专利名称：制造旋转电机的电枢的方法和通过该方法制造的电枢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造诸如直流马达之类的旋转电机的电枢的方法，以及通过该方法制造的电枢。
背景技术：
最近，开发重量轻和尺寸小的汽车部件已经变得更加重要，以减小机动车辆的燃料消耗，从而应付每次暖机的问题。由本发明的发明人发明的轻而小的马达的一个例子在JP-B2-2924605中披露。在该马达的电枢中，取消了传统的整流子，且利用由设置在电枢芯中的导体的部分形成整流子。包括每个形成为U形的内部导体和外部导体的一对导体插入形成在电枢芯中的每个槽中。导体的端部电和机械连接，从而形成电枢绕组。
然而，在JP-B2-2924605中披露的电枢中，在导体插入槽中以前，它们形成为U形，且沿着电枢芯的轴向端部表面设置的导体部分必须相对于径向偏斜。导体必须使用复杂的传递模压机来一个接一个地形成，因此，进一步提高制造速度是困难的。此外，将每个具有U形和偏斜的端部的导体插入电枢芯的槽中是不容易的。因此，在自动组装线中提高制造速度有一定限制。
发明内容
在考虑上述问题的情况下进行本发明，本发明的目的是提供一种制造旋转电机的电枢的改进的方法，以及提供一种由该改进的方法制造的电枢。本发明的目的尤其是加速制造尺寸小和重量轻的电枢的过程。
电枢包括由层压多个钢板制成的电枢芯、设置在形成在电枢芯中的槽中的电枢绕组，以及由用力插入电枢芯的中心孔中来连接到电枢芯的电枢轴。电枢绕组包括相互电连接的多个导体。在电枢芯的每个槽中，内部导体设置在槽的内部部分处，外部导体设置在槽的外部部分处。每个内部和外部导体包括槽中部分和从槽中部分的两个端部延伸的一对侧部。
电枢以下面的方式制造。形成包括在直线中连接的多个导体的导体条。然后，从导体条切下单个导体。内部导体的槽中部分首先插入每个槽中，侧部朝着电枢芯的轴向端面弯曲，使得侧部大致平行于轴向端面定位。侧部相对于径向偏斜预定的角度α。偏斜过程可以与弯曲过程同时进行。
然后，外部导体的槽中部分插入到每个槽中，且通过弯曲形成在槽的开口边缘处的爪钩来牢固地保持在槽中。外部导体的侧部以和内部导体相同的方式弯曲和偏斜。然而，外部导体的侧部在与角度α相反的方向上偏斜另一个预定的角度β。然后，两个内部和外部导体的侧部的端部通过焊接来电和机械连接，以形成电枢绕组。最后，电枢轴被用力插入电枢芯的中心孔中。
导体在插入槽以前没有弯曲成U形。因此，可以容易地和快速地制造包括在直线中连接的多个导体的导体条。将导体插入槽中是容易的，因为它们是直的。在导体插入到槽中以后，它们朝着电枢芯的轴向端面弯曲，且偏斜。因此，简化了将导体组装到电枢芯的过程。如果同时执行弯曲过程和偏斜过程，那么进一步加速了制造过程。
圆形设置在电枢芯的轴向端面上的侧部的外表面用作整流子表面，刷子可滑动地接触该表面。每个侧部的截面积制成为使得其电阻在其整个长度上均匀。由于侧部的外表面用作整流子表面，而不使用传统的整流子，所以电枢的轴向长度极大地缩短。
通过参考下面的附图来更好地理解下面描述的优选实施例，能够更容易地明白本发明的其它目的和特征。
图1是示出了根据本发明的旋转电机的电枢的截面图；图2是示出了沿着在图1中显示的线II-II截取的电枢的截面图；图3A是示出了形成为连续线的形状的内部导体的平面图；图3B是示出了在图3A中显示的相同的内部导体的侧视图；图4A是示出了形成为连续线的形状的外部导体的平面图；图4B是示出了在图4A中显示的相同的外部导体的侧视图；
图5A-5C连续示出了组装电枢的过程；图6是示出了沿着在图1中显示的II-II线截取的电枢的截面图，其中，形成在外部圆周上的爪钩还没有闭合；图7是示出了在电枢的轴向上观察的电枢的轴向端面的平面图，其中形成整流子；以及图8是类似于图7的视图，示出了弯曲和偏斜导体的侧部的组合过程。
具体实施例方式
参考附图来描述本发明的优选实施例。在该实施例中，本发明应用到曲柄转动内燃机的起动器马达的电枢上。如图1所示，电枢1包括电枢芯3、固定地连接到电枢芯3的中心的电枢轴2，以及插入到电枢芯3的槽3b中的导体7、8。虚线示出了导体7、8在它们的侧部弯曲之前的位置。
