一种转子涂复导热塑料的电动机 |
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| 申请号 | CN01822984.0 | 申请日 | 2001-11-30 | 公开(公告)号 | CN100511924C | 公开(公告)日 | 2009-07-08 |
| 申请人 | 布莱克-德克尔公司; | 发明人 | H·T·杜; | ||||
| 摘要 | 一种 电动机 ，其 转子 通过常规的注射模制工艺涂覆有导热塑料层。转子还包括与施加于转子上的导热塑料一起形成的 风 扇。这样就完全不需要对转子施加一次或多次滴浸 树脂 涂层。还免除了需要单独制作风扇和用合适的 粘合剂 固定到转子，这两项大大简化了转子的制造和降低了成本。这样的塑料涂层还能较好地充满磁线之间的空间，由此形成更加有效的冷却以及使磁线能更好地保持彼此之间的固定状态。导热塑料涂层可以与其它合适的材料混和，以达到近似等于磁线的 密度 。这样可以免除在注射模制工序后对转子进行平衡。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电动机，包括： |
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| 说明书全文 | 技术领域本发明涉及一种电动机，更具体地，涉及一种转子至少在结构 上包封在导热塑料内的电动机，一部分导热塑料在转子的一端形成 整体的风扇。 背景技术电动机广泛应用于电动工具，如电钻、电锯、砂磨机及磨光机、 以及庭院用工具如修边器和修剪机，这里只提出了几种工具。这类 装置都使用具有转子和定子的电动机。转子通常由铁心叠片组成， 在铁心叠片周围缠绕许多磁线绕组。磁线端头联接于转子轴上的换 向器柄端上，转子轴同轴延伸穿过铁心叠片。磁线端头固定在换向 器上。 在上述转子制造过程中，当磁线固定到换向器后，“滴浸”树 脂施加到整个磁线以及连接在与换向器相联的柄端上的磁线端头。 采用滴浸树脂工艺要获得均匀一致的结果是很困难的。它还有许多 缺点，尤其是成本和实施这种工艺难于得到可靠和均匀的结果。 首先，滴浸工艺要求使用较大和昂贵的炉子，将部分组装好的 转子仔细预热到比较精确的温度，然后才能施加滴浸树脂。滴浸树 脂的温度亦需要仔细控制，使树脂能满意的流动，通过转子铁心叠 片中的槽。已经证明，要使滴浸树脂达到均匀一致完全流过铁心叠 片中的槽是十分困难的。因此，要想使滴浸树脂在磁线中间很好地 流淌以达到磁线彼此之间有可靠的绝缘和保持彼此相对固定是困难 的。而且，在进行下一道工序之前必需要有冷却期，在这段时间内 通常迫使空气流过转子进行冷却。通常滴浸树脂有较短的搁置寿命， 因此必须在比较短的时间内用掉，这就使制造过程进一步复杂化。 按照现时的制造技术，往往需要另外的即二次的较高粘度的滴 浸树脂涂层，以保护转子(尤其是磁线)不接触到金属磨粒，金属磨粒 是在转子连接到各种磨光机和磨砂机时由转子风扇吸入而位于整个 转子上的。这种情况进一步提高了转子的制造成本和复杂性。 滴浸工艺的另一缺点是，由于在施加滴浸树脂到转子的过程期 间发生了问题，往往将较大数量的转子报废，不然该转子是可以使 用的。这些问题可包括滴浸过程期间滴浸树脂使转子的换向器受到 污染，以及如果供送树脂的泵发生瞬间堵塞，树脂不能均匀流动。 因此，由于难于控制滴浸树脂的施加过程，从而产生较高的废品率， 这就进一步增加电动机的制造成本。 现时的电动机还有另外的缺点，即通常连接在转子一端的风扇 是单独制造的元件，必须用单独的制造工序粘结到转子上或用其它 的方法固定到转子上。如果电动机受到应力作用时，此风扇通常成 为第一个失落的元件。