专利名称：具有过热保护装置的起动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及起动内燃机的起动器，尤其涉及装有过热保护装置的起动器。
背景技术：
通常，在起动汽车发动机时，使用者通过操纵钥匙开关手动控制起动器的操作。在这种情况下，如果出现起动开关的返回故障或类似的非正常状态，则电枢线圈可能会经受绝缘击穿，引起线圈之间的短路，于是巨大的几百安培的电流由电源长时间连续供给起动器电机，这样极大的热负载则施加在起动器上。另一方面，如果由于一些原因，故障发生在电磁开关上，起动器电机可能会在无负载状态下被连续通电。
为了解决这种包含极大热负载的非正常状态，可以考虑利用某些装置使起动器电机与电源电绝缘。这种已有考虑的典型的例子公开在国际公开号为WO 00/19091的日本实用新型公开公报(JP-UM-A)No.04-64972、日本特许公开公报(JP-A)No.10-66311和法国专利申请公开说明书(FR-A)No.2785086中。
在JP-UM-A 04-64972公开的起动器中，电刷引线(电刷辫)具有提供熔断功能的横截面减小的部分，因此，当起动器电机长时间连续通电时，横截面减小的部分熔化或熔断，切断包括电刷引线的电路。然而，由于电刷引线是铜制的，电刷引线的熔化温度超过1100℃。而且，由于铜良好的导热性，即使在熔化后铜制电刷引线也能向邻近零件传递高温甚至损坏邻近零件。这造成了安全方面的问题。
而且，在起动器在电机的磁场系统中使用永久磁铁的情况下，如图20所示，由于电刷引线200直接连接或焊接到电机引线210上，在引线200，210之间的连接部分靠近支承电机引线210的接头220。在这种布置中，如果电刷引线200的结构具有熔断功能，在电刷引线200熔化时产生的高温的作用下，接头200会损坏。
对于由许多成束的细导线形成的电刷引线、电机引线或类似的引线而言，由于在相邻的导线之间具有大的接触电阻，在这些导线之间难于形成熔焊连接。因此用钎焊代替熔焊。然而，与熔焊相比，钎焊的生产率较低，因此增加了生产成本。
WO 00/19091中公开的起动器具有包含在电机电路中的热熔丝，使得当受热到预定的温度时，热熔丝熔化或熔断，以切断或断开电机电路。然而，在所公开的布置中，由于热熔丝设置在起动器的外面，所以需要防止热熔丝和周围起动器零件(如发动机配件、电线等)之间的干涉。这会破坏起动器相对于汽车的安装性能。热熔丝形成为结构上与电机电路无关的单独元件，这增加了起动器的零部件数量，并增加了起动器的制造成本。
JP-A 10-66311和FR-A 2785086中公开的起动器包括具有减小横截面的凹槽部分的电机引线或电刷引线(电刷辫)，当由于过电流通过凹槽而使引线受热到预定的温度时，所述引线可以熔化以切断电机电路。在所公开的起动器中，由于凹槽部分形成在具有高导热性的电机引线或电刷引线中，在凹槽部分产生的高温可以通过引线本身的导热性容易地从凹槽散去。因此，为了确保在凹槽部分发生熔化，必须将凹槽部分的槽截面减小到相当小的程度。然而，局部有凹槽的引线在汽车运动过程中受到振动时会产生断路，这种要求增加了断路的风险。另外，对于使用引线的电机电路而言，引线的横截面局部减小直接导致电路电阻的增加，这将降低起动器的输出。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有熔断功能或装置的起动器，当起动器的电流通路受到远大于正常使用时的热负载时，所述熔断功能或装置能可靠、安全地切断电流通路，而不需要设置在起动器外面的单独的热熔丝，并且不会减少起动器的输出。
为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种起动器，包括电机，该电机在被提供起动电流时产生旋转力，并具有机架和安装在机架上的环形接头；电机电路，其用作起动电流从电池流到电机的通路；电磁开关，其设置在电机电路中，用于选择性允许或阻止起动电流流过电机电路。电机电路包括电机引线，其穿过环形接头，并具有设置在机架外并与电磁开关连接的第一端部和设置在机架内的第二端部；电机内部电路，其设置在电机内部，并形成一电流通路，由电机引线提供的起动电流流过该通路；中间件，该件由金属制成，并导电连接在电机引线和电机内部电路之间，或者连接到电机内部电路的中间部分。该中间件具有当电机电路受到远大于正常使用的热负载时会熔化从而断开电机电路的熔断功能。
利用这种结构，当电机电路中出现远大于正常使用的热负载时，具有熔断功能的中间件会熔化或熔断，从而切断或断开电机电路。通过这样断开电机电路，能避免连续激励电机。
当中间件设置在电机引线和电机内部电路之间时，电机引线和电机内部电路不需要例如通过钎焊直接连接。相反地，电机引线和电机内部电路可以连接到中间件上。在这种情况下，由于电机引线和电机内部电路通过焊接连接到中间件的金属表面上，与将难于焊接的引线连接到一起的直接钎焊工艺的效果相比，这种连接工艺显著提高了效率。
在本发明的一个优选方式中，电机内部电路包括形成一部分电流通路的连接杆，该连接杆分成第一杆件和第二杆件。中间件设置在第一杆件和第二杆件之间，第一和第二杆件与中间件导电连接。
由于中间件设置在连接杆的中间部分中，可以在易熔的中间件和易受热影响的橡胶环形接头之间提供较大的空间。利用这种结构，当中间件熔化时，较少的热量传递给环形接头。因此能保护环形接头免于在高温下受热损坏。而且，能够根据连接杆的分离位置改变中间件的位置。换句话说，中间件能位于连接杆上的任何位置，并因此具有较高程度的设计自由度。可显著减轻由特殊条件要求的中间件尺寸和结构上的限制。
在本发明的另一优选方式中，电机内部电路包括形成一部分电流通路的连接杆，并且中间件设置在连接杆和电机引线的第二端部之间。连接杆和电机引线的第二端部与中间件导电连接。
在本发明的又一优选方式中，电机内部电路包括形成一部分电流通路的连接杆和设置在连接杆低电位侧的内导体。中间件设置在连接杆和内导体之间，连接杆和内导体与中间件导电连接。
通过这样将中间件布置在连接杆的低电位侧，可以在易熔的中间件和易受热影响的橡胶环形接头之间提供较大的空间。当中间件熔化时，较少的热量传递给环形接头。能基本上保护环形接头免于受热损坏。
在本发明的另一优选方式中，电机内部电路包括形成一部分电流通路并与电机的正电刷连接的电刷引线。中间件设置在电刷引线和电机引线的第二端部之间。电刷引线和电机引线的第二端部与中间件导电连接。
利用这种结构，电机引线和电刷引线不需要通过低效率的钎焊直接连接。相反地电机和电刷引线通过焊接与中间件连接。与钎焊相比，利用中间件的焊接操作具有高的效率。
在本发明的另一优选方式中，电机内部电路包括形成一部分电流通路的磁场线圈，并且连接杆设置在磁场线圈和电机引线的第二端部之间。磁场线圈和电机引线的第二端部与中间件导电连接。
利用这种结构，电机引线和磁场线圈不需要通过钎焊直接连接，而可以通过焊接与中间件连接。与钎焊相比，利用中间件的焊接操作具有高的效率。
优选地，中间件由电阻比电机引线和电机内部电路大且导热率比电机引线和电机内部电路小的材料制成。
由于熔断功能设计到大电阻的中间件上，当电机电路受到远大于正常使用的热负载时，中间件将可靠地熔化以断开电机电路。另外，由于中间件的导热率比电机引线和电机内部电路小，因此较少的热量从中间件传递到邻近的部件。这能确保环形接头有效地免于高温的影响。
优选地，中间件具有形成一部分电流通路的限流部分，起动电流从所述通路中流过。
