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1、(10)申请公布号 CN 104022602 A (43)申请公布日 2014.09.03 CN 104022602 A (21)申请号 201410072067.6 (22)申请日 2014.02.28 13/781,216 2013.02.28 US H02K 13/04(2006.01) (71)申请人 雷米技术有限公司 地址 美国印第安纳州 (72)发明人 D舒斯特 G豪厄尔 E巴布 R金特里 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 周家新 蔡洪贵 (54) 发明名称 具有 V 形升高接片换向器的电动机器 (57) 摘要 一种用于电动机器的转子包括 ： 限定。
2、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。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104022602 A CN 104022602 A 1/1 页 2 1. 一种。
3、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。
4、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 。
5、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。
6、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. 。
7、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。 权 利 要 求 书 CN 104022602 A 2 1/4 页 3 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 使用或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。
8、 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。
9、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，。
10、 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。
11、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。 附图说明 说 明 书 CN 104022602 A 3 2/4 页 4 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。
12、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 （。
13、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，。
14、 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。 00。
15、17 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、 升高接片 64 和联接部分 69。接触部分 62 远离电枢绕组 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。
16、。 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 说 。
17、明 书 CN 104022602 A 4 3/4 页 5 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 2mm-5mm 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 1mm-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 。
18、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 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 。
19、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 。
20、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 1mm-3mm， 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，。
21、 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。
22、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。
23、顶点 78 之上或与顶点 78 大致平齐。接着， 如方框 104 中 说 明 书 CN 104022602 A 5 4/4 页 6 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，） 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 5。
24、9 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， 。
25、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。 说 明 书 CN 104022602 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104022602 A 7 2/4 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104022602 A 8 3/4 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 104022602 A 9 4/4 页 10 图 6 说 明 书 附 图 CN 104022602 A 10 。