專利名稱：制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法
本申請是在1995年3月27日提交的Hei 7-68234和1995年12月18日提交的Hei 7-329327日本專利申請的基礎(chǔ)之上提出的(并要求其優(yōu)先權(quán))，它們的內(nèi)容引用于此以作參考。
本發(fā)明涉及一種制造諸如車用起動(dòng)電動(dòng)機(jī)這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法。
小型直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常經(jīng)過下列各步驟制成制造一個(gè)軸和一個(gè)電樞鐵芯，模壓成整流子，在電樞鐵芯上繞制電樞線圈，把整流子壓配于軸上并將電樞線圈和整流子連接起來。
日本專利未經(jīng)審查出版物sho 63-194541公開了一種有許多個(gè)整流子片的整流子，這些片具有模壓在一個(gè)絕緣模壓圓柱內(nèi)的帶斜坡的內(nèi)部和形成一個(gè)與碳刷相接觸的表面的外部。從整流子片的相應(yīng)的內(nèi)部和外部的邊緣形成一個(gè)豎片，由此來消除電樞線圈的線圈端部的隆起。
但是，上述的傳統(tǒng)整流子的豎片具有相當(dāng)大的直徑，因而要經(jīng)受相當(dāng)大的離心力。其結(jié)果是，如果電動(dòng)機(jī)以高速運(yùn)轉(zhuǎn)，則由于整流片扭彎的結(jié)構(gòu)，該絕緣模壓的圓柱將不能支持這個(gè)豎片。由于整流片和碳刷因摩擦而產(chǎn)生的熱從碳刷接觸表面到豎片的傳熱途徑是相當(dāng)?shù)拈L，溫度會(huì)變得如此之高以致要損壞模壓圓柱。
本發(fā)明就是考慮到上述問題而進(jìn)行的，本發(fā)明的主要目的就是要提供一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，這種電機(jī)可以用作高功率和高速度的機(jī)器。
本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制造方法，其中一個(gè)軸是在電樞線圈被安裝到電樞鐵芯中并且焊接以后，再壓配到電樞鐵芯上去的。
由于在接線過程中軸還沒有插入到電樞鐵芯內(nèi)，可以在高生產(chǎn)率的條件下保證焊接部分有足夠的冷卻。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，它包括下列步驟提供一個(gè)具有多個(gè)槽和一個(gè)中心開口的圓柱形電樞鐵芯，提供下線圈條，每條都有一個(gè)直線部分和從直線部分的相對兩端沿著徑向延伸的線圈端部，提供上線圈條，每條都有一個(gè)直線部分和從直線部分的相對兩端沿著徑向延伸的線圈端部，把下和上線圈條的直線部分和絕緣物嵌入相應(yīng)的槽內(nèi)，把每個(gè)槽內(nèi)的上線圈條的線圈端的每個(gè)尖端部分連接到相應(yīng)偏移過了的槽內(nèi)的下線圈的線圈端部的每個(gè)相應(yīng)的尖端部分，以形成一匝的電樞線圈，最后把軸壓配到電樞鐵芯的中心開口中。
本發(fā)明的還有的目的是提供一個(gè)制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，其中在上述連接步驟中包括這些步驟用一個(gè)冷卻構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地固定住下線圈條的尖端部分的內(nèi)表面于電樞鐵芯的一個(gè)中間部分，把焊接焊炬放在需要連接的下和上線圈條的尖端部分的附近，把其尖端部分要連接的線圈條接地，把需要連接的尖端部分焊接在一起，以一設(shè)定的角度旋轉(zhuǎn)電樞鐵芯，以便把另一對需要連接的尖端部分靠近焊炬，重復(fù)這些接地、焊接、旋轉(zhuǎn)各步驟直到所有的尖端部分都連接完為止。
這樣，焊接步驟可以在短時(shí)期內(nèi)完成。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，其中上述的冷卻構(gòu)件通過在其中的冷卻液的循環(huán)而維持冷卻溫度。這樣就可以通過它來保證對線圈條有足夠和均勻的冷卻。
本發(fā)明的其它目的、特點(diǎn)和性能以及本發(fā)明的有關(guān)部分的功能將從對下面的詳細(xì)說明、所附的權(quán)利要求和附圖的研究而變得更清楚。在這些圖中

