CN105705772A - 电机中的换向装置 - Google Patents

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Abstract

用于将电流传输到电机的电枢上的换向装置具有在电刷板上的电刷，其中，电刷联接导线与载体区段连接，载体区段经由至少一个熔断桥接部与电刷板连接。

Description

电机中的换向装置
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于将电流传输到电机的电枢上的换向装置。
背景技术
在文献DE102004043894A1中说明了一种用于内燃机的起动装置的起动马达。起动马达配备有换向装置以用于将电流传输到起动马达的电枢绕组上。换向装置包括多个碳刷，碳刷可移动地容纳在刷握中并且沿径向贴靠在电枢侧的整流子的罩面处，电流经由整流子导引到电枢绕组上。碳刷的通电通过电刷联接导线实现，电刷联接导线的自由端伸入到中间板中的凹部中，中间板与马达联接导线连接。中间板通过以下方式满足熔断部的功能，即，中间板具有凹部并且因此产生具有减小的横截面的收缩区段，该区段在流过大的电流的情况下融化，从而中断电流回路。
发明内容
本发明的目的在于，利用简单的措施实现具有过载保险装置的结构紧凑的换向装置。
根据本发明，该目的利用权利要求1的特征实现。从属权利要求给出了适宜的改进方案。
根据本发明的换向装置用于将电流传输和引向到电机中，以便为在电机的电枢中的电枢绕组通电。换向装置包括：在周边上分布地布置的多个电刷，电刷容纳在刷握中并且保持在电刷板上；以及电枢侧的整流子，电刷贴靠在整流子的罩面处。整流子与电枢轴不可相对转动地连接，电枢绕组布置在电枢轴上。整流子通常具有在周向方向上隔开的整流片，整流片与电枢绕组电气连接并且在其外侧处与电刷接触。
电刷板(在其上固定有刷握)导电地构造，电刷经由电刷联接导线或绞合线与电刷板电气连接。电刷板可与电气的正极或负极连接。对于闭合的电流回路，电刷的一个半部与电刷板电气连接，而电刷的第二半部与相对电极连接。如果例如电刷板(电刷的一个半部与该电刷板电气连接)电气接地，则电刷的第二半部与电源(即，正极)电气连接。
换向装置配备有实施成熔断部的过载保险装置。在此，在过高的电流的情况下，在电流回路中的构件熔化，由此中断电流回路。过载保险装置实施为在电流回路中的一个或多个熔断桥接部，熔断桥接部使载体区段(其为电刷联接导线的接触部位)与电刷板连接。由此经由载体区段实现在电刷联接导线或绞合线与电刷板之间的电气接触，电刷联接导线与载体区段接触，其中，载体区段经由至少一个熔断桥接部与电刷板连接。因此，载体区段具有双重功能：其一方面为电刷联接导线的自由端的载体并且建立与电刷联接导线的接触，另一方面，在载体区段和电刷板之间的至少一个熔断桥接部用作电气的过载保险装置。
因为载体板通常不必同时容纳刷握或电刷，而是仅容纳电刷联接导线，所以载体板仅受到相对较小的机械力，至少一个熔断桥接部承受该机械力毫无问题。然而，如果流经太高的电流，熔断桥接部由于其减小的横截面和由此引起的高的电流密度而明显发热并且可熔断，紧接着中断电气的电流回路。
由导电材料构成的载体区段可与电刷板构造成一体或与电刷板分开地构造。在分开的实施方案的情况下，熔断桥接部必要时可或者与载体区段或者与电刷板实施成一体。而如果载体区段和电刷板实施成一体，则熔断桥接部也与电刷板实施成一体。在这种情况下，载体区段优选地布置在电刷板中(即，布置成与载体区段的外缘有间距)并且与电刷板的环绕区域通过分离凹部隔开，熔断桥接部在分离凹部之间伸延。分离凹部例如通过冲压引入到电刷板中。电刷板由导电的金属(例如具有锌镀层的钢)构成。
