具有v形升高接片换向器的电动机器的制造方法
【专利摘要】一种用于电动机器的转子包括：限定出转动轴线的转子铁芯；定位在转子铁芯上的多个绕组；以及从转子铁芯延伸的换向器。所述换向器包括长条形接触部分和连接到长条形接触部分的一个端部的升高接片。所述升高接片包括从长条形接触部分的所述端部径向向外延伸的圆周壁。所述圆周壁包括V形顶部部分，所述V形顶部部分中形成有多个凹口。
【专利说明】具有V形升高接片换向器的电动机器
【技术领域】
[0001]本申请涉及电动机器领域，特别是涉及用于电动机器的换向器。
【背景技术】
[0002]用于车辆起动电机的电动机器通常包括电枢,所述电枢包括换向器和电刷。电枢绕组通常通过升高接片连接到换向器。用于在绕组和升高接片之间实现连接的常用方法是使用Sil-Fos?成其他钎焊材料通过焊接过程将两个绕组导体与换向器条接合。已经确定，源自焊接过程的热量可能会使模制材料与换向器的铜条接触的位置处的模制材料降级。特别地，电枢偶尔会无法通过“Hot Spin Test (热旋转测试)”，因为源自焊接过程的热量会使与换向器的铜条接触的位置处的模制材料降级。因此，希望有利地提供这样一种用于电动机器的换向器条，其可明显降低进行良好焊接所需的热量，从而避免使模制材料降级并可进行牢固的换向器焊接。
【发明内容】
[0003]根据本公开的一个实施例，提供了一种用于电动机器的转子。该转子包括:限定出转动轴线的转子铁芯；定位在转子铁芯上的多个绕组；以及从转子铁芯延伸的换向器。所述换向器包括长条形接触部分和连接到长条形接触部分的一个端部的升高接片。所述升高接片包括从长条形接触部分的所述端部径向向外延伸的圆周壁。所述圆周壁包括V形顶部部分，所述V形顶部部分中形成有多个凹口。
[0004]根据本公开的另一个实施例，提供了一种用于电动机器的换向器，其包括:绝缘基部件；以及绕着绝缘基部件在圆周方向上等间距地设置的多个导电区段。所述多个导电区段中的每个均包括长条形轴向部分和径向部分。每个径向部分包括第一顶点部分、第二顶点部分和形成在第一顶点部分与第二顶点部分之间的凹口。
[0005]根据本公开的又一个实施例，提供了一种制造电动机器的方法。该方法包括:提供转子铁芯，所述转子铁芯包括多个电枢绕组，所述电枢绕组具有从转子铁芯延伸的多个导体端部，转子铁芯限定出转动轴线。该方法还包括:将所述多个导体端部中的至少一个插入换向器的升高接片中的多个凹口中的一个中，所述升高接片包括从长条形接触部分的一个端部径向向外延伸的圆周壁，所述圆周壁包括V形顶部部分，在所述V形顶部部分中形成有多个凹口。此外，该方法还包括:将钎焊材料放置在所述多个凹口中的所述一个中的多个导体端部中的所述至少一个上。该方法还包括施加热源，以熔化凹口中的钎焊材料。
[0006]本领域的技术人员通过参看以下详细描述和附图可更容易理解上述特征和优点等。尽管期望提供一种具有能够提供这些或其他有利特征中的一个或多个的换向器的电动机器，但在此公开的教导也可扩展到落入权利要求的范围内的那些实施例，不管它们是否实现了上述优点中的一个或多个。
【专利附图】
【附图说明】[0007]图1示出了包括具有换向器的转子的电动机器的局部剖视图；
[0008]图2示出了图1的转子的透视图，包括具有V形升高接片的换向器；
[0009]图3示出了图2的换向器的侧视图；
[0010]图4示出了图2的换向器的端视图；
[0011]图5示出了图2的换向器的半侧视图和半剖视图；以及
[0012]图6示出了制造包括具有图2的V形升高接片的换向器的电动机器的方法。
【具体实施方式】