圖1是說明按照本發(fā)明所制造的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的截面?zhèn)纫晥D；圖2是說明示于圖1中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的部分電樞的截面前視圖；圖3A是說明在成形前平坦的線圈導(dǎo)體的透視圖；圖3B是說明部分成形的線圈條的透視圖；圖3C是說明成形后的線圈條的透視圖；圖4是表明示于圖1中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電樞在制造過程中的示意前視圖；圖5是表明按裝配順序的電樞鐵芯、線圈條和其它部件的分解圖；圖6是用于按照本發(fā)明的制造方法中的焊接系統(tǒng)的示意圖；圖7是表明按照第一實(shí)施例的線圈條焊接的示意圖；圖8是說明在焊接線圈條之后的電樞鐵芯的截面?zhèn)纫晥D；和圖9A、9B和9C是表明按照第二實(shí)施例的線圈條焊接的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例將參考后面附圖而說明。
(第一實(shí)施例)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子1具有一根轉(zhuǎn)軸11、電樞鐵芯12、由上線圈條14和下線圈條15組成的電樞線圈13，和絕緣片21、22和23，如圖1所示。電樞鐵芯12由鋼片疊合而成，這些鋼片是把薄鋼片用沖壓機(jī)沖壓出來的。
在電樞鐵芯12的圓周部分形成多個(gè)軸向延伸的槽12a以便在其中容納由上下線圈條14和15構(gòu)成的電樞線圈13，在槽齒上形成丫形的齒尖12b，槽齒形成于每個(gè)槽12a的雙側(cè)，如圖2所示。在把電樞線圈13放入槽內(nèi)之后，這些丫形齒尖被彎曲以便把線圈13固定在槽12a內(nèi)，同時(shí)將磁通引導(dǎo)到電樞鐵芯12。
圖3A、3B和3C表明上線圈條14是如何形成的用作上線圈條的平坦導(dǎo)體片14A是用1毫米厚或更厚一些的銅板沖壓而成的，以形成一個(gè)直線部分14a，斜坡的線圈端部14b從直線部分14a在相對兩側(cè)以相反方向并和直線部分成θb角而延伸，而尖端部分14c則從線圈端部在相對方向與其成角度θc而延伸，如圖3A所示；尖端部分14c以相同的方向彎曲成約90度，如圖3B所示；而線圈端部14b則彎曲約90度而成為U形，如圖3c所示。
下線圈條15基本上以同樣方式形成，所以對下線圈條的說明此處從略。
直部部分14a和15a(未示出)，斜坡線圈端部14b和15b(未示出)以及尖端部分14c和15c(示于圖7)可以先分別制造再連接在一起，以形成如圖3c所示的U形線圈條。
當(dāng)直線部分14a放在槽12a中時(shí)，線圈端部14b從相對于電樞鐵芯端面的兩端從槽中伸出并和從同一槽沿著徑向所畫的直線成θ角。其結(jié)果是，位于電樞鐵芯一側(cè)的上線圈條14的線圈端部14b形成了表面型的整流子，如圖4所示。下線圈端部15b的角度θ和上線圈端部14b的角度是不同的。
電樞線圈13之一的制造步驟將參考圖5而予以說明，因?yàn)橥瑯拥闹圃觳襟E可以用于所有其它線圈。
絕緣片21在開始時(shí)就放在電樞鐵芯12的相對兩端，同時(shí)槽絕緣物17嵌入槽12a之一內(nèi)。槽絕緣物17可用絕緣粉末涂層來代替。然后，U形的下線圈條15放在槽12a中的槽絕緣物17上。接著(在所有下線圈條都以相同方式放入相應(yīng)的槽中之后)，把絕緣片22放在下線圈條15的相應(yīng)的線圈端部15b上，下線圈條位于電樞鐵芯12的相對的兩端，然后一個(gè)槽絕緣物18被嵌入槽12a中以覆蓋下線圈條15的直線部分15a。接著，U形的上線圈條14之一被放在槽12a中的槽絕緣物18上。然后，上線圈條14的尖端部分14c放在位于另外一個(gè)槽內(nèi)的另一個(gè)下線圈條15的尖端部分15c上，這另一個(gè)槽相對于容納上述的上線圈條的槽之間偏移若干個(gè)槽，如圖7所示。
這樣，相應(yīng)的下和上線圈條14和15都如上述以相同的方式放到所有的槽12a中，同時(shí)尖端部分14c和15c的表面14d和15d用一個(gè)TIG(鎢惰性氣體)焊接系統(tǒng)100(示于圖6中)焊接在一起。
