术中电枢的末端线圈的气流的示意图；
图3是现有技术中电枢的透视图，其中塑料模制在叠片的槽中以形成槽衬，模制在叠片的末端形成端部电枢辐臂并且塑料围绕电枢的轴模制；
图4是现有技术电枢的叠片中的槽的局部侧视图，其中电枢具有由线圈拉线固持在其中的电磁线；
图5是根据本发明的一个方面的电枢的侧面垂直投影图；
图6是根据本发明的一个方面的电枢的侧面垂直投影图；
图7是图6中电枢的端视图；
图8是图6和图7中所示的本发明的一种变化的端视图；
图9是根据本发明的一个方面的线圈拉线；
图10是根据本发明的一个方面位于具有可粘合电磁线的叠片中的槽的局部视图，该可粘合电磁线的热激活粘合剂已经被模制时塑料的热量激活；
图11是根据本发明的一个方面具有电磁线的叠片中的槽的截面图，由于周围的模制塑料的压力该电磁线变形；
图12是具有电磁线的现有技术叠片中的槽的截面图；
图13是根据本发明的一个方面其中缠绕有较大尺寸电磁线的叠片中的槽的截面图；
图14是叠片中的槽的截面图，在该叠片中电磁线被相等压力所压缩；
图15是根据本发明的一个方面用于用导热塑料封装的电动机的定子的截面图；
图16是根据本发明的一个方面，在叠片的槽中模制了导热塑料以形成槽衬的定子的端部截面图；
图17是根据本发明的一个方面具有柄脚型换向器的电枢的透视图，柄脚型换向器防止塑料溢料进入到换向器的片段之间的槽中；
图18是柄脚型换向器的透视图；
图19代表性地示出了制造图8中的电枢所使用的模具的视图；
图20是根据本发明的一个方面具有填充器类型换向器的电枢的透视图，填充器类型换向器防止塑料溢料进入换向器的片段之间的槽中；
图21是沿图20的线21-21截取的图11的电枢部分截面图；
图22是根据本发明的一个方面用导热塑料封装的电枢的透视图，该导热塑料具有用于增强热传递的部分；
图23是根据本发明的一个方面用导热塑料封装的另一电枢的透视图，该导热塑料具有用于增强热传递的部分；
图24是根据本发明的一个方面用导热塑料封装的具有临近换向器的颈缩区域的电枢的透视图；
图25是根据本发明的一个方面具有用于热传递的部分的电枢的透视图；
图26是根据本发明的一个方面形成的图25中电枢的部分的侧视图；
图27是根据本发明的一个方面形成的图25中的电枢的部分的侧视图；
图28是根据本发明的一个方面电枢轴断裂的侧面截面图，该电枢轴具有与周围的模制塑料互锁的部分以提高扭转转矩；
图29是根据本发明的一个方面的双绝缘电枢的透视图；
图30是根据本发明的一个方面的另一双绝缘电枢的透视图；
图31是根据本发明的一个方面的另一双绝缘电枢的透视图；
图32是根据本发明的一个方面用于封装电枢的三板模具的侧面截面图；
图33是图32的三板模具的顶视图；
图34是与粘附了换向器的电枢的端部相对的、模制在图32的三板模具中的电枢部分的透视图；
图35是模制在图32的三板模具中的电枢的临近换向器部分的透视图；
图36是图32的三板模具的截面图的一部分，以及被封装的叠片的一部分；
图37是根据本发明的一个方面具有溢流标记腔的两板模具的示意图；
图38是根据本发明的一个方面，在模具中具有柄脚型换向器的电枢的侧面截面图，在该模具中设置为为与换向器的柄脚相对的柔性密封件防止被模制的热固性材料流入换向器的片段之间的槽中；
图39是根据本发明的一个方面，在模具中具有填充器类型换向器的电枢的侧面截面图，在该模具中，设置为与换向器的提升机相对的柔性密封件防止被模制的热固性材料流入换向器的片段之间的槽中；
图40是图38和图39的柔性密封件的透视图，其为一套管；
图41是图38和图39的柔性密封件的透视图，其为一保护罩(boot)；
图42是根据本发明的一个方面，在模具中具有柄脚型换向器的电枢的侧面截面图，在该模具中，设置为与换向器的柄脚附近的小台阶相对的柔性密封件防止被模制的热固性材料流入换向器片段之间的槽中；
图43示出了图38的柔性密封件的一种变化，其具有在换向器的柄脚之间延伸的突起；
图44是根据本发明的一个方面，在模具中具有柄脚型换向器的电枢的侧面截面图，在该模具中，半刚性或刚性材料的密封件设置为与换向器柄脚附近的小台阶相对，另一个半刚性或刚性材料的密封件可选地设置在换向器环的轴向外端部上，其中所述密封防止被模制的热固性材料流入位于换向器片段之间的槽内；
图45是具有柄脚型换向器的电枢的侧面截面图，在该换向器中，可移除套管在将电枢置于模具中之前放在换向器环上；
图46是在模具中具有柄脚型换向器的电枢的侧面截面图，该模具具有多个包括有陡沿的部分，所述陡沿靠着换向器的片段密封从而防止溢料流入换向器的片段之间的槽内。
具体实施方式
现在参考图5，公开了根据本发明的一个优选实施例的电动机100。电动机100包括电枢102和定子104，所述定子以高度简化的形式示出。电枢102具有叠片106，该叠片具有多个设置在圆周方向的纵向槽108。多个电磁线110缠绕在槽108内以形成多个具有端线圈117的线圈绕组。电枢轴112同轴延伸通过叠片106，并且在一端设置有换向器114。导热塑料116被注射模制在电枢102上以便塑料流入并且流经每一个槽108。通过将电枢102放置在适当的注模工具中，然后在适当高压下将导热塑料116注入模塑工具来施加导热塑料116。导热塑料116优选至少部分包围电磁线110，更优选完全包围电磁线以形成很好的用于经过其传输热量的装置。塑料116还包围电磁线110的电枢引线119的端部118，所述端部118固定在与换向器114可操作连接的柄脚120上。
在将导热塑料116模塑在叠片106的一端的过程中还一体形成风扇122。将风扇122形成为导热塑料116的一体部分用于完全除去一些制造步骤，在这些步骤中叠片106上施加滴浸树脂，然后单独形成的风扇粘附到叠片106上。
将导热塑料116模塑成基本上或完整地包围电磁线110用于有效地传导热使其远离电磁线。因此，导热塑料116更加有效地用于将电磁线110固定到叠片106上以防止线的移动，并且可以将电磁线固定到柄脚120上并且改善来自线的热传导。
通过免除与单独形成这样一种风扇组件，然后通过粘合剂将该组件固定到叠片106上相关联的成本，将风扇122模塑为导热塑料涂层116的整体部分也提供了显著的制造好处。这允许风扇122可以构造成更加紧凑地靠着叠片106，这允许将要构造的电动机需要的空间小于先前开发的使用单独形成的风扇的电动机的空间。
