CN102915822A - 电的磁力线圈、起动装置以及用于制造磁力线圈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的内容涉及电的磁力线圈、起动装置以及用于制造磁力线圈的方法，具体地涉及一种用于起动装置(10)、特别是用于起动内燃机所用的起动机的起动机继电器(13)，其包括磁心(24)和包括开关轴(21)的接触装置(20)，其中开关轴(21)在一个端部处可动地支承在磁心(24)中，以及其中在接触装置(20)和/或磁心(24)上构造运动止动部(30)，以用于避免磁芯(24)的旋转和/或接触装置的其它构件(22-23)至少部分地相对于开关轴(21)的轴向运动，本发明的内容还涉及一种起动装置、特别是用于起动内燃机的起动机，其包括根据本发明的起动机继电器(13)，并且本发明的对象还涉及一种包括用于制造该起动机继电器(13)的步骤的方法。

Description

电的磁力线圈、起动装置以及用于制造磁力线圈的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于电机的、特别是用于起动内燃机所用的起动机继电器的电的磁力线圈。

此外，本发明涉及一种根据权利要求9的前序部分所述的起动装置、特别是用于起动内燃机的起动机。

此外，本发明涉及一种根据权利要求10的前序部分所述的用于制造用于电机的、特别是用于起动内燃机所用的起动装置的起动机继电器的磁力线圈的方法。

背景技术

本发明基于具有根据独立权利要求的前序部分所述类型的起动机或起动马达以及带有起动机继电器的起动机的系统。

本发明的对象为用于带有内燃机的车辆的起动机或起动器，以及特别地应用在起动机中的起动机继电器。

从现有技术中已知带有用于带有内燃机的车辆的起动器继电器的起动器，其通常包括用于驱动内燃机的直流电机。

在这种类型的起动机或起动马达中，例如带有相应的继电器的继电器叉形杆系统负责啮合或推进到齿圈中。在推进、也称为间隔或更准确地说啮合运动中，磁继电器向内拉动叉形杆。这通过对继电器相应的通电实现。在通电时，使与电磁的心部共同作用的开关轴朝触点的方向上运动或远离触点运动。

从文件DE102006033174A1中已知带有电磁的驱动部的管形的线圈架的线圈组件、特别是二级的接通继电器。线圈组件具有保持绕组和吸引绕组。线圈组件在其一个端部处具有第一限制部并且在其另一端部处具有第二限制部。在两个限制部之间布置有保持线圈。第一限制部在其背离第二限制部的侧上具有用于容纳吸引绕组的轴向凹处。在此，导体布置在不同的部位处，并且因此需要相对大的结构空间。在起动机或总地在磁力线圈中的目标，除了优化耐久性和噪声产生，还在于减小起动机的结构空间。

发明内容

与现有技术相比，带有相应的主权利要求或从属的权利要求的特征的根据本发明的电的磁力线圈、根据本发明的起动装置和根据本发明的方法具有的优点为，在用于电机的、特别是用于起动内燃机所有的起动机继电器的电的磁力线圈中，其包括带有第一导体绕组和至少一个第二导体绕组的线圈，其全都具有共同的心部，在其中，至少一个导体绕组具有带有横截面的导体线，其中，该横截面至少局部地被构造成旋转不对称，通过该旋转不对称的横截面可实现一个导体绕组和/或不同的导体绕组的单个导体的彼此更紧密的布置方案。旋转对称的横截面(例如圆形横截面或圆环形横截面)在缠绕时需要相对大的结构空间，因为在邻近的、彼此邻接的导体之间产生中间空间。通过旋转不对称的横截面可减小这些中间空间。

通过在从属权利要求中提及的措施，可以实现在独立的和并列的权利要求中给出的装置的有利的改进方案和改善方案。

在本发明的一个实施方式中规定，两个或所有导体绕组具有带至少局部地旋转不对称的横截面的导体线。由此，可实现节省空间的导体绕组。不同的导体绕组的横截面可相互调整，从而不仅可节省空间地布置导体绕组中的一个，而且可如此布置所有导体绕组。尤其地，由此可以彼此邻接的方式节省空间地布置多个导体绕组。

本发明的另一有利的实施方式规定，横截面在导体长度上被构造成不变的。在优选的实施方式中，导体横截面在导体的整个长度上被构造成不变的，由此实现加工技术上的优点。在另一实施方式中，该横截面在导体的长度上并非被实施成不变的、而是可变的。由此，可实现特殊的导体绕组装置。优选地，按照模型(Muster)、尤其是按照重复的模型实施横截面的可变的变化，从而可实现适合特殊应用的导体绕组。在此，横截面的变化是连续的和/或离散的或跳跃式的。

