具有旋转电机的金属盖的电刷带组件和包括该组件的旋转电机

摘要

本发明公开一种柔性传导元件(17)和金属盖(9)的组件，所述柔性传导元件(17)固定到电刷(13)以与旋转电机的集电器(8)协作，其中所述柔性传导元件(17)包括金属带，其特征在于盖(9)由具有低于金属带(17)的熔点的材料制成，且盖具有用于将金属带焊接到所述盖上的突起(200)。

权利要求

1.一种柔性传导元件(17)和金属盖(9)的组件，所述柔性传导元件(17)固定到电刷(13)以与旋转电机的集电器(8)协作，其中所述柔性传导元件(17)包括金属带，其特征在于所述金属盖(9)由具有熔点低于所述金属带的熔点的材料制成，且所述金属盖具有用于将所述金属带焊接到所述金属盖上的突起(200)。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述金属盖(9)在所述突起(200)周围被挖空。

3.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述金属盖(9)基于铝制成。

4.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述金属盖(9)基于镁制成。

5.如权利要求2或3所述的组件，其特征在于所述金属带由铜制成或者基于铜制成。

6.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述金属盖(9)具有与所述金属盖(9)一起模制而成的套筒(90)，用于安装滑动轴承。

7.如权利要求6所述的组件，其特征在于所述金属盖(9)具有突出的销钉(92)，用于固定属于电刷(10)的底部(101)。

8.如权利要求6所述的组件，其特征在于所述金属盖(9)是不可渗透的。

9.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述金属盖(9)包括两个焊接突起（200），用于焊接两个金属带。

10.如权利要求1所述的组件，其特征在于突起(200)的尺寸根据电极(201)的尺寸和形状来确定，所述电极(201)用于通过对所述金属盖(9)上与它相关的突起(200)施压来对所述金属带进行电焊接。

11.如权利要求10所述的组件，其特征在于每一个电刷(13)都被安装为可以在壳体(12)内滑动，且突起(200)通过存在于两个相邻壳体(12)之间的间隙来定位。

12.如权利要求1所述的组件，其特征在于在焊接突起(200)处，所述金属带被注入所述金属盖(9)的材料。

13.一种旋转电机，包括金属盖(9)、电刷保持器(10)、可滑动地安装在电刷保持器(10)中的电刷(13)以及至少一个用于将电刷(13)电连 接到所述金属盖(9)的柔性传导元件(17)，其特征在于所述柔性传导元件(17)和所述金属盖(9)用于形成根据权利要求1所述的组件。

14.根据权利要求13的旋转电机，其中所述旋转电机为一种热机起动机。

说明书

具有旋转电机的金属盖的电刷带组件和包括该组件的旋转

电机

技术领域

[0001] 本发明一般涉及旋转电机，更具体地说涉及热机起动机，包括金属盖、电刷保持器、被安装以便于在电刷保持器中滑动的电刷以及至少一个柔性传导元件，用于将其中一个电刷电连接到所述盖。

[0002] 本发明更具体地涉及一种柔性传导元件和金属盖的组件，所述柔性传导元件固定到电刷以便与旋转电机的集电器(collector)协作。

[0003] 本发明还涉及包括这一组件的旋转电机。

背景技术

[0004] 图1示出了热机起动机的轴向截面，此处是机动车辆热机起动机。

[0005] 该起动机包括电动马达1、起动机头2、控制杆3和电磁接触器4。电动马达1包括施感定子(inducing stator)，包括线圈6的感应转子(inducedrotor)，轴7，具有前接触片的平板集电器8、金属盖9和电刷保持器10，所述感应定子包括线圈5。

[0006] 施感定子具有形状为管状的金属壳体22，用作用于至少两个极片23的支承件，在所述至少两个极片23周围安装有串联连接的绕组以便于形成线圈5。极片23通过螺钉24固定到壳体22的内侧。

[0007] 感应转子具有主体(未标出)，该主体为一捆金属板的形式，且具有用于安装传导节片(segment)的凹部，所述传导节片连接到集电器的金属接触片。这些节片构成线圈6。

[0008] 集电器8和转子的主体固定到轴7，为此轴7上局部有凸边。平板集电器8具有横穿轴7的轴线的朝向，所述轴7的轴线构成电动马达1的轴线。

[0009] 盖9是金属且被整合以便于构造用于轴7的后端的后支座。这个盖9属于金属外壳20，所述金属外壳20包括用铝制成的空的前支座，且金属壳体22轴向地插入在盖9和前支座21之间。支座21被构造以便于可以安装到车辆的固定部分上。拉杆(tie rod)23，在图1中只有一个是可视的，用于将盖9和壳体22固定到支座21，为此支座21上形成有螺纹，盖9以及电刷保持器10具有用于拉杆23的通孔，所述拉杆23安装在壳体22的内部，而壳体22夹在盖9和支座21之间。

