CN102934189B - 具有使线匝反向的绕线轴毂体凸起部的螺线管 - Google Patents

Abstract

一种用于起动机电机的螺线管装置，包括配置为沿轴向方向移动的推杆、以及从推杆径向向外进行定位的线圈。线圈在绕线轴上缠绕，所述线圈包括第一端部和第二端部，其中毂体在第一端部和第二端部之间延伸。凸起部定位在绕线轴的毂体上。线圈接合凸起部的方式使得线圈的绕组方向在凸起部处反向。

Description

具有使线匝反向的绕线轴毂体凸起部的螺线管

技术领域

本申请涉及起动机电机组件的技术领域，且更特别地，涉及用于起动机电机的螺线管组件。

背景技术

协助起动发动机（诸如车辆中的发动机）的起动机电机组件是公知的。传统的起动机电机组件大体上包括电动机和驱动机构。在将点火开关闭合时，电动机被电池所通电。驱动机构通过多种构件将电动机的扭矩传递给发动机的飞轮的齿轮，由此带动发动机、直到发动机起动。

在起动机电机的操作过程中，点火开关的闭合(通常通过将钥匙转动)使螺线管通电、并且在一些电动机中将一些功率施加到电动机上。螺线管的通电使螺线管轴(这里也被称为"推杆")沿轴向方向移动。螺线管的推杆进行移动以闭合电气触头，由此将全部的功率传送给电动机。螺线管的推杆的移动还使小齿轮式齿轮偏移至与发动机的飞轮的齿轮相啮合。旋转的小齿轮与飞轮相接合接着会引起飞轮旋转，由此带动车辆的发动机。一旦车辆的发动机被起动，车辆的操作员然后将断开点火开关，使得螺线管组件断开通电。由于断开了通电，引起推杆移动的磁场将减小、并且所述磁场将在某一时刻被回位弹簧克服。

为了使螺线管组件通电以便能使螺线管的推杆移动、并且为了小齿轮-飞轮的啮合而保持推杆，螺线管组件通常会利用两个线圈、即吸拉线圈和保持线圈。在这些装置中，两个线圈都会向螺线管组件的推杆施加能量，以使推杆沿轴向方向偏移从而与发动机飞轮相接合。一旦推杆接合着电气触头而使得全部功率被传送到起动机电机，吸拉线圈就会被有效地短路，从而将线圈会产生的不被期望的热量消除。然后，保持线圈将推杆保持就位，以将小齿轮保持在与飞轮相啮合的位置中、直到发动机起动。

在设计用于起动机电机的螺线管线圈绕组时，包括设计吸拉线圈和保持线圈时，所述设计所遇到的问题涉及线圈的物理尺寸、绕组的电阻、以及每个线圈所提供的合成的安匝励磁（amp-turn excitation）。例如，对于吸拉线圈，期望增加线圈的电阻而不增加线圈的合成的安匝励磁。增加吸拉线圈的电阻而不增加合成的安匝励磁，将允许线圈具有理想的电阻并仍提供出理想的安匝励磁量，以使螺线管内的推杆适当地运动。这允许吸拉线圈和保持线圈的安匝被适当地平衡，使得推杆上的弹簧力将使推杆返回到其在发动机起动时的原始位置。

为了解决前述设计中的问题、即增加电阻而不增加安匝励磁，经常在螺线管结构中使用反向线匝（reverse turn）。图6A-6C示出了示例性传统的线圈和能够在线圈绕组中提供反向线匝的绕线轴。在这些装置中，导线132首先缠绕着绕线轴150，以提供线圈的第一层绕组134。接着，导线150环绕在绕线轴的凸缘上的钩状件158。这允许线圈的下一层136(在图6B和6C中不完整地示出)沿第一层绕组134的相反方向缠绕。由于由前两个层绕组所提供的相反的励磁相互抵消，线圈的沿相反方向缠绕的所述两个层134、136将导致有效的净安匝励磁为零。