此外，本发明的另一实施方式规定，从包括以下的旋转不对称的导体线横截面的组中选择第一导体线的横截面和/或第二导体线或所有其它导体线的横截面：卵形的、有棱角的或多边形的，尤其是四边形的例如矩形的、正方形的、梯形的、平行四边形的、三角形的、五边形的、六边形的、八边形的、多边形倒圆的、扁平的、椭圆形的、卵形的横截面。在导体绕组中，多个横截面彼此贴靠和/或并排。由于导体区段彼此邻接，为了优化结构空间期望尽可能紧密地排列导体区段、特别是相对于带有圆形的或圆环形的导体横截面的导体区段。例如，可利用以上提及的横截面实现紧密的排列。在此，此外可容易地加工以上提及的导体横截面，特别是扁平的导体横截面或带有扁平侧的横截面可有利地分层，从而在此以简单的导体加工实现导体横截面的紧密的排列。

本发明的另一实施方式规定，将导体绕组交替地分层布置为带有至少一个第一导体绕组的层组和至少一个第二导体绕组的层组。在一种实施方式中，交替地布置不同的导体绕组，也就是说，紧接着第一导体绕组的层组之后是第二导体绕组的层组，等等。优选地，一个导体绕组的层组包括一层导体绕组。在另一实施方式中，一个导体绕组的层组具有多层导体绕组。多个层以及由此多个层组得以以最紧密的排列布置。

另一方面，本发明的另一实施方式规定，导体绕组被至少部分互补地布置，从而两个导体线至少部分地交错接合。优选地，一个导体线绕组与其它导体线绕组、更准确地说相应地其它导体绕组的层组或层的间隙相匹配。以这种方式，导体绕组上的不同的层组或层可蜂巢式地和/或齿轮式地布置，并且由此实现最紧密的排列。

本发明的再另一实施方式规定，导体线的至少一个、优选地两个或所有导体线都被构造成通过滚轧成形的一个或多个导体线。导体线可以不同的方式制造。已证实，借助于滚轧成形为尤其有利的制造方案。通过不同的滚轧可以对于不同的要求以灵活调整的方式制造导体线。尤其地，用于制造根据本发明的导体线的成本很小。

本发明的另一实施方式规定，不同的导体绕组被分离地缠绕，以及随后相对彼此布置。尤其地，在分层式的布置方案中或在各层中，该分离的制造对于优化的加工过程来说是有利的。在此，多个层组彼此协调，从而其优选地交错接合。由此，可以容易地实现不同导体绕组相对于彼此的简单布置。

相对于现有技术，包括根据本发明的磁力线圈的、特别是根据本发明的起动机继电器的磁力线圈的起动装置、特别是用于起动内燃机的起动机具有的优点为，在功率相同时，其可通过绕组的节省空间的布置方案以小的结构方式实施。

根据本发明的用于制造根据本发明的用于电机的、特别是用于起动内燃机所用的根据本发明的起动装置的起动机的磁力线圈的方法，在其中，绕共同的铁心缠绕两个导体绕组，其中，绕铁心缠绕至少一个具有带被构造成至少局部旋转不对称的横截面的导体线的导体绕组，优选地，绕铁心缠绕所有分别具有带被构造成至少局部旋转不对称的横截面的导体线的导体绕组，相对于现有技术，该方法具有的优点为，以这种方式更简单地且更紧凑地制造起动机继电器。在结构空间相同时，可将相应更多的导体绕组安置在该结构空间中。

一个实施例规定，相互分离地缠绕导体绕组的至少一个、优选地相互分离地缠绕所有导体绕组。由此，可实现最优的加工。不同的导体的缠绕被分开实现，并且由此可并行实现。

本发明的另一实施方式规定，导体绕组以分层的方式相对彼此布置。以这种方式，也可简单地相对于彼此布置相互分离地制造的导体绕组。通过分层式的布置方案，可以实现紧密的排列。由此以简化的制造得到紧凑的结构形式。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例并且在以下描述中对其详细解释。其中：

