位移电磁体、电机和用于制造位移电磁体的方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有用于起动内燃机的起动继电器(13)的电机(100)，如发电机或起动装置或起动机，该电机包括至少一个磁体，本发明还涉及一种用于制造特别是用于起动内燃机的起动继电器(42)的位移电磁体的方法，在该位移电磁体中设有至少一个具有至少一个第一导电绕组(421)和至少一个第二导电绕组(422)的线圈，其中导电绕组(421、422)围绕线圈架(423)缠绕，其中，导电绕组(421、422)或形成导电绕组(421、422)的导线平行地围绕线圈架(423)缠绕，从而在一个制造工序中进行缠绕。
【专利说明】位移电磁体、电机和用于制造位移电磁体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造特别是用于起动内燃机的起动继电器的位移电磁体(elektrischer Hubmagnet)的方法，在该位移电磁体中设有至少一个具有至少一个第一导电绕组和至少一个第二导电绕组的线圈。
[0002]本发明还涉及一种根据权利要求9的前序部分所述的特别是用于电机的位移电磁体，所述电机例如是具有用于起动内燃机的起动继电器的起动机。
[0003]本发明还涉及一种根据权利要求10的前序部分所述的具有用于起动内燃机的起动继电器的电机，例如发电机或起动装置或起动机。
【背景技术】
[0004]本发明基于根据独立权利要求所述的一种具有起动机或起动马达的系统以及一种具有起动继电器的起动机。
[0005]本发明的主体是用于具有内燃机的机动车辆的起动机和起动器，特别是应用在起动机中的起动继电器。
[0006]现有技术已经公开了具有用于带有内燃机的机动车辆的起动继电器的起动器，其通常包括用于驱动内燃机的直流电动机。
[0007]在这种起动机或起动马达中，例如具有相应继电器的继电器-叉形杆系统用于到齿圈中的啮合或上升。在行程、也称为间隔、或更准确地称为啮合运动中磁继电器向后拉动叉形杆。这通过对继电器相应地通电来进行。在通电时，和磁芯共同作用的开关轴轴向地朝触点方向运动或从触点移开。或者换句话说，在车辆起动机中使用继电器以激发起动小齿轮的轴向运动并且连通主电路电流的电触点。这种继电器具有包括两个绕组的线圈。在“吸引电枢”的接通状态下给两个绕组通电。在“保持电枢”的状态下仅对所谓的保持绕组通电。另一个绕组称为拉动绕组或吸引绕组。两个绕组通常在两个制造工序中重叠地、即层状地缠绕在同一个绕组支架上。
[0008]DE 10 2006 033 174 Al公开了一种具有电磁驱动器的管状线圈支架的线圈结构，特别是一种二级继电器。该线圈结构包括一个保持绕组和一个吸引绕组。线圈支架在其一个端部上具有第一挡止并且在其另一个端部上具有第二挡止。保持绕组设置在两个挡止之间。第一挡止在其远离第二挡止的一侧上具有用于容纳吸引绕组的轴向凹空部。对此，导体设置在不同的位置上并且由此需要相对大的结构空间。
【发明内容】
[0009]与现有技术相比，具有相应的独立权利要求或并列权利要求的特征的根据本发明的位移电磁体、根据本发明的起动装置和根据本发明的方法的优势在于，在用于制造特别是用于起动内燃机的起动继电器的位移电磁体的方法中，在该位移电磁体中设有至少一个具有至少一个第一导电绕组和至少一个第二导电绕组的线圈，其中这些导电绕组围绕线圈架缠绕，导电绕组或形成导电绕组的导线平行地围绕线圈架缠绕，因此在一个制造工序中进行缠绕。由此简化了线圈的制造过程。同时，借助这种缠绕改善了继电器线圈中损耗功率的排放，由此改善了线圈作用区域。此外，通过经这样缠绕的线圈避免了如特别是在重叠地缠绕双线圈而没有中间薄膜的情况下可能出现的损坏并且改善了可靠性。
[0010]通过从属权利要求中描述的措施可以有利地扩展和改进独立权利要求以及并列的权利要求中所给出的装置。