用导热塑料模制风扇122的另一个好处是风扇对电动机100加压时可能会遇到的高温更耐久。利用先前开发出的电动机，由于在电动机高压周期内遇到的高温，安装在电枢中的风扇通常是第一个损坏的组件。本发明的电枢102具有与之一体模制的风扇122，对由于高温导致的故障具有更强的抵抗性。
导热塑料的注射模制还可以更加有效地充满通过叠片槽108延伸的电磁线110之间的空间和间隙，从而在使用过程中可以更有效地促进电枢102的冷却。
本发明的一个方面中，塑料116被模制成完全密封电枢102的所有元件，包括叠片106和换向器114。此后，例如通过机加工从电枢102中移除过剩的塑料116，从而暴露需要暴露的电枢102的那些部分，例如换向器114的表面和叠片106的表面。
密封还提供电磁线110的增强的机械保持力，并且可以用来代替通常用于固定电枢引线119的粘合剂。尤其在高振荡应用中，电枢引线必须被支撑，也就是固定在适当位置。否则，电枢的旋转和使用了具有电枢的电动机的装置，例如电动工具的振动，会引起电枢引线振动并且最终会疲劳并且断开。通常，在上面描述的滴浸树脂过程中，在电枢引线周围直到它们粘合到换向器的地方施加高粘度粘合剂。这种粘合剂提供了用于电枢引线的所要求的支撑。
当塑料116模制在电磁线110周围时，塑料116被例示性地模制在电枢引线119周围。塑料116为电枢引线119提供必须的支撑以防止当电枢102旋转以及例如具有使用电枢102的电动机的电动工具的装置振动时电枢引线振荡。由此电枢引线119可以以很少或者没有额外的成本通过塑料116的密封而被支撑。而且，由封装提供的增强的机械保持力允许在给定尺寸的电枢上应用更大规格的引线110，从而增加安培额定值，这可以通过使用大于应用了电磁线的滴浸树脂密封的电动机尺寸的给定尺寸的电动机获得。更大的标准电磁线110提供更好的热传递、产生更少的热量，以及如下面所讨论的更低的电阻。
导热塑料116例示性地可以是原料聚合物，例如尼龙(例如尼龙4，6)、PPS、PPA、液晶聚合物(LCP)或者这些的混合物，其中填充有适当量的导热材料，例如陶瓷(磨损或者光滑的)，并且为了强度例示性地填充适当量的玻璃。氧化铝是应用在导热塑料中的一种常用类型的磨料陶瓷，氮化硼是一种常用类型的润滑性陶瓷。应当理解，其它导热材料、金属或非金属，都可以用作填充材料，例如氮化铝、铝或铜。通过使用混合物作为原料聚合物，可以在不会导致使用100％昂贵聚合物作为原料聚合物的情况下实现一些使用更加昂贵聚合物例如LCP的好处。例如，以大约10％LCP与90％的PPS的比率混合PPS和LCP，与纯PPS相比增加了可模制性以及强度。类似地，可以使用较小量的尼龙来代替LCP。
导热塑料116例示性地可以是从PAExton的LNP工程塑料(现在是通用电子公司)商业上可获得的Konduit热塑性塑料。这方面，导热塑料116例示性地可以是修改为具有大约多10％的陶瓷填料的PDX-TF-212-11。
在本发明的一个方面中，向用于密封电枢的材料中加入了“相变添加剂”。这里所使用的“相变添加剂”是一种在低于用于密封电枢的材料的熔化的温度但高于周围温度的温度改变相态的材料，例如从固态到液态或者从液态到气态。优选地，相变材料是从固态改变到液态的材料。相变添加剂将提高封装材料例如导热塑料116的性能，以处理不能迅速消散的短期热钉。当产生热钉时，相变添加剂改变相位吸收热。相变添加剂例示性地可以混合入小的球体或者粒子，球体或者粒子加入到用于密封电枢的塑料中。密封电枢的塑料承受短热钉的能力可以随后通过调整加入到其中的相变添加剂的量而调整。通过使用相变添加剂，更便宜的且具有更低导热的塑料可用于密封电枢。使用相变添加剂还可以增加塑料116的容量以在要求更高的应用中承受销钉中产生的额外热量。相变添加剂可以包括石蜡、蜡、氢氧化盐以及例如乙醛或者尼龙的结晶塑料。氢氧化盐相变添加剂的一个例子是可从TEAP Energyof Wangar，Perth Western Australia获得的TH89℃。
虽然塑料116例示性地是导热热塑性材料，但是也可使用其它类型的材料密封电枢102，包括热固性材料，只要这种材料是不导电的并且在电枢102的整个工作温度中具有足够的介电强度。在这方面，当电枢102应用在电动工具中时，塑料116例示性地应当具有至少250伏/密耳的介电强度直到300℃。另外，在本发明的那些不需要封装材料的导热性的方面，那么它可以不导热。在这方面，虽然已经在注射模制的情况下描述了密封方法，但是应当理解可以使用其它方法，例如传递模塑或者压缩模塑。应用的方法当然需要适于用作密封电枢的材料。例如，传递模塑和压缩模塑通常用于模制热固性材料，而注模用于模制热塑性和热固性材料。
利用电枢102，导热塑料116可以包括高温尼龙或热固性材料，其另外混合有例如陶瓷、铝或铜的合适的非铁磁材料以提供与电磁线110基本相同的密度。因此，当每一个叠片槽108完全用塑料116和电磁线110填充时，填充每一个槽108的材料的重量基本相同。由于填充每一个槽108的材料的重量基本相同，因此免除了在模塑步骤之后在平衡机上平衡电枢的需要。免除平衡步骤显著节省了成本，因为不需要使用平衡机，不需要将每一个电枢设置到平衡机上的人力。相反，一旦在注射模制过程之后电枢冷却，电枢可以进行换向器翻转操作并且随后直接进行到组装阶段，在该阶段它们与其它组件组装以形成电动机。LNP工程塑料公司是专用配方塑料的来源。
参考图6和图7，描述了本发明的另一方面。与图5相同的元件将用相同的附图标记表示。当塑料116被浇注模制为密封电枢102时，浇注模制部件以改进平衡电枢102的过程。这些部件例示性地包括浇注模制在由电磁线110的绕组形成的端部线圈117(图2)的外围的一个或多个额外牺牲的材料或者可以接收平衡重量的浇注模制袋。在电枢102的平衡中利用这些部件免除了不同质材料的机加工，免除了活性铁的切削，允许叠片106的齿的齿顶的厚度更小，且将平衡面定位得离可以去除或添加更少的材料实现真正平衡的轴承面更近。
