CN103119286B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，其具有换向器和用来在超过温度阈值的情况下切断电流的热过载保护器，其中，该热过载保护器包括能够热变形的保持件和设置在该保持件上的导电的接触件。接触件被构造成独立于电刷而实施的部件，它能够相对于电刷在停用位置与短路位置之间进行调节。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的电机，尤其是用于内燃机的起动电动机。

背景技术

在DE19911070A1中描述了一种带有供电流输送及整流之用的换向器的电机，该换向器装配有用来在放热过多时防止损坏的热过载保护器。利用该热过载保护器，可在超过温度阈值的情况下通过形成短路来切断电流，即，断开熔断保险以切断电路。

为形成短路，利用电刷弹簧的力，使碳刷从其紧贴集流器外罩面的电流输送位置径向向外移动，直至与切断接触件发生接触。碳刷被容纳在用热塑性塑料制成的电刷托架中，所述电刷托架在超过温度阈值时会变软，从而使得电刷弹簧能够移动电刷托架包括容纳于其中的碳刷。

这种设计方案的特点是结构紧凑，在此碳刷必须被移动以产生短路。在移动运动中，碳刷须保持被供以电流，以便能够在碳刷与切断接触件接触时引起短路。

发明内容

基于此，本发明的目的是，以简单的构造方式为电机配备可靠的热过载保护器。

根据本发明，这一目的是通过权利要求1中的特征得以实现的。各从属权利要求给出了适宜的改进方案。

本发明涉及带有供电流输送及整流之用的换向器以及热过载保护器的电机，所述热过载保护器应当确保在超过温度阈值的情况下切断电流馈送。换向器包括与电机的电枢轴相连的集流器和电刷，电刷紧贴集流器的外罩面并通过集流器将电流输送到电枢绕组上。用来切断电流的热过载保护器除了具有能够热变形的保持件之外，还包括设置在该保持件之中或之上的导电的接触件，该接触件能够在停用位置与通过至少一个电刷使电路短路的位置之间进行调节。该接触件构造成一个独立于电刷而实施的部件，相对于电刷来说，该接触件在停用位置与短路位置之间的转换实现了一种调节运动。在短路位置中，接触件和电刷接触，或者接触件和与电刷电连接的部件接触，电路因而发生短路，并使得电流被切断，从而可使温度不再继续升高。

与现有技术相比，这一设计方案具有这样的优点，即，电刷以及电刷支架或者说电刷托架原则上不必为了到达短路位置而运动。为实现短路，无需使电刷或电刷支架运动，而仅需接触件进行运动。此种设计的好处在于电刷至少基本上能够与壳体固定地被支承，仅为了补偿磨损可能要稍稍移动一小段距离，从而也使到电刷的电流馈送不发生距离改变或仅有微小的距离改变。在到电刷的电流馈送方面不存在问题，因而在短路位置上也能确保到电刷的电流馈送，这一点是在电路中产生短路以及将熔断保险断开或熔断的前提条件。这样就在整体上简化了换向器及热过载保护器的区域的结构设计。

接触件设置在可以发生热变形的保持件上。保持件可以是接触件的托架，或者只设置在接触件在停用位置与短路位置之间的调节路径中。当温度升高时保持件会作出反应并且能够在超过温度阈值时将接触件转换到短路位置中。保持件尤其可由一种在超过温度阈值时会变形的热塑性塑料制成，其中在这种情况下，这种变形是将接触件调节到短路位置中的前提条件。原则上，也可考虑会对温度升高起反应的其他材料、比如双金属元件(Bimetallelemente)。在保持件实施为双金属件的方案中，保持件和接触件也可实施为同一个一体式的部件。

在保持件是接触件的托架的情况下，保持件连同接触件一起有利地在停用位置与短路位置之间进行调节运动。若相反地保持件位于接触件的调节路径上，那么温度的升高导致保持件离开接触件的调节路径并能够直达短路位置。在这种情况下，接触件和保持件执行不同的运动。

