转子衬套,与它一起安装的马达,以及它们的制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410057695.3

申请日:

2004.08.23

公开号:

CN1585235A

公开日:

2005.02.23

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H02K13/00

主分类号:

H02K13/00

申请人:

马渊马达株式会社

发明人:

古屋建二; 矢作德之

地址:

日本千叶县松户市

优先权:

2003.08.22 JP 298342/2003

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

崔幼平;杨松龄

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内容摘要

为了将马达的转子在轴的轴向方向上定位,把转子衬套设置在一个规定位置。这个转子衬套包括如下部件,所有这些部件都是由平面的金属材料整体地机械加工而成的:一轴接触圆柱形壁段,它的内圆周表面构成一轴压入孔,在轴承的侧面连接到轴接触圆柱形壁段的一端上并且以平面形状形成的一轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展的一圆柱形外壁段,以及多个在圆柱形外壁段的一端形成的爪。通过把轴压入该转子衬套的将轴压入的孔中,把爪朝向轴的表面弯曲并用这些爪填满空隙,把转子衬套固定到该轴上。

权利要求书

1.  一种在马达中使用的转子衬套,为了将马达的转子在轴的轴向方向上定位把该衬套固定在该轴在轴向方向上的一个规定位置,该转子衬套包括如下部件,所有这些部件都是由平面的金属材料整体地机械加工而成的:
轴接触圆柱形壁段,它的内圆周表面构成轴压入孔;
在轴承的侧面连接到所述轴接触圆柱形壁段的一端上并且以平面形状形成的轴承接触段;
由轴承接触段的外圆周侧面伸展的圆柱形外壁段;以及
在所述圆柱形外壁段的一端在与所述轴承接触段在轴向上相反的那一侧面上形成的多个爪。

2.
  一种马达,为了将转子在轴的轴向方向上定位把转子衬套固定在该轴在轴向方向上的一个规定位置,其中,
转子衬套具有轴接触圆柱形壁段,它的内圆周表面构成轴压入孔,在轴承的侧面连接到所述轴接触圆柱形壁段的一端上并且以平面形状形成的轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展的圆柱形外壁段,以及多个在所述圆柱形外壁段的一端形成的爪,此转子衬套由平面的金属材料整体地机械加工而成;以及
通过把轴压入在所述转子衬套中的所述轴压入孔中并且将所述爪朝向轴的表面弯曲并用这些爪填满空隙,把转子衬套固定到轴上。

3.
  按照权利要求2所述的马达,其特征在于,通过在转子衬套上加上绝缘涂层进一步增强所述被固定的转子衬套的固定。

4.
  一种用于在马达中使用的转子衬套的制造方法,其中把转子衬套固定在轴的轴向方向上的一个规定位置,为的是将马达的转子在轴的轴向方向上定位,该方法包括如下步骤:
对平面的金属材料进行机械加工;并且
把轴接触圆柱形壁段,连接到它的一端上并且以平面形状形成的轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展的圆柱形外壁段,以及在所述圆柱形外壁段的一端形成的多个爪整体地连接在一起。

5.
  一种用于马达的制造方法,其中把转子衬套固定在轴的轴向方向上的一个规定位置,为的是将马达的转子在轴的轴向方向上定位,该方法包括如下步骤:
形成转子衬套,其中,通过对平面的金属材料进行机械加工把轴接触圆柱形壁段,连接到它的一端上并且以平面形状形成的轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展的圆柱形外壁段,以及多个在所述圆柱形外壁段的一端形成的爪整体地连接在一起;并且
通过把轴压入在所述轴接触圆柱形壁段中开出的孔中把转子衬套固定到轴上,暂时地将所述转子衬套固定,使爪的方向朝向芯,随后把所述爪朝向轴的表面弯曲,并用所述爪填满空隙。