特别参考图6，当浇注塑料116模制为密封电枢102时，电枢102包括一个或多个用塑料116浇注模制的平衡环124。例示性地，平衡环被模制成邻接端部线圈117上方的叠片106的每一个轴侧。特别参考图7，在电枢102平衡期间，在一个或多个点126上将材料从一个或多个平衡环124去除。平衡环124定位更接近使用电枢102的电动机(未示出)的轴承面(未示出)，并且是惰性的，也就是说不包括活性铁。因此，从平衡环124移除材料不影响叠片106的磁性，因此不会对电动机的性能造成不利影响，不像从叠片106移除铁的方法那样。
在一个变化中，平衡环124具有形成在其中的袋或者空腔128。在平衡电枢102期间，重量130插入并且固定在一个或多个平衡环124的一个或多个袋128(图8)(只通过附图标记128标识了其中一个)中以平衡电枢102。重量130也定位更接近轴承面并且也是惰性的。在这种变化中，平衡环124可以制造得更轻。
本发明的另一方面，塑料116的质量、模制塑料116的分配，或者上述二者，都可以变化以调整电枢102的自旋惯性。通过改变使用的塑料116的量、改变其密度或者二者都改变可以改变塑料116的质量。塑料116的密度可以通过改变例如与塑料116混合的非铁磁性材料的量而变化。通过将或多或少的塑料116设置在电枢轴112的轴周围，例如离电枢轴112的轴更近或更远，模制塑料116的分布控制电枢102的自旋惯性。
众所周知，电枢具有固有频率，通常称为谐振频率，在该频率时电枢谐振。这个频率是电枢的几何结构和刚度的函数。在本发明的另一个方面，电枢102的固有或谐振频率可以通过改变塑料116的几何、物理和/或机械(物理)性能而变化。改变塑料116的几何、物理和/或机械(例如其拉伸或挠曲模量)性能会改变电枢102的刚度。例如，增加塑料116的物理(例如密度、硬度或二者)提供了电枢102的振动衰减。而且，增大电枢102的刚度增大其临界速率，也就是，电枢102谐振时的旋转速度。电枢的临界速率通常是电动机可以自旋得有多快的限制性因素，因为它的速率必须保持在临界速率以下。通过增大临界速率，可以增大电动机运行的最大速率，这增加了电动机可以提供的输出功率。例如，申请人已经发现在小角度研磨机(aDeWaltDW802 SAG)中使用密封电枢，电枢的临界速率增加了大约11.5％，也就是从39.300RPM增加到43,800RPM。
塑料116还可以增强电枢轴112周围的结构强度以减少和/或控制电枢轴112的振荡和挠曲。可以调整塑料116的几何和机械性能以获得希望的电枢轴112的振荡和/或挠曲减少/控制。
可粘合线通常用于在例如上面描述的滴浸树脂操作的二次操作中不添加胶水或漆，将电线例如场中的电磁线粘结在一起。粘合线在其上具有材料层，当变热时该材料层变得充分粘稠，从而将相邻的线粘结成线束从而形成线圈，随后硬化将线粘合到一起。这形成了机械上为固态并且由于线之间的气袋的减少而具有改进的热性能的线圈。一种类型的粘合线在其上具有热激活粘合剂层。其上具有热激活粘合剂层的这种类型的粘合线可从来自Indiana Phelps Dodge of Fort Wayne名称为BONDEZE的商号获得。
参考图5描述的实施例，当导热塑料116模制在电磁线110周围浇注时，导热塑料116可能没填充电磁线110之间的所有填隙空位。在本发明的另一方面，电磁线110可以是随后封装在热封装材料中的可粘合线。在一个实施例中，粘合线是BONDEZE线。热封装材料，例如注模导热塑料116的热，激活电磁线110上的热激活粘合剂层，将电磁线110粘合在一起。
图10示出了将电磁线110封装在导热塑料116中的槽108，其中当在电磁线110的周围浇注模制导热塑料时，导热塑料的热激活了将电磁线110粘合在一起的热激活粘合剂111。这在导热塑料116的内部形成了机械固体线圈。如上所述，这减少或阻止了线圈移动并且改善了热传导。本发明的这方面进一步有助于消除将电磁线粘合在一起的滴浸树脂处理的需求。另外，浇注模制过程中产生的热激活了热激活粘合剂，这免除了对于激活热激活粘合剂111的要求，例如通过在炉子中烘焙或者在电磁线110中通一电流加热它们以激活热激活粘合剂。对于本发明的这方面，使用的密封件封装材料的温度只要求超过激活电磁线110上的热激活粘合剂所需的温度。
参考图11，描述了本发明的另一方面。图11示出了由导热塑料116密封的叠片槽108之一中的电磁线110。通过将塑料模制在电磁线110周围浇注的压力设定到一个充分高的水平，电磁线110可以至少局部会从原来的圆形变形为多角形。这增大了电磁线110之间的表面面积接触并且因此改善了从底部电磁线110通过其它电磁线110到导热塑料116的导热性。当电磁线110的直径或者电磁线110的填充模式(例如它们被压紧得有多近)防止每一个电磁线110完全被导热塑料116包围被认为是有利的。
在本发明的另一方面，在电磁线110周围浇注模制塑料116的压力被设定为充分高的水平以将线压紧在一起，提供了叠片槽108中的填充率增大。也就是，叠片槽108的更高百分比的容量被电磁线填充。在这方面，电磁线110最初缠绕在叠片槽108中以便它们可以延伸贴近或者甚至超出叠片106的外表面。然后浇注时塑料116的压力将电磁线110压紧在一起并且将压紧的电磁线110压入槽108内。
在本发明的一个方面，线圈拉线19(图4A)由导热塑料制成，这种塑料在浇注塑料116的模制期间被熔化或者弄湿。
在本发明的一个方面，塑料116代替现有技术电枢10中的线圈拉线19，并当电磁线110硬化时将它固定在合适的位置。
在本发明的一个方面，线圈拉线19’(图4B)中具有孔142。在浇注塑料116期间，塑料116流经并且绕开线圈拉线19’。如所描述的，塑料116示例性地是导热塑料，通过线圈拉线19’内的孔142浇注该塑料允许更多的热量流向叠片的表面，例如叠片106(图5)。
参考图12和图13，用于缠绕电磁线110(图13)的电磁线尺寸大于用于缠绕电磁线16(图12)的电磁线尺寸。图12中的槽14和图13中的槽108为相同大小。在图13的实施例中，塑料116在电磁线周围110上被浇注的压力将电磁线一起压缩在槽108内，允许槽108容纳用更大尺寸电磁线缠绕的电磁线110。因此电磁线110与图12的电磁线16相比可以是更大尺寸的电磁线。这样，在给定尺寸的槽108内缠绕的电磁线，其指示在具有槽108的叠片106的尺寸的大部分，可以是更大尺寸的电磁线。这导致具有用较大尺寸电磁线缠绕的电磁线110的电动机比具有用较小尺寸电磁线缠绕的电磁线16但具有相同尺寸的叠片的电动机的功率增大。因此，可以获得具有给定物理尺寸的更高输出的电动机。