[0013]参看图1，以用于车辆的起动电机的形式示出了电动机器10的一个实施例。电动机器10包括壳体12、电磁开关14、电机16、传动系统22、离合器26、轴30和驱动齿轮34等。所述壳体12通常连接到发动机(未示出)，例如汽车(也未示出)或其他车辆的内燃发动机。电机16包括定子18和转子20，转子20为电动机器10提供电枢。定子包括定子绕组，该定子绕组被构造成载送用于电动机器10的电流。转子20被构造成能响应于定子绕组和电枢绕组被施加电能而相对于定子18和壳体12转动。电刷装置22将电能传送到电枢(即，转子20)，本领域的技术人员理解这一点。
[0014]转子20通过传动系统24、离合器26和轴30连接到驱动齿轮34。相应地，电枢20的转动使得传动系统24和驱动齿轮34转动，本领域的技术人员理解这一点。
[0015]电磁开关14定位在壳体12内，且连接到拨叉38。当电磁开关14被通电时，它使得拨叉38沿着轴30轴向移动驱动齿轮34，直到驱动齿轮上的齿轮齿42与发动机的飞轮上的齿轮齿(未示出)啮合。当停止向电磁开关14供电时，电磁开关14内的复位弹簧46使驱动齿轮34和拨叉38返回到它们的初始位置，本领域的技术人员理解这一点。
[0016]现参看图2，电动机器10的转子20包括转子轴50、转子铁芯56、电枢绕组58和换向器60。转子轴50限定出用于转子20的转动轴线52。用于传动系统22的中心齿轮54(参看图1，图2中未示出)固定地固定到转子轴50。转子铁芯56由铁磁体材料的层叠片形成。电枢绕组58位于形成在转子铁芯56中的轴向槽中。电枢绕组58由铜段或其他导体段形成，所述铜段或其他导体段具有设置在电枢铁芯56的一端处的转向部分和设置在电枢铁芯56的相反端处的导体端部59。导体端部59连接到换向器60。
[0017]现参看图2-4，示出了转子20的换向器60。换向器60包括长条形接触部分62、升闻接片64和联接部分69。接触部分62远尚电枢绕组58沿轴向方向延伸。接触部分62提供了光滑表面，所述光滑表面被构造成可滑动地接合电刷装置22上的电刷。升高接片64提供圆周壁65，所述圆周壁65从接触部分62的近端63径向向外延伸。由升高接片64提供的圆周壁65包括V形顶部部分68，所述顶部部分68提供了绕着升高接片64延伸的顶点78，下面对此将进一步解释。多个凹口 66从升高接片64的顶部部分68径向向内延伸。凹口 66被构造成能接收和保持电枢绕组58的导体端部59。联接部分69是远离升高接片64向着转子铁芯56延伸的锥形区段。联接部分69接合转子铁芯56和转子轴52。
[0018]换向器60的升高接片64和接触部分62由以相等间距沿圆形布置的多个导电换向器区段70形成。绝缘条80形成在两个相邻区段70之间的每个空间中。绝缘条80与绝缘基部82 (参看图5)整体形成。相应地,绝缘条80和绝缘基部82可通过注射成型方法或其他成型方法形成。绝缘基部82和绝缘条80将每个导电区段70与换向器60上的其他导电区段电隔离。
[0019]最佳如图5所示，换向器60的每个导电区段70由铜或其他导体材料构成，且为大致L形。每个区段70包括沿轴向方向延伸的轴向部分72和从轴向部分72径向向外延伸的径向部分74。径向部分74与轴向部分72垂直地延伸，且径向部分74从轴向部分72径向向外延伸的距离。升高接片64的顶部部分68沿径向方向从该径向部分74延伸大约lmm-3mm。绝缘条80定位在换向器60的每个区段之间。区段70的轴向部分72和绝缘条80的相关部分共同地形成换向器60的接触部分62。类似地，区段70的径向部分74和绝缘条80的相关部分形成换向器60的升高接片64。
