微型马达的转子 【技术领域】
本发明涉及微型马达的转子，该微型马达用于提升自动窗户的玻璃或类似物。
背景技术
图5显示了公知的带有蜗杆减速器的传统微型马达(见专利公布NO.2636958)。在此图中，马达部段用螺钉安装在减速部段上。马达轴2固定地装有蜗杆7，而蜗杆7的末端部分可转动地装在轴承9上。蜗杆7与构成蜗轮的螺旋齿轮10啮合，使得马达部段输出的驱动扭矩通过马达轴2传输至蜗杆7，从蜗杆7传输至减速部段中的螺旋齿轮10，并从输出轴12输出至外部。
以上描述的带有蜗杆减速器的微型马达的线圈接线结构将参照图6进行描述。图6显示了先有技术的普通微型马达地转子组件。马达轴2固定地安装有叠片铁心3，而线圈6绕在叠片铁心3上。轴2在预定位置上还固定地安装有换向器4，而换向器4的每个换向器端子5与构成转子磁极的每个线圈6的端部连接。如上所述，蜗杆7固定在轴2的输出侧边上。轴承8预先安装，按马达部段与减速部段的组装关系来说位于叠片铁心3与蜗杆7之间。
当这种带有蜗杆减速器的微型马达用于提升自动窗户的玻璃时，例如，因为有限的安装空间等原因，希望该马达被极度小型化，而变成必须使用约3mm直径的轴2。然而，对于用来提升自动窗户的玻璃的马达，由于大的反作用力从蜗杆减速部段作用至轴2，当采用一般使用的直径约3mm的轴2时，当施加载荷之时整个轴发生挠曲，而挠曲力传递至连接着线圈6的换向器端子5部分。结果是转子在挠曲的情况下转动，致使线圈的连接部分膨胀和收缩，引起振动。由此产生了麻烦，致使线圈6在该部分破损。还有，问题发生在：因该振动与马达罩的固有频率共振而产生大的噪音。
为了克服这些问题，通常涂敷了覆盖整个连接部分的胶粘剂，以保护线圈6部分及换向器端子5和阻止挠曲及共振。例如，使用了环氧树脂胶粘剂作为胶粘剂，因为它必须以渗入线圈6的这种方式粘附在连接部分并包封住该线圈。
但是，因为胶粘剂的应用需要控制其涂敷并用众多劳动力进行干燥，它不适用于大量生产，该大量生产可达到可靠的稳定质量。特别是干燥要求中断生产线运行及处理批量加工，而且在控制胶粘剂的涂敷方面出现难于保证可靠性的困难问题。
还有，换向器4不能容易地定位及固定于马达轴2上，所以换向器4是通过以触碰叠片铁心这种方式使换向器绝缘圆柱体在换向器4的叠片铁心侧边上延伸而固定的。因此为使这种换向器定位一般都需要麻烦的工艺。
还有，当微型马达被用作节气门驱动马达时，问题发生在：发动机的振动与马达罩的固有频率发生共振并且因此产生大的噪音，或者轴挠曲而因此破坏线圈。节气门驱动马达是当利用电控来实现发动机节气门的开启/关闭操作时使用的一种马达。节气门驱动马达设置在节气门体上，用于完成节气门的开启/关闭操作，而节气门体直接安装在发动机上，所以发动机的振动被直接传递出去，这引发了上述问题。
【发明内容】
由于轴2的挠曲而发生的振动问题可通过整体地增大轴直径或采用特殊轴来解决，在特殊轴上，沿着轴向的轴的一部分部分地增大(所谓的台阶轴)。但是，轴直径的增大或特殊轴的使用在满足微型化要求方面是不利的。还有，轴直径的变化导致增加成本的问题，因为诸如叠片铁心、轴承及换向器这些涉及轴直径的所有部件必须改变。势在必然，台阶轴本身的变化增加了成本。对于较大的零件来说机器消耗加大了，并且发生了不能完全达到马达性能的情况。
因此，本发明的目的是通过防止挠曲传至线圈与换向器端子的连接部分来防止振动和由挠曲造成的导线破损，同时在不增大轴直径或不使用特殊轴以及不需要胶粘剂涂敷工艺的情况下完全达到马达性能，该胶粘剂涂敷工艺不适用于大量生产。
本发明的另一个目的是使换向器在马达轴上的定位变得容易。
本发明还有的另一个目的是：当马达被用作节气门驱动马达的情况下，防止来自马达外部的振动与马达罩的固有频率发生共振。
为达到以上目的，在本发明中，在轴上于换向器安装部分与叠片铁心端面之间安装了金属套，以此由于挠曲传至换向器端子部分而产生的振动被减至最小以防止连接的线圈的破损。
还有，绝缘涂层不仅涂敷在叠片铁心上，而且也涂敷在金属套上以使金属套固定在叠片铁心上。
还有，通过安装金属套，使转子组件的换向器的定位变得容易。
【附图说明】
图1是详细地图示微型马达转子的线圈连接部分的视图；
图2是显示绕上线圈之前的微型马达转子的视图；
图3是显示可用于本发明中的金属套的例子的视图；
图4是显示构成叠片铁心的铁心与金属套被装在转子轴上的状况的视图；
图5是显示先有技术的带有蜗杆减速器的微型马达的视图；
图6是显示先有技术的转子组件的视图；
图7是显示试验结果的线图，该试验结果指出了本发明的抗共振的对抗措施的作用；和
图8是显示根据本发明的马达被用于驱动节气门的例子的示意图。
【具体实施方式】
