專利名稱：具有使線匝反向的繞線軸轂體凸起部的螺線管的制作方法
技術領域：
本申請涉及起動機電機組件的技術領域，且更特別地，涉及用于起動機電機的螺線管組件。
背景技術：
協助起動發動機(諸如車輛中的發動機)的起動機電機組件是公知的。傳統的起動機電機組件大體上包括電動機和驅動機構。在將點火開關閉合時，電動機被電池所通電。驅動機構通過多種構件將電動機的扭矩傳遞給發動機的飛輪的齒輪，由此帶動發動機、直到發動機起動。
在起動機電機的操作過程中，點火開關的閉合(通常通過將鑰匙轉動)使螺線管通電、并且在一些電動機中將一些功率施加到電動機上。螺線管的通電使螺線管軸(這里也被稱為"推桿")沿軸向方向移動。螺線管的推桿進行移動以閉合電氣觸頭，由此將全部的功率傳送給電動機。螺線管的推桿的移動還使小齒輪式齒輪偏移至與發動機的飛輪的齒輪相嚙合。旋轉的小齒輪與飛輪相接合接著會引起飛輪旋轉，由此帶動車輛的發動機。一旦車輛的發動機被起動，車輛的操作員然后將斷開點火開關，使得螺線管組件斷開通電。由于斷開了通電，引起推桿移動的磁場將減小、并且所述磁場將在某一時刻被回位彈簧克服。為了使螺線管組件通電以便能使螺線管的推桿移動、并且為了小齒輪-飛輪的嚙合而保持推桿，螺線管組件通常會利用兩個線圈、即吸拉線圈和保持線圈。在這些裝置中，兩個線圈都會向螺線管組件的推桿施加能量，以使推桿沿軸向方向偏移從而與發動機飛輪相接合。一旦推桿接合著電氣觸頭而使得全部功率被傳送到起動機電機，吸拉線圈就會被有效地短路，從而將線圈會產生的不被期望的熱量消除。然后，保持線圈將推桿保持就位，以將小齒輪保持在與飛輪相嚙合的位置中、直到發動機起動。在設計用于起動機電機的螺線管線圈繞組時，包括設計吸拉線圈和保持線圈時，所述設計所遇到的問題涉及線圈的物理尺寸、繞組的電阻、以及每個線圈所提供的合成的安阻勵磁(amp-turn excitation)。例如,對于吸拉線圈，期望增加線圈的電阻而不增加線圈的合成的安匝勵磁。增加吸拉線圈的電阻而不增加合成的安匝勵磁，將允許線圈具有理想的電阻并仍提供出理想的安匝勵磁量，以使螺線管內的推桿適當地運動。這允許吸拉線圈和保持線圈的安匝被適當地平衡，使得推桿上的彈簧力將使推桿返回到其在發動機起動時的原始位置。為了解決前述設計中的問題、即增加電阻而不增加安匝勵磁，經常在螺線管結構中使用反向線阻(reverse turn)。圖7A-7B示出了示例性傳統的線圈和能夠在線圈繞組中提供反向線匝的繞線軸。在這些裝置中，導線132首先纏繞著繞線軸150，以提供線圈的第一層繞組134。接著，導線150環繞在繞線軸的凸緣上的鉤狀件158。這允許線圈的下一層136 (在圖6B和6C中不完整地示出)沿第一層繞組134的相反方向纏繞。由于由前兩個層繞組所提供的相反的勵磁相互抵消，線圈的沿相反方向纏繞的所述兩個層134、136將導致有效的凈安匝勵磁為零。
雖然上述用于增加線圈的電阻而不增加其安匝勵磁的裝置為設計者提供了一定程度的靈活性，但有時候所述程度的靈活性是不夠的。例如，由于空間或電阻的原因，設計上的限制可能不允許使全部的兩個層線匝進行反向。此外，傳統的設計不易于實現在線圈的最里層進行線匝反向的設計。因此，期望提供一種用于起動器的螺線管裝置，其允許設計者在提供線圈的最佳電阻和安匝勵磁時獲得附加的靈活性。還期望這種螺線管裝置實施起來相對簡單和便宜。
