CN103392287A - 带有用于磁体的固定装置的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机(10)、特别是用于内燃机的起动装置，其具有壳体(28)，在所述壳体中容纳有至少一个磁体(31)和至少一个软钢(200)。所述至少一个磁体(31)和所述至少一个软钢(200)通过环形的定位装置(208)至少在径向方向上且在周向上保持在所述壳体(28)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有用于磁体的固定装置的电机。
背景技术
文献DE10148652A1涉及一种直流电机以及一种用于将磁体固定在直流电机的极壳上的方法。在该极壳上固定有磁体保持装置，在该磁体保持装置上保持有磁体，该磁体特别是为永磁体。该磁体保持装置固定在极壳的内周上并且由环形的保持笼形成。该保持笼设有在轴向方向上伸延的连续的槽并且构造成弹簧弹性的、优选地一体的。该保持笼从板件加工、优选地被冲裁并且紧接着通过滚轧成为其环形。根据文献DE10148652A1的保持笼以传力连接的方式被保持在直流电机的极壳中。该传力连接的连接由于被滚轧成其环形的保持笼的与材料相关的回位力产生，该回位力如有可能可通过被滚轧的保持笼的过压而继续增大该传力的连接。该保持笼具有用于分别容纳一个磁体的袋部。
在从现有技术中已知的电机中，出现高的公差链以及由此带来的公差增加的问题。例如，如果磁体、特别是永磁体通过独立的支架或保持弹簧固定在极壳的内周面上，那么特殊的软钢通过卡锁钩部或用于容纳单个磁体的磁体架的接合到极壳的内周面上的突出部中的开口构造成多件式，因此出现公差叠加的问题。例如在电刷和磁体(其通常以周向角度误差相对于彼此安装)之间的叠加的公差引起，仅仅可不充分准确地、确切地说以非常高的公差维持换向角度。然而，在保持电机的换向角度的情况下在位置方面的不准确性必然减小电机的功率。那么，如果至今多件地构造的磁体架通过施加在极壳中的冲制或压制部固定，则磁体和电刷的位置精度由该冲制或压制部的精度限定。如果在将冲制部引入极靴的材料中时出现不准确性，则该公差增加到无论如何已经非常长的公差链中。
发明内容
根据本发明提出，在电机上应用环形地构造的定位装置，其不仅在切向方向上也在径向方向上支撑磁体、特别是被插入的永磁体以及软钢，并且与至今为止用于定位磁体或软钢的弹簧相比使改进的定位成为可能。该环形地实施的定位装置特别是通过以下方式赋予保持磁体和软钢的初始装配位置的定位更好的稳定性，即，在该环形地实施的定位装置和电机的极壳之间构造锚形的固定部。该优选地构造成在环形的定位装置和极壳之间的形状配合连接部的固定部一方面对振动不敏感并且另一方面也不受温度影响。这意味着，即使在电机的峰值负荷(例如这可在持续运行中或者也在短时间运行中出现)、例如由塑料材料制成的环形的定位装置和通常制成金属管的极壳热膨胀系数不同时，也不损坏固定部的质量。这更确切地说被设计成，通过环形地构造的定位装置，磁体以及软钢在切向的和径向的方向上被保持在其初始的装配位置，从而在用于机动车的内燃机的电机、特别是起动装置上不出现功率损失。
基本上，例如构造成塑料环的环形的定位装置构造成，其制成由塑料材料制成的注塑件并且具有不仅轴向地而且径向地以及切向地延伸的支撑面。这些支撑面使磁体以及软钢在极壳之内被保持在初始的装配位置中。
优选地，例如优选地制成塑料环的环形地构造的定位装置通过卡锁钩固定在极壳中，从而通过该卡锁钩的装配一方面直接得到环形地构造的定位装置的限定的安装位置并且强制性地通过该卡锁钩的装配通过与软钢还有与磁体、特别是永磁体的直接接触限定、持续地保持它们在电机的极壳的内周面上的初始装配位置。除了环形地构造的固定装置作为塑料构件的构造方案，其也可制成复合构件，也就是说在这种情况中多件式地构造的、环形的固定装置的一个构件可制成塑料构件，另一构件例如由金属的材料制成。因此，例如可通过注塑方法围绕金属的环注塑塑料材料，其中，该金属的环赋予构造成复合构件的环形定位装置必要的机械稳定性。以有利的方式，一方面构造成复合构件的环形定位装置的卡锁部以及在轴向的、径向的和切向的方向上用于磁体或软钢的支撑面可构造在塑料材料上，而另一方面也存在这样的可能性，根据本发明提出的环形地构造的定位装置不是通过注塑方法利用塑料材料包封金属的环构成，而是提供两个分离的构件，也就是说塑料环和金属环，其在装配时在独立的装配步骤中被接合到一起。在根据本发明提出的环形的固定装置的该备选实施方式变型中，例如可实现在极壳和两件式地构造的环形的定位装置的金属环之间的弹性地构造的卡锁部。与例如通过塑料注塑方法围绕金属的环构造的卡锁部相比，所述卡锁部特别是在出现振动时具有更加弹性的弹性性能。