[0020]每个升高接片部分64包括V形顶部部分76。特别地，每个顶部部分76包括倾斜近端表面90和倾斜远端表面92，它们向着彼此延伸且相交于顶点78处。在此处公开的实施例中，近端表面90和远端表面92相对于轴向方向的斜度在30-60度之间，如图5中的角度Θ所示(其中，轴线53与轴线52平行)。在至少一个实施例中，近端表面90和远端表面92的斜度为大约45度。因此，顶点78居中地定位在圆周壁65的顶部处。此外，在此处示出的实施例中，倾斜部分90和92分别沿轴向方向延伸大约3mm-5mm，直到它们在顶点处相遇。尽管在此处公开的实施例中近端表面90的斜度等于远端表面92的斜度，但应当理解，在其他实施例中，近端表面90和远端表面92的斜度也可以不同。
[0021]现参看图3和4，凹口 66将每个区段的径向部分74分离成第一侧部94和第二侧部96 (例如，当定位在换向器60上的上部位置处的区段被从换向器的近端/联接部分69观看时的左侧部和右侧部)。因此，处于圆周壁65的顶部处的顶点78被凹口 66和相邻区段之间的接合部(即，定位有绝缘条80的接合部)周期性地中断。因此，每个径向部分74可被认为包括第一顶点部分(例如，94)和第二顶点部分(例如，96)，其中，凹口 66定位在第一顶点部分与第二顶点 部分之间。凹口 66的宽度(即，在圆周方向上)为大约长度(即，在轴向方向上)为2mm-4mm。在至少一个实施例中，每个凹口 66在顶点78处测量时宽度为大约2mm，在轴向方向上沿着凹口 66的底部测量时长度为大约3mm。
[0022]当从端部观看换向器60时，如图4所示，每个区段70的径向部分74远离轴线52倾斜，直到它达到顶点78或一个凹口 66。相应地，在此处公开的实施例中，圆周壁65的顶点78定位在每个凹口 66的左侧和右侧，且相邻的导电区段之间的接合部邻近每个导电区段70上的顶点78定位。
[0023]上述电动机器10提供了以下优点:电枢58的导体端部59与换向器60之间的物理连接和电连接被增强。特别地，升高接片64的窄缩的顶部(即V形顶部部分68)降低了钎焊材料与升高接片64之间的接触面积。这将焊接热量集中到最需要的区域，使得需要较少的热量进行牢固焊接。在至少一个实施例中，已经确定，升高接片64的几何特性使得对于一步焊接来说可使用少大约41%的更小功率，对于两步焊接来说可使用少大约9%的更小功率。
[0024]相应地，上述的换向器布置方式提供了一种将导体接合到换向器的方法，如图6所示。该方法涉及电枢绕组与换向器的连接，其中，电枢绕组定位在转子铁芯上，其中，导体端部从转子铁芯延伸。该方法开始于将导体端部59插入换向器60的凹口 66中的相应的一个中，如图6的方框102中所示。当导体端部59插入换向器60的凹口 66中时，导体端部59通常定位在升高接片64的顶点78之上或与顶点78大致平齐。接着，如方框104中所示，钎焊材料被使得与凹口 66内的导体端部接触。可使用的一种示例性的钎焊材料是银/铜/磷(例如，Sil-Fos?)或其他钎焊材料，包括特别是被设计用于铜与铜结合的那些钎焊材料。然后，如方框106中所示，向具有导体端部59的凹口 66和定位在此处的钎焊材料施加热量。该热量可以通过任何各种装置、包括焊炬施加。该热量熔化钎焊材料，使得它可基本上流动到遍布凹口 66。当热量移除时，如方框108中所指出的，钎焊材料固化，从而将铜导体端部59结合到铜升高接片64。导体端部59与升高接片64的这种结合使得导体端部59与升高接片64之间在凹口 66内产生物理和电连接。接着，如方框110中所指出的，换向器的铁芯和转子铁芯转动到下一工作位置，且该过程重复进行，使得下一组导体端部59结合到升高接片64的下一个凹口 66。替代性地，热源可以绕着换向器和转子铁芯转动，以便依次将钎焊材料熔化到每个槽中。有利地，在上述过程中，升高接片64的V形顶部部分68降低了钎焊材料与铜升高接片64之间的接触面积。这会将焊接热量集中到最需要的区域，且需要较少的热量进行牢固焊接。这样，源自焊接过程的热量不会明显地使模制材料降级，且在导体端部59与升高接片64之间提供了更好的连接。
