CN106416007B - 用于设置有热保护系统的机动车辆起动器的电刷保持器及对应的机动车辆起动器 - Google Patents

用于设置有热保护系统的机动车辆起动器的电刷保持器及对应的机动车辆起动器 Download PDF

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Abstract

本发明主要涉及一种用于机动车辆起动器的电刷保持器(10)，包括：至少一个第一导电笼(13.1、13.3)，接收具有第一极性的第一电刷(15.1、15.3)；至少一个第二笼(13.2、13.4)，接收具有不同于第一极性的第二极性的第二电刷(15.2、15.4)；至少一个支撑板(12)，第一笼(13.1、13.3)和第二笼(13.2、13.4)附接在该支撑板上，所述支撑板(12)电连接至所述第二极性；以及自预定的温度可变形的可变形热敏感构件(122)；其特征在于，所述可变形构件(122)被设置为相对于所述支撑板(12)电绝缘所述第一笼(13.1、13.3)，以及在于，所述电刷保持器(10)还包括移动装置(35)，用于移动所述第一笼(13.1、13.3)或所述支撑板(12)，以在所述可变形构件(122)的变形之后在所述第一笼(13.1、13.3)和所述支撑板(12)之间建立接触。

Description

用于设置有热保护系统的机动车辆起动器的电刷保持器及对 应的机动车辆起动器
技术领域
本发明涉及一种用于设置有热保护系统的机动车辆起动器的电刷保持器，以及涉及对应的起动器。本发明对具有被称为停止和起动系统的起动器有特别有利但非排他性的应用，所述起动器使得可以停止和重新起动车辆的热机，特别是根据交通状况。
背景技术
以已知的方式，起动器包括形式为一个或多个电保险丝和/或一个或多个断路器的用于防止过大电流的保护装置。由此，图1示出包括保险丝2的起动器马达1的示例，所述保险丝2串联地装配在电机1的电源端子3和所述马达的起动器的绕组4.1、4.2、4.3、4.4之间。
保险丝被设计为当预定的最大电流经过它时，该保险丝烧断以切断马达的电源。这使得可以避免因为过电流所产生的热量而损坏起动器或其环境。特别地在当马达的转子的旋转被锁止时的情况中，这种类型的过电流发生。
当电机空载运行或以低负载运行时(即，当其以额定负载的约0至25％工作时)，转子的空载旋转速度也引起电机加热，这可贯穿持续时间损坏起动器。该加热，特别是由电刷和集电器之间的机械摩擦造成的，例如发生于当由热机驱动的起动器的小齿轮比由起动器的转子驱动的轴旋转更快时的超速阶段期间。然而，在这些情况中，即使对于长的持续时间，经过保险丝的电流可能太低以至于不能引起保险丝2的烧断。
因此，一种解决方案会包括选择一种保险丝，该保险丝在以下两种情况下均会烧断：当空载电流经过保险丝的持续时间超过第一预定持续时间时，以及当电流经过其转子被锁止的旋转电机的持续时间超过第二预定持续时间时。然而，这种类型的保险丝的尺寸远远大于具有标准尺寸的保险丝，这使得在实际上不可能将这种类型的保险丝集成在起动器中。
文献FR2977408描述了一种紧凑的热保护系统5，该热保护系统5使得可以在前述两种情况下(在锁止的情况下及在以低负载工作的情况下)切断马达的供电。为此目的，该系统5包括热敏感单元和接触叶片，在该热敏感单元变形之后，该接触叶片可建立连接至正电刷6.1、6.2的正极性与起动器的壳体7之间的短路，该壳体7与电刷6.3和6.4连接至地线。然而，这种类型的热保护系统涉及新部件的产生，这些新部件在电刷笼内的装配执行起来相对复杂。
发明内容
本发明的目标是通过提出一种用于机动车辆起动器的电刷保持器来高效地消除该缺点，该电刷保持器包括：至少一个第一导电笼，其接收具有第一极性的第一电刷；至少一个第二笼，其接收具有不同于第一极性的第二极性的第二电刷；至少一个支撑板，第一笼和第二笼固定在该支撑板上，所述支撑板电连接至所述第二极性；以及自预定的温度起可变形的敏感单元；其特征在于，所述可变形单元被设计为相对于所述支撑板电绝缘所述第一笼，且在于，所述电刷保持器此外包括移位装置，该移位装置用于所述第一笼或所述支撑板的移位，以继所述变形单元的变型之后，在所述第一笼和所述支撑板之间建立接触。
由此，本发明使得可以建立具有第一极性的电刷笼和连接至第二极性的支撑板之间的短路，以在过加热的情况下激活热保护装置，而不必在电刷保持器内添加额外的部件。这因此有助于电刷之间组件的组装。
根据一个实施例，所述可变形单元由至少一个绝缘层构成，所述至少一个绝缘层至少部分地覆盖所述支撑板的金属板。
根据一个实施例，所述绝缘层包覆模制在所述金属板上。
根据一个实施例，所述可变形单元由电绝缘材料层形成，该电绝缘材料层至少部分地覆盖用于将所述第一笼固定在所述支撑板上的固定系统。