当电动机过热风扇开始熔化时就发生这样的 情况。使用单独形成的元件还占用额外的转子空间，从而增大转子 的整体尺寸。 考虑到上述种种原因，非常希望能取消施加滴浸树脂的工序和 将单独形成的风扇固定到转子的工序。更确切地说，如果这两道工 序可以用一道工序来代替，这道工序可用导热材料更全面地涂复转 子的磁线，此外还可形成一体的风扇，所有这些只用一道制造工序 完成，这就是最希望要的。 发明内容根据本发明，提供了一种电动机，包括：定子；转子，带有转 子轴并布置在所述定子内，其中所述转子包括带有若干纵向槽的铁 心叠片，所述纵向槽中有若干由许多磁线形成的线圈，所述线圈的 一些部分伸出在所述铁心叠片的纵向槽的端头之外，所述磁线的端 头固定到位于所述转子轴相联的换向器上；导热塑料涂层，通过模 制覆盖于所述转子和所述磁线的所述端头，至少将所述磁线基本包 封在所述塑料内；以及风扇，用所述导热塑料模制在所述转子轴的 一端，其中风扇没有任何部分伸入所述铁心叠片的槽中，并且磁线 占据由于风扇没有伸入所述铁心叠片槽中的部分而让出的铁心叠片 槽中的额外空间，从而电动机的功率增加超出通常风扇具有伸入所 述铁心叠片槽中的部分时可获得的功率。 根据本发明，还提供了一种电动机的转子，包括：带有若干纵 向槽的铁心叠片；穿过所述铁心叠片共轴延伸的转子轴；围绕所述 铁心叠片缠绕的许多磁线，所述磁线的一部分伸到所述铁心叠片之 外；布置在所述转子轴上的换向器，所述磁线的端头与所述换向器 电连接，以及导热塑料涂层，通过模制覆盖所述转子，所述涂层的 一部分在邻近所述转子处形成一体的风扇，其中风扇没有任何部分 伸入所述铁心叠片的槽中，并且磁线占据由于风扇没有伸入所述铁 心叠片槽中的部分而让出的铁心叠片槽中的额外空间，从而电动机 的功率增加超出通常风扇具有伸入所述铁心叠片槽中的部分时可获 得的功率。 根据本发明，还提供了一种用于电动工具的电动机，所述电动 机包括：定子；布置在定子内的转子；导热塑料，至少部分包封所 述转子的许多磁线，所述磁线的一部分伸到所述转子的一铁心叠片 之外；以及由所述导热塑料形成的模制风扇，布置在邻近所述转子 的一端，所述电动机使用期间所述风扇向所述转子表面提供冷却气 流，其中风扇没有任何部分伸入所述铁心叠片的槽中，并且磁线占 据由于风扇没有伸入所述铁心叠片槽中的部分而让出的铁心叠片槽 中的额外空间。 根据本发明，还提供了一种形成电动机的方法，所述方法包括： 提供定子；将多个磁线缠绕在转子铁心叠片上的多个纵向槽中，从 而所述磁线的一部分伸出铁心叠层之外；模制导热塑料覆盖所述转 子的至少一部分，以致至少部分地包封所述磁线，并在所述转子的 一端模制风扇，而没有任何风扇部分伸入所述铁心叠片槽中，以在 所述槽中增加可缠绕磁线的容积，并且在槽中缠绕磁线包括将所述 磁线缠绕在包括由于模制风扇而没有伸入槽中的部分所让出的增加 容积的铁心叠片槽中，从而电动机的功率增加超出通常风扇具有伸 入所述铁心叠片槽中的部分时可获得的功率。 根据本发明，还提供了一种形成电动机转子的方法，所述方法 包括：提供铁心叠片；提供支承所述铁心叠片的转子轴；提供布置 在所述转子上的换向器；将多个磁线缠绕在所述铁心叠片上的多个 纵向槽中，使所述磁线的一部分在所述铁心叠片之外，以及将所述 磁线的端头固定到所述换向器；进行模制步骤，通过用导热涂层模 制覆盖所述铁心叠片的绝大部分，使至少基本上包封所述磁线，以 及在所述铁心叠片一端的相邻处所述导热涂层形成风扇，而没有任 何风扇部分伸入所述铁心叠片槽中，以便在所述槽中增加可缠绕磁 线的容积，并且在槽中缠绕磁线包括将所述磁线缠绕在包括由于模 制风扇而没有伸入槽中的部分所让出的增加容积的铁心叠片槽中， 从而电动机的功率增加超出通常风扇具有伸入所述铁心叠片槽中的 部分时可获得的功率。 