虽然上述用于增加线圈的电阻而不增加其安匝励磁的装置为设计者提供了一定程度的灵活性，但有时候所述程度的灵活性是不够的。例如，由于空间或电阻的原因，设计上的限制可能不允许使全部的两个层线匝进行反向。此外，传统的设计不易于实现在线圈的最里层进行线匝反向的设计。因此，期望提供一种用于起动器的螺线管装置，其允许设计者在提供线圈的最佳电阻和安匝励磁时获得附加的灵活性。还期望这种螺线管装置实施起来相对简单和便宜。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种用于起动机电机的螺线管装置。螺线管装置包括配置为沿轴向方向移动的推杆、以及与推杆分离的且从推杆径向向外进行定位的线圈。线圈在绕线轴上缠绕，所述绕线轴包括第一端部和第二端部，其中毂体在第一端部和第二端部之间延伸。凸起部定位在绕线轴的毂体上。线圈接合着凸起部的方式使得线圈的绕组方向在凸起部处反向。

根据本公开的另一实施例，提供了一种制造螺线管的方法。所述方法包括将导线沿第一方向进行缠绕，以提供线圈的第一层的第一部分。然后，导线沿与第一方向相反的第二方向进行缠绕，以提供线圈的第一层的第二部分。其后，导线在线圈的第一层之上缠绕，以形成线圈的第二层。

根据本公开的又另一实施例，提供了一种包括电动机和螺线管在内的起动机电机。螺线管包括配置为沿轴向方向在第一位置和第二位置之间移动的推杆。在第二位置处，推杆接合着电气触头且闭合着被配置为将功率提供给电动机的电路。线圈绕螺线管的线圈保持表面进行缠绕。转向部件定位在线圈保持表面上。线圈至少部分地环绕转向部件，以将线圈的绕组方向从第一方向改变到与第一方向相反的第二方向。

通过参考下面的详细说明和附图，上述以及其它的特征和优势将对本领域普通技术人员而言变得更加显而易见。期望提供一种螺线管，其具有一个或多个这些或其它的有利的特征，同时在这里所公开的教导将延伸到落入所附权利要求范围中的那些实施例，不管它们是否能实现一个或多个上述优势。

附图说明

图1示出了具有用于螺线管的、使线匝反向的毂体凸起部的线圈绕线轴的透视图；

图2示出了图1的一半绕线轴的剖视图，其中线圈绕组定位在绕线轴上；

图3示出了图1的绕线轴的俯视图，其中线圈绕组定位在绕线轴上；

图4示出了图1的绕线轴的透视图，其中吸拉线圈和保持线圈定位在绕线轴上；

图5A示出了包括螺线管在内的起动机电机装置的示意图，其中螺线管包括图1的使线匝反向的绕线轴毂体凸起部；

图5B示出了图5A的示意图，其中点火开关闭合；

图5C示出了图5B的示意图，其中螺线管的推杆移动至其接合起动机电机中的电气触头的位置；

图6A示出了现有技术中用于螺线管的绕线轴的透视图；

图6B示出了图6A的一半绕线轴的剖视图，其中绕组在绕线轴上；以及

图6C示出了图6A的绕线轴的俯视图，其中绕组定位在绕线轴上。

具体实施方式

参考图1，螺线管线圈的保持件以绕线轴50的形式示出。绕线轴50包括第一端部凸缘52、第二端部凸缘54、以及在第一端部凸缘52和第二端部凸缘54之间延伸的毂体56。凸缘52和54是具有中心孔的盘体，所述中心孔允许推杆沿轴向方向移动穿过绕线轴的中心。

绕线轴50的毂体56在形状上大致是圆柱形的、并且提供了螺线管线圈的线圈保持表面。虽然在图1的实施例中毂体56示出为直圆柱体，但将被认识到的是，毂体56可以呈现其它形状、包括圆柱形的和非圆柱形的形状。此外，不管毂体是否被设置为圆柱体、或不管凸缘是否被包括在毂体的端部上，这里所使用的术语"绕线轴"指的均是任何适当的螺线管线圈保持件。

