具有封装式线圈结构的电动发电机制造技术

缠绕于电动发电机的叠片结构的狭槽中的磁线被利用塑料完全地或部分地封装起来。塑料可为导热性并且具有用于增强热传递的模制于其中的构造。塑料可以加强电枢并且增加其临界速度。可以改变塑料的构造、其几何形状和其分布以便调节电枢的旋转惯量和谐振频率。磁线可以通过应用同静压或通过正在绕其模制的塑料的压力而被压紧于狭槽中。于是可以使用更大的磁线，其增加了使用具有更大磁线的电枢的电机的功率。可以使用两板式或三板式模具来绕着电枢模制塑料。可以将平衡构造模制于适当的位置上。塑料可具有基础聚合物，基础聚合物为两种或多种聚合物与各种导热填料的混合物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动发电机，尤其涉及一种具有利用导热塑料封装的线圈结构的电动发电机。
技术介绍
电动发电机为产生电力或使用电力的机器。常见类型的电动发电机有交流发电机、发电机和电机。电机用于广泛的应用中，包括动力工具例如钻床、锯床、砂磨装置，场地工具如轧边机和修边机，仅举了此类工具的几个例子。这些装置全部都利用具有电枢和场如定子的电机。电枢通常由被多个磁线绕组缠绕的叠片结构或芯形成。叠片结构被形成为具有多个极，磁线缠绕于其上。在这点上，叠片结构可形成为带有多个狭槽，磁线缠绕于这些狭槽中。绝缘体通常被提供于磁线和叠片结构之间。磁线，按照该术语的常见意思，为通常用来将线圈缠绕于电机中例如电枢和定子上的这种类型的导线。磁线在其端部处联接于换向器上，例如当换向器为柄脚型换向器上时联接于柄脚上，置于同轴地延伸通过叠片结构的电枢轴上。定子通常也由被多个磁线绕组缠绕的叠片结构形成。磁线的端部通常具有固定的端子，其于是被联接于电源上。叠片结构被形成为具有多个极，磁线缠绕于其上。在这点上，叠片结构可形成为带有多个狭槽，磁线缠绕于这些狭槽中。绝缘体通常被提供于磁线和叠片结构之间。在上述电枢的制造过程中，一旦磁线已经被固定于换向器上，则将“滴流”树脂涂敷于磁线上和磁线的在附连于与换向器相关联的柄脚之处的端部上。要想设法获得一致的结果，则涂敷滴流树脂的过程为有些困难的过程。其还具有许多缺点，不止进行这种过程并获得可靠、一致的结果存在的成本和难度问题。最初，在能够涂敷滴流树脂之前，滴流过程要求使用比较大并且比较昂贵的烘炉来小心地将部分装配的电枢预热至比较精确的温度。滴流树脂的温度还需要受到小心地控制以便获得令人满意的通过电枢叠片结构中的狭槽的树脂流。过去证明非常难以获得通过叠片结构中的狭槽的滴流树脂的一致的、完全的流。同样地，难以在磁线与滴流树脂中间获得良好的流。然后必须容许经过一个冷却阶段，在这个阶段中，通常迫使空气流过电枢之上以便在采取下一个制造步骤之前将其冷却。使得制造过程进一步变得复杂化的是滴流树脂通常存放时间短，因此必须在较短的时间内使用。用于制作缠绕的定子的制造过程也可能涉及类似的滴流树脂过程。参看图1，示出了根据包括前述滴流树脂涂敷步骤的常规型制造过程制作的现有技术的电枢10。电枢10包括叠片结构12，叠片结构12具有多个沿圆周绕其布置的纵向狭槽14。大量的形成线圈的磁线16缠绕于狭槽14之内。电枢轴18穿过叠片结构12同轴地延伸并且包括换向器20。独立形成的塑料风扇22通常通过粘合剂固定于叠片结构12上。风扇22通常包括多个伸入狭槽14中的腿24，因此占用了更优选地由磁线16所占据的空间。滴流树脂26涂敷于磁线16上，涂敷于狭槽14中，并且还涂敷于磁线16的端部16a附连于换向器20处的柄脚25处。特别是当电枢用于如磨床和磨沙机之类的工具中时，磨粒通过电枢的风扇被吸于电枢之中和之上。特别如图2所示，由箭头30所示的空气流撞击着末端线圈17的磁线16(在叠片结构12中的狭槽14之间绕着叠片结构12的端部延伸的磁线线圈部分)。空气流30包含磨粒并且这些磨粒对磁线16的撞击可能会磨掉磁线16的绝缘。利用当今的制造技术，通常要求附加或二次加工来保护电枢(特别是磁线)免受磨粒的影响。这种二次加工包括更高粘度的滴流树脂涂层、环氧树脂涂层，或者利用棉花、细绳之类将导线包装起来。这就导致了进一步增加了电枢的制造成本和复杂性。滴流过程的另外一个缺点在于，由于在向电枢涂敷滴流树脂的过程中遇到的问题，因而常常会拒绝较高数量的电枢，而否则的话这些电枢将具有适当的构造。这些问题可能包括在涂敷过程中由滴流树脂对电枢的换向器造成污染，以及如果供应树脂的泵发生瞬间阻塞因而造成滴流树脂不均匀流动。