根据本发明，还提供了一种形成电动机转子的方法，包括：提 供带有多个纵向槽的铁心叠片；提供支承所述铁心叠片的转子轴； 提供布置在所述转子上的换向器；在所述铁心叠片的纵向槽中缠绕 许多磁线，使所述磁线的一部分在所述铁心叠片之外，以及将所述 磁线的端头固定到所述换向器；模制导热塑料涂层覆盖所述铁心叠 片的绝大部分而不必施加滴浸树脂到磁线上，使至少基本上包封所 述磁线，并且在所述铁心叠片一端的相邻处所述导热塑料涂层形成 风扇，所述导热塑料涂层具有近似等于磁线的密度，由此基本上免 除了所述转子装入所述电动机之前需要进行的动态平衡工序。 本发明涉及一种电动机的转子，它包括施加在围绕转子铁心叠 片缠绕的磁线上的导热涂层，由此形成极好的散热并可保持磁线的 固定，以及保持固定在换向器柄端上的磁线端头。本发明还有一个 主要目的是提出一种风扇，其可通过一道制造工序用导热塑料在转 子一端整体模制而成。这种整体模制的风扇，如果电动机使用时处 于应力状态，也能较好地抵抗高温。 在一个最佳实施例中，采用已知的注射模制工艺施加导热塑料。 由此，完全免除了对滴浸炉的需要以及施加滴浸树脂的困难。 在注射模制过程期间，当把转子放入适当的模具时，可一体形 成风扇。注射模制的风扇能极好地抵抗相联的转子使用期间可能产 生的高温，而且所需的空间比以往形成的单独风扇元件要少。较小 的风扇使转子的外廓尺寸得以缩小，由此同样的额定安培数可制造 出较小的电动机。风扇与涂复磁线的导热塑料一体形成还可以省去 插入部分风扇到铁心叠片槽内的需要。这样，在铁心叠片槽内就可 以有更多的空间留给磁线，使电动机的额定功率得以提高，超过采 用常规连接和单独形成风扇元件所能达到的额定功率。 在最佳实施例中，导热塑料在施加到转子之前先与适当的化合 物混合，使塑料具有基本上与磁线相同的密度。这样，在模制工序 当每个转子槽充满导热塑料时，每个转子槽内的材料(即磁线和塑料) 重量会基本上相等。这就显示出极大的优点，转子在组装成电动机 之前没有必要进行平衡。省去平衡工序意味着重大的生产节约，因 为在装配区不需要配备转子平衡设备。并将节省转子在平衡设备上 进行平衡的手工劳动。 通过完全省去施加滴浸树脂和连接单独形成的风扇元件，这是 现时制造电动机的两道最费钱和最繁重的制造工序，从而使本发明 的转子大大降低了制造过程的复杂性和成本。由于将塑料与化合物 混合从而获得与磁线基本相同的密度，还省去了转子在装入电动机 之前所需要进行的平衡。 附图说明 所属领域的专业技术人员通过阅读下面的详细说明和附后的权 利要求，并参考以下的附图，对本发明各个方面的优点可清楚地了 解，附图有： 图1是现有技术的转子的侧面图，转子采用常规的滴浸涂层和 用粘合剂固定到转子上的单独制造的风扇；以及 图2是根据本发明的优选实施例的转子的侧视图。 具体实施方式参见图1，显示了根据包括上面介绍的滴浸树脂步骤的常规制造 工艺制造的现有技术的转子10。转子10包括带有许多沿圆周设置的 纵向槽14的铁心叠片12。在槽14内缠绕大量形成线圈的磁线16。 转子轴18穿过铁心叠片12共轴延伸并带有换向器20。单独形成的 塑料风扇22一般采用粘合剂固定到铁心叠片12上。风扇22一般包 括许多伸入槽14内的脚24，这就占用了最好留给磁线16的空间。 滴浸树脂26施加到整个磁线16上和槽14中，以及还施加到磁线端 头16a与换向器20相连接的柄端25。 现在参见图2，其显示了根据本发明优选实施例的电动机100。 电动机100包括转子102和定子104，定子由高度简化的方式表示。 转子102包括铁心叠片106，沿铁心叠片圆周布置了许多纵向槽108。 在槽108内缠绕许多磁线110，由此形成许多线圈绕组。