旋转电机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种旋转电机(1)，特别是用于机动车辆起动器。所述机器具有旋转轴(X)并包括定子(2a)，定子包括：发动机励磁线圈(4)，该线圈包括至少一条含铝导线(4a)；和至少一个极靴(3)，该极靴包括至少部分定子在其上形成的绕组芯(31)。该芯具有中心和当从垂直于旋转轴并通过芯中心的观测轴观察时具有至少一部分曲线的周界。
【专利说明】
旋转电机
技术领域
[0001 ]本发明特别地涉及一种旋转电机，该旋转电机是可逆的或不可逆的，特别是机动车辆的起动器。
【背景技术】
[0002]起动器包括同轴配合的感应转子和电感定子。转子与在壳中旋转的驱动轴成为整体。定子具有多个磁极，其布置在壳的内圆周表面，且由电感导线缠绕的磁极组成，连同组件组成绕线电感。
[0003]绕线电感的生产可以是复杂的，需要昂贵的原材料比如铜。铜由于其良好的导电性被用于绕线电感。应用其他价格更低的材料代替铜是可能的，如果电性能的下降可以被补偿。
[0004]起动器从美国专利US 3 877 142可知，其包括极芯和缠绕在这些芯上的绕组。
[0005]本发明的目标是降低电机的成本而不降低其性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目标特别是一种旋转电机，特别是机动车辆的起动器，该机器具有旋转轴线并包括定子，定子包括:
[0007]-电感绕组，特别是同中心的，包括至少一条含铝的导线。
[0008]-至少一个极靴，包括绕组芯，至少一部分定子绕组在该绕组芯上形成，该芯具有中心和周界，当根据垂直于旋转轴线并通过芯中心的观察轴观察周界时，该周界的至少一部分是弯曲的。
[0009]通过本发明，含铝的导线取代了通常使用的铜导线。使用含铝的导线代替铜导线得到了降低材料成本的效果。电阻的减小和导线长度的减小，使得有可能获得类似于使用铜获得的起动功率。其极芯具有改良的几何形状的极靴的使用，具有减小该极芯的横截面的效果。这使得有可能减小缠绕在磁极芯的导线的长度以减小电阻。换句话说，本发明使得有可能取到满意的折中。
[0010]优选地，该绕组是同心绕组。
[0011]每个绕组芯可以由多个同心匝围绕。
[0012]根据本发明的一个实施例，该机被设计为使用12V的电源电压运行，并且:
[0013]-绕组设置在2个平行轨道上，且每一个绕组芯由4匝绕组围绕;或
[0014]-绕组设置在4个平行轨道上，且每一个绕组芯由8匝绕组围绕。
[0015]根据本发明的另一个实施例，该机被设计为使用24V的电源电压运行，并且:
[0016]-绕组设置在2个平行轨道上，且每一个绕组芯由8匝绕组围绕;或
[0017]-绕组设置在4个平行轨道上，且每一个绕组芯由16匝绕组围绕。
[0018]根据本发明的再另一个实施例，该机被设计为使用48V的电源电压运行，并且:
[0019]-绕组设置在2个平行轨道上，且每一个绕组芯由16匝绕组围绕;或
[0020]-绕组设置在4个平行轨道上，且每一个绕组芯由32匝绕组围绕。
[0021]每一匝电感绕组可以由手中一条单独的导线或手中多条导线组成。手中一条导线的情况下，该匝是由围绕绕组芯缠绕一条单一的导线形成，该导线则优选地具有沿该匝有至少一个扁平的部分的横截面。手中多条导线的情况下，该匝是由围绕绕组芯同时缠绕多条导线形成。
[0022]出乎意料地，本发明使得有可能在同时满足转矩和电阻要求的同时降低每极靴的项数。
[0023]本领域的技术人员将倾向于保留较大的匝数，例如每个极五匝用于具有两个平行的轨道的接线图。
[0024]然而，去除一匝例如使得有可能确保转矩的正确水平，该转矩取决于安培匝(amps-turns)和导线的横截面，因为在相同的可用空间，从5匝中去除一匝使得可以大幅度增加导线的横截面，以能够在同样的有效功率的情况下将铜变为铝，因为电阻是一样的。
