CN102160261A - 电动机和电刷保持器弹簧 - Google Patents
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Abstract
一种电动机(1)，包括壳体(2)、容纳在壳体(2)内的定子、密封后盖(10)、在壳体(2)内可转动并装备有换向器(7)的转子(6)、用于为换向器(7)供电并包括与换向器(7)滑动接触的两个电刷(15)的电路(8)；电动机(1)包括两个电刷固定器套筒(14)和两个弹簧(17)，电刷(15)沿套筒(14)滑动，弹簧(17)在电刷固定器套筒(14)和相应的电刷(15)之间以将电刷推向换向器(7)的方式操作；套筒(14)和弹簧(17)形成用于为电刷(15)供电的电路(8)的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及有刷电动机，且具体来说涉及用于汽车应用的有刷电动机。
背景技术
现有技术已知具有内置过滤器和电动机动力供应电路的低功率有刷电动机，过滤器用于抑制由电动机运行引起的电磁噪声，电动机动力供应电路具体来说用于为附连到转子的换向器供电。过滤器和动力供应电路安装在电动机壳体和电动机后盖之间。
换向器由动力供应电路供电，动力供应电路包括安装在合适固定器套筒内的电刷，电刷被弹簧沿套筒推向换向器，这导致了电刷磨损。
电刷通过编结导体、通常为铜而连接到外部动力供应，且噪声被与电刷串联连接的简单的感应器抑制。
这些电动机具有运行温度限制，其不能在大于80度到85度的温度下运行而不严重地降低性能，而且，由于它们的内部除了基部外只有很少的空间用于过滤器而使得不满足电磁兼容性，且不是成熟的、常规的感应器。
在密封电动机情况中，这些方面甚至更差，因为电动机内产生的热不能通过强制的空气流移走。
这些电动机的领域缺点是编结的存在，其需要被特别地焊接到动力供应电路。
发明内容
本文中，本发明的主要技术目的是提出一种没有上述缺点的电动机。
本发明目标是提供一种紧凑型电动机，其冷却系统相对于现有技术电动机优化了。
本发明的另一目标是提供一种电动机，其满足电磁兼容性。
本发明的另一目标是提供一种电动机，其可快速且容易地安装。
本发明的所述技术目的和目标基本上通过权利要求1和根据权利要求1的一个或多个权利要求所述的电动机实现。
附图说明
参照附图中所示的电动机的较佳的、非限制性的实施例，在下文的详细描述中，本发明的其他特征和优点变得更明显，附图中：
-图1是根据本发明的电动机的示意性的、局部分解的立体图；
-图2是图1的电动机的细节的示意立体图；
-图3以示意性的、局部分解俯视平面图示出图2的细节；
-图4是示意性地示出图2的一部分细节的放大俯视平面图；
-图5是图1的电动机的细节的示意性俯视平面剖视图；
-图6是图5的细节的第二实施例的示意性俯视平面剖视图；
-图7是以方框示出的部分电路图，表示根据本发明的电动机的动力供应电路。
具体实施方式
参考附图，附图标记1表示根据本发明的电动机。
电动机1包括壳体2，壳体2容纳定子磁体，定子磁体适当地定位并安装以形成定子单元或定子，定子单元或定子因为是基本上已知的类型而未示出。
装备有换向器7的转子6容纳在壳体2内并以相对于定子转动的方式安装。
电动机1包括大致在换向器7处的动力供应电路8或电刷固定器电路8，具体在图2、3和4中示出。
电路8的部分电路图在图7中以框图示出并在下文中描述。
动力供应电路8较佳地根据现有技术“表面安装技术”(SMT)制造。
动力供应电路8包括用于安装部件的板9，电路8将在下文更详细描述并根据SMT制造并因此称为“表面安装装置”(SMD)。
在第一实施例中，安装板9呈常规的印刷电路板形式。
或者，为进一步改善板9的热交换能力，后者可以呈现有技术的绝缘金属基板(IMS)形式。IMS包括金属基底、电解质隔离器和导电铜层。
通常来说，如图7示意性示出的，板9具有蚀刻在其上的电轨迹，电轨迹组成电动机1的动力供应电路8。
电动机1包括后盖10，后盖10用于密封壳体2，且板9固定到后盖10。
有利的是，后盖10由诸如铝的导热材料制成。
板9以最大化板9和后盖10之间的热交换的方式连接到后盖10。
较佳地，板9具有平坦表面11，平坦表面11用于与后盖10接触。后盖10还具有用于联接到板9的相应平坦内表面12。
表面11和表面12之间的接触因此保证了最大的热交换。
电路8包括电磁噪声抑制过滤器13。
电路8还包括电刷固定器套筒14，电刷15在套筒14内滑动。
示例性示出的电动机1包括一对电刷15，电刷15沿直径线D彼此相对地安装。
图7中示意性示出的过滤器13包括如框图中示出的连接的一组三个电容C1、C2、C3和一对感应器L1、L2。
较佳地，电容C1和C2之间具有公共电位节点16。
节点16电连接到铝后盖10，后盖10构成电容C1和C2的电基准。
较佳地，后盖10通过螺丝钉26连接，螺丝钉26还用于将板9固定到后盖10。
第二螺丝钉26a与第一螺丝钉26一起作用以将板9固定到后盖10。
如上所述，电容C1、C2和C3以及感应器L1和L2是基本上已知类型的SMD部件。
应注意，感应器L1和L2是包括密封磁电路的类型以最小化磁通量分散。这些感应器已知为“屏蔽的”感应器。
