CN101523705B - 用于制造具有换向器的电机的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造电机(10)的方法和装置，以及一种具有换向器(12)的电机(10)，该换向器具有用于固定电金属丝绕组(28)的换向器钩(20)，在换向器钩(20)和金属丝绕组(28)之间布置焊料(34)，和将两个相互相邻布置的电极(40)压向换向器钩(20)，并且将电流经电极(40)引导流过换向器钩(20)，使得焊料(34)熔化和与金属丝绕组(28)连接。
Description
现有技术
本发明涉及一种用于制造按照独立权利要求所述种类的电机的方法和装置。由G8902562.8已知一种用于固定将金属丝绕组的金属丝末端固定在换向器的接线片上的超声波焊接装置。其中超声波焊接装置的超声焊头(Sonotrodenkopf)将金属丝压在换向器的接线片上。此时将超声波能量直接地供入金属丝中，该金属丝被如此强烈地加热，使得它与换向器的接线片形成焊接连接。这种焊接方法的缺陷在于，为了形成固定的连接，金属丝和接线片的材料被逐点地熔化。这种强烈的热量注入可以导致与接线片邻接的构件受到损坏。
本发明的公开
与其相对地，具有独立权利要求的特征的按照本发明的方法和按照本发明的装置的优点在于，通过在金属丝绕组和换向器钩之间加入焊料提供了在金属丝绕组和换向器之间的良好的机械连接和电连接，而没有使金属丝绕组和换向器钩的核心材料熔化。由此例如在换向器钩上焊接的构件或邻接的塑料部件被保护不受过度加热的损坏。经电极流过换向器钩的电流的大小可以这样地设计，使得用于形成在金属丝绕组和换向器之间的焊料连接(Lotverbindung)的焊料被熔化，同时在换向器和金属丝绕组之间不形成焊接连接(Schweissverbindung)。通过在从属权利要求中列出的措施可以实现有利的和扩展方案和改进。为了在金属丝绕组和换向器之间形成机械上牢固的连接，金属丝有利地布置在弯曲部位的内部中，在该部位上换向器钩成形在一个相应的配合面上。此时换向器钩的自由端被压向该配合面，从而金属丝绕组通过换向器钩被固定地缠绕。
在金属丝绕组被置于U形或V形敞开的换向器钩中之后，换向器钩的自由臂可以有利地借助于电极被压到配合面上。在该第一按压阶段中，电极还没有被通电，以便使得向换向器钩中的热量输入最小。
通过接下来对电极专门的通电，可以将这样多的热量输入到换向器钩中，使得金属丝绕组的绝缘被消除，焊料熔化并且换向器的自由臂在电极的压力下被热变形。
特别有利的是，在形成焊料连接之后电极在没有电流的情况下继续按压在换向器钩上，以便能够通过电极实现有效的排热。
有利地，各电极以大约0.5至3mm的间距顶靠在换向器钩上，以便在按照本发明的连接方法情况下防止电极之间的短路。通过电极最大程度地覆盖换向器钩，一方面可以使换向器钩全平面地压在配合面上和另一方面可以快速地将能量输入和输出换向器钩。适合用作焊料材料的特别是银或锡或这些材料的合金，其近似地在200℃和300℃之间，优选在210℃和240℃之间，熔化或形成合金(anlegiert)。由此可以防止与配合面相邻接的构件受到损坏。
焊料可以以成本非常有利的方式进行设置，其中换向器钩与配合面一起在整个表面上用焊料涂覆。焊料然后可以在换向器钩被压到配合面之后所贴靠的区域中通过电极电流逐点地熔化。
具有配合面的换向器钩有利地由含铜的材料制造，该材料具有比焊料明显较高的熔点。
按照本发明的方法特别适用于制造平面式换向器，其中配合面具有径向的凸起，该凸起与用于电滑动触头的碳(刷)滑动面(Kohle-
)连接。在径向凸起和碳刷滑动面之间的连接层可以按照本发明的制造方法有效地得到保护而不会过热。
在实施按照本发明的方法时，电极装置例如具有牢固调节缸，借此可以将两个电极相互独立地线性地调节。此时两个电极可以在相互间很小的间距下被按压到换向器钩上，其中两个电极的压紧力或调节行程可以调节的不同。
通过按照本发明的方法可以制造一种电机，在该电机中，金属丝绕组借助于焊料连接与换向器和配合面连接。此时在换向器钩的沿径向位于外侧的周面上形成隆起和/或凸缘，它在电枢轴的横向上延伸并且通过相邻地压紧在换向器钩上的电极成形。