考虑用于熔断桥接部或分离凹部的不同的几何结构，其包围载体区段，其中，在相邻的分离凹部之间分别伸延有熔断桥接部。根据另一有利的实施方案，熔断桥接部总体具有比环绕载体区段的分离凹部更小的横截面面积，以在熔断桥接部中实现相应提高的通过电流，通过电流在过载的情况下引起熔化。熔断桥接部可在其长度上―在载体区段和电刷板之间―具有恒定或变化的横截面。在变化的横截面的情况下，最小横截面有利地至少大致地位于熔断桥接部的长度的中间。这例如通过倒圆的分离凹部实现，例如通过圆形的分离凹部实现，分离凹部彼此相邻地布置并且包围载体区段，其中，熔断桥接部在其两侧处分别由倒圆或圆形的分离凹部限制。最小的横截面面积近似在熔断桥接部的轴向中心中具有的优点是，提供这样的限定的部位，在该部位处熔断桥接部在高的通过电流的情况下熔断。
载体区段经由至少一个熔断桥接部与电刷板连接。根据一种有利的实施方案，设置有多个熔断桥接部以用于将载体区段连接到电刷板处。然而，有利地，载体区段每侧的熔断桥接部的数量最多为两个。因此，在载体区段的基础横截面为矩形的情况下，载体区段通过最多八个熔断桥接部与电刷板连接，其中，必要时还可设置用于连接的更大或更小数量的熔断桥接部，例如一个、两个或四个熔断桥接部。
电刷联接导线的端部可机械地或材料配合地与载体区段结合以建立电气连接，例如通过钎焊或焊接。
根据另一有利的实施方案，载体区段的平面相对于电刷板错位，尤其抬高地实施。此外，可为有利的是，熔断桥接部在载体区段处具有至少两个彼此成角度的区段，例如L形或U形地实施。
附图说明
由其他的权利要求、附图说明和附图中可得悉其他的优点和适宜的实施方案。其中：
图1示出了用于内燃机的具有电的起动马达的起动装置，起动马达的电枢绕组经由换向装置供电，
图2以透视图示出了具有碳刷的电刷板，碳刷部分地经由联接导线与电刷板的载体区段连接，其中，电刷板的载体区段通过分离凹部和在它们之间存在的熔断桥接部与环绕区域隔开，
图3示出了在电刷板中的载体区段的区域的俯视图，
图4示出了在电刷板中的载体区段的区域的透视图，
图5和图6示出了在电刷板中的载体区段的与图3和图4相应的图示，然而环绕的分离凹部具有不同的横截面形状。
在附图中，相同的构件设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中以纵截面示出了起动装置10。起动装置10例如具有起动马达13和接通继电器16。起动马达13和接通继电器16固定在共同的驱动端轴承盖19处。起动马达13在功能上用于当起动小齿轮接合在在此未示出的内燃机的齿圈25中时驱动起动小齿轮22。
起动马达13具有作为壳体的极管28，极管在其内周边处支撑极靴31，极靴分别由激励绕组34缠绕。极靴31又包围电枢37，电枢具有由薄片40构成的电枢铁芯43和布置在凹槽46中的电枢绕组49。电枢铁芯43压装在电枢轴或驱动轴44上。此外，在驱动轴44的背离起动小齿轮22的端部上安装有整流子或换向器52，换向装置的用于电流传输和引向的部件尤其由各个换向片55构成。换向片55以已知的方式与电枢绕组49如此电气连接，即，在通过外部贴靠的碳刷58(其沿径向可移动地容纳在刷握59中)为换向片55通电时使得电枢37在极管28中转动运动。刷握59固定在电刷板60上，电刷板经由端侧推到电枢轴44上并且固定在极管28处。
布置在接通继电器16和起动马达13的之间电流引线61在接通状态下不仅为碳刷58供电，而且为激励绕组34供电。驱动轴44在换向器侧利用轴颈64支撑在滑动轴承67中，滑动轴承又位置固定地保持在换向器轴承盖70中。换向器盖70又借助于分布地布置在极管28的周边上的拉杆73(螺栓，例如2个、3个或4个)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处，而换向器轴承盖70支撑在极管28处。