图1以横截面视图显示了带有接通继电器的起动装置，

图2a-11a分别以横截面视图显示了绕共同的铁心的具有不同的横截面的一个或多个绕组，

图2b-11b以横截面视图显示了相应的横截面的放大图，以及

图12以横截面视图显示了侧向地分层的绕组的示意性的图示。

具体实施方式

图1以横截面视图显示了带有起动机继电器13(也称为接通继电器)的内燃机的起动装置10。这种类型的起动装置10主要应用在机动车中，并且被称为起动机、尤其地被称为推式螺旋齿轮起动机。其主要部件为电机11(特别是起动电机)、传动机构12(特别是行星齿轮传动机构)、以及起动机继电器13(特别是磁继电器)。电机11借助于电枢轴14与传动机构12处于机械的有效连接中。传动机构12借助于与电枢轴14邻接的分离元件15(特别是覆盖板或也可以是覆盖盘)与电机11分离。在此重要的是，电枢轴14设有密封元件，其与分离元件15一起形成可旋转运动的密封部。该密封部位于由标记窗17包围起来的区域中。由此，利用本技术上的解决方案实现这样的布置方案，即，其中保护传动机构以免颗粒或介质进入。

在内燃机的起动过程中，短暂地通过磁继电器或通过齿轮传动机构使电机11与内燃机相连接。由于电机11的典型的高转速和用于起动过程所需的扭矩，需要大的传动比。通过在起动器上的小齿轮、特别是起动小齿轮并且通过相应的飞轮的与起动小齿轮近似的大的小齿轮实现期望的传动比。起动小齿轮可无级地在电枢轴14上移动，并且通过磁继电器或同样电磁体使其与飞轮啮合。之后，紧接着通过闭合接触开关接通电机11，所述接触开关为磁继电器或推入式磁体(Einschlebemagnet)的一部分。起动小齿轮配备有自由轮，其防止被起动的内燃机通过尚处于啮合的起动小齿轮以过高的转速驱动电机11，并且由此损害和破坏电机11。这种类型的起动机通常具有串励电动机或永磁电机。

电机11由不动的部件、定子和可旋转地被支承的部件、转子组成。在该情况中，涉及内转子，其转子限定电机11的内部的部分并且其定子限定电机11的外部的部分。转子具有带有铁心的线圈，其也称为电枢并且可旋转地被支承在定子的极靴之间的磁场中。在电机11中，通过永磁体、即永久磁体代替所谓的激励绕组。由于先进的永磁体，在用于机动车的起动装置中可取消定子绕组。通过换向器操控电枢的线圈、特别是电枢绕组。例如，换向器通过两个固定的碳刷(其被压向与电枢共同旋转的滚筒)实现罩壳到电枢的绕组的导通连接。滚筒的表面被分割成彼此绝缘的区段。如在直流电机中普遍的那样，电枢具有与换向器设有区段同样多的一半的绕组。在此，每个绕组在其端部处与两个彼此相对的区段相连接。由于对扭矩和电流的特别的要求，在多个区段和相关联的碳刷之间的横截面尤其宽。在四个碳刷的情况下，两个绕组可同时有效，以及在六个碳刷时，三个绕组可同时有效。

根据电的磁力线圈的原理构造的接通继电器或起动机继电器13具有位置固定的继电器绕组，其与电枢共同作用。电枢被可轴向移动地支承，并且由被构造成螺旋压力弹簧将其在接通继电器未被激励的状态中推挤到第一位置中。此外，接通继电器13包括绕共同的铁心23缠绕的导体，其形成导体绕组21、22。导体或导体线具有横截面24，其在导体线的长度上可为不变的或可变的。

图2a至13示出了导体绕组或相应的导体横截面的不同的实施方式。在此，图纸分别利用附加图b显示出导体横截面24的放大图。

图2a和2b示出了带有围绕铁心的23的第一导体线的第一导体绕组21。导体绕组21布置在侧面的壁区段23a之间。导体线分别以分层的方式围绕铁心23缠绕，从而绕组的导体线区段位于相同的平面或层(Lage)L中。为此，导体线具有在其长度上扁的、在角部处被倒圆的矩形的横截面24a，其具有两个宽侧和两个短侧。各个导体线的层L以宽侧邻接导体线或导体线区段的邻近的层L。各个导体线区段以短例邻接层L的邻近的导体线区段。在其中多个导体线区段彼此邻接的邻接区域处产生间隙27。由于横截面24的特殊形状，该间隙与圆形的横截面相比被最小化。导体绕组21在各导体线区段上包括十个层L。在宽度方向上，并排布置18个导体区段。