根据一个实施例，所述固定系统包括至少一个凸耳，该凸耳至少部分地被电绝缘材料层覆盖。
根据一个实施例，所述移位装置由螺旋弹簧形成，该螺旋弹簧装配在属于所述第一笼的用于保持所述弹簧的保持系统上。
根据一个实施例，所述保持系统由自所述第一笼的壁获得的销构成。
根据一个实施例，所述可变形单元由塑料材料制成。
根据一个实施例，所述塑料材料是热塑性材料，诸如聚酰胺PA4.6或PA6.6、或填充有40％至50％的玻璃纤维的PPS聚丙烯。
根据一个实施例，所述塑料材料是热定型材料。
根据一个实施例，所述电刷保持器包括两个具有第一极性的电刷以及两个具有第二极性的电刷。
根据一个实施例，第一极性对应于正极性，而电连接至所述支撑板的第二极性对应于起动器的地线。
本发明还涉及一种机动车辆起动器，其包括设置有根据本发明的电刷保持器的电马达。
根据一个实施例，起动器包括直接电连接至第一笼或通过一个或多个线圈电连接至第一笼的保险丝，且该保险丝被设计为，当继所述可变形单元的变形之后、第一笼与所述支撑板电接触时，该保险丝烧断并切断转子的电源。
本发明还涉及一种用于机动车辆起动器的电刷保持器，其包括至少一个第一导电笼，其接收具有第一极性的第一电刷；至少一个第二笼，其接收具有不同于第一极性的第二极性的第二电刷；至少一个支撑板，第一笼和第二笼固定在该支撑板上，所述支撑板电连接至所述第二极性；以及自预定的温度起可变形的可变形热敏感单元；其特征在于，所述可变形单元被设计为相对于所述支撑板电绝缘所述第一笼，以及在于，继所述可变形单元的变形之后，在所述第一笼和所述支撑板之间建立接触。
根据一个实施例，所述电刷保持器此外包括移位装置，该移位装置用于所述笼或所述支撑板的移位，以继变形之后建立接触。
前述其它特征也可添加至本发明。
附图说明
通过阅读以下描述和研究其附图，本发明将被更好地理解。这些图仅通过本发明的非限制性说明提供。
图1，已被描述，示出设置有热保护装置的机动车辆起动器的电马达的过程图；
图2a和2b是根据两个不同的观察角度的根据本发明的电刷保持器的支撑板的立体图；
图3a和3b分别示出根据本发明的电刷保持器的立体图和仰视图；
图4示出与根据本发明的电刷保持器一起使用的电刷笼的立体图；
图5a和5b分别为在覆盖支撑板的绝缘层变形之前和之后的、电刷笼和支撑板的侧视图。
从一个图到另一个图，相同、相似或类似的元件具有相同的参考标号。
具体实施方式
图3a示出根据本发明的用于机动车辆起动器的电刷保持器10。该电刷保持器10包括具有大致环形形式的支撑板12，一组笼13.1-13.4固定在该支撑板12上，每个笼用作用于电刷15.1-15.4的接收器。支撑板12的轴线X对应于电刷保持器10的轴线。
如在图2a和2b中清楚可见的，支撑板12是单件式部件，其包括金属板121和设置在该金属板121的两侧的包覆模制层122。包覆模制层122由确保良好电绝缘性的塑料材料制成。包覆模制层122至少部分地保护电刷的支撑面以及相反的面。包覆模制层122覆盖板12的所有受风险的区域，即，所有可能发生短路的区域。
包覆模制层122是热敏性的且自预定的温度起是可变形的。该预定的温度对应于一温度，超过这一温度，起动器和/或其环境将易于被损坏。
根据应用和施加于这些应用的限制，可使用不同的塑料材料。通常，用于包覆模制层122的塑料材料是热塑性材料，诸如聚酰胺PA4.6或PA6.6、或填充有40％至50％的玻璃纤维的PPS聚丙烯。还可设想热定型材料。金属板121通常通过从待切割钢材(诸如，例如FePO5)冲压而获得，
支撑板12以及其支撑的笼13.1-13.4被固定在盖(未示出)上，该盖形成用于电机的转子轴的后部轴承。此外，板12的中央部分包括孔14，该板12与电刷笼13.1-13.4及电刷15.1-15.4一起形成的组件经由该孔14围绕起动器的转子轴被装配。
每个电刷15.1-15.4被装配为在笼13.1-13.4内滑动，所述笼13.1-13.4在轴线X侧是敞开的，以允许将电刷15.1-15.4置为与叶片电接触，所述叶片由电机转子的集电器(未示出)支撑。
更具体地，如在图4中清楚可见，每个笼13.1-13.4通过弯曲小的薄金属板而制成，以大致形成欧米伽形部，其每个端部分支被固定在板12上。由此，每个笼13.1-13.4包括两个相对的平行侧壁17、18，它们被上部臂19连接至彼此。对应于欧米伽形部的分支的端部壁20、21自电刷笼13.1-13.4的侧壁17、18的下部边缘获得。其中一个侧壁17具有缺口23，以允许容置于相对应的笼13.1-13.4中的电刷的电缆24.1-24.4穿过。另一侧壁18具有开口25，以允许相对应的弹簧的臂穿过。在敞开到集电器一侧的面侧上，每个电刷笼13.1-13.4可包括在电刷的两侧延伸的护板28、29，以防止通过与集电器的叶片的摩擦所产生的灰尘减损电刷保持器10的功能。其中一个护板28具有位于缺口23的延伸部中的中空部30，以允许电缆24.1-24.4尽可能地通至集电器。