利用所提供的限流部分，中间件的熔化将仅发生在限流部分。这将增加熔化作业(熔断功能)的可靠性。
中间件为具有三个突起的通常的T形结构。三个突起之一形成T形结构的中间头部并与电机引线连接，其余的突起形成T形结构的臂部并与电机内部电路连接。T形结构的中间件具有形成在一个突起和其余每个突起之间的切口槽，使得形成横截面减小的限流部分。限流部分形成一部分电流通路，所述电流通路在一个突起和其余每个突起之间延伸。
利用这种结构，当电机电路受到远大于正常使用的热负载时，中间件将在限流部分熔化或熔断。
优选地，中间件由铁制成。铁的电阻大约是通常用作引线材料的铜的电阻的六倍。这意味着铁制中间件会早于铜制引线熔化。另外，铁的导热率是铜导热率的五分之一。这意味着从中间件传递到电机引线和电机内部电路的热量得到充分抑制。而且，铁是容易得到的材料且廉价，这将有利于降低成本。
优选地，中间件包括板形件，电机引线和/或一部分电机内部电路焊接到该板形件的表面上。板形中间件适于压制成形作业，并因此能廉价的进行制造。而且，板形中间件能提供较大的表面积，适于焊接电机引线和电机内部电路。大的表面积便于光滑焊接作业，并且，与通过钎焊将难于焊接的引线直接连接到一起的常规焊接工艺所得到的效果相比，能将焊接工艺的效果提高到较高的水平。
优选地，板形中间件的表面受到表面处理，以确保所希望的焊接强度。
通过，为了降低电机的内部电阻，电机电路中所使用的这些零件，包括电机引线和电机内部电路都是铜制的。中间件是铁制的，其是具有相对较高熔点的材料。当这两种相对较高熔点的材料焊接到一起时，会出现难题，这会导致焊接强度不足以经受住汽车运动过程中产生的振动。为了解决这个难题，用一层低熔点材料处理中间件的表面。这种表面处理的典型例子是镀锡。经表面处理的中间件提高了焊接性，能够提供大得足以经受汽车运动过程中的振动的焊接强度，而不会引起故障性分离，并能执行熔断功能，同时提高可靠性。
在第二方面，本发明提供了一种起动器，包括电机，该电机包括磁场系统、电枢、设置在电枢上的整流子和设置在整流子上的电刷，当起动电流由电池提供到电枢时，电机通过电枢产生旋转力；电磁开关，其具有电池的电池端子和连接到电机的电机端子，可操作电磁开关以导电连接或断开电池和电机端子；电流通路，其形成在起动器内部，用于流过起动电流；和多个电路部件，它们导电连接在一起形成电流通路。选择多个电路部件中的一个具有当电机电路受到远大于正常使用的热负载时会熔化从而断开电机电路的电导切断功能，所选择的电路部件在大于其整个长度一半的长度上减小横截面积，以便执行电导切断功能。
通过减小所选择电路部件的横截面，可以在电流通路中提供一个高电流密度部分。当电流通路受到过大的热负载时，高电流密度部分产生焦耳热，最终熔化或熔断，从而切断电流通路。这种结构不需要单独的热熔丝或双金属，它们将增加起动器的成本。而且，由于是通过在不小于所选择电路部件整个长度一半的长度上减小所选择电路部件的横截面积来提供电导切断功能，而不是象常规结构一样通过局部缩减横截面积，能降低由热传导引起的温度下降。另外，由于所选择的减小横截面的电路部件产生的热量能有效地被用来在短时间内可靠地引起熔化，因此不需要象现有结构那样极大地减小所选择电路部件的横截面积。而且，与前述常规结构不同，所选择的电路部件能避免应力集中，因为所选择的电路部件的横截面积在其整个长度的至少一半上减小。因此，横截面积的减小不会导致所选择的电路部件的机械强度明显地降低。所选择的电路部件高度耐断，否则断开将由于汽车运动期间的振动的原因而发生。
优选地，所选择的电路部件设置电机内部。因此，所选择电路部件的熔化几乎对设置在起动器周围的汽车零部件和电气配线没有热效应。因此，可以安全的切断电机电路。
在本发明的一个优选方式中，磁场系统包括形成磁路的轭、固定安装在轭内周面上的磁极和缠绕在相应的磁极上的磁场线圈，所选择的具有电导切断功能的电路部件由磁场线圈形成。由于磁场线圈具有较长的长度，可以获得熔化所必需的热能而不需要过度地减小横截面积。
优选地，每个磁场线圈具有在其整个长度上减小的横截面积，以便执行电导切断功能。这种结构允许使用较小直径的导体，这有利于降低成本。
优选地，每个磁场线圈具有卷绕开始端部和与卷绕开始端部相对的卷绕结束端部，利用施加的拉应力预拉伸卷绕开始端部和卷绕结束端部中的至少一个。当熔化时，已预拉伸的端部自动分离成两部分。这将提高导体切断作用的可靠性。
除去所选择的电路部件的多个电路部件包括设置在电机易燃部件附近或与其接触的高温免除部件，在多个电路部件中，高温免除部件具有最大的横截面积和最小的电流密度。
优选地，高温免除部件的电流密度为所选择电路部件的横截面积减小部分的电流密度的二分之一。
高温免除部件包括被由橡胶制成并形成易燃部件的环形接头支承的电机引线，该电机引线具有设置在电机外并在一端与电机端子连接的第一部分和设置在电机内的第二部分。
在另一替换形式中，高温免除部件包括电机引线和连接杆，电机引线被由橡胶制成并形成易燃部件的环形接头支承，连接杆被由树脂形成并形成易燃部件的绝缘子支承，电机引线具有设置在电机外并在一端与电机端子连接的第一部分和设置在电机内的第二部分，连接杆使电机引线和磁场线圈导电连接。
利用减小的电流密度，高温免除部件(电机引线和连接杆)产生比常规零件少的热量，因此，由易燃材料形成的环形接头和绝缘子可免受高温影响。
附图简要说明
图1是表示本发明第一实施例的中间板和与中间板连接的一部分电机电路的平面图。
图2是中间板的放大平面图。
图3是本发明第一实施例的起动器的半剖面图。
图4是起动器的电路图。
图5是表示本发明第二实施例的中间板和与中间板连接的一部分电机电路的平面图。
图6是从图3中起动器的轴向看的平面图，表示本发明第三实施例的电机的内部电路。
图7是表示本发明第三实施例的起动器的半剖面图。
图8是本发明第三实施例电机电路的电路图。
除了示出本发明改进的中间件或板的可替换结构以外，图9-11与图8相似。
图12是本发明第四实施例的起动器的半剖面图。
图13A是图12的起动器的磁场系统的剖面图。
图13B是图13A的端面图。
图14是图12所示起动器的电磁开关的剖面图。
图15是图12所示起动器的电机电路的电路图。
图16是表示本发明第四实施例的磁场线圈熔化部分的位置的简要电路图。
图17A-17C是本发明第五实施例的电机引线的部分平面部。
图18A-18C是本发明第六实施例的电刷辫的部分立体部。
图19A和19B是本发明第七实施例的连接杆的部分立体部。
图20是表示常规起动器电机引线和电刷引线之间的连接的平面图。
优选实施方式下面将参照附图仅通过例子详细说明本发明的某些优选结构的实施方式，其中在所有附图中相同或相应的部件用相同的标记表示。
图1示出了本发明第一实施例具有熔断功能的中间板(中间件)34和与中间板34连接的一部分电机电路。图3示出了本发明第一实施例的起动器的半横截面。
如图3所示，起动器1通常包括用于产生旋转力的电机2、由电机2驱动旋转的输出轴3、安装在输出轴3上的小齿轮位移件(在后说明)和电磁开关5，其中电磁开关5兼具通过齿轮拨叉4迫使小齿轮位移件在一个方向(图3中向左)远离电机的功能和打开、关闭设在电机电路(图4)中的接触装置A(在后说明)的功能。
电机2包括实质上公知的直流(dc)电机，并包括用于产生磁通量的磁场系统6、具有整流子7的电枢8和设置在整流子7中的电刷9。
磁场系统6由中空圆筒形轭6a和设置在圆筒形轭6a的内圆周上的多个永久磁体6b组成。轭6a保持在前机壳10和端架11之间，以便形成磁路。轭6a也用作电机2的机架。多个永久磁体6b在轭6a的圆周方向上以相等的间隔列置。
