专利名称：一种转子涂覆导热塑料的电动机的制作方法
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
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。
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。
具体实施例方式
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Konduit热塑性塑料，可通过商业途径从美国宾夕法尼亚州Exton市LNP EngineeringPlastics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。LNPPlastics 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。
权利要求
1.一种电动机，包括定子；转子，带有转子轴并布置在所述定子内，其中所述转子包括形成若干线圈的许多磁线，所述磁线的端头固定到与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。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述风扇与至少基本包封所述磁线的所述导热塑料整体形成。
3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述转子包括铁心叠片，其具有围绕铁心叠片设置的若干个槽，所述磁线布置在槽内；所述导热塑料充满所述槽。
4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述导热塑料包括复合热塑塑料。
5.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述导热塑料具有与所述磁线近似相等的密度，由此免除了在塑料模制覆盖转子后对转子进行平衡的需要。
6.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述导热塑料包括混合了非铁磁性材料微粒的高温尼龙。
7.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述导热塑料包括混合了非铁磁性材料微粒的热固塑料。
8.根据权利要求6所述的电动机，其特征在于，所述非铁磁性材料包括铝、陶瓷和铜中的一种。
9.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于，所述非铁磁性材料包括铝、陶瓷和铜中的一种。
10.一种电动机的转子，包括铁心叠片；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；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。
11.根据权利要求10所述的转子，其特征在于，所述导热塑料包括复合热塑塑料。
12.根据权利要求10所述的转子，其特征在于，所述导热塑料涂层包括非铁磁性材料微粒。
13.根据权利要求10所述的转子，其特征在于，所述导热塑料涂层包括铝、陶瓷和铜中的一种的微粒。
14.一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；以及所述导热塑料模制成的风扇，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。
15.根据权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述导热塑料包括铝、铜和陶瓷中的一种的微粒，由此使所述塑料具有基本等于所述磁线的密度，从而免除对所述转子进行平衡的需要。
16.一种形成电动机的方法，所述方法包括提供定子；提供周围缠绕了许多磁线的转子；模制导热塑料覆盖至少所述转子的一部分，使至少部分包封所述磁线；以及在所述转子的一端用所述导热塑料模制出风扇。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，用导热塑料模制覆盖所述转子所述部分的工序包括将复合热塑塑料模制覆盖所述转子所述部分。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，用导热塑料模制覆盖所述转子所述部分的工序包括将所述导热塑料与第二材料的混合物模制覆盖所述转子的所述部分，所述混合物具有与所述磁线近似相等的密度。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述模制混合物的工序包括模制所述导热塑料与非铁磁性材料的混合物。
20.一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；围绕所述铁心叠片缠绕许多磁线，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。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述模制步骤包括采用复合热塑塑料形成所述导热涂层。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述模制步骤包括采用高温尼龙涂覆所述转子的绝大部分。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，模制步骤包括模制导热塑料与非铁磁性材料微粒的混合物，所述导热塑料的混合物具有基本上与所述磁线相等的密度，由此免除对所述转子进行平衡的需要。
24.一种形成电动机转子的方法，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；围绕所述铁心叠片缠绕许多磁线，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，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平衡工序。
25.一种电动机，包括定子；转子，带有转子轴并布置在所述定子内，所述转子包括许多槽；许多磁线，这些磁线形成许多布置在所述槽内的线圈并至少部分占用所述槽；以及可流动的塑料，具有基本上与所述磁线相同的密度，用于至少基本上充满每个所述槽的剩余区域，使所述转子得到平衡。
26.根据权利要求25所述的电动机，其特征在于，所述可流动塑料包括可流动的导热塑料。
27.根据权利要求25所述的电动机，其特征在于，所述可流动塑料包括匀质的塑料，使可流动塑料在注射模制过程中可以注射进入所述槽内。
28.一种电动机，包括定子；包括许多轴向槽的转子；许多磁线，这些磁线形成许多布置在所述槽内的线圈并至少部分占用所述槽；以及注射入所述槽内的可注射树脂，至少基本上充满所述槽，所述树脂具有基本上与所述磁线相同的密度，使所述转子得到平衡。
29.根据权利要求28所述的电动机，其特征在于，所述可注射树脂包括导热树脂。
30.根据权利要求28所述的电动机，其特征在于，所述可注射树脂包括可流动塑性树脂。
31.一种形成电动机转子的方法，所述方法包括提供周围布置有若干轴向槽的铁心叠片；在所述轴向槽内布置许多磁线；以及采用具有与所述磁线密度基本相同的树脂充满所述轴向槽，由此使所述铁心叠片平衡。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，用树脂充满所述轴向槽包括用导热树脂充满所述轴向槽。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，用树脂充满所述轴向槽包括在注射模制期间用可流动树脂充满所述轴向槽。
全文摘要
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。
文档编号H02K9/06GK1493104SQ01822984
公开日2004年4月28日 申请日期2001年11月30日 优先权日2001年1月9日
发明者H·T·杜, H T 杜 申请人:布莱克-德克尔公司