根据本发明，电刷保持器套筒14还制造成可使用SMT装配有其它电路8。
因此，由于所有的部件，即电容C1、C2、C3，感应器L1、L2和电刷固定器套筒14放置在板9上并随后通过将组件放置在热洞内焊接，电路8的构造可观地简化。
因此，电路8具有用于对电动机1供电的一对端子A和B，电动机可通过该对端子A和B连接到外部动力源(未示出)。
应注意，相比于传统电刷固定器的安装，使用SMT的电刷固定器电路8的构造还大大地减少了装配时间。
为达到大部分该优点，去掉用于将电刷连接到外部动力电路的编结连接是重要的。
根据本发明的电动机包括弹簧17，弹簧17在每个电刷固定器套筒14和相应电刷15之间起作用以使得电刷15与换向器7接触。
每个弹簧17还用于为相应电刷15供电。
根据本发明，如在图7中清楚地示出，每个弹簧17提供电刷15和相应固定器套筒14之间的电连接，其又可连接到外部动力源。
换言之，在根据本发明的电动机1中，弹簧17是多功能的，即，每个弹簧对电刷15施加一朝向换向器7的恒定压力且同时确保电刷15和套筒14之间的电接触。
为简化，参照单一套筒14-弹簧17-电刷15组件，注意下文。
如图5和6所示，弹簧17呈合适地金属带30的成形件的形式。
带30由弹簧钢制成，较佳地是不锈的。
如随着说明书的继续将变得更清楚的那样，根据本发明，带30形成弹簧17的第一层，其它两层金属施加到该第一层。
弹簧17具有中部18、18a以及两端部19、20。
端部19、20卷曲，即是说，它们具有盘绕形状或以螺旋缠绕并用于与套筒14连接起来。
在图5示出的实施例中，弹簧17的中部18大致是直线的。
在图6所示替代实施例中，为了随着说明书的继续而变得更清楚的目的，中部18a是曲线的。
应注意，图1和3中，弹簧17示出为起作用中构造，假设其插入套筒14内。
部分18设计成与电刷15接触并将电刷15推向换向器7。如上所述，该推动动作较佳地是恒定的。
更详细地看，电刷固定器套筒14内具有中心沟槽21，沟槽21部分地容纳弹簧17且电刷15沿其行进。
套筒14还具有第一和第二座22、23，其用于容纳上述的弹簧17的端部19、20。
具体参照图4，可观察到，实际上，一旦电刷15插入沟槽21，弹簧17的中部18沿半径线D沿方向V1推动，由此至少部分地展开端部19、20。
在根据图5的实施例的弹簧17的情况中，直线部分18采用曲线形状且部分19和20沿沟槽21的壁部分地展开。
换言之，直线段18弯入沟槽21以使得弹簧17能够插入沟槽。
在弹簧17成形成如图6所示的情况中，中部18a保持其曲率大致不变。
使用中，弹簧17插入电刷固定器套筒14，部分19和20插入座22和23。
弹簧17被推入沟槽21且带30的一部分在端部从螺旋形展开。
图4示出一旦装配好换向器7，部分19和20如何倾向卷曲，即，带30再次卷曲，赋予中心部分18沿线D在沟槽21内沿方向V2的运动。该运动将电刷15沿方向V2推抵换向器7以使电动机1运行。
应注意，以此方式形成的弹簧17使得能够使用沟槽21的全部长度，使得能够使用使电动机1可分类成“长寿命”或“极长寿命”装置的长度的弹簧15。
为了保证电刷15、弹簧17、套筒14以及外部动力供应电路之间的电连接，套筒14由金属制成。
还有利的是，弹簧17涂敷有导电材料，因为通常制成弹簧17的钢不能提供满意的电气性能。
如图5和6中所示，电刷15具有由导电材料制成的涂层24。
在所示的较佳实施例中，涂层24通过电镀施加到弹簧17，即，弹簧17电镀有导电材料。
作为示例，涂层24由铜、银或金制成。较佳地，铜涂层具有在5μm和10μm之间的厚度S。
为了增强导电涂层24的耐用性并保护涂层免受例如侵蚀，每个弹簧17在第一、导电的涂层24上设有第二、保护性的涂层24a。
较佳地，第二、保护性的涂层24a由镍制成，其除了保护之外，还提供机械强度和好的传导率。
较佳地，第二、镍涂层24a具有在1μm和2μm之间的厚度S1。
因此，弹簧17采用多层弹簧17的形式。
成带状件30形式的弹簧钢芯构成第一层并赋予弹簧17钢的良好机械强度以及弹性性能；导电材料涂层24构成第二层，使弹簧17具有令人满意的导电性，从而使得弹簧17可正确地供电；且，最后，除了不阻碍导电率，第二涂层24a构成第三和最后层，其保护导电涂层24并增强其耐用性。
为了保证弹簧17和相应电刷15之间好的电连接，电刷15具有后部25，后部25导圆角，使得进入与弹簧17接触的表面能够尽可能大。
换言之，电刷15的曲率最大化弹簧17和电刷15之间的接触点，从而优化它们之间的导电率。
具体来说，优化的接触通过弹簧17的中部18获得，其如上所述也在沟槽21内弯曲。
应注意，有利的是，如果部分18a也弯曲，如图6所示，则进一步改善电性能。
实际上，如图3所示，弹簧17具有内表面18b，内表面18b进入与电刷15接触。
具体来说，内部接触表面18b位于弹簧17的中部18、18a。
电刷15还具有与弹簧17较佳的接触的表面15a。
有利的是，接触表面15a位于倒圆角部分25。
弹簧17和套筒14之间的接触尤其分别出现在座22、23的区域22a和区域23a。
实际上，不再需要提供金属编结件来为电刷15供电和跟随其沿套筒的移动。
因此，由于在用SMT焊接SMD部件后，足够将套筒14、弹簧17以及电刷15放入位置，从而可观地促进了装配。
