具有v形升高接片換向器的電動機器的制造方法
【專利摘要】一種用于電動機器的轉(zhuǎn)子包括：限定出轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)子鐵芯；定位在轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個繞組；以及從轉(zhuǎn)子鐵芯延伸的換向器。所述換向器包括長條形接觸部分和連接到長條形接觸部分的一個端部的升高接片。所述升高接片包括從長條形接觸部分的所述端部徑向向外延伸的圓周壁。所述圓周壁包括V形頂部部分，所述V形頂部部分中形成有多個凹口。
【專利說明】具有V形升高接片換向器的電動機器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及電動機器領(lǐng)域，特別是涉及用于電動機器的換向器。
【背景技術(shù)】
[0002]用于車輛起動電機的電動機器通常包括電樞,所述電樞包括換向器和電刷。電樞繞組通常通過升高接片連接到換向器。用于在繞組和升高接片之間實現(xiàn)連接的常用方法是使用Sil-Fos?成其他釬焊材料通過焊接過程將兩個繞組導(dǎo)體與換向器條接合。已經(jīng)確定，源自焊接過程的熱量可能會使模制材料與換向器的銅條接觸的位置處的模制材料降級。特別地，電樞偶爾會無法通過“Hot Spin Test (熱旋轉(zhuǎn)測試)”，因為源自焊接過程的熱量會使與換向器的銅條接觸的位置處的模制材料降級。因此，希望有利地提供這樣一種用于電動機器的換向器條，其可明顯降低進(jìn)行良好焊接所需的熱量，從而避免使模制材料降級并可進(jìn)行牢固的換向器焊接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本公開的一個實施例，提供了一種用于電動機器的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括:限定出轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)子鐵芯；定位在轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個繞組；以及從轉(zhuǎn)子鐵芯延伸的換向器。所述換向器包括長條形接觸部分和連接到長條形接觸部分的一個端部的升高接片。所述升高接片包括從長條形接觸部分的所述端部徑向向外延伸的圓周壁。所述圓周壁包括V形頂部部分，所述V形頂部部分中形成有多個凹口。
[0004]根據(jù)本公開的另一個實施例，提供了一種用于電動機器的換向器，其包括:絕緣基部件；以及繞著絕緣基部件在圓周方向上等間距地設(shè)置的多個導(dǎo)電區(qū)段。所述多個導(dǎo)電區(qū)段中的每個均包括長條形軸向部分和徑向部分。每個徑向部分包括第一頂點部分、第二頂點部分和形成在第一頂點部分與第二頂點部分之間的凹口。
[0005]根據(jù)本公開的又一個實施例，提供了一種制造電動機器的方法。該方法包括:提供轉(zhuǎn)子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括多個電樞繞組，所述電樞繞組具有從轉(zhuǎn)子鐵芯延伸的多個導(dǎo)體端部，轉(zhuǎn)子鐵芯限定出轉(zhuǎn)動軸線。該方法還包括:將所述多個導(dǎo)體端部中的至少一個插入換向器的升高接片中的多個凹口中的一個中，所述升高接片包括從長條形接觸部分的一個端部徑向向外延伸的圓周壁，所述圓周壁包括V形頂部部分，在所述V形頂部部分中形成有多個凹口。此外，該方法還包括:將釬焊材料放置在所述多個凹口中的所述一個中的多個導(dǎo)體端部中的所述至少一個上。該方法還包括施加熱源，以熔化凹口中的釬焊材料。
[0006]本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過參看以下詳細(xì)描述和附圖可更容易理解上述特征和優(yōu)點等。盡管期望提供一種具有能夠提供這些或其他有利特征中的一個或多個的換向器的電動機器，但在此公開的教導(dǎo)也可擴展到落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的那些實施例，不管它們是否實現(xiàn)了上述優(yōu)點中的一個或多個。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]圖1示出了包括具有換向器的轉(zhuǎn)子的電動機器的局部剖視圖；
[0008]圖2示出了圖1的轉(zhuǎn)子的透視圖，包括具有V形升高接片的換向器；
[0009]圖3示出了圖2的換向器的側(cè)視圖；
[0010]圖4示出了圖2的換向器的端視圖；
[0011]圖5示出了圖2的換向器的半側(cè)視圖和半剖視圖；以及
[0012]圖6示出了制造包括具有圖2的V形升高接片的換向器的電動機器的方法。
【具體實施方式】