每个笼13.1-13.4此外包括用于固定在板12上的系统31。每个固定系统由两对凸耳32形成。每对的凸耳32自端部壁20、21的两个相对的边缘获得。如在图3b中可见，每对中的一个凸耳32经由设置在板12的厚度中的开口33从板12的一侧穿过板12至其另一侧。每对中的另一凸耳32被支撑抵靠在界定孔14的具有方形形式的内部轮廓的一侧。每对凸耳32抵靠板12朝向彼此折回。可替代地，固定系统31包括穿过板12和电刷笼的端部壁20、21的至少一个铆钉，
此外，与每个笼13.1-13.4相关联的螺旋弹簧35朝向集电器的接触叶片径向推压对应的电刷15.1-15.4，集电器的接触叶片被由电绝缘材料(诸如塑料材料)制成的集电器主体支撑。在该情况中的每个弹簧35围绕保持系统37装配，在该情况中所述保持系统37由相对于轴线X轴向延伸的销形成。该销37通过将每个笼13.1-13.4的其中一个端部壁20弯曲获得。
如在图3a中可见，每个弹簧35包括由多个圈形成的缠绕部分。该缠绕部分终止于臂351，该臂351被设计为支撑抵靠电刷15.1-15.4的后部面的至少一部分。在该情况中，臂351终止于接触抵靠支撑面38的两个部分352，支撑面38位于用于将导电电缆24.1-24.4固定在电刷上的固定区域的两侧。电缆24.1-24.4与电刷15.1-15.4之间的固定区域相对于支撑面38是凹陷的，以最大化电刷15.1-15.4的使用的功能性距离。
电刷15.1-15.4具有交替的极性。由此，具有正极性的电刷15.1和15.3经由它们相应的电缆24.1和24.3电连接至从起动器的接触器获得的供电线。为了起动器的良好运行，这些电刷15.1和15.3及它们的对应的笼13.1和13.1与负极性电绝缘。该绝缘通过包覆模制层122获得，该包覆模制层122覆盖接收具有正极性的笼13.1、13.3的凸耳的开口33的范围、以及至少部分地覆盖板12的内部轮廓。电缆24.1和24.3也可用绝缘鞘覆盖。
此外，被设计为用于电流返回的、具有负极性的电刷15.2和15.4通过它们的焊接在板121上的相应的电缆24.2、24.4而被电连接至电机的地线。柔性电缆24.1-24.4有利地由铜或铜合金制成，以便于焊接在板121上。优选地，接收具有负极性的笼13.2和13.4的凸耳32的开口33、以及与这些笼13.2、13.4的其它凸耳32相接触的板12的内部轮廓区域未被电绝缘，使得可经由凸耳32在具有负极性的笼13.2、13.4和板121发生电接触。这种接触不损害起动器的运行，因为它参与了在被设计为处于相同电位(在该情况下是该应用中接地电位)的部件之间建立电接触。
在下文中参照图5a和5b，提供在过加热情况下激活起动器的保险丝以确保其保护的说明。
在正常运行中，即，当尚未达到包覆模制层122的变形温度时，具有正极性的笼13.1、13.3的凸耳32与板12绝缘，而压缩装配的弹簧35对电刷15.1、15.3施加力F1，以保持电刷15.1、15.3与集电器的叶片持续接触。通过反作用，弹簧35还经由保持系统37在笼13.1、13.3上施加力F2。然而，因为组件的刚性性质，笼13.1和13.3不能相对于板12移位。
当过加热发生时，例如由起动器持续长时间的空载运行导致的过加热发生时，达到绝缘层122的变形温度。由弹簧35施加在保持系统37上的反作用力F2则引起具有正极性的笼13.1和13.3相对于板12的枢转，使得笼13.1、13.3的至少一个凸耳32进入与连接至地线的板121的接触中，以建立短路。该短路引起经过电机的电流的显著增大，这具有使起动器的保险丝2烧断的效果。本发明由此使得可以确保对起动器的保护，而在马达的空载运行期间经过电机的、导致过加热的电流通常不能使得保险丝2烧断。
将理解的是，本领域技术人员将能够改变前述电刷保持器10的构造，而不脱离本发明的范围。由此，作为变型，如在图4中可见，具有正极性的笼13.1、13.3的凸耳至少部分地被热敏感绝缘层40覆盖。形成可变形单元的该层40可由与包覆模制层122的材料相同类型的材料制成。
可替代地，继绝缘层122的变形之后，板12朝向具有正极性的笼13.1、13.3移位。可替代地，板12电连接至正极性。
作为变型，层122采用固定在金属板121两侧的、附加的绝缘垫圈的形式。螺旋弹簧35还可由被支撑在盖上的柱形弹簧替代，以对着集电器的叶片推压相应的电刷。
作为变型，电刷保持器10包括多于四个的电刷15.1-15.4，每个电刷例如能够与定位在板12的相反侧上的另一电刷相关联。
再该情况中，电刷保持器10是机动车辆起动器电机的电刷保持器。作为变型，电刷保持器10还可属于交流发电机或交流发电机-起动器。