图3a和3b示出了第一导体线绕组的另一实施方式。相同的或相似的构件以相同的参考标号表示。不再对已经描述的构件进行详细的描述。根据图3a和3b的实施方式主要区别在于横截面的形状。在图3a和3b中，示出了在角部处倒圆程度更小的且扁平程度更小的矩形的横截面24。短侧比在根据图2a和2b的实施例中稍长。为此，宽侧比在根据图2a和2b的实施例中稍短。通过在角部处程度更小的倒圆，在彼此邻接的导体区段之间的间隙27构造成更小。例如，将导体区段彼此的布置方案选择为与在图2a和2b中相同。导体绕组21在导体区段上包括八个层L。在宽度方向上并排布置22个导体区段。相同的层L的导体区段同样齐平地位于一个平面中。不同的层L的相叠布置的导体区段同样如在图2a和2b中那样垂直地相叠地基本上齐平地布置。

图4a和4b示出了带有第一导体线绕组21和第二导体线绕组22的线圈20的另一实施方式。相同的或相似的构件以相同的参考标号表示。不再对已经描述的构件进行详细的描述。除了导体线的横截面24的形状外，根据图4a和4b的实施方式的不同点还在于，设置两个导体线绕组21、22。第一导体线21的横截面形状24c被选择为三角形，更确切地说等边三角形。在此，三角形的顶端背离铁心23地伸出。第二导体线的横截面24c同样被构造成等边三角形，但是顶端在与第一导体线的横截面24c相反的方向上指向。在此，一个层L的导体线区段被齐平地同样在共同的平面中彼此邻接地布置。然而，导体线区段在侧面彼此错位地布置，从而导体线区段以齿形的形式分别接合到另一导体线区段的间隙中。以这种方式，以另一导体线填充由一个导体线形成的间隙27。在此，一个层L的两个导体线区段形成共同的齐平的层L。分别交替地构造层L。也就是说，接着第一导体线的层L是第二导体线的层L，之后，又为第一导体线的层L，等等。通过在角部处程度更小的倒圆，在不同的导体线的彼此邻接的导体区段之间的间隙27几乎被填满。导体绕组21、22分别在导体线区段上包括四个层。在宽度方向上并排布置23个第一导体线绕组21的导体区段和22个第二导体线绕组的导体区段。相同层L的导体区段不仅在径向的方向上而且在侧向上齐平地位于一个平面中。

图5a和5b示出了与图4a和4b的导体线绕组21、22的相似的实施方式。然而两个导体线的导体线横截面稍微变化。与横截面24c相反地，根据图5a和5b的横截面24d具有三角形的横截面24c的倒圆的形状。尤其地，三角形的彼此相反指向的顶端被倒圆。相应地，与在根据图4a和4b的实施例中相比，在两个导体线绕组21、22之间的间隙27被构造地稍大。

图6a和6b示出了导体线绕组21、22的另一变型实施方式。在此，相对于根据图5a和5b的倒圆的三角形横截面24d，更扁的横截面24e的形状，并且将在所有角部区域处的圆角选择地更大。以这种方式，相对于根据图5a和5b的间隙27，增大在邻接的导体线绕组之间的间隙27。然而，通过更扁的实施方式可更轻易地实施绕组，因为可更轻易地相叠地且并排地布置各导体线区段。

图7a和7b示出了导体线区段21、22的另一变型实施方式。在此，相对于根据图5a和5b的倒圆的三角形横截面24d，进一步倒圆横截面24f的形状，特别在所有的角部区域处进一步倒圆。相对于根据图5a和5b，通过更大的圆角，增大在邻接的导体线绕组21、22之间的间隙27。

图8a和8b示出了相对于根据图3a和3b的实施例稍微变化的横截面24g。在图8a和8b中示出的横截面24g实施成近似正方形，其中，角部具有很小的圆角，从而在导体线绕组21的彼此邻接的导体线区段之间仅仅产生小的间隙27。利用该实施方式，实现了导体线区段的简单的、分层式的布置方案。

图9a和9b示出了相对于根据图8a和8b的实施例稍微变化的横截面24h。横截面24h同样实施成近似正方形，然而其中，在角部区域处的圆角被选择得比在根据图8a和8b的实施方式中更大。相应地，在邻近的导体线区段之间的间隙27也更大。