在按照本发明的电机中一个或两个或三个或更多个金属丝绕组借助于焊料连接与换向器钩相连接。金属丝绕组将换向器钩与电枢整流子片组相连接，金属丝绕组被卷绕在该电枢整流子片组上，尤其是为了构成转子。
附图的简单说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下的说明中进行详细解释。
附图所示
图1是通过按照本发明的电极装置的示意截面图并且带有一个换向器，
图2是示意示出的制造方法的一种变型和
图3是按照本发明制造的电机的一个局部视图。
在图1中作为电机10的一部分示出了换向器12，该换向器以换向器核14固定在转子轴16上。换向器12在图1中以滚筒式换向器18的形式或以平面式换向器19的形式构造，在其外周面上布置多个换向器钩。换向器钩20具有自由臂22，它经换向器钩20的弯曲部位24与配合面26连接。为了将电金属丝绕组28卷绕到电机10上，换向器钩20设计成V形或U形，从而金属丝绕组28可以容易地插入换向器钩20的敞开的环孔30中。在将金属丝绕组28置于敞开的环孔30中之前就已经将配合面26和自由端22的内侧面32用焊料34涂覆。为了在电机10的卷绕过程结束之后将金属丝绕组28与换向器12以电的和机械的方式相连接，借助于两个电极40来形成焊料连接。为此两个电极40在相互间的间距42下压向换向器钩20的自由臂22。在按照图1的实施例中两个电极40相互间平行地压向换向器钩20，其中间距42例如为0.5mm至3mm。在近似垂直于配合面2地压下电极40期间，自由臂22被顶压到配合面26上。在该方法步骤中电极40还没有被通电，从而换向器钩20的变形是冷变形。接着两个电极40被通电，从而电流经电极40流过换向器钩20。此时换向器钩20被强烈加热，使得布置在金属丝绕组28上的绝缘层29挥发和在自由臂22和配合面26之间的焊料34熔化。在这种状态下换向器钩20是热态的以至于能够容易地通过电极40的按压力44变形和因此被压平。
这种方法步骤例如在图2中示出，其中左边的电极40比右边的电极40稍微更强地相对于配合面26调节。由此在自由臂22的区域中有一个凸缘46成形在换向器钩20的外部的周面48上。由于两个电极40的按压压力而形成在周向68上延伸的隆起50，该隆起具有宽度52，该宽度大约对应于电极40之间的间距42。熔化的焊料34现在在金属丝绕组28和换向器钩20或配合面26之间形成形状配合的连接。由此不仅形成了机械上稳定的连接，而且形成了在金属丝绕组28和换向器20之间的导电性良好的接触。在图2的实施例中例如左边的电极40不是平行于右边的电极40调节的，而是与其成角度53地进行调节。在该技术方案中，在两个电极40之间存在更多的结构空间用于电极接头或用于电极40的没有示出的移动装置。焊料34在该实施例中仅仅布置在换向器钩20的区域中并且不是在配合面26的整个轴向区域上延伸。配合面26在此处与径向凸起54连接，该凸起构造成用于碳刷滑动面58的支承体56。换向器12此时设计成平面式换向器19，从而碳刷滑动面58与轴向布置的滑动触头60共同作用。碳刷滑动面58以热敏感的连接层62与径向凸起54连接并且在外部的周面48上用塑料层64包围。在断开加热电流之后电极40还在一定的时间长度上被压在换向器钩20上，以便排出换向器12中的热量。金属丝绕组28将换向器12与66相连接，金属丝绕组28卷绕在该电枢整流子片组。依据电机10的不同结构，在电枢整流子片组66是布置不同数量的绕组相，该绕组相与不同数目的换向器钩20连接。因此与各个换向器钩20焊接的各个金属丝绕组28的数目也可以相应地改变，从而例如一个或两个或三个或更多个金属丝绕组28可以被引导穿过环孔30。换向器钩20的数目对应于不同的换向器整流子片，其中所有换向器钩20前后相继地或至少部分地同时地按照本发明的方法与金属丝绕组28连接。
在图3中示出了一个集电器12的局部，该集电器通过本发明的制造方法与金属丝绕组28连接。自由臂22此时顶靠在配合面26上并且用焊料34与配合面连接。同样地，焊料34形成在金属丝绕组28和配合面26之间，以及自由臂22的内表面32之间的机械的和电的连接。在换向器钩20的外周面48上形成隆起50，它的宽度52对应于两个电极40被压向换向器钩20时之间的间距42。隆起50此时在自由臂22的整个周面区域69上延伸并且可选择地同时地形成相对于轴向70的凸缘46。换向器钩20此时在周向68上比对面的配合面26设计得较窄。
