CN102761205A - 用于电机的换向器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的换向器，所述换向器具有电枢侧的集流器以及电刷，所述集流器具有分布在圆周上的薄片，所述电刷为了传输电流贴靠在电枢上滑动接触。在所述集流器上设有能够热变形的短接元件作为热过载保护装置，该短接元件具有导电的接触桥，该接触桥在超出极限温度的情况下能转变到将在所述集流器上的至少两个薄片短接的短接位置。

Description

用于电机的换向器

技术领域

本发明涉及一种按照独立权利要求1的前序部分所述的用于电机的换向器，特别是用于内燃机的起动机的换向器。

背景技术

换向器已知在电机中用于在电枢绕组上的电流换向和传输电流，该换向器与转子共同旋转。所述换向器包括电枢侧的、具有在圆周上分布的薄片的圆柱形集流器，用于传输电流的碳刷滑动接触地贴靠在所述薄片上。

作为过载保护可以使用热开关或尺寸相对较小的电刷绞合线，通过该绞合线给碳刷供以电流。在热量输入增大的情况下，绞合线熔断，其中在同一极的碳刷绞合线中剩余的横截面在短暂的作用时间后由于横截面减小同样断开，由此阻止电流流过。然而却存在在电机的马达壳体外部的绞合线发热的危险。

发明内容

本发明的目的在于，通过简单的结构措施在电机中提供有效的过载保护，其中同时应能更好地针对部件在发动机壳体外部发热进行保护。

所述目的根据本发明通过权利要求1的特征得以解决。从属权利要求给出有利的改进方案。

根据本发明的换向器在电机中用于到电枢侧的绕组的电流传输和电流换向，所述绕组与转子一起旋转。特别地，所述电机为用于起动内燃机的起动电动机。

换向器具有电枢侧的集流器，该集流器带有在圆周上分布的薄片，电枢绕组的绕组端部通过这些薄片电连接。集流器的区段形式相邻构造的薄片相互电隔开。电刷(通常是碳刷)贴靠在集流器的外周面上，所述电刷与集流器处于滑动接触，并且通过所述电刷实现电流的传输。电枢侧的集流器和电刷共同构成用于电机的换向器。

在集流器上设置在正常工作中电绝缘的、可热变形的短接元件作为热过载保护装置，该短接元件设有导电的接触桥。在超出极限温度的情况下，在短接元件上的接触桥转变到将集流器上的至少两个薄片短接的短接位置。

这种实施方式具有如下优点：短接元件的触发与电枢的温度有关，而与其他的热源和热容量(例如电刷)或者用于给电刷供电的绞合线无关。另一优点在于短接元件的紧挨在集流器上的定位，使得避免了部件在发动机壳体外部的发热。短接通过短接元件的接触桥通常直接在集流器的相邻薄片之间进行，紧接着，电刷绞合线由于在短时间内出现的短接电流被可靠地破坏，起动机电流被中断。电流中断的触发通过多个换向器薄片的短接实现，因此显著的电流增大通过电刷绞合线的非常快速的熔断而通过集流器上的附加元件进行传输。

因为电刷绞合线本身不具有用于过载保护的触发功能，所以该电刷绞合线可以具有较大的横截面，由此提高电机的功率，并且电刷由于绞合线中的损耗而变热的程度较低。

短接元件在正常情况下处于非作用位置，而在过载情况下热变形，紧接着，在短接元件上的导电的接触桥转变到短接位置，在该短接位置处至少两个在集流器上的薄片短接。短接通常通过接触桥和相邻薄片之间的直接接触实现。但例如通过使接触桥贴靠在电枢绕组的对应于不同薄片的绕组端部上，也可以经由接触桥在薄片之间实现间接地接触。

根据一种优选的实施方式规定，短接元件被构造为双金属元件或者包括双金属元件。随着超过极限温度，双金属元件变形，由此达到接触桥的短接位置。这可能伴随着所谓的Knackfrosch效应(Knackfrosch-Effekt)，其中双金属元件随着极限温度的超过突然地从非作用位置转变到短接位置。

