转子装配方法 本发明涉及到小型电机使用的一种转子，特别是涉及到在一个具有4-6(四个磁极和电枢铁心的六个凸极)结构的有刷DC电机中装配转子的方法。
在图8中表示了具有2-3(二个磁极和三个凸极)结构的有刷小型电机中的一个转子100。在这个转子100中，换向器装置120上装有一个电枢铁心101以及被缝隙104隔开的三个换向器部件103。电枢铁心101上具有沿着其径向延伸的三个凸极102。不同相的线圈(未示出)被绕在各个凸极102上。换向器装置120被紧密装配在一个轴107上。在这种电机中，馈送到各相线圈的电流的切换定时精度主要取决于每个凸极102的中心线P1和对应的缝隙104的中心线对齐的精度。因此，这些中心线的错位会损害切换定时精度，并且造成冲击和增大转矩波动。
按照一种惯用的保证中心线严格对齐的手段，把设在换向器支架105上的定位凸台106安装到设在电枢铁心101的一个轴孔108附近的槽109中。
在这种2-3结构的DC电机中，惯用的手段在一定程度上可以保证对齐的精度。然而，也会不可避免地产生以下问题。那就是槽109过于靠近轴孔108的中心。在图9中表示了换向器支架105地定位凸台106和轴孔108上的槽109，由每个部件的尺寸误差产生的微小尺寸误差在径向方向上逐个部件地扩大。因而在实际使用中不可能达到设计的对齐精度。
在4-6结构或是更高级结构(凸极数量更大)的DC电机中，缝隙104和换向器部件103的数量都增加了。因此，每个曲面的换向器部件103的角度只有一半，这样就会缩小每个换向器部件103与换向器支架105的接触面积。结果，换向器部件103就容易发生倾斜，并且对换向器装置120的装配精度以及电枢铁心101的凸极102与换向器装置120的定位精度提出了更严格的要求。在2-3结构的DC电机中，凸极102的中心线P1与缝隙104的中心线P2之间的对齐公差(偏移角)应该在3°以下。在4-6结构的DC电机中则应该达到1.5°以下。因此，在制造阶段需要进行某种调整。
绕在电枢铁心101的凸极102上的线圈110的端子被连接到电枢竖片111，并且用电烙铁进行焊接。在焊接过程中，来自电烙铁的压力和热量有可能使竖片111和换向器支架105发生变形(用H表示)，并且破坏换向器部件103的圆度。与2-3结构的DC电机相比，在4-6结构的DC电机中需要对竖片111进行大量的焊接工作，由于焊接点的密度增大，产生的热量也就更多了。受热变形H的问题显得更加突出。
因此，本发明的目的是提供一种转子装配方法，它可以使电枢铁心的凸极与换向器装置精确地定位，并且通过减少焊接工作而降低不利的影响。
按照本发明的一个方面所提供的转子装配方法包括以下步骤：
在带有凸极的电枢铁心的中心形成一个轴孔，将线圈绕在凸极上，并且在离开上述轴孔的位置上形成通孔；
在换向器装置中对应着上述电枢铁心的上述通孔的位置上形成接合部分；
将一个旋转轴插入并且贯通上述电枢铁心的上述轴孔，并且将上述旋转轴固定在轴孔内；以及
从上述通孔的一侧将定位销插入上述电枢铁心的上述通孔，并且使上述接合部分与突出到上述通孔的另一侧上面的上述定位销形成接合，使上述电枢铁心相对于上述换向器装置定位，并且将上述换向器装置固定在上述轴上。
按照本发明的转子装配方法，利用定位销使电枢铁心的通孔与接合部分对齐。可以用简洁的方式来完成电枢铁心对换向器装置的定位。这样就能改善电机的性能。
在将线圈端子连接到竖片的焊接过程中，采用支撑工具从下面支撑着换向器支架和竖片。因此，在焊接过程中不会由于电烙铁的热量和力而受到有害影响，支撑工具和竖片不会出现受热变形，并且淬火元件不会因受热而开裂。这样就能有效地完成装配工作。
图1是一个平面图，表示在本发明的转子制造方法中使用的一种电枢铁心；
图2是一个截面图，表示图1中的电枢铁心；
图3是一个平面图，表示图1中的电枢铁心；