电枢8具有形成电机2的旋转轴的电枢轴8a。电枢轴8a具有通过轴承12由输出端3转动支承的第一端(图3中左端)和通过轴承13由端架11转动支承的第二端(图3中右端)。输出轴3和电枢轴8a可相互相对转动。
整流子7由多个相互电绝缘整流子片组成，并布置形成固定安装在电枢轴8a的后端部(图3中右端部)上的圆筒。整流子7的每个整流子片可导电地并机械地连接到电枢8的多个电枢线圈8b中的相应一个上。
如图4所示，电刷9由设置在电枢8正极(或+)侧的正电刷9a和设置在电枢8的负极(或-)侧的负电刷9b组成。每个电刷9a，9b固定在电刷座14(图3)上，并设置在整流子7的外周上，使得每个电刷9a，9b在电刷弹簧15(图3)的作用下与整流子7的外周面保持接触。
输出轴3通过减速器(在后说明)与电枢轴8a共轴设置。输出轴3具有通过轴承16由前机壳10转动支承的一端(图3中左端)和通过轴承17由中间壳体18转动支承的相对端。
减速器包括公知的行星齿轮机构，其将电枢8的旋转速度减小到行星齿轮19的旋转速度。行星齿轮19的转动(旋转运动)通过齿轮轴20传递到输出轴3，其中行星齿轮19安装在齿轮轴20上。
中间壳体18设置在前机壳10的开口端(图3中右端)，以便封闭内部齿轮21的转动。
小齿轮位移件由单向联轴器(也称为超越离合器或过速离合器)22和小齿轮23组成。单向离合器22用于将输出轴3的旋转传递到小齿轮23。为此，单向离合器22由通过螺旋齿啮合与输出轴3连接的有齿管22a、与有齿管22a整体形成的外环22b、设置在外环22b内侧的内环22c和设置在外、内环22b，22c之间限定的楔形空间中的滚柱22d组成。小齿轮23设置在与电机2相对的内环的一侧(图3中左侧)。小齿轮23与单向离合器22的内环22c整体形成，并由轴承24转动支承在输出轴3上。
电磁开关5包括励磁线圈5a、柱塞5b和复位弹簧5c，其中当刚一进行合上起动开关25(图4)的操作就受到电池26的电流的激励时，励磁线圈5a产生磁力；柱塞5b插在励磁线圈5a中用于线性往复运动，使得当励磁线圈受到激励时，柱塞5b在励磁线圈5a产生的磁力所导致的吸引力的作用下在图3中向右移动；复位弹簧5c在图3中向左推动柱塞5b，使得当励磁线圈5a去激励时，柱塞5b在复位弹簧5c力的作用下返回到其图3中所示的原始位置。
齿轮拨叉4使电磁开关5的柱塞5b与单向离合器22的有齿管22a连接。齿轮拨叉4可绕其支承点4a枢转，使得柱塞的运动能传递到小齿轮位移件。
接触装置A包括通过两个外部端子27，28与电机电路连接的一对固定触头29(29a，29b)和与柱塞5b的移动运动连接(或可与柱塞5b协调运动)的可动触头30。当可动触头30与固定触头29接触以进行或完成固定触头29之间的电连接时，接触装置A处于闭路状态。相反的，当可动触头30与固定触头29脱离接触以切断固定触头29之间的电连接时，接触装置A处于开路状态。
外部端子27，28包括导电地并机械地与一个固定触头29a连接的电池端子27(图4)和导电地并机械地与另一个固定触头29b连接的电机端子28(图4)。电池端子27和电机端子28都固定安装在触头盖5d上。电池端子27具有从触头盖5d向外突出的螺纹部分(未示出)，用于与电池引线31连接(图4)。电机端子28也具有从触头盖5d向外突出的螺纹部分，并且电机引线32连接到电机端子28的突出螺纹部分上。
如图1所示，电机电路包括电机引线32、与正电刷9a连接的两个电刷引线33、导电连接在电机引线32和每个电刷引线33之间的中间板(中间件)34。
电机引线32延伸穿过安装在端架11(图3)上的接头35，并具有设置在端架11外侧的第一部分和设置在端架11内侧的第二部分。电机引线32的第一端部具有形成在与接头35相对的远端的环形端子部32a。端子部32a配装在电机端子28的螺纹部分上，并通过螺母36紧固在电机端子上(图3)。电机引线32的第二端部在远离接头35的端部焊接到中间板34的表面上，如图1所示。
接头35由橡胶制成，并在其中心部分具有圆形通孔，用于电机引线32从其穿过。接头35安装在端架11上，使得电机引线32与端架11保持电绝缘状态。
如图1所示，每个电刷引线33均具有与对应的一个正电刷9a导电地并机械地连接的一个端部，以及焊接到中间板34表面上的相对端部。
中间板34具有熔断功能，当电机电路中出现远大于正常使用时的热负载时，中间板34通过本身的熔化或熔断能切断或断开电机电路。例如，中间板34由铁制成。如图1和2所示，中间板34被压制成具有三个突起34a，34b，34c的通常的T形结构。形成T形结构的中间头部的中间突起34a(图2)与电机引线32连接。设置在中间突起34a的相对两侧并形成T形结构的臂部的左、右突起34b和34c与电刷引线33连接。这样，电机引线32和电刷引线33通过中间板34导电连接在一起。中间板34还具有断路槽34d，其形成在中间突起34a和每个左、右突起34b和34c之间。通过提供这种断路槽34d，中间板34具有横截面减小的限流部分34e。
更具体地，如图2所示，中间板34是具有在不同方向取向的三个突起34a，34b，34c的一般T形结构。在这方面，中间板34也可以称为通常的三角形中间板。三个突起34a，34b，34c之一34a与电机引线32连接(图1)，剩余的两个突起34b，34c与电刷引线33，33连接(图1)。断路槽34d形成在中间突起34a和每个左、右突起34b和34c之间的角部，以及形成在左或右突起34b和34c的与中间突起34a相对的侧边并与前述角部相应的位置。因此，所述实施例中的中间板34共具有四个断路槽34d。
在中间突起34a和左、右突起34b，34c之间的相应角部形成的断路槽34d具有U形结构，该U形结构向与中间突起34a相对的左、右突起34b，34c侧纵深延伸。同样地，在左、右突起34b，34c侧在与相应角部对应的位置形成的断路槽34d也具有U形结构，该U形结构向相应的U形断路槽34d纵深延伸。这样确定突起34a，34b，34c各自的横截面积和表面积，以便确保容易连接的特性，并确保突起34a，34b，34c相对于电机引线32和电刷引线33的希望的连接强度。
通过这样提供U形断路槽34d，两个具有减小的横截面的限流部分34e位于中间突起34a和左、右突起34b和34c之间的连接部。限流部分34e各自形成熔化部分，当在包括限流部分34e的电机电路中出现远大于正常使用时的热负载时，所述熔化部分易熔化。由于更靠近左、右突起34b，34c而不是中间突起34a来设置限流部分34e，能够在熔化部分(限流部分)34e和易受到高温影响的接头35之间提供一段距离。
中间板34的外表面最好受到例如镀锡的表面处理，以便确保表面处理过的中间板34与电机和电刷引线32，33之间的所希望的焊接强度。
下面将说明上述结构的起动器1的运行。
首先，手动打开或闭合起动开关25(图4)，随后电磁开关5的励磁线圈5a受到激励，从而向图3中右侧吸引或拉动柱塞5b进入到励磁线圈5a中。柱塞5b的向右运动导致齿轮拨叉4在图3中绕支承点4a顺时针转动，因此迫使小齿轮位移件沿着输出轴3向左移动。随着小齿轮位移件的向左移动，小齿轮23压靠汽车发动机的环形齿轮37(图3)的端面，起动器1与汽车发动机相关联。当压靠时，小齿轮23的向左运动停止了。
柱塞5b的向右运动还引起接触装置A闭合，随后电枢8受到激励，并因此开始旋转。减速器(行星齿轮机构)减小电枢8的旋转，并随后将电枢旋转传递到输出轴3。