發明內容
根據本公開的一個實施例，提供了一種用于起動機電機的螺線管裝置。螺線管裝置包括配置為沿軸向方向移動的推桿、以及與推桿分離的且從推桿徑向向外進行定位的線圈。線圈在繞線軸上纏繞，所述繞線軸包括第一端部和第二端部，其中轂體在第一端部和第二端部之間延伸。凸起部定位在繞線軸的轂體上。線圈接合著凸起部的方式使得線圈的繞組方向在凸起部處反向。根據本公開的另一實施例，提供了一種制造螺線管的方法。所述方法包括將導線沿第一方向進行纏繞，以提供線圈的第一層的第一部分。然后，導線沿與第一方向相反的第二方向進行纏繞，以提供線圈的第一層的第二部分。其后，導線在線圈的第一層之上纏繞，以形成線圈的第二層。根據本公開的又另一實施例，提供了一種包括電動機和螺線管在內的起動機電機。螺線管包括配置為沿軸向方向在第一位置和第二位置之間移動的推桿。在第二位置處，推桿接合著電氣觸頭且閉合著被配置為將功率提供給電動機的電路。線圈繞螺線管的線圈保持表面進行纏繞。轉向部件定位在線圈保持表面上。線圈至少部分地環繞轉向部件，以將線圈的繞組方向從第一方向改變到與第一方向相反的第二方向。通過參考下面的詳細說明和附圖，上述以及其它的特征和優勢將對本領域普通技術人員而言變得更加顯而易見。期望提供一種螺線管，其具有一個或多個這些或其它的有利的特征，同時在這里所公開的教導將延伸到落入所附權利要求范圍中的那些實施例，不管它們是否能實現一個或多個上述優勢。
圖I示出了具有用于螺線管的、使線匝反向的轂體凸起部的線圈繞線軸的透視圖；圖2示出了圖I的一半繞線軸的剖視圖，其中線圈繞組定位在繞線軸上；圖3示出了圖I的繞線軸的俯視圖，其中線圈繞組定位在繞線軸上；圖4示出了圖I的繞線軸的透視圖，其中吸拉線圈和保持線圈定位在繞線軸上；圖5A示出了包括螺線管在內的起動機電機裝置的示意圖，其中螺線管包括圖I的使線匝反向的繞線軸轂體凸起部；圖5B示出了圖5A的示意圖，其中點火開關閉合；圖5C示出了圖5B的示意圖，其中螺線管的推桿移動至其接合起動機電機中的電氣觸頭的位置；圖6A示出了現有技術中用于螺線管的繞線軸的透視圖6B示出了圖6A的一半繞線軸的剖視圖，其中繞組在繞線軸上；以及圖6C示出了圖6A的繞線軸的俯視圖，其中繞組定位在繞線軸上。
具體實施例方式參考圖1，螺線管線圈的保持件以繞線軸50的形式示出。繞線軸50包括第一端部凸緣52、第二端部凸緣54、以及在第一端部凸緣52和第二端部凸緣54之間延伸的轂體56。凸緣52和54是具有中心孔的盤體，所述中心孔允許推桿沿軸向方向移動穿過繞線軸的中心。繞線軸50的轂體56在形狀上大致是圓柱形的、并且提供了螺線管線圈的線圈保持表面。雖然在圖I的實施例中轂體56示出為直圓柱體，但將被認識到的是，轂體56可以呈現其它形狀、包括圓柱形的和非圓柱形的形狀。此外，不管轂體是否被設置為圓柱體、或不管凸緣是否被包括在轂體的端部上，這里所使用的術語"繞線軸"指的均是任何適當的螺線管線圈保持件。 凸起部60被設置在繞線軸50的轂體56上。凸起部60從轂體56的外表面軸向向外延伸，從而在轂體上形成隆起部。