在适宜的设计方案中，配置有弹簧件，该弹簧件尤其可以独立于接触件的方式构造，并且该弹簧件对接触件施加力作用进入短路位置中。当然弹簧件与接触件也可单件式地构造，例如这样：接触件的一个区段构造成弹簧，该弹簧支撑在电机的壳体上。

以利用接触件把两个用以对电机的电枢进行供电的电刷相互直接电连接的方式，或者以利用导线使其中一个电刷短路的方式来产生短路。在后一实施方案中，通过由在短路时产生的大电流熔断该导线，该导线可用作熔断保险。

可热变形的保持件有利地布置在一个会使其遭受电机中相对较大的升温的位置中。由此，可有利地将保持件的至少一个区段邻近集流器外罩面设置或者使保持件的一个区段邻近集流器的一个电刷布置。优选的是将保持件容纳在电刷支架的一个拓展部(该拓展部也是电刷的托架)中。但是，保持件也可以设置在电刷支架的外部，其中，可在电刷支架中设置凹口，利用该凹口，可在短路位置中使得接触件的一个区段与电刷接触。

使接触件在停用位置与短路位置之间转换的调节运动既可以是平移运动，也可以是旋转运动，或者还可以是平移与旋转的混合调节运动。在一简单而又有利的设计方案中规定，接触件以平移或者移动的方式设置，其中既可以考虑沿电机的轴线方向的移动，又可以考虑横向于轴线方向的移动。

附图说明

其他的优点及适宜的实施方式可从其他权利要求、附图及附图说明中获知。在附图中：

图1是带有起动电动机的用于内燃机的起动装置的纵剖视图；

图2是电机的换向器连同用来产生短路的接触件的正视图；

图3是换向器的俯视图，其中，电接触件处于停用位置中；

图4是与图3相对应的换向器的示图，但是本图中的接触件处于短路位置中，在此，两个电刷相互电连接；

图5是换向器沿图3的剖切线V-V剖开后的示图；

图6是换向器沿图4的剖切线VI-VI剖开后的示图；

图7示出了在热过载保护器的另一实施方式中的换向器，在该热过载保护器中，接触件被容纳在电刷的电刷支架的拓展部中，图中的接触件处于停用位置中；

图8是与图7相对应的示图，但是图中的接触件处于短路位置中；

图9是图7和图8所示实施例的热过载保护器的各部件分解示意图。

具体实施方式

在上述附图中，同样的部件均配以相同的附图标记。

图1是起动装置的纵剖视图。在图1中示出了起动装置10。该起动装置10例如具有起动电动机13和接通继电器16。起动电动机13和接通继电器16固定在同一驱动端轴承盖19上。起动电动机13的功能是用于在起动小齿轮22啮合入内燃机(这里未示出)的齿环25中时驱动此起动小齿轮。

起动电动机13带有作为壳体的极管28，该极管在内周面上承载有极靴31，这些极靴分别由励磁线圈34包绕。极靴31又围绕着电枢37，所述电枢具有用金属片40组装成的电枢叠片43和布置在槽46中的电枢绕组49。电枢叠片43被压装在驱动轴44上。另外，在驱动轴44的远离起动小齿轮22的端部上安装有一换向器52，所述换向器可由多个单独的换向器片55构成。换向器片55以公知的方式与电枢绕组49通电相连，使得当换向器片55通过碳刷58接通电流时电枢37在极管28中产生旋转运动。在接通继电器16与起动电动机13之间设置有馈电线61，在接通状态下，该馈电线既对碳刷58、也对励磁线圈34供电。驱动轴44在装有换向器的那一侧上以轴头64支撑在滑动轴承67中，而该滑动轴承则又位置固定地保持在换向器轴承盖70中。换向器轴承盖70又借助于分布在极管28圆周上地设置的拉杆73(例如通过2、3或4个螺栓)而固定在驱动端轴承盖19中。在此处，极管28支撑在驱动端轴承盖19上，而换向器轴承盖70则支撑在极管28上。

