CN104124601B - 用于制造电机的集电器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造电机的集电器的方法，其中，以烧结方法产生具有彼此关联的换向器叶片的叶片组，接下来将叶片组放置在所述集流器的基体上，并且最后使所述换向器叶片分离。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造电机的集电器的方法。
背景技术
在一种由文献DD 160 423公开的用于制造电机的集电器的方法中，集电器的基体是在成型工序中制造完成并随后通过电镀技术设置金属涂层。为构成叶片，在涂层上加工出凹槽。
文献DE 10 2007 058 911 A1公开了一种电起动马达中的集电器，其中所述集电器具有铜制成的叶片，在叶片上连接有由铝构成的电枢线圈。所述铝导体的端部具有以接触套形式的、由铜制成的管段，从而避免铝导体的端部上发生腐蚀。
发明内容
本发明的目的是利用简单的措施制造一种重量减轻的电机的集电器。
依据本发明，该目的通过权利要求1所述的特征得以实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。
按照如本发明所述方法制造而成的集电器或换向器是用于向电机的电枢传输电流的换向装置的一部分。此处的电机指的是例如用于起动装置的起动马达，内燃机可以通过该起动马达起动。所述电机例如可被实施为带有永久激励的或电激励的直流电动机。在优选的实施方案中，所述电机被构造为内部转子电动机。
所述集电器与电机的转子轴或电枢轴连接。通过集电器对电枢中的电枢线圈通电。所述集电器在其圆周上具有很多单个的叶片，这些叶片分别被实施为绕组元件的电枢线圈电连接并且贴靠在受弹簧力加载的电刷上以传输电流。
在如本发明所述的方法中，首先以烧结方法制造出叶片组。所述叶片组包括多个换向器叶片，这些换向器叶片在叶片组中相互关联，而这样的优点是换向器叶片彼此之间的相对位置已经在叶片组中确定好。在此可以适宜地在叶片组中设置所有对集电器而言必要的换向器叶片，这些换向器叶片以环形或套筒形被布置成组并分别作为单个叶片在轴向上延伸，但这些单个叶片通过在该组中一个起连接作用的元件彼此关联。而在一个可替换的实施方案中，所述叶片组也可能只包括所述换向器叶片的一部分并且可以使用于制造所述集电器的多个叶片组布置在一个基体上。无论如何，所述叶片组都包括很多单个的、彼此关联的换向器叶片。
在下一个步骤中，所述叶片组被放置在所述集电器的基体上。由于单个的换向器叶片在叶片组中彼此关联，所以不必手动定位叶片。
在随后的另一个步骤中，将所述叶片组与基体连接后，通过使在叶片组中的连接叶片的部分分开而使所述换向器叶片分离。通过这一方式可以实现不同的换向器叶片之间的机械和电的独立性。优选以机械的方式，通过切削加工或非切削加工的方式使换向器叶片分离，其中有时也可以采用其它的分离方法，例如通过热学的或化学的途径。由于叶片已经和集电器的基体固定连接，所以叶片在基体上的位置在分离后依然得以保持。
以烧结方法制造叶片组具有不同的优点。由于可以通过烧结方法制造出尺寸相当精确的换向器叶片，因此用于切削或改型的后续加工费用随之减少。同样也相应地减少了材料损耗。另外优点还有通过烧结可以将原本无法连接或很难连接的、不同类型的材料连接起来。这样就可以制造出这样的换向器叶片，该换向器叶片在其接触贴靠有电刷以传输电流的接触段的区域中以及在用于与电枢的绕组元件连接的连接段的区域中由不同的材料构成。因此在烧结方法中可以在换向器叶片内部使用不同的材料。
所述接触段在此优选具有高导电性，其至少和连接段的导电性相同。所述接触段优选由铜或黄铜或含有铜或黄铜的合金构成，这样电刷和换向器叶片之间的接触得以保证。所述连接段可以由铝或锌或含有铝或锌的合金构成，其优点是它们都是比铜或黄铜更轻的特殊材料，所以集电器的质量和惯性力矩减小，与此同时减小离心力和增大加速度。所述接触段可以完全由铜或黄铜构成，或者如果是合金，其中铜或黄铜的含量占例如50％。这也同样适用于由铝或锌或相应合金构成的连接段。此外在两段之间烧结辅助材料——优选为锌、银或镍，例如从而平衡接触段和连接段的两种不同材料的熔点上的巨大差别或者减小两种材料之间的接触腐蚀。
单个换向器叶片内部的不同材料可以在烧结方法过程中以机械和电的方式彼此连接。另外可以在烧结方法中制造出具有预期物理特性，例如确定孔隙度的叶片。