[0010] 电刷保持器10通过螺钉(未示出)固定到盖9。

[0011] 此处轴7构成了起动机的输出轴，因此，轴7的前端安装为可以在前支座21内旋转，所述前支座21用作杆3的壳体，杆3被安装为用于由支座21承载的心轴30上的连接。轴7在它的外侧周边包括螺旋槽(未示出)，该螺旋槽与属于起动机头2内侧周边的互补螺旋槽啮合，由此轴7通过起动机头2传递动力。

[0012] 该起动机头2具有用于接收杆3的叉状底端的凹槽，以及小齿轮(未示出)，该小齿轮用于与起动机环(未示出)啮合，所述起动机环刚性地或弹性地连接到热机的机轴。支座21具有为这一目的用于起动机环的通道，且还用作接触器4的支座。

[0013] 轴7还承载用于限制起动机头2的移动的止动件32。该止动件32与支座21毗邻。

[0014] 支座21和盖9每一个都用作用于旋转地安装轴7的滑动轴承的壳体。

[0015] 盖9在其内侧周边的中央处具有用于安装相关的诸如轴瓦这样的滑动轴承的套筒90。

[0016] 接触器4的内部具有线圈(未示出)所述线圈包括至少一个绕组、固定的铁心(core)、包括承载移动接触片(moving contact)的控制杆的可移动装置、与杆3连接的可移动铁心41以及弹簧(未示出)和电传导接触端子42，43。一个端子42电连接到车辆电池的正极端而另一个端子43经由电缆44连接到定子的线圈5。

[0017] 电刷保持器10具有用电绝缘材料制成的主体，譬如塑料。该主体具有中央开口11和凹部12，其中轴7通过中央开口11。

[0018] 图2是电刷保持器的局部正视图，如图2所示，电刷保持器的主体具有孔15，用于将它例如通过螺钉(未示出)固定到盖9。

[0019] 每一个凹部12都用作电刷13的接受器，电刷被安装为可以在该壳体内轴向地滑动。每一个电刷都与弹簧14相关联。此处具有两个电刷13，因此提供了两个弹簧14。电刷13相对于轴7的轴线具有轴向的朝向。

[0020] 图1中的弹簧14对盖9施加压力，以便将它的电刷13推向并抵住集电器8的传导接触片。另一弹簧14(未示出)向由电绝缘材料制成的片施加压力以便将它的电刷13推向并抵住集电器8的传导接触片，所述电绝缘材料制成的片插入在电刷保持器10和盖9之间。

[0021] 电刷13由此与集电器8协作，或更精确地说与传导片协作，该传导片由集电器的主体承载，该主体由诸如塑料这样的电绝缘材料制成。

[0022] 一个电刷13固定到柔性传导元件17，此处为金属带。该带17在示例性实施例中由铜制成。相应的壳体12具有用于带17的通道。该带17将电刷13电连接到该9，此处为经由夹在电刷保持器10的主体和盖9之间的金属接线柱18。电刷保持器10的主体为此包括T形凹槽19，用于安装该金属接线柱，该金属接线柱滑入凹槽19中。接线柱具有一个贯穿它并将电刷保持器连接到盖的螺钉。带17在它的一端通过在120处焊接而电连接且机械连接到接线柱，且它的另一端锚定到电刷中。

[0023] 为此，接线柱最好使用铜或者铜合金制成以便于易于焊接。

[0024] 固定到另一电刷13’的另一铜带17’将该另一电刷13’电连接到定子的线圈5的输出端，该线圈的输入端以上述方式经由电缆44连接到接触器4的端子43。由此绕组5，6经由电刷13串联。

[0025] 焊接到盖9的带17提供了经由金属外壳20和另一带17’的接地回路，电力供应到另一电刷。

[0026] 在公知的方式中，但接触器4的绕组在例如点火开关的作动下得到供电，磁场被产生并将移动铁心41移向固定铁心和端子42，43方向。在行进一段距离之后，该铁心作用到控制杆上以便于将由所述控制杆形成的装置和移动接触片移向端子42，43，且这与分离弹簧(未示出)所施加的力相反。移动铁心41在它驱动杆3期间，杆3绕它的轴线30枢转并由此将起动机头2移向止动件32。

[0027] 在给定移动的结束位置，所述移动接触片与端子42，43接触，因此电动马达经由缆线44得到供电，转动并旋转起动机头小齿轮，然后小齿轮与上述起动机环啮合以起动热机。