在至少一個實施例中，通過諸如將繞線軸和凸起部注射成型為單件體而將凸起部60整體形成在繞線軸50上。在其它的實施例中，凸起部可通過使用緊固件、焊接、粘附或其它連接方式而連接到繞線軸。在圖1-3的實施例中，凸起部60設置為基本上定位在轂體中心的突片。突片從轂體56的圓柱形的外表面徑向向外延伸約I. O毫米到2. O毫米。在其它的實施例中，突片可能從轂體的外表面延伸出更長的距離。突片60大致是具有倒圓邊緣的塊狀體，以避免鋒利的邊緣割入線圈。雖然凸起部60已經在圖2-4中被示為突片，但將被認識到的是，在其它實施例中，凸起部可以是桿狀體、鉤狀體、或任何其它從轂體的外表面向外延伸的凸起部。如圖2和3所示，導線32纏繞繞線軸50的轂體56，以形成第一線圈22的繞組。圖2和3示出了繞組的完整第一層34和繞組的一部分第二層36。在第一層34中，導線32沿第一方向纏繞繞線軸50的第一半、直到到達凸起部60。然后，所述導線32環繞凸起部60的方式使得線圈22的繞組方向在凸起部處反向。然后，導線32沿相反的方向纏繞繞線軸50的第二半。這些不同的方向在圖2中通過示出電流流入和流出頁面的標記來標注、并且在圖3中通過在繞組上的箭頭62來標注。因此，線圈22的第一層34包括沿第一方向纏繞的第一半、以及沿相反的方向纏繞的第二半。在繞線軸50的第二端部54處，導線纏繞轂體56兩次，使得線圈從第一層34向第二層36過渡。然后，導線纏繞繞線軸50，從而朝著繞線軸的第一端部52移動。圖2和3示出了在第二層36上的三圈繞組。如圖3所示，因為第二層36的繞組沿第一層34的繞組徑向向外，第二層繞組具有更大的直徑。此外，第二層36的繞組不會環繞凸起部60，并且第二層36的所有繞組都沿相同的方向纏繞繞線軸。圖4示出了作為具有四層34、36、38和40的線圈而定位在繞線軸50上的完整的第一線圈22。如上所討論，第一層34的繞組方向在凸起部60處改變。因此，當電流流過線圈22時，由第一層34形成的合成的安匝勵磁被相互抵消，使得層36、38和40作為引起線圈22的全部安匝勵磁的僅有的層。圖4還示出了在繞線軸50上從第一線圈22徑向向外且同軸于第一線圈而進行定位的第二線圈24。如下參考圖5A-5C所描述，所述第二線圈24可以用于在螺線管裝置中提供保持線圈，同時第一線圈22可用于提供吸拉線圈。有利地，凸起部60為線圈的設計者提供了轉向部件，所述轉向部件允許單層線圈22被包括在線圈設計中，所述單層線圈22使得線圈電阻增加而線圈的附加安匝勵磁不會增加。當考慮到兩個線圈22和24的最佳安匝勵磁、線圈的電阻、以及空間限制時，這為線圈設計者提供了附加的靈活性。雖然圖2-4的實施例示出了形式為凸起部的轉向部件，將被認識到的是，不同的轉向部件可用被用在其它實施例中。例如，作為凸起部的代替，轉向部件可以是在轂體的外表面中的兩個開口，其中中心桿狀件位于開口之間，從而允許導線插入第一開口、繞過桿狀件、以及穿出第二開口。圖5A-5C是線路圖，示出了在起動機電機的至少一個實施例中的起動機電機的起動順序，所述起動機電機具有這里所公開的螺線管組件。如所示，用于起動機電機的電路10包括點火開關12、電池14、電動機16、以及螺線管組件20。螺線管組件包括螺線管線圈保持件50，其具有反轉式繞線軸轂體凸起部60 (如上圖1-4中所述)。