图10a和10b示出了相对于根据图9a和9b的实施例稍微变化的横截面24i。横截面24i相对于横截面24h旋转了约45°，并且由此构造成菱形的。在此，同样在此以倒圆的方式构造角部区域，从而在彼此邻接的导体区段之间产生间隙27。

图11a和11b示出了带有六边形的横截面24k的实施方式。在此，导体线区段布置成蜂窝形，从而实现紧密的导体线绕组。利用该实施方式，使在彼此邻接的导体线区段之间的间隙最小化。现在，交替地彼此错开地构造一层L的邻近的导体线区段。相反地，在径向的或垂直的方向上仍然齐平地布置彼此邻近的导体线区段。

最终，在图12中还示出一种实施方式，在其中，导体线绕组21、22并非在径向的方向上相叠地布置，而是在宽度方向上并排地布置。优选地，导体线横截面24被构造成带有在角部区域处尽可能小的圆角的矩形的或正方形的横截面24，从而在导体线绕组之间实现最小的间隙27。通过该紧密的且紧凑的布置方案，在相同的结构空间中将更多导体线区段安置在结构空间中。不同的导体线区段的布置以分层的方式实现。在此，一个层组可具有多个层L。如在图12中示出的那样，横截面本身可具有不同的尺寸和形状。例如，第二导体线的横截面被构造成更扁的矩形。在此，相应的横截面24的彼此邻接的侧彼此对应，从而减小间隙27。

Claims (12)

1.一种用于电机的、特别是用于起动内燃机所用的起动机继电器的电的磁力线圈，所述磁力线圈包括带有第一导体绕组(21)和至少一个第二导体绕组(22)的线圈(20)，其全部具有共同的心部(23)，

其特征在于，

至少一个导体绕组(21，22)具有带有横截面(24)的导体线，其中所述横截面(24)至少局部地被构造成旋转不对称。

2.按照权利要求1所述的磁力线圈，其特征在于，两个或所有导体绕组(21，22)具有带有至少局部地旋转不对称的横截面(24)的导体线。

3.按照权利要求1或2所述的磁力线圈，其特征在于，所述横截面(24)在导体长度上构造成不变的。

4.按照前述权利要求1至3中任一项所述的磁力线圈，其特征在于，从包括下列旋转不对称的导体线横截面的组中选择所述第一导体线的横截面(24)和/或所述第二导体线或所有其它导体线的横截面(24)：卵形的、有棱角的或多边形的，特别是四边形的例如矩形的、正方形的、梯形的、平行四边形的、三角形的、五边形的、六边形的、八边形的、多边形倒圆的、扁平的、椭圆形的、卵形的横截面。

5.按照前述权利要求1至4中任一项所述的磁力线圈，其特征在于，所述导体绕组(21，22)被以分层的方式交替地布置为具有所述第一导体绕组(25)的至少一个层组和所述第二导体绕组(26)的至少一个层组。

6.按照前述权利要求1至5中任一项所述的磁力线圈，其特征在于，所述导体绕组(21，22)被至少部分互补地布置，使得所述两个导体线至少部分地交错接合。

7.按照前述权利要求1至6中任一项所述的磁力线圈，其特征在于，所述导体线的至少一个、优选地两个或所有导体线被构造成通过滚轧成形的一个或多个导体线。

8.按照前述权利要求1至7中任一项所述的磁力线圈，其特征在于，不同的导体绕组(21，22)被分离地缠绕，并且随后被相对彼此布置。

9.一种起动装置(10)、特别是用于起动内燃机的起动机，包括磁力线圈、特别是起动机继电器(13)的磁力线圈，其特征在于，按照前述权利要求1至8中任一项构造所述磁力线圈。

10.一种用于制造按照权利要求1至8中任一项所述的用于电机的、特别是用于起动内燃机所用的起动装置(10)的起动机继电器(13)的磁力线圈的方法，其中，围绕共同的铁心(23)缠绕两个导体绕组(21，22)，其特征在于，

绕所述铁心(23)缠绕至少一个具有带被构造成至少局部旋转不对称的横截面的导体线的导体绕组(21，22)，优选地，绕所述铁心(23)缠绕所有分别具有带被构造成至少局部旋转不对称的横截面的导体线的导体绕组(21，22)。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，相互分离地缠绕所述导体绕组(21，22)的至少一个、优选地相互分离地缠绕所有导体绕组(21，22)。

12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，以分层的方式相对彼此布置所述导体绕组(21，22)。

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