凸起部60被设置在绕线轴50的毂体56上。凸起部60从毂体56的外表面轴向向外延伸，从而在毂体上形成隆起部。在至少一个实施例中，通过诸如将绕线轴和凸起部注射成型为单件体而将凸起部60整体形成在绕线轴50上。在其它的实施例中，凸起部可通过使用紧固件、焊接、粘附或其它连接方式而连接到绕线轴。

在图1-3的实施例中，凸起部60设置为基本上定位在毂体中心的突片。突片从毂体56的圆柱形的外表面径向向外延伸约1.0毫米到2.0毫米。在其它的实施例中，突片可能从毂体的外表面延伸出更长的距离。突片60大致是具有倒圆边缘的块状体，以避免锋利的边缘割入线圈。虽然凸起部60已经在图2-4中被示为突片，但将被认识到的是，在其它实施例中，凸起部可以是杆状体、钩状体、或任何其它从毂体的外表面向外延伸的凸起部。

如图2和3所示，导线32缠绕绕线轴50的毂体56，以形成第一线圈22的绕组。图2和3示出了绕组的完整第一层34和绕组的一部分第二层36。在第一层34中，导线32沿第一方向缠绕绕线轴50的第一半、直到到达凸起部60。然后，所述导线32环绕凸起部60的方式使得线圈22的绕组方向在凸起部处反向。然后，导线32沿相反的方向缠绕绕线轴50的第二半。这些不同的方向在图2中通过示出电流流入和流出页面的标记来标注、并且在图3中通过在绕组上的箭头62来标注。因此，线圈22的第一层34包括沿第一方向缠绕的第一半、以及沿相反的方向缠绕的第二半。

在绕线轴50的第二端部54处，导线缠绕毂体56两次，使得线圈从第一层34向第二层36过渡。然后，导线缠绕绕线轴50，从而朝着绕线轴的第一端部52移动。图2和3示出了在第二层36上的三圈绕组。如图3所示，因为第二层36的绕组沿第一层34的绕组径向向外，第二层绕组具有更大的直径。此外，第二层36的绕组不会环绕凸起部60，并且第二层36的所有绕组都沿相同的方向缠绕绕线轴。

图4示出了作为具有四层34、36、38和40的线圈而定位在绕线轴50上的完整的第一线圈22。如上所讨论，第一层34的绕组方向在凸起部60处改变。因此，当电流流过线圈22时，由第一层34形成的合成的安匝励磁被相互抵消，使得层36、38和40作为引起线圈22的全部安匝励磁的仅有的层。

图4还示出了在绕线轴50上从第一线圈22径向向外且同轴于第一线圈而进行定位的第二线圈24。如下参考图5A-5C所描述，所述第二线圈24可以用于在螺线管装置中提供保持线圈，同时第一线圈22可用于提供吸拉线圈。有利地，凸起部60为线圈的设计者提供了转向部件，所述转向部件允许单层线圈22被包括在线圈设计中，所述单层线圈22使得线圈电阻增加而线圈的附加安匝励磁不会增加。当考虑到两个线圈22和24的最佳安匝励磁、线圈的电阻、以及空间限制时，这为线圈设计者提供了附加的灵活性。虽然图2-4的实施例示出了形式为凸起部的转向部件，将被认识到的是，不同的转向部件可用被用在其它实施例中。例如，作为凸起部的代替，转向部件可以是在毂体的外表面中的两个开口，其中中心杆状件位于开口之间，从而允许导线插入第一开口、绕过杆状件、以及穿出第二开口。