[0025]以上仅示例性地、而非限制性地详细描述了具有V形换向器升高接片的电动机器的一个或多个实施例。可以理解，在此描述的可在不需包括此处描述的其他特征和功能的情况下获得的某些单个特征和功能具有多种优点。而且，可以理解，上述实施例的各种替代方案、修改、变化或改进、其他特征和功能及其替代方案可期望组合成许多其他不同的实施例、系统或应用。本领域的技术人员随后可作出的目前未预见或未想到的替代方案、修改、变化或改进仍意欲由权利要求涵盖。因此，任何权利要求的精神和范围不应局限于对此处包含的实施例的描述。
【权利要求】
1.一种用于电动机器的转子，包括: 限定出转动轴线的转子铁芯； 定位在转子铁芯上的多个绕组；以及 从转子铁芯延伸的换向器，所述换向器包括长条形接触部分和连接到长条形接触部分的一个端部的升高接片，所述升高接片包括从长条形接触部分的所述端部径向向外延伸的圆周壁，所述圆周壁包括V形顶部部分，所述V形顶部部分中形成有多个凹口。
2.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述换向器包括绝缘基部件和多个分离的导电区段，每个导电区段包括长条形轴向部分和位于长条形轴向部分的端部处的径向部分，换向器的长条形接触部分包括所述长条形轴向部分，换向器的升高接片部分包括所述径向部分，所述多个凹口中的每个分别形成在相应的导电区段中的径向部分上的中心位置处。
3.如权利要求2所述的转子，其特征在于，V形顶部部分的顶点定位在每个凹口的左侧和右侧，其中，相邻导电区段之间的绝缘条邻近每个顶点定位。
4.如权利要求3所述的转子，其特征在于，每个V形部分包括倾斜近端表面和倾斜远端表面，其中，近端表面相对于转动轴线的斜度在30-60度之间。
5.如权利要求4所述的转子，其特征在于，近端表面相对于转动轴线的斜度为大约45度。
6.如权利要求3所述的转子，其特征在于，倾斜近端表面和倾斜远端表面具有大致相同的斜度。
7.如权利要求1所述的转子，其特征在于，每个凹口在轴向方向上延伸大约3mm。
8.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述换向器还包括联接部分，所述升高接片定位在联接部分与长条形接触部分之间。
9.如权利要求8所述的转子，其特征在于，V形顶部部分包括倾斜近端表面和倾斜远端表面，所述倾斜近端表面比倾斜远端表面更接近联接部分，所述倾斜近端表面和倾斜远端表面相遇于V形顶部部分上的顶点。
10.如权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子还包括与长条形接触部分接触的电刷装置。
11.一种用于电动机器的换向器，包括: 绝缘基部件；以及 绕着绝缘基部件在圆周方向上等间距地设置的多个导电区段，所述多个导电区段中的每个均包括长条形轴向部分和径向部分，每个径向部分包括第一顶点部分、第二顶点部分和形成在第一顶点部分与第二顶点部分之间的凹口。
12.如权利要求11所述的换向器，其特征在于，第一顶点部分和第二顶点部分包括倾斜近端表面和倾斜远端表面，所述倾斜近端表面与倾斜远端表面相遇于顶点处。
13.如权利要求12所述的换向器，其特征在于，所述倾斜近端表面和倾斜远端表面相对于转动轴线的斜度在30-60度之间。
14.如权利要求13所述的换向器，其特征在于，倾斜近端表面和倾斜远端表面具有大致相同的斜度。
15.如权利要求11所述的换向器，其特征在于，凹口在轴向方向上延伸大约3mm。
【文档编号】H02K13/04GK104022602SQ201410072067
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】D·舒斯特, G·豪厄尔, E·巴布, R·金特里 申请人:雷米技术有限公司