專利名稱：用于電機(jī)的電樞,該電樞的制造方法以及電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電機(jī)的電樞，特別是用于在車輛中起動內(nèi)燃機(jī)的起動馬達(dá)的電樞，該電樞具有電樞本體，特別是疊片鐵心，在該電樞本體中構(gòu)造有沿軸向延伸的多個槽，其中繞組卷繞在槽中并且在槽中分別卷繞有至少一個第一子繞組和一個第二子繞組， 所述第一子繞組和第二子繞組并聯(lián)地與換向器的換向器薄片連接。本發(fā)明還涉及一種電樞的制造方法，特別是如前所述的用于電機(jī)，特別是用于在車輛中起動內(nèi)燃機(jī)的起動馬達(dá)的電樞的制造方法，其中子繞組卷繞在電樞的槽中。本發(fā)明還涉及一種電機(jī)，具有電樞、換向器和在換向器上行進(jìn)的電刷，本發(fā)明特別地涉及直流電機(jī)，其中所述電樞在各個槽中具有至少兩個子繞組。
背景技術(shù)：
已知小功率(例如最大700瓦)的起動機(jī)馬達(dá)的電樞繞組制造為導(dǎo)線截面極小的條線圈電樞或多線繞組。實施為條線圈電樞的特征在于很高的銅填充率。然而，其在導(dǎo)線直徑小于1. 7mm時對制造技術(shù)，即預(yù)成形的繞組元件與疊片鐵心的拼裝有很高的要求，并由此僅被單獨地使用。在多線繞組技術(shù)中，最小至0. 2mm的小的導(dǎo)線直徑毫無問題是可行的。 但是，在具有常見的較少的為8至14的槽數(shù)的四極電樞中在繞組速度明顯下降直至30%的特殊情況下只能夠?qū)崿F(xiàn)相對較小的為20%的銅填充率。為了得到較小的繞組端部，在導(dǎo)線橫截面較大時繞組以具有相應(yīng)減小的部分橫截面的兩個或三個子繞組卷繞在疊片鐵心中， 并且與換向器接頭并聯(lián)連接。由此同時實現(xiàn)了十分均勻的質(zhì)量分布并由此實現(xiàn)較小的不均衡度。繞組端部并非理想地均勻構(gòu)成在各線圈中。由于銅的硬度變化或在拉絲中發(fā)生變化時會出現(xiàn)，各導(dǎo)線移動到其它子電路中并由此產(chǎn)生不均衡。根據(jù)具有不同平均導(dǎo)線長度的子繞組位于其上的不同的子電路，子繞組具有不同的電阻。在槽底的低歐姆繞組被加載較大的電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對開頭部分所述類型的電樞、制造方法和電機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，從而實現(xiàn)具有很長使用壽命的盡可能緊湊的電樞。根據(jù)本發(fā)明，通過權(quán)利要求1、9和10的主題實現(xiàn)此目的。從屬權(quán)利要求限定了本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案。本發(fā)明的構(gòu)思在于，在結(jié)構(gòu)上對具有子繞組的電樞進(jìn)行改變，使得子繞組的繞組電阻盡可能地平衡并且同時實現(xiàn)在電樞的槽中較大的銅的填充率。為了實現(xiàn)此目的，提出一種電樞，第一子繞組在槽中具有比第二子繞組至少大1 的繞距。在繞距較大時，齒廓呈現(xiàn)較大的角度。需沿電樞軸線的方向在各條導(dǎo)線上施加更大的拉力，由此使槽更好地被繞組填充。此外，適當(dāng)?shù)赝ㄟ^如下方式對上述電阻進(jìn)行調(diào)整 在繞距相同時具有較小的歐姆電阻的位于內(nèi)側(cè)的子繞組通過相對于外側(cè)的第二子繞組增大繞距而具有變大的歐姆電阻。
為此，根據(jù)一種優(yōu)選的對本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)的實施方式，第一子繞組構(gòu)造在槽的底部，而第二子繞組在所述第一子繞組上方構(gòu)造為上層。由此，提高了在槽底部的歐姆電阻， 這使得在下方的子繞組與上方的子繞組之間的歐姆繞組電阻均衡。
根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，下方的子繞組的繞距大于極距，以及上方的子繞組的繞距小于極距。其優(yōu)點在于，相對于兩個子繞組具有相同的較小的繞距的情況，可以由此減小齒槽轉(zhuǎn)矩(Rastmoment)并且實現(xiàn)總體上較高的銅填充率，因為下方的子繞組所圍繞進(jìn)行卷繞的齒廓具有鈍角。由此，導(dǎo)線被大力地沿電樞軸線的方向壓到槽底部。