这样，输出轴3以减小的速度旋转。输出轴3的旋转通过单向离合器22传递到小齿轮23。当旋转时，小齿轮23先运动一定角度或转向某个位置，在该位置小齿轮23能与环形齿轮37啮合接合。在完成小齿轮23和环形齿轮37之间的相互啮合接合后，旋转力从小齿轮23传递到环形齿轮37，从而转动曲柄启动发动机。
在发动机起动后，切断或打开起动开关25，随后励磁线圈5a去激励，从而允许柱塞5b在复位弹簧5c力的作用下在图3中向左移动到其原始位置。随着柱塞5b的向左移动，接触装置A打开，从而使电机去激励，小齿轮位移件通过齿轮拔叉4沿输出轴3在图3中向右移动，直到小齿轮位移件呈现图3中所示的原始待机位置。
在上述讨论的运行过程中，如果出现起动开关25的复位失败，或者如果由于一些原因电机2在空载状态下连续被激励，则电枢线圈8b会经受绝缘击穿，引起线圈间的短路。在这种非正常状态下，电机受到电池26提供的几百安培大电流的连续激励，结果是，电机电路受到远大于正常使用时的热负载。在该段时间中，中间板34的温度升高到预定的温度，随后中间板34在限流部分熔化，从而切断或断开电机电路。因此，能避免电机2的连续激励。
在本发明第一实施例的起动器1中，熔断功能被设计到具有比铜更大电阻的铁制的中间板34上。当电机电路中出现远大于正常使用时的热负载时，铁中间板34能可靠地比由成束的细导线形成的电机引线32或电刷引线33更早地熔化。
另外，由于铁的导热率是铜的约五分之一，能相应地减少由熔化的中间板34传递到电机引线32和电刷引线33的热量。通过减少热传递，尽管接头35支承电机引线32，也能保护接头35免受高温的作用。
而且，利用具有比电机引线32或电刷引线33更大电阻的铁制的中间板34上的熔断功能，电机引线32或电刷引线33不会降低机械强度，而当通过减小引线32，33之一的横截面积将熔断功能设计到电机引线32或电刷引线33上时，则可能发生机械强度的降低。这种设置确保起动器1具有更高的可靠性。
而且，由于用作中间板34材料的铁是容易得到的低成本材料，能够降低中间板34的生产成本。更进一步，能通过压制成形容易地生产中间板34。
中间板34具有四个设置成提供两个具有减小的横截面的限流部分34e的断路槽34d，每个断路槽形成在从中间板34和电机引线32之间的连接部延伸到中间板34和每个电刷引线33之间的连接部的电流通路中。通过这样布置断路槽34d，当电机电路中出现远大于正常使用时的热负载时，中间板34仅在限流部分34e出现熔化。这将提高就中间板34的熔化位置和熔化时间而言的可靠性。
在本发明第一实施例的起动器1中，电机引线32和电刷引线33通过中间板34导电连接在一起。换句话说，电机引线32和电刷引线33不需要直接连接在一起，而可以通过焊接到中间板34的表面上进行连接。与将难于焊接的引线直接焊接到一起的设置方式相比，这种设置方式显著地提高了生产效率。
更进一步，由于中间板34的表面已经受低熔点材料的表面处理工艺(例如，镀锡)，能够极容易地并提高可靠性地实现将电机和电刷引线32，33焊接到中间板34的表面。通过焊接形成的连接部分能承受在汽车运行过程中的振动而不引起故障性的分离。无分离的连接部分还有助于改进熔断功能的可靠性。
图5示出了本发明第二实施例的中间板(中间件)34’和与中间板34’连接的一部分电机电路的平面图。
与上述第一实施例中的中间板34一样，图5所示第二实施例中的中间板34’形成为通常的T形结构，具有在三个不同方向的三个突起34a，34b，34c。形成T形结构的中间头部的中间突起34a与电机引线32连接。左、右突起34b和34c设置在中间突起34a的相对两侧，好象形成T形结构的相对的臂部，并与两个电刷引线33，33连接。中间板34’只具有一个断路槽34d，其形成在与中间突起34a相对的一侧，并位于左、右突起34b和34c的中间。
断路槽34d形成为半圆形结构(或通常的U形结构)，从与中间突起34a相对的一侧向中间突起34a延伸，电机引线32与中间突起34a连接。通过这样形成断路槽34d，以支路方式从中间突起34a延伸到左、右突起34b，34c的两条电流通路均相等地减小了横截面，从而形成具有横截面减小的限流部分34e。每个突起34a，34b，34c具有基本上正方形的部分，所述部分设计得具有足够大的表面积和横截面积，足以保证引线32，33之一和相应的突起34a，34b，34c之一之间容易地焊接连接和所希望的焊接强度。
除了在其上形成的断路槽34d的数目和位置外，第二实施例中的中间板34’与中间板34基本上相同。这样构成的中间板34’具有熔断功能，使得当电机电路中出现远大于正常使用时的热负载时，中间板34’在横截面减小的限流部分34e易于熔化，以便断开电机电路。因此，能够避免电机2被连续激励。
图6示出了本发明第三实施例电机2’的内部结构的平面图，图7示出了包含有电机2’的起动器1’的半剖面图，图8示出了起动器1’的电机电路的电路图。
第三实施例中的起动器1’包括具有所谓“线圈型”磁场系统的电机2’。起动器1’实质上在电机内部电流通路的结构方面不同于图3所示的第一实施例中的起动器1。起动器1’的其它详细结构与前述第一实施例的起动器1基本上相同。在第三实施例中，这些基本上与第一实施例的起动器1的前述零部件相同的零部件用相同的标记表示，省略了对它们的进一步的说明。
下面的说明集中在电机的内部电流通路上，其构成了第三实施例与第一实施例的区别。
电机2’的线圈型磁场系统包括形成磁路的轭6a，固定安装在轭6a的内周面上的场极(磁极)38，缠绕在相应的磁极38上的磁场线圈39。在第三实施例中，电机2’包括装有四个磁极38和四个磁场线圈39的四磁极电机。
如图8所示，四个磁场线圈39各在一端与连接杆40连接，而在相反端与正极(或+)电刷9a连接。
连接杆40是形成部分电流通路的杆形金属件(例如，铜制)。连接杆40与电机引线32和四个磁场线圈39导电连接在一起，使得电机引线32提供的起动电流可并联地流过四个磁场线圈39。
如图6所示，连接杆40由在轭6a的圆周方向上相互分离的第一杆件40a和第二杆件40b组成。第一和第二杆件40a，40b由树脂绝缘子41电绝缘，并且设置在轭6a靠近端架的开口端内(未示出)。
第一杆件40a比第二杆件40b长，并具有可通过焊接进行导电连接的中心部分，例如焊接到电机引线32的内端。两个磁场线圈39的一端公共连接到第一杆件40a的一端。电机引线32延伸穿过安装在电机2’端架上的接头35的环形孔(未示出)。电机引线32具有从端架11向外拉出的第一端部，其用于与电磁开关5的电机端子28连接，并具有与第一端部相对的第二端部，该第二端部设置在端架11内部(见图7)。
第二杆件40b设置在与第一杆件40a相对的端侧，并通过中间板34”与第一杆件40a导电连接。剩余的两个磁场线圈39的一端公共连接到第二杆件40b的一端。
中间板34”具有与第一实施例示出的中间板34相同的熔断功能。因此，当电机电路受到远大于正常使用时的负载时，中间板34”将熔化以切断或断开电机电路。中间板34”由铁制成，如图6所示，轻微卷曲或弯曲成弧形。中间板34”具有两个弧形断路槽(未表示)，其形成在中间板34”的相对纵向侧的中间部分。中间板34”的一端通过焊接与第一杆件40a的另一端导电连接，其相反端通过焊接与第二杆件40b的另一端导电连接。中间板34”的表面用低熔点金属处理，例如通过镀锡工艺。通过这样处理中间板34”的表面，能确保中间板34”和第一、第二杆件40a，40b之间的希望的焊接强度。
