專利名稱：旋轉電機中電樞的絕緣體的制作方法
背景技術：
本發(fā)明涉及一種旋轉電動機，特別是一種旋轉電機中改進的電樞結構，該結構包括改進的電樞絕緣體。
目前有許多關于旋轉電機的申請。例如，將旋轉電機用作內燃機的起動電機。在這一申請中，直流電機(DC)由蓄電池驅動以起動電機。通常，起動電機包含一個定子，該定子由柱面磁軛組成，多個磁塊沿圓周粘合于磁軛的內表面。帶著線圈的電樞(轉子)相對著磁鐵布置，，并提供電流以驅動形成啟動電機輸出軸的電樞旋轉軸。電機輸出軸通過減速齒輪、超速離合器驅動內燃機的曲軸，以眾所周知的方式啟動內燃機。
磁鐵通?？赏ㄟ^對鐵酸鹽類型的材料進行磁化而制得。線圈通過將導線(通常，細導線的直徑為0.9mm或更小)纏繞在每個徑向排列的電樞磁極的齒上而制成，這些齒通常為T型。此時，磁極的齒上覆蓋著纏繞著導線的絕緣體。為了減少尺寸并增加功率，起動電動機采用已開發(fā)出來的高能釹磁體來代替鐵酸鹽磁體。采用該高能釹磁體后，可減小磁體的厚度而電極的輸出功率增加。采用該高能釹磁體后，用導線制成的線圈直徑大約為1mm或更大，從而使與磁能量相應的電流可順利通過。
粗導線由于有很大的剛性，因此將其繞在磁極齒上形成線圈需要很大的拉力。從而，在磁極齒線圈的末端表面上產生與該拉力相應的很大的壓力。形成該繞組的方法和設備在名稱為“用于旋轉電動機電樞的繞制方法和裝置”的在先專利申請中公開，序列號——，也是本受讓人所申請的，該申請是基于日本申請，其系列號為2001-271207，申請日為2001年9月7日。
盡管上述申請中公開的線圈纏繞方法和裝置很有效，但仍然有許多地方可進一步改進。特別是，磁極齒的外形、絕緣體至少部分纏繞在磁極齒之間的凹槽中，該絕緣體使纏繞的導線掛斷而不是使導線順暢地通過凹槽。這將導致纏繞的中斷并可能產生不規(guī)則的線圈。此外，導線與絕緣體邊緣的接觸會導致在纏繞中損害導線的絕緣性。
參見圖1-3可更好的理解這些問題，圖1-3分別所示的是繞線操作過程中纏繞裝置的側視圖、沿著線2-2的橫截面圖及與圖2的橫截面圖方向垂直的橫截面圖。如圖所示，形成繞線式線圈的粗導線3 1的直徑約為1mm或更大，該粗導線纏繞在板狀磁極33上呈放射狀伸出的給定數(shù)量(在圖中是3個)的磁極齒32上。磁極33與具有柱狀部分的絕緣體34裝配在一起，且絕緣體至少部分覆蓋在磁極齒32上。絕緣體34由絕緣物質制成，并且能防止由于導線和磁極齒32間相接觸而導致的短路。
如圖3中所示，絕緣體34的柱狀部分，具有溝狀結構和恒定的厚度。溝狀由覆蓋層線圈端面35和側面36形成，端面覆蓋著磁極齒32的徑向外表面，側面36對著磁極齒32間的槽37。在磁極齒32的上下兩個表面上(僅示出了上表面)放置有絕緣體34。它們都有一個基本上為字母C形的橫截面。
根據(jù)在前提到的申請中所描述的方法，導線31由圍繞著磁極33的噴嘴環(huán)39中的噴嘴38所提供。導線31通過在磁極齒32末端的擴大部分間形成的槽入口41，被插入到槽37中。
于是，噴嘴環(huán)39或磁極33旋轉并軸向移動，從而使噴嘴38相對磁極齒32循環(huán)移動形成線圈。如圖3所示，當噴嘴環(huán)39移動且導線31插入槽入口41中，特別是當噴嘴38沿圖2中箭頭a所示方向移動時，導線31與磁極齒32的一棱或靠近絕緣體34棱的一點接觸。