[0013]參看圖1，以用于車輛的起動電機的形式示出了電動機器10的一個實施例。電動機器10包括殼體12、電磁開關(guān)14、電機16、傳動系統(tǒng)22、離合器26、軸30和驅(qū)動齒輪34等。所述殼體12通常連接到發(fā)動機(未示出)，例如汽車(也未示出)或其他車輛的內(nèi)燃發(fā)動機。電機16包括定子18和轉(zhuǎn)子20，轉(zhuǎn)子20為電動機器10提供電樞。定子包括定子繞組，該定子繞組被構(gòu)造成載送用于電動機器10的電流。轉(zhuǎn)子20被構(gòu)造成能響應(yīng)于定子繞組和電樞繞組被施加電能而相對于定子18和殼體12轉(zhuǎn)動。電刷裝置22將電能傳送到電樞(即，轉(zhuǎn)子20)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解這一點。
[0014]轉(zhuǎn)子20通過傳動系統(tǒng)24、離合器26和軸30連接到驅(qū)動齒輪34。相應(yīng)地，電樞20的轉(zhuǎn)動使得傳動系統(tǒng)24和驅(qū)動齒輪34轉(zhuǎn)動，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解這一點。
[0015]電磁開關(guān)14定位在殼體12內(nèi)，且連接到撥叉38。當(dāng)電磁開關(guān)14被通電時，它使得撥叉38沿著軸30軸向移動驅(qū)動齒輪34，直到驅(qū)動齒輪上的齒輪齒42與發(fā)動機的飛輪上的齒輪齒(未示出)嚙合。當(dāng)停止向電磁開關(guān)14供電時，電磁開關(guān)14內(nèi)的復(fù)位彈簧46使驅(qū)動齒輪34和撥叉38返回到它們的初始位置，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解這一點。
[0016]現(xiàn)參看圖2，電動機器10的轉(zhuǎn)子20包括轉(zhuǎn)子軸50、轉(zhuǎn)子鐵芯56、電樞繞組58和換向器60。轉(zhuǎn)子軸50限定出用于轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)動軸線52。用于傳動系統(tǒng)22的中心齒輪54(參看圖1，圖2中未示出)固定地固定到轉(zhuǎn)子軸50。轉(zhuǎn)子鐵芯56由鐵磁體材料的層疊片形成。電樞繞組58位于形成在轉(zhuǎn)子鐵芯56中的軸向槽中。電樞繞組58由銅段或其他導(dǎo)體段形成，所述銅段或其他導(dǎo)體段具有設(shè)置在電樞鐵芯56的一端處的轉(zhuǎn)向部分和設(shè)置在電樞鐵芯56的相反端處的導(dǎo)體端部59。導(dǎo)體端部59連接到換向器60。
[0017]現(xiàn)參看圖2-4，示出了轉(zhuǎn)子20的換向器60。換向器60包括長條形接觸部分62、升聞接片64和聯(lián)接部分69。接觸部分62遠(yuǎn)尚電樞繞組58沿軸向方向延伸。接觸部分62提供了光滑表面，所述光滑表面被構(gòu)造成可滑動地接合電刷裝置22上的電刷。升高接片64提供圓周壁65，所述圓周壁65從接觸部分62的近端63徑向向外延伸。由升高接片64提供的圓周壁65包括V形頂部部分68，所述頂部部分68提供了繞著升高接片64延伸的頂點78，下面對此將進(jìn)一步解釋。多個凹口 66從升高接片64的頂部部分68徑向向內(nèi)延伸。凹口 66被構(gòu)造成能接收和保持電樞繞組58的導(dǎo)體端部59。聯(lián)接部分69是遠(yuǎn)離升高接片64向著轉(zhuǎn)子鐵芯56延伸的錐形區(qū)段。聯(lián)接部分69接合轉(zhuǎn)子鐵芯56和轉(zhuǎn)子軸52。
[0018]換向器60的升高接片64和接觸部分62由以相等間距沿圓形布置的多個導(dǎo)電換向器區(qū)段70形成。絕緣條80形成在兩個相鄰區(qū)段70之間的每個空間中。絕緣條80與絕緣基部82 (參看圖5)整體形成。相應(yīng)地,絕緣條80和絕緣基部82可通過注射成型方法或其他成型方法形成。絕緣基部82和絕緣條80將每個導(dǎo)電區(qū)段70與換向器60上的其他導(dǎo)電區(qū)段電隔離。
[0019]最佳如圖5所示，換向器60的每個導(dǎo)電區(qū)段70由銅或其他導(dǎo)體材料構(gòu)成，且為大致L形。每個區(qū)段70包括沿軸向方向延伸的軸向部分72和從軸向部分72徑向向外延伸的徑向部分74。徑向部分74與軸向部分72垂直地延伸，且徑向部分74從軸向部分72徑向向外延伸的距離。升高接片64的頂部部分68沿徑向方向從該徑向部分74延伸大約lmm-3mm。絕緣條80定位在換向器60的每個區(qū)段之間。區(qū)段70的軸向部分72和絕緣條80的相關(guān)部分共同地形成換向器60的接觸部分62。類似地，區(qū)段70的徑向部分74和絕緣條80的相關(guān)部分形成換向器60的升高接片64。