图5A-5C是线路图，示出了在起动机电机的至少一个实施例中的起动机电机的起动顺序，所述起动机电机具有这里所公开的螺线管组件。如所示，用于起动机电机的电路10包括点火开关12、电池14、电动机16、以及螺线管组件20。螺线管组件包括螺线管线圈保持件50，其具有反转式绕线轴毂体凸起部60(如上图1-4中所述)。吸拉线圈22定位在线圈保持件上，并且保持线圈24从吸拉线圈径向向外进行定位。吸拉线圈和保持线圈可以由导线制成，所述导线的形式是环绕着线圈保持件的绝缘缠绕线。如上所讨论，吸拉线圈22包括在保持件50上的直径越来越大的多个层。线圈的第一层的绕组方向可在凸起部处反向，以满足线圈中有关于线圈的电阻和线圈的全部安匝励磁的设计要求。

图5A示出了点火开关12被关闭之前的时刻。在此时刻，线圈22、24没有被通电、从而没有电流经过电动机16，并且推杆26没有被磁化、从而不会沿轴向方向偏移。

图5B示出了当点火开关12关闭时的时刻，此时将吸拉线圈22和保持线圈24通电。线圈22、24的通电接着使推杆26偏移以沿轴向方向(参看图1中的轴线18)移动，从而使推杆的触头42与在电池14和电动机16之间的两个固定触头44闭合、以使电池14将全部功率传送给电动机16。推杆的触头42可以是铜垫圈，而固定触头44是铜螺栓头。

图5C示出了当推杆26沿轴向方向偏移至足够闭合在电池14和电动机16之间的触头42、44时、进而电池14将全部功率传送给电动机16的时刻。一旦推杆26闭合触头42、44，吸拉线圈22将被旁通过或发生短路，如图5C所示。

当磁路的磁阻最高时，吸拉线圈22和保持线圈24的磁通势将加在一起，以将推杆拉到较大的空气隙。在吸拉阶段期间(即，在开动发动机期间)，磁路中的空气隙非常小。因此，磁路的磁阻较低，并且仅需要相对较小的磁通势来保持推杆，以使小齿轮-飞轮相接合。因为仅需要相对较小的磁通势来保持推杆、以使小齿轮-飞轮相接合，所以当触头闭合以将电动机起动时，来自吸拉线圈的不被期望的热量将通过使所述线圈短路来消除，如上所讨论。

具有反转式绕线轴毂体的凸起部的螺线管的一个或多个实施例的前述详细说明仅借助于示例在此展示且不具限定性。将被认识到的是，对于这里所描述的某些独立的特征和功能的某些优势将可以不用结合这里所描述的其它的特征和功能中而获得。此外，将被认识到的是，以上所公开的实施例及其它特征和功能、或替代中的多种可选的修改、变型或改进可按期望结合到许多其它不同的实施例、系统或应用中。当前未预见到的或未预期到的替代、修改、变型或改进可能随后被本领域技术人员所实现，这些也被意于包含在从属权利要求中。因此，任何所附权利要求的精神和范围不应该限制在这里所包含的实施例的说明中。

Claims (18)

1.一种用于起动机电机的螺线管装置，包括：

被配置为可沿轴向方向移动的推杆；

从推杆径向向外进行定位的线圈，所述线圈包括第一绕组层和从第一绕组层径向向外进行定位的至少一个附加绕组层，第一绕组层包括沿第一绕组方向进行缠绕的第一部分和沿与第一绕组方向相反的第二绕组方向进行缠绕的第二部分，所述至少一个附加绕组层仅沿第二绕组方向进行缠绕、并且从第一绕组层的第一部分和第二部分径向向外进行定位；

