專利名稱：具有永久磁鐵的場磁鐵電動機和永久磁鐵的固定方法
技術領域：
本發明涉及一種用永久磁鐵作為場磁鐵的場磁鐵電動機以及一種固定永久磁鐵的方法。
目前，人們已經知道了使用永久磁鐵作為其場磁鐵(定子)的電刷直流電動機。在這種電動機中，永久磁鐵通常固定粘接于圓筒形定子殼體(磁軛)的內圓周面上。例如，用粘合劑將未磁化的永久磁鐵材料粘接于定子殼體的內圓周面上，然后用磁化機將它們磁化成一給定的極性。此時，將粘合劑涂覆于永久磁鐵的外圓周面上或定子殼體的內圓周面上，并用壓力將這兩個構件連接于一起。
由于傳統的永久磁鐵通常由鐵氧體制成，其厚度相當大。因此，在將永久磁鐵粘接于定子殼體的內圓周面上時，即使粘合劑被壓出并從永久磁鐵的周緣滴下，粘合劑也不會從永久磁鐵的內表面徑向朝內突出。
另一方面，最近已開發出了高磁通密度的材料，諸如釹-鐵-硼磁鐵等，并試圖采用此類材料作為電動機的場磁鐵。如果使用這種高磁通密度的磁性材料，可減小粘接于定子殼體的永久磁鐵的厚度，從而減小電動機的尺寸。然而，使用這種永久磁鐵會造成從磁鐵周緣壓出并滴下的粘合劑的高度方面的問題。
也就是說，壓出的粘合劑可能升高并從永久磁鐵的內表面徑向朝內突出。這樣，壓出和升高的粘合劑可能與轉子相接觸。在粘合劑與轉子發生干擾的情況下，永久磁鐵可能會脫落，或者永久磁鐵或轉子可能受損。
鑒于上述問題，本發明的第一個目的在于提供一種具有永久磁鐵的場磁鐵電動機，它能夠在將永久磁鐵粘接于定子殼體(磁軛)內圓周面上時防止多余粘合劑被壓出并從永久磁鐵的周緣滴下和防止壓出的粘合劑從永久磁鐵徑向朝內突出，尤其適合使用高磁通密度的薄型永久磁鐵。本發明的第二個目的在于提供一種制造該電動機所需要的固定永久磁鐵的方法。
按照本發明，該目的由這樣一種具有永久磁鐵的場磁鐵電動機來實現，該永久磁鐵固定粘接于一定子殼體的內圓周面上，該定子殼體在其內圓周面上形成有一第一環形溝槽，該永久磁鐵通過從所述第一溝槽送入的粘合劑固定粘接于所述定子殼體的內表面上，它們的邊緣平行于或部分覆蓋所述第一溝槽。
如果永久磁鐵設置成使它們的邊緣部分地覆蓋第一環形溝槽而留有至少1毫米間隙，則可以用諸如分配機之類的自動機器將粘合劑從該間隙送入第一溝槽，從而提高粘結永久磁鐵的工作效率。定子殼體(磁軛)最好在遠離永久磁鐵兩相對邊緣的位置具有一第二環形溝槽，它與第一溝槽一起用于送入粘合劑。這樣，如果定子殼體處于豎直位置，從第一溝槽送入的粘合劑向下流并從永久磁鐵的下緣滴下，多余的粘合劑可收集于下部的第二溝槽中，從而防止多余的粘合劑徑向朝內突出于永久磁鐵的內圓周面。
在使用高磁通密度的永久磁鐵時，這種電動機結構尤為有效。這是因為這種磁鐵的厚度較小，從永久磁鐵壓出的粘合劑很可能徑向朝內突出永久磁鐵。這種高磁通密度的磁鐵例如是一種釹-鐵-硼磁鐵。
定子殼體可以形成有與永久磁鐵的平行的相對邊緣相對應的兩個第一溝槽。也就是說，這兩個第一溝槽設置成使永久磁鐵的相對邊緣部分地覆蓋相應的第一溝槽。在這種情況下，粘合劑可以僅從一個第一溝槽送入，而多余的粘合劑收集于另一個第一溝槽中。或者，粘合劑可以送入兩個第一溝槽而從永久磁鐵的相對的側緣吸到永久磁鐵與定子殼體的接合面之間。
按照本發明，第二個目的由一種具有永久磁鐵的場磁鐵電動機的永久磁鐵固定方法來實現，該永久磁鐵固定粘接于一基本呈圓筒形的定子殼體的內圓周面上，其中在所述定子殼體的內圓周面上形成一第一環形溝槽，并使該溝槽的位置與所述永久磁鐵的邊緣的粘接位置重合，將所述永久磁鐵臨時定位成使它們的邊緣部分地覆蓋所述第一溝槽，將粘合劑送入所述第一溝槽而使其通過毛細管作用吸入永久磁鐵與定子殼體的接合面之間的空間。
