CN105830319A - 具有带改善凸极感应器的旋转电机的机动车辆发动机起动器，和相应的极靴 - Google Patents

具有带改善凸极感应器的旋转电机的机动车辆发动机起动器，和相应的极靴 Download PDF

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Abstract

本发明主要涉及一种机动车辆热机起动器，所述起动器包括旋转电机(5)，所述旋转电机具有转子(9)和定子(8)，其包括设置在轭部(66)的内圆周上的多个磁极(65)。每个磁极(65)由绕组(70)围绕的凸极靴(69)构成。所述起动器的特征在于，将所述转子(9)与所述定子(8)的磁极(65)分开的空气隙(76)根据其圆周变化。本发明还涉及一种相应的极靴(69)。

Description

具有带改善凸极感应器的旋转电机的机动车辆发动机起动器，和相应的极靴
技术领域
本发明涉及一种用于设置有带改善凸极感应器的旋转电机的机动车辆热机的起动器，以及相应的极靴。本发明具有与所谓的停止和起动系统的起动器特别有利但不排他的应用，其使得可以停止和重新起动车辆的热机，特别是根据交通条件进行。
背景技术
为了起动热机(特别是机动车辆的热机)，已知使用设置有起动装置的起动器，该起动装置可通过起动器环将起动器的旋转能传递给热机的曲轴。该起动装置装配在驱动轴上。根据一个实施例，减速器插置在该驱动轴和电马达的轴之间。
该电马达首先包括转子，其还称为电枢，其次包括定子，其还称为感应器，围绕转子同轴地装配。转子包括一组板的形式的本体，所述板设置有槽口，所述槽口可每个通过两个相继的齿界定。转子还包括线，线缠绕在槽口中，以便形成转子绕组。
在每个磁极的位置中，定子具有径向突出的极靴，感应器线绕极靴缠绕。这些极靴通常具有平行六面体且带曲率的形式，该曲率适于电枢的半径，以便在电枢和磁极之间留出小的恒定空气隙，以便尽可能高效地进行电磁转换。
另外，转子设置有集电器，集电器包括多个接触部件，所述接触部件电连接至转子绕组的导体。一组电刷被设置用于绕组的供电，一些电刷连接至起动器的地线，另一些连接至接触器的电端子。当转子旋转时，电刷在集电器的板上摩擦，以便允许转子通过切换电流而被供电。
电马达的其中一个主要噪音源是“集电器电刷频率”和其谐波。该频率——通常接近嘶——是电枢旋转频率和集电器的板数(且因此是转子的齿数)的倍数。该源具有两个起源，即，由电刷在电枢集电器上的摩擦导致的机械源，另一个是电磁源。
实际上，转子受到包括切向分量(其导致电枢的旋转)和径向分量的电磁力，所述径向分量对应于所谓的“旋转”力，其可产生施加有它们的部件的变形，特别是起动器的马达的头部和极。这些变形则导致噪音，起动器供应的扭矩越强，该噪音越大。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种用于机动车辆的热机的起动器而高效地消除该缺点，所述起动器包括设置有转子和定子的旋转电机，所述定子包括设置在头部的内圆周上的多个磁极，其中，每个磁极相对于被绕组围绕的头部突出，在与所述转子的圆周表面相对的至少两个磁极的圆周表面和具有转子的外半径的圆之间的轴向空气隙变化至少1mm。
在起动器的促动期间，空气隙的变化由此使得可以最小化旋转力，且因此最小化最终的噪音，而没有明显减损电马达产生的扭矩。
“头部”是指起动器的使得可以在两个磁极之间通过磁通的部分。
根据一个实施例，每个磁极通过极靴构成，所述极靴抵靠定子的头部适配。
根据另外的实施例，定子包括堆叠板，其形成头部和不同的磁极。
根据一个实施例，磁极包括沟槽，其形成空气隙的变化部。
根据一个实施例，空气隙在其圆周表面的圆周端部上变化至少1mm。
根据另外的实施例，空气隙在其上根据圆周变化的表面也轴向地变化。
根据一个实施例，通过包括张开部的每个极靴，所述空气隙在所述张开部的区域和所述转子之间比在磁极的中央部分和所述转子之间更大。
根据一个实施例，所述空气隙的增加通过与所述转子相对定位的至少一个磁极的内部面的不连续性获得。
根据一个实施例，不连续性通过磁极的内部面中设置的至少一个平表面限定。
根据一个实施例，所述平表面设置在所述张开部中。
根据一个实施例，存在以下定义：第一平面平行于所述定子的轴线并穿过所述平表面的外端部，第二平面平行于所述定子的所述轴线并穿过与限定磁极内部面一部分的圆弧相应的圆和第三平面之间的交叉点，第三平面垂直于第一平面且穿过平表面的所述外端部，与设置在所述张开部中的倒角高度相应的第一和第二平面之间的距离为1.5mm至2.8mm。