这样构成中间板34”的相对的端部，使其具有的表面积和横截面积足够大，便于光滑和容易地连接中间板34”和第一、第二杆件40a，40b，并确保中间板34”和第一、第二杆件40a，40b之间的希望的焊接强度。由于在中间板的相对的纵向侧形成了弧形断路槽，中间板34”的横截面减小的限流部分34e基本上位于弧形中间板34”的纵向中间位置。限流部分34e形成熔化部分，在该部分，当电机电路受到远大于正常使用时的热负载时，中间板34”材料熔化。
在本发明第三实施例的起动器1中，熔断功能被设计到具有比铜更大电阻的铁制的中间板34”上。当电机电路中出现远大于正常使用时的热负载时，铁中间板34”能可靠地比连接到中间板34”的相对端部的电机引线32或电刷引线33更早地熔化。
另外，由于铁的导热率是铜的约五分之一，能抑制由熔化的中间板34”传递到连接杆40并由此传递到与连接杆40(尤其是连接杆40的第一杆件40a)连接的电机引线32的热量。通过减少热传递，尽管接头35支承电机引线32，也能保护接头35免受高温的作用。
而且，利用具有比电机引线32更大电阻的铁制的中间板34”上的熔断功能，电机引线32和连接杆40不会降低机械强度，而当通过减小电机引线32或连接杆40的横截面积将熔断功能设计到电机引线32或连接杆上时，则可能发生机械强度的降低。因此提高了起动器1的可靠性。
而且，由于用作中间板34”材料的铁是容易得到的低成本材料，能够降低中间板34”的生产成本。更进一步，能通过压制成形容易地制造中间板34”。
中间板34”具有两个弧形断路槽(未表示)，它们设置成提供一个位于中间板34”的纵向中间部分的具有减小的横截面的限流部分34e。这样提供的限流部分34e形成电流通路的中间或中心部分，所述电流通路在与第一杆件40a连接的中间板34”的一端和与第二杆件40b连接的中间板34”的另一端之间延伸。通过这样布置限流部分34e，当电机电路中出现远大于正常使用时的热负载时，中间板34”仅在限流部分34e出现熔化。这将提高就中间板34”的熔化位置和熔化时间而言的可靠性。
更进一步，施加在中间板34”的表面上的例如镀锡的表面处理提高了中间板34”对第一和第二杆件40a，40b的焊接可靠性。通过焊接形成的连接部分能承受在汽车运行过程中的振动而不引起故障性的分离。无分离的连接部分还有助于改进熔断功能的可靠性。
在本发明第一实施例的起动器1中，电机引线32和电刷引线33连接到中间板34上。这种布置必须限制中间板34的位置。然而，在第三实施例的起动器1中，中间板34”可以设置在连接杆40的任何部分。更具体地，能够根据连接杆40分成第一和第二杆件40a，40b的位置改变中间板34”的位置。因此，在布置或设置中间板34”方面，起动器1’具有更高的自由度。中间板34”的尺寸和形状不会受到特殊需求的较大限制。相反地，中间板34”可以具有适合中间板熔断功能的任何尺寸和结构。
在图1-4所示的第一实施例中，电机2具有所谓的使用永久磁体6b的“磁体型”磁场系统。本发明也可以向电机提供“线圈型”磁场系统，如图6-8所示的第三实施例的电机2’的情况，磁场系统装有磁场线圈。在后种情况中，如果磁场线圈39设置在电枢8的低电位侧(地面侧)，正极电刷引线33就以与第一实施例相同的方式连接到中间板34上。另一方面，如果磁场线圈39设置在电枢8的高电位侧(电池侧)，每个磁场线圈39远离电刷的一端就连接到中间板34上，如图9所示。
在图6-8所示的第三实施例中，连接杆40被分成两部分，即第一杆件40a和第二杆件40b，并且中间板34”设置在第一和第二杆件40a，40b之间。在另一种替换布置中，中间板34”可设置在电机引线32和连接杆40之间，使得电机引线32和连接杆40通过中间板34”导电连接在一起，如图10所示。在图11所示的另一种替换布置中，提供了两个中间板34”，每个中间板34”设置在连接杆40和两个平行设置的磁场线圈39之间，使得连接杆40和磁场线圈39通过中间板34”导电连接在一起。
第三实施例的起动器1’具有“线圈型”磁场系统，该系统包括磁场线圈39和设置在电机2’中的连接杆40。电机2’可装有“磁体型”磁场系统，该系统包括象第一实施例中的永久磁体。在该例中，连接杆40设置在电机引线32和正极电刷引线33之间，使得电机引线32和正极电刷引线33通过连接杆40导电连接在一起。在电机具有“磁体型”磁场系统的情况中，中间板34可设置在从上述三种替换布置中选择的一个位置上。在第一种布置中，中间板34”设置在连接杆40的中间部分。在第二种布置中，中间板34”设置在电机引线32和连接杆40之间。在第三种布置中，中间板34”设置在连接杆40和电刷引线33之间。
在上述第一至三实施例中，使用铁制中间板34，34’，34”。按照本发明，可以用其它任何电阻比铜大且导热率比铜小的材料代替铁。这种材料的典型例子是铝和锡。
中间件的形状决不限于所述实施例中的类板形状。相反地，中间件可以采用管形、杆形和块形。在任何一种情况中，中间件具有用作熔丝的横截面减小的限流部分34e。
图12示出了本发明第四实施例的起动器101的半剖面图。起动器101通常包括产生旋转力的电机102、能由电机102驱动旋转的输出轴103、安装在输出轴103上的小齿轮位移件(在后说明)和电磁开关105，其中电磁开关105兼具通过齿轮拨叉104迫使小齿轮位移件在一个方向(图12中向左)远离电机102的功能和打开、关闭设在电机电路(图15)中接触装置A(在后说明)的功能。
电机102包括实质上公知的直流(dc)电机，并包括用于产生磁通量的磁场系统106(图13A)、具有整流子107的电枢108和设置在整流子107中的电刷109。
如图13A和13B所示，磁场系统106由形成磁路并用作电机102的机架的中空圆筒形轭106a、固定在圆筒形轭106a的内圆周上的多个磁极106b和缠绕在相应的磁极106b上的多个磁场线圈106c组成。磁场线圈106c包括本发明的电导切断装置(在后说明)。本实施例起动器101中使用的电机102是具有四个磁极106b和四个磁场线圈106c的四磁极电机，如图15所示。
电枢108具有旋转轴108a、固定安装在旋转轴108a上的电枢铁心108b和缠绕在电枢铁心108b上的电枢线圈108c。旋转轴108a的第一端(图12中左端)插入输出轴103在电机侧端部(图12中右端)的圆筒形部分中并由其可转动地支承，用于相对于输出轴103旋转。与旋转轴108的第一端相对的第二端由端架110转动支承，所述端架110覆盖电机102的后部(图12中右端部)。
整流子107由多个相互电绝缘的整流子片组成，并布置形成固定安装在旋转轴108a的后端部(图12中右端部)上的圆筒。整流子107的每个整流子片可导电地并机械地连接到电枢108的多个电枢线圈108b中的相应一个上。
如图15所示，电刷109由通过各自的电刷辫111与磁场线圈106c连接的两个正电刷109a和通过各自的电刷辫112接地的两个负电刷109b组成。每个电刷109a，109b固定在电刷座113(图12)上，并设置在整流子107的外周上，使得每个电刷109a，109b在电刷弹簧(未示出)的作用下与整流子107的外周面保持接触。
输出轴103通过减速器(在后说明)与旋转轴108a共轴设置。输出轴103具有由前机壳114转动支承的一端(图3中左端)和由中间壳体115转动支承的相对端。
减速器包括公知的行星齿轮机构，其将电枢108的旋转速度减小到行星齿轮116的旋转速度。行星齿轮116的转动(旋转运动)通过齿轮轴117传递到输出轴103，其中行星齿轮116安装在齿轮轴117上。