在驱动方向上，所谓的太阳轮80连接在电枢37上，该太阳轮是行星齿轮传动机构83的一部分。该太阳轮80被多个(一般是三个)行星轮86包围，所述行星轮借助于滚动轴承89支撑在轴颈92上。行星轮86在一靠外侧支承在极管28中的空心轮95中滚动。在朝向从动侧的方向上，行星架98连接在行星轮86上，轴颈92被容纳在该行星架中。行星架98又支承在中间轴承101以及设置在该中间轴承之中的滑动轴承104中。中间轴承101被设计成盆状，使得行星架98以及行星轮86均得被容纳于其中。此外，在盆状的中间轴承101中设置着空心轮95，该空心轮最后由一盖子107相对于电枢37封闭。而且中间轴承101以其外周面支撑在极管28的内侧上。电枢37在驱动轴44的远离换向器52的端部上还具有另一轴头110，该轴头同样被容纳在滑动轴承113中。滑动轴承113则被容纳在行星架98的中心孔中。行星架98与从动轴116一体地连接。该从动轴116以其远离中间轴承101的端部119支撑在另一固定于驱动端轴承盖19中的轴承122中。从动轴116被分成不同的区段：在设置于中间轴承101的滑动轴承104之中的区段之后是一带有所谓的直齿啮合部125(内啮合部)的区段，该区段是所谓的轴毂连接结构的一部分。在这种情况下，轴毂连接结构128可使带动件131沿轴向方向直线滑动。该带动件131是套筒形的凸起部，它与自由轮137的盆状外环132是一体的。自由轮137(矫直制动装置(Richtgesperre))另外还包括内环140，此内环设置在外环132的径向内部。在内环140与外环132之间设置有夹紧件138。夹紧件138与内、外环协同作用以防止外环与内环之间发生第二方向上的相对转动。换言之：自由轮137使得内环140和外环132之间的相对运动只能沿一个方向进行。在这一实施例中，内环140与起动小齿轮22及其斜齿啮合部143(外斜齿啮合部)一体地实施。

为求完整，这里尚需对啮合机制作说明。接通继电器16具有销150，该销是导电触点，它连接在电起动器电池(图中未示出)的正极上。销150穿引过继电器盖153。继电器盖153封闭了继电器壳体156，该继电器壳体借助于多个固定件159(螺栓)固定在驱动端轴承盖19上。在接通继电器16中还设置有牵引线圈162和保持线圈165。牵引线圈162和保持线圈165在接通状态下分别会产生电磁场，所述电磁场流过(由可导电磁的材料制成的)继电器壳体156、可线性运动的电枢168以及电枢搭铁171。电枢168承载有连杆174，当电枢168线性牵引时，该连杆将朝控制栓177的方向运动。随着连杆174向控制栓177运动，控制栓将从静止位置出发朝着两个触点180和181的方向运动，从而使安装在控制栓177的朝向触点180和181的端部上的触桥184将两个触点180和181相互导电地连接到一起。由此，电流将从销150出发，经过触桥184，被导引至馈电线61并因而导引到碳刷58。此时，起动电动机13被供电。

接通继电器16或者说电枢168除此之外还有任务，即，利用牵引件187使可转动地设置在驱动端轴承盖19上的杆运动。杆190一般被设计成叉形杆，该叉形杆以其两个“叉头(图中未示出)”在外周面包围住两个圆盘193和194，从而使一夹持在这两个圆盘之间的同步圈197克服弹簧200的阻力向着自由轮137运动，并因此使起动小齿轮22啮合入齿环25中。

从图1中可进一步看出，在换向器52的区域内设置有一热过载保护器300，该热过载保护器的功能是：在超过温度阈值的情况下导致电流中断。在后面的附图中详细地绘出了该温度过载保护器300，它包括可移动地设置在电机壳体之内的接触件，该接触件能够在停用位置与短路位置之间调节，当其位于短路位置中时，接触件直接将使电刷58相互连接以形成短路，其中，短路时产生的大电流将导致电路中的熔断保险元件熔断，从而令电路断路。