绕线轴，其包括第一端部和第二端部，其中毂体在第一端部和第二端部之间延伸；以及

定位在毂体上的凸起部，其中线圈缠绕在绕线轴上，并且所述线圈与凸起部相接合的方式使得线圈的绕组方向在凸起部处反向。

2.如权利要求1所述的螺线管装置，其中：凸起部是从毂体的线圈接合部分处径向向外延伸的突片。

3.如权利要求2所述的螺线管装置，其中：凸起部从毂体的外表面向外延伸约1.0毫米到2.0毫米。

4.如权利要求2所述的螺线管装置，其中：突片和毂体整体成形。

5.如权利要求1所述的螺线管装置，其中：绕线轴还包括定位在绕线轴的第一端部和第二端部上的凸缘。

6.如权利要求1所述的螺线管装置，其中：凸起部基本上定位在毂体的中心。

7.如权利要求1所述的螺线管装置，其中：上述线圈是第一线圈，并且螺线管还包括设置为同轴于第一线圈且沿第一线圈的径向向外的第二线圈。

8.如权利要求7所述的螺线管装置，其中：第一线圈是吸拉线圈，而第二线圈是保持线圈。

9.如权利要求8所述的螺线管装置，其中：推杆被配置为当吸拉线圈和保持线圈通电时沿轴向方向移动、并且与在起动机电机上的触头相接合，以闭合将电功率提供给起动机电机的电路。

10.一种制造螺线管的方法，所述方法包括：

将导线沿第一方向进行缠绕，以提供线圈的第一层的第一部分；

将导线沿第二方向进行缠绕，以提供线圈的第一层的第二部分，第二方向与第一方向相反；以及

将导线在线圈的第一层的第一部分和第二部分之上、沿第二方向进行缠绕，以形成线圈的第二层。

11.如权利要求10所述的方法，其中：还包括将导线在线圈的第二层之上缠绕、以形成线圈的第三层的步骤，其中在将导线在线圈的第二层之上进行缠绕的步骤中，导线仅沿第二方向进行缠绕。

12.如权利要求10所述的方法，其中：在将导线沿第一方向进行缠绕和将导线沿第二方向进行缠绕的过程中，导线绕绕线轴表面进行缠绕。

13.如权利要求12所述的方法，其中：还包括使导线至少部分地环绕在绕线轴表面上的凸起部的步骤，从而将导线沿第一方向进行缠绕的步骤过渡到将导线沿第二方向进行缠绕。

14.如权利要求12所述的方法，其中：绕线轴表面是在第一凸缘和第二凸缘之间延伸的圆柱形毂体的外表面。

15.如权利要求10所述的方法，其中：上述导线是第一导线，且上述线圈是在螺线管上的吸拉线圈，所述方法还包括将第二导线在吸拉线圈之上缠绕以提供用于螺线管的保持线圈的步骤。

16.一种起动机电机，所述起动机电机包括：

电动机；和

螺线管，其包括：

配置为可沿轴向方向、在第一位置和第二位置之间移动的推杆，其中推杆在第二位置处接合着电气触头、并且闭合着被配置为将功率提供给电动机的电路，

绕线圈保持件的线圈保持表面进行缠绕的线圈，所述线圈保持表面在线圈保持件的第一端部和第二端部之间延伸；以及

定位在线圈保持件的线圈保持表面上的转向部件，其中线圈至少部分地环绕转向部件进行缠绕，以将线圈的绕组方向从第一方向改变为与第一方向相反的第二方向；所述线圈的第一层接合着转向部件，使得所述线圈的第一层包括沿第一方向进行缠绕的第一部分和沿第二方向进行缠绕的第二部分，并且所述线圈包括从第一绕组层径向向外进行定位的至少一个附加绕组层，所述至少一个附加绕组层沿第二方向绕所述线圈的第一层的第一部分和第二部分两者进行缠绕。

17.如权利要求16所述的起动机电机，其中：上述线圈是吸拉线圈，而螺线管还包括从吸拉线圈径向向外进行定位的保持线圈，并且推杆被配置为当吸拉线圈和保持线圈被通电时可沿轴向方向移动、并且接合着电气触头。

18.如权利要求16所述的起动机电机，其中：线圈保持表面是圆柱形的表面，而转向部件是凸起部，其中线圈在所述线圈的第一层中接合着凸起部，使得线圈的绕组方向在凸起部处发生改变，并且线圈包括多个从第一绕组层径向向外进行定位的附加绕组层。