因此，當使用前述普通絕緣體來完成纏繞時，導線31先在磁極齒32(絕緣體34)的一棱干涉磁極齒，然后才進入槽37中，因此纏繞動作不能流暢進行，導致產生不規(guī)則線圈的可能性大大增加。另外，導線31與覆蓋磁極齒的絕緣體34接觸的結果是，在磁極齒較鋒利的棱處，導線31的絕緣層會被剝落。而且，使用粗導線時，導線纏繞磁極齒，由于導線31的很大剛性而導致導線從槽入口處滑出的可能性大大增加。
因此本發(fā)明的主要目的是提供一種用于旋轉電動機的電樞的絕緣體，在其中導線可以容易順暢的纏繞在磁極齒上，并且導線可穩(wěn)定地保持在磁極齒上，特別是線圈由粗導線繞制而成時。

發(fā)明內容
旋轉電動機，包括一個電樞，該電樞具有一個由磁性物質制成的圓形磁芯和多個從磁芯伸出的呈放射狀且沿圓周間隔開由永久磁鐵制成的磁極齒，每個磁極齒形成一個截面基本上為矩形的磁極，在圓周方向上相鄰的磁極齒間形成凹槽，絕緣體至少覆蓋部分磁極齒的磁芯部分，線圈繞組繞在磁極齒的磁芯，絕緣體插在兩者之間，每個絕緣體在凹槽的開口側上有軸向突出的端部，以便在纏繞中引導線圈的導線進入凹槽中。


圖1是現(xiàn)有技術中，繞制線圈時纏繞裝置中一部分的頂視圖。
圖2是沿圖1中剖線2-2的橫截面圖。
圖3是從圖2的垂直方向看的側視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明構造的沿起動電機旋轉軸的橫截面圖。
圖5是沿圖4中剖線5-5的橫截面圖。
圖6是沿圖4中剖線6-6的橫截面圖，并且示出了電動機的電刷運載裝置的分布。
圖7是一個線圈的纏繞模式的展開圖。
圖8示出了安置有圖5中纏繞裝置的電樞的端視圖。
圖9是與圖8同方向的視圖，更詳細地展示了纏繞裝置。
圖10是圖9所示裝置的側視圖。
圖11所示的是纏繞裝置的頂視圖。
圖12所示的是圖11中機械裝置部分的橫截面圖。
圖13部分與圖7相似，但所示的是纏繞模式。
圖14是纏繞模式的透視圖。
圖15部分與圖1相似，但所示的是根據(jù)本發(fā)明的線圈。
圖16是沿圖15中線16-16橫截面圖，部分類似圖2，。
圖17部分與圖3類以，但所示的是本發(fā)明。
圖18是根據(jù)本發(fā)明實施例構造的絕緣體的頂視圖。
圖19是沿圖18中線19-19的橫截面圖。
圖20是圖18和19中所示的絕緣體的底視圖。
圖21是置于層狀繞組上的絕緣體的橫截面圖。
圖22部分與圖17類似，但所示的是本發(fā)明的另一實施例。
圖23部分與圖17和22類似，但所示的是本發(fā)明的第三實施例。
圖24部分與圖17，22和23類似，但所示的是本發(fā)明的第四實施例。
具體實施例方式
首先參見附圖4到6，內燃機的起動電機用附圖標記51來表示。起動電機51是根據(jù)本發(fā)明實施例而構造的，雖然已描述了其特定的應用，但本領域技術人員會很容易地想到將其應用到其他類型的旋轉電機。
起動電機51由一個外部箱組件組件，用附圖標記52來表示，該組件包括一個圓柱磁軛部分，由附圖標記53表示。磁軛部分53包括一圓柱形殼54，在其內表面粘合由沿圓周方向間隔開的永磁體55。在這一實施例中，有4個這樣的永磁體55，并且沿圓周方向交替設置。優(yōu)選地，這些永磁體55是由一種具有高能磁性的釹類材料制成。
箱體外殼52由前端蓋56和后端蓋57組成，兩端蓋以適宜的方式連接在磁軛軸套54末端，從而限定出一封閉空間，轉子以電樞的形式在此封閉區(qū)間內，轉子標記為58，轉子由樞軸引導。后端蓋57上有一固定架59，以使附件固定到連帶發(fā)動機的機體上。