[0011]在另一个实施方式中，两个或所有的导电绕组同时围绕线圈架缠绕。对此，这两个导电绕组至少逐段地同时围绕线圈架缠绕。
[0012]另一个实施方式相应地规定，两个或所有的导电绕组在时间上相互错开地围绕线圈架缠绕。在时间上错开在本发明的原则中包括一个导电绕组或导线的缠绕起点和/或缠绕终点与另一个导电绕组在不同的时间点上发生。也可以不同的速度进行缠绕。由此不仅能够实现具有相同匝数和/或具有相同的导线长度或导线几何形状的绕组，而且也可以实现具有不同匝数和/或不同的导线长度或导线几何形状的绕组。
[0013]在另一个实施方式中，两个或所有的导电绕组特别是以不同的缠绕工具彼此独立地缠绕。以这种方式能够实现各种导电绕组的任意缠绕方式。
[0014]还有另一个实施方式规定，两个或所有的导电绕组特别是借助一个缠绕工具一起缠绕。对此，在一个实施方式中为每个缠绕成导电绕组的导线提供自己的缠绕工具。在另一个实施方式中为至少两个导线提供一个共同的缠绕工具。
[0015]而另一个实施方式在于，至少两个彼此不同的导电绕组围绕线圈架缠绕。在一个实施方式中，两个相同的导电绕组围绕线圈架缠绕。对此，用于形成各个导电绕组的导线具有相同的几何参数，即长度、直径、形状和/或相同的圈数或匝数。在另一个实施方式中，在有至少两个绕组的情况下，导线或导电绕组的至少一个上述参数不同。
[0016]相应地，在一个实施方式中规定，至少两个所述导电绕组以不同的匝数围绕线圈架缠绕。在一个实施方式中，导电绕组以相同的匝数缠绕。
[0017]在一个实施方式中也规定，至少两个所述导电绕组在围绕线圈架缠绕之前相互连接并且之后围绕线圈架缠绕。例如在导线起点或导线终点至少逐段地进行连接，必要时也可以在导线起点和导线尾端之间逐段地进行连接。因此，导线共同地、即同时和/或平行地、优选通过一个工具围绕线圈架缠绕。
[0018]根据本发明的特别是用于如具有用于起动内燃机的起动继电器的起动机的电机的位移电磁体包括至少一个具有至少一个第一导电绕组和至少一个第二导电绕组的线圈，其中这些导电绕组围绕线圈架缠绕，其中所述线圈根据上述方法制成，该位移电磁体具有这样的优势，即，位移电磁体可更快且费用更少地制成并且改善了热量排放。线圈具有至少两个导电绕组。这些导电绕组平行地缠绕在线圈架上，从而不构成导线层，而是这些导电绕组也能够位于一个平面或层中。
[0019]根据本发明的具有用于起动内燃机的起动继电器的电机，如发电机或起动装置或起动机，该电机包括至少一个磁体，其中该磁体构造为上述的位移电磁体。由此能够实现一种电机，该电机即使在转换继电器具有较长接通时间的情况下也具有可靠的功能以及改善的散热效果。
[0020]在一个实施方式中，多个、特别是两个导电绕组围绕共同的铁心缠绕。这些导电绕组各包括一个具有这样横截面的导线。该横截面可以至少逐段地非旋转对称地构造。在另一个实施方式中设有至少逐段地旋转对称的横截面，例如圆形横截面或圆环横截面。在一个实施方式中导体整个长度上的横截面构造为不变的。在另一个实施方式中横截面至少逐段地变化。对此横截面的变化可以是连续的和/或间断的或跳跃式的。优选的是，导电绕组并非以至少一层第一导电绕组和至少一层第二导电绕组的形式交替层状地设置，而是平行地缠绕并从而至少逐段地并排安置。在一个实施方式中不同的导电绕组交替地设置，即，接在第一绕组导体的旁边、大约距离线圈架径向相等的位置是第二绕组导体等。在一个实施方式中导电绕组至少局部互补地设置，因此两个导线至少局部地相互啮合。另外，在另一个实施方式中至少其中一个导线构造为通过辊轧变形的一个导线，优选两个或所有导线构造为通过辊轧变形的多个导线。该导线可以以不同的方式制造。已经证实借助辊轧进行变形是特别有利的制造方式。通过不同的辊轧可灵活调整地制造出满足不同的要求的导线。特别地，根据本发明的用于制造导线的费用低。这些导线在外侧都具有绝缘体，因此这些导线绝缘地贴靠在相邻的导线上。