在图2至6中示出了带有热过载保护器300的换向器52的第一实施例。热过载保护器300包括一电接触件305，该接触件构成电枢桥，并被容纳在用热塑形材料制成的保持件306中。接触件305位于两个相邻放置的碳刷52的轴向端面上，它在短路位置中可被调节到一与两个碳刷58直接相连的位置中。接触件305被固定地容纳在用热塑性材料制成的保持件306中，保持件配有插销307，该插销插入在导电轨304中的凹口中。导电轨304形成引导电流的部件，其与其中一个碳刷58电连接。电刷板303相对于导电轨304平行地延伸，电刷板接地，并且，用来容纳碳刷58的电绝缘的电刷支架302固定在所述电刷板上。其中一个电刷58与电刷板303电连接，而第二电刷58则与导电轨304相连。

保持件306是热过载保护器300的组成部分并且由弹簧件308朝向碳刷58的方向施加力作用。弹簧件308设计成压力弹簧，其支撑在导电轨304上，其中力方向与电机的纵轴线309平行。通过插销307将保持件306以如下方式固定在导电轨304的凹口中，即，使得保持件306连同被容纳于其中的电接触件305可以沿着电机纵轴线309的方向轴向移动。

在图3和图5中示出了热过载保护器300位于停用位置中，此时接触件305与碳刷58保持间隔，因而在两个碳刷58之间未通过接触件305产生直接的电连接。与此相反，图4和图6中示出的热过载保护器300位于短路位置中，此时接触件305与两个碳刷58相接触，因而碳刷之间形成直接的电接触。由此产生的大电流将导致熔断保险元件熔断，从而切断电路。

在停用位置中，插销307克服弹簧件308的力将保持件306保持在导电轨304上。当超过温度阈值时，保持件306在插销307区域内的材料变软，因此插销307不能继续维持其保持功能，保持件306连同容纳于其中的接触件305受到弹簧件308的力作用而轴向地调节到接触位置或者说短路位置中。

通过突出部310建立与碳刷58的接触，所述突出部与接触件305单件式地构造且指向碳刷58的方向。电刷支架302在其朝向接触件305的端面上配置有凹口，处于接触位置或者说短路位置中时，突出部310穿过所述凹口以与碳刷58发生接触。

根据图5和图6的剖视图中可以看出，碳刷58在其各自的电刷支架302中是通过调整弹簧311支撑的，所述调整弹簧对碳刷58沿朝向集流器301的外罩面方向持续地施力，并由此即便在碳刷因摩擦导致磨损的情况下仍能保持持久的接触。调整弹簧311的作用方向与弹簧件308的作用方向是正交的。

在图7至图9中示出了带有热过载保护器300的换向器52的另一实施例。热过载保护器300包括立柱形的接触件305、构成绝缘盖的热塑性保持件306以及实施成压力弹簧的弹簧件308，其中构件305、306和308都被容纳在碳刷58之一的电刷支架302的拓展部314中。拓展部314位于电刷支架302的周面上，且位于该周面的远离相邻碳刷的那一侧。在拓展部314之内，接触件305可沿周向或者沿着相对于纵轴线309的横向方向移动。在拓展部314中，接触件305由弹簧件308朝向碳刷58的方向施加力作用。

立柱形的接触件305通过绞合线312与导电轨304电连接。分配有热过载保护器300的碳刷58通过另一绞合线313与接地的电刷板303相连。

在图7所示的停用位置中，立柱形的接触件305与碳刷58保持间隔，因而不发生短路。接触件305被保持件306与碳刷间隔开地保持，其中，如图9所示，保持件306形成绝缘盖，其以与外壳固定的方式容纳在拓展部314中。保持件306具有两个突出区段，在这两个突出区段之间留有凹口，立柱形接触件305上的突出部穿过该凹口。在正常情况下，也就是说在低于阈值的温度情况下，保持件306上的突出区段与碳刷58间隔开地保持接触件305。而一旦超过温度阈值，保持件306上的突出区段即熔化，因此，接触件305通过弹簧件308施加的力移动而与碳刷58接触，并且轨道303与304之间通过第一绞合线312、接触件305、碳刷58以及第二绞合线313发生短路。