在前述的可替代方面，电磁线110缠绕在槽108中然后在电枢102被封装之前例如通过使用均衡压力被压紧。例如，在电磁线110缠绕在槽108中之后但在电枢102被封装之前，电枢102被放置在流体外壳，如图14中示出的流体外壳144的适当形状的空腔中。流体外壳144中的流体压力增大，推动电磁线110更加深入槽108中。然后封装电枢102，如上所述，在塑料116硬化之后，封装电枢102的塑料116将电磁线110固定在槽108中。在上述的一种变化中，电磁线110由可粘合线组成，如上所述，这种线在由流体外壳144压紧电磁线110的过程中是经过了热处理的。
参考图3中示出的现有技术中的电枢，描述了本发明的另一个方面。在本发明的这种情况中，通过使现有技术中的电枢40使用导热塑料作为电枢轴44和叠片42被插入模制的塑料而对现有技术的电枢40进行改变。导热塑料以上面描述的方式形成端部机架48和槽衬50，并且在电枢40的轴44和叠片42之间浇注从而将轴44和叠片42电绝缘。在这方面，选择的导热塑料具有充足的导热性和介电强度或者电绝缘性能。这种导热塑料示例性地可以是
在封装在塑料中的电枢中，当浇注塑料时，防止塑料溢料进入换向器环的槽中是很重要的。如果溢料进入换向器环的槽中，就有可能从槽中向外突出而产生一当电枢旋转时刷子会接触到的突起或隆起。
参考图17-18描述的本发明的一个方面防止溢料进入柄脚型换向器环的槽中。电枢300具有轴302和叠片304。在轴302的一端上安装有换向器306。换向器306包括一铜换向器环308，围绕一圆筒形芯部312被分成多个铜段310，相邻段310之间具有槽314，通常在开槽操作中形成。圆筒形芯部312由例如酚醛塑料的电绝缘材料制成。应当理解，不用开槽操作也可以制造换向器。在这种换向器中，制造换向器时能够精确地制造并且定位铜段310，从而铜段310可以相互间隔开合适的距离。
每个换向器段310都具有从轴向内部端部326延伸的柄脚318。柄脚318以公知的方式电连接至电磁线(例如图5中的电磁线110)的端部。
为了形成换向器306，沿着换向器环308的轴向内部端部切割槽口322。槽口322被定位成使得它们在使用了电枢300的电动机的刷子(未示出)的轨迹之下，且当它们被切割时可以在槽314的轴向内部端部。接下来在换向器环308中浇注塑料316，例如通过插入模制换向器环308，以在其中形成圆筒形芯部312。塑料316例示性地是酚醛塑料。塑料316填充槽口322。
然后在换向器环308中切割槽314。槽314轴向延伸通过换向器环308，并且从换向器环308的轴向外部端部324部分轴向进入填充槽口322的塑料316中。
接下来换向器306、轴302以及叠片304组装在一起，电枢300的电磁线的端部以传统方式连接到柄脚318。带有换向器306的轴302和叠片304随后被放置在模具400中(图19中代表性地示出)并以与参照图5描述的上述方式类似的方式在它们周围浇注塑料328(图17)以形成电枢300，该形成方式与图5中所描述的有以下不同。模具400设置凸起402，其安装在柄脚318之间、槽口322的上方。凸起402通过提供允许塑料更快地凝固的薄壁流动区域，防止塑料328从槽314的侧部流入槽314中。当浇注圆筒形芯部312时，充满槽口322的塑料316防止塑料328从槽314的内部端部320轴向流入槽314中。
参考图38，是对于上面所描述的图17和18的方法的一种替代方法，当浇注热固性材料时，该方法防止溢料进入柄脚型换向器的槽中。相同的元件使用相同的附图标记并且讨论将集中在它们的区别上。电枢300具有与图17和图18中所描述的元件相同的元件，具有以下区别。围绕换向器环308的轴向内部端部没有切割槽口322(图17)，且被浇注用于封装至少一部分电枢的材料是热固性材料。为了穿过电磁线110并且完全填满电枢，希望在浇注期间热固性材料是液体。浇注期间热固性材料是液体的副作用是，它很容易地填充换向器环308的段310之间的槽314并且越过换向器环308。
柔性密封件用于防止来自热固性材料3800的溢料流入换向器环308的段310之间的槽314中和/或越过换向器环308。例示性地，柔性密封件可以是环形柔性密封件，例如环形柔性密封件3802。在换向器306、轴302以及叠片304组装在一起并且电枢300的电磁线的端部连接到柄脚318之后，在换向器环308周围布置了环形柔性密封件3802以便它们它靠着柄脚318的轴向外部面对端部或者靠着柄脚318附近的部件，例如换向器环308的小台阶4200(图42)。环形柔性密封件3802的径向内部表面3804靠着换向器306的圆筒形芯部312的树脂坝3806。带有换向器306的轴302以及叠片304被放置在模具3808(图38中代表性地示出)中并且热固性材料3800围绕它们浇注以与参照图5所描述的方式相似的方式形成电枢300，但有以下不同。环形柔性密封件3802和树脂坝3806之间的接触足以引起被浇注的热固性材料的向前流动停止。这防止了热固性材料到达换向器环308的段310之间的槽314或者流动越过换向器环308。在浇注之后，环形柔性密封件3802例示性地可以从换向器环308中移除。可选择地，它也可以例示性地留在换向器环308中。
应当理解，环形柔性密封件3802可以与上面描述的没有进行开槽操作制造的换向器一起使用。在这种换向器中形成了类似于树脂坝3806的树脂坝，环形柔性密封件3802以其内径(ID)邻接所述树脂坝而靠着柄脚或位于柄脚附近。
可选择地，不是在将带有换向器306的轴302和叠片304放置在模具中之前将环形柔性密封件3802围绕换向器环308放置，而是将环形柔性密封件3802放置在模具中。随后，带有换向器306的轴302和叠片304就放置在模具中从而从换向器306突出的轴302的末端就可以延伸穿过环形柔性密封件3802以便环形柔性密封件3802与换向器306的圆筒形芯部312的树脂坝3806对接。一方面，每一个环形柔性密封件3802都可以用于多个槽。一方面，所述环形柔性密封件3802保持在模具中的适当位置以用于多个槽。