中间壳体115封闭减速器的外周，并设置在前机壳114和轭106a之间。在中间壳体115和减速器之间设置有滑板型减震装置，当减速器受到过大的扭矩时，减震装置运行并吸收额外的扭矩。
小齿轮位移件由单向联轴器(在后说明)和小齿轮119组成，用于将电机102的旋转力传递到发动机的环形齿轮(未示出)。
单向离合器将输出轴103的旋转传递到小齿轮119。为此，单向离合器22由通过螺旋齿啮合与输出轴103连接的有齿管120、与有齿管120整体形成的外环121、设置在外环121内侧的内环122和设置在外、内环121，122之间限定的楔形空间中的滚柱123组成。
小齿轮119设置在与电机102相对的内环122的一侧(图12中左侧)。小齿轮119与单向离合器的内环122整体形成，并由轴承124转动支承在输出轴103上。
如图14所示，电磁开关105包括励磁线圈126、柱塞127和复位弹簧128，其中当刚一进行合上起动开关(未示出)的操作就受到电池125的电流的激励时，励磁线圈126产生磁力；柱塞127插在励磁线圈126中用于线性往复运动，使得当励磁线圈126受到激励时，柱塞127在励磁线圈126产生的磁力所导致的吸引力的作用下在图14中向右移动；复位弹簧128在图14中向左推动柱塞127，使得当励磁线圈126去激励时，柱塞127在复位弹簧128力的作用下返回到其图14中所示的原始位置。
齿轮拨叉104使电磁开关105的柱塞127与单向离合器的有齿管120连接。齿轮拨叉104可绕其支承点104a枢转，使得柱塞127的运动能传递到小齿轮位移件。
接触装置A包括通过两个外部端子129，130与电机电路连接的一对固定触头131(131a，131b)和与柱塞127的移动运动连接(或可与柱塞127协调运动)的可动触头132。当可动触头132与固定触头131接触以进行或完成固定触头131之间的电连接时，接触装置A处于闭路状态。相反的，当可动触头132与固定触头131脱离接触以切断固定触头131之间的电连接时，接触装置A处于开路状态。
外部端子129，130包括导电地并机械地与一个固定触头131a连接的电池端子129(图14)和导电地并机械地与另一个固定触头131b连接的电机端子130(图14)。电池端子129和电机端子130都固定安装在电磁开关105的触头盖105a上。
电池端子129具有从触头盖105a向外突出的螺纹部分(未示出)，用于与电池引线133连接(图15)。电机端子130也具有从触头盖105a向外突出的螺纹部分，并且电机引线134连接到电机端子130的突出螺纹部分上。
电机引线134延伸穿过接头135并由其固定，接头135安装在端架110上。电机引线134具有设置在端架110外侧的第一部分和设置在端架110内侧的第二部分。电机引线134的第一端部具有形成在与接头35相对的末端的环形端子部134a。端子部134a配装在电机端子130的螺纹部分上，并通过螺母135紧固在电机端子130上(图13)。电机引线134的第二端部穿过接头135进入端架110内，并在远离接头135的端部焊接到铜制的连接杆137上(图15)。
连接杆137是形成一部分图15所示电机电路的零件，并与磁场线圈106远离电刷109的相应端部连接。因此，连接杆137使电机引线134和相应的磁场线圈106导电连接。如图13A和13B所示，连接杆137以电绝缘的状态由树脂绝缘子138夹持，所述绝缘子138组装在轭106靠近端架110的开口中。
电机电路形成起动器101中的电流通路，用于通过起动电流。如图15所示，电机电路由多个电路部件组成，所述部件包括电池端子129、接触装置A(固定触头131和可动触头132)、电机端子130、电机引线134、连接杆137，磁场线圈106c、正电刷辫111、正电刷109、电枢108(电枢线圈108c和整流子107)、负电刷109和负电刷辫112。当接触装置A闭合时，起动电流可以连续地流过多个电路部件，如图12-14中箭头所示。在图12-14中，圆圈中示出的数字标记表示起动电流通过电机电路的流通顺序。
下面将说明本发明的电导切断功能。
电导切断功能是当电机电路受到远大于正常使用的热负载时切断或断开电机电路的一种功能，通过使从形成电机电路的多个电路部件中选择的一个特殊电路部件熔化来切断或断开电机电路。因此，电导切断功能等同于本发明第一至第三实施例所使用的熔断功能。
通过在不小于特殊电路部件的整个长度的一半的长度上减小特殊电路部件的横截面积，将电导切断功能设计到特殊电路部件上。在第四实施例中，特殊电路部件由磁场线圈106形成，并且磁场线圈106中使用的铜线比常规磁场线圈中使用的铜线直径小。更具体地说，第四实施例中使用的铜线的横截面积是常规磁场线圈中使用的铜线的横截面积的约90％。
通常，一起形成电机电路的多个电路部件设计有各自的横截面积，这样确定横截面积，使得多个电路部件的电流密度基本相等。例如，与电机端子130串联的电机引线134的横截面积设定为参考值，其余的电路部件的横截面积根据相对于电机引线134形成的并联电路数来确定，如表1所示。
表1
如表1所示，四极电机中使用的磁场线圈106c形成四个并联电路，使得磁场线圈106c的横截面积是电机引线134的横截面积“a”的约四分之一。然而，按照本发明，由于磁场线圈106c形成能执行上述电导切断功能的电导切断装置，磁场线圈106c的横截面积从常规磁场线圈的横截面积减小约10％，一般设定为电机引线134的横截面积的四分之一。通过这样减小横截面积，磁场线圈106c具有比电机电路的其余电路部件更大的电流密度。
下面说明起动器101的运行。
首先，手动打开或闭合未示出的起动开关，随后电磁开关105的励磁线圈126受到激励，从而向图14中右侧吸引或拉动柱塞127进入到励磁线圈126中。柱塞127的向右运动导致齿轮拨叉104在图12中绕支承点104a顺时针转动，因此迫使小齿轮位移件沿着输出轴103向左移动。随着小齿轮位移件的向左移动，小齿轮119压靠汽车发动机的环形齿轮(未示出，但与图3中所示环形齿轮37相同)的端面，起动器101与汽车发动机相关联。当压靠时，小齿轮119的向左运动停止了。
柱塞127的向右运动还引起接触装置A闭合，随后电枢108受到激励，并因此开始旋转。减速器(行星齿轮机构)减小电枢108的旋转，并随后将电枢旋转传递到输出轴103。
这样，输出轴103以减小的速度旋转。输出轴103的旋转通过单向离合器传递到小齿轮119。当旋转时，小齿轮119先运动一定角度或转向某个位置，在该位置小齿轮119能与环形齿轮啮合接合。在完成小齿轮119和环形齿轮之间的相互啮合接合后，旋转力从小齿轮119传递到环形齿轮，从而转动曲柄启动发动机。
在发动机起动后，切断或打开起动开关，随后励磁线圈126去激励，从而允许柱塞127在复位弹簧128力的作用下在图14中向左移动到其原始位置。随着柱塞127的向左移动，接触装置A打开，从而使电机102去激励，小齿轮位移件通过齿轮拔叉104沿输出轴3在图12中向右移动，直到小齿轮位移件呈现图12中所示的原始待机位置。
在以上讨论的运行过程中，如果出现起动开关的复位失败，或者如果由于一些原因电机102在空载状态下连接被激励，则电枢线圈108c会经受绝缘击穿，引起线圈间的短路。在这种非正常状态下，电机102受到电池125提供的几百安培大电流的连接激励，结果是，电机电路受到远大于正常使用的热负载。在该段时间中，由于磁场线圈横截面积减小而具有比电机电路其余电路部件更大的电流密度，磁场线圈106c通过了比其它电路部件更大的电流，因此产生了大量的焦耳热。