沿驱动方向，在电枢37处联接有所谓的太阳轮80，该太阳轮为行星齿轮传动机构83的零件。太阳轮80由多个行星轮86包围，通常三个行星轮86，行星轮借助于滚动轴承89支撑在轴颈92上。行星轮86在齿圈95中滚动，齿圈在外侧支承在极管28中。朝从动侧的方向，在行星轮86处联接有行星架98，在行星架中容纳有轴颈92。行星架98又支承在中间支承101和布置在其中的滑动轴承104中。中间支承101如此设计成罐状，即，在其中不仅容纳有行星架98，而且容纳有行星轮86。此外，在罐状的中间支承101中布置有齿圈95，齿圈最终通过罩盖107相对于电枢37封闭。中间支承101还以其外周边支撑在极管28的内侧处。电枢37在驱动轴44的背离换向器52的端部处具有另一轴颈110，其同样容纳在滑动轴承113中。滑动轴承113又容纳在行星架98的居中的孔中。行星架98与从动轴116连接成一体。从动轴116以其背离中间支承101的端部119支撑在另一轴承122中，该另一轴承固定在驱动端轴承盖19中。从动轴116分成不同的区段：接在布置在中间支承101的滑动轴承104中的区段后面的是具有所谓的直齿部125(内齿部)的区段，该直齿部为所谓的轴-轮毂-连接的一部分。在这种情况下，轴-轮毂-连接128能够实现带动件131的沿轴向的直线滑动。带动件131为套筒状的突起，其与单向离合器(Freilauf)137的罐状的外环132成一体。单向离合器137(定向制动器)还包括内环140，其沿径向布置在外环132之内。在内环140和外环132之间布置有夹紧体138。夹紧体138与内环和外环共同作用，防止在外环和内环之间在第二方向上的相对转动。换言之：单向离合器137使得能够实现在内环140和外环132之间仅仅在一个方向上的相对运动。在该实施例中，内环140与起动小齿轮22和其斜齿部143(外斜齿部)实施成一体。备选地，起动小齿轮22也可实施为直齿小齿轮。代替具有激励绕组34的电磁激励的极靴31，也可使用永磁激励的极。
下面讨论接合机构。接通继电器16具有接线柱150，该接线柱为电气触点并且联接到在此未示出的电起动器电池的正极处。接线柱150引导通过继电器罩盖153。继电器罩盖153闭合继电器壳体156，该继电器壳体借助于多个固定元件159(螺栓)固定在驱动端轴承盖19处。在接通继电器16中还布置有吸引绕组162和所谓的保持绕组165。吸引绕组162和保持绕组165两者分别在接通的状态中引起电磁场，该电磁场流经继电器壳体156(其由有电磁传导能力的材料制成)、可线性运动的衔铁168和衔铁轭铁171。衔铁168承载推杆174，推杆在线性吸引衔铁168时朝开关销177的方向运动。随着推杆174朝开关销177运动，开关销从其静止位置朝两个触点180和181的方向运动，从而安装在开关销177的朝触点180和181的端部处的接触桥184使两个触点180和181彼此电气连接。由此将电功率从接线柱150通过接触桥184引向电流引线61并且由此引向碳刷58。在此，起动马达13被通电。
此外，接通继电器16更确切地说衔铁168的任务是，利用拉动元件187使可相对于驱动端轴承盖19转动运动地布置的杠杆运动。通常实施为叉形杆的杠杆190利用两个在此未示出的叉齿在其外周边处包围两个盘片193和194，以使夹在盘片之间的带动环197克服弹簧200的阻力朝单向离合器137运动并且由此使起动小齿轮22接合到齿圈25中。
在图2中以透视图示出了电刷板60，其中，刷握59布置在电刷板上。在该实施例中，设置有四个刷握59，刷握分别具有布置在其中的碳刷58，其中，碳刷58在径向方向上可移动地容纳在刷握59中。刷握59与电刷板60固定地连接。
两个碳刷58分别通过电刷联接导线或绞合线211与载体区段210电气连接，该载体区段与导电的电刷板60构造成一体。另外两个碳刷58以其电刷联接导线211与汇流排214电气连接，汇流排与电刷板60电气绝缘并且联接到电流引线61处。
如由图2结合图3和图4得悉的那样，载体区段210被引入到电刷板60中的分离凹部212包围。在该实施例中设置有矩形或L形的分离凹部212，其包围矩形的载体区段210，其中，在相邻的分离凹部212之间分别形成熔断桥接部213，通过熔断桥接部使电刷板60的载体区段210与环绕区域连接。熔断桥接部213具有减小的横截面，从而在电流流过时得到提高的电流密度。如果电流超过极限值，则这引起熔断桥接部213的熔化，从而中断通过碳刷的电流回路。