现将参考附图中所示例子来详细描述本发明。图1是详细显示微型马达转子组件的线圈连接部分的视图，而图2是显示线圈被绕上之前的转子组件的视图。图3是显示金属套20的两个例子的剖视图。图4是显示只有叠片铁心3与金属套20被装在轴上的状况的视图。实施本发明的微型马达，除了设置在轴2上的金属套20及与其相关的结构之外具有公知的普通构造。图1中所示的转子组件通常具有：固定在轴2上的叠片铁心3及换向器4、绕在叠片铁心3上的线圈6、以及与每个线圈6的端部连接的换向器端子5。在该图所示的结构中，金属套20安装在轴2上位于叠片铁心3的端面与换向器4之间。
金属套20可被构造成如图3(a)所示的管形状或小孔管形状，该小孔管形状在管的一个端部侧边具有一环，如图3(b)所示。该金属套20的材料可以是铁、铁合金(包括不锈钢)，或是诸如黄铜的铜合金。从成本及可加工性的观点来看以及进一步因为绝缘涂层必须合适地粘结在金属套上，该材料最好是铁或铁合金。
如图4所示，金属套20被压在轴2的一侧上，在该一侧换向器被安装成叠片铁心3被压在和固定在轴2上的状态，并与叠片铁心3的端面接触[工作例子(1)]。虽然这个金属套20被构造成小孔管形状，并且小孔管的环与图4的叠片铁心3端面接触，该环也可与换向器4侧边接触。还有，可以使用如图3(a)中所示的管形状的金属套20。换向器安装在轴2上的部分预先可设置有滚花11。
通常，通过使用诸如环氧粉末的绝缘材料把绝缘涂层涂敷到叠片铁心3上以提供叠片铁心3与线圈6之间的绝缘。在图4所示的结构中，绝缘涂层不仅涂敷在槽部及叠片铁心3的两端面上，而且也涂敷在金属套20上。通过这个绝缘涂层，金属套20被牢固地固定在叠片铁心3及轴2上。最希望的是：小孔管形金属套20的环与叠片铁心3的端面接触，并涂敷了绝缘涂层，由此被压在轴2上的金属套20被牢固地固定住。
还有，除了如图4所示在叠片铁心的换向器侧边上的金属套之外，具有相同结构的第二金属套与叠片铁心的相对侧边上的叠片铁心的端面相接触，并涂敷以绝缘层[工作例子(2)]。这个结构具有进一步增大轴2的刚性的作用。
随后，换向器4被压在和固定在轴2上以便与金属套20接触，如图2所示。换向器4相对于叠片铁心3的位置由金属套20在轴向上的长度决定。然后，线圈6被绕在叠片铁心3上面，如图1所示，并且每个线圈末端连接在换向器4的换向器端子5上。
图7是显示试验结果的线图，该试验结果指出了本发明的抗共振的对抗措施的作用。共振(G)以从9V至15.5V的电压增大来度量。在图7中，“先有技术”表示的结构是：在该结构中，线圈6的整个连接部分及换向器端子5都被胶粘剂所盖住，如参考图6所解释的；工作例子(1)表示的结构是：在该结构中，金属套20仅设置在换向器侧边；工作例子(2)表示的结构是：在该结构中，金属套设置在叠片铁心的两个侧边；而“没有对抗措施”表示的结构是：在该结构中，没有采取抗共振的对抗措施。图中两个三角形表示通过顺时针(CW)方向和逆时针(CCW)方向转动马达进行测量的情况。还有，三角形的每个顶尖按从上侧到下侧顺序表示共振(G)的最大值、平均值及最小值。
如从图7明显看出的，根据本发明，尽管结构简单，工作例子(1)及(2)两者也具有阻止振动的显著作用。参考图6解释的先有技术也有阻止振动的巨大作用。但是，如前所述，这个技术需要控制胶粘剂的散布并且需要众多劳动力用于烘干，而且也需要胶粘剂涂敷工艺，该工艺不适用于可达到可靠的稳定质量的大量生产。
工作例子(1)及(2)两者可被构造成在马达的工作电压(约12V)时不会产生共振，并由此限制了噪音。
图8是显示根据本发明的马达被用于驱动节气门的例子的示意图。用于控制节气门34的开启/关闭操作的整个结构称之为节气门体35。基于检测信号，电子控制单元控制节气门驱动马达，该检测信号对应于加速器踏板的行程，该检测信号由加速器操作单元输出，从节气门传感器发出节气门开启信号。节气门驱动马达31具有固定在其轴上的齿轮32。齿轮32使轴33转动以便通过含有多个齿轮的减速部段驱动节气门34，由此节气门34被开启及被关闭。
由于节气门体35直接安装在机动车的发动机上，发动机的振动被直接传至驱动马达31。因此，在振动从马达的外部传至驱动马达的场合，通过应用工作例子(1)或工作例子(2)的上述结构，金属套可阻止从外部传来的轴的振动。
本发明可防止由于挠曲振动产生的连接部分的线圈破损，该挠曲的振动是由相对于载荷的马达轴的细直径而引起的，本发明还可通过限制振动而降低噪音，同时通过在马达轴上安装金属套使马达微型化而保持不增大轴直径或不使用特殊轴以及不改变其它零件的规格。
还有，因为轴相对于荷载具有小直径，本发明达到了使轴承微型化的效果，由于防止诸如轴承的零件的尺寸被做大而降低机器消耗，由于使用小直径换向器而减小了圆周速度，由于减小了圆周速度而限制了滑动噪音，由于降低了机器消耗及使用小尺寸零件而节约了马达功率，由于使用马达的通用零件且不用蜗杆而降低了成本。
还有，本发明可保证线圈接线的高可靠性，因为线圈连接部分不需要不适用于大量生产的胶粘剂涂敷工艺。
还有，因为安装了金属套，本发明达到了换向器容易定位的效果。
再有，当根据本发明的马达被用于驱动节气门的情况下，本发明防止了来自马达外部的振动与马达罩的固有频率发生共振的问题。