[0028] 该实施例中，接线柱由铜或者铜合金制成的这个优点，使得铜带可以通过焊接连接到该接线柱18。

[0029] 期望能够取消该接线柱以降低部件的数量。此外还期望可以有效地将带机械和电连接到具有与柔性传导元件不同熔点的盖。

发明内容

[0030] 本发明的目的是满足上述要求。

[0031] 根据本发明，上述类型的具有金属盖的柔性传导元件的组件的特征在于：所述盖由具有熔点低于金属带熔点的材料制成，且所述盖具有用于将金属带焊接到所述盖上的突起。所述柔性传导元件固定到电刷以与旋转电机的集电器协作，其中所述柔性传导元件包括金属带。

[0032] 根据本发明，所述类型的旋转电机的特征在于，其包括上述类型的组件。

[0033] 利用本发明的优点，可以将柔性金属带电焊接到由具有熔点低于该带的熔点的材料制成的盖上。

[0034] 在焊接过程中，突起的材料注入多孔的带中。用作压迫元件的是焊接电极，因此突起的材料进入金属带的缝隙。

[0035] 在另一实施例中，盖基于铝制成。

[0036] 在另一实施例中，盖基于镁制成。

[0037] 在一个实施例中，带由铜制成或基于铜制成。

[0038] 在一个实施例中，用于安装滑动轴承的套筒与盖一起模制而成。

[0039] 在一个实施例中，盖是不可渗透的。

附图说明

[0040] 通过参考附图的下列描述，本发明的这些以及其它特性将会变得明显，在附图中：

[0041] 图1是现有技术的热机起动机的轴向截面图；

[0042] 图2是图1中的电刷保持器的正视图；

[0043] 图3是根据本发明的配备有盖的机动车辆热机起动机的轴向截面局部视图；

[0044] 图4示出了配备在图3的起动机上的电刷、带、弹簧和支座；

[0045] 图5到图7是图3中的盖在焊接操作的不同阶段的视图；

[0046] 图8和图9是图3中的电刷保持器/盖组件的透视分解图；

[0047] 图10是与图8和图9相应的正视图。

具体实施方式

[0048] 在下面的说明中，本发明和现有技术共有的元件将会被赋予相同的附图标记。

[0049] 由此，在图5到图7中，盖都是标号9，两个金属带(metal braid)17在120处焊接于金属盖9。

[0050] 带17电连接到相关的电刷13。在一个实施例中，它们锚定到相关的电刷13中。

[0051] 在所有的实施例中，所述带都固定到相关的电刷。这些带17是柔性的且还被称为分流器(shunt)。

[0052] 叶片17(blade)设置有缝隙且由此是多孔的。

[0053] 在根据本发明的实施例中，与图1的实施例不同，没有设置接线柱，因此减少了部件的数量。

[0054] 在根据本发明的实施例中，图1中的金属板盖9被使用具有熔点低于金属带17熔点的材料制成的盖所替代。

[0055] 在一个实施例中，盖基于铝，而带17使用铜。

[0056] 在一个实施例中，少量的添加元素(addition element)被加入到铝中。

[0057] 在另一实施例中，盖由铝合金制成。

[0058] 在变体中，带17由铜合金制成。

[0059] 在所述的实施例中，基于铝的盖9具有用作两个拉杆的通道的孔93，所述拉杆与图1中的拉杆27属于相同类型。与图1中一样，集电器8是平板集电器，具有相对于轴7的轴线的横向朝向，而电刷13具有相对于该轴线的轴向朝向。

[0060] 孔93形成在径向突出的支架94中，这些径向突出的支架94位于盖9的外侧周边，这还可以从图8到图10看出。

[0061] 拉杆延伸出电动马达的壳体，而不是如图1中在壳体的内部。

[0062] 从图8到10可以更清楚的看出，盖9具有环状，且如图3可以看出，盖9封闭了壳体22的端部。

[0063] 在该实施例中，电刷保持器10包括四个电刷13，且由此包括四个凹部12和四个弹簧13(见图4和图8到10)。

[0064] 在该实施例中，电刷保持器10用在两片由电绝缘且可塑材料制成的部件100和101中，这里为塑料。这些部件100，101具有用作套筒90的通道的中心孔，并且包括用于电刷13的引导件100和用作弹簧14的支承件的底座101。

[0065] 部件100由此包括四个用于电刷13的凹部12，凹部12规则地沿圆周分布。

[0066] 骨架(cage)形式的间隔物存在于凹部12之间。

[0067] 如从图3可以看到，引导件100在每一个凹部12处包括一盲槽(blindslot)95以根据相关电刷13上的磨损允许相关带17，17’的通过和移动。这里该部件100由抗热材料制成，例如热固性塑料材料。