永久磁鐵可以使用初始定位用的粘合劑來臨時定位。例如，它們可以用夾具夾定位置，并用快干膠在短時間內定位。最好，將定子殼體保持成使其中心軸線豎直取向并使第一溝槽在上，再將粘合劑從第一溝槽送入。這樣，粘合劑可利用重力以及由定子殼體的內圓周面與永久磁鐵的外圓周面之間的空間所形成的毛細管作用而順暢地灌入該空間。
在這種情況下，最好在定子殼體的內圓周面上形成一第二環形溝槽，以截留從永久磁鐵的下緣流出的多余粘合劑。也就是說，第二環形溝槽可以設置在永久磁鐵的下緣的下面。
圖1是本發明一個實施例的一發動機起動電動機的部分剖開的側視圖；圖2是該電動機的正視圖3是表示一前支架的內部的視圖；圖4是沿圖3的Ⅳ-Ⅳ線剖開的剖視圖；圖5是一電刷保持架的正視圖；圖6是該電刷保持架的側視圖；圖7是所連接的一端子的立體圖；圖8是電刷保持架的局部分解立體圖；圖9是一定子的側視剖視圖；圖10是沿圖9的Ⅹ-Ⅹ線剖開的端視圖；圖11是表示粘合劑流動的放大剖視圖；以及圖12是本發明另一個實施例的放大剖視圖。在圖1、2中，標號10表示一呈圓筒形的定子殼體，在其內圓周面上用粘合劑固定永久磁鐵12而形成一定子(場磁鐵)。粘接方法將在下面描述。該永久磁鐵12經磁化而形成多對磁極。
定子殼體10的一端(后端)由一后支架14覆蓋，其另一端(前端)由一前支架16覆蓋。在將一定子20和一端子60裝配于定子殼體的內部后，用兩個穿到定子殼體外面的長螺栓18將這兩個支架14、16固定于定子殼體10。后支架14一體地形成有一用于連接于車身的安裝部分14A。
轉子20是一固定在一轉子軸22上并繞有一轉子繞組的轉子鐵芯24，該轉子繞組連接于一一換向器26。轉子軸22的一端(后端)支承于后支架14中的一軸承28上，其另一端(前端)穿過前支架16，同時支承于前支架16中的一軸承30上。圖1、4中的標號32表示一密封件。
在前支架16內安裝有一電刷保持架34。該電刷保持架34包括一圓盤形的絕緣底板36，該底板具有一供轉子軸22穿過的圓孔、四個固定于具有底板36的電刷盒38和封裝于電刷盒38中的電刷40。如圖8所示，電刷盒38是一體固定于底板36的一金屬板42和框架板44。也就是說，框架板44形成類似U字形，其兩側徑向開口，金屬板42和底板36由形成于框架板面朝金屬板42一端的四個凸緣46穿過，該四個凸緣46彎折貼靠于底板36的背側上而使這些板結合于一起。
金屬板42一體地形成有一盤簧擋板48和彎曲成與底板36呈直角的盤簧保持凸緣50。在盤簧保持凸緣50上裝配有一盤簧52用于推壓電刷。也就是說，如圖8所示，盤簧52設置在電刷盒上，使得盤簧保持凸緣50延伸于其中心線(扭矩軸線)上，其一端52a與一盤簧擋板48相接合，另一端52b落在框架板44的細長窗口中。該細長窗口54在底板36的外圓周側具有一開口。如圖8所示，電刷40從底板36的中心側(轉子軸的中心軸線的一側)插入，并適于將細長窗口54中的盤簧52的另一端52b向上推。