焊接系統(tǒng)100由下列部件構(gòu)成一個(gè)基座40、一臺電動(dòng)機(jī)41、一個(gè)減速單元42、一個(gè)轉(zhuǎn)臺43、一個(gè)上夾持器44、一個(gè)上部條冷卻構(gòu)件45、一個(gè)下部條冷卻構(gòu)件46、一個(gè)焊接焊炬47、一個(gè)焊接控制器101、一臺計(jì)算機(jī)或定序器102、一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制單元103、一個(gè)屏蔽氣體供應(yīng)單元104、一臺高頻電壓發(fā)生器105、一個(gè)冷卻水供應(yīng)單元106和一個(gè)電源單元110。
轉(zhuǎn)臺43由電動(dòng)機(jī)41經(jīng)減速單元42驅(qū)動(dòng)，并夾持和轉(zhuǎn)動(dòng)裝在其上的諸如電樞鐵芯12這樣的工件。上夾持器44從上面固定住工件。上部條冷卻構(gòu)件45覆蓋線圈條的尖端部分14c和15c的表面14d和15d，并冷卻除表面14d和15d的其余部分以防止熔化。下部條冷卻構(gòu)件46放在下線圈條15的尖端部分15c的下面以冷卻除線圈條的尖端部分14c和15c的表面14d和15d之外的那些部分。冷卻構(gòu)件46舉起并擴(kuò)展尖端部分15c以便和上線圈條14的尖端部分14c相接觸。焊炬47由一個(gè)由鎢制成的電極、一個(gè)冷卻水通道和一個(gè)屏蔽氣體噴嘴組成，并產(chǎn)生一個(gè)電弧48以熔化并連接上和下線圈條14和15的表面14d和15d。
焊接控制器101以受控的通斷定時(shí)來控制電弧48的功率而操縱電焊炬47。計(jì)算機(jī)或定序器102控制焊接系統(tǒng)100的操作，包括工件裝載、工件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和電焊炬的定序與功率控制。電動(dòng)機(jī)控制單元103控制電動(dòng)機(jī)41的速度和通斷定時(shí)。屏蔽氣體供應(yīng)單元104向焊接部分提供屏蔽氣體以保證穩(wěn)定的焊接狀況。高頻電壓發(fā)生器105向焊炬47提供焊接所需的高頻電壓。冷卻水供應(yīng)單元106使在焊炬47內(nèi)部的冷卻水循環(huán)。
由焊接系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)的焊接步驟將在下面參考圖7而說明。
在所有的槽12a中都帶有上和下線圈條14和15的電樞鐵芯12作為工件被裝在轉(zhuǎn)臺43上，上條和下條的冷卻構(gòu)件45和46被移動(dòng)到相應(yīng)地與靠近尖端部分14c的線圈端部14b和下線圈條15的尖端部分15c這兩部分相接觸。然后，在尖端部分14c和15c的表面14d和15d被TIG焊接系統(tǒng)100連續(xù)地焊接的同時(shí)，轉(zhuǎn)臺42、上條和下條的冷卻構(gòu)件45和46和工件一起由電動(dòng)機(jī)41經(jīng)減速單元42一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
在這種情況下軸11沒有被插入到電樞鐵芯12中，因此，下條冷卻構(gòu)件46可以在沒有形狀和大小的限制下提供足夠的冷卻能力。
在這以后，丫形齒尖12b被彎曲成如圖2中的虛線所示，以便固定住電樞線圈13的線圈條14和15。然后，如有需要，絕緣構(gòu)件23和24分別固定在絕緣片22上以形成如圖8所示的帶有電樞線圈13的完整的電樞鐵芯12，最后把軸11壓配到電樞鐵芯12的中心開口，以完成如圖1所示的轉(zhuǎn)子。
(第二實(shí)施例)第二實(shí)施例參考圖9A、9B和9C而說明。
在上條冷卻構(gòu)件46中形成了冷卻水通道46a。冷卻水通道46a可以如圖9B和9C所示被形成以提供進(jìn)水口和出水口。
(變化)上和下線圈條14和15可以在形成如圖3C所示的U形狀之前嵌入到槽12a中。在這種情況下，線圈端部14b和15b與尖端部分14c和15c是在此以后彎曲的。雖然本發(fā)明已結(jié)合它的優(yōu)選實(shí)施例并參考附圖作了詳細(xì)說明，但應(yīng)指出，對于熟悉本技術(shù)的人來說各種變化和修改將是很明顯的。這些變化和修改應(yīng)該理解為包括在如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，包括下列步驟提供一個(gè)具有多個(gè)槽和一個(gè)中心開口的圓柱形電樞鐵芯；提供下線圈條，它們每一個(gè)都有直線部分和線圈端部，它些端部從該直線部分的相對兩端沿徑向延伸并分別以相對于徑向直線的一定角度沿相反方向傾斜；提供上線圈條，它們每一個(gè)都有直線部分和線圈端部，這些端部從該直線部分的相對兩端沿徑向延伸并分別以相對于徑向直線的一個(gè)不同角度沿相反方向傾斜；把上述的下和上線圈條的上述直線部分和絕緣物一起嵌入相應(yīng)的槽內(nèi)；把每個(gè)槽內(nèi)上述上線圈條的上述線圈端的每個(gè)尖端部分與在相應(yīng)的偏移了的槽內(nèi)的上述下線圈條的上述線圈端的每個(gè)相對應(yīng)的尖端部分相連接，以形成一匝電樞線圈；和把軸壓配到上述電樞鐵芯的上述中心開口中。
