CN103887906B - 用于将磁体固定在电机中的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将多个磁体(31)固定在电机、尤其是起动装置(10)中的设备。其中，所述磁体(31)被容纳在用作壳体的极管(28)的内圆周(228)上并且包围电枢(37)，其中，所述磁体(31)呈穹顶状地被容纳在所述极管(28)中并且通过止动弹簧(202)相对彼此夹紧在所述极管(28)的内圆周上，其中，所述止动弹簧(202)借助开口(208)可被锁止在所述极管(28)的凸起(206)上，其特征在于，所述开口(208)沿着朝向所述凸起(206)的方向变细。

Description

用于将磁体固定在电机中的设备

技术领域

本发明涉及用于将磁体固定在电机中的设备。

背景技术

专利文献DE3048337A1涉及一种电机，尤其是一种用于内燃机的起动装置。在该具有圆形横截面的电机的壳体中，呈圆弓形构造的永磁体靠置在壳体的内壁上。所述永磁体在充分利用穹顶效应的条件下借助靠置在两个相邻的永磁体的纵向侧上的、具有弹性的保持件而被保持在所述壳体中。所述保持件设有在轴向方向上起作用的、具有弹性的预紧元件，所述预紧元件靠置在两个相邻的永磁体的一个端面上，其中，这两个相邻的永磁体在另一个端面上紧靠向被挤出壳体的横档上。

专利文献DE10148652A1涉及一种直流电机以及一种用于将磁体固定在直流电机的极壳上的方法。在极壳上设置了一个磁体保持装置，磁体、尤其是永磁体被保持在所述磁体保持装置上。所述磁体保持装置被固定在所述极壳的内圆周上并且由一个环状的保持外罩构成。所述保持外罩包括至少一个在轴向方向上延伸的、不间断的狭缝。

在大多数今天通常所使用的、具有不包括通量导通元件的永磁励磁装置的起动装置中，磁体通常通过u型构造的止动弹簧来保持。位于极壳中的、被压向内部的横档嵌入所述止动弹簧内的凹槽中。因此，相对于电刷板而言，就形成了一个特定的安装位置。所述呈u型构造的止动弹簧的居中的一条边从内部靠置在极壳上，而U的两条侧边则支撑在相邻的磁体上。为了易于接合，在所述横档与所述止动弹簧内的凹槽之间就需要有相对较大的间隙。因此，所述磁体的位置就可在所述弹簧以右侧和左侧靠置在所述极壳的横档上之间变动。根据接通起动装置时在周向上所出现的大作用力，磁体可独立或者共同地在周向上移动。例如在起动机的其他实施方式中，实现了通过粘接的固定。

在包括了由软铁构成的通量导通元件的起动装置中，磁体是通过环状的止动环而被保持的并且一起通过横档被支撑在极壳中。在这里，为了便于组装，也设有相对较大的接合间隙。但在这种解决方案中，在起动机的几次接通操作以后，就会出现稳定的最终位置。

发明内容

通过根据本发明所提出的将凹槽设计在止动弹簧中，磁体相对于电刷板的位置就得到了明显改善。还仅剩下一个不可避免的变化，即由用于止动弹簧中的凹槽的冲压件的制造公差以及极壳中的横档宽度的制造公差所产生的变化。此外，将由磁体和止动弹簧构成的组合接合进电机的极壳中还可在一个宽宽的凹槽中实现，那么就在推进最终位置时达到间隙的最小化。由此避免了在将磁体置入极壳中以及将其固定时否则就是必需的、高精度的接合辅助工具的应用。

例如可在制造流程中省去麻烦的、用于补偿磁体的宽度公差的安装辅助工具，或者可省去麻烦的、在周向上延伸且由塑料构成的外罩，可省去由类似材料构成的外罩或者是省去构造为缠绕式导体的外罩，或者还可省去容易受到干扰的涂胶站。即便是在上面所列举的替选紧固方案中，也需要相对于电刷板而言尽可能无间隙的定向。

通过限制磁体的可移动性，明显限制了工作特性曲线的变化，因而就能够限制控制工作点上所容许的误差。

附图说明

下面借助附图进一步说明本发明。

其中示出：

图1为具有永磁励磁装置的电机(在此由起动装置构成)的纵剖面图；

图2为如图1的电机的横截面图，其中包括电枢、电枢线圈、永磁体和用作壳体的极管；

图3为在两个永磁体之间的止动弹簧的放大图示；以及

图4为止动弹簧在电枢侧的视图；

图5为位于止动弹簧与构造在用作壳体的极管的内圆周上的凸起之间的、缩小的接合间隙的图示。

具体实施方式

由如图1的图示中可以看出一种电机、尤其是一种起动装置的纵剖面图。

起动装置10例如具有起动马达13和预啮合致动器16(例如被构造为继电器或者是起动继电器)。所述起动马达13和所述电动的预啮合致动器16均被固定在同一个驱动端轴承盖19上。所述起动马达13在功能方面用作在当起动小齿轮22与在图1中未示出的内燃机的齿环25相啮合时驱动该起动小齿轮22。