在具有14個槽的本實施例中，在技術(shù)上無法實現(xiàn)對應(yīng)于極距(Polteilung)為 14/4 = 3. 5的繞距。然而，通過使用不同的繞距和上層與下層，可以近似地進(jìn)行實現(xiàn)。相對于繞距為1-4的實施例提高了導(dǎo)線材料的使用。根據(jù)本發(fā)明的實施例，一個層具有為1-4 的繞距而一個層具有為1-5的繞距，該實施例需要的導(dǎo)線材料少于帶有兩個分別具有相同的為1-5的繞距的子繞組的實施例。
特別的實施方式的優(yōu)點在于，由于均衡的電阻，位于內(nèi)側(cè)的子繞組不會承受更高的熱負(fù)荷并且實現(xiàn)了在具有小于極距的繞距的實施例與大于極距的繞距的實施例之間的銅填充率。通過這種方式可以在槽橫截面不變的情況下，使用相對于具有小于極距的繞距的實施方式大一級的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線，由此可以提高功率和耐熱性。
根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，繞距為1-5的、即圍繞五個齒的繞距的下方的子繞組相對于傳統(tǒng)繞組具有減小的導(dǎo)線橫截面，特別是具有一半的導(dǎo)線橫截面，以及繞距為1-4 的、即圍繞四個齒的繞距的上方的子繞組特別是具有一半的導(dǎo)線橫截面。較小的導(dǎo)線橫截面的優(yōu)點在于，其使得能夠更快地繞線并且實現(xiàn)了更高的銅填充率。
根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，在下層和上層中的至少兩個子繞組在各個槽中具有不同的導(dǎo)線橫截面，以使子繞組具有相同的電阻。然而，這從加工技術(shù)的角度上講是不利的， 因為必須儲存和加工不同的導(dǎo)線直徑。
根據(jù)本發(fā)明的一種改進(jìn)的實施方式，第一和第二子繞組的線圈側(cè)面分別位于相同的在極下行進(jìn)的槽中。也就是說，第一槽沿旋轉(zhuǎn)方向同時包括下方的子繞組和上方的子繞組，所述下方的子繞組和上方的子繞組并聯(lián)地與換向器薄片連接。這具有換向的優(yōu)點，其如下述有利地產(chǎn)生作用。
根據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，電樞本體具有14個槽，其中電樞用在四極電機(jī)中。由于設(shè)有14個槽，在四極的電樞中產(chǎn)生了為14/4 = 3.5的槽距。通過下方的子繞組和上方的子繞組的不同的繞距寬度，下方的子繞組和上方的子繞組的第二線圈側(cè)面在該極下依次行進(jìn)出來，由此實現(xiàn)了更小的齒槽轉(zhuǎn)矩。
為了提高在槽中的填充率，子繞組優(yōu)選可以具有最小約為0. 2mm的導(dǎo)線橫截面。
為了實現(xiàn)具有高效率的電機(jī)的盡可能小的結(jié)構(gòu)空間，繞組優(yōu)選地由銅制成而并非由招制成。
所述目的還通過一種制造方法來實現(xiàn)，為此第一子繞組分別通過飛叉繞線技術(shù)在槽的底部圍繞齒以比第二子繞組大I的繞距在所述第二子繞組上方卷繞。借助于飛叉繞線技術(shù)可以十分經(jīng)濟(jì)且快速地實現(xiàn)具有多個繞組和很薄的線路切料 (Leitungsverschnitten)的電樞。相反地，在導(dǎo)線橫截面較大時寧愿使用針式繞線技術(shù)。
本發(fā)明還借助于一種電機(jī)來實現(xiàn)，該電機(jī)構(gòu)造為，下方的第一子繞組具有比上方的第二子繞組至少大1的繞距。由此，兩個子繞組具有近似相同大小的歐姆電阻，使得下方的、位于內(nèi)側(cè)的子繞組不會比上方的子繞組承受更高的熱負(fù)荷。還可行的是，上方的繞組具有比下方的繞組更高的繞距。然而，在此處，電阻比在兩個子繞組中具有相同繞距的情況下甚至差值更大，并且位于槽底部的子繞組會輸送更大的電流，因此導(dǎo)致承受更高熱負(fù)荷。因此，這種實施方式不是優(yōu)選的。應(yīng)該理解的是，以上提及的和以下還要描述的特征不僅能以相應(yīng)給出的組合應(yīng)用，而且還能以其它組合進(jìn)行應(yīng)用。