裝配中，通過將盤簧52的另一端52b臨時保持于設置在框架板44的細長窗口54的開口處的突起54a上，可將電刷40裝入框架板44。圖3、5、6表示盤簧52的另一端52b臨時保持于突起54a上。如上所述設置的電刷保持架34固定于前支架16內。電刷保持架34用兩個螺釘58(圖3)固定于前支架16，使底板36抵靠前支架16中的一支承肋條56(圖3)。從框架板44的頂面上所形成的一切口44a(圖3、5、8)引出一連接于電刷40的連接線74(在后面描述)，以連接于一端子板70(在后面描述)和螺釘58。
標號60表示一端子。該端子60具有一由絕緣硬塑料等制成的塊體62和一穿過該塊體62的端子板64。塊體62具有一圓形截面的壓配合部分62a和一凸緣部分62b，該壓配合部分62a壓配合于一徑向通過前支架16而形成的端子孔66中以便固定。此時，凸緣部分62b與端子孔66的外緣相緊密接觸。在端子孔66與壓配合部分62a之間配合有一O型圈68，用于液密密封(圖4)。
端子板64由較厚的諸如銅合金之類的導電金屬板制成，并穿過塊體62而使其內端64a突伸入前支架16。內端64a從電刷保持架34的底板36設置在前支架16的開口側上，并具有一矩形截面(見圖7等)。端子板64的寬表面平行于轉子20的中心軸線。
端子板70焊接于內端64a。如圖1、4、7等所示，端子板70是一狹長的金屬板，從其一端沿長度方向形成有一長切口72。切口72的寬度基本等于或略寬于端子板64的內端64a的寬度。切口72的深度大于從電刷保持架34的底板36到內端64a的上緣(遠離于底板36表面的邊緣)的距離。
端子板70焊接于內端64a，其切口72接納內端64a，其一端壓靠于電刷保持架34的底板36。端子板70的另一端、也就是位于前支架16的開口側的一端焊接于電刷40的連接線74。在該實施例中，設置有四個電刷40，相對的兩個電刷40通過各自的連接線74連接于端子板70。另兩個電刷40通過連接線分別連接于螺釘58(圖3)、也就是將電刷保持架34的底板36固定于前支架16的螺釘。換句話說，它們被基體接地。
在將電刷保持架34安裝于前支架16之后，如上所述對端子60和電刷40連線，將轉子20的轉子軸22裝配于前支架16的軸承30中。然后，通過設置在電刷保持架34的徑向內部的換向器26，使盤簧52的另一端52b與電刷40相接觸。也就是說，如圖3、5所示，通過使盤簧52的另一端52b與電刷盒38的框架板44的突起54a相接合，將轉子裝配于前支架中，而后，將盤簧52的另一端52b從框架板44的突起54a脫開而放入細長窗口54并與其端面(遠離于換向器26的端面，即背面)處的電刷接合。因此，電刷40由盤簧52的扭矩彈簧力壓靠于換向器26。
如上所述，將轉子20和前支架16裝配于一起，將該轉子20插設于定子殼體10中，并將轉子軸22的一端裝配于后支架14的軸承28中。然后，可將前、后支架14、16牢固地固定于定子殼體10。最后，將一連接線78螺釘連接于端子60的端子板64，并將一防塵罩80連接于端子60(圖1、2)。
如圖8所示，盤簧凸緣50在末端側相對于根部側適當扭轉90度。也就是說，保持凸緣50在根部處基本平行于電刷40的移動方向，而在末端處與其垂直。保持凸緣50這樣扭轉，可防止盤簧52傾斜。
下面描述定子的結構。如圖9、10所示，在定子殼體10的內表面上沿圓周方向以規則間隔固定粘接有四個永久磁鐵12。永久磁鐵12由高磁通密度的磁性材料制成，諸如釹-鐵-硼磁鐵。定子殼體10構成由磁通通過的磁路的一部分，因而它由鐵或磁性物質制成圓筒形狀。定子殼體10在其內圓周面上形成有兩個環形溝槽82、84。