[0068] 底部101由热塑性材料制成。在一个实施例中，底部优选地使用纤维加固，诸如玻璃纤维。

[0069] 该底部固定到构成轴7的后支座的盖9，轴7的轴线构成电动马达1的轴线。

[0070] 在一个实施例中，底部101包括贯穿盖中的孔的销钉。这些销钉用于以密封的方式热铆接到盖9。

[0071] 此处(图3)是盖9具有销钉92，每一个销钉都通过在盖9中产生的相关联的孔(未标出)，此处盖9基于铝。这个盖9由此在本实施例中为金属且由可浇铸材料制成。

[0072] 底部101到由可浇铸材料制成的盖9的固定在本实施例中是通过铆接被压碎的销钉实现的。根据一个特征，基于铝的盖9由此被密封，因此在图1中的中心封闭件被省略。

[0073] 这还使得可以通过模制套筒90直接获得，套筒90用于安装此处为轴瓦91的滑动轴承(plain bearing)，用于旋转地安装轴7的后端部。轴瓦91压配合到套筒90中。

[0074] 支架94也与盖9一起单件模制形成。这些支架94通过径向指向的加强边缘(见图9和图10)限定，所述加强边缘可以容易地通过模制获得。

[0075] 在该实施例中，盖9是单个部件，由此具有经济性和多功能性。

[0076] 用于固定轴7的固定垫圈(未标出)被安装在套筒90的底部。

[0077] 应该注意的是，在图3中的实施例中，轴7并不构成输出轴70。在该实施例中减速器71插入在马达1的轴7和输出轴70之间，该输出轴70的前端可旋转地安装在外壳的前支座中，如图1中的那样。

[0078] 此处减速器71包括行星齿轮系，该行星齿轮系以公知的方式构成，包括形成在轴7的前端的小齿轮、紧固到输出轴70的后端的行星齿轮保持器以及内部有齿的固定环。行星齿轮，安装为可与行星齿轮保持器一起绕轴线旋转，与恒星小齿轮和带齿的环啮合。

[0079] 在图3中，前支座21、起动机头以及控制杆和电磁接触器4的前部没有完全地示出。另一方面，在图3中，局部地示出了接触器4的后部。

[0080] 由此，可以看到接触器的线圈44，固定芯部47，控制杆45、移动接触片46以及分离弹簧(cutoff spring)48。

[0081] 两个电刷13通过带17’电连接到线圈6的电力供应端子42。

[0082] 为此，两个带17’在它们的末端170处结合到一起以便于电连接到固定于端子42的孔眼171。带17’在它们的另一端固定到相关的电刷13。

[0083] 应该注意的是，所述底部在它的外侧周边(图8到图10)具有四个径向朝向的接线片96，其比例是每个壳体12有一个接线片。这些接线片指向引导件100，该引导件100具有用于接收T形接线片96的U形片槽(runner)97。

[0084] 接线片96的每个自由端被构造为钩子的形式(未示出)，以便与片槽97中的突出臂部(未示出)协作。

[0085] 底部101由比引导件100更具有柔性和抗热性的材料制成，由此引导件100和底部101的组装通过卡接实现。

[0086] 在这些图中，在98处可以看到一部件，称为衬套(bushing)，用作带17，的通道，带17’在通过该部件98之后在170处结合到一起。还应该注意到，底部101具有柱块，在图3中没有标出，用于对中弹簧14。该底部还具有引导销99，每一个都与用于电刷13的引导件
100中的开口(未标出)接合，该电刷13的形状为梯形。

[0087] 因为带17必须在具有不同熔点的两种材料之间实现机械连接和电连接，关于带17会引起一个问题。

[0088] 例如，以前述的方式，盖9基于铝，而带17基于铜。

[0089] 已知铝的熔点约为625度到700度而铜带的熔点约为1080度。

[0090] 熔点的不同使得不能很好地混合两种材料。

[0091] 熔焊也是不可能的。

[0092] 使用比铝更易熔的合金进行钎焊也是不可能的。

[0093] 通过互补固定构件，譬如螺钉或铆钉来实现带和盖的机械和电连接也不是所期望的，尤其是为了降低要安装的部件的数量。

[0094] 根据本发明的解决方案使用由具有低于金属带17的熔点的材料制成的盖，根据本发明的一个特征，所述盖设置有用于焊接带17的突起200。

[0095] 该突起200与盖9一起模制而成一件，在一个实施例中，盖9基于铝，也就是说是可浇铸材料。

[0096] 自然地，突起的数量依赖应用而决定。在图1中的实施例的情况下，盖9使用基于铝的盖来替代，且这个盖设置有单个突起。

[0097] 在图3到10的实施例中，基于铝的盖设置有两个突起200。这些突起200通过两个间隙定位，此处为径向相对的，每一个间隙都存在于两个相邻的壳体12之间(见图9和图10)。