6.
  按照权利要求5所述的制造马达的方法,其特征在于,在通过填满空隙将所述爪固定之后,通过在转子衬套上加上绝缘涂层进一步增强对所述被固定的转子衬套的固定。

说明书

转子衬套,与它一起安装的马达,以及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及一种为了使一个转子在一个轴的轴向方向上定位固定在该轴的轴向上的一个规定位置的转子衬套,与它一起安装的马达,以及转子衬套和马达的制造方法。
背景技术
已经知道一种技术可应用于小马达,这些小马达在动力工具,干燥器,印刷机或者类似装置中使用,通过把转子衬套固定在转子轴上、并且用一个轴承在推力方向上支承着这个转子衬套将转子定位在轴向方向上。
图11和12示出了实现先有技术的第一示例的一个转子衬套(见专利参考文件1)。图11示出了转子衬套21配装在轴1上的状态,芯2配装到该轴上,而图12(A)和12(B)示出了每个自身不同的转子衬套的剖面图。
把具有构成凸缘的形状如在图12(A)中所示的转子衬套21或者形成一种锁眼形状如在图12(B)中所示的圆柱形转子衬套21压入轴1中,并且设定在它的暂定位置。此后,通过用一种绝缘涂层4把转子衬套21覆盖到它的周边表面上把它牢固地固定。从而把转子衬套21固定到轴1上,实现接受推力的功能。
用一种粘接剂比如环氧树脂或者类似物薄薄地涂布芯2的侧面,芯的围绕它缠绕线圈的那部分,以及在芯2与转子衬套2之间并面向轴1和芯2的转子衬套部分,形成绝缘涂层4。此后,通过用一种高频率的波加热使绝缘涂层4硬化。
绝缘涂层4的这种硬化使得转子衬套21牢固地粘接到轴1上,并且使得涂层可以变成一层绝缘薄膜,实现电绝缘。
在通过绝缘涂层4的硬化把转子衬套21牢固地粘接的过程中,当把转子衬套21压入时,即使压力相当小,最终可能会产生一定程度的粘接作用力,结果,甚至可以使用一种硬的转子衬套,比如用冲压机冲压出的铁制衬套。
然而如果设定一个较大的过盈(=轴的外径-转子衬套的孔径),可能会出现轴的裂纹,衬套毛边,或者轴弯曲。或者在使用的转子衬套为硬的材料比如铁制的情况下,除非用相当小的作用力把它压入,否则轴会受到损害。在另一方面,如果压力太小,可能无法达到把转子衬套设置在它的暂时位置的程度。
然而,在实际的制造过程中,很难以规定的程度的精密度保持过盈。另外,因为该精密度取决于转子衬套自身,常常不能保证它关于轴1的直角的精度,并且如果不能保证为直角,就应该通过切削转子衬套21轴承接触面校正这种不准确。进而,尽管常常使用较软的黄铜制造的转子衬套21来避免对轴造成损害,但是,黄铜制造的转子衬套21不能直接暴露给在用于绝缘涂层加热过程中的高频率的波。为了这一原因,用高频率的波对轴1加热,并且用由轴1传导的热量实现涂布过程,使得绝缘涂层的粘接程度较差。
图13示出了先有技术的第二个示例,在此示例中,将转子衬套构形成一个C形的环,图13(A)示出了C环与它要配装到其上的轴的关系,而图13(B)示出了已经配装好的C环的剖面图(见专利参考文件2)。
通过把一个钢琴丝弯曲成C形制造出C环22,将由这样的C环构成的转子衬套卡扣压在与芯2配装在一起的轴1上。在这种状态下,用环氧树脂或类似物的绝缘涂层覆盖芯2的狭缝的内表面,这个绝缘涂层一直伸展到轴1在芯与C环22之间的圆周表面,并且一直到C环22的圆周表面,如在图13(B)中所示出的那样。通过将绝缘粉末粘接到芯的狭缝的内表面上形成该绝缘涂层,其状态是:把芯2配装到轴1上,主要加热芯2,用芯2的热量把绝缘粉末熔化,并且随后使芯2冷却。此后,在芯地狭缝中缠绕线圈。因为通过把钢琴丝形成C形制造出的这个C环22有弹力,可以很容易把它放置到轴1上的规定位置,它的装配工作很简单。