如圖9所示，第一溝槽82形成于這樣一個位置，使永久磁鐵12的上緣部分地覆蓋該溝槽82，定子10基本直立。也就是說，永久磁鐵的上緣12a設置在第一溝槽82的寬度之內。在永久磁鐵12的上緣12a與第一溝槽82的邊緣82a(見圖11)之間形成一超過1毫米的間隙。第二溝槽84位于永久磁鐵12的下緣12b的稍下面，其寬度和深度尺寸小于第一溝槽82。
當將永久磁鐵12固定于定子殼體10時，先用一給定的夾具(未圖示)將永久磁鐵12保持于定子殼體10內的適當位置，并用一快干膠等使其臨時定位。此時，在永久磁鐵12的上緣12a與第一溝槽82的上緣82a之間確保一超過1毫米的間隙86。
為了使永久磁鐵與定子殼體10緊密接觸，最好在定子殼體10中插設一可膨脹的袋囊，通過袋囊的膨脹將永久磁鐵12壓靠于定子殼體10的內表面上。可以對永久磁鐵12的周邊上的適當的點提供快干膠。
在將永久磁鐵12臨時定位于定子殼體10中之后，將液態粘合劑88(11)送入第一溝槽82。粘合劑88可以通過溝槽82的上緣82a與永久磁鐵12的上緣12a之間的間隙86來送入。例如，可將圖11中所示的分配機(粘合劑涂覆裝置)90的針式供嘴92插入間隙86中，以將粘合劑88送入溝槽82。
送入溝槽82的粘合劑88通過毛細管作用被吸入永久磁鐵12與定子殼體10之間的一個空間。由于還有重力作用于粘合劑88上，因而它可更順暢地加入永久磁鐵12與定子殼體10之間的空間。部分多余的粘合劑88可通過該空間從永久磁鐵12向下流。
該向下流動的多余粘合劑88在定子殼體10的內表面上朝下流。然而，由于第二溝槽84位于一個靠近永久磁鐵12的下緣12b的位置，因而向下流到外面的多余粘合劑88由第二溝槽84截留。因此，避免了被壓出和從永久磁鐵12的下緣12b滴下的多余粘合劑可能粘附于不希望的位置或者液體可能聚積而升高的問題。也可以不是僅僅設置一個第二溝槽84，而是設置多個第二溝槽84，以截留多余粘合劑。
至于粘合劑88，例如可使用環氧樹脂粘合劑。在這種情況下，可通過加熱來提高流動性，如果在將粘合劑88送入第一溝槽82之后對定子殼體10進行加熱，則可以更加順暢地將粘合劑灌入永久磁鐵12與定子殼體10之間的空間。[另一個實施例]圖12是表示另一個實施例的一部分的放大圖。在上述實施例中，第一溝槽82僅形成于定子殼體10中，但在永久磁鐵1的上緣12a中可設置與溝槽82相應的環形凹槽94，以增加粘合劑的保持空間，如圖12所示。除了凹槽94，也可以在該位置設置倒角傾斜面。這樣，第一溝槽82的寬度變寬，便于送入粘合劑88。
按照本發明，在定子殼體的內表面上形成一與永久磁鐵的邊緣相對的環形溝槽(第一溝槽)，部分溝槽由永久磁鐵覆蓋，部分溝槽在永久磁鐵的邊緣處開口，使得在將粘合劑送入第一溝槽時，它可以通過毛細管作用吸入永久磁鐵與定子殼體的接合面之間的空間。
因此，接合面之間的空間所需要數量的粘合劑可流入該空間，多余的粘合劑留在第一溝槽中。也就是說，沒有多余的粘合劑從永久磁鐵的周邊壓出并徑向朝內突出永久磁鐵。因此，可以使用具有高磁通密度的諸如釹-鐵-硼磁鐵之類的薄型永久磁鐵。
如果永久磁鐵設置成在它們的邊緣與前溝槽的角之間留有至少一毫米的開口，則粘合劑可很容易地從該開口送入第一溝槽。定子殼體可以在一個遠離永久磁鐵另外邊緣的位置形成有第二溝槽。這樣，在送入粘合劑的情況下，通過使第一溝槽在上，粘合劑可以利用重力以及毛細管作用送入永久磁鐵與定子殼體的接合面之間的空間，即使多余的粘合劑從永久磁鐵的下緣向下流，它也可以被截留。