附图说明
下面根据附图详细解释本发明。
图1示出了构造成起动装置的电机的纵剖视图，
图1a示出了从现有技术中已知的用于借助于保持弹簧固定软钢和磁体的实施方式变型，
图1b示出了同样从现有技术中已知的用于借助于两个被插入极壳的内部中的保持环固定软钢和磁体的实施方式变型，
图2示出了根据本发明提出的环形的定位装置的立体图，
图3示出了根据图2的环形地构造的定位装置的立体侧视图，
图4示出了由金属的环和包封的塑料材料组成的复合件的侧向俯视图，
图5示出了由金属环和塑料环组成的环形地构造的定位装置的备选的实施方式变型，
图6示出了根据图5构造成独立部件的立体地示出的组件：在接合的状态中的金属环和塑料，以及
图7示出了根据图6的由金属环和塑料环组成的环形的定位装置的侧向俯视图。
具体实施方式
根据图1的图示以纵剖视图示出了特别是构造成起动装置的电机。
根据图1的起动装置10例如具有起动电动机13和预啮合致动器16，该预啮合致动器例如可构造为继电器或起动继电器。所述起动电动机13和电的预啮合致动器16固定在一个共同的驱动端轴承盖19上。所述起动电动机13在功能上用于当起动小齿轮22啮合到在图1中未示出的内燃机的齿圈25中时，驱动起动小齿轮22。
起动电动机13具有作为壳体的极管28，所述极管在其内周上支承多个极靴31，这些极靴分别被一个励磁绕组34缠绕。极靴31又包围着电枢37，该电枢具有由薄片40构成的电枢铁心43和设置在多个槽46中的电枢绕组49。电枢铁心43压紧在驱动轴44上。此外，在驱动轴13的远离起动小齿轮22的端部上还安装了换向器52，所述换向器52尤其由多个单个的换向器薄片55构成。换向器薄片55通过已知的方式与电枢绕组49电连接，使得在通过电刷58给换向器薄片55通电时产生电枢37在极管28内部的旋转运动。设置在电驱动装置和起动电动机13之间的电流引线61在接通状态时不仅为电刷58而且还为励磁绕组34供电。驱动轴13在换向器一侧通过轴颈64支撑在滑动轴承67中，该滑动轴承67又位置固定地保持在换向器轴承盖70中。所述换向器盖70又借助于拉杆73固定在驱动端轴承盖19中，所述拉杆73(如，例如两个、三个或者四个螺栓)可以分布在极管28的周边上。在此，极管28支撑在驱动端轴承盖19上，而且换向器轴承盖70本身支撑在极管28上。
沿驱动方向，在电枢37上连接了一个太阳轮80，该太阳轮是例如构造成行星齿轮传动装置的旋转驱动装置83的一部分。太阳轮80被多个行星齿轮86包围，通常是分别借助于滚动轴承89支撑在轴销92上的三个行星齿轮86包围。行星齿轮86在内齿圈95中滚动，所述内齿圈95以外侧支承在极管28中。朝向输出侧的方向，与行星齿轮86相接的是行星架98，轴销92容纳在所述行星架中。行星架98又支承在中间支承件101和设置在该中间支承件101中的滑动轴承104中。中间支承件101被设计为盆形，以便于在其中容纳行星架98以及行星齿轮86。此外，在盆形的中间支承件101中还设置了内齿圈95，该内齿圈最后通过盖107相对于电枢37封闭。中间支承件101也通过其外周边支撑在极管28的内侧。电枢37在驱动轴13的远离换向器52的端部上具有另一个同样容纳在滑动轴承113中的轴颈110。所述滑动轴承113又容纳在行星架98的中央孔里。行星架98与输出轴116一体地连接。这个输出轴116通过它远离中间支承件101的端部119支承在另一个轴承122中，该另一轴承固定在驱动端轴承盖19中。
输出轴116分为不同的区段：接在设置在中间支承件101的滑动轴承104中的区段后面的是带有直齿125(内齿)的区段，该直齿是轴-毂连接结构128的一部分。这个轴-毂连接结构128在这种情况下使带动件131沿轴向的直线滑动成为可能。该带动件131是套筒状的突出部，该突出部和自由轮机构137的盆形外圈132一体式连接。这个自由轮机构137(例如其可为定向制动器)此外还包括沿径向设置在外圈132内部的内圈140。在内圈140和外圈132之间设有夹紧体138。这些夹紧体138与内圈140和外圈132共同作用，防止在外圈132和内圈140之间朝第二个方向的相对转动。换句话说，自由轮机构137能实现内圈140和外圈132之间只朝一个方向的相对运动。在该实施例中，所述内圈140被实施为与起动小齿轮22和该起动小齿轮的斜齿143(外斜齿)是一体的。该起动小齿轮22还可以替代地被实施为直齿小齿轮。除了通过励磁绕组34以电磁激励的极靴31外，还可以安装永磁激励的磁极、也就是说永磁体31。
