本發明專利技術涉及一種用于內燃機的起動裝置的旋轉電機以及起動裝置和車輛，具體地提出一種用于內燃機的起動裝置的旋轉電機(1)，該旋轉電機包括轉子和至少一個多層電刷(5)，所述轉子具有由多個導體段(3)構成的換向器(4)，所述至少一個多層電刷在旋轉電機(1)工作時在換向器(4)上滑動，所述多層電刷具有沿換向器(4)的旋轉方向依次布置的、具有不同電阻值的多個層(7、8)。在此規定，多個層中的沿旋轉方向(6)布置在前側的層(7)與多個層中的沿旋轉方向(6)布置在后側的層(8)相比具有更大的電阻率。本發明專利技術還涉及一種用于車輛內燃機的起動裝置和一種車輛。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種用于內燃機的起動裝置的旋轉電機，該旋轉電機包括轉子和至少一個多層電刷，所述轉子具有由多個導體段構成的換向器，所述至少一個多層電刷在旋轉電機工作時在換向器上滑動，所述多層電刷具有沿換向器的旋轉方向依次布置的、具有不同電阻值的多個層。本專利技術還涉及一種用于車輛內燃機的起動裝置和一種車輛。
技術介紹
開頭所述類型的旋轉電機由現有技術已知。它們通常是用于內燃機的起動裝置的組成部分，并且相應地用于在起動內燃機時使該內燃機旋轉。旋轉電機具有換向器以及與該換向器共同作用的電刷或多層電刷。換向器通常由多個導體段組成并且被分配給旋轉電機的轉子。多層電刷被設置為，可以在旋轉電機工作時在換向器上滑動。換向器和多層電刷在此基本上構成逆變器，以給轉子的電樞繞組施以周期性變換極性的電流。電刷(也可稱為碳刷)由多層構成，這些層沿換向器的旋轉方向依次布置，也就是說在電流流動方面而言相互并列地設置。因此，通過層可以并行地給導體段輸送電流，其中，電刷的層并非必須與導體段中的同一個電接觸。就此而言，旋轉電機作為直流電機存在。在該直流電機中，多層電刷承擔電流換向和將電流從旋轉電機的外用端子傳遞到換向器的導體段的功能。在起動裝置的旋轉電機中，經常使用兩層電刷作為多層電刷。在此，其中一層具有高的導電性，而另一層具有低的導電性。具有高導電性的層被稱為功率層，具有低導電性的層被稱為換向層。為了改善在內燃機起動和旋轉時在旋轉電機作為電動機運轉時的換向，換向層沿旋轉方向布置在多層電刷的后側。通過這種方式，減小旋轉電機在作為電動機運轉期間的電損耗。由現有技術例如已知W02009/083433A1。其涉及一種多層電刷，該多層電刷主要具有由石墨成分以及銅成分組成的復合結構以及層狀的結構，其中，第一層含有高的銅成分，另一層含有較低的銅成分。此外，由JP2001-351758A已知一種用于小直流電動機的電刷，該電刷構造為多層電刷，并且示出了一個位于具有大電阻的兩層之間的具有較小電阻的層。
技術實現思路
與此相對，具有權利要求1中所述特征的旋轉電機呈現出如下優點:特別是在旋轉電機惰性運轉期間的多層電刷的升溫降低，因此多層電刷的使用壽命得以延長。在此，惰性運轉可以理解為旋轉電機的一種工作狀態，在該工作狀態下，旋轉電機的轉子由于慣性在主電流切斷之后且特別是在內燃機起動或旋轉之后仍繼續轉動，并且在這種情況下通過電的和機械的制動力矩被制動。根據本專利技術的優點通過如下方式實現，即，使多個層中的沿旋轉方向布置在前側的層與多個層中的沿旋轉方向布置在后側的層相比具有更大的電阻率。因此,與現有技術中已知旋轉電機相反，現在應規定，將具有較大電阻率或者說具有較小導電性的換向層沿旋轉方向布置在多層電刷的前側。與此相反，沿旋轉方向位于多層電刷后側的、例如構成功率層的層應具有較小的電阻率或者說具有較大的導電性。惰性運轉期間旋轉電機電刷中的電損耗通過電流產生，該電流在旋轉電機的內部流過轉子的電樞繞組，進而流經電刷和換向器的導體段之間的觸點。在該觸點上產生主要部分的電損耗。電刷和導體段之間的電流的時間變化曲線，更確切地說其與轉子位置有關的變化曲線確定了功率損耗并影響電刷的使用壽命。通過在多層電刷的沿旋轉方向位于前面的側面(亦被稱為前緣棱邊)上的、導電性較低的層，也就是說電阻率較大的層，在旋轉電機惰性運轉期間可以實現有利的電流形式，使電功率損耗降低并且使電刷的使用壽命延長。因此，這樣構造的旋轉電機特別是在作為發電機運轉時具有低損耗，而在作為電動機運轉時的損耗比在已知的實施方式中高。盡管如此，根據本專利技術的用于起動內燃機的旋轉電機被應用于電動機工作模式。