起动马达13具有极管28作为壳体，该极管在其内周上承载永磁体31。永磁体31又包围着电枢37，所述电枢具有由薄片40构成的电枢组43以及被布置在槽口46中的电枢线圈49。所述电枢组43被压装到主动轴44上。此外，在主动轴44的背向起动小齿轮22的端部上设置一个换向器52，所述换向器还由多个单独的换向器片55构成。所述换向器片55以已知的方式与电枢线圈49这样电连接，使得在通过碳刷58给换向器片55通电流时，出现电枢37在极管28中的转动运动。被布置在预啮合致动器16与起动马达13之间的馈电装置61在接通状态下给碳刷58提供电流。主动轴44在换向器侧以轴颈64支撑在滑动轴承67中，所述滑动轴承又位置固定地被保持在换向器轴承盖70中。所述换向器轴承盖70又借助被布置为沿极管28的圆周分布的拉杆73(螺钉、例如2、3或4个)而被固定在驱动端轴承盖19中。在此，极管28支撑在驱动端轴承盖19上，并且换向器轴承盖70支撑在极管28上。

从从动方向上看来，与电枢37相接的是太阳轮80，所述太阳轮构成了周转齿轮传动机构、尤其是行星齿轮传动机构83的一部分。太阳轮80被多个行星轮86(通常为三个行星轮86)包围，所述行星轮借助滚动轴承89被支撑在轴颈92上。行星轮86在空心轮95中滚动，所述空心轮经由中间轴承101从外侧支撑在极管28中。在朝向从动侧的方向上，一个行星齿轮架98与行星轮86相接，轴颈92容纳在所述行星齿轮架中。所述行星齿轮架98又被支承在中间轴承101以及被布置在该中间轴承内的滑动轴承104中。所述中间轴承101这样被设计为钵状，使得无论是行星齿轮架98还是行星轮86均被容纳在该中间轴承内。此外，空心轮95也被布置在钵状的中间轴承101内，该空心轮通过盖体107相对于电枢37密封。电枢37在主动轴44的远离换向器52的端部上具有另一个轴头110，该轴头同样被容纳在滑动轴承113内。所述滑动轴承113又被容纳在行星齿轮架98的一个中心孔内。所述行星齿轮架98一体式地与从动轴116相连接。从动轴116以其远离中间轴承101的端部119支撑在另一个轴承122内，该轴承则被固定在驱动端轴承盖19内。

从动轴116被分成不同的部段：因此，紧接着被布置在中间轴承101的滑动轴承104内的部段的是一个具有斜齿部125的部段，该部段构成了轴毂连接结构128的一部分。在这种情况下，所述轴毂连接结构128随着传动件131相对于轴的转动方向的向后的旋转运动而实现轴向的滑动。传动件131是一个套状的突起，其一件式地与自由轮137的钵状外环132相连接。此外，所述自由轮137(单向离合装置)还包括内环140，所述内环径向地被布置在外环132中。在所述内环140与所述外环132的键槽之间布置有夹紧件138。所述夹紧件138在与内环140和外环132的共同作用下避免了外环132与内环140之间在第二个方向上发生相对转动。换句话说：自由轮137实现了在内环140与外环132之间的仅在一个方向上的旋转的相对运动。在这个实施例中，内环140被实施为与起动小齿轮22及其斜齿部143(外斜齿部)呈单件式。

此外，电动的预啮合致动器、起动继电器16或者说可线性运动的磁芯168还具有这样的任务，即：利用牵引元件187使得以可转动运动的方式布置在驱动端轴承盖19中的杠杆190发生运动。杠杆190(通常被实施为叉形杠杆)以两个在此未示出的“尖齿”作用在两个盘片193与194之间，以便由此使起动小齿轮22与图1中未示出的内燃机的齿环25相啮合。

下面来说明啮合机制。电动的预啮合致动器16具有连接螺栓150，其构成了一个电触点，并且在安装在车辆中的情况下该电触点被连接到电动的起动机电池(图1中未示出)的正极上。所述连接螺栓150被引导穿过盖体153。第二螺栓152为电动的起动马达13的连接端，所述连接端通过馈电装置61(粗绞合线)供电。盖体153将由钢制成的壳体156封闭起来，所述壳体借助多个固定元件159(螺钉)而被固定在驱动端轴承盖19上。在电动的预啮合致动器16中，在继电器盖体153内布置有用于向叉形杠杆190施加牵引力的进给装置174以及由触点180、181和触桥184构成的电开关装置161。起动继电器16具有保持线圈162和吸引线圈165。这两种线圈162、165分别在接通的状态下引起这样一个电磁场，所述电磁场流过构件：继电器壳体156、磁芯168和衔铁轭铁171。