2.如權(quán)利要求1所要求的制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，其特征在于，其中上述連接步驟包括下列步驟用一個(gè)冷卻構(gòu)件把上述下線圈條的上述尖端部分的內(nèi)表面可旋轉(zhuǎn)地固定在上述電樞鐵芯的中心部分；把焊炬安放在要連接的上述下和上線圈條的上述一對尖端部分的附近；把具有要連接的上述尖端部分的上述線圈條接地；焊接上述要連接的尖端部分；把上述電樞鐵芯旋轉(zhuǎn)一設(shè)定的角度以便把另一對要連接的尖端部分靠近到上述焊炬；和重復(fù)上面所說的接地、焊接和旋轉(zhuǎn)等步驟直到所有的尖端部分連接好為止。
3.如權(quán)利要求2所要求的制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，其特征在于，其中所述的冷卻構(gòu)件由在其中的循環(huán)冷卻液維持冷卻溫度。
4.一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，包括的步驟為沖壓出多個(gè)具有若干個(gè)槽和一個(gè)中心開口的薄片；把上述多片薄片疊合在一起以形成一個(gè)圓柱形電樞鐵芯；準(zhǔn)備下線圈條，它們每個(gè)都有直線部分和線圈端部，該端部從該直線部分的相對兩端沿徑向延伸并分別與一條徑向的直線成一角度而以相對方向傾斜；準(zhǔn)備上線圈條，它們每個(gè)都有直線部分和線圈端部，該端部從該直線部分的相對兩端沿徑向延伸并分別與一條徑向直線成一不同角度而以相對方向傾斜；把上述下和上線圈條的上述直線部分和絕緣物一起嵌入相應(yīng)的槽內(nèi)；把每個(gè)槽內(nèi)的上述上線圈條的上述線圈端的每個(gè)尖端部分電焊到在相應(yīng)的經(jīng)過偏移的槽內(nèi)的上述下線圈條的上述線圈端的每個(gè)相應(yīng)的尖端部分上，以形成一匝電樞線圈；和隨后把軸壓配到上述電樞鐵芯的上述中心開口中。
5.一種制造旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，包括下列各步驟提供一個(gè)圓柱電樞鐵芯，它具有若干個(gè)槽，在上述槽間有丫形的齒尖和一個(gè)中心開口；再提供下線圈條，它們的每一個(gè)分別位于上述的槽內(nèi)并有直線部分和從該直線部分的相對兩端向徑向延伸的線圈端部；以及提供上線圈條，它們的每一個(gè)被放置在每個(gè)槽內(nèi)經(jīng)過絕緣物而處在每個(gè)下線圈之上，它們各有一個(gè)直線部分和從上述直線部分的相對兩端沿徑向延伸的線圈端部；彎曲丫形齒尖，以分別固定上述下和上線圈條的上述直線部分于上述各槽中；用冷卻構(gòu)件把上述下線圈條的上述線圈端部的尖端部分的內(nèi)表面可旋轉(zhuǎn)地固定在上述電樞鐵芯的中心部分；把焊炬放在需要焊接的上述下和上線圈條的一對上述尖端部分的附近；把需要連接的具有上述尖端部分的線圈條接地；焊接需要連接的上述尖端部分；轉(zhuǎn)動(dòng)上述電樞鐵芯一預(yù)定的角度以便把另一對需要焊接的尖端部分靠近焊炬；重復(fù)上述的接地、焊接和旋轉(zhuǎn)各步驟直到所有各上述的尖端部分都已連接；和然后，把軸壓配到上述電樞鐵芯的上述中心開口中。
全文摘要
提供一個(gè)由多個(gè)薄片組成的電樞鐵芯，薄片有多個(gè)槽和一個(gè)中心孔。然后，下線圈條再與上線圈條和絕緣材料一起被放到相應(yīng)的槽中，使得在一個(gè)槽內(nèi)的下線圈條之一的線圈端部與在另一個(gè)槽內(nèi)的上線圈條之一的線圈端部碰在一起。在相遇的線圈端部焊接好以后，軸被插入中心孔內(nèi)。
文檔編號H02K13/08GK1137702SQ9610338
公開日1996年12月11日 申請日期1996年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月27日
發(fā)明者市川秀樹, 佐治良平 申請人:日本電裝株式會(huì)社