[0021]通过该方法可以根据需要匹配继电器的功率。这是必要的，因为继电器的线圈中的功率损耗是继电器的重要且限制功能的设计参数。主要特点在于能够推导出线圈的热量损耗。该关键的线圈通常是保持线圈，因为继电器的停机时间比继电器的拉动时间明显更长。在继电器接通时流过相当高的电流。在接通继电器时出现磁感应，该磁感应强度取决于线圈的匝数和接通电流。为了避免在断开时的自动停止，优选将拉动绕组和保持绕组实施为具有相同匝数。在断开时，拉动绕组和保持绕组相反地接通，由此相互抵消通过两个线圈所产生的磁场。所述线圈可选地实施为没有中间薄膜或带有中间薄膜。优选通过同时的缠绕来进行缠绕或缠绕过程。用于拉动绕组和保持绕组的导电绕组的匝数优选相等。通过使用拉动绕组和保持绕组来从保持线圈中对损耗功率进行散热实现了线圈更好的导热并由此达到线圈更好的功能。通过避免在两个线圈之间过渡的过程中造成损害而提高了质量。在起动继电器的励磁线圈的改进方案中，拉动绕组和保持绕组同时缠绕在线圈架上。由此由拉动线圈和保持线圈形成双绕组。两个导电绕组的导电绕组或者导线的端部导线或端部区段在线圈的起始和末端分开。两个交错缠绕的实施为双线圈的线圈可以具有相同的匝数或类似的匝数。绕组线的横截面在该方法中可以是相同的或者可以将具有不同横截面的绕组线用于拉动线圈和保持线圈。除了圆形的横截面可以为绕组线采用任意其他的横截面，特别是正方形和矩形的横截面。根据制造方法、横截面和所希望的堆积密度可以实施为整齐的绕组或杂乱的绕组。在具有相同匝数的应用情况下可以借助适当的双绕组装置进行缠绕。但是本发明还包括线圈，在这些线圈中两个绕组可以以明显不同的匝数进行缠绕。对此必要时需要使用合适的缠绕装置。相应地也采用这样在几何结构上相匹配的绕组线、例如具有相同或不同的线芯尺寸的矩形线，因此两个线可以设置成具有非常高的堆积密度的双线圈。也可以将多于两个绕组、即三个或更多的绕组以上述方式交错地缠绕。在一个实施方式中这些导线通过预制过程已经结合成“双芯线”并随之实施为线圈。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中详细说明。在附图中:
[0023]图1示出了具有接通继电器的起动装置的横向剖视图，
[0024]图2示出了接通继电器的横向剖视图，以及
[0025]图3示出了具有两个导电绕组的线圈架的横向剖视图。
【具体实施方式】
[0026]图1在横向剖视图中示出了构造为起动装置的具有起动继电器42的内燃机电机100，该起动继电器也称为接通继电器。电机100的壳体10包括圆柱形的壳体件11和外罩13，该壳体件和外罩通过未进一步示出的螺钉相互连接。圆柱形的壳体件11在后面通过外罩13封闭，指向外的轮毂成型在外罩的中间部分中。轴承支撑架位于轮毂中，电起动马达18的电枢轴17的后端17a支承在该轴承支撑架中，该电起动马达的电枢用附图标记19表示。在电枢19的径向外部有起动马达18的多个(永久)磁体20位于壳体件11的壁上。电枢轴17的前端以直径减小的端部22安置在从动轴24的同轴延伸的未详细示出的盲孔23中。从动轴24的另一端部安置在封闭壳体件11的轴承端盖25和成型在其上的轮毂26中。电枢轴17在其靠近轴承端盖25的端部附近具有齿部28 (太阳轮)，多个行星齿轮29啮合到该齿部中，这些行星齿轮也和行星齿轮传动机构31的位于外部的固定的内齿轮30相啮合。行星齿轮架12驱动从动轴24，在该从动轴上设置有自由轮33，该自由轮的内圈34具有构造为隆起部的小齿轮35，外齿部36构造在该小齿轮上。自由轮33的外圈37也称为带动件，该外圈通过多头螺纹38和从动轴24相连。一个所谓的啮合弹簧39作用在多头螺纹上。为了实现起动过程，可以通过自由轮33的轴向移动使外齿部36和内燃机的齿圈40相啮合。这借助于(接通)继电器42来实现，接通电流时在该继电器中电枢通过隆起部43使得杆件44偏转，该杆件通过位于两个轮盘46之间的连杆45向左移动自由轮33。