用于機動車輛的具有優化尺寸的低功率起動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于機動車輛的具有優化尺寸的低功率起動機。本發明具有與所謂的停止和起動系統的起動機一起的特別有利但非排他的應用，這允許車輛的熱機尤其根據交通條件而停止和再起動。
【背景技術】
[0002]為了起動熱發動機，尤其是機動車輛的熱發動機，已知使用具有啟動器的起動機，該啟動器能夠將起動機的旋轉能量借助于起動機齒圈傳遞到熱發動機的曲軸。這個啟動器配裝在驅動軸上。根據一個實施方式，減速器介于這個驅動軸和電機的軸之間。
[0003]這個電機首先包括轉子，也已知為電樞，并其次包括定子，也已知為電感器，該電感器圍繞轉子同軸配裝。定子包括多個永久磁鐵或者線繞的磁極(電磁鐵)。
[0004]轉子包括一組板件形式的主體，和形成繞組的插入到在所述組板件的外周邊中設置的縱向凹槽中的導體。導體具有端部，該端部焊接到集電器的板件上，電刷在所述集電器上摩擦，用于向繞組供電。
[0005]由于它們性能的提高或者在混合動力車輛的情況下與電牽引馬達結合使用，熱發動機能夠具有減小的尺寸。機動車輛制造商由此需要相應的起動機的尺寸的減小，該起動機對功率具有減小的需求，以便減小車輛引擎蓋下的尺寸。
[0006]傳統上，轉子設置有銅制成的繞組，它與其他材料相比具有良好導電性的優點，由此使之有可能減小轉子的尺寸。只要涉及使用比銅更大電阻的材料的可能的選項，例如，如鋁，眾所周知的是，對于所產生的相同水平的扭矩，這導致電機更長，并因此體積更大。
[0007]圖1A、1A’、IB和1B’中的曲線是表示電樞長度隨扭矩變化的曲線，并且是帕累托前沿，即，它們將具有不同設計特性的優化限定的點相連接。這些特性是凹槽的數量;導線的直徑;導線的材料;鐵氧體磁鐵的厚度;端頭(head)的厚度。實際上，通過使5個設計特性不受約束并且在電樞電阻的約束下，獲得優化前沿(借助于使用算法)。這在起動機中是關鍵的，因為它需要具有非常低的電阻，以便保證功率，但是電阻也足夠大以確保在初始電流需要期間在電池處的低電壓降。電流/電樞長度曲線是根據由表征為OA和11.5V電壓的并且在起動機的端子處10毫歐姆的源電阻的電壓/電流線的供電規律產生的。這個測量根據標準ISO 8856來進行。在4.62減速器的輸出處，扭矩對應于最大扭矩(轉子閉鎖)。換言之，50N.m的扭矩對應于大約10.82N.m的最大轉子扭矩。
[0008]圖1A表示起動機轉子的曲線，其導體由銅制成。這個曲線示出優化點，考慮了5個上述特性。以已知的方式，電樞的長度越短，扭矩減小越大。
[0009]圖1A’表示起動機轉子的曲線，其導體由鋁制成。這個曲線示出優化點，考慮了5個上述特性。
[0010]可以看出，為了使轉子具有較短長度，優選地是導體由銅制成。
[0011]在作為將IA的曲線朝向低功率延伸的曲線的曲線IB中未預料地看到，當扭矩低于55N.m，即，11.9N.m的最大轉子扭矩時，曲線是平的，S卩，用于轉子優化的長度保持為100_。
【發明內容】
[0012]于是，本發明形成未預料的發現的一部分，根據本發明，在起動機的一些減小的功率范圍內，使用鋁導體而非銅導體，這使得有可能保證在電機的最小體積下所要求的電機械性能水平。
[0013]實際上，可以看出，與針對銅的曲線B相反，在圖1B’中的針對鋁的曲線中，如果扭矩減小，則起動機轉子的長度減小。
[0014]實際上，如從圖1C中清楚看到的，該圖1C表示針對范圍Pl內的功率水平的所有曲線14、^’、18、18’，在給定扭矩下對最小主動電樞體積的要求導致使用銅制成的而非鋁制成的電樞繞組。實際上，在這個范圍Pl內，鋁電樞LAl的長度大于銅電樞的長度LCu。
[0015]但是，對于低功率機器的限定而言，在給定扭矩下對最小有效體積的要求導致使用鋁而非銅。實際上，對于這種類型的機器，使用銅，如傳統情況下那樣，將使得需要產生較長的機器(對于相同外徑而言)，以便獲得用于電樞繞組的充分高的電阻。由此可以看出，在范圍P2中，鋁電樞的長度LAl變得短于銅電樞的長度LCu。
[0016]圖2表示定義為對于所產生的相同扭矩，在鋁電樞的有效長度LAl和銅電樞的有效長度LCu之間的差ε的積分J的特征值的變化。這個圖清楚示出:超過極限尺寸E，鋁的使用使得有可能獲得比使用銅更短并因此更緊湊的機器。極限尺寸E是針對50N.m的扭矩獲得的，該扭矩與大約1830_.N.m的積分值J相關聯，該積分值J對應于電機的大約1.3kW的功率。
[0017]起動機X，X kW意味著根據表征為OA和11.5V電壓的在起動機端子處10毫歐姆的源電阻的電壓/電流線的供電規律，起動機的最大功率。這個測量根據標準ISO 8856進行。