轉子或電樞58包括電樞軸61，其前端有轉向機構62，該轉向機構62與相關的內燃機調速輪上的轉向機構相聯(lián)系。后端蓋57有一突出端，其中有一個O形密封環(huán)63，從而實現(xiàn)對轉向機構的良好密封。電樞軸61的末端在端蓋57中被減磨軸承64用作軸頸。油封裝置65與軸承64的后部緊鄰布置。在另一種類似的方式中，電樞軸61末端在端蓋57帶著的減磨軸承66中用作作軸頸。
電樞58由磁芯組成，標記為67，電樞的結構在附圖5中示出。電樞58由片狀鐵芯組成，磁芯包含多個放射狀延伸的齒68，齒68有一增大的磁頭部分69。齒68沿圓周相互間隔排列，在其間形成槽71。增大的磁頭部分69之間有一細口72開向槽71。
盡管在圖4-6中沒有詳細示出纏繞磁極齒68形成單個線圈的方法，但在在先的申請中已提到，這一申請是基于申請?zhí)枮?001-271207的日本申請。繞組末端按上述申請所述的方法，連接到標記為73的整流器上，更明確地，連接到整流器73的接觸片74上。
如圖6所示，電剛75由電刷支架76支撐，支架76安裝在整流器板或電刷支架77上。電刷75通過彈簧78與整流器滑片74接合。
電流通過后端蓋57上的接線盒79給繞組通電。電流從接線端81輸送給電刷75。這樣的電路布置是本領域的公知技術，因此不再詳述。同樣，由于起動電機51的通常結構也是本領域的公知技術，因而除了線圈繞組上的絕緣裝置之外也不再詳述。
盡管發(fā)明是為了解決絕緣體的結構，在后面將參考圖15至24進行更詳細的說明，可以相信在尚未授權的申請?zhí)枮?-----的申請中，其中對至少一部分的繞制方法和裝置的描述，可使本領域技術人員更好地理解和實踐本發(fā)明。因此，下面將主要參考圖7至14對本發(fā)明的裝置和方法進行描述。
圖7所示的是上述線圈繞制方法的示意圖，在線圈的形成中，導線31繞過每組給定數(shù)目(本例中為4個)的磁極齒68兩次，制成具有兩匝的線圈。通通過齒模改變齒上的繞制起點，可連續(xù)地制得每組四個磁極齒的線圈。
如圖7所示，此時，每個線圈的導線31的起始端被固定到四個極齒間中兩個極齒68中的一個齒的整流器滑片74上，其終端固定到下一個整流器滑片74上。終端的整流器滑片74構成下一個線圈的起點。這樣，導線31緊固在對應于磁極齒68的整流器滑片74上，整流器滑片位于給定數(shù)目的纏繞著導線31的磁極齒68的中間。因此，線圈是通過導線31從起點和終點的兩個整流器滑片斜向引線纏繞而成。導線31的纏繞動作不斷重復(或同時進行纏繞)，連續(xù)形成對應整流器滑片74的線圈，每匝線圈纏繞每組4個磁極齒68。
在纏繞過程中，使用一個粗導線(直徑為1毫米或更大)時，噴嘴供給導線，導線在槽外邊繞兩圈，如圖所示，將導線引入槽中，從而纏繞磁極齒形成線圈。本發(fā)明中，具有與徑向磁極齒相應的且數(shù)目相同的噴嘴，分布在鐵芯圓周的外側，與磁極齒68相應且數(shù)量相同的線圈同時從鐵芯67外圓周側形成。
圖8是本發(fā)明中執(zhí)行前述纏繞動作的纏繞裝置的示意圖，包括一個轉子。已經知道，線槽71形成在電樞67徑向的磁極齒68之間。噴嘴環(huán)82圍繞相應的電樞67安裝。噴嘴環(huán)82具有多個與槽71的數(shù)量(圖中為12個)相應的噴嘴83，即，83噴嘴的數(shù)量與槽71的數(shù)量一樣多。
每個噴嘴83呈放射狀穿過噴嘴環(huán)82。噴嘴83的內圓周面的末端構成導線80的出口，在拐角處做成倒角或圓形，以便保護導線的絕緣層。導線從噴嘴83中供給，通過各自的線槽入口72插入線槽71中。