转子轴112 穿过铁心叠片106共轴延伸并在轴的一端布置有换向器114。导热塑 料涂层116通过注射模制覆盖整个转子102，使塑料流入并通过每个 槽108。通过将转子102放入合适的注射模具内，然后在适当的高压 力下将导热塑料116注射入模具，进行施加导热塑料涂层116。导热 塑料116至少部分包封磁线110，最好是完全包封磁线，形成传热的 极好方式。塑料116还包封了磁线110的端头118，端头固定在可断 开地与换向器相连接的柄端120。 本发明的主要优点是，当导热塑料116模制时在铁心叠片106 的一端整体形成风扇122。风扇122成为导热塑料116的整体部分可 完全省去一些制造工序，包括将滴浸树脂施加到铁心叠片106，以及 随后将单独形成的风扇粘结到铁心叠片106。 模制导热塑料116将磁线110基本或完全包封，可以使磁线有 效地散热，还可以更加均匀地充填在槽108内延伸的磁线之间的间 隙。这样，导热塑料116更加有效地将磁线110固定到铁心叠片106 上、防止磁线移动、并将磁线固定在柄端120，改善磁线热量的传导。 将风扇122模制成导热塑料涂层116的整体部分也对生产极为 有利，由于省去了单独形成如风扇元件的成本以及随后用粘合剂将 此元件固定到铁心叠片106上的成本。这就可以使风扇122与铁心 叠片106更为紧凑地形成，使电动机所需空间少于以前开发的采用 单独形成风扇的电动机所需要的空间。 在优选实施例中，导热塑料涂层116包括热塑性塑料， 可通过商业途径从美国宾夕法尼亚州Exton市LNP Engineering Plastics公司购买。但是，应该理解可以采用任何可以注射模制的导 热材料。 采用导热塑料模制风扇122的另一优点是这种风扇能更加抵抗 高温，在电动机100高负荷运行期间可能会有这样的高温。如果采 用以往开发的电动机，由于电动机高负荷运行期间产生的高温，安 装在电动机转子上的风扇往往成为第一个失效的元件。对于本发明 的转子100，由于风扇122是整体模制的，更加可以顶得住由于高温 而产生的失效。 注射模制导热塑料能更有效地充满空间和填满在铁心叠片槽108 延伸的磁线110之间的空隙，可促进使用期间的转子102更加有效 地冷却。这种热传导性的增加预计可在给定尺寸的转子采用较大直 径的磁线110，由此，与采用滴浸树脂将磁线密封的相应尺寸电动机 相比，提高了给定尺寸的电动机可以实现的额定安培数。 对于转子100，导热塑料116可以包括高温尼龙或热固塑料，其 可与适用的非铁磁性材料，如陶瓷、铝或铜，进一步混合，以具有 与磁线110基本相同的密度。这样，当每个铁心叠片槽108由塑料116 和磁线110完全填满后，填满每个槽108的材料重量基本相同。由 于填满每个槽108的材料重量基本相同，在模制工序后转子就不需 要在平衡机上进行平衡。省去平衡工序就意味着大大节约成本，因 为不再使用平衡机，并节省了将每个转子装到平衡机上进行调试的 手工劳动。而代之，当转子在注射模制工序后已经冷却后，即可将 转子传送到总装工序，在那里与其它零部件一起组装成电动机。LNP Plastics Engineering公司是一家专门生产塑料的公司。 至此，所属领域的技术人员从以上介绍可以认识到，本发明的 广义范围可以用各种方式来实现。因此，当本发明通过一些具体示 例进行了介绍时，本发明的实际范围应该不限于所述示例，因为所 属领域的专业技术人员在研究了附图、说明书和随后的权利要求后， 其他改进的技术方案是非常明显的。 相关申请 本申请是2001年1月9日提交的目前未决的美国申请No. 09/756,959的部分继续申请。 |
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