[0025]此外，本领域的技术人员将保留5匝，总之不会选择减少匝数到4，因为这会导致电枢离心的许多风险，只有4匝时高无负载转速的平方变得过高。
[0026]然而，由于具有根据本发明的形状的绕组芯具有更多的磁通，因此具有令人满意的扭矩(令人满意的电阻)，即使只有4匝，不存在所述电枢的离心的风险。
[0027]优选地，该机器包括电枢，根据旋转轴线测量的电枢的长度大于或等于根据旋转轴线测量的极靴的长度。这使得有可能利用电枢的表面积至从电磁角度看的最大值，而不增加该装置的电阻。
[0028]有利地，极靴的长度大于或等于电枢长度的90%，特别为95%，最好为97%。
[0029]如果适用，电枢的长度是在30到40毫米的范围内，特别是基本上等于35毫米。
[0030]根据该机器的一个实施例，极靴的长度是在30到40毫米的范围内，特别是基本上等于34毫米。
[0031]有利地，当根据观察轴线观察，根据旋转轴线，极芯的周界具有伸长的形状。
[0032]优选地，极芯的周界具有包括两段优选平行并且通过两个曲线部分彼此连接的直线的形状。这具有建立芯的横截面和电感绕组的导线长度之间的折中的效果。
[0033]如果适用，至少一个曲线部分对应于圆的弧。
[0034]根据本发明的一个实施方式，当根据垂直于旋转轴线的观测轴线观察，磁极芯的周界具有椭圆形状。此几何形状是具有两段优选平行并且通过两个曲线部分彼此连接的直线的极芯周界的替代。
[0035]根据本发明的一个实施例，当根据垂直于旋转轴线的观测轴线观察，极芯的周界具有圆形形状。
[0036]优选地，极靴包括连接到芯并被径向布置在相对于芯的内部的加宽部。
[0037]如果适用，加宽部当根据垂直于旋转轴线的观测轴线观察时具有大致矩形形状。
[0038]优选地，当根据垂直于旋转轴线的观测轴线观察时，加宽部具有跨度大于芯的跨度。
[0039]有利地，根据旋转轴测量的加宽部的长度基本上等于芯的长度。
[0040]优选地，加宽部具有比芯更大的圆周尺寸。
[0041]如果需要，该机器可以包括数量等于至少2或更多对极靴。
[0042]根据本发明的一个实施例，磁极芯通过用螺丝拧紧被固定在定子的头部上。这允许磁极芯的简单安装和拆卸。
[0043]优选地，极靴包括在径向方向上通过的凹部，此凹部被用于将极靴拧到头部上。这允许固定元件的通过，比如紧固螺钉。
[0044]根据本发明的一个实施例，磁极芯通过被卷边固定在定子的头部上。
[0045]有利地，在径向方向上测量的磁极芯的厚度在5到8毫米范围内，特别地在6到7毫米范围内，且优选地为6.5毫米。
[0046]如果需要，该机器可以包括具有在至少一部分长度上具有至少一个扁平部分的横截面的绕组导线。这使得有可能促进绕在磁极芯上的绕组导线的填充。
[0047]优选地，电感绕组包括至少一匝具有缠绕在定子极靴的芯的圆形横截面的导线。
[0048]有利地，该导线包括覆盖着铜的铝芯。这使得有可能改善对铝的腐蚀的抗性。
[0049]根据本发明的一个实施例，该机器形成机动车辆的起动器，该起动器可以简单地理解，或者没有能力用作交流发电机，或者作为变型，能够作为交流发电机运行。
【附图说明】
[0050]通过阅读本发明的非限制性实施例的实施方式的以下详细描述以及通过研究附图将更好地理解本发明，在附图中:
[0051]-图1示意性地且部分地示出根据本发明的电机的横截面；
[0052]-图2示出根据垂直于旋转轴线的观测轴线观察的图1中机器的极靴，
[0053]-图3示出根据垂直于旋转轴线的观测轴线观察的，根据本发明的另一实施例的极靴。
[0054]-图4示意性地且部分地示出根据本发明另一实施例的电机的一部分的横截面。
【具体实施方式】
[0055]图1示意性地示出用于机动车辆的内燃机的起动器1.
