保护装置和电驱动结构 |
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| 申请号 | CN201380036158.8 | 申请日 | 2013-07-08 | 公开(公告)号 | CN104488061A | 公开(公告)日 | 2015-04-01 |
| 申请人 | 博泽汽车部件有限公司及两合公司; 乌茨堡; | 发明人 | 乌维·哈特曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种保护装置，其应用在电气机械(特别是指电 马 达)的 电路 中，保护装置具有：保持装置，保持装置被构造用于接纳和保持用于输送 电流 的电流 输送机 构，其中，保持装置由具有第一 熔化 温度 T1的第一材料构成，温度保护装置，温度保护装置被构造用于保护电路免受 过热 ，并且温度保护装置由具有第二熔化温度T2的第二材料构成，其中，第一材料和第二材料以如下方式选取，和/或温度保护装置以如下方式布置：电路在达到熔化温度T1、T2中的至少一个时自动中断，其中，第一熔化温度T1与第二熔化温度T2的比值大于1.2。本发明涉及一种具有这种保护装置的电驱动结构。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种保护装置，应用在电气机械的电路中，所述电气机械特别是电马达，所述保护装置具有： |
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| 说明书全文 | 保护装置和电驱动结构技术领域背景技术[0004] 对于多种用在汽车领域的电马达，温度保护装置在下面也出于简便考虑简称为温度保护器，其基于所谓的钎焊限流器来应用。钎焊限流器基本上由通过金属线材料(也就是一个或多个金属线分段)构成的螺旋弹簧所组成，其中，金属线在一部位上，通常是在螺旋弹簧关于其纵向取向的中心被中断并且金属线分段(其在本申请中也被广义上称为串联的接触机构)的端部在相互之间预加应力的情况下与钎焊材料相钎焊。 [0005] 限流器被布置在电马达的电路中并且一方面具有用于排除电路干扰的功能并且另一方面具有用于保护电子结构器件免受不希望的温度升高的功能。当达到一定的边界温度时，将两个金属线分段端部相互电连接的钎焊材料熔化。基于在两个金属线分段端部之间存在的机械预应力，两个相钎焊的金属线分段端部弹开并且电路中断。由于中断的不可逆性，也被说成是一次性温度保护件。 [0006] 按照传统方式，这种钎焊限流器包含含铅的钎焊材料(一般为Sn63Pb，熔化温度为大约183℃)。但是存在多年以来全欧洲适用的法规，根据该法规主要是禁止再应用含铅的钎焊材料。因此，必须应用无铅的具备相应较高熔化温度的钎焊材料。无铅的钎焊材料的熔化温度或熔化范围典型地处在高于220℃的范围内。 [0007] 按照传统方式，电马达具有所谓的保持装置，所述保持装置也被称为电刷保持机构。所述保持装置用于接纳、保持和引导电流输送机构(例如碳刷)。保持装置例如可以是由电压调节器和一对碳刷组成的单元，所述碳刷用于借助布置在电马达的旋转轴线上的换向器的滑动接触部对电马达供给电流，以用于其运行。保持装置通常由合成材料制成，其中，钎焊限流器直接固定在电刷保持机构上。 [0008] 要是保持装置的材料或电刷保持机构材料不适合于用在较高温度水平的话，对于无铅的钎焊所需的较高的熔化温度在无附加措施情况下有时导致防火出问题。于是，碳刷可能由于保持装置材料的软化而不再以足够的程度压到换向器上，来确保可靠的电接触。因此可能发生的是：温度的提高在时间上滞后地作用于钎焊限流器，也就是使钎焊限流器未及时地打开，也就是未及时地中断电路。 发明内容[0009] 墓于上述背景，本发明的目的在于：提供了用于电路的改善的温度保护。 [0011] 据此，设置为： [0012] 用于对电气机械(特别是电马达)供给电流的电路具有：保持装置，所述保持装置构造用于接纳和保持用以将电流给送至电马达的电流输送机构，其中，保持装置由具有第一熔化温度T1的第一材料构成；温度保护装置，所述温度保护装置构造用于保护电路以防过热，并且所述温度保护装置由具有第二熔化温度T2的第二材料构成，其中第一材料和第二材料以如下方式选择和/或所述温度保护装置以如下方式布置：所述电路在达到熔化温度T1、T2中的至少一个时自动中断，其中，第一熔化温度T1与第二熔化温度T2的比值大于1.2。 [0013] 电驱动结构具有：电气机械、用于给该电气机械供电的电路以及根据本发明的保护装置，所述保护装置以串联的方式布置在电路的流路中。 [0014] 本发明所基于的构思在于：用于保持装置的材料以及(尽可能或完全无铅的)温度保护装置的材料与其熔化温度T1或T2相关地有针对性地选取。