因此，磁场线圈106c作为一个整体产生热量，并最终在磁场线圈106c电流密度特别高的一部分出现熔化或熔断。当熔化时，电机电路被切断，因而可以避免电机102被连续激励。
在该例中，由于磁场线圈各自绕单个磁极106c若干圈(例如，四圈)，如果由于绝缘涂层的绝缘击穿导致相邻的线圈短路，短路部件的电流密度将减小，其结果是，磁场线圈106c缠绕在磁极106b上的一部分几乎不发生熔化。事实上，熔化易于发生在磁场线圈106c从各自磁极106b拉出的端部106d(缠绕开始端部和缠绕结束端部)，如图16中虚线圆圈所示。
作为进一步的解释，在第四实施例的起动器101中，通过在磁场线圈的整个长度上减小横截面积，将磁场线圈106c设计成具有切断功能。与JP-A10-66311和FR-A2785086中所示电机引线局部限流或变窄以具有熔断功能的常规结构相比，本发明的磁场线圈106c的横截面积在磁场线圈106c的整个长度上减小，其结果是，由热传导引起的温度下降被限定到最小值。换句话说，由于磁场线圈106c产生的焦耳热几乎没有散出，利用整个磁场线圈106c产生的热量能在短时间内有效地发生熔化。
而且，由一部分电机电路，即磁场线圈106c执行电导切断功能，不需提供单独的热熔丝或如WO 00/19091所示方法中的双金属，这将增加部件的数量并增加起动器的成本。
另外，由于整个磁场线圈106c产生的热量能用来有效地引起熔化，不需大量地减小磁场线圈106c的横截面积。事实上，与常规磁场线圈相比，横截面积减小约10％足以执行前述的电导切断功能。因此，由减小横截面积引起的电路电阻的增加可以控制得尽可能小，使得起动器101的输出没有实质的降低。
并且，与JP-A 10-66311和FR-A2785086所示常规结构不同，在上述文献中由于使用局部横截面减小的引线，局部应力集中是不可避免的，而本实施例的磁场线圈106c由于在其整个长度上减小横截面积，则没有局部应力集中。因此，横截面积减小不会引起磁场线圈106c机械强度显著降低。磁场线圈106c高度耐断，否则将由于汽车运动期间振动的原因而发生断裂。利用这样构成的磁场线圈106c，能获得高度可靠的电导切断功能。
另外，JP-A 10-66311和FR-A2785086所示常规结构要求一个单独工艺来局部减小引线的横截面积。第四实施例中的结构与常规结构相反，在磁场线圈106方面不要求任何单独的加工或工艺。利用具有比常规磁场线圈中使用的铜线细的铜线将足以提供所希望的电导切断功能。从降低成本的观点出发，这也是有益的。
进一步，由于电导切断功能设计到磁场线圈106c上，能够在磁场线圈106c和环形接头135之间提供相对大的空间或距离。尽管由例如橡胶的易燃材料制成的环形接头135易受到热的影响，由于在它本身和磁场线圈106c之间存在这样一个大的空间，能够减少当磁场线圈熔化时产生的高温的作用，从而保护环形接头135不受热损坏。而且，具有电导切断功能的磁场线圈106c设置在电机102内部，磁场线圈106c的熔化对汽车设置在起动器101周围的零部件和电气配线几乎没有热作用。因此能安全地切断电机电路。
虽然在上面讨论的第四实施例中磁场线圈106c在其整个长度上减小横截面积，但可以按照本发明在相应的磁场线圈106c整个长度的至少一半(或大于一半)长度上减小横截面积，以提供所希望的电导切断功能。在这种情况下，由于磁场线圈106c限流部分的长度减小，横截面积的减小率增加。换句话说，磁场线圈106c的直径减小到比第四实施例情况要大的程度。例如，当在相应磁场线圈106c整个长度的一半以上减小磁场线圈106c的横截面积时，与常规磁场线圈相比，磁场线圈106c的横截面积减小约30％。
一部分磁场线圈106c横截面积减小决不限于连续的形式，而可以是不连续的。例如，横截面减小的这部分可以形成在每个磁场线圈106c卷绕开始的端部和卷绕结束的端部。这种结构是优选的，因为缠绕在磁极106b之一上的每个磁场线圈106c的中间部分由于将热量传导给磁极106b和轭106a不可能变成高温。从连接杆137开始沿电机2轴向延伸的卷绕开始的端部和卷绕结束的端部可能变成高温并最终熔化或熔断。而且，在磁场线圈106c卷绕开始或卷绕结束的端部部分尤其容易达到这种导致熔化的高温，所述端部部分保持运行而没有连续接触或与轭106a干涉，因此希望按照以下设想设计磁场线圈，即熔化发生在磁场线圈106c的上述部分。
最好利用施加到该处的拉应力预拉伸每个磁场线圈106c卷绕开始的端部和卷绕结束的端部。当磁场线圈106c在任一端部熔化时，由于施加到端部的拉应力的作用，熔断的端部将自动分成两部分。这将确保能迅速可靠地切断电机电路。
按照本发明，与常规结构相比，由环形接头135固定的电机引线134和由绝缘子138固定的连接杆137可以增加横截面积，其中环形接头由易燃材料制成，绝缘子由易燃树脂制成。由于形成这些元件的材料的易燃性，当电机电路受到过大的热负载时，环形接头135和绝缘子138会受到热影响。
为了解决这个问题，采用电机引线134和连接杆137来连接具有电导切断功能的磁场线圈106c，其中电机引线134具有比常规电机引线较大的横截面积和较小的电流密度，连接杆137具有比常规连接杆较大的横截面积和较小电流密度。更具体地说，如下面表2所示，电机引线134的横截面积是常规电机引线的1.5倍，电流密度是常规电机引线的1/1.5。同样地，连接杆137的横截面积是常规的2倍，电流密度是常规的1/2。电机电路的其余电路部件，即磁场线圈106c、正电刷辫111、负电刷辫112和电枢线圈108c与上述第四实施例中使用的横截面积和电流密度相同。
表2
当前述结构的电机电路受到过大的热负载时，磁场线圈106c将在其卷绕开始端部或卷绕结束端部熔化，从而切断或断开电机电路。而且，利用减小的电流密度，电机引线134和连接杆137产生比常规元件更少量的热，其结果是，保护环形接头135和绝缘子138免受高温的作用。电机引线134和连接杆137形成高温免除部件。
电导切断功能可以设计到图17B，17C所示的电机引线134或者图18B，18C所示的电刷辫111上。
在第一种情况中，电机引线134可以如图17B所示在其整个长度上或者如图17C所示在其整个长度的一半以上减小横截面积。
在图17b所示电机引线134’的情况中，横截面积优选设定为图17A所示常规或普通电机引线134的横截面积的60％。这是因为电机引线134’的整个长度小于每个磁场线圈106c的整个长度，与磁场线圈106c相比，电机引线134’需要进一步减小横截面积，以便获得熔化必需的热量。
如图17C所示，电机引线134”在其上端具有大直径部分且在其下端具有小直径部分。假定大直径部分具有与图17A所示的常规或普通电机引线134相同的直径，小直径部分的横截面积优选为普通电机引线134的横截面积的约40％。
为了具有电导切断功能，电刷辫111可以如图18B所示在其整个长度上或者如图18C所示在其整个长度的一半以上减小横截面积。
在图18B所示电刷辫111’的情况中，由于与上述就图17B的电机引线134’而言相同的原因，横截面积优选设定为图18A所示普通电刷辫111的横截面积的60％。
在电刷辫111”在其上端具有大直径部分且在其下端具有小直径部分的情况下，如图18C所示，小直径部分的横截面积优选设定为图18A普通电刷辫111的横截面积的约40％。