[0018]由此，本發明涉及用于機動車輛的起動機，該起動機包括設置有轉子的電機，該轉子包括:
[0019]配裝在軸上具有圓柱形式的主體；
[°02°]包括一組導電板件的集電器；
[0021]設置在所述轉子的主體的外周內的凹槽；以及
[0022]—組導體形成的繞組，該組導體至少部分插入所述凹槽內部并電連接到所述集電器的板件，
[0023]其特征在于，插入所述凹槽中的導體是基于鋁的，用于低于1.3kW功率的起動機。
[0024]本發明還涉及用于機動車輛的起動機，其包括設置有轉子的電機，該轉子包括:
[0025]配裝在軸上具有圓柱形形式的主體；
[0026]包括一組導電板件的集電器；
[0027]設置在所述轉子的主體的外周內的凹槽；以及
[0028]由一組導體形成的繞組，所述組導體至少部分插入到所述凹槽內部并電連接到所述集電器的板件，
[0029]其特征在于，在表征為OA和11.5V電壓的在起動機的端子處10毫歐姆的源電阻的直流電壓/電流的情況下，針對具有低于10.82N.m的最大扭矩的起動機，插入所述凹槽中的導體是基于鋁的。
[0030]實際上，可以看出，對于低于這個閾值的起動機而言，優選地具有鋁制成的凹槽導體，甚至存在如下的特性的修改的情況下:凹槽的數量;導線的直徑;導線的材料;鐵氧體磁鐵的厚度;端頭的厚度。實際上，與具有銅導體的起動機具有相同特性(轉子長度等)的具有鋁導體的起動機將具有更大的最大扭矩。
[0031]根據這些發明的一個實施方式，導體包括絕緣層，該絕緣層直接在基于鋁的核心層上。
[0032]根據這些發明的一個實施方式，導體包括單個導體芯層，該單個導體芯層包括基于招的一種合金。
[0033]根據這些發明的一個實施方式，導體包括單個導體芯層，該單個導體芯層包括基于鋁的一種合金或單獨的鋁。
[0034]根據這些發明的一個實施方式，導體使其基于鋁的層直接焊接到集電器上。
[0035]根據一個實施方式，插入凹槽內的導體是基于鋁的，用于在I至1.2kW范圍內的功率范圍。
[0036]根據一個實施方式，位于所述凹槽內部的每個導體的部分由合金制成，該合金大部分由鋁構成。
[0037]根據一個實施方式，所述導體是銷的形式。
[0038]根據一個實施方式，所述電機包括具有大約60mm外徑的起動機。
[0039]根據一個實施方式，所述轉子具有大約44mm的外徑。
[0040]根據一個實施方式，所述轉子具有大約30mm的長度。
[0041]根據一個實施方式，所述轉子包括2至29凹槽。
[0042]根據一個實施方式，所述轉子包括19個凹槽。
[0043]根據一個實施方式，所述轉子包括23個凹槽。
[0044]根據一個實施方式，所述轉子包括25個凹槽。
[0045]根據一個實施方式，所述轉子包括29個凹槽。
[0046]根據一個實施方式，所述電機包括起動機，該起動機設置有永久磁鐵形成的磁極。
[0047]根據一個實施方式，具有六個定子的磁極。
[0048]根據一個實施方式，所述導體具有在1.5至2mm范圍內的直徑，并優選地在1.5至
1.9mm范圍內。
【附圖說明】
[0049]通過閱讀以下的描述并審閱附圖，本發明將得以更好地理解。這些圖單純通過圖解本發明的方式提供，而絕不在于限制。
[0050]圖1A、IA’和IB、IB’已經被描述，示出根據針對相同的電機外徑和相同電阻產生的扭矩，銅和鋁電樞的長度的變化；
[0051]圖1C已經描述，示出根據針對相同的電機外徑和相同電阻產生的扭矩，銅和鋁電樞的長度的變化；
[0052]圖2已經被描述，是從圖1的曲線獲得的特征值的變化的圖示，該特征值定義為對于所產生的相同扭矩，鋁電樞的有效長度和銅電樞的有效長度之間的差的積分；
[0053]圖3示出為根據本發明的熱發動機的起動機的縱向截面的視圖；
[0054]圖4示出為根據本發明的與起動機一起使用的轉子的透視圖；
[0055]圖5示出為定位在轉子中的凹槽內部的兩層導體的橫向截面的視圖。
[0056]相同、相似或類似的元件從一幅圖到另一幅圖保持相同附圖標記。
【具體實施方式】
[0057]參照圖3，根據本發明的起動機I包括驅動軸2、配裝在驅動軸2上的啟動器3以及以電動機模式運行的電機5，該電機包括感應器定子8和被感應的轉子9，該定子和轉子根據軸線X同軸配裝。定子8包圍與軸14成一體的轉子9。電機5包括配裝在起動機I的金屬支架12上的殼體51，其被設計成固定到機動車輛的固接部分上。
[0058]根據一個實施方式，以已知的方式，定子8包括多個永久磁鐵，該永久磁鐵形成定子8的脈沖并且由端頭10的內周邊支撐。作為變型，如圖3中的實施方式所示，通過繞組11形成磁極，磁極每一個圍繞一體的極靴15定位。極靴15借助于螺釘16固定到端頭10上，在這種情況下，端頭10是金屬的，如