[0020]每個升高接片部分64包括V形頂部部分76。特別地，每個頂部部分76包括傾斜近端表面90和傾斜遠(yuǎn)端表面92，它們向著彼此延伸且相交于頂點78處。在此處公開的實施例中，近端表面90和遠(yuǎn)端表面92相對于軸向方向的斜度在30-60度之間，如圖5中的角度Θ所示(其中，軸線53與軸線52平行)。在至少一個實施例中，近端表面90和遠(yuǎn)端表面92的斜度為大約45度。因此，頂點78居中地定位在圓周壁65的頂部處。此外，在此處示出的實施例中，傾斜部分90和92分別沿軸向方向延伸大約3mm-5mm，直到它們在頂點處相遇。盡管在此處公開的實施例中近端表面90的斜度等于遠(yuǎn)端表面92的斜度，但應(yīng)當(dāng)理解，在其他實施例中，近端表面90和遠(yuǎn)端表面92的斜度也可以不同。
[0021]現(xiàn)參看圖3和4，凹口 66將每個區(qū)段的徑向部分74分離成第一側(cè)部94和第二側(cè)部96 (例如，當(dāng)定位在換向器60上的上部位置處的區(qū)段被從換向器的近端/聯(lián)接部分69觀看時的左側(cè)部和右側(cè)部)。因此，處于圓周壁65的頂部處的頂點78被凹口 66和相鄰區(qū)段之間的接合部(即，定位有絕緣條80的接合部)周期性地中斷。因此，每個徑向部分74可被認(rèn)為包括第一頂點部分(例如，94)和第二頂點部分(例如，96)，其中，凹口 66定位在第一頂點部分與第二頂點 部分之間。凹口 66的寬度(即，在圓周方向上)為大約長度(即，在軸向方向上)為2mm-4mm。在至少一個實施例中，每個凹口 66在頂點78處測量時寬度為大約2mm，在軸向方向上沿著凹口 66的底部測量時長度為大約3mm。
[0022]當(dāng)從端部觀看換向器60時，如圖4所示，每個區(qū)段70的徑向部分74遠(yuǎn)離軸線52傾斜，直到它達(dá)到頂點78或一個凹口 66。相應(yīng)地，在此處公開的實施例中，圓周壁65的頂點78定位在每個凹口 66的左側(cè)和右側(cè)，且相鄰的導(dǎo)電區(qū)段之間的接合部鄰近每個導(dǎo)電區(qū)段70上的頂點78定位。
[0023]上述電動機器10提供了以下優(yōu)點:電樞58的導(dǎo)體端部59與換向器60之間的物理連接和電連接被增強。特別地，升高接片64的窄縮的頂部(即V形頂部部分68)降低了釬焊材料與升高接片64之間的接觸面積。這將焊接熱量集中到最需要的區(qū)域，使得需要較少的熱量進(jìn)行牢固焊接。在至少一個實施例中，已經(jīng)確定，升高接片64的幾何特性使得對于一步焊接來說可使用少大約41%的更小功率，對于兩步焊接來說可使用少大約9%的更小功率。
[0024]相應(yīng)地，上述的換向器布置方式提供了一種將導(dǎo)體接合到換向器的方法，如圖6所示。該方法涉及電樞繞組與換向器的連接，其中，電樞繞組定位在轉(zhuǎn)子鐵芯上，其中，導(dǎo)體端部從轉(zhuǎn)子鐵芯延伸。該方法開始于將導(dǎo)體端部59插入換向器60的凹口 66中的相應(yīng)的一個中，如圖6的方框102中所示。當(dāng)導(dǎo)體端部59插入換向器60的凹口 66中時，導(dǎo)體端部59通常定位在升高接片64的頂點78之上或與頂點78大致平齊。接著，如方框104中所示，釬焊材料被使得與凹口 66內(nèi)的導(dǎo)體端部接觸?？墒褂玫囊环N示例性的釬焊材料是銀/銅/磷(例如，Sil-Fos?)或其他釬焊材料，包括特別是被設(shè)計用于銅與銅結(jié)合的那些釬焊材料。然后，如方框106中所示，向具有導(dǎo)體端部59的凹口 66和定位在此處的釬焊材料施加熱量。該熱量可以通過任何各種裝置、包括焊炬施加。該熱量熔化釬焊材料，使得它可基本上流動到遍布凹口 66。當(dāng)熱量移除時，如方框108中所指出的，釬焊材料固化，從而將銅導(dǎo)體端部59結(jié)合到銅升高接片64。導(dǎo)體端部59與升高接片64的這種結(jié)合使得導(dǎo)體端部59與升高接片64之間在凹口 66內(nèi)產(chǎn)生物理和電連接。接著，如方框110中所指出的，換向器的鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)動到下一工作位置，且該過程重復(fù)進(jìn)行，使得下一組導(dǎo)體端部59結(jié)合到升高接片64的下一個凹口 66。替代性地，熱源可以繞著換向器和轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)動，以便依次將釬焊材料熔化到每個槽中。有利地，在上述過程中，升高接片64的V形頂部部分68降低了釬焊材料與銅升高接片64之間的接觸面積。這會將焊接熱量集中到最需要的區(qū)域，且需要較少的熱量進(jìn)行牢固焊接。這樣，源自焊接過程的熱量不會明顯地使模制材料降級，且在導(dǎo)體端部59與升高接片64之間提供了更好的連接。