下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中圖1示出了電機(jī)的示意性側(cè)視圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電樞的局部側(cè)視圖，圖3示出了下方第一子繞組的繞線示意圖，圖4示出了上方第二子繞組的繞線示意圖，以及圖5示出了在極上方的第一子繞組和第二子繞組的繞線示意圖。
具體實施例方式圖1示意性地示出了電機(jī)1，特別是直流電機(jī)，所述電機(jī)具有電樞2，換向器3和電刷4A、4B。電樞2由疊片鐵心制成，其總共包括帶14個槽201至214的14個齒101-114。 在槽101-114中設(shè)置有繞組，這些繞組與換向器薄片30連接。極5A和5B構(gòu)造為定子。圖2示出了電機(jī)1的根據(jù)本發(fā)明的電樞2的局部側(cè)視圖，其中出于總覽的目的僅示出了下方第一子繞組601和上方第二子繞組701。電機(jī)1是四極電機(jī)。因此，在設(shè)有14 個槽和一個四極電樞時的槽距為14/4 = 3. 5。第一子繞組601卷繞在四個齒101至104 上，而第二子繞組701卷繞在三個齒101至103上。齒101旁的第一共用槽或更確切地說第一共用槽201在逆時針轉(zhuǎn)動時是開始卷繞的槽或齒，因此在結(jié)束卷繞的槽中第一子繞組 601和第二子繞組701相應(yīng)地不同。第一子繞組601的第二部分608以點對稱的方式相對于電樞軸偏移180°地卷繞在槽208和212中，而第二子繞組701的第二部分708卷繞在槽 208 至 211 中。通過當(dāng)下方的子繞組601與上方的子繞組701具有相同數(shù)目的卷繞區(qū)段并由此根據(jù)本發(fā)明具有與第二子繞組701近似相同的長度時，使下方的子繞組601的長度大于其通常具有的長度，從而在導(dǎo)線橫截面相同的情況下產(chǎn)生基本上相同的電阻。因此，下方的子繞組601承受的負(fù)荷并不高于上方的子繞組，因為通過兩個子繞組的電流通量基本上相同。 上方的子繞組701總是被更好地冷卻，因為其設(shè)置在外部的周面上。優(yōu)選的是，導(dǎo)線橫截面相對于具有相同卷繞區(qū)段的常規(guī)電機(jī)的常規(guī)繞組在全部兩個子繞組中有利地為一半大。通過較小的導(dǎo)線橫截面實現(xiàn)了槽201-214的更好的填充率，其在這種情況下包括由銅制造的導(dǎo)線。由于在第一槽201與第五槽205和第四槽204之間的弦長(Sehnen)變大，所以填充率特別地因此得到改善。第一子繞組601和第二子繞組701在斧切縫或鋸切縫處與各換向器接頭并聯(lián)地連通。由此得到的電樞繞組的情況與具有為3. 5的理論繞距的繞組相似。
圖2中示出了作為定子的極5A、5B用作北極，極5C、 用作南極。
圖3示出了下方第一子繞組601的繞線示意圖。以附圖標(biāo)記I至14表示換向器薄片30，以附圖標(biāo)記14、15、16、17表示電刷。繞線示意圖示出了繞組包括兩匝。
圖4示出了用于上方第二子繞組701-714的繞線示意圖。上方第二子繞組701-714 圍繞每四個齒以繞距四通過兩個相鄰的槽202和203進(jìn)行卷繞。末端分別與換向器薄片 301和302的換向器接頭連接。
圖5以一個第一子繞組601和一個第二子繞組701的繞線示意圖示出了在四個或五個齒上疊置分布以包住在南極5A上的兩個和/或三個槽的兩個子繞組。兩個繞組701 和601通過兩個端部331和332與換向器薄片301和302并聯(lián)連通。因此，在兩個子繞組 601,701中的電流通量是相等的，這對于電機(jī)I的使用壽命有利地是較小的負(fù)載，其中由于用飛叉繞線技術(shù)來卷繞繞組使制造簡化。所有的附圖僅示意性地，而并非按正確比例地示出了視圖。此外，特別是僅涉及了對于本發(fā)明重要的示圖。
權(quán)利要求