这使得可以最小化起动器的电马达产生的噪音，同时保持对于起动器的两种操作情况的高效马达扭矩(当车辆热机是冷的时车辆的传统起动，以及在停止起动模式中已经暖和的热机的重新起动)。
根据一个实施例，所述平表面大体设置在第一平面中。
根据一个实施例，所述极靴添加在所述定子的所述头部上。这因此促进定子的组装。
根据一个实施例，起动器被构造为通过大约600A的电流操作用于从热机冷起动，或通过大约250A的电流操作用于在热机的停止起动模式中的起动。
根据一个实施例，所述转子包括19个槽口，它们被设计为接收导体，用于形成转子绕组。
本发明还涉及一种极靴，其属于机动车辆的电起动器马达的感应器，其特征在于，其包括内部面，所述内部面被设计为与所述电马达的转子相对定位，并具有破坏限定所述内部面一部分的圆弧规则性的不连续性。
附图说明
本发明将通过阅读以下描述和研究附图被更好地理解。这些附图仅通过本发明非限制性的示例提供。
图1示出根据本发明的热机的起动器的纵向截面视图；
图2示出根据第一实施例的电马达的横向截面视图，其与根据本发明的起动器一起使用；
图3示出根据第一实施例的极靴的详细侧视图，其与根据本发明的起动器的电马达一起使用；
图4a和4b分别示出根据用于大约600A和250A的电池电流的极靴中设置的倒角高度，马达扭矩和旋转力的幅度的相对进展的图示，噪音源来自该旋转力；
图5示出根据另一实施例的极靴的详细侧视图，其与根据本发明的起动器的电马达一起使用。
具体实施方式
相同、相似或近似的元件在各图中具有相同的附图标记。在该说明书中，“磁极”和“磁性质量”分别是指定子的磁极和磁性质量。
参考图1，根据本发明的起动器1包括驱动轴2、装配在轴2上的起动装置3，以及以下更详细示出的电马达5，电马达包括根据轴线X同轴装配地被感应器定子8和感应转子9。定子8围绕与轴14一体的转子9。马达5包括外壳10，其装配在起动器1的金属支撑件12上，该支撑件被设计为固定在机动车辆的固定部分上。
具有行星齿轮系类型齿轮的减速器13优选地插置在驱动轴2的后端部和电马达5的轴14之间。
电刷17在集电器20的导电板18上摩擦，以便为转子绕组供电。电刷17属于电刷保持器23，电刷保持器23装备有用于引导和接收电刷17的笼子。这些电刷17沿导电板18的方向通过弹簧类型的弹性器件25推压。电刷保持器23与后凸缘24一体，该后凸缘在其中央部分中具有接收座，用于装配滚针轴承。后凸缘24的轴承用于与电马达5的轴14的端部的旋转适配。
起动器1还包括电磁接触器29，其平行于电马达5延伸，且径向地安置在其上。接触器29具有被支撑件12支撑的金属盘30，并装备有设置有至少一个绕组的激励线圈33。盘30的肩部使得可以确保固定芯部34的轴向楔入。
端子37、38被形成为每个在盘30的内部建立固定触点。其中一个端子37被设计为连接到车辆电池的正端子，另一端子38连接至定子8的感应器绕组的输入端和连接至具有正极性的电刷17。以已知的方式，在线圈33的激励期间，移动芯部40通过磁吸引力沿固定芯部34的方向被吸引，以便首先在消除游隙之后作用于支撑移动触点42的杆41，以便引起接触器29的触点封闭和为起动器1的电马达5供电，且其次，促动起动装置3的控制杠杆45。
驱动轴2被装配为在支撑件12的前轴承46中旋转。该轴承46例如通过滚针轴承构成，或作为变体通过滑动轴承构成。该轴2在前部处支撑邻近于轴承46的止挡件48，以便限制起动装置3的位移。
起动装置3被装配为在输出轴2上滑动，且包括传动小齿轮50、构造为通过枢转控制杠杆45被促动的驱动器51、和安装在驱动器51和小齿轮50之间的自由轮装置52，该自由轮装置52为滚子类型。
杠杆45的上端部以已知方式适配，其铰接在杆上，该杆经由弹簧弹性地连接到移动芯部40，该弹簧称为齿对齿弹簧，容纳在移动芯部40中。
以已知的方式，驱动器51在其内部设置有螺旋肋，螺旋肋以互补的方式与驱动轴2支撑的外螺旋齿接合。当通过杆45沿止挡件48的方向移位时，起动装置3由此通过螺旋运动被驱动，以便通过其小齿轮50与热机5的起动器环(未示出)接合。
显然，自由轮装置52可被锥形离合器装置代替，或被设置有多个摩擦盘的离合器代替，如文献FR2978500所述。类似地，清楚的是，作为变体，起动装置3安置在支撑件12的外部上。
在图2的实施例中，转子9包括本体58，本体58为一组设置有槽口59的板的形式，每个槽口由两个相继的齿61界定。本体58包括贯穿中央开口91，其允许例如通过压配合而安装在轴14上。转子9还包括线，其缠绕在槽口59中，以便形成转子绕组63。与集电器20的导电板18一起，该绕组63与电马达5的轴一体。在该情况下，转子9包括K＝19个齿，即19个导电板。转子9例如具有大约49.7mm的外直径。