叶片组内部起连接作用的、使单个换向器叶片连接的元件例如被构造为连接环，其在将叶片组放置在集电器的基体上之后移开。该起连接作用的元件像换向器叶片那样通过烧结在相同的方法步骤中制造而成，并优选由和换向器叶片相同的材料构成。只要所述换向器叶片具有由不同材料构成的接触段和连接段，则对所述连接元件而言可以考虑使用所述接触段的材料和连接段的材料或者有时也可考虑使用其它材料。
连接环作为所述换向器叶片之间起连接作用的元件可被布置在所述叶片组中的不同位置上。根据有利的实施方案，所述连接环位于所述换向器叶片的端面其中之一上，其中可以考虑将其定位在远离用于和所述绕组元件连接的连接段的自由端面的区域中，还可以定位在接触段的区域中。接触段分别形成旗状物(Fahne)并且适宜地径向向外延伸，其中所述连接环可被布置成与所述接触段的位于径向外侧的端面相邻。
例如通过旋转的方式移走连接环，以使换向器叶片分离。移走连接环后，不同换向器叶片之间就不再存在机械或电接触。
集电器的基体可被构造为冲压件、铸造件或注塑件并且优选由塑料制成。所述叶片组为连接基体而优选部分被嵌入基体的塑料体(Kunststoffmasse)中，从而塑料被时效固化处理后，即使在移走叶片组中的起连接作用的元件之后仍存在与换向器叶片的固定连接。所述叶片伸入所述基体的塑料体内，以至于所述接触段的位于径向外侧的作用面裸露出来并且实现与所述电刷的接触。适宜的可以是，将所述接触段和连接段之间的过渡区域或接触区域完全嵌入所述基体的塑料体中，由此所述过渡区域由塑料体包围并且使腐蚀的介质无法进入。
附图说明
本发明的其它优点以及适当的实施方案可从其它权利要求、附图说明和附图中得出。图示如下：
图1示出了用于内燃机的起动装置的纵截面图，该起动装置具有包括换向装置的电起动马达；
图2示出了换向装置的集电器的端面视图，该集电器与起动马达的电枢轴固定连接；
图3示出了纵向穿过集电器的截面图。
附图中相同构件使用相同附图标记表示。
具体实施方式
图1示出用于内燃机的起动装置1，其在包括位于前侧的轴承盖3的壳体2内容纳电起动马达。起动马达4的马达轴5通过行星传动装置6驱动驱动轴11，在驱动轴上布置有可轴向移动的、但在旋转方向上与驱动轴11联接的自由轮装置7的带动件8。带动件8通过支承导轮9支撑在导轮凸缘10上，导轮凸缘与起动小齿轮12一体式构成。在轴向进给运动中，起动小齿轮12从缩回的非运转位置中出来进入向前推出的、与内燃机的齿圈的啮合位置。
起动小齿轮12的轴向进给运动借助于电磁起动继电器13实现，该起动继电器13具有与叉形杠杆15联接的、可轴向调整的提升衔铁14。在提升衔铁14的轴向调整运动中，支承在壳体上的叉形杠杆15发生摆动，因此在轴线方向上调整带动件8以及起动小齿轮12。
电起动马达4被构造为内部转子电动机并具有与马达轴5不可相对转动地连接的电枢16，其包括可电激励的电枢线圈。电枢16内的线圈通过换向装置17通电。由电的电枢线圈产生的电磁场与永磁体18的磁场相互作用，该永磁体被布置在包围电枢的定子内侧上。
换向装置17包括多个弹簧-电刷-单元19，其在壳体一侧上分别包括碳刷20和电刷弹簧21，该换向装置17此外还包括电枢一侧的一个或多个集电器22。碳刷20通过电刷弹簧21径向朝向集电器22的侧表面被力加载。碳刷20和电刷弹簧21被适当容纳在刷握中，其与起动马达的壳体固定连接。共有六个弹簧-电刷-单元19被平均分配在圆周上。
在图2和图3中示出集电器22的端面视图和截面图。集电器22包括带有中心凹槽28的、位于径向内侧的基体23，而凹槽28沿着电枢轴或马达轴的纵轴线29延伸，集电器还包括与基体23固定连接的叶片组24。叶片组24包括多个换向器叶片25，其分别在轴向上延伸并被分布地布置在圆柱形基体23的圆周上。每个换向器叶片25包括接触段26以及连接段27，所述接触段位于径向外侧的侧表面构成用于和电刷相接触的接触面，通过该连接段27可实现与被容纳在电枢中的绕组元件的连接。连接段27被构造为L形状并具有径向延伸的部分和轴向延伸的部分，其中接触段26只在轴向方向上延伸并且位于连接段27的轴向延伸部分的径向外侧上。
换向器叶片25通过连接环30、31或32彼此连接。连接环30、31或32与换向器叶片25共同构成叶片组24。连接环30、31或32用于将由接触段26和连接段27构成的换向器叶片25彼此连接并定位。原则上，一个连接环30、31或32就可以连接换向器叶片25。第一连接环30位于连接段27的径向外侧端面上，第二连接环31位于接触段26的轴向端面上。第三连接环32(图3)位于接触段26的径向外侧的外表面上。