电枢轴2由固定地保持在马达壳体中(没有显示)的一对轴承4、5可旋转地支承。在电枢轴2的左端(在图1中)，提供太阳轮6，其构成行星轮减速机构的一部分。也就是，电枢1的旋转转矩通过行星轮减速机构被传递到发动机的小齿轮。电枢芯3通过层压多个薄的钢板来形成，每个钢板具有中心孔3a和形成在其外部圆周上的多个凹陷。电枢轴2被用力插入层压的电枢芯3的中心孔3a中，且每个芯板的凹陷对准，以形成围绕电枢芯3的外部圆周的槽3b。如图6所示，在槽3b的每个开口端处形成一对爪钩3c。
内部导体7和外部导体8插入每个槽3b，且内部导体7定位在槽3b的底部，外部导体8在内部导体上，如图1所示。如图3A和3B所示，内部导体7包括槽中部分7a和形成在槽中部分7a的两侧上的一对侧部7b。包括多个成一直线连接的内部导体7的导体条70由具有方形或者矩形截面的杆形成(在图3A和3B中显示的杆具有方形的截面)。单个内部导体7从导体条70切下。
在图3A中显示的槽中部分7a的宽度等于在图3B中显示的其厚度Ti，且其长度大致等于电枢芯3的槽3b的轴向长度。弯曲部分7c形成在槽中部分7a和侧部7b之间。因此，两个弯曲部分7c包括在一个内部导体7中。弯曲部分7c的宽度比槽中部分7a的宽度要宽，其厚度ti比槽中部分7a的厚度Ti要薄。
当侧部7b前进到尖端时，其宽度逐渐地减小(逐渐变细)，如图3A所示，厚度与槽中部分7a的厚度相同，且在其整个长度上均匀制造，如图3B所示。在侧部7b的端部处，形成突出物7d，以便当侧部7b弯曲时，如图1所示，突出物朝着外部导体8的侧部8b突出。
外部导体8以类似于内部导体7的方式形成。如图4A和4B所示，外部导体8包括槽中部分8a和形成在槽中部分8a的两侧上的一对侧部8b。包括多个成一直线连接的外部导体8的导体条80由具有方形或者矩形截面的杆形成(在图4A和4B中显示的杆具有方形的截面)。单个外部导体8从导体条80切下。
在图4A中显示的槽中部分8a的宽度等于在图4B中显示的其厚度To，且其长度比电枢芯3的槽3b的轴向长度稍微长一些。弯曲部分8c形成在槽中部分8a和侧部8b之间。因此，两个弯曲部分8c包括在一个外部导体8中。弯曲部分8c的宽度比槽中部分8a的宽度要宽，其在弯曲部分8c处的厚度“to”比槽中部分8a的厚度To要薄。
当侧部8b前进到尖端时，其宽度逐渐地减小(逐渐变细)，如图4A所示，其厚度从弯曲部分8c朝着侧部8b的端部逐渐增加，如图4B所示。结果，侧部8b制成为使得其截面积在其整个长度上大致相等。形成突出物8d，以便当侧部8b弯曲时，如图1所示，突出物朝着内部导体7的侧部7b突出。由侧部8b形成的轴向表面之一用作整流子表面，刷子可滑动地接触该表面。
现在参考图5A-5C，描述组装电枢1的过程。
a)内部导体7插入到槽3b中，且定位在槽3b的底部。
b)然后，延伸到电枢芯3的两个轴向侧的两个侧部7b弯曲成大致直角，以便它们沿着电枢轴3的轴向端面定位。在所有内部导体7的槽中部分7a插入到槽3b中以后，它们的侧部7b可以同时弯曲，或者侧部7b可以一个接一个地弯曲。
c)沿着电枢芯3的轴向表面定位的侧部7b相对于连接槽3b的中心和电枢芯3的中心的径向线偏斜预定的角α(没有显示)。侧部7b定位成相互不接触。由树脂制成的绝缘板9设置在电枢芯3的轴向端面和内部导体7的侧部7b之间。
d)外部导体8的槽中部分8a插入槽3b中，且定位在内部导体7的槽中部分7a上。如图2所示，外部导体8的槽中部分8a通过绝缘纸10来与内部导体7的槽中部分7a绝缘。两个槽中部分7a、8a也通过绝缘纸10来与电枢芯3绝缘。
e)形成在电枢芯3的外部圆周上的爪钩3c(参考图6)被弯曲，以封闭槽3b的开口(参考图2)。这样，插入槽3b中的内部导体7和外部导体8被牢固地保持其中。
f)侧部8b在弯曲部分8c处弯曲成大致直角，以便侧部8b沿着(平行于)电枢芯3的轴向端面定位。在所有外部导体8的槽中部分8a插入以后，侧部8b可以同时弯曲，或者它们可以一个接一个地弯曲。