定子8包括设置在头部66的内圆周上的多个磁极65。每个极65通过极靴69构成，极靴69以绕组70所围绕的大体平行六面体形式突出。每个绕组70通过极靴69的张开部73保持。每个绕组70的轴线Y相对于定子8的轴线X是径向的。在该情况下，感应器绕组包括两对北极和南极绕组70，它们每个绕与头部66一体的极靴69缠绕。每个绕组70包括电导体，直流电通过该电导体。
如图1可见，每个附带极靴69通过固定螺钉691抵靠头部66的内圆周固定，所述固定螺钉插入在设置于极靴69中的贯穿开口692中。对于极靴69固定在头部66上的方式的进一步细节，例如参考文献FR2611096。
极靴69与转子9的外周边通过空气隙76分开，所述空气隙根据其圆周变化。应意识到，根据本发明的空气隙76的变化大于由介入在定子8和转子9的实施例中的容差区间所引起的空气隙76的变化。实际上，空气隙76的变化为至少一个毫米。优选地，空气隙76在张开部73的区域和转子9之间要比在极靴69的中央部分77和转子9之间大，其中，其例如是大约0.65mm。
如图3清晰地可见，空气隙76的增加通过与转子79相对定位的极靴69的内部面74的不连续性获得。该不连续性破坏圆弧的规则性，该圆弧限定每个极靴69的内部面74的一部分。在该情况下，不连续性通过两个平表面80限定，它们在张开部73中设置在所述张开部73的纵向边缘侧上。由此，张开部73的至少一部分没有处于限定相应内部面74的一部分的圆弧的延伸部中。
第一平面P1限定为平行于定子8的轴线X并穿过平表面80的外端部，第二平面P2限定为平行于轴线X并穿过与限定内部面74一部分的圆弧相应的圆C1之间和第三平面P3的交叉点，第三平面P3限定为垂直于第一平面P1且穿过平表面80的所述外端部。优选地，每个平表面80位于第一平面P1上。替换地，每个平表面80可相对于平面P1倾斜，如虚线所示。
作为变体，内部面74的不连续性可通过任何其他形式实现，诸如“V”或“U”形式、锯齿形式或垛口形式的表面。作为变体，不连续性可至少部分地设置在每个极靴69的中央部分77中。
图4a和4b示出马达5产生的扭矩的幅度A1和旋转力的相反数(opposite)的幅度A2根据倒角的高度的发展图示，所述高度对应于第一平面P1和第二平面P2之间的距离E。相对力表示与在没有倒角时在没有空气隙变化的情况下产生的力相比，导致噪音的旋转力的幅度。
在该情况下，导致噪音的旋转力是转子9的旋转频率的K＝19倍时发生的力，该力导致电马达5在操作时产生的噪音。对于由电池供应的电流IB，已经获得图4a和4b中的曲线，所述曲线对应于热机的传统冷起动(IB＝600A)，和对应于在停止起动模式中(IB＝250A)的车辆热机的重新起动。
为了实现旋转力减小(以便最小化噪音)和发动机扭矩有限劣化(随倒角高度E而减小)之间的理想折中，在1.5至2.8mm之间选择空气隙76的理想距离E。
根据另外的实施例，定子包括堆叠板，其形成头部65和不同的磁极。
根据另外的实施例，空气隙在其上根据圆周变化的表面也轴向地变化。例如，外表面80径向地变化。根据一个实施例，外表面80在与转子的轴线相交的平面上。例如，如图3中在磁极的轴向端部处开始的表面80在其最靠近转子的另一轴向端部处结束，如通过80标识的虚线所示。
这因此最小化起动器1的电马达5所产生的噪音，同时保持对于起动器1的两种操作情况的高效马达扭矩(当出来热机是冷的时车辆的传统起动，以及在停止起动模式中已经暖和的热机的重新起动)。
根据没有示出的实施例，与所述转子的圆周表面相对的至少两个磁极的圆周表面和具有转子9的外半径的圆之间的空气隙76通过沟槽变化。该沟槽可例如位于与转子相对的表面上的肩部中。
根据图5所示的另一实施例，与所述转子的圆周表面相对的至少两个磁极的圆周表面和具有转子9的外半径的圆之间的空气隙76在中央区域77中而变化。在该情况下，其通过位于与转子相对的表面中的沟槽而变化。
应意识到，该沟槽的深度可沿其长度变化。
在该实施例中，形成变化部的部分(在该情况下为沟槽)的宽度L(根据内部面74的圆周(圆弧)测量)占据其表面的至少10％。
在图3所示的第一实施例中，平表面80的宽度L的总和接近与转子相对的表面的长度的30％。
在这些实施例中，对于形成空气隙的变化部的部分的宽度总和或宽度优选的是，形成大于5％且小于40％。实际上，如在图4a和4b可见，如果该百分比过低，则没有效果，如果其过高，则效果减弱。