吸拉線圈22定位在線圈保持件上，并且保持線圈24從吸拉線圈徑向向外進行定位。吸拉線圈和保持線圈可以由導線制成，所述導線的形式是環繞著線圈保持件的絕緣纏繞線。如上所討論，吸拉線圈22包括在保持件50上的直徑越來越大的多個層。線圈的第一層的繞組方向可在凸起部處反·向，以滿足線圈中有關于線圈的電阻和線圈的全部安匝勵磁的設計要求。圖5A示出了點火開關12被關閉之前的時刻。在此時刻，線圈22、24沒有被通電、從而沒有電流經過電動機16，并且推桿26沒有被磁化、從而不會沿軸向方向偏移。圖5B示出了當點火開關12關閉時的時刻，此時將吸拉線圈22和保持線圈24通電。線圈22、24的通電接著使推桿26偏移以沿軸向方向(參看圖I中的軸線18)移動，從而使推桿的觸頭42與在電池14和電動機16之間的兩個固定觸頭44閉合、以使電池14將全部功率傳送給電動機16。推桿的觸頭42可以是銅墊圈，而固定觸頭44是銅螺栓頭。圖5C示出了當推桿26沿軸向方向偏移至足夠閉合在電池14和電動機16之間的觸頭42、44時、進而電池14將全部功率傳送給電動機16的時刻。一旦推桿26閉合觸頭42,44,吸拉線圈22將被旁通過或發生短路，如圖5C所示。當磁路的磁阻最高時，吸拉線圈22和保持線圈24的磁通勢將加在一起，以將推桿拉到較大的空氣隙。在吸拉階段期間(即，在開動發動機期間)，磁路中的空氣隙非常小。因此，磁路的磁阻較低，并且僅需要相對較小的磁通勢來保持推桿，以使小齒輪-飛輪相接合。因為僅需要相對較小的磁通勢來保持推桿、以使小齒輪-飛輪相接合，所以當觸頭閉合以將電動機起動時，來自吸拉線圈的不被期望的熱量將通過使所述線圈短路來消除，如上所討論。具有反轉式繞線軸轂體的凸起部的螺線管的一個或多個實施例的前述詳細說明僅借助于示例在此展示且不具限定性。將被認識到的是，對于這里所描述的某些獨立的特征和功能的某些優勢將可以不用結合這里所描述的其它的特征和功能中而獲得。此外，將被認識到的是，以上所公開的實施例及其它特征和功能、或替代中的多種可選的修改、變型或改進可按期望結合到許多其它不同的實施例、系統或應用中。當前未預見到的或未預期到的替代、修改、變型或改進可能隨后被本領域技術人員所實現，這些也被意于包含在從屬權利要求中。因此，任何所附權利要求的精神和范圍不應該限制在這里所包含的實施例的說明中。
權利要求
1.一種用于起動機電機的螺線管裝置，包括配置為可沿軸向方向移動的推桿；從推桿徑向向外進行定位的線圈；繞線軸，包括第一端部和第二端部，其中轂體在第一端部和第二端部之間延伸；以及定位在轂體上的凸起部，其中線圈纏繞在繞線軸上，并且所述線圈與凸起部相接合的方式使得線圈的繞組方向在凸起部處反向。
2.如權利要求I所述的螺線管裝置，其中凸起部是從轂體的線圈接合部分處徑向向外延伸的突片。
3.如權利要求2所述的螺線管裝置，其中凸起部從轂體的外表面向外延伸約I.O毫米到2. O毫米。
4.如權利要求2所述的螺線管裝置，其中突片和轂體整體成形。
5.如權利要求I所述的螺線管裝置，其中繞線軸還包括定位在繞線軸的第一端部和第二端部上的凸緣。
6.如權利要求I所述的螺線管裝置，其中凸起部基本上定位在轂體的中心。