相应地，在控制滴流树脂涂敷过程方面的困难会产生较大的废品率，这就进一步增加了电机的制造成本。电枢的狭槽绝缘体和端部辐架通过用塑料内嵌模制电枢轴和叠片结构而形成。图3示出了此类的现有技术的电枢40，其具有位于轴44上的叠片结构42。叠片结构42具有多个狭槽46。塑料在叠片结构42下方和绕着轴44模制以便使轴44与叠片结构42绝缘。塑料还可模制形成端部辐架48以及模制于狭槽46中以便形成狭槽衬垫50。在绕组52被缠绕于狭槽46中以便形成线圈54之后，狭槽衬垫50使绕组52与叠片结构42绝缘。在模制现有技术的电枢40时所使用的塑料为不导热的塑料，例如尼龙或PPS。这就会导致在使用电枢40的电机的运行期间散发由线圈54所产生的热方面存在问题。用于电动发电机例如电机和发电机中的大多数电枢或转子要进行动态平衡以便降低经由轴承传递至电机外壳的振功率。动态平衡要求向电枢的端部添加材料或从电枢的端部去除材料。进行动态平衡的最有益的位置为在最大可能半径处靠近轴承平面的平面上。然而，由于实际原因，通用电机电枢和永久磁铁电机电枢常常通过按照选择从铁芯(也称作叠片结构)的表面上去除材料而进行平衡。这种平衡过程具有许多缺点。首先，去除材料的平面位于叠片结构的长度之内，因此离将不平衡力传递至产品的其它部分上的轴承平面比较远。其次，从电机的有效铁芯(叠片结构)上去除材料就会对性能特别是转矩脉动产生负面影响。第三，通过从叠片结构的表面上去除材料而进行平衡，就会要求叠片结构的齿顶厚于展开磁通的需要。更厚的齿顶就会从其中缠绕着磁线的叠片结构中的狭槽抢去绕组空间。第四，叠片结构的表面并不同质。其在齿顶处包括铁，而在绕组狭槽区域中包括空气或树脂。这种非同质性就为动态平衡试验机带来了更加困难的计算，其必须决定去除多少材料和从哪里去除。因此，动态平衡试验机常常必须重复进行几遍矫正，在这几遍矫正中将会从叠片结构上去除更多的铁，这将进一步降低性能。通常利用线圈支柱来将磁线例如磁线16保持于叠片结构例如叠片结构12中的狭槽例如狭槽14中。图4示出了现有技术的电枢10(图1)的叠片结构12的狭槽14之一，其置于叠片结构12的相对极13与缠绕于狭槽14中的磁线16之间。狭槽衬垫15通常由纸质绝缘体制成，其置于狭槽14中磁线16与叠片结构12的壁之间。磁线16通过线圈支柱19保持于狭槽14中，线圈支柱19说明性地由既不导电又不导热的硬化纤维制成。这种现有技术的线圈支柱具有某些不合要求的构造。首先，它们占据了否则将会由磁线16所填充的空间。其次，线圈支柱材料的不良导热性限制了可传递至叠片结构12的表面上的热量。众所周知，具有缠绕于叠片结构的狭槽中的磁线的电机的功率为流过磁线的电流和磁线的匝数的函数。具有给定输出即1/10马力、1/8马力、1/4马力的电机要求使用一定匝数的磁线来承载给定电流。磁线承载电流的能力为磁线的尺寸(直径)的函数。必须用来依次缠绕给定匝数的磁线的磁线尺寸规定了其所缠绕的狭槽的尺寸。就是说，狭槽必须足够大以便保持所需匝数的磁线。如果可以使用更大尺寸的磁线来缠绕磁线，则由于更大尺寸磁线比更小尺寸磁线的阻力小，因此可以获得更高的功率。然而，使用更大尺寸磁线来缠绕磁线通常将会要求更大的狭槽来容纳所需匝数的更大尺寸磁线，这又将要求更大的叠片结构。因此，电枢将会更大。干线驱动的动力工具，由例如120VAC功率干线驱动的工具，通常带有双重绝缘以便保护用户免受电击。双重绝缘要求两种分离水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作电枢的方法，包括：将换向器和叠片结构安放于电枢轴上，换向器具有带有多个段的换向器环，在相邻段之间带有狭槽，换向器环在狭槽轴向内端处具有槽口，槽口填充着不导电材料，每个段具有位于轴向内端处的柄脚；将缠绕于叠片结构的 狭槽中的线圈绕组的端部连接于换向器段的柄脚上；将电枢轴、换向器和叠片结构安放于具有在柄脚之间延伸的凸起的模具中；以及绕着电枢轴、换向器和线圈绕组的至少部分模制塑料，这些凸起和填充的槽口防止了塑料流入换向器段之间的狭槽中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HT杜，B费尔布鲁格，J维斯特，M塞尔，RT沃尔特，DJ史密斯，EM奥尔特，JC斯通，H怀特，
申请(专利权)人：布莱克德克尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]