按照本發明的永久磁鐵固定方法，可以實現本發明的第二個目的。在這種情況下，可以用初始定位用的粘合劑將永久磁鐵臨時定位。如果定子殼體基本直立，使第一溝槽在上，并將粘合劑送入第一溝槽，則粘合劑可利用重力和毛細管作用而吸入接合面之間的空間，從而使粘合劑的送入更為順暢。
在這樣以定子殼體保持直立的方式送入粘合劑的情況下，定子殼體最好在永久磁鐵的下緣的下面形成有第二溝槽。這樣，即使粘合劑因重力從永久磁鐵的下緣流下，滴下的粘合劑也可由第二溝槽截留。因此，可避免因多余粘合劑聚積于不應該在位置而造成的不希望有的麻煩問題。
權利要求
1．一種具有永久磁鐵的場磁鐵電動機，該永久磁鐵固定粘接于一基本呈圓筒形的定子殼體的內圓周面上，所述具有永久磁鐵的場磁鐵電動機包括，定子殼體在其內圓周表面上形成有一第一環形溝槽，永久磁鐵通過從所述第一溝槽送入的粘合劑固定粘接于所述定子殼體的內表面上，它們的邊緣平行于并部分覆蓋所述第一溝槽。
2．如權利要求1所述的具有永久磁鐵的場磁鐵電動機，其特征在于，永久磁鐵與第一溝槽部分重疊，且留有至少1毫米的間隙。
3．如權利要求1或2所述的具有永久磁鐵的場磁鐵電動機，其特征在于，定子殼體形成有多個環形溝槽，永久磁鐵的平行于所述環形溝槽的一個邊緣部分覆蓋第一環形溝槽，而至少一個環形溝槽未被永久磁鐵覆蓋并位于遠離永久磁鐵另外邊緣的位置處。
4．如權利要求1-3的任一項所述的具有永久磁鐵的場磁鐵電動機，其特征在于，永久磁鐵是釹-鐵-硼磁鐵。
5．一種具有永久磁鐵的場磁鐵電動機的永久磁鐵固定方法，該永久磁鐵固定粘接于一基本呈圓筒形的定子殼體的內圓周面上，所述方法的特征在于，在所述定子殼體的內圓周面上形成一第一環形溝槽，并使該溝槽的位置與所述永久磁鐵的邊緣的粘接位置重合，將所述永久磁鐵臨時定位成使它們的邊緣部分覆蓋所述第一溝槽，并將粘合劑送入所述第一溝槽而使其通過毛細管作用吸入永久磁鐵與定子殼體的接合面之間的空間。
6．如權利要求5所述的場磁鐵電動機的永久磁鐵固定方法，其特征在于，使用初始定位用的粘合劑將永久磁鐵臨時定位。
7．如權利要求5或6所述的場磁鐵電動機的永久磁鐵固定方法，其特征在于，將定子殼體保持成使第一溝槽在上并使其中心軸線豎直取向，并將永久磁鐵保持成使它們的上緣部分地覆蓋所述第一溝槽。
8．如權利要求7所述的場磁鐵電動機的永久磁鐵固定方法，其特征在于，在定子殼體的內圓周面上形成一第一環形溝槽和一位于永久磁鐵下緣的下面的第二環形溝槽，從所述第一溝槽送入并從永久磁鐵的下緣流出的多余粘合劑被收集于所述第二溝槽中。
全文摘要
本發明提供一種具有永久磁鐵的場磁鐵電動機,它能夠在將永久磁鐵粘接于定子殼體(磁軛)內圓周面上時防止多余粘合劑被壓出并從永久磁鐵的周緣滴下,并防止壓出的粘合劑從永久磁鐵徑向朝內突出,尤其適合使用高磁通密度的薄型永久磁鐵。基本呈圓筒形的定子殼體的內圓周表面上形成有一第一環形溝槽,永久磁鐵通過從所述第一溝槽送入的粘合劑固定粘接在定子殼體的內表面上,它們的邊緣平行于和部分覆蓋所述第一溝槽。
文檔編號H02K15/03GK1310508SQ01104778
公開日2001年8月29日 申請日期2001年2月21日 優先權日2000年2月22日
發明者近藤浩章, 鈴木顕 申請人:森山工業株式會社