然而,因为这个C环22是通过将钢琴丝形成C形制造出来的,所以它与轴承13接触的那部分不是平的表面,因此它与轴承13的接触仅只是点接触,产生很高的支承压力,并且产生轴承13很容易被磨损的问题。进而,因为C环22有一个接缝,当马达旋转时此接缝冲击轴承13时,出现噪音。此外,因为C环22与轴1仅只在一些点上彼此接触,所以当配装C环22时,很难保证平行度,环会趋于相对轴承表面倾斜。还有一个附加的问题:对于使它移动的压力的抵抗能力很低(C环22容易在轴1上在轴向的方向上移动)。
[专利文件1]
公开的已经审查的日本专利申请No.5-14505
[专利文件2]
公开的未经审查的日本实用新型申请No.55-19472
发明内容
本发明的一个目的是解决这些问题,并且提供一种转子衬套,通过消除在圆周方向上的任何接缝、并且保持衬套与轴承面对面地接触,降低了它的支承压力,降低了轴承的磨损和旋转过程中的噪音。
本发明的另一个目的是提供一种转子衬套,可以很容易地保持它的平行度,并且它使得保持平行度变得很容易,使得相对于轴承表面很难有任何倾斜,并增强了对于由于使得它与轴面对面地接触而产生移动的压力的抵抗能力。
本发明的又一个目的不仅是通过减小轴与转子衬套之间的过盈限制轴裂纹,衬套毛边,或者轴弯曲的出现,而且通过使使用铁质的材料成为可能改进绝缘涂层的粘接能力,从而可以直接用高频率的波对转子衬套加热。
本发明的再一个目的是消除精度对每个单独的转子衬套的依赖关系,并且不再需要通过切削进行校正。
为了将马达的转子在一个轴的轴向方向上定位,把在按照本发明的马达中使用的一个转子衬套固定在该轴在轴向方向上的一个规定位置。这个转子衬套包括如下部件,所有这些部件都是由平面的金属材料整体地机械加工而成的:一个轴接触圆柱形壁段,它的内圆周表面构成一个轴压入孔,在轴承的侧面连接到所述轴接触圆柱形壁段的一端上并且被做成平面形状的一个轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展的一个圆柱形外壁段,以及多个在所述圆柱形外壁段的一端在与所述轴承接触段在轴向上相反的那一侧面上形成的爪。
按照本发明的马达具有一个转子衬套,通过把轴压入在所述转子衬套中的所述轴压入孔中、并且将所述爪朝向轴的表面弯曲并用填密这些爪,把转子衬套固定到轴上。
通过用于在按照本发明的马达中使用的转子衬套的一种制造方法,通过对平面的金属材料进行机械加工,并且把一个轴接触圆柱形壁段,连接到它的一端上并且被做成平面形状的一个轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展的一个圆柱形外壁段,以及多个在所述圆柱形外壁段的一端形成的爪整体地连接在一起形成该转子衬套。
通过按照本发明的一种制造马达的方法,通过把轴压入在转子衬套的轴接触圆柱形壁段中开出的一个孔中把转子衬套固定到轴上,暂时地将所述转子衬套固定,使爪的方向朝向芯,随后把所述爪朝向轴的表面弯曲,并填密所述爪。
因为按照本发明的转子衬套与轴承面对面地接触,所以轴承的压力低,使得轴承的磨损小。
因为按照本发明的转子衬套在圆周方向上没有任何接缝,所以在旋转过程中几乎没有噪音出现。
因为按照本发明的转子衬套与轴承面对面地接触,所以,很容易保持平行度,相对于轴承表面很难发生倾斜,并且增强了相对移动的阻力与压力比。