图19A和19B示出了设计到连接杆137上的切断功能的另一种变化。在图19A所示的变化中，连接杆137’在其整个长度上减小横截面积。这种结构允许使用直径小于常规或普通连接杆的连接杆。在这种情况下，连接杆137’的横截面积优选设定为普通连接杆的横截面积的70％。这是因为连接杆的长度小于磁场线圈并大于电机引线和电刷辫，横截面积的减小率设定得小于电机引线和电刷辫的减小率。在图19B所示另一种变化中，连接杆137”在其整个长度一半以上减小横截面积。假定连接杆137”大直径部分具有与普通连接杆137相同的直径，小直径部分的横截面积优选设定为普通连接杆137的横截面积的约50％。
尽管在第四实施例中起动器101采用了具有磁场线圈106c的所谓“线圈型”起动器，但本发明能有效地用于使用永久磁体代替磁场线圈106c的所谓“磁体型”电机中。在磁体型起动器的情况中，由于没有磁场线圈106c和连接杆137，选择特殊的电路部件来设计电导切断功能遇到一些限制。事实上，电导切断功能设计到电刷辫111或电机引线134上。
显然，根据上述讲述可以作出各种微小变化和改进。可以理解，在所附权利要求的保护范围内，可以与上述具体说明不同地实施本发明。
权利要求
1.一种起动器，包括电机，该电机在被提供起动电流时产生旋转力，并具有机架和安装在机架上的环形接头；电机电路，其用作起动电流从电池流到电机的通路；电磁开关，其设置在电机电路中，用于选择性允许或阻止起动电流流过电机电路，其特征在于，所述电机电路包括电机引线，其穿过环形接头，并具有设置在机架外并与电磁开关连接的第一端部和设置在机架内的第二端部；电机内部电路，其设置在电机内部，并形成一电流通路，由电机引线提供的起动电流流过该通路；中间件，该件由金属制成，并导电连接在电机引线和电机内部电路之间，或者连接到电机内部电路的中间部分，该中间件具有当电机电路受到远大于正常使用的热负载时会熔化从而断开电机电路的熔断功能。
2.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，电机内部电路包括形成一部分电流通路的连接杆，该连接杆分成第一杆件和第二杆件，并且中间件设置在第一杆件和第二杆件之间，第一和第二杆件与中间件导电连接。
3.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，电机内部电路包括形成一部分电流通路的连接杆，并且中间件设置在连接杆和电机引线的第二端部之间，连接杆和电机引线的第二端部与中间件导电连接。
4.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，电机内部电路包括形成一部分电流通路的连接杆和设置在连接杆低电位侧的内导体，并且中间件设置在连接杆和内导体之间，连接杆和内导体与中间件导电连接。
5.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，电机内部电路包括形成一部分电流通路并与电机的正电刷连接的电刷引线，并且中间件设置在电刷引线和电机引线的第二端部之间，电刷引线和电机引线的第二端部与中间件导电连接。
6.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，电机内部电路包括形成一部分电流通路的磁场线圈，并且连接杆设置在磁场线圈和电机引线的第二端部之间，磁场线圈和电机引线的第二端部与中间件导电连接。
7.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，中间件由电阻比电机引线和电机内部电路大且导热率比电机引线和电机内部电路小的材料制成。
8.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，中间件具有形成一部分电流通路的限流部分，起动电流从所述通路中流过，所述限流部分具有减小的横截面。
9.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，中间件为具有三个突起的通常的T形结构，三个突起之一形成T形结构的中间头部并与电机引线连接，其余的突起形成T形结构的臂部并与电机内部电路连接，T形结构的中间件具有形成在一个突起和其余每个突起之间的切口槽，以便形成构成一部分电流通路的限流部分，所述电流通路在一个突起和其余每个突起之间延伸，切除部分具有减小的横截面。
10.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，中间件由铁制成。
11.如权利要求1所述的起动器，其特征在于，中间件包括板形件，电机引线和/或一部分电机内部电路焊接到该板形件的表面上。
12.如权利要求11所述的起动器，其特征在于，板形中间件的表面受到表面处理，以确保所希望的焊接强度。
13.一种起动器，包括电机，该电机包括磁场系统、电枢、设置在电枢上的整流子和设置在整流子上的电刷，当起动电流由电池提供到电枢时，电机通过电枢产生旋转力；电磁开关，其具有电池的电池端子和连接到电机的电机端子，可操作电磁开关以导电连接或断开电池和电机端子；电流通路，其形成在起动器内部，用于流过起动电流；和多个电路部件，它们导电连接在一起形成电流通路，其特征在于，选择多个电路部件中的一个具有当电机电路受到远大于正常使用的热负载时会熔化从而断开电机电路的电导切断功能，所选择的电路部件在大于其整个长度一半的长度上减小横截面积，以便执行电导切断功能。
14.如权利要求13所述的起动器，其特征在于，所选择的电路部件设置在电机内部。
15.如权利要求13所述的起动器，其特征在于，磁场系统包括形成磁路的轭、固定安装在轭内周面上的磁极和缠绕在相应的磁极上的磁场线圈，所选择的具有电导切断功能的电路部件由磁场线圈形成。
16.如权利要求15所述的起动器，其特征在于，每个磁场线圈具有在其整个长度上减小的横截面积，以便执行电导切断功能。
17.如权利要求15所述的起动器，其特征在于，每个磁场线圈具有卷绕开始端部和与卷绕开始端部相对的卷绕结束端部，利用施加的拉应力预拉伸卷绕开始端部和卷绕结束端部中的至少一个。
18.如权利要求13所述的起动器，其特征在于，除去所选择的电路部件的多个电路部件包括设置在电机易燃部件附近或与其接触的高温免除部件，在多个电路部件中，高温免除部件具有最大的横截面积和最小的电流密度。
19.如权利要求18所述的起动器，其特征在于，高温免除部件的电流密度为所选择电路部件的横截面积减小部分的电流密度的二分之一。
20.如权利要求18所述的起动器，其特征在于，高温免除部件包括被由橡胶制成并形成易燃部件的环形接头支承的电机引线，该电机引线具有设置在电机外并在一端与电机端子连接的第一部分和设置在电机内的第二部分。
21.如权利要求18所述的起动器，其特征在于，高温免除部件包括电机引线和连接杆，电机引线被由橡胶制成并形成易燃部件的环形接头支承，连接杆被由树脂形成并形成易燃部件的绝缘子支承，电机引线具有设置在电机外并在一端与电机端子连接的第一部分和设置在电机内的第二部分，连接杆使电机引线和磁场线圈导电连接。
全文摘要
当电机电路受到远大于正常使用的热负载时起动器能安全可靠地切断或断开电机电路。电机电路包括由金属制成并导电连接在电机引线和正极侧电刷引线之间的中间件。中间件具有当电机电路出现远大于正常使用的热负载时会熔化从而切断电机电路的熔断功能。
文档编号F02N11/10GK1598286SQ20041009004
公开日2005年3月23日 申请日期2004年9月13日 优先权日2003年9月12日
发明者北川青文, 大村知宏, 田中秀夫 申请人:株式会社电装