此外，电的预啮合致动器16或者更具体的说在其中的衔铁168还具有下列任务，即借助于牵引元件187使转动地设置在驱动端轴承盖19中的杠杆190运动。该杠杆190通常是叉形杠杆并且以两个在此未示出的“尖齿”在其外周上包围两个盘件193和194，用于使夹紧在这两个盘件之间带动环197克服弹簧200的阻力朝自由轮机构137运动，并由此使起动小齿轮22啮合在图1中未示出的内燃机的齿环25中。
下面将详细讨论啮合机构。电的预啮合致动器16具有接线柱150，该接线柱是电触头并且在在车辆中组装的情况下连接在电的起动机电池(在图1中未示出)的正极上。这个接线柱150穿过盖153。第二接线柱152是用于电的起动电动机13的连接部，该起动电动机通过电流引线61(粗绞合线)供电。所述盖153封闭由钢制成的壳体156，该壳体借助于多个固定元件159(例如可实施成螺栓)固定在驱动端轴承盖19上。在电的预啮合致动器16中还设有用于在叉形杠杆190上施加拉力的推进装置160和开关装置161。推进装置160包括绕组162，开关装置161包括绕组165。推进装置160的绕组162和开关装置161的绕组165分别在接通状态下产生一个电磁场，该电磁场穿过各个部件。轴-毂连接结构128除了被设计为具有直齿125外还可以具有多头螺纹齿。在此，还可以进行结合，由此根据下列方案也是可行的：a)起动小齿轮22是斜齿的并且轴-毂连接结构128具有直齿125；或者b)起动小齿轮22是斜齿的并且轴-毂连接结构128具有多头螺纹齿；或者c)起动小齿轮22是直齿的并且轴-毂连接结构128具有多头螺纹齿。
从图1a中可看出从现有技术中已知的用于将软钢和磁体固定在极壳内部的可行性方案。
在图1a中示出的壳体28为电机10的极管。例如，在其内侧上容纳例如具有励磁绕组34的永磁体31或同样极靴31。根据在图1a中的分解图，在各个磁体之间设置软钢200、基本上在轴向方向上延伸的布置在电机的壳体的内周上的保持弹簧202。该壳体为电机的极管28，该电机特别是构造成用于内燃机的起动装置。
图1b示出了用于将磁体和软钢固定在电机的壳体上的另一实施方式变型。
从根据图1b的分解图中得到，表示电机的定子的磁体31例如通过第一保持环104和第二保持环206固定在电机的壳体28、也就是说极管中。在单个的在周向上彼此间隔开的永磁体或带有励磁绕组的极靴(见位置31)之间引入设计成棒形的软钢200。不仅永磁体或带有励磁绕组的极靴而且软钢200通过第一保持环204和第二保持环206固定在电机的壳体的内周面上。
从根据图2的图示中可得到根据本发明提出的环形的定位装置的立体图。
在图2中以立体图示出的环形的定位装置208可一方面实现成复合构件(见图2、3和4)，在其中塑料包封部226包围金属的嵌入件224。
在图5、6和7中可得到环形的定位装置208的实施方式变型，其由两个独立的构件、即金属环228和塑料环230制成，这两个构件在装配的状态下为接合的构件、环形的定位装置208。
从根据图2的立体图中可知，在此被制成复合构件222的环形定位装置208具有轴向支撑面210。该轴向支撑面210实施成环绕的环，电机10的定子的磁体31贴靠在该环的内侧上。由此，这些磁体在轴向上被固定。这些轴向支撑面210的各个区段沿周向上例如以60°分度(见位置216)布置，其与磁体31在周向上的尺寸相对应。此外，根据在图2中的立体图，环形的定位装置208包括在轴向方向上延伸的轴向突出部218。在这些轴向突出部218上又在内侧上、也就是说在向着磁体31的一侧上构造切向的支撑面214。此外，根据在图2中的立体图，该环形的定位装置208还包括环绕的径向支撑面212，其使磁体31在壳体内周上固定在壳体28中的安装位置中。通过根据本发明提出的环形的定位装置208(在此构造成复合构件222)确保，磁体31不仅在轴向上而且在径向上且此外还在切向方向上固定在电机10的极管28的内周面上。此外，轴向突出部218设有凹处220。该凹处220例如构造成槽形并且与在各个磁体31之间固定在极管28的内周面上的软钢200的几何结构相对应。
从根据图3的图示中同样可得到在该实施方式变型中制成复合构件的环形地构造的定位装置的立体图。从根据图3的立体俯视图中得到，各个以60°分度布置的轴向突出部218分别具有用于定位软钢200的凹处220。利用附图标记210表示轴向支撑面，利用附图标记212表示不中断地构造在环形的定位装置208的内侧上的径向支撑面212。
图4示出了环形的定位装置的剖视图。
在图4中以剖视图示出的环形的定位装置208构造成复合构件222，在其中，赋予环形的定位装置208必要的机械稳定性的金属嵌入件224被塑料包封部226包围。在塑料包封部226上实施有以60°分度的轴向突出部218，该分度也相应于软钢200和磁体31固定在壳体28的内周面上的分度。
