[发明专利]用于电机的换向器

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照独立权利要求1的前序部分所述的用于电机的换向器，特别是用于内燃机的起动机的换向器。

背景技术

换向器已知在电机中用于在电枢绕组上的电流换向和传输电流，该换向器与转子共同旋转。所述换向器包括电枢侧的、具有在圆周上分布的薄片的圆柱形集流器，用于传输电流的碳刷滑动接触地贴靠在所述薄片上。

作为过载保护可以使用热开关或尺寸相对较小的电刷绞合线，通过该绞合线给碳刷供以电流。在热量输入增大的情况下，绞合线熔断，其中在同一极的碳刷绞合线中剩余的横截面在短暂的作用时间后由于横截面减小同样断开，由此阻止电流流过。然而却存在在电机的马达壳体外部的绞合线发热的危险。

发明内容

本发明的目的在于，通过简单的结构措施在电机中提供有效的过载保护，其中同时应能更好地针对部件在发动机壳体外部发热进行保护。

所述目的根据本发明通过权利要求1的特征得以解决。从属权利要求给出有利的改进方案。

根据本发明的换向器在电机中用于到电枢侧的绕组的电流传输和电流换向，所述绕组与转子一起旋转。特别地，所述电机为用于起动内燃机的起动电动机。

换向器具有电枢侧的集流器，该集流器带有在圆周上分布的薄片，电枢绕组的绕组端部通过这些薄片电连接。集流器的区段形式相邻构造的薄片相互电隔开。电刷(通常是碳刷)贴靠在集流器的外周面上，所述电刷与集流器处于滑动接触，并且通过所述电刷实现电流的传输。电枢侧的集流器和电刷共同构成用于电机的换向器。

在集流器上设置在正常工作中电绝缘的、可热变形的短接元件作为热过载保护装置，该短接元件设有导电的接触桥。在超出极限温度的情况下，在短接元件上的接触桥转变到将集流器上的至少两个薄片短接的短接位置。

这种实施方式具有如下优点：短接元件的触发与电枢的温度有关，而与其他的热源和热容量(例如电刷)或者用于给电刷供电的绞合线无关。另一优点在于短接元件的紧挨在集流器上的定位，使得避免了部件在发动机壳体外部的发热。短接通过短接元件的接触桥通常直接在集流器的相邻薄片之间进行，紧接着，电刷绞合线由于在短时间内出现的短接电流被可靠地破坏，起动机电流被中断。电流中断的触发通过多个换向器薄片的短接实现，因此显著的电流增大通过电刷绞合线的非常快速的熔断而通过集流器上的附加元件进行传输。

因为电刷绞合线本身不具有用于过载保护的触发功能，所以该电刷绞合线可以具有较大的横截面，由此提高电机的功率，并且电刷由于绞合线中的损耗而变热的程度较低。

短接元件在正常情况下处于非作用位置，而在过载情况下热变形，紧接着，在短接元件上的导电的接触桥转变到短接位置，在该短接位置处至少两个在集流器上的薄片短接。短接通常通过接触桥和相邻薄片之间的直接接触实现。但例如通过使接触桥贴靠在电枢绕组的对应于不同薄片的绕组端部上，也可以经由接触桥在薄片之间实现间接地接触。

根据一种优选的实施方式规定，短接元件被构造为双金属元件或者包括双金属元件。随着超过极限温度，双金属元件变形，由此达到接触桥的短接位置。这可能伴随着所谓的Knackfrosch效应(Knackfrosch-Effekt)，其中双金属元件随着极限温度的超过突然地从非作用位置转变到短接位置。

不仅整个短接元件被实施为双金属元件的实施方式是可行的，而且仅短接元件的一部分被实施为双金属元件的实施方式也是可行的。在所述的后一情况下，接触桥例如由双金属元件构成。但也可行的是，并非是将接触桥实施为双金属元件，而是将接触桥例如以该接触桥的端部与双金属元件连接，其中通过双金属元件热触发的变形而使接触桥转变到短接位置。

但原则上也可以考虑其他的热变形的材料，只要其适合在超出极限温度时对接触桥施加负荷使其进入短接位置。例如可行的是，在塑料的短接元件中设置处于预应力下的由金属制成的接触桥，其中，塑料在超出极限温度时变软并且熔化，使得接触桥由于其预应力而转移到短接位置。

根据有利的实施方式，接触桥被构造为圆环段，该圆环段在短接位置将集流器上的至少两个相邻的薄片，必要时也可以是更多个薄片连接。也可以将接触桥实施为环绕的、导电的环。

集流器有利地具有径向加宽的换向器凸缘，电枢绕组的绕组端部被容纳在该换向器凸缘上。为此，凸缘例如具有径向延伸的容纳槽，绕阻端部被插入到所述容纳槽中。短接元件的设置使得接触桥在短接位置贴靠在集流器的凸缘的端面上。集流器的分段部在凸缘中延伸，从而贴靠在端面上的接触桥在短接位置处将两个段或者说薄片相互连接并短接。