因為電動機式的運轉總是僅短暫地進行，即直到成功地起動內燃機，所以在作為發電機運轉時的惰性運轉與作為電動機運轉時相比，持續得更長，從而這里產生的損耗對于旋轉電機使用壽命的影響要總體上大于在作為電動機運轉期間產生的損耗影響。以這種方式，通過根據本專利技術實施的旋轉電機，電刷或多層電刷的使用壽命能夠明顯得以改善。本專利技術的一種改進方案規定，僅設有兩個層。顯然可以規定，多層電刷具有任意數量的層，其中僅僅是沿旋轉方向布置在前側的層與沿旋轉方向布置在后側的層相比應具有較大的電阻率，而有利的是，僅設有兩個層。通過這種方式，可以實現多層電刷簡單且低廉的制造，通過該多層電刷已經可以實現根據本專利技術的優點。出于此目的，層的數量的進一步增加是沒有必要的，而僅會增加制造時的花費。該方案特別適用于在只能以唯一的旋轉方向驅動旋轉電機時的這種情況。本專利技術的一種改進方案規定，設有多個多層電刷，這些多層電刷成對地關于換向器對置地布置。通過較多數量的多層電刷，能夠使輸送給轉子的電流的電流強度增大，而不需要使多層電刷本身增大。對于正常的工作，有意義的是，每兩個多層電刷彼此沿直徑對立地設置。在此，使每兩個、特別是對置的多層電刷相反地極化，例如一個與正極連接而另一個與負極連接。本專利技術的一種改進方案規定，多個層中的沿旋轉方向布置在前側的層與多個層中的沿旋轉方向布置在后側的層相比具有更小的延伸長度。也就是說，具有較小電阻率的層應優選地能夠通過較大的面與導體段產生電連接，以能夠傳遞足夠大的功率。與此相反，具有較大電阻率的層主要用于降低損耗，但只在較小的范圍內用于傳輸電流。出于這個原因，在旋轉方向上看，它可以具有明顯更小的延伸長度。例如，沿旋轉方向布置在后側的層的延伸長度是沿旋轉方向布置在前側的層的延伸長度的幾倍，特別是整數倍。本專利技術的一種改進方案規定，在每兩個導體段之間分別設有一個段間隙，其中，段間隙在旋轉方向上的延伸長度小于多個導體段中的一個的延伸長度。段間隙用于將導體段彼此電絕緣。段間隙被設置為，它們沿換向器的旋轉方向分別將每兩個導體段間隔開。就此而言，在兩個直接相鄰的導體段之間分別存在一個段間隙。但在此，段間隙在旋轉方向上的延伸長度應(明顯)小于多個導體段中的一個的延伸長度。本專利技術的一種改進方案規定，多個層中的沿旋轉方向布置在后側的層的延伸長度大于多個導體段中的一個延伸長度，和/或小于該導體段與相鄰的段間隙中的至少一個段間隙的總延伸長度。因此，在相應布置的情況下，具有較小電阻率的層應沿旋轉方向延伸超出相應的導體段，也就是說大于該導體段。但附加地或替代地，具有較小電阻率的層的延伸長度小于導體段和與該導體段相鄰的段間隙中的至少一個段間隙的總延伸長度。在層和導體段相對彼此對中地布置的情況下，層相應地超出導體段，但不與相鄰的導體段接觸，而是位于導體間隙上方。本專利技術的一種改進方案規定，多層電刷是可以更換的。旋轉電機的電刷屬于在工作期間經受劇烈磨損的部件。出于這個原因，會出現盡管旋轉電機的其他組成部件仍可運轉但電刷用壞的情況。因此規定，可以更換多層電刷并且通過這種方式延長旋轉電機的使用壽命。同樣可以規定，通過多層電刷的可更換性，可以給已有的旋轉電機裝備以其他方式構造的電刷或根據本專利技術的多層電刷。本專利技術的一種改進方案規定，所述旋轉方向是以內燃機起動定向的。旋轉電機是起動裝置的組成部分，借助于該起動裝置可以將內燃機起動。為了起動內燃機，驅動旋轉電機，由此轉子沿旋轉方向轉動。在此，這個旋轉方向確定為，通過該旋轉方向可以起動內燃機。就此而言，旋轉方向是旋轉電機的優選的旋轉方向。特別地，旋轉電機僅設計本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于內燃機的起動裝置的旋轉電機(1)，該旋轉電機包括轉子和至少一個多層電刷(5)，所述轉子具有由多個導體段(3)構成的換向器(4)，所述至少一個多層電刷在所述旋轉電機(1)工作時在所述換向器(4)上滑動，所述多層電刷具有沿所述換向器(4)的旋轉方向依次布置的、具有不同電阻值的多個層(7、8)，其特征在于，多個層中的沿旋轉方向(6)布置在前側的層(7)與多個層中的沿旋轉方向(6)布置在后側的層(8)相比具有更大的電阻率。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：T·克諾爾，J·梅斯，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE
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