因为按照本发明在轴与转子衬套之间不需要大的过盈(例如0到0.02毫米的过盈就足够了),所以不会有出现轴的裂纹,衬套毛边,或者轴弯曲的任何危险。
因为在按照本发明的构形中将转子衬套设置成关于轴为一个直角同时被填密,所以精度不取决于转子衬套自身,也不需要任何通过切削的校正。在这个步骤中,可以因为转子衬套的多个爪独立地卡住轴形成精确的直角,从而将转子衬套固定。
因为本发明使得对于转子衬套可以使用铁质材料比如碳钢,所以,可以用高频率的波直接对转子衬套加热。结果,绝缘涂层粘接得很好。
附图说明
图1示意性地示出了一个小马达的竖直剖面图,本发明将用到该马达上;
图2示出了转子衬套的一个示例,它有五个爪形件形成一个单一的单元;
图3示出了转子衬套的一个示例,它有三个爪形件形成一个单一的单元;
图4示出了制造单一的转子衬套的示例;
图5示出了把转子衬套牢固地粘接到一个轴上的状态,已经把芯配装到该轴上;
图6示出了如何把绝缘涂层加到转子组件上;
图7示出了转子衬套粘接过程的第一阶段;
图8示出了转子衬套粘接过程的第二阶段;
图9示出了转子衬套粘接过程的第三阶段;
图10示出了转子衬套粘接过程的最后阶段;
图11示出了作为先有技术第一示例的转子衬套;
图12(A)和12(B)示出了在图11中所示的转子衬套自身的不同形式;以及
图13示出了先有技术第二示例,其中转子衬套构形成一个C环。
具体实施方式
图1示意性地示出了一个小马达的竖直剖面图,本发明将用到该马达上,这个马达除了转子衬套以外有通常的马达构形。通过把芯2,线圈6和集电环(或整流器)7配装到轴1上构形成一个转子。在图中,附图标记3表示一个转子衬套,它将转子在轴向方向上定位,把绝缘涂层加到该衬套上。
在图中,附图标记11表示一个圆柱形的中空的金属马达壳体,它有一个底部,把一个磁体(或磁铁)12(所示出的为有两极的磁体)固定到壳体的内圆周表面上,用作定子磁极,并且在马达壳体11的底部的中心整体地设置一个圆柱形的伸出段,用来容纳轴承13,这一段就是轴承支承段。附图标记14表示一个轭架,它由磁性非常好的材料比如铁薄片制成,形状基本上为圆柱形,并且把它牢固地粘接到马达壳体11的外表面上,通过使来自磁体12的磁通量会聚确保有一条磁路径。
把一个金属壳体盖16配装到这个马达壳体11的开口中。在这个马达壳体盖16的中心设置一个圆柱形的支承段,用来容纳一个轴承17,以通常的方式将该轴承压入并且把它固定。也把一个电刷18和连接到它上面的端子19用它们之间的一个树脂做成的固定装置配装到这个壳体盖16上。
在把转子的轴1加压穿过轴承13之后,该轴承被压入并固定在马达壳体11的底部中心,磁体12被牢固地粘接到该壳体上,通过把设有电刷18和端子19的壳体盖16配装在马达壳体11的开口上,同时把轴1的另一端插入固定到壳体盖16上的轴承17中,组装好这个小马达。在这个过程中,固定到轴1上的转子衬套3把转子在推力方向上(轴的轴向方向上)定位。
此外,虽然上面描述的示例的构形为转子衬套3在推力方向上直接与轴承13接触,但是,如正常情况所要求的那样在转子衬套3与轴承13之间设置一个使端部间隙为最小的调节垫片,一个希望用来防止充满由烧结的合金制成的轴承13的空气口段的油流出的防滴漏垫片,或者一个希望用来防止转子衬套3与轴承13彼此直接接触的推力垫片也是允许的。在任何情况下,轴承13不仅在圆周方向上支承着轴1,而且在推力方向上通过转子衬套3支承着轴1,轴承13就被固定到该轴上。