杆件44以两个臂的形式构造并且借助销48可偏转地设置在固定在壳体上的轴承49中。电刷板53贴靠在外罩13上，该电刷板和外罩13用螺钉相连。电刷板53以一件式构造。特别由塑料构成的电刷架固定在该电刷板上，在弹簧压力的作用下贴靠在换向器63上的碳安置在该电刷架中，该换向器设置在电枢轴17上。碳通过联接用绞线连在电缆接线柱上，该电缆接线柱和接通继电器42的触点68相连。绞线穿过在壳体件11中设置在孔中的密封件70。电刷板53借助螺钉62固定在外罩13上。啮合路径110包括杆件44，该杆件移动外圈或带动件。带动件37是自由轮组的一部分并且比自由轮33更短。该自由轮是动力传动装置120的组成部分。
[0027]构造为起动装置的这种类型的电机100主要用在机动车辆中并且称为起动机，特别地称为滑移式螺旋齿轮传动起动机。构造为电机的起动马达18、传动机构31、特别地以及起动继电器42、特别是电磁开关是主要组件。同样构造为电机的起动马达18借助电枢轴17保持与传动机构31的机械有效连接。借助邻接在电枢轴17上的分离件(这里未示出)、特别是盖板或防尘盖将传动机构31与起动马达18分开。对此重要的是电枢轴17设有密封件，该密封件和分离件一起形成可转动的密封。因此，借助本发明的技术方案提供了一种布置，在该布置中保护传动机构31以免受到微粒或介质的侵入。在内燃机的起动过程中，起动马达18借助电磁开关短暂地通过齿轮传动和内燃机相连。由于起动马达18通常具有高的转速以及起动过程需要转矩，所以需要大的传动比。通过起动器上的小齿轮35、特别是起动小齿轮以及通过所对应飞轮的比起动小齿轮相对大的小齿轮来达到所希望的传动比。起动小齿轮在电枢轴17上可轴向无级地移动并且通过电磁开关或电磁体与飞轮的齿部相啮合。然后通过闭合接触开关接通起动马达18，该接触开关是各个推移式磁体的电磁开关的一部分。起动小齿轮配置有自由轮33，该自由轮防止通过起动马达18的仍然啮合的起动小齿轮以过高的转速驱动已起动的内燃机并由此使其受到损坏或毁坏。这种起动机通常作为起动马达18而具有串联马达(Reihenschlussmotor)或永励马达。起动马达18由不可运动的部件、即定子和可旋转安置的部件、即转子构成。在本发明的情况中其为内转子式电机，其转子限定起动马达18的内部部分并且其定子限定外部部分。转子具有包括铁心的线圈，该铁心也称为电枢19并且可旋转地安置在定子的极靴之间的磁场中。在起动马达18中，所谓的场绕组由永久磁体代替，该永久磁体也称为永磁体。由于永久磁体极为先进，所以可以在用于机动车辆的起动装置中省去定子绕组。通过换向器63操纵电枢19的线圈、特别是电枢绕组。换向器63例如通过两个固定的、被压在和电枢19 一起旋转的磁鼓上的碳刷建立从壳体10到电枢19的绕组的导线连接。磁鼓的表面分割成相互绝缘的换向器片。如通常在直流电动机中一样，电枢19具有换向器63设有的换向器片一半数量的绕组。对此，每个绕组在其端部和两个彼此相对的换向器片相连。因为对扭矩和电流流动有特殊要求，所以换向器片和对应的碳刷之间的横截面特别宽。在四个碳刷的情况下可以有两个绕组同时起作用以及在六个碳刷的情况下可以有三个绕组同时起作用。
[0028]根据位移电磁体的原理构造的接通继电器或者起动继电器42具有一个位置固定的继电器绕组，该继电器绕组和另一个电枢101共同作用。另一个电枢101可轴向移动地安置并且由构造为螺旋压力弹簧的复位弹簧102在接通继电器42非激励的状态下压入第一位置。接通继电器42还包括围绕共同的铁心423缠绕的多条导线，这些导线构成导电绕组421、422。导体或导线具有在导线长度上不变或可变的横截面。铁心423也称为线圈架423。