g)平行于电枢芯3的轴向端面弯曲的侧部8b相对于连接槽3b的中心和电枢芯3的中心的径向线偏斜预定的角β(β＞α)。在该过程中，侧部8b在与内部导体7的侧部7b偏斜的方向相反的方向上偏斜。侧部8b设置为如图7所示的形式。侧部8b定位成相互不接触。具有中心孔11a(如图1所示)的绝缘盘11设置在内部导体7的侧部7b和外部导体8的侧部8b之间。绝缘盘11的厚度制成为大致等于由内部导体7的突出物7d和外部导体8的突出物8d的两个高度相加获得的高度。突出物7d、8d的外部圆周定位成与绝缘盘11的中心孔11a接合，如图1、5B和5C所示。
h)两个突出物7d和8d焊接在一起，以在其间建立电和机械连接，形成如图5B所示的连接部分12。
i)最后，电枢轴2被用力插入到电枢芯3的中心孔3a中，从而电枢轴2牢固地连接到电枢芯3。
总结上述实施例中获得的优点。在内部和外部导体7、8被插入电枢芯3的槽3b中以前，不要求形成U形的内部和外部导体7、8(传统地制成为U形)。因此，包括成直线连接的多个内部或者外部导体的直的导体条可以例如通过轧制过程来容易地制造。换句话说，内部和外部导体可以连续地和经济地制造，而不使用昂贵的传递模压机。由于内部和外部导体7、8处于直的形式(不像传统的情况下的U形)，所以导体7、8在插入到槽3b中的过程中容易地和正确地定位。因此，可以加速插入过程。
由于两个突出物7d和8d定位成相互面向和焊接在一起，如图5B所示，所以连接部分12在轴向上不延伸超过外部导体8的侧部8b的外表面。因此，与传统的电枢的长度相比，电枢1的轴向长度可以缩短。由于连接两个突出物7d、8d的焊接过程在电枢轴2被插入到电枢芯3以前进行，所以用于执行焊接过程的工具和夹具可以容易地定位，而不与电枢轴2干涉。由于突出物7d、8d的外部圆周与绝缘盘11的内部孔11a接合，所以施加到侧部8b上的离心力可以由绝缘盘11部分地承载。因此，电枢1经受更高的转速。
由于在槽中部分7a、8a插入到槽3b中以后，内部和外部导体7、8的侧部7b、8b朝着电枢芯3的轴向表面弯曲，所以突出物7d、8d不妨碍导体7、8平滑地插入到电枢芯3中。由于插入到槽3b中的外部导体8由弯曲爪钩3c牢固地保持，然后侧部8b朝着电枢芯3的轴向表面弯曲，所以在弯曲侧部8b的过程中没有必要用夹具或者工具来保持外部导体8。因此，简化和加速了弯曲过程。
由于内部和外部导体7、8的弯曲部分7c、8c制成比槽中部分7a、8a的厚度要薄，所以侧部7b、8b可以容易地和精确地弯曲。因此，弯曲过程可以以较小的弯曲力来执行，且突出物7d、8d的定位可以容易地进行，以确切地相互面对。
由于侧部8b的轴向表面用作整流子表面，所以取消了连接到电枢轴2的传统的圆柱形整流子。因此，电枢1可以制得更小和更轻。由于外部导体8的侧部8b的宽度制成为从内部朝着外部逐渐加宽，如图7所示，因此，较宽的区域被用作整流子表面。侧部8b的厚度制成为与其宽度成反比变化，从而侧部8b在其整个长度上的截面积大致均匀。因此，侧部8b的电阻可以保持为低，且可以实现更高的输出。
本发明的改进形式将在图8中描述。在该改进的形式中，当内部和外部导体7、8的侧部7b、8b朝着电枢芯3的轴向表面弯曲时，它们同时偏斜。虽然图8只显示了同时弯曲和偏斜外部导体8的侧部8b(偏斜角β)的过程，内部导体7的侧部7b也类似地弯曲和偏斜(在与β相反的方向上偏斜α)。由于内部和外部导体7、8的弯曲部分7c、8c同时弯曲和偏斜，所以偏斜过程可以在不受加工硬化妨碍的情况下执行，该加工硬化在前面的过程，即，弯曲过程中产生。因此，进一步加速了制造电枢1的过程。
虽然参考前面的优选实施例显示和描述了本发明，但是本领域中的普通技术人员可以明白，在不偏离在后附的权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，可以进行形式和细节的变化。
权利要求