图2示出了图1中所示的、尤其是被设计为起动装置的电机的横截面。

如图2可知，多个磁体、尤其是永磁体31被容纳在极管28的内圆周上。在所述磁体之间，在这些永磁体的端面上可以看出具有有弹性预紧元件的u型保持件。

在如图2的图示中涉及到6个永磁体31，所述永磁体靠置在极管28的内圆周228上，所述极管用作起动马达13的壳体。止动弹簧202在周向上分别具有簧片204，永磁体31通过这些簧片在轴向方向上被固定。在如图2的图示中，轴向方向延伸到附图所在平面中。靠置到极管28的内圆周228上的永磁体31包绕着起动马达13的电枢37。

图3以放大比例示出了位于两个永磁体之间的止动弹簧的端部。

由如图3的图示中得出，在该图中，两个相互间隔的永磁体借助止动弹簧202而靠置到极管28的内圆周228上。在图3中以放大比例示出的止动弹簧202包括居中边210以及与其以U型相接的侧边212。侧边212其中的一条边靠置在固定在极管28的内圆周228上的永磁体31的一个侧缘上。出于图示性的原因，仅可以部分看出与图3中所示的侧边212相对的对应侧边，因为其大部分被永磁体31所覆盖。

从如图3的立体图中可以看出，在该处所示的止动弹簧202的居中边210上，设有呈矩形或者正方形的开口208。所述开口208被边缘224限定。在这种情况下，不局限于，开口208是否是正方形，还是矩形，还是被构造为其他几何形状。

在止动弹簧202的纵向方向上看来，与开口208相接的是一个隆起的区域214，该区域在轴向方向上延伸。这个区域214在止动弹簧202的居中边210中一直延伸到开口208。

由如图3的图示中得出，在所示的状态下，居中边210以其开口208啮合到一个尤其是被构造为定位横档的凸起206中，所述凸起位于起动马达13的用作壳体的极管28的内圆周228上。被构造为定位横档的凸起206以其端面靠置在开口208的边缘224的正端面的一个棱边上。永磁体31和止动弹簧202在所述壳体的外部相向或者说相互接合。永磁体和止动弹簧用鸢尾状工具(Iriswerkzeug)或者通过具有锥状内轮廓的圆环推动，以便形成小于极管28的内直径的外直径。然后，这样预张紧的组合就被推进极管28中，使得极管28的定位横档206位于“通道202”内。那么，当定位横档206到达凹槽208的端部时，即结束轴向实施的推动操作。所述鸢尾状工具或者锥状的圆环留在开口前，并且，永磁体31连同弹簧一起靠置在极管28的内壁上。在此，止动弹簧210的具有凹槽208的端部必须被推过横档206，并且通过该楔形的横档被施加到更小的分度圆上，进入相对较宽的凹槽208中，然后，通过由永磁体31和止动弹簧202构成的组合的运动方向的反转，重新进入所期望的最终位置。

在上述作为替选方案说明的第二接合方案中，所述凹槽在接合时的精确性相对较差，因为处于应力下的由永磁体31和止动弹簧202所构成的组合在事后几乎不可能旋转。在首先所说明的做法下，上述组合在横档206进入槽口202时仍然没有靠置到极管28的内侧上。因此，相对于极管28，就相对容易发生旋转。只有在进一步推进极管28中时，上述组合才会微微松弛，从而在极管28与由永磁体31和止动弹簧202所构成的组合之间出现显著的摩擦力。

如图4的图示为位于两个永磁体之间的止动弹簧的由电枢侧、也就是说从起动马达13的中心观察的俯视图。

从如图4的图示可以看出，止动弹簧202具有开口208。所述开口在如图4的图示中位于止动弹簧202的居中边210上。止动弹簧202的两个侧边212则由居中边210起从该附图所在平面伸出，这两条侧边分别靠置在待固定的永磁体31的侧缘上。

从如图4的图示中得出，止动弹簧202以其开口208被轴向地锁止在尤其是被构造为定位横档的凸起206上。在如图2所示的实施方式中，由于在那里所示的被构造为矩形或者正方形的开口208的几何形状，产生接合所需的相对较大的平行间隙216。相对于止动弹簧202而言，所述平行间隙216在轴向方向上延伸。由于所示的间隙216，止动弹簧202尽管更易于安装，但也由于这个平行间隙216而形成了止动弹簧202、尤其是在开口208的区域内相对于被构造为定位横档的凸起206的侧翼而言在周向上的相对运动性。这又引起位置误差，在根据图4中的实施方式来配置止动弹簧202时可能会相对于永磁体31的最终定位出现该位置误差。