Claims (16)

1.一种用于机动车辆的热机的起动器(1)，所述起动器包括设置有转子(9)和定子(8)的旋转电机(5)，所述定子包括设置在头部(66)的内圆周上的多个磁极(65)，其中，每个磁极(65)相对于被绕组(70)围绕的头部突出，其特征在于，在与所述转子的圆周表面相对的至少两个磁极的圆周表面和具有转子(9)的外半径的圆之间的空气隙(76)变化至少1mm。
2.根据权利要求1所述的起动器，其中，每个磁极通过极靴(69)构成，所述极靴抵靠定子的头部适配。
3.根据权利要求1所述的起动器，其中，定子包括堆叠板，其形成头部(65)和不同的磁极。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的起动器，包括线圈缠绕所绕的中央部分和在中央区域(77)两侧的两个张开部(73)，其中，与所述转子的圆周表面相对的至少两个磁极的圆周表面和具有转子(9)的外半径的圆之间的空气隙在1mm和深度(P)之间变化，所述深度被包括在其中一个张开部的外半径和该同一张开部(73)的内半径之间，并且在其之间测量。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的起动器，其中，磁极包括沟槽，所述沟槽形成空气隙的变化部。
6.根据前一权利要求所述的起动器，其中，所述沟槽位于与转子相对的表面中和位于两个张开部(73)之间的中央部分中。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的起动器，其中，空气隙在其圆周表面的圆周端部上变化至少1mm。
8.根据权利要求1至4中的任一项和权利要求7所述的起动器，其特征在于，通过包括张开部(73)的每个极靴(69)，所述空气隙(76)在所述张开部(73)的区域和所述转子(9)之间比在磁极(69)的中央部分(77)和所述转子(9)之间更大。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的起动器，其特征在于，所述空气隙(76)的增加通过与所述转子(79)相对定位的至少一个磁极(69)的内部面(74)的不连续性获得。
10.根据权利要求9所述的起动器，其特征在于，所述不连续性通过磁极(69)的内部面(74)中设置的至少一个平表面(80)限定。
11.根据权利要求8和10所述的起动器，其特征在于，所述平表面(80)设置在所述张开部(73)中。
12.根据权利要求11所述的起动器，其特征在于，存在以下定义：第一平面(P1)平行于所述定子(8)的轴线(X)并穿过所述平表面(80)的外端部，第二平面(P2)平行于所述定子(8)的所述轴线(X)并穿过与限定磁极(69)内部面(74)一部分的圆弧相应的圆(C1)与第三平面(P3)之间的交叉点，第三平面(P3)垂直于第一平面(P1)且穿过所述平表面(80)的所述外端部，且在于，与设置在所述张开部(73)中的倒角高度相应的第一平面(P1)和第二平面(P2)之间的距离1.5mm至2.8mm。
13.根据权利要求11和12所述的起动器，其特征在于，所述平表面(80)大体位于第一平面(P1)上。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的起动器，其特征在于，所述转子(9)包括19个槽口，所述槽口被设计为接收导体，用于形成转子绕组(63)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的起动器，其中，空气隙在其上根据圆周变化的表面也轴向地变化。
16.一种极靴(69)，其属于机动车辆的起动器电马达(5)的感应器，其特征在于，其包括内部面，所述内部面被设计为与所述电马达(5)的转子(9)相对定位，并具有破坏限定所述内部面(80)一部分的圆弧规则性的不连续性。
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