环形柔性密封件3802例示性地可以是由软橡胶或者例如硅树脂材料的橡胶状材料制成的o型环，以便它可以容易地适应换向器306上的不规则表面，例如柄脚318的轴向外表面。环形柔性密封件3802例示性地可以不是o型，例如是套或者罩。例如，环形柔性密封件3802可以是套4000(图40)或者罩4100(图41)，或者是围绕换向器306的带子。环形柔性密封件3802可以是由硅树脂以外的材料例如橡胶或者纸制成，只要这种材料足够柔软或者柔韧能够适应换向器306上的不规则表面，另外还适合用于浇注正在浇注的热固性材料。环形柔性密封件3802的横截面可以是圆形、方形或者其它形状。
应当理解，柔性密封件还可以具有例如椭圆、方形或者其它适于模制加工以及换向器几何结构的多边形形状。柔性密封件还可以使用很多种材料制成，其中一些可以防止粘合到热固性封装材料。用具有平滑表面的材料，或者使用平滑表面，和/或用硅或者使用涂覆了例如从特拉华州威明顿的DuPont Perfomance ElastomersL.L.C获得，的氟橡胶材料的适当的脱模剂的材料制成的密封件，将提供在浇注期间阻止热固性封装材料的向前流动所需的适当的密封件，同时还允许很容易地去除该密封。
可选择地，柔性密封件可以用于粘合到热固性封装材料，其中柔性密封件在浇注之后保持在换向器上。在这种情况下，柔性密封件可以由具有更加粗糙的结构的材料制成或者由具有更加粗糙的表面结构的材料制成。这样将在制造过程中不必移除柔性密封件以及在从模具部分突出的过程中减少了柔性密封件移入加工的可能性的优点。
还应当理解，除了柔性密封件，密封，例如密封4400(图44)也可以由半刚性或者刚性材料制成。这样的材料可以包括适当温度性能的热塑性或者例如玻璃加强的环氧树脂的热固性材料。这样的材料提供了不损害换向器完整性浇注的同时，在浇注过程中可以关闭或者停止所使用的热固性材料的流动以密封电枢的优点。如果密封留在了电枢上，它们还具有向换向器提供额外的加强的优点。
参考图44，由半刚性或者刚性材料制成的密封件4400靠着柄脚318附近的换向器环的台阶4402放置。应当理解，密封4400还可以靠着柄脚318放置。另一个密封4406，被称为外部密封4406，由半刚性或者刚性材料制成，可选地设置在换向器环308的轴向外端4404上。在一种便于在外部密封4406周围浇注封装材料的方法中，在轴402周围的绝缘套管4410和换向器306的圆筒形芯部312之间提供了流动通道4408(在图44的剖视图中示出)。(在电枢轴周围不具有绝缘套管的电枢中，流动通道4408设置在电枢轴302和换向器306的圆筒形芯部312之间)。流动通道可以4408例示性地在换向器306的圆筒形芯部312的内径(ID)中或者绝缘套管4410的外径(OD)中形成为图案，例如滚花图案。
一方面，环形柔性密封件3802具有在换向器306的柄脚318之间延伸的轴向突出4300(图43)。
密封的另外一个重要的性质就是它适于在热固性封装材料的浇注过程中处理，并且潜在地它能承受电动机(其中在浇注之后密封留在了换向器上)的运行条件。例如，制作密封的材料必须能承受热固性封装材料浇注的温度。例如，目前通常用于密封电枢300的可获得的热固性封装材料的浇注温度是大约160℃。
参考图45，另一种密封换向器36以阻止溢料流入换向器环308和/或流入槽314的方法是在将电枢300放入模具之前，将模具(未示出)的可移动套管4500放到换向器环308上。可移动套管4500可以制造成多个尺寸(ID)并且将具有用于给定换向器的适当紧密配合的可移动套管4500放置在换向器环308上以防止浇注过程中的溢料。可移动套管4500在浇注之后移除。
参考图46，另一种密封换向器300以防止溢料流到换向器306上的方法利用了模具的多个段4602(未示出)(图46只示出了其中一个)，它们紧密围绕柄脚318附近的换向器306的换向器环308，例如毗邻柄脚318。段4602例示性地可以是夹头4600的一部分。每一个段4602都具有内部端4604，其具有锐利的径向内部弓形边4606。换向器306包括设置在段310之间的插槽314内的插片4608，例如云母插片。当将电枢300放置在模具中时，夹头4600围绕换向器环308放置。夹头4600然后紧密围绕换向器环308以便插片4602的尖锐的径向内部弓形边4606倚在换向器环308上。尖锐的径向内部弓形边4606很轻微地压入段310的铜以及段310之间的槽314内的云母插片中以形成围绕柄脚318附近的换向器环308的环形密封，这防止了在浇注期间的溢料。在这点上，在一方面，当夹头4600包围换向器环308时，由插片4602的尖锐的径向内部弓形边4606形成的环形密封的ID稍小于换向器环308的OD，但是这种环形密封的内部边界相反与换向器环308的外部边界一致。
在解决溢料的另一方法中，在浇注期间热固性封装材料被浇注在换向器306的换向器环308上而不是防止溢出换向器环308。然后通过例如机加工移除过量的热固性封装材料。热固性封装材料然后可以留在铜段310之间的换向器环308内的槽314中。或者换向器环308可以在电枢被密封之后开槽。
回到图20和21，描述了用于防止溢料进入填充型换向器的换向器槽中的本发明的另一方面。在填充型换向器中，换向器环的段的内部端具有槽，电磁线的端部被压入该槽中。
电枢501在换向器500上具有轴503，该换向器500是填充型换向器，以一种已知的方式安装。如所知的，例如换向器500的填充型换向器，具有换向器环516，其在段514之间具有槽504。插片502从换向器环516的内部端506部分延伸进入槽504中。插片502例示性地由云母或者塑料制成。电磁线510的端部在换向器环516的段514的端部508内被压入槽中(未示出)。
通过与上述方式类似的方式围绕电枢501的轴503和叠片505浇注塑料512来密封电枢501。浇注塑料512所使用的工具或者模具被构造成使得塑料512密封在换向器环516的内部端506周围，其中插片502位于换向器环516的槽504内，例如在518上。插片502的端部520例示性地朝远端延伸到点518之外，在点518工具围绕换向器500的内部端部506密封，并且因此它们设置在工具的下方。当浇注塑料512时，塑料512浇注在换向器环516的内部端部506周围，只有那里插片502位于槽504中，因此可以防止塑料512流入槽504中。