换向器叶片24被制造为烧结构件，带有接触段26和连接段27以及连接环30、31、32的换向器叶片25是烧结构件，它们在一个共同的方法步骤中以及两个前后顺序连接的方法步骤中制造而成。接触段26和连接段27优选地由适合每一种使用目的的不同材料构成。电刷以接触方式贴靠的接触段26例如由铜或黄铜或含有铜或黄铜的合金构成，连接段27例如由铝或锌或含有铝或锌的合金构成。通过使用烧结方法，必要时在使用辅助材料(例如锌、银或镍)的条件下，在接触段26和连接段27之间产生固定连接。连接环30、31或32可以由与接触段26或连接段27相同的材料构成。
为制造集电器，在第一步骤中首先以烧结方法制造具有换向器叶片25和至少一个连接环30或31的叶片组。在随后的步骤中将叶片组24放置在集电器的基体23上。基体23优选由塑料构成并被构造为冲压件。通过将叶片组24放置在尚未完全时效硬化的塑料基体23上，换向器叶片25被嵌入到基体的材料中。优选在径向上嵌入到使连接段27的轴向部分和接触段26之间的分界层或过渡区完全位于基体23的材料之中，由此接触段和连接段之间的分界层可被保护不受外部影响。
在下一个步骤中，基体的塑料被时效硬化后使换向器叶片25分离。这可以通过以机械方式、例如通过旋转移走连接环30或31来实现。在分离之后，换向器叶片之间不再存在机械连接，因此也就不再存在电接触。
Claims (11)
1.用于制造电机的集电器(22)的方法，其中，所述集电器(22)包括基体(23)和多个布置在所述基体(23)上的换向器叶片(25)，其特征在于，所述方法包括如下方法步骤：
-以烧结方法制造具有彼此关联的换向器叶片(25)的叶片组(24)，其中，所述换向器叶片(25)分别具有用于与换向装置(17)的电刷接触的接触段(26)和用于与绕组元件连接的连接段(27)，其中，所述接触段(26)和所述连接段(27)由不同的、以烧结方法制成的材料构成，其中，所述连接段(27)被构造为L形状并具有径向延伸的部分和轴向延伸的部分，其中所述接触段(26)只在轴向方向上延伸并且位于所述连接段(27)的轴向延伸部分的径向外侧上，
-将叶片组(24)放置在所述集电器(22)的基体(23)上，
-使所述换向器叶片(25)分离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接触段(26)由铜或黄铜或含有铜或黄铜的合金构成，所述连接段(27)由铝或锌或含有铝或锌的合金构成。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在使用辅助材料的条件下执行烧结过程，所述辅助材料被布置在所述接触段(26)和所述连接段(27)之间。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述叶片组(24)具有多个单个的换向器叶片(25)和连接这些换向器叶片(25)的连接环(30、31)，所述连接环在将所述叶片组(24)放置在基体(23)上之后被移走。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连接环(30、31)布置在所述换向器叶片(25)的端面上。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连接环(32)布置在所述换向器叶片(25)的周面上。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述连接环(30、31)在所述换向器叶片(25)的端面上轴向凸出或周面上径向凸出。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连接环(30、31、32)通过旋转移走。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述叶片组(24)被部分地嵌入所述基体(23)的塑料体中。
10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接触段(26)和所述连接段(27)之间的过渡区域嵌入所述基体(23)的塑料体中。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基体(23)作为冲压件、铸造件或注塑件来制造。
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