所述材料以如下方式选取：保护装置的熔化温度与温度保护装置的熔化温度的商数T1/T2为大于1.2的数值。当以熔化范围进行钎焊，即以非低共熔的组成进行钎焊时，熔化范围的两个边界温度必须满足要求。由此确保：温度保护装置的功能在过热的情况下持续得到保证，而与此同时，只要未达到温度保护装置的熔化温度，电马达的功能就不受妨碍。 [0015] 这一点如已经阐述的那样通过选取具有适当熔化温度或熔化温度范围T1、T2的材料来实现，其中，不将含铅材料用于温度保护装置的规定保持得到满足。 [0017] 在第一构造方案中，用于温度保护装置的第二材料包括无铅的钎焊材料。如已经在导言部分提及地，这一点是必需的，以便特别是满足生效的欧盟法规。这主要是出于健康方面考量是有利的。此外，对这种无铅材料的另外再利用的回收更简单，并且出于经济原因而被优选。 [0018] 在另一构造方案中，无铅的钎焊材料具有作为合金组分的银份额。钎焊材料中的银份额可以提高钎焊材料的熔化温度，这对于选择与具有相应熔化温度的保持装置材料的组合可以是具有优点的。于是能够获得更简单的材料搭配，用以满足所提到的大于1.2的商数T1/T2。 [0019] 在另一有利的构造方案中，用于温度保护装置的第二材料包括下列材料中的一种或其组合：SnCu0.7Ni、Sn95Ag4Cu1、Sn96Ag4、Sn95.5Ag3.5和/或Cu。这些材料的熔化温度具有如下有利的效应：使得该熔化温度在与其他下面列出的用于保持装置的材料(也就是聚邻苯二甲酰胺(PPA)和/或聚苯硫醚(PPS))的熔化温度相组合下满足所要求的根据本发明的条件(也就是T1/T2大于1.2)。 [0020] 在优选的构造方案中，第一熔化温度T1与第二熔化温度T2的比值处在大于1.20直至1.50的范围内。特别有利的是：第一熔化温度T1与第二熔化温度T2的比值处在1.23直至1.40之间的温度范围内。 [0021] 在另一有利的构造方案中，温度保护装置借助固定元件或固定机构直接装设在保持装置上。这具有如下优点：使温度提高对于温度保护装置的影响在时间上的延迟保持得尽可能小。这种具有这样的温度保护装置的电路可以包括在电马达中。这是特别有利的：因为这样的马达的热量负担或者说热载荷是相对高的。 [0022] 典型的是，保持装置被构造用于接纳和引导至少两个碳刷，所述碳刷被构造为用于向电马达输送电流的电流输送机构。但也可以考虑的是在数量和类型方面另外设计的电流输送机构。 [0023] 在另一构造方案中，电器机械被构造为用于机动车的电马达，所述电马达以其引导电流的负载线路与电路的电流线路和温度保护装置串联地布置。在特别有利的构造方案中，电气马达构造为制冷器风扇马达和/或空调风机马达。 [0024] 上面的构造方案和改进方案只要合理就可以任意地相互组合。本发明的其他可行的构造方案、改进方案和实施方案也包括本发明的(特别是材料的)之前或在后面关于实施例所介绍的特征的未详细提及的组合。在此，本领域技术人员也可以将单个方案作为改进方案或补充方案添加给本发明的相应基本形式。 附图说明[0025] 下面，借助在图示的示意附图中给出的实施例详细阐述本发明。在此： [0026] 图1a、图1b示出钎焊限流器的两个不同视图； [0027] 图2示出保持装置，其带有碳刷和固定于该保持装置上的钎焊限流器。 [0028] 附图应当帮助对本发明实施方式进一步理解。附图图示表达实施方式并且在与说明书相结合下用于阐明本发明的原理和方案。其他实施方式和多个所提到的优点与附图相关地获得。图示中的元件不一定要彼此间忠实于比例地示出。 [0029] 在附图中，不同实施方式的相同的和功能相同的元件、特征以及组成部分只要没有区别地实施的话，就相应设有相同的附图标记。 具体实施方式[0030] 图1a和图1b分别示出一个且为同一钎焊限流器10的透视图，其中，在图1b中示出的钎焊限流器10为了更好地理解钎焊限流器10的构造而关于图1a中所示的钎焊限流器10绕其纵轴线20逆时针转动90°。 [0031] 参照两个附图1a和1b，钎焊限流器10分别具有金属线分段30、40，所述金属线分段分别呈螺旋状地成形为线圈。在分别从钎焊限流器10离开地指向的、绑定在一起的金属线端部50、60上，金属线分段30、40在金属预应力下被以(这里未示出的)钎焊材料钎焊成钎焊部位70。机械预应力用于使金属线端部50、60在钎焊材料熔化时力图彼此分开地朝相反的方向运动，并且进而因为其他金属线端部80、90与(这里未进一步示出的)电路串联联接，所以该电路中断或开路。开路使得对于具有钎焊限流器10的电气装置(例如机动车的制冷器风扇马达和/或空调风机马达)的电流供给中断并且进而使电马达运行停止。由此防止：电马达或其部件过热并且可能导致失火。 [0033] 为了充分理解，还要指出的是，金属线分段30、40一般具有外部绝缘层(铜漆包线)，但是金属线端部50、60为了在其之间建立电接触而剥去绝缘皮。由此确保：在钎焊部位70弹开时，电流就不能继续流经相互邻接的限流绕组。 [0034] 由不是铜的基础材料构成的漆包线仅能相对困难地在市面上获得并且还相对昂贵。钎焊限流器升温的温度曲线在遵守根据本发明的方法的情况下尽可能快速地履行或者说实现(durchlaufen)，并且进而即便是钎焊材料的温度较高，传导给铜的热量仍受到限制。这是必需的，因为在较长时间内经受升高的温度的铜开始发生重结晶，也就是通过材料结构组织重构的方式使得材料中的应力解除。应力解除的速度与温度、承受该温度的时长以及铜的变形程度相关。应力解除使得：钎焊限流器即使在达到钎焊材料的熔化温度的情况下也不再能“打开”或开路，因为螺旋弹簧的本来由钎焊限流器10的金属线分段30、40表现出的应力由于材料结构组织的重新形成而减低或完全解除。这通过根据本发明的方法选择相应的材料组合被防止，因为在整个加温阶段中确保了碳刷与电马达换向器的可靠接触，正如下面还要结合图2详细阐释的那样，这样，尽可能快速履行或者说实现所述升温曲线。按照这种方式输送给铜材料的热量由此以如下程度限制：在螺旋弹簧状的金属线分段30、40中保持获得足够的机械应力，并且确保了相钎焊的金属线端部50、60可靠开路。 [0035] 图2示出类似于图1a和图1b地示出钎焊限流器10，其具有：金属线分段30、40；钎焊在一起的金属线端部50、60；其他金属线端部80、90(用于与电路联接)；以及布置在金属线分段30、40中的铁芯100。 [0036] 在图2中所示的示例中，钎焊限流器10固定在保持装置130上，所述保持装置用于接纳和引导电流输送机构140。为了更好的概览，在图2中仅示出电流输送机构140。所述电流输送机构140是碳刷，其在图2中示出的示例中通过构造为锤式电刷保持机构的保持装置130来引导并且以已知的方式推压到电马达(未示出)的换向器上以用于电流输送。布置在保持装置130中的(在这里不可见的)弹簧为此将碳刷接触面150推压到换向器上，以便在碳刷接触面150发生磨损的情况下随时间流逝确保与换向器以同样程度相接触。 [0037] 如开头已经提到地，用于温度保护装置或钎焊限流器10的材料包括下列材料中的一种或这些材料的组合：Sn96Ag4、SnCu0.7Ni、Sn95Ag4Cu1、Sn96Ag4、Sn95.5Ag3.5和/或Cu，并且用于保持装置的材料优选包括由下列材料之一或其组合的合成材料：聚邻苯二甲酰胺(PPA)和/或聚苯硫醚(PPS)。 [0038] 示例性地列出上面提到的材料的熔化温度： [0039] [0040] 由此，钎焊材料的熔化温度值与保持装置材料的熔化温度值的商数在不同的材料组合中处在1.23与1.40之间的范围内，这与本发明的基本原理相一致。 [0041] 此外参照图2，沿箭头F1的方形指向的力F1用于将保持装置130在电马达内部相对于旋转中的换向器固定在保持装置130的固定分段160上。 [0042] 此外，通过碳刷140作用于换向器上的弹簧载荷产生了通过箭头F2示出的反作用力。 [0043] 如上面已经示出地，这就此而言是有意义的，其中在保持装置130的材料升温时，碳刷接触面150与换向器之间可靠的电接触可能无法再得到保证，因为保持装置130的一般由合成材料构成的材料可以说“移位离开”并且不再保证保持装置130或碳刷140与换向器之间受限定的间距。为了避免这种状况，本发明提出一种上面提到的材料的组合，但其中，也可以考虑具有适当特性(也就是熔化温度)的其他材料。 [0045] 还要注意的是：本发明不仅能够用在汽车领域，而且能够用于各种其中需要电气装置(例如电马达)所以的一次性温度保护机构的领域中。 [0046] 附图标记列表 [0047] 10 钎焊限流器 [0048] 20 钎焊限流器的纵轴线 [0049] 30 钎焊限流器的金属线分段 [0050] 40 钎焊限流器的金属线分段 [0051] 50 钎焊限流器的金属线端部 [0052] 60 钎焊限流器的金属线端部 [0053] 70 钎焊部位 [0054] 80 钎焊限流器的其他金属线端部 [0055] 90 钎焊限流器的其他金属线端部 [0056] 100 钎焊限流器的铁芯 [0057] 110 钎焊限流器的分段 [0058] 120 钎焊限流器的分段 [0059] 130 保持装置 [0060] 140 电流输送机构/碳刷 [0061] 150 碳刷接触面 [0062] 160 保持装置的固定分段。 |
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