[0056]此直流起动器I包括定子2a，或电感器，和绕组4，定子或电感器包括极靴3固定在其上的头部2，绕组由缠绕在这些极靴3的导线4a形成。此起动器I还包括可以在定子2a中绕旋转轴线X转动的转子5，也被称为电枢。转子5包括缺口 51，缺口包括未在图1示出的缠绕电枢线。如可在图2中看到的，根据旋转轴线X测量的转子5的长度Lr大于根据轴线X测量的极靴的长度Ls，如此使得利用电枢的表面积至从电磁角度看的最大值，而不增加设备的电阻。在示例中，根据轴线X测量的极靴的长度大于电枢长度的90%。在示例中，转子5的长度Lr是35晕米，而长度Ls是34晕米。
[0057]如可在图2中看到的，极靴3包括芯31和绕组32。
[0058]芯31包括根据旋转轴线X具有伸长的形状的周界311。
[0059]如图2所示，芯31的周界311具有形状，其包括两个通过曲线313的两部分彼此连接的平行段312，并且至少曲线的一部分基本上对应于圆的弧。
[0060]如图3所示，作为变型，芯31的周界311根据垂直于旋转轴线X的观测轴线观察时具有带有两个平行的直线段315的全局椭圆形状。在未示出的变型中，磁极芯31的周界311当根据垂直于旋转轴线X的观测轴线观察时具有圆形形状。
[0061]加宽部32被连接到芯31并被径向布置在相对于芯31的内部。加宽部32当根据垂直于旋转轴线X的观测轴线观察时具有大致矩形形状，并具有跨度大于当根据垂直于旋转轴线X的观测轴线观察时芯31的跨度。
[0062]加宽部32还具有比芯31更大的圆周尺寸。
[0063]如图1所示，该机器包括数量等于2对的极靴。
[0064]芯31通过用螺丝拧紧被固定在定子的头部2上。这允许芯31的简单安装和拆卸。
[0065]极靴3包括在径向方向上通过的凹部，此凹部被用于将极靴拧到壳上。此凹部允许用于拧到定子的壳2上的固定螺钉通过。
[0066]作为变型，芯31通过被卷边(crimping)固定在定子的壳2上。
[0067]在径向方向上测量的芯31的厚度为6.5毫米。
[0068]如图4所示，作为变型，机器I包括电感绕组4，该绕组的导线具有在至少一部分长度上具有至少一个扁平部分41的横截面。
[0069]绕组设置在2个平行轨道上，且每一个绕组芯31由4匝绕组围绕。
【主权项】
1.一种旋转电机(I)，特别是用于机动车辆的起动器，此机器具有旋转轴线(X)并包括定子(2a)，定子包括: -电感绕组(4)，其特别是同中心的，包括至少一条含铝的导线(4a)。 -至少一个极靴(3)，包括绕组芯，至少一部分定子绕组在该绕组芯上形成，该芯具有中心和周界，当根据垂直于旋转轴线并通过芯中心的观察轴线观察该周界时，该周界的至少一部分是弯曲(313)的。2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，该机器被设计为使用12V的电源电压运行，并且在于: -绕组设置在2个平行轨道上，且每一个绕组芯由4匝绕组围绕;或 -绕组设置在4个平行轨道上，且每一个绕组芯由8匝绕组围绕。3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，该机器被设计为使用24V的电源电压运行，并且在于: -绕组设置在2个平行轨道上，且每一个绕组芯由8匝绕组围绕;或 -绕组设置在4个平行轨道上，且每一个绕组芯由16匝绕组围绕。4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，该机器被设计为使用48V的电源电压运行，并且在于: -绕组设置在2个平行轨道上，且每一个绕组芯由16匝绕组围绕;或 -绕组设置在4个平行轨道上，且每一个绕组芯由32匝绕组围绕。5.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，该机器包括电枢，根据旋转轴线测量的电枢的长度(Lr)大于或等于根据旋转轴线测量的极靴的长度(Ls)。6.根据前述权利要求所述的旋转电机，其特征在于，极靴的长度大于或等于电枢长度的90%，特别为95%，最好为97%。7.根据权利要求5或6所述的旋转电机，其特征在于，电枢的长度是30到40毫米范围内，且特别是基本等于35晕米。8.根据权利要求5到7中任一项所述的旋转电机，其特征在于，极靴的长度是30到40毫米范围内，且特别是基本等于34晕米。9.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，当根据观测轴线观察时，极芯的周界根据旋转线轴具有伸长的形状。10.根据前述权利要求所述的旋转电机，其特征在于，极芯的周界具有包括两段直线(312)的形状，该两段直线优选平行并且通过两曲线部分(313)彼此连接。11.根据权利要求10中所述的旋转电机，其特征在于，曲线部分中的至少一个对应于圆的弧。12.根据权利要求9中所述的旋转电机，其特征在于，当根据垂直于旋转轴线的观测轴线观察时，极芯的周界具有椭圆形状。13.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，该绕组导线在其至少一部分长度上具有包括至少一个扁平部分的横截面。14.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其特征在于，构成导线(4a)的至少一种合金元素是铜。15.根据前述权利要求中的任一项所述的旋转电机，其形成机动车辆的起动器。
【文档编号】H02K3/02GK106063082SQ201580010071
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月26日
【发明人】N.拉比, R.安德鲁克斯
【申请人】法雷奥电机设备公司