转到图39，以上参照图20和21描述的本发明的一种变化防止当使用热固性材料时，溢料进入填充型换向器槽中和/或溢出换向器环。相同的元件用相同的附图标记表示，下面的讨论将集中于它们的区别。
电枢501在换向器500上具有轴503，所述换向器是填充型换向器，以一种已知的方式安装。填充型换向器500具有换向器环516，其在段514之间具有槽504(图21)。电磁线510的端部被压入换向器环516的段514的端部508内的槽中(未示出)。然而，电枢501不包括插片502。
柔性密封件用于防止来自热固性材料3800的溢料流入换向器500的段514之间的槽504中和/或溢出换向器环516。柔性密封件例示性地可以是环形柔性密封件，例如环形柔性密封件3900。环形柔性密封件3900设置在换向器环516周围以便它可以靠着换向器500的端部508(有时称作提升机)的轴向外表面。环形柔性密封件3900的径向内表面3902靠着换向器500的圆筒形芯部3906的树脂坝3904定位。
轴503以及其上的换向器500和叠片505放置在模具3908中(图39中代表性地示出)且围绕它们浇注热固性材料以与上述方式类似的方式形成电枢501，但是具有以下不同。环形柔性密封件3900和树脂坝3904之间的接触足以引起正在浇注的热固性材料的向前流动停止。这防止热固性材料到达换向器500的段514之间的槽504，并且防止热固性材料溢出换向器环516。浇注之后，环形柔性密封件3900例示性地从换向器500中移除。它可选择地也可留在换向器500上。
可选择地，以与上述方式类似的方式，在将其上安装有换向器500以及叠片505的轴503放置在模具中之前，不是将环形柔性密封件3900放置在换向器环516周围，而是将环形柔性密封件3900放置在模具中。然后，其上具有换向器500以及叠片505的轴503被放置在模具中以便从换向器500中突出的轴503的端部延伸穿过环形柔性密封件3900，以便环形柔性密封件3900与换向器500的轴向外表面端部508对接。一方面，每一个环形柔性密封件3900都可以用于几个槽。一方面，环形柔性密封件3900在多个注射过程中保持在模具中的适当位置用于。
环形柔性密封件3900例示性地可以是由软橡胶或者例如硅树脂材料的橡胶制成的o形环，以便它可以容易地适应换向器500上的不规则表面，以及换向器500的端部508的轴向外表面。环形柔性密封件例示性地可以是除了o形以外的形状，例如管或罩。例如，环形柔性密封件3900可以是套管4000(图40)或者罩4100(图41)，或者围绕换向器500的带。环形柔性密封件3900可以由除了硅以外的材料制成，例如橡胶或纸，只要这种材料足够柔软或柔韧以适应换向器500上的不规则表面并且适于在浇注被浇注的热固性材料的模制中使用。环形柔性密封件3900的横截面可以是圆形、方形或者其它形状。
至于参照图3846描述的方面相关的热固性材料在浇注过程中熔化以便它们可以作为液体而流动。热固性材料例示性地可以是玻璃加强聚酯树脂。但是应当理解，这只是可以使用的热固性材料的一种实例，还可以使用其它的热固性材料。还应当理解，参照图38-46所描述的方面可以应用在浇注期间是液体的任意封装材料，而不仅仅是热固性树脂性塑料。
转到图22，描述了本发明的另一方面。通过在电枢的轴604和叠片606的周围铸导热塑料602密封电枢600。用于浇注塑料602的工具或者模具配置成使得叠片606的齿610之间的槽608被挖出。如这里所使用的，挖出是指塑料602没有被浇注到叠片610的顶部表面611，这样浇注在槽608中的塑料从叠片齿610的顶部表面凹进，形成凹口612，冷却气体可以通过该凹口流动。通过挖出槽608，改进了热传输，使用了更少的塑料并且凹口612可以在后续的电枢制造操作例如定向、定位和/或分度电枢600中被工具使用。在这方面，在浇注塑料602中使用的工具可以具有例如刀片的特性，其安装在槽608内从而形成凹口612并且这些刀片还可以在浇注期间将电枢600保持在正确的径向位置。塑料602的表面可以构造为增大塑料的表面积和/或引起涡流，从而增加热传输，而没有占用额外空间。所述构造可以采用图案613，例如菱形、方形、圆形、凸起、波纹等等形式。这种构造可以例示性地形成在叠片606的末端的塑料602的表面上，与风扇122所在的叠片606的端部相对。
图23示出了刚刚讨论过的本发明的一种变形。相同的附图标记用于标识相同的元件。图23中，当浇注塑料602来密封电枢600时，形成了整体部件，例如叶片614，其增加了表面积并且产生了涡流。图34和35示出了不同形状的叶片614，只用附图标记614标识了其中的两个。
图24示出了刚刚讨论的本发明的另一种变形。相同的附图标记标识相同的元件。在图24中，浇注塑料602以便在电枢600的叠片606和换向器618之间形成颈缩区域616，这减少了所需要的塑料的量。塑料602的表面构造成上述那样以增进热传输，或者在其上形成例如叶片614(图24)的部件。
除了或者代替在浇注塑料602期间形成部件，例如凹口612、纹理图案613、叶片614以及的颈缩区域616，它们都可以在例如研磨、车削或者磨削的二次操作中形成。然而，在浇注塑料602期间形成这些部件比起在二次操作期间从电枢600中移除塑料602以形成所述部件来说允许使用更少的塑料。
转到图25-27，描述了本发明的另一种情况，其比起使用导热塑料而言可以提供更好的热传导，其通常具有1至10W/m-K的导热系数。部件700在浇注塑料116期间被浇注镶嵌模制到电枢102上或者部件700由塑料116模制然后被金属化。部件700例示性地可以是有散热片的金属或者陶瓷端线圈盖700’，其在浇注塑料116期间被浇注镶嵌模制到电枢102上。塑料116例示性地可以是如上所述的导热塑料，其被浇注以形成电磁线110的端部线圈117和有散热片的端部线圈盖子700’之间的薄层。尤其参考图25，有散热片的端部线圈盖子700’还包括图25中以剖视图示出的风扇702，其附加到其上或者与其整体形成。在一种变形中，有散热片的端部线圈盖子700’由比塑料116具有更高导热系数的导热塑料模制形成。参考图25和27，部件700，例如叶片、柱、或者刀片，它们在图27中都表示为700”，都是当浇注塑料116被浇注为密封电枢102时由塑料116浇注出的。包括部件700”的端部圆顶704由薄的金属层706覆盖，例如通过使用蒸镀或者其它金属化处理将它们金属化。