接著，噴嘴環(huán)82和鐵芯67任一或兩者旋轉并軸向運動，使每個噴嘴相對于磁極齒68作循環(huán)運動，從而導線纏繞磁極齒68形成線圈。這一運動將在下面參照圖13和14進行更詳細的描述。
如圖9和10所示，在此實施例中，噴嘴環(huán)82具有21個噴嘴83，每個噴嘴各自對應于電樞67的21個槽71。噴嘴孔83徑向穿過噴嘴環(huán)82，并在圓周外側有很大的直徑部分，上面形成噴嘴導孔84(圖9)。導孔84用來引導插入的導線，并由于其大直徑可容易地將導線插入。導線31穿過導孔84，并插入相應的線槽71，導線的給定長度相應于線圈的長度。
現(xiàn)參照圖11和12，噴嘴環(huán)82安裝在一個可旋轉的轉盤85上。導管86在噴嘴孔83外側的轉盤85上。每根導管86在其徑向外端形成，在上側有一切口87，塞子88樞軸地安裝在每個切口87的軸89上。塞子88用來防止插入導管86中的導線滑出。
電樞58位于噴嘴環(huán)82的中央。導線通過導管86，從噴嘴環(huán)82中的噴嘴83供給到電樞的線槽71中。轉盤85的上面和下面有葉片傳動工92，其在導線纏繞中的用途將在后面加以描述。
現(xiàn)參照附圖13和14描述纏繞模式和方法。如附圖所示，當在4個磁極齒68上纏繞導線時，噴嘴孔83沿指定路徑從A→B→C→D→E→F→A作循環(huán)運動。即，噴嘴沿一個線槽入口72從位置A到位置B越過一個齒68，然后沿圓周越過槽入口72運動到位置C，位置C在被纏繞的磁極齒組的末端。然后噴嘴回退到槽末端的入口72位置D。
接著，噴嘴83沿線槽入口72越過其它線槽入口72返回到位置E，然后噴嘴83沿圓周越過最初的線槽入口72到位置F，再沿線圈末端返回到位置A。噴嘴重復運動，則導線圍繞磁極齒68又形成一個線圈。
這種重復運動是通過使上述噴嘴環(huán)82纏繞電樞磁芯而完成的，噴嘴83相對磁芯在槽71的外側移動。從噴嘴83伸出的粗導線31以一定曲率從噴嘴口中拉出來，然后通過槽入口72進入槽71中并繞制在磁極齒68上。
作為本發(fā)明重要部分的絕緣體，線圈以上述方式纏繞其上，下面將參考圖18至20進行詳細描述，除了將在以下提到的那樣，絕緣體的兩個對半部分，用附圖標記92表示，與現(xiàn)有技術的結構大體一致。因此相同的或相似的部分的標記與圖1至3中的相同。
絕緣體92由一個中軸殼部分93構成，其中形成有通孔94，用以穿過電樞軸61。從中軸殼部分93伸出的柱狀部分至少部分地覆蓋在磁極齒68上。絕緣體92由絕緣物質制成，從而防止由于導線和磁極齒68之間接觸而產生的短路。
如圖17所示，絕緣體的支柱部分，有一個通道形的結構并且具有恒定的厚度。如圖1-3所示的現(xiàn)有技術一樣，通道結構是由覆蓋層線圈端面35和側面36形成，端面覆蓋著磁極齒68的徑向外表面，側面36對著磁極齒32間的槽37。在磁極齒68的上下兩個表面上(僅示出了上表面)放置有絕緣體92。它們都有一個基本上為字母C形的橫截面。
如圖18的頂視圖中所示，根據(jù)本發(fā)明的絕緣體92在其支壁部分36的外圍末端上有向上伸出的側壁95。這些伸出壁95的形狀可以是圖22中示出的梯形或圖23中的三角形，或是在圖17和24中所示的橢圓形的弧狀。在任何方案中，導線通過側邊引入槽71中。