不仅整个短接元件被实施为双金属元件的实施方式是可行的，而且仅短接元件的一部分被实施为双金属元件的实施方式也是可行的。在所述的后一情况下，接触桥例如由双金属元件构成。但也可行的是，并非是将接触桥实施为双金属元件，而是将接触桥例如以该接触桥的端部与双金属元件连接，其中通过双金属元件热触发的变形而使接触桥转变到短接位置。

但原则上也可以考虑其他的热变形的材料，只要其适合在超出极限温度时对接触桥施加负荷使其进入短接位置。例如可行的是，在塑料的短接元件中设置处于预应力下的由金属制成的接触桥，其中，塑料在超出极限温度时变软并且熔化，使得接触桥由于其预应力而转移到短接位置。

根据有利的实施方式，接触桥被构造为圆环段，该圆环段在短接位置将集流器上的至少两个相邻的薄片，必要时也可以是更多个薄片连接。也可以将接触桥实施为环绕的、导电的环。

集流器有利地具有径向加宽的换向器凸缘，电枢绕组的绕组端部被容纳在该换向器凸缘上。为此，凸缘例如具有径向延伸的容纳槽，绕阻端部被插入到所述容纳槽中。短接元件的设置使得接触桥在短接位置贴靠在集流器的凸缘的端面上。集流器的分段部在凸缘中延伸，从而贴靠在端面上的接触桥在短接位置处将两个段或者说薄片相互连接并短接。

短接元件特别地在集流器具有径向加宽的凸缘的实施方式中有利地与电枢绕组的绕组端部直接相邻地设置，特别是以短接元件被构造为环形部件的方式设置，该环形部件被推到集流器的圆柱形换向器凸缘上直到凸缘的端面。短接元件构成盖件并且沿径向包住绕组端部，使得短接元件除了其过载功能外还承担固定绕组端部防止沿径向甩出的功能。

为了避免在非作用位置处短接，短接元件例如通过相应的涂层在其内侧面上有利地被实施为电绝缘的。仅接触桥被构造为导电的；但该接触桥在非作用位置与集流器上的薄片相间隔并且只在短接位置处与薄片相接触。

根据一种有利的实施方式，短接元件具有支撑区段，该支撑区段支撑在集流器上。在集流器具有径向扩展的凸缘的实施方式中，支撑区段有利地位于凸缘的环绕的、位于径向外侧的端面棱边上，并且实现了接触桥的与薄片或者说段在凸缘端面上相间隔的非作用位置。

附图说明

其他的优点和有利的实施方式由权利要求、附图说明和示图得出。附图中：

图1以侧视图示出了电机，该电机具有换向器以及可热变形的短接元件，所述换向器包括电枢侧的集流器和用于传输电流的电刷，所述短接元件的形式为推到集流器上的盖件；

图2示出了电机的与图1相应的示图，但具有替代实施方式的短接元件。

在附图中相同的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

电机的在图1中所示的电枢是用于内燃机的起动电动机1的一部分，并且在未示出的发动机壳体中具有可旋转地支承的电枢轴3，带有电枢导线9的电枢铁心2被推到所述电枢轴上。电枢绕组的导线通过换向装置4被供给电流，该换向装置包括电枢侧的集流器5以及电刷6，电刷与圆柱形集流器5的外周面处于滑动接触。集流器5在其圆周上具有多个薄片7，其中相邻的薄片7相互电绝缘。此外，集流器5还在电枢侧具有沿径向突出的凸缘8，该凸缘具有像薄片7一样的分段部(Segmentierung)，并且在其径向外侧面上设有沿轴向延伸的用来容纳电枢导线端部9的槽，这些电枢导线端部与所述薄片处于电接触。

此外，还设有被推到集流器5上的环形的盖件形式的短接元件10，其中短接元件10以圆柱形的区段11搭接集流器的凸缘8的径向外侧面，由此将电枢导线端部9固定在凸缘的容纳槽中防止被甩出。短接元件10的被实施为环形盘的、沿径向延伸的部分具有双金属元件12，圆环段形式的接触桥13与该双金属元件连接，其中接触桥13由导电的材料制成并且在正常工作中与凸缘8的端面相间隔。这个位置是短接元件10的非作用位置，在该位置避免在相邻薄片之间的短接。双金属元件12和接触桥13被实施为单件式部件。