图2示出了转子衬套的一个示例,它有五个爪形件形成一个单一的单元,图2(A)由有爪的那一侧示出了该转子衬套,而图2(B)示出了沿着线A-A切开的剖面。图3示出了与在图2中所示的类似的一个示例,唯一的差别在于这个转子衬套只有三个爪。
转子衬套包括一个轴接触的圆柱形壁段,它的内圆周表面包括一个轴压入孔,在轴承侧面上连接到轴接触圆柱形壁段的一段上、并且在与轴的轴线垂直的平面上形成的一个轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展、并且与该轴承接触段为一体的一个圆柱形外壁段,以及在圆柱形外壁段的一端在与轴向方向上的轴承接触段相反的那一侧面上形成在与芯相对的那一侧面上的多个爪,所有这些部件由一个平面的金属材料整体地机械加工而成。最好,爪的数目应为三到七个。在组装转子的时候,把轴压入由轴接触圆柱形壁段形成的轴压入孔中。另外,在组装转子的时候,将爪的顶端被弯曲并被填密,从而把爪牢固地压在轴上。此外,在这个过程中也可以沿着轴的圆滑的外形轮廓把每个爪的顶端的中间部分向下压,如在图2(A)中的虚线所表示的那样,但是,在轴的外形轮廓与每个爪的顶端之间的点接触的形状被做成直线的形状或者稍微中凸的形状,如实线所表示的那样,不会产生任何问题。
当爪被弯曲并填密在转子衬套的位置时,通过把它压入将转子衬套暂时地固定,从而把转子衬套牢固地固定到轴上,在把它压入的时候不需要大的粘接力量。因为这样在轴与转子衬套之间不需要大的过盈,所以不会出现轴裂纹,衬套毛边,或者轴弯曲的危险。选择一种软的金属作为转子衬套的材料也不再必要,而可以使用铁质的材料,这种材料适宜于在涂布过程中用高频率的波加热。
图4示出了制造单一的转子衬套的示例。首先,如在图4(A)中所示,用一台冲压机对一个平面的金属材料比如厚度为0.2到0.7毫米的铁片进行冲压。在这个冲压的时候,在外圆周上形成三到七个爪。随后,如在图4(B)中所示,把材料挤压成袋状。这样形成一个平的部分,在这部分中形成轴承接触段,圆柱形外壁段,以及通过以直角向外弯曲这个圆柱形外壁段的对应部分而成形的爪。这种向外弯曲爪的原因在于使下面的冲孔的步骤比较方便。
接着,如在图4(C)中所示,冲出一个孔,使得轴可以穿过,接着通过去毛边将孔扩张,并对它的与轴接触的那部分加工成面的形状(圆柱的内表面)。随后,如在图4(D)中所示,将爪竖立起来。进而,如在图4(D)中所示,使爪倾斜,完成单一的转子衬套。
图5示出了把转子衬套牢固地粘接的状态,其实现是通过:在把转子衬套压入之后将爪弯曲得更厉害,装到芯已经配装到其上的轴1上。
现在将参考着图7到10描述对转子衬套的这种牢固的粘接。图7到10示出了转子衬套粘接过程的不同阶段。在一个暂时压入的状态朝向芯2已经配装到其上的轴1的顶端侧将转子衬套3插入,组成一个转子组件。在这个过程中,把转子衬套插入使得它的爪与芯相对。在这一阶段,围绕着这个转子组件的芯还没有缠绕线圈。整流器也没有配装到其上。将这个转子组件布置在定位块体A与定位块体C之间,如在图7中所示出的那样。
随后,如在图8中所示出的那样,在定位块体A与在圆周方向上与它配对的定位块体B之间对转子组件进行冲压。在这个步骤中,关于轴的配装应该进行得很好。即,尽管在芯2的外圆周表面与定位块体A和B之间应该留下某些间隙,但是在轴的圆周方向上在轴与定位块体A和B之间不容许有任何的间隙。定位块体A和B与轴接触的相应的表面为半圆形的中凹形状,当使它们到一起时构成一个完整的圆,与轴有基本上相同的直径。定位块体确定转子组件在轴向方向上的定位。
