[发明专利]用于在电机内传输电流的换向机构

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的、用于在电机内传输电流的换向机构。

背景技术

在WO02/16763A1中描述了一种起动电动机，它被用在用于起动内燃机的起动装置中并且以具有永磁体励磁机构的直流电机的形式构成。起动电动机配设有换向机构，用于将电流传输和换向至在起动机内转动地支承的电枢。换向机构包括电枢侧的换向机构转子或者说集电器以及多个抵靠集电器的碳刷，每个碳刷由电刷弹簧径向施力加载到集电器的周面上。

集电器具有在圆周上分布的多个薄片，薄片接触电刷并且将电流继续传输至电枢绕组。薄片一般由铜构成。

发明内容

本发明基于以下目的，在减轻重量的同时以简单的措施、工作可靠地实现一种电机内的换向机构。

根据本发明，该目的将通过权利要求1的特征来实现。从属权利要求给出有利的改进方案。

本发明的换向机构被用于电机内，例如在内燃机的起动装置的起动电机中的电流传输和换向。可考虑不仅用在具有永磁激励机构的直流电机中，而且用在具有电激励机构的直流电机中。具有该换向机构的电机尤其以内转子电动机的形式实现。

该换向机构具有电枢侧的换向机构转子或集电器，其与电机转子轴相连并且通过转子轴电枢内的转子线圈或电枢线圈来通电。在以具有永磁激励机构的直流电机形式构成的电机中，在起动机内壁上设置多个永磁体，其磁场与在电机轴上的电枢内的电线圈的交变电磁场相互作用。

集电器在圆周上具有多个单独薄片，每个薄片与电枢线圈电连接并且受到弹簧力加载的电刷抵靠该薄片。在本发明的换向机构中，集电器的薄片由两种不同的配对材料构成，并且一方面具有铝质区段或锌质区段，而另一方面具有铜质区段或黄铜质区段。铜质区段或黄铜质区段位于该集电器上的工作面的靠外侧并且用于与电刷接触。铝质区段或锌质区段与铜质区段或黄铜质区段电连接并且还与电枢绕组电接触。因此，铝质区段或锌质区段用作铜质区段或黄铜质区段与电枢绕组之间的电导体。

这种实施方式具有以下优点，换向机构薄片在电刷导轨区域内由铜或黄铜构成，从而就此而言得到在电刷和薄片之间的良好的接触。而铝质区段或锌质区段的优点是，它是与铜或黄铜相比特别轻的材料，由此减小了集电器的质量和惯性力矩，随之而来的是离心力减小或加速度增大。

铝质区段或锌质区段可以完全由铝或锌构成，或是具有一定量的铝或锌。按照相应方式，铜质区段或黄铜质区段可以完全由铜或黄铜构成，或是具有一定量的铜或黄铜。各材料，即铝或锌或者铜或黄铜的含量有利地为至少50%。

有利地在薄片的靠外侧实现在电刷和集电器之间的滑动接触；铜质区段或黄铜质区段构成径向靠外的工作面，而铝质区段或锌质区段径向靠内。但还可能的是以轴向换向器的形式构成，其中该铜质区段或黄铜质区段抵靠轴向端侧并且受到电刷加载，而铝质区段或锌质区段与端侧轴向间隔开。

铝质区段或锌质区段是薄片的组成部分并且与集电器固定连接。根据一个有利的实施方式而规定，铝质区段或锌质区段是铜质区段或黄铜质区段的载体，尤其是这样的，铝质区段或锌质区段构成在工作面上径向靠内的铝芯或锌芯，铝芯或锌芯在工作面的径向靠外侧具有铜质区段或黄铜质区段。在此实施方式中，铝芯或锌芯将铜质区段或黄铜质区段与集电器连接。

根据另一个实施方式，铝质区段或锌质区段也可以布置在铜质区段或黄铜质区段的轴向端侧上。在此实施方式中，铜质区段或黄铜质区段有利地直接与集电器相连，铝质区段或锌质区段也与集电器相连。铝质区段或锌质区段例如可以作为径向超出该铜质区段或黄铜质区段在工作面上靠外的周面的区段的形式构成，该区段与电枢绕组的接线片连接。

铝质区段或锌质区段与铜质区段或黄铜质区段之间的连接可以通过不同的方式实现。根据优选实施方式，这些区段形状配合地相互连接和/或材料配合地相互连接。在形状配合连接时，这些区段例如相互填密，在材料配合连接时，这些区段例如可以利用摩擦焊连接。

为了制造薄片，考虑采用不同的做法。例如铜质区段或黄铜质区段在初始状态下呈管状，管的端侧上固定有由铝或锌构成的盘形板，随后为了制造换向机构薄片而实现分离，此时通过径向分隔所述管而产生若干区段。