在本发明的另一个方面，塑料，例如浇注在叠片106、换向器114的部分和电枢轴112周围的塑料116(图5)帮助将叠片106和换向器114固定在电枢轴112上并且改进扭曲扭矩。术语扭曲扭矩通常理解为电枢轴112和叠片106或换向器114之间的扭矩差量，其在电枢轴112在叠片106或换向器114内转动之前可以被承受。在本发明这个方面的一种变形中，电枢轴112a(图28)设置有可以与浇注在它们周围的塑料116互锁的部件，从而进一步改进扭曲扭矩。这些部件可以包括一个或多个平面710、突起712或者当塑料116浇注在它们周围时与塑料116互锁的其它部件。
回到图29和30，描述了本发明的另一种情况，其中电枢是双绝缘电枢。图29和30中与图5中相同的的元件使用相同的附图标记标识。
图29示出了双绝缘电枢800，其具有围绕轴112设置的保护绝缘套管802。换向器114和叠片106安装在轴112上，绝缘套管802设置在叠片106和轴112之间以及换向器114和轴112之间。电枢800包括缠绕在叠片106的槽108内的电磁线110。塑料116浇注到电枢800上使得塑料116可以流进并且流经每一个槽108并且围绕电磁线110的端部线圈117。
电枢800例示性地通过首先将绝缘套管802放置在轴112上形成。应当理解，绝缘套管可以由例如高温、玻璃加强热固性树脂的其它材料形成。还应当执行并且放置在轴112上。其上具有绝缘套管802的轴112就在原处例如通过模制塑料116与叠片106模制在一起。塑料116电绝缘并且在轴端部上以及电枢800的槽108中形成功能绝缘层。在这方面，模具制造为使得塑料116浇注在槽108内从而涂覆叠片106的壁而使槽108的剩余部分是敞开，并且形成围绕叠片106的轴向端的端部轮辐，例如上面图3中所描述的。然后电磁线110缠绕在槽108内，且电磁线110(图5)的端部附加到换向器114上，该换向器已经被放置到轴112上，套在绝缘套管802上。然后将最终的组件放置在适当的模制工具中，并围绕所需要的电枢800的元件浇注塑料116。塑料116例示性地可以是如上面所述的导热塑料并且注射模制在电枢800的元件的周围。塑料116例示性地还可以是电绝缘的。
在双绝缘电枢中，重要的是保护绝缘垒是完整的并且不间断的。如果通过功能绝缘桥接绝缘套管，尤其是如果功能绝缘是导热树脂，那么由于导热树脂的电气性能，例如介电强度以及体电阻率，在接近破坏性的温度上的退化，就有可能在过度滥用负载期间有过量泄漏注射流。
当通过绝缘套管将叠片、绕组和换向器都与轴分离时就很容易获得不间断垒，例如当绝缘套管在轴的整个长度中延续时，例如图29中示出的套管802和轴112。然而，设计上的限制有时不允许换向器放置在绝缘套管上的足够的径向长度，而必须直接放置在其间没有绝缘套管的轴上。这些情况下，换向器必须被构造成使得绝缘垒能够提供加强的绝缘空间和性能。
转到图30，示出了双绝缘电枢810，其具有直接放置在轴112上并且在它和轴112之间不存在绝缘套管的换向器114。绝缘套管812放置在轴112上位于叠片106和轴112之间，并且轴向向上延伸到换向器114。绝缘套管812的端部和换向器114之间的任何缝隙可以用高温密封814密封，并且当浇注塑料116以密封电枢810时，可以防止塑料116流入绝缘套管812的端部和换向器114之间的任何缝隙中，其中塑料116例示性地可以是上面讨论的导热塑料。除了密封814，还可以使周曲径式密封、坝或者高温密封垫。
转到图31，示出了双绝缘、密封电枢的一种可替代实施例。电枢900具有直接安装在内部轴902上的叠片106和换向器114，并且由塑料116密封，该塑料例示性地为如所讨论的导热塑料。内部轴902耦接到外部小齿轮904和支承轴颈906，其具有与电绝缘层910排成一行的圆筒形空腔908。图31示出了容纳在绝缘圆筒形空腔908中的内部轴902，应当理解，支承轴颈906可以反转，外部小齿轮904可以容纳在绝缘圆筒形空腔908中。图31中示出的前述实施例提供了一种双绝缘电枢，其中保护绝缘与电枢的热生成部分是不同并且分立的。
转到图32-35，示出了用于浇注塑料116以密封电枢102的三板模具1000。图32-35中与图5中相同的元件使用相同的附图标记进行标识。所示三板模具1000位于模制工具1002中，其例示性地可以是塑料注模机器，电枢102放置在其中。三板模具1000包括芯板1004、空腔板1006和转轮板1008。芯板1004具有罐状的空腔1005，其中容纳电枢102，首先是换向器114。也就是，电枢102容纳在与芯板1004中，换向器114邻近该芯板1004的端部或底部1010(如图32中的取向)。芯板1004可以包括一压力传感器端口1012，其与其中的压力传感器相通。
转轮板1008具有孔1024，当电枢102在模具1000中时，电枢轴112通过该孔延伸。在转轮板1008中，转轮1017分成两个围绕孔1024的半圆形转轮1018(图33中虚线所示)，其中当电枢102位于模具1000中时，电枢102的轴112容纳在孔1024中。半圆形转轮1018形成环形转轮1019。转轮1017延伸到热流道1022的出口1021。空腔板1006包括降落通道1016，其从转轮板1008中的环形转轮1019延伸到浇口1020。当电枢102在模具1000中并且与槽108的端部107隔开时，浇口1020优选被定位为使得它们在电枢102的槽108之间。特别参考图34，浇口1020定位在叠片106的相邻槽108之间以及其上。因此，每一个浇口1020供应叠片106的两个槽108。