从图5、6和7中得到根据本发明提出的环形的定位装置的一个实施方式变型。
如图5示出的那样，在这种情况中该环形的定位装置208由两个组件组成。一方面为金属环228，其与塑料环230相接合。在根据图5的分解图中示出了金属环228，其一方面包括以60°分度实施的轴向突出部218，此外包括在内侧上构造的环绕的径向支撑面212以及用于电机的定子的永磁体或带有励磁绕组34的极靴31的轴向支撑面210。
塑料环230与根据在图5中的图示的金属环228相接合，该塑料环230在金属环228的轴向的突出部218的区域中具有用于防止永磁体在电机10的壳体28的内周面上的相对运动的切向的支撑面214。
图6示出了两个在图5中还分离的构件：金属环228和塑料环230的接合的状态。
图7又示出了根据在图6中的图示的已经装配的环形的定位装置208的剖视图。从根据图7的图示中可知，金属环228和塑料环230沿着贴靠面234彼此贴靠。
利用根据本发明提出的环形的定位装置208的两个实施方式变型实现，在特别是电机10的构造成极管28的壳体的内周面上一方面可固定永磁体和软钢200或者另一方面可固定励磁绕组34的极靴31，而使其在电机的运行中不可离开初始的安装位置，从而确保，电机的起动机的起动功率由于软钢200或永磁体31的相对运动而下降。
Claims (10)
1.一种电机(10)、特别是用于内燃机的起动装置，所述电机具有壳体(28)，在所述壳体(28)中容纳有至少一个磁体(31)和至少一个软钢(200)，其特征在于，所述至少一个磁体(31)和所述至少一个软钢(200)通过环形的定位装置(208)至少在径向上从内部并且在周向上被保持在所述壳体(28)中。
2.按照权利要求1所述的电机，其特征在于，所述环形的定位装置(208)为复合构件(222)或者为由两个独立的构件(228、230)接合成的构件。
3.按照上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述复合构件(222)具有金属的嵌入件(224)，所述金属的嵌入件被塑料包封部(226)包围。
4.按照前一权利要求所述的电机，其特征在于，所述环形的定位装置(208)具有轴向的支撑面(210)、径向的支撑面(212)和切向的支撑面(214)以用于定位至少一个磁体(31)。
5.按照前两个权利要求所述的电机，其特征在于，所述环形的定位装置(208)在轴向突出部(218)的区域中具有用于将至少一个软钢(200)定位的凹处(220)。
6.按照上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述环形的定位装置(208)为接合成的构件，该构件具有构造在所述轴向突出部(218)上的金属环(228)。
7.按照上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，在所述金属环(228)上设置有用于所述至少一个磁体(31)的轴向的支撑面(210)、径向的支撑面(212)和切向的支撑面(214)。
8.按照上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述金属环(228)的轴向突出部(208)具有用于定位至少一个软钢(200)的凹处(220)。
9.按照上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述环形的定位装置(208)形状配合连接地或传力连接地固定在所述壳体(28)中、尤其是极管中。
10.按照上述权利要求中任一项所述的电机，其特征在于，所述环形的定位装置(208)包括用于轴向地、径向地且切向地定位至少一个磁体(31)的贴靠面(210、212、214)。
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Effective date of registration: 20180131 Address after: Stuttgart, Germany Patentee after: SEG Automotive Germany GmbH Address before: Stuttgart, Germany Patentee before: ROBERT BOSCH GmbH |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170222 |