將圖15-17與圖1-3進行比較可以看到這一運轉。因此，當噴嘴環(huán)82移動以使導線31插入電樞槽入口72時，也就是說，但噴嘴環(huán)83沿圖16中箭頭b所示方向移動時，即使導線31會碰到絕緣體92，它仍然可以由伸出壁95的側邊引導，順暢地引入磁極齒68側面槽入口72中。此外，伸出壁95防止導線31在磁極齒68上纏繞時從槽71中滑出。
從上述描述中可知，伸出臂在絕緣體支壁部分向上的末端作為導線導軌，因此，當導線被繞在槽的外側在磁極齒上形成線圈時，在線圈末端的導線被向前導如入磁極齒間的槽入口，具有順暢的導線纏繞運作。此外，這一伸出臂防止磁極齒上繞制的導線從槽中滑出。當然，上述內容的是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在不違背本發(fā)明發(fā)明主旨和范圍的情況下，作出的變化和修改均應包括在權利要求所限定的本發(fā)明所請求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種旋轉電動機，包括一個電樞，該電樞具有一個由磁性物質制成的圓形磁芯和多個從磁芯伸出的呈放射狀且沿圓周間隔開由永久磁鐵制成的磁極齒，每個磁極齒形成一個截面基本上為矩形的磁極，在圓周方向上相鄰的磁極齒間形成凹槽，絕緣體至少覆蓋部分磁極齒的磁芯部分，線圈繞組繞在磁極齒的磁芯，絕緣體插在兩者之間，每個絕緣體在凹槽的開口側上有軸向突出的端部，以便在纏繞中引導線圈的導線進入凹槽中。
2.根據(jù)權利要求1所述旋轉電動機，其特征在于，絕緣體軸向伸出的末端在磁極齒中心伸出的軸向長度，比在臨近的槽側邊所伸出的要大，從而在繞制過程中將線圈繞組的導線軸向移動到槽中。
3.根據(jù)權利要求2中所述的旋轉電動機，其特征在于，絕緣體軸向伸出的末端朝著槽的側邊逐漸變少。
4.根據(jù)權利要求2中所述的旋轉電動機，其特征在于，絕緣體延展伸出的末端朝著槽側邊的部分是彎曲的。
5.根據(jù)權利要求1中所述的旋轉電動機，其特征在于，線圈繞組的導線直徑不小于1mm.
6.根據(jù)權利要求1中所述的旋轉電動機，其特征在于，磁芯是由多個層狀平板制成的，絕緣體的通道狀結構至少圍繞在所述層狀結構的軸向最外部。
7.根據(jù)權利要求6所述的旋轉電動機，其特征在于，每個磁極齒在磁芯的末端形成一擴大部分，以形成通向槽的狹窄入口，絕緣體軸向伸出的末端部分纏繞著磁極齒的擴大部分。
8.根據(jù)權利要求7所述的旋轉電動機，其特征在于，絕緣體軸向伸出的端部在磁極齒中心軸向延展伸的程度，比在相鄰的槽的側邊伸出的程度大，從而在繞制過程中使線圈繞組的導線沿軸向向槽移動。
9.根據(jù)權利要求8所述的旋轉電動機，其特征在于，絕緣體軸向伸出的末端朝著槽的側邊逐漸變少。
10.根據(jù)權利要求8所述的旋轉電動機，其特征在于，絕緣體軸向伸出的末端朝著槽側邊的部分是彎曲的。
全文摘要
本發(fā)明實施例的旋轉電動機具有伸出壁，在繞制著線圈的絕緣體的支壁部分的前端，該伸出壁作為導線的導軌。因此，但導線纏繞在槽的外側從而在磁極齒上形成線圈時，線圈末端的導線被導入磁極齒間的槽入口，從而實現(xiàn)順暢地繞制運作。另外，伸出臂可防止繞在磁極齒上的導線從槽中滑出。
文檔編號H02K15/09GK1409463SQ0214373
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月9日 優(yōu)先權日2001年9月7日
發(fā)明者永井研二, 近藤浩章 申請人:株式會社萌力克