[0025]以上僅示例性地、而非限制性地詳細(xì)描述了具有V形換向器升高接片的電動機器的一個或多個實施例?？梢岳斫?，在此描述的可在不需包括此處描述的其他特征和功能的情況下獲得的某些單個特征和功能具有多種優(yōu)點。而且，可以理解，上述實施例的各種替代方案、修改、變化或改進(jìn)、其他特征和功能及其替代方案可期望組合成許多其他不同的實施例、系統(tǒng)或應(yīng)用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員隨后可作出的目前未預(yù)見或未想到的替代方案、修改、變化或改進(jìn)仍意欲由權(quán)利要求涵蓋。因此，任何權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)局限于對此處包含的實施例的描述。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電動機器的轉(zhuǎn)子，包括: 限定出轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)子鐵芯； 定位在轉(zhuǎn)子鐵芯上的多個繞組；以及 從轉(zhuǎn)子鐵芯延伸的換向器，所述換向器包括長條形接觸部分和連接到長條形接觸部分的一個端部的升高接片，所述升高接片包括從長條形接觸部分的所述端部徑向向外延伸的圓周壁，所述圓周壁包括V形頂部部分，所述V形頂部部分中形成有多個凹口。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述換向器包括絕緣基部件和多個分離的導(dǎo)電區(qū)段，每個導(dǎo)電區(qū)段包括長條形軸向部分和位于長條形軸向部分的端部處的徑向部分，換向器的長條形接觸部分包括所述長條形軸向部分，換向器的升高接片部分包括所述徑向部分，所述多個凹口中的每個分別形成在相應(yīng)的導(dǎo)電區(qū)段中的徑向部分上的中心位置處。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，V形頂部部分的頂點定位在每個凹口的左側(cè)和右側(cè)，其中，相鄰導(dǎo)電區(qū)段之間的絕緣條鄰近每個頂點定位。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個V形部分包括傾斜近端表面和傾斜遠(yuǎn)端表面，其中，近端表面相對于轉(zhuǎn)動軸線的斜度在30-60度之間。
5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，近端表面相對于轉(zhuǎn)動軸線的斜度為大約45度。
6.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，傾斜近端表面和傾斜遠(yuǎn)端表面具有大致相同的斜度。
7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個凹口在軸向方向上延伸大約3mm。
8.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述換向器還包括聯(lián)接部分，所述升高接片定位在聯(lián)接部分與長條形接觸部分之間。
9.如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，V形頂部部分包括傾斜近端表面和傾斜遠(yuǎn)端表面，所述傾斜近端表面比傾斜遠(yuǎn)端表面更接近聯(lián)接部分，所述傾斜近端表面和傾斜遠(yuǎn)端表面相遇于V形頂部部分上的頂點。
10.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子還包括與長條形接觸部分接觸的電刷裝置。
11.一種用于電動機器的換向器，包括: 絕緣基部件；以及 繞著絕緣基部件在圓周方向上等間距地設(shè)置的多個導(dǎo)電區(qū)段，所述多個導(dǎo)電區(qū)段中的每個均包括長條形軸向部分和徑向部分，每個徑向部分包括第一頂點部分、第二頂點部分和形成在第一頂點部分與第二頂點部分之間的凹口。
12.如權(quán)利要求11所述的換向器，其特征在于，第一頂點部分和第二頂點部分包括傾斜近端表面和傾斜遠(yuǎn)端表面，所述傾斜近端表面與傾斜遠(yuǎn)端表面相遇于頂點處。
13.如權(quán)利要求12所述的換向器，其特征在于，所述傾斜近端表面和傾斜遠(yuǎn)端表面相對于轉(zhuǎn)動軸線的斜度在30-60度之間。
14.如權(quán)利要求13所述的換向器，其特征在于，傾斜近端表面和傾斜遠(yuǎn)端表面具有大致相同的斜度。
15.如權(quán)利要求11所述的換向器，其特征在于，凹口在軸向方向上延伸大約3mm。
【文檔編號】H02K13/04GK104022602SQ201410072067
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月28日
【發(fā)明者】D·舒斯特, G·豪厄爾, E·巴布, R·金特里 申請人:雷米技術(shù)有限公司