在载体区段210上存在电刷联接导线211的自由端211a，其例如通过钎焊与载体区段连接。
在图5和图6中示出了一种实施方案变体，在其中使电刷板60的载体区段210与环绕区域分开的分离凹部212实施为圆形的凹部。不同于上述实施例，即在上述实施例中熔断桥接部213在其在电刷板的载体区段210和环绕区域之间的长度上具有恒定的横截面，在根据图5和图6的实施例中，由于分离凹部212实施成圆形而得到在熔断桥接部213中的变化的横截面。横截面在紧挨相邻的圆形分离凹部212附近具有最小的横截面面积。
在根据图3和图4的实施例中，总共三个熔断桥接部213连接电刷板60的载体区段210与环绕区域；总共设置包围载体区段210的三个分离凹部212。而在根据图5和图6的实施例中，总体设置8个圆形的分离凹部212，在分离凹部之间总共存在八个熔断桥接部213。

Claims (12)

1.一种用于将电流传输到电机、尤其用于内燃机的起动马达(13)的电枢(37)上的换向装置，该换向装置具有：在刷握(59)中的电刷(58)，该刷握容纳在电刷板(60)上；和电枢侧的整流子(52)，所述电刷(58)贴靠在整流子的罩面处，其特征在于，所述电刷(58)经由电刷联接导线(211)与所述电刷板(60)电气连接，并且电刷联接导线(211)在所述电刷板(60)处的接触部位构造为载体区段(210)，该载体区段经由至少一个熔断桥接部(213)与所述电刷板(60)电气连接。
2.根据权利要求1所述的换向装置，其特征在于，所述载体区段(210)与所述电刷板(60)实施成一体并且与所述电刷板(60)的环绕区域经由分离凹部(212)隔开，其中，在所述分离凹部(212)之间存在用于连接所述载体区段(210)与所述电刷板(60)的至少一个熔断桥接部(213)。
3.根据权利要求2所述的换向装置，其特征在于，所述分离凹部(212)包围所述载体区段(210)，并且所述载体区段(210)仅经由所述熔断桥接部(213)与所述电刷板(60)的环绕区域连接。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的换向装置，其特征在于，所述熔断桥接部(213)总体具有比环绕所述载体区段(210)的分离凹部(212)更小的横截面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的换向装置，其特征在于，至少一个熔断桥接部(213)在其长度上具有恒定的横截面。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的换向装置，其特征在于，至少一个熔断桥接部(213)在其长度上具有变化的横截面。
7.根据权利要求6所述的换向装置，其特征在于，所述熔断桥接部(213)在中间区段中具有最小横截面。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的换向装置，其特征在于，所述载体区段(210)每侧的熔断桥接部(213)的数量最多为两个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的换向装置，其特征在于，所述载体区段(210)的平面相对于所述电刷板(60)错位地实施。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的换向装置，其特征在于，所述熔断桥接部(213)在所述载体区段(210)处具有至少两个彼此成角度的区段。
11.电机，尤其用于内燃机的起动器的起动马达(13)，其具有根据权利要求1至10中任一项所述的换向装置。
12.用于内燃机的起动器，其具有根据权利要求11所述的电的起动马达(13)。
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