图4是一个放大的平面图，表示图1的电枢铁心的接合部分中的某些变化；
图5是一个分解透视图，用来说明本发明的转子装配方法；
图6是用来说明焊接工艺的一个截面图；
图7是一个透视图，用来表示在转子装配工作中使用的支撑工具；
图8是一个2-3结构的有刷DC电机的分解透视图；
图9是一个放大的透视图，用来解释现有的转子装配方法所存在的问题；以及
图10是一个截面图，用来解释在执行惯用的转子装配方法的过程中遇到的焊接问题。
以下要参照附图来说明按照本发明的转子装配方法的具体实施例。图1是一个平面图，表示在一个4-6结构的有刷DC电机中的电枢铁心11。如图所示，从基座部分13上径向延伸出六个凸极30。在基座部分13的中心部位镗出一个孔12。
设在基座部分13内部的三个通孔14所处的位置被等间隔地布置在一个与轴孔12同心的半径为RA的圆周C1上。
图2和3被用来表示换向器装置15。图2是换向器装置15的一个截面图，而图3是它的平面图。换向器装置15包括一个换向器支架50，固定在换向器支架50的外圆周面上的六个换向器部件16，以及被放在这些换向器部件16上面的一个夹持环20，用来将这些部件固定在换向器支架50的外表面上。换向器支架50被制成一个圆筒部分17，用来支撑换向器部件16和设在圆筒部分17一端的法兰部分19。这种结构的换向器支架50是用合成树脂经过模制而制成的。竖片18从换向器部件16的端部径向延伸，并且被支撑在法兰部分19上。
在图3中，六个换向器部件16被等间隔地布置在圆筒部分17的外圆周面上。竖片18从换向器部件16上径向地延伸。法兰部分19包括分别位于相邻竖片18之间的中间位置上的接合部分21。
图5是一个分解透视图，用来解释如何在DC电机中装配一个转子10。电枢铁心11的轴孔12被安装到轴22上，并且固定在预定的位置。定位销23被埋入一个具有中心孔24的基座部件25，孔的直径比轴22的直径要大。每个定位销23上都装有一个销子26，它可以装入直径为φd1的对应的通孔14，直径为φd2的定位部分27可以被装入换向器支架50的对应的接合部分21，以便保证准确地对齐。
销子26的直径φd1大于定位部分27的直径φd2，并且销子26和定位部分27的接合采取了平面阶梯部分28的形式。定位部分27的端部是锥形的，以便于被导入对应的接合部分21。
定位销23被设置在电枢铁心11的下部，并且被插入通孔14，以便把定位销23的平面阶梯部分28置于在电枢铁心11的上表面上方。然后把换向器支架50装在电枢铁心11上面，并且将换向器支架50的一个轴孔29压入轴22，从而使接合部分21分别与定位销23的定位部分27完成接合。让换向器支架50的下部接触到平面阶梯部分28，并且用手工调节支架，直到使其稳定地定位。接着使电枢缝隙31相对于电枢铁心11的凸极30高度精确地定位。
如以上的图1和图5中所示，配合着三个定位销23设有三个通孔14。只要是电枢铁心11和换向器装置15能准确地定位，一个通孔14和一个定位销23的组合就足以保证电枢铁心11和换向器装置15的相对定位。
图6是沿着图7中的6-6线提取的一个截面图，图中表示了用来焊接竖片18和线圈32的端子的接合点并且焊接到一个淬火元件E上的一个支撑工具34。在使用中，支撑工具34的腿36分别被插入电枢铁心11的开口缝隙33，直到腿36的顶部顶住竖片18的底面。由于支撑工具34是用它的腿来支撑竖片18的，它可以保护换向器支架50和竖片18，防止电烙铁产生的力和热量造成机械和受热变形。
以下要参照图1到图5来说明本发明一个实施例的转子装配方法。每个通孔14的中心被等间隔地布置在半径为RA的圆周C1上的三个位置，处在凸极30的中心线S1上。
换向器支架50(图3)的法兰部分19的接合部分21各自具有U形截面的形状。