特别参考图36，芯板1004可具有与电枢102的叠片106中的槽108啮合的键1026从而将电枢102定位在模具1000中，以便浇口可以设置在在叠片106的相邻槽108之间。每一个槽108例示性地都具有凸出到其中的一个键1026，该键例示性地延伸槽108的长度。键1026的尺寸优选确定为在叠片106的外部直径之前提供薄壁流动区域。这样会导致塑料116在到达叠片106的外径之前就会凝固，减少了溢料到叠片106外径的可能性。而且，在槽108之间定位浇口1020可以防止塑料116在充满电磁线110的线圈上面的薄壁区域之前向下“喷射”到槽108中。这对于大多数导热塑料来说是很重要的，因为一旦熔体向前停止，导热塑料会很快凝固并且将不会再流动。因此，如果塑料116向下“喷射”到槽中，则不可能在之后填满薄壁区域。
在操作中，电枢102(在其预密封状态)放置在模具1000的芯板1004中，首先是换向器114。空腔板1006然后封盖电枢102的另一端，转轮板1008封盖空腔板1006关闭。然后塑料116被注入模具1000中，通过转轮1017从热流道1022流入环形转轮1019的半圆形转轮1018，在空腔板1006中通过降落通道1016，通过浇口1020，围绕模具1000中的电枢102。应当理解，还可以使用其它浇口结构，例如环和三板模具上的溢料浇口以及双板模具上的尖角浇口。
模具1000的空腔中的压力用压力传感器1014监控。芯板1004中的端口1012例示性地可以定位成朝向芯板1004的底部1010以便可以在浇口1020所在的相对端检测模具1000的空腔中的压力。当通过压力传感器1014检测，模具1000的空腔中的压力达到预定水平时，注模机从其填充阶段切换到密封阶段。众所周知，在填充阶段，注射压力是很高的。一旦模具空腔基本填满，注模机就被切换到密封阶段，在该阶段注射压力退回到较低水平。直到塑料硬化注射压力都保持在该较低水平，通常通过等待一设定的时间周期来确定。通过使用模具1000的空腔中的压力来确定何时从填充阶段转换到密封阶段，与例如注射尺寸、注射时间等恒定的注模参数相反，可以减少塑料的材料性能变化的影响。
这个预定压力例示性地设定在可以指示模具1000的空腔基本充满塑料116的水平。公知的“科技成型”技术例示性地用于控制注模机1002以减小换向器114上溢料的可能性。一种这样的科技成型技术是来自MI的Traverse市的RJG联合公司的DECOUPLED MOLDING^SM技术。
压力传感器1014还可以用于确定一个部件是否被正确模制。也就是，确定模具1000的空腔中的压力是否达到足够的水平以便于模具1000的空腔可以被完全充满。如果不是，则拒绝该部分。在这一方面，可以基于模具1000的空腔中的监控压力驱动一个好的/坏的指示器从而可以报警给注模机1002的操作者注模部分的好或坏。注模机1002还可以被配置为基于监控压力自动接收或者拒绝一个部分。
参考图37，示意性地示出了模具1100，其例示性地为一双板模具。双板模具1100形成为具有溢出标记腔1102以允许当浇注塑料116密封电枢102时形成溢出标记1104。溢出标记例示性地形成为临近换向器114。溢出标记1104帮助控制换向器114上的成型压力，有助于防止溢料同时提供完全的填充并且用塑料116密封电磁线110。浇口1106从模具1100的空腔1108延伸到每一个溢出标记空腔1102。浇口1106的尺寸确定为使得随着空腔1108中的成型压力增大，塑料116在溢出换向器114之前流入溢出标记空腔1102。由于大部分导热塑料很迅速地凝固，延迟换向器114前面的熔解使得塑料116在换向器114的区域中凝固以便当溢出标记空腔1102充满并且空腔1108中的压力持续增大时，换向器114上溢料的风险减小或者消除。去除浇口处理可以例示性地提供溢出标记1104作为在去除浇口处理中被移除的额外转轮，以便不会导致额外的循环时间。应当理解，溢出标记1104可以是任意形状或者尺寸，只要其足以延迟模具1100中的压力增大。
在本发明的另一方面中，当电枢，例如电枢102用塑料例如塑料116密封时可以例示性地被模制，但是必须物理坚固的的部件，可以预成型，例如用充分坚固的塑料预模制它们，然后当电枢被密封时时镶嵌模制。比起能够提供这些部件所需要的物理坚固性的塑料，这允许使用不能提供这些部件所要求的物理坚固性但是具有其它特性的导热塑料，例如更好的导热系数。参考图5，风扇122是一个要求某种程度上的物理坚固性的部件的实例。风扇122可以被预成型的，当用塑料116密封电枢102时，如果提供需要的物理坚固性并且随后镶嵌成型的塑料连接到电枢102，例如通过将其预模制而预成型。塑料116可以随后从具有用于密封电枢102的最佳特性的塑料中选择，即使这些塑料不提供风扇122需要的物理坚固性。与如果塑料116还用于以上述讨论的方式模制风扇122的情况相比，这将允许对于塑料116来说较低成本的材料。使用提供更加坚固的物理特性的更高成本塑料会被限制到需要更大程度物理坚固性的那些部件。这还允许使用具有很高导热系数但是结构较弱或者具有较小冲击韧性的塑料用于塑料116，使得风扇122用具有较高强度塑料的预成型。
虽然已经描述了本发明与电动机的电枢有关的前述方面，但是很多原理适用于电动机中使用的其它线圈结构，例如电动机的定子和发电机和交流发电机的线圈结构。图15示出了用于电动机，例如电动机100(图5)的定子150。定子150包括其中具有多个槽152的叠片151。电磁线154盘绕在槽152中以形成线圈156。导热塑料158至少部分模制在电磁线154的周围，并且优选完全密封电磁线154。类似地，当塑料模制在电磁线154周围时，塑料158的表面可以模制有例如叶片，或者可以具有增强热传输结构的部件，金属化的部件或者预成型以及镶嵌成型的部件。
图16示出了把图3中描述的本发明应用到定子上。定子250具有叠片252。叠片252具有多个槽254，它们和由导热塑料制成的槽衬260对齐。电磁线256盘绕在槽254中形成线圈258。导热塑料浇注在槽254中形成槽衬260，其将电磁线256与叠片252电绝缘并加强了从电磁线256的热传输。在这方面，选择具有想要的导热系数和介电强度或者电绝缘性能的导热塑料。
本发明的描述实际上仅仅是示例性的，并且因此不偏离本发明要旨的变化都包括在本发明的范围内。这些变形不被认为偏离了本发明的精神和范围。