1.用于電機(jī)(I)的電樞(2)，特別是用于在車輛中起動內(nèi)燃機(jī)的起動裝置的起動馬達(dá)的電樞(2)，所述電樞具有電樞本體(33)，特別是疊片鐵心，在所述電樞本體中構(gòu)造有沿軸向延伸的多個槽(201)，其中在所述槽(201)中卷繞著繞組(601、701)，并且在所述槽(201) 中分別卷繞有至少一個第一子繞組(601)和一個第二子繞組(701)，所述第一子繞組(601) 和第二子繞組(701)并聯(lián)地與換向器(3)的換向器薄片(301)連接，其中所述第一子繞組 (601,701)在所述槽(201)中具有比第二子繞組(701)至少大I的繞距。
2.如權(quán)利要求I所述的電樞(2)，其特征在于，所述第一子繞組(601、701)構(gòu)造在所述槽(201)的底部，而所述第二子繞組(701)在其上構(gòu)造為上層，并且所述第一子繞組(601、 701)特別地具有比在所述槽(201)的上層中的第二子繞組(701)大兩個繞距的繞距。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電樞(2)，其特征在于，下方的子繞組(601)的繞距(1-5) 大于第一繞組、第二繞組或兩個繞組(601、701)的極距。
4.如前述權(quán)利要求I至3中任一項所述的電樞(2)，其特征在于，具有繞距(1-5)的下方的子繞組(601)具有相對于傳統(tǒng)繞組減小的，特別是減小一半的導(dǎo)線橫截面，以及具有繞距(1-4)的上方的子繞組(701)具有一半同樣的導(dǎo)線橫截面，其中特別地至少兩個第二子繞組(701)在各槽(201)中包括不同的導(dǎo)線橫截面。
5.如前述權(quán)利要求I至4中任一項所述的電樞(2)，其特征在于，所述第一子繞組 (601)和第二子繞組(701)分別位于所述槽(201)中。
6.如前述權(quán)利要求I至5中任一項所述的電樞(2)，其特征在于，所述電樞本體(33) 具有14個槽(201)。
7.如前述權(quán)利要求I至6中任一項所述的電樞(2)，其特征在于，所述子繞組(601、 701)的導(dǎo)線橫截面最小約0. 2mm。
8.如前述權(quán)利要求I至7中任一項所述的電樞(2)，其特征在于，所述子繞組(601、 701)由銅制成。
9.電樞⑵的制造方法，特別是如前述權(quán)利要求I至8中任一項所述的用于電機(jī)⑴ 的電樞(2)的制造方法，特別是用于在車輛中起動車輛內(nèi)燃機(jī)的起動裝置的起動馬達(dá)的電樞(2)的制造方法，在所述電樞中，子繞組(601、701)卷繞在所述電樞(2)的槽(201)中， 其特征在于，所述第一子繞組(601、701)分別借助于飛叉繞線技術(shù)以比第二子繞組(701) 大I的繞距在其上于所述槽(201)的底部圍繞齒(101-114)卷繞。
10.一種電機(jī)(I)，特別是直流電機(jī)，所述電機(jī)具有電樞，特別是如前述權(quán)利要求I至8 中任一項所述的電樞(2)，所述電機(jī)還具有換向器(3)和在換向器(3)上行進(jìn)的電刷(4A、 4B)，其中所述電樞(2)在各個槽(201)中具有至少兩個子繞組(601、701)，其中下方的第一子繞組(601)具有比上方的第二子繞組(701)至少大I的繞距。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電機(jī)的電樞，該電樞的制造方法以及電機(jī)。本發(fā)明具體涉及一種用于電機(jī)(1)的電樞(2)，特別是用于在車輛中起動車輛內(nèi)燃機(jī)的起動裝置的起動馬達(dá)的電樞(2)，該電樞具有電樞本體(33)，特別是疊片鐵心，在該電樞本體中構(gòu)造有沿軸向延伸的多個槽(201)，其中繞組(601、701)卷繞在所述槽(201)中并且在所述槽(201)中分別卷繞有至少一個第一子繞組(601)和一個第二子繞組(701)，所述第一子繞組(601)和第二子繞組(701)并聯(lián)地與換向器(3)的換向器薄片(301)連接。為了實現(xiàn)具有很長使用壽命的盡可能緊湊的電樞，第一子繞組(601、701)在槽(201)中具有比第二子繞組(701)至少大1的繞距。
文檔編號H02K15/09GK102545442SQ20111046137
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者S·舒斯特克 申請人:羅伯特·博世有限公司