U形接合部分21的底38是弧形的，可以按照良好配合的方式来接收每个定位销23的定位部分27(其直径为φd2)。每个接合部分21的参考轴线S3处在U形接合部分19的弧形底38的中心。这些轴线S3被等间隔地布置在半径为RB的圆周C2上的六个位置，该圆周与换向器支架50的轴孔29是同轴的。
如图3所示，接合部分21各自具有U形的截面形状，U形的底部是弧形的。
然而，只要是它能够阻止圆周方向上的移动，接合部分21也可以采取任何其它的适当形状。接合部分可以改成图4(a)到(c)所示的形状。图4(a)表示一种圆形的接合部分，它是与有关的通孔14同轴的，并且被装在直径为φd2的销子上。图4(b)表示一种V字形截面形状的接合部分。一个与通孔14同轴的直径为φd2的圆在V形接合部分内部与其相切。图4(c)表示一种矩形截面的接合部分，在插入销子时可以接收直径为φd2的销子。对于图4(a)到(c)所示的这些接合部分21，它们的每一条参考轴线S3都包括直径为φd2的销子的中心线，直径为φd2的圆周从接合部分21内部与其相切。
每一接合部分21的参考轴线S3从径向上对准在相邻的竖片18之间的中心线上的每个缝隙31的中间位置S2(图5)。包括接合部分21的参考轴线S3的这一圆周C2的半径RB精确地等于包括电枢铁心11的通孔14的中心线的那个圆周C1的半径RA。因此，U形接合部分19的弧形底38可以按一对一的关系精确地对准通孔14。
在组装电枢铁心11和换向器装置15的过程中，由于不需要寻找特定的组装位置，因而可以用快速和简便的方式使铁心和换向装置对准。如上所述，定位销23被插入通孔14，让通孔14的中心与接合部分21的中心吻合。然后让电枢缝隙31的中间位置S2准确地落在凸极30的中心线S1上。这样就能使电枢铁心11和换向器装置15形成机械和电气上的定位，使电枢铁心11相对于换向器装置15实现精确的定位。
在图7中表示了支撑工具34，有一个定位销23直立在基座元件25上。腿36分布在对应竖片18的六个位置上，其宽度沿径向方向。或者是可以采用数量与通孔14相等的定位销23，使其位置对应着通孔14。这样，换向器支架50就能可靠地抵御电烙铁的压力。每个开口缝隙33的大部分被绕在位于开口缝隙两侧的凸极30上的线圈32占用了。因此，支撑着竖片18的腿36最好是例如用FRP的薄板制成，以便将其插入线圈32之间的缝隙。转子的装配过程如下。首先把轴22插入电枢铁心11的轴孔12(图6)。电枢铁心11的表面涂有绝缘层，或是用一个绝缘子(未示出)对线圈32进行绝缘处理。然后把换向器支架50的轴孔29装到轴22上。
将定位销23的销子26从通孔14的下方插入通孔，将换向器支架50沿着轴22向下移动，直到接合部分21的底部接触到定位部分27的平面阶梯部分28。标号39代表一个凸缘，用来确定平面阶梯部分28突出在电枢铁心11上面的高度。在必要时可以用其它适当尺寸的凸缘来代替凸缘39。
在用力插入换向器支架50之后，把放在凸极30上的线圈32的端子连接到竖片18，在这种状态下用手工或是自动焊接机器进行焊接。同时让定位销23仍然插在通孔14和接合部分21中，并且用腿36的顶部35从下面支撑着换向器支架50的法兰部分19和竖片18。竖片18足以抵抗电烙铁顶部的压力，并且将电烙铁产生的热量引到腿36上。因此，换向器部件16的圆度不会受到损害，可以保证良好的精度。
如上文所述，按照本发明的转子装配方法，利用定位销使电枢铁心的通孔与接合部分对齐。可以用简洁的方式来完成电枢铁心对换向器装置的定位。这样就能改善电机的性能。
在将线圈端子连接到竖片的焊接过程中，采用支撑工具从下面支撑着换向器支架和竖片。因此，在焊接过程中不会由于电烙铁的热量和力造成有害影响，支撑工具和竖片不会出现受热变形，并且淬火元件不会因受热而开裂。这样就能有效地完成装配工作。