[0098] 在第一步骤中(图5)，两个焊接电极201靠近设置在相应突起200上的带17的将要被焊接的端部。

[0099] 这些电极都属于使用经由盖通过电极的电流的电焊设备。

[0100] 在第二步骤中(图6)，电极201被放置为抵靠盖9，以便于夹住带17的端部，所述带17处于电极201和突起200之间，且至少在该水平处是裸露的。所述带由此被电极201挤压，由此压紧带17并减少其厚度。

[0101] 高电流102经由电极201的通过使得可以实现两个带17到盖9以及由此到地的连接，所述带17也被称为分流器。

[0102] 更具体地说，电流102通过其中一个电极201抵达且然后通过导电盖并经由另一电极流出。

[0103] 由此，当如图6中的箭头所示，电流102通过两个电极201和盖9时，突起100上的铝熔化变成液体并进入带17的内部。在焊接操作中，带17并不融化，从而可以确定焊接电流的强度。

[0104] 电极201使未压缩的带变形并使得铝熔化并注入带中，铝被向着外侧驱动。

[0105] 由此电连接和机械连接通过两个电极201同步地实现，电极201的截面为圆形。

[0106] 由于利用了带17的多孔性，这使得铝可以注入。

[0107] 根据一个特征，在焊接之后，带被注入铝，就是说盖的材料具体地说是来自突起200。

[0108] 在焊接操作中(图7)，突起200的厚度降低了。

[0109] 在焊接操作后，带被固定在铝中。

[0110] 所述带最终在突起200处被注入了盖9的材料。

[0111] 本发明利用了带的多孔性和盖和带之间的不同熔点。

[0112] 从说明书中可以清楚的看到，突起200的尺寸根据电极的尺寸和形状来确定，该电极用于通过在盖上与它相关的突起上的压力对所述带实施电焊。

[0113] 自然，本发明并不局限于所述的示例性实施例。

[0114] 例如，诸如硅、铜、镁或锌这样的添加元素可以加入到铝盖中，硅可以改善可浇铸性和可焊接性，而铜、镁或锌可以提高机械特性。

[0115] 还可以添加镍和少量的铁。

[0116] 盖在另一实施例中基于具有很低密度的镁，具有大约650度的熔点。

[0117] 作为添加元素，可以添加铝，这提高了可浇铸性和机械强度，可以添加锌或镁。

[0118] 自然地，起动机可以设置或不设置减速器。

[0119] 起动机在一个实施例中被构造为起动机头的小齿轮位于前支座的外侧。

[0120] 在一个变体中，接触器由可浇铸材料制成的盖承载。

[0121] 在一个实施例中，该接触器与电动马达同轴且位于它的前方。因此，控制杆的存在不是重要的。

[0122] 在变体中，旋转电机是电动马达。

[0123] 电刷和带的数量根据应用情况来确定。

[0124] 在另一个实施例中，电刷是公知的横向朝向的，就是说相对于电动马达的轴7的轴线是径向的，同时集电器和它的导电叶片相对于该轴线是轴向朝向的。

[0125] 在所有的情况下，电刷13都要与集电器8协作。更具体地说，电刷13要在弹簧14的作用下在集电器8的导电叶片上摩擦。

[0126] 每一个与带17关联的电刷13都经由该盖连接到地。在图1和图3中，每一个与带17’关联的电刷13都经由接触器4连接到电源。

[0127] 在弹簧14作用下的电刷13与它们相关的带17，17’形成一件装置，其可以根据电刷上的磨损而移动。

[0128] 所述装置13，17通过使用来自盖的材料注入带中而机械和电耦合到盖9。

[0129] 除了孔93之外，最好盖9是不渗透性的并密封地封闭壳体22，如图3所示。盖9在每一个突起200周围都是空的，如图5到7所示。更具体地说，每一个突起200的顶面与承载套筒90的盖的中央腹板300(图5)的顶面301处于相同的平面。这使得可以不增加轴向尺寸。

[0130] 自然地，在变体中，所述突起可以延伸从而相对于所述顶面301突出。

[0131] 最好支架94可以强化盖9，这些支架94相对于盖9的底部302具有材料的隆起303，如在图5中可以看到。