第二绞合线313的线直径比与接触件305相连的第一绞合线313的线直径小。线径较小的第二绞合线313是熔断保险元件，它在短路时产生的相应大的电流的作用下会熔断，图8中象征性地绘出了这一现象。

Claims (12)

1.一种电机，所述电机具有换向器(52)和用来在超过温度阈值的情况下切断电流的热过载保护器(300)，所述换向器具有与电机的电枢轴(44)相连的集流器(301)和贴靠在该集流器(301)的外罩面上的电刷(58)，其中，所述热过载保护器(300)包括能够热变形的保持件(306)以及保持在该保持件(306)上的导电的接触件(305)，该接触件能够在停用位置与通过至少一个电刷(58)使电路短路的短路位置之间进行调节，所述接触件(305)是独立于电刷(58)实施的部件，该接触件相对于至少一个电刷(58)能够在停用位置与短路位置之间进行调节，其中在短路位置中，所述接触件(305)与电刷(58)接触或者与和电刷(58)电连接的部件接触，所述接触件(305)通过实施成独立部件的弹簧件(308)施加力作用进入短路位置中，其特征在于，所述接触件(305)设置在能够热变形的保持件(306)上，该保持件是所述接触件(305)的托架，以及所述保持件(306)连同所述接触件(305)一起在停用位置与短路位置之间进行调节运动。

2.一种电机，所述电机具有换向器(52)和用来在超过温度阈值的情况下切断电流的热过载保护器(300)，所述换向器具有与电机的电枢轴(44)相连的集流器(301)和贴靠在该集流器(301)的外罩面上的电刷(58)，其中，所述热过载保护器(300)包括能够热变形的保持件(306)以及保持在该保持件(306)上的导电的接触件(305)，该接触件能够在停用位置与通过至少一个电刷(58)使电路短路的短路位置之间进行调节，其中所述保持件(306)对温度升高作出反应并且能够在超过温度阈值时将所述接触件(305)转换到短路位置中，所述接触件(305)是独立于电刷(58)实施的部件，该接触件相对于至少一个电刷(58)能够在停用位置与短路位置之间进行调节，其中在短路位置中，所述接触件(305)与电刷(58)接触或者与和电刷(58)电连接的部件接触，所述接触件(305)通过实施成独立部件的弹簧件(308)施加力作用进入短路位置中，其特征在于，所述接触件(305)设置在能够热变形的保持件(306)上，其中，所述保持件(306)位于所述接触件(305)的调节路径上并且在温度升高时所述保持件(306)离开所述接触件(305)的调节路径，从而使所述接触件(305)能够到达短路位置，其中所述接触件(305)和所述保持件(306)执行不同的运动。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述保持件(306)由热塑性塑料制成。

4.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述接触件(305)在短路位置中使两个电刷(58)相互电连接。

5.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述接触件(305)在短路位置中使电刷(58)与导线(313)电连接。

6.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述保持件(306)的至少一个区段以与集流器外罩面相邻的方式设置。

7.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述保持件(306)的至少一个区段以与电刷(58)相邻的方式设置。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述保持件(306)被容纳在用来容纳电刷(58)的电刷支架(302)的拓展部(314)中。

9.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述接触件(305)以能够移动的方式被支承。

10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述接触件(305)以能够沿所述电机(13)的轴线方向移动的方式被支承。

11.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述接触件(305)以能够横向于所述电机(13)的轴线方向移动的方式或者以能够沿周向移动的方式被支承。

12.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述电机是用于内燃机的起动电动机(13)。