在由电枢的热传递而引起双金属元件升温时，双金属元件12变形并且对接触桥13施加负荷使其进入与凸缘8的端面相接触的短接位置，在该短接位置中至少两个相邻的、区段形式的薄片电接触并且由此短接。

在位于径向外侧的圆柱形区段11和短接元件的沿径向延伸的、环形盘状的区段之间的过渡部由直接支撑在凸缘8上的支撑区段14构成，所述短接元件包括双金属元件12以及接触桥13。支撑区段14与凸缘8的端面棱边上的径向外侧相邻，并且确保在非作用位置处在接触桥13和凸缘8的相邻的端面之间具有足够大的间距。

短接元件10的环形盘状的区段可以具有在圆周上分布的多个径向缝隙，这些缝隙将环形盘状的区段分成环形段，在这些环形段中分别设置有双金属元件12以及环或圆环段形式的接触桥13。在变热时，所提到的双金属元件12变形并且将接触桥13压向换向器凸缘8的端面。在换向器凸缘8和短接元件10的区段11和14的接触区域中可以设有绝缘层。

在图2中示出了另一实施例，在该实施例中短接元件10在其沿径向延伸的环形盘的区域中同样具有双金属元件12和接触桥13，该接触桥在超出极限温度的情况下通过双金属元件12被调整到短接位置，在该短接位置中接触桥13与径向扩展的换向器凸缘8的端面贴靠接触。双金属元件12根据环形气压计薄膜的形式沿径向具有同心的波浪结构，该波浪结构在超出极限温度时朝换向器凸缘8的方向调整接触桥13。朝向换向器凸缘8端面的环形结构形成接触桥，该接触桥在非作用位置与换向器凸缘8的端面相间隔以及处于与换向器凸缘8的端面相接触的短接位置。

在根据图1和图2的两种实施例中，接触桥13可以与双金属元件12构成为一体。但也可以将接触桥13实施为独立的、与双金属元件分开并且由该双金属元件朝短接位置的方向施加负荷的部件。

Claims (11)

1.一种用于电机的换向器，特别是用于内燃机起动机的换向器，所述换向器具有电枢侧的集流器(5)，该集流器具有分布在圆周上的薄片(7)，用于传输电流的电刷以滑动接触的方式贴靠在所述薄片上，其特征在于，在所述集流器(5)上设有能够热变形的短接元件(10)作为热过载保护装置，该短接元件具有导电的接触桥(13)，该接触桥在超出极限温度的情况下能转变到将在所述集流器(5)上的至少两个薄片(7)短接的短接位置。

2.按照权利要求1所述的换向器，其特征在于，所述短接元件(10)为双金属元件(12)或者包括双金属元件。

3.按照权利要求1或2所述的换向器，其特征在于，所述接触桥(13)为圆环段，该圆环段在短接位置贴靠在所述集流器(5)的至少两个薄片(7)上。

4.按照权利要求1或2所述的换向器，其特征在于，所述接触桥(13)为导电的环，该环在短接位置贴靠在所述集流器(5)上。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的换向器，其特征在于，所述集流器(5)具有径向加宽的凸缘(8)，电枢绕组的电枢导线端部(9)被容纳在所述凸缘上。

6.按照权利要求5所述的换向器，其特征在于，所述接触桥(13)在短接位置中贴靠在所述凸缘(8)的端面上。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的换向器，其特征在于，所述短接元件(10)与所述电枢绕组的电枢导线端部(9)直接相邻地设置。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的换向器，其特征在于，所述短接元件(10)为盖件并且包住所述电枢导线端部(9)。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的换向器，其特征在于，所述短接元件(10)具有支撑区段(14)，该支撑区段支撑在所述集流器(5)上。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的换向器，其特征在于，所述短接元件(10)的圆柱形区段(11)包住所述集流器(5)的凸缘(8)的外侧面。

11.一种电机，特别是用于内燃机的起动机，所述电机具有按照权利要求1至10中任一项所述的换向器(4)。

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