接着,如在图9中所示,一个推进装置向前移,把转子衬套3压入它的规定的固定位置。推进装置由这一状态进一步向前移,开始使转子衬套3的爪弯曲。该推进装置有一个长孔,它的孔使得被固定的轴可以没有任何间隙地围绕着平的对转子衬套加压的表面精确地插入。与推进装置的这一运动相反,定位块体A和B把爪支承在它们各自的规定位置。
随后,如在图10中所示,将推进装置进一步向前移到预先确定的行程的终点,使爪进一步弯曲。随后弯曲的爪的顶端强烈地压在轴的表面上。结果,把转子衬套3牢固地粘接到轴1上。同时,转子衬套3的轴承接触面处于下面的状态:相对于轴形成一个直角。因此,把轴插进去的推进装置中孔的轴线与推进装置的转子衬套加压表面形成一个精确的直角。在这一步骤中,因为转子衬套的多个爪独立地挤住轴,并因此将转子衬套固定住,所以可以形成精确的直角。因为在本发明这样提供的构形中相对于轴形成直角,同时将转子衬套的空隙填满,所以,在结束转子衬套的填密的时刻可以精确地形成直角,而不依赖转子衬套自身的精度。
这样完成的转子组件有在图5中示出的构形,如上面描述过的那样。随后通过把绝缘涂层4施加到这个转子组件上,如在图6中所示出的那样,轴1和转子衬套3甚至可以彼此更牢固地粘接在一起。可以采用传统上使用的任何适当的方法施加这个绝缘涂层4自身。因此,把环氧树脂或类似物的绝缘涂层涂布在芯2中的狭缝的内表面上,当进行涂布时,涂层会在芯2与转子衬套3之间伸展到轴1的圆周表面上,并且伸展到转子衬套3的圆周表面上。通过把绝缘的粉末粘接到芯狭缝的内表面上和转子衬套3的圆周表面上形成这个绝缘涂层4,在这种状态下,把芯2配装到轴1上,并且通过随后用高频率的波进行加热把绝缘粉末熔化。随后在将芯2冷却之后,围绕着芯的狭缝缠绕线圈。
因为本发明如上面所描述的那样容许对于转子衬套使用铁质材料,比如碳钢,所以不仅芯2和轴1而且转子衬套3可以直接用高频率的波进行加热,因此,绝缘涂层4粘接得好。
对于转子衬套通常的要求包括例如在容许进行切削(上面提到的说明涉及通过切削对转子衬套进行校正)的情况下摆动角度(在圆周方向上相对于轴的轴线的直角的不均匀的程度)不超过10微度。或者在不容许进行切削的情况下不超过30微度,以及例如抗脱落的能力不小于35公斤。按照本发明,已经成功地实现了平均的摆动角度为6微度,而平均的抗脱落能力为70公斤。摆动角度减小会减少由于轴承的接触而产生的噪音。

转子衬套,与它一起安装的马达,以及它们的制造方法.pdf_第1页
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转子衬套,与它一起安装的马达,以及它们的制造方法.pdf_第2页
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转子衬套,与它一起安装的马达,以及它们的制造方法.pdf_第3页
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为了将马达的转子在轴的轴向方向上定位,把转子衬套设置在一个规定位置。这个转子衬套包括如下部件,所有这些部件都是由平面的金属材料整体地机械加工而成的:一轴接触圆柱形壁段,它的内圆周表面构成一轴压入孔,在轴承的侧面连接到轴接触圆柱形壁段的一端上并且以平面形状形成的一轴承接触段,由轴承接触段的外圆周侧面伸展的一圆柱形外壁段,以及多个在圆柱形外壁段的一端形成的爪。通过把轴压入该转子衬套的将轴压入的孔中,把。

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