7.如權利要求I所述的螺線管裝置，其中上述線圈是第一線圈，并且螺線管還包括設置為同軸于第一線圈且沿第一線圈的徑向向外的第二線圈。
8.如權利要求7所述的螺線管裝置，其中第一線圈是吸拉線圈，而第二線圈是保持線圈。
9.如權利要求8所述的螺線管裝置，其中推桿被配置為當吸拉線圈和保持線圈通電時沿軸向方向移動、并且與在起動機電機上的觸頭相接合，以閉合將電功率提供給起動機電機的電路。
10.如權利要求I所述的螺線管裝置，其中線圈包括第一繞組層和多個從第一繞組層徑向向外進行定位的附加繞組層，其中線圈的繞組方向在第一繞組層的中點處反向。
11.一種制造螺線管的方法，所述方法包括將導線沿第一方向進行纏繞，以提供線圈的第一層的第一部分；將導線沿第二方向進行纏繞，以提供線圈的第一層的第二部分，第二方向與第一方向相反；以及將導線在線圈的第一層之上纏繞，以形成線圈的第二層。
12.如權利要求11所述的方法，其中在將導線在線圈的第一層之上纏繞的步驟中，導線沿第二方向進行纏繞。
13.如權利要求11所述的方法，其中在將導線沿第一方向進行纏繞和將導線沿第二方向進行纏繞的步驟中，導線纏繞在繞線軸表面。
14.如權利要求13所述的方法，其中還包括使導線至少部分地環繞在繞線軸表面上的凸起部、從而將導線沿第一方向進行纏繞的步驟過渡到將導線沿第二方向進行纏繞的步驟。
15.如權利要求13所述的方法，其中繞線軸表面是在第一凸緣和第二凸緣之間延伸的圓柱形轂體的外表面。
16.如權利要求11所述的方法，其中上述導線是第一導線，且上述線圈是在螺線管上的吸拉線圈，所述方法還包括將第二導線在吸拉線圈之上纏繞以提供用于螺線管的保持線圈的步驟。
17.—種起動機電機，所述起動機電機包括電動機；和螺線管，其包括配置為沿軸向方向、在第一位置和第二位置之間移動的推桿，其中推桿在第二位置處接合電氣觸頭、并且閉合被配置為將功率提供給電動機的電路，繞線圈保持件的線圈保持表面進行纏繞的線圈，所述線圈保持表面在線圈保持件的第一端部和第二端部之間延伸；以及定位在線圈保持件的線圈保持表面上的轉向部件，其中線圈至少部分地環繞轉向部件，以將線圈的繞組方向從第一方向改變為與第一方向相反的第二方向。
18.如權利要求17所述的起動機電機，其中上述線圈是吸拉線圈，而螺線管還包括從吸拉線圈徑向向外進行定位的保持線圈，并且推桿配置為當吸拉線圈和保持線圈通電時沿軸向方向移動、并且接合電氣觸頭。
19.如權利要求17所述的起動機電機，其中線圈保持表面是圓柱形的表面，而轉向部件是凸起部，其中線圈在所述線圈的第一層中接合凸起部，使得線圈的繞組方向在凸起部處改變，并且線圈包括多個從第一繞組層徑向向外進行定位的附加繞組層。
全文摘要
一種用于起動機電機的螺線管裝置，包括配置為沿軸向方向移動的推桿、以及從推桿徑向向外進行定位的線圈。線圈在繞線軸上纏繞，所述線圈包括第一端部和第二端部，其中轂體在第一端部和第二端部之間延伸。凸起部定位在繞線軸的轂體上。線圈接合凸起部的方式使得線圈的繞組方向在凸起部處反向。
文檔編號H01H50/20GK102934189SQ201180021002
公開日2013年2月13日 申請日期2011年4月20日 優先權日2010年4月26日
發明者M·D·布拉德菲爾德 申請人:雷米技術有限公司