Claims (12)

1.一种用于机动车辆起动器的电刷保持器(10)，包括：至少一个第一导电笼(13.1、13.3)，其接收具有第一极性的第一电刷(15.1、15.3)；至少一个第二笼(13.2、13.4)，其接收具有不同于第一极性的第二极性的第二电刷(15.2、15.4)；至少一个支撑板(12)，第一笼(13.1、13.3)和第二笼(13.2、13.4)固定在该支撑板上，所述支撑板(12)电连接至所述第二极性；以及自预定的温度起可变形的可变形热敏感单元(122、40)；其特征在于，所述可变形热敏感单元(122、40)被设计为相对于所述支撑板(12)电绝缘所述第一笼(13.1、13.3)，以及在于，继所述可变形热敏感单元(122、40)的变形之后，在所述第一笼(13.1、13.3)和所述支撑板(12)之间建立了接触；
其中，所述可变形热敏感单元由电绝缘材料层(40)形成，该电绝缘材料层(40)至少部分地覆盖用于将所述第一笼(13.1、13.3)固定在所述支撑板(12)上的固定系统(31)，且其中，所述固定系统(31)包括至少一个凸耳(32)，该凸耳(32)至少部分地被电绝缘材料层(40)覆盖。
2.根据权利要求1所述的电刷保持器，其中，其包括移位装置(35)，用于所述第一笼或所述支撑板的移位，以继变形之后建立接触。
3.根据权利要求1或2所述的电刷保持器，其特征在于，所述可变形热敏感单元由至少一个绝缘层(122)构成，所述至少一个绝缘层(122)至少部分地覆盖所述支撑板(12)的金属板(121)。
4.根据权利要求3所述的电刷保持器，其特征在于，所述绝缘层(122)包覆模制在所述金属板(121)上。
5.根据权利要求2所述的电刷保持器，其特征在于，所述移位装置(35)由螺旋弹簧形成，该螺旋弹簧装配在属于所述第一笼(13.1、13.3)的用于保持所述弹簧(35)的保持系统(37)上。
6.根据权利要求5所述的电刷保持器，其特征在于，所述保持系统(37)由从所述第一笼(13.1、13.3)的壁获得的销构成。
7.根据权利要求1或2项所述的电刷保持器，其特征在于，所述可变形热敏感单元(122、40)由塑料材料制成。
8.根据权利要求7所述的电刷保持器，其特征在于，所述塑料材料是热塑性材料。
9.根据权利要求8所述的电刷保持器，其特征在于，所述塑料材料是热定型材料。
10.根据权利要求1或2所述的电刷保持器，其特征在于，其包括具有第一极性的两个电刷(15.1、15.3)及具有第二极性的两个电刷(15.2、15.4)。
11.根据权利要求1或2所述的电刷保持器，其特征在于，所述第一极性对应于正极性，而电连接至所述支撑板(12)的所述第二极性对应于起动器的地线。
12.一种机动车辆起动器，包括设置有根据前述权利要求中的任一项所述的电刷保持器(10)的电马达。
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