电极40例如构造成钨电极40，其中一个电极40安置在自由臂22的末端上，另一个电极40覆盖住换向器钩20的弯曲部位24。在电极40通电期间，该电极相对于配合面26被跟踪，从而自由臂22通过热变形不仅在贴合在金属丝绕组28上也贴合在配合面26上。
应该说明的是，关于在附图和说明书中展示的实施例可以实现各个特征的多种组合的可能性。如例如焊料34的布置可以相应于应用的情况来改变和必要时逐点地(punktuell)接合到金属丝绕组28和换向器钩20之间的接触区域中。也可以使用其熔化温度防止换向器钩20和/或金属丝绕组28熔化的其它材料作为焊料34。还可以改变换向器钩20在换向器12上的具体的形状和连接，由此通过本发明的制造方法可以缩短尤其是换向器的轴向结构长度。最好使用具有四角形的支撑面的电极40。但是电极的形状也可以与其按压装置一样与要制造的电机相适配。本发明的方法优选用于制造汽车中活动部件的电动机的转子。
Claims (9)
1.用于制造电机(10)，尤其是汽车中的电动机的方法，该电机具有换向器(12)，该换向器具有至少一个换向器钩(20)，该换向器钩用于固定至少一个电金属丝绕组(28)，换向器钩(20)具有自由臂(22)和弯曲部位(24)，该弯曲部位在一个配合面(26)上成形，并且在该方法中在换向器钩(20)和金属丝绕组(28)之间布置焊料(34)，和将两个电极(40)压向换向器钩(20)，并且将电流经电极(40)引导流过换向器钩(20)，使得焊料(34)熔化和与金属丝绕组(28)连接，其特征在于，电极(40)相互相邻地布置，并且在将电流引导流过换向器钩(20)之前，当金属丝绕组(28)位于自由臂(22)和配合面(26)之间时通过电极(40)将自由臂(22)压向配合面(26)，其中在将两个相邻的电极(40)压向换向器钩时，所述两个相邻的电极(40)相互间成一角度地进行调节。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，电流被如此久地引导通过换向器钩(20)，直到金属丝绕组(28)的绝缘(29)蒸发掉，和自由臂(22)被热态地压平。
3.按照前述权利要求中之一的方法，其特征在于，电极(40)在电流切断之后还被按压在换向器钩(20)上，以便将热量从换向器钩(20)排引到电极(40)中。
4.按照前述权利要求中之一的方法，其特征在于，两个电极(40)以0.5mm至3mm，优选约1mm至2mm的间距(42)放置在换向器钩(20)上，并且尤其是在换向器钩(20)的整个周面区域(69)上延伸。
5.按照前述权利要求中之一的方法，其特征在于，焊料(34)含有银和/或锡和尤其是在200℃至300℃下熔化或形成合金。
6.按照前述权利要求中之一的方法，其特征在于，在将金属丝绕组(28)插入换向器钩(20)中之前用焊料(34)涂覆换向器钩(20)和/或配合面(26)。
7.按照前述权利要求中之一的方法，其特征在于，换向器钩(20)和配合面(26)基本上由在通电期间不会熔化的铜制造。
8.按照前述权利要求中之一的方法，其特征在于，配合面(26)构造成一个圆柱形外壳的一部分，该圆柱形外壳尤其是具有径向的凸起(54)，该凸起构造成碳刷滑动面(58)的支承体(56)，该支承体与电机(10)的滑动触头(60)共同作用。
9.用于将金属丝绕组(28)与换向器钩(20)连接的装置(8)，其中换向器钩(20)具有自由臂(22)和弯曲部位(24)，该弯曲部位在一个配合面(26)上成形，并且在换向器钩(20)和金属丝绕组(28)之间布置焊料(34)，其特征在于，该装置(8)的两个电极(40)被可线性移动地相互相邻地布置，使得该两个电极(40)可以相互独立地在相互间小的间距(42)下被压到换向器钩(20)的自由臂(22)上，以便为了与金属丝绕组(28)连接而熔化所述焊料(34)，其中在将两个相邻的电极(40)压向换向器钩时，所述两个相邻的电极(40)相互间成一角度地进行调节。
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