[0029]图2示出了接通继电器42的横向剖视图。在剖视图中示出了围绕例如构造为铁心的线圈架423的导电绕组421和422。导电绕组421、422同时围绕线圈架423缠绕，因此导电绕组421、422并排地设置并且不是一层一层地重叠。一个导电绕组构造为拉动绕组或吸引绕组421。另一个绕组构造为保持绕组422。图3详细地示出了导电绕组421、422的布置。
[0030]图3示出了具有两个导电绕组421、422的线圈架423的横向剖视图。导电绕组421和422构造为保持绕组422和拉动绕组421。这些绕组在一个工序中相互平行地围绕线圈架423缠绕，使得这些绕组并排地贴靠在线圈架423的圆周上。导电绕组421、422的横截面构造为彼此不同的。拉动绕组421的导线的横截面大于保持绕组422的导线的横截面。两个横截面都构造为圆形。由于两种导电绕组421、422同时缠绕并且具有不同的横截面，所以导电绕组421、422以无序且比现有技术中通过层状布置的导电绕组更“杂乱”的布置构造。
【权利要求】
1.用于制造特别是用于起动内燃机的起动继电器(42)的位移电磁体的方法，在所述位移电磁体中设有至少一个具有至少一个第一导电绕组(421)和至少一个第二导电绕组(422)的线圈，其中所述导电绕组(421、422)围绕线圈架(423)缠绕，其特征在于，所述导电绕组(421、422)或形成所述导电绕组(421、422)的导线平行地围绕所述线圈架(423)缠绕，从而在一个制造工序中进行缠绕。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，两个或所有的所述导电绕组(421、422)同时围绕所述线圈架(423)缠绕。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，两个或所有的所述导电绕组(421、422)在时间上相互错开地围绕所述线圈架(423)缠绕。
4.按照前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，两个或所有的所述导电绕组(421、422)特别是以不同的缠绕工具彼此独立地缠绕。
5.按照前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，两个或所有的所述导电绕组(421、422)特别是借助一个缠绕工具一起缠绕。
6.按照前述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，至少两个彼此不同的导电绕组(421、422)围绕所述线圈架(423)缠绕。
7.按照前述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，至少两个所述导电绕组(421.422)以不同的匝数围绕所述线圈架(423)缠绕。
8.按照前述权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，至少两个所述导电绕组(421.422)在围绕所述线圈架(423)缠绕之前相互连接并且之后围绕线圈架(423)缠绕。
9.特别是用于如具有用于起动内燃机的起动继电器(42)的起动机的电机(100)的位移电磁体，包括至少一个具有至少一个第一导电绕组(421)和至少一个第二导电绕组(422)的线圈，其中所述导电绕组(421、422)围绕线圈架(423)缠绕，其特征在于，所述线圈根据前述权利要求1至8所述的方法制成。
10.具有用于起动内燃机的起动继电器(42)的电机(100)，如发电机或起动装置或起动机，所述电机包括至少一个磁体，其特征在于，所述磁体为根据权利要求9所述的位移电磁体。
【文档编号】H01F41/02GK104252965SQ201410286208
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2013年6月26日
【发明者】R·基米希, E·毛里茨, R·皮尔施, S·莱昂哈特 申请人:罗伯特·博世有限公司