从如图5的图示中可以看出，根据本发明构造的永磁体的止动弹簧固定装置在极管的内圆周上的锁止。

从如图5的立体图中可以看到，即便是在止动弹簧202的这种实施变型中，永磁体31也是被固定在起动马达13的用作壳体的极管28的内圆周228上。所述止动弹簧202包括居中边210，开口208位于其上。开口208被边缘224包围。侧边212从止动弹簧202的居中边210起平行于待固定的永磁体31的侧缘从附图所在平面延伸出。从如图5的图示中还可以看出，在这种实施变型中，这样来优化开口208，使得在其边缘224与尤其是被构造为定位横档的凸起206的第一侧壁220和第二侧壁222之间形成狭窄的间隙218。这就是说，开口208在其距凸起206的最大伸进极管28内腔的端部较远的一侧较宽，而在其距凸起206的最大伸进极管28内腔的端部较近的一侧较窄。所形成的狭窄的间隙218必然使止动弹簧202能够更准确地被定位在用作壳体的极管28的内圆周228上。所述狭窄的间隙218所容许的公差越小，止动弹簧202、进而永磁体31就越能够实现更加精准确切地定位在极管28的内圆周228上。在如图5的实施变型中，被构造为定位横档的凸起206设有斜面226。如果止动弹簧202是由右向左地被推进由待固定的永磁体31的侧缘所限定的空间内，那么，只有在经过斜面226直到进入侧壁220和222的彼此比较相互远离的区域内并且接着向右回移到侧壁222和220的彼此较少相互远离的区域内之后，止动弹簧202才能够锁止在被构造为定位横档的凸起206上。在由左向右推进时，就不会出现运动方向的反转。当定位横档206以较小的接合间隙218到达边缘224的端部时，接合过程即结束。在凸起206与开口208之间设有至少一个楔形的间隙218。磁体31由此具有极小的位置公差。因此，开口208至少在一侧上在极管28的内腔的周向上收紧，由此开口宽度变窄。因此，替选方案是，如图所示，开口208可在两个侧面上在周向方上、即朝向磁体31的方向上并且由此朝向其内部的方向上收紧，由此开口宽度变窄。

通过根据本发明所提出的解决方案，在其中出现变窄的间隙218，就可明显限制电刷旋转的偏差(Streuung)以及由此带来的不同的工作特性曲线，并且同时限制电刷磨损的偏差，因此，整体看来，就实现了各个电机范例的功率的轻微偏差。由此，在将永磁体31置入极管28中时，就无需目前所使用的、具有高精度的接合辅助工具。此外，通过根据本发明所提出的解决方案，作为替选方案，可省去在周向方向上被构造为具有弹性的、由塑料构成的外罩，并且避免永磁体31容易受到干扰地粘连在极管28的内圆周228上。

Claims (12)

1.一种用于将多个磁体(31)保持在电机中的设备，其中，所述磁体(31)容纳在用作壳体的极管(28)的内圆周(228)上并且包围电枢(37)，其中，所述磁体(31)呈穹顶状地容纳在所述极管(28)中并且通过止动弹簧(202)相对彼此夹紧在所述极管(28)的内圆周上，其特征在于，所述止动弹簧(202)能够借助开口(208)被锁止在所述极管(28)的内圆周上的凸起(206)上，其中，所述开口(208)沿着朝向所述凸起(206)的方向变细。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述凸起(206)与所述开口(208)的边缘之间是至少一个楔形的间隙(218)，所述磁体(31)由此具有极小的位置公差。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述止动弹簧(202)基本上呈U型，具有一条居中边(210)和两条侧边(212)，其中，所述开口(208)位于所述居中边(210)中，所述极管(28)的凸起(206)卡锁在所述开口中。

4.根据权利要求中1或2所述的设备，其特征在于，所述止动弹簧(202)的开口(208)与所述凸起(206)的具有不同间隔的侧壁(220，222)构成变窄的间隙(218)，其中，所述开口(208)在其距所述凸起(206)的最大程度伸入极管(28)内腔的端部较远的一侧较宽，而在其距所述凸起(206)的最大程度伸入极管(28)内腔的端部较近的一侧较窄。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述开口(208)在终端位置的区域内呈矩形或者梯形。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述开口(208)在从较大间隔的侧壁(220)到较小间隔的侧壁(222)的过渡区域内呈弧形。

7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，在所述止动弹簧(202)的居中边(210)中设有与轴线平行的隆起(214)，所述隆起使所述凸起(206)在接合时的卡锁更加容易。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述与轴线平行的隆起(214)设置为，其在轴向接合运动时经过在所述极管(28)的内圆周(228)上的所述凸起(206)。

9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述凸起(206)具有斜面(226)。

10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述极管(28)的内圆周(228)上布置多个在周向上相互间隔的凸起(206)。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电机是起动装置(10)。

12.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述凸起为定位横档。