1.一种制造具有多个插入到围绕电枢芯(3)的外部圆周形成的槽(3b)中的导体(7、8)的电枢(1)的方法，该方法包括的步骤为形成导体条(70、80)，其包括多个成直线连接的导体(7、8)，每个导体(7、8)具有槽中部分(7a、8a)和从槽中部分的两端直地延伸的一对侧部(7b、8b)；从导体条分离单个导体；将导体的槽中部分(7a、8a)插入槽(3b)；以及然后将导体的侧部(7b、8b)弯曲大致成直角，以便侧部定位成大致平行于电枢芯(3)的轴向端面。
2.如权利要求1所述的制造电枢的方法，其特征在于，该方法还包括将导体的侧部(7b、8b)相对于连接槽(3b)的中心与电枢(1)的中心的径向线偏斜预定的角度(α、β)的步骤，偏斜的步骤在弯曲侧部的步骤以后执行。
3.如权利要求1所述的制造电枢的方法，其特征在于，当在弯曲步骤中弯曲侧部时，同时相对于连接槽(3b)的中心与电枢(1)的中心的径向线偏斜导体的侧部(7b、8b)预定的角度(α、β)。
4.如权利要求1-3中的任何一项所述的制造电枢的方法，其特征在于，插入到每个槽的导体包括设置在槽(3b)的内部部分处的内部导体(7)，以及设置在槽(3b)的外部部分处的外部导体(8)；以及在弯曲步骤以后，内部导体的侧部(7b)和外部导体的侧部(8b)电连接和机械连接，然后，电枢轴(2)被用力插入到电枢芯(3)的中心孔(3a)中。
5.如权利要求4所述的制造电枢的方法，其特征在于，电枢芯(3)包括用于封闭槽(3b)的爪钩(3c)，爪钩形成在电枢芯的外部圆周上；以及在外部导体(8)被插入槽(3b)以后，且在外部导体的侧部(8b)弯曲以前，槽(3b)由爪钩(3c)封闭。
6.一种由在权利要求4中限定的方法制造的旋转电机的电枢(1)。
7.如权利要求6所述的电枢，其特征在于，定位成大致平行于电枢芯(3)的轴向端面之一的外部导体的侧部(8b)的外表面用作整流子表面，刷子可滑动地接触该表面。
8.如权利要求7所述的电枢，其特征在于，外部导体(8)的侧部(8b)在电枢轴向上的厚度在其径向内部处最厚，且朝着其径向外部逐渐变薄；外部导体(8)的侧部(8b)在电枢圆周方向上的宽度在其径向外部处最宽，且朝着其径向内部逐渐变窄；从而侧部的电阻在其整个长度上大致均匀。
9.如权利要求6-8中的任何一项所述的电枢，其特征在于，弯曲部分(7c、8c)形成在内部导体(7)和外部导体(8)两者中的连接槽中部分(7a、8a)和侧部(7b、8b)的部分处，弯曲部分(7c、8c)的厚度(ti、to)比槽中部分(7a、8a)的厚度要薄。
10.如权利要求6-9中的任何一项所述的电枢，其特征在于，内部导体(7)的侧部(7b)包括朝着外部导体(8)的侧部(8b)突出，且形成在其端部的突出物(7d)；外部导体(8)的侧部(8b)包括朝着内部导体(7)的侧部(7b)突出，且形成在其端部的另一个突出物(8d)；两个突出物(7d、8d)相互邻接，在内部导体的侧部和外部导体的侧部之间形成空间；以及绝缘盘(11)设置在该空间中，以便绝缘盘(11)接合两个突出物(7d、8d)。
11.如权利要求10所述的电枢，其特征在于，两个相互邻接的突出物(7d、8d)电连接和机械连接。
12.如权利要求11所述的电枢，其特征在于，绝缘盘(11)具有中间孔(11a)，且相互连接的两个突出物(7d、8d)位于中心孔内。
全文摘要
包括电枢芯(3)、电枢绕组和轴(2)的旋转电机的电枢(1)以下面的方式制造。形成包括多个成直线连接的导体(7、8)的导体条(70、80)，每个导体从导体条切下。成直的形状的导体(7、8)插入电枢芯(3)的每个槽(3b)中，然后导体的两个侧部(7b、8b)弯曲大致成直角，以便侧部沿着电枢芯(3)的轴向端面定位。侧部(7b、8b)进一步偏斜和电连接，以形成电枢绕组。圆周地设置在电枢芯的轴向端面上的侧部(8b)的外表面用作整流子表面。
文档编号H02K15/09GK1592039SQ20041007485
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月30日 优先权日2003年8月29日
发明者新美正巳, 志贺孜, 大见正升 申请人:株式会社电装