电容C1、C2、C3和屏蔽的感应器L1、L2的使用使得过滤器13的构造具有增强的性能，这保证了电动机1好的电磁兼容性。
构造在板9上并直接与后盖10接触的电刷固定器电路8非常有效地散热，从而运行电动机1甚至在120摄氏度-125摄氏度范围的温度下运行，后盖10较佳地是铝的。
应注意，该热性能可通过密封类型的电动机1获得，其是本发明的较佳实施例。
本发明还可有利地应用到敞开式电动机。
以上所述的本发明易于用作工业应用且可用若干方式来改进和应用而不脱离本发明概念的范围。此外，本发明的所有细节均可由技术等效的部件所代替。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电动机，包括：
壳体(2)；
定子，所述定子容纳在所述壳体(2)内；
后盖(10)，所述后盖(10)封闭所述壳体(2)；
转子(6)，所述转子(6)在所述壳体(2)内旋转并装备有换向器(7)，
换向器(7)供电电路(8)，所述供电电路(8)包括至少一个电刷(15)，所述至少一个电刷(15)与所述换向器(7)滑动接触；
至少一个电刷固定器套筒(14)，所述电刷(15)在所述电刷固定器套筒(14)内滑动；
至少一个弹簧(17)，所述弹簧(17)在所述电刷固定器套筒(14)和相应的电刷(15)之间以将所述电刷(15)推向所述换向器(7)的方式操作；
所述电动机特征在于，所述供电电路(8)包括用于为所述电刷(15)供电的所述套筒(14)和所述弹簧(17)，每个弹簧(17)形成每个电刷(15)和相应的固定器套筒(14)之间的电连接，所述固定器套筒(14)又连接到外部电源。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)包括至少一层导电材料的第一涂层(24)。
3.如权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述第一涂层(24)的厚度(S)在1μm和10μm之间。
4.如权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，所述涂层(24)包括铜。
5.如权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述第一涂层(24)的厚度(S)在5μm和10μm之间。
6.如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)包括第二保护涂层(24a)。
7.如权利要求5所述的电动机，其特征在于，所述第二涂层(24a)包含镍。
8.如权利要求7所述的电动机，其特征在于，所述第二涂层(24a)厚度(S1)在1μm和2μm之间。
9.如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)具有中部(18、18a)，所述中部(18、18a)用于与所述电刷(15)形成电接触。
10.如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述中部(18a)是曲线的。
11.如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述电刷(15)具有倒圆角后部(25)，所述后部(25)用于使与所述弹簧(17)的接触点最大化。
12.如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)具有至少一个端部(19、20)，所述端部(19、20)用于与所述套筒(14)形成电接触。
13.如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)具有至少一个以螺旋卷曲的端部(19、20)，当所述端部(19、20)重新缠绕到其本身上时，将所述电刷(15)压抵所述换向器(7)。
14.如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述供电电路(8)包括安装板(9)和附连到所述板(9)的多个SMD类型部件(13、14)。
15.如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述板(9)固定到所述后盖(10)以通过所述后盖本身将热量散开。
16.如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述套筒(14)是SMD类型。
17.如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述供电电路(8)包括电磁噪声抑制过滤器(13)，所述电磁噪声抑制过滤器(13)包括SMD类型部件并容纳在所述壳体(2)内。
Claims (19)
- 一种电动机，包括：壳体(2)；定子，所述定子容纳在所述壳体(2)内；后盖(10)，所述后盖(10)封闭所述壳体(2)；转子(6)，所述转子(6)在所述壳体(2)内旋转并装备有换向器(7)，换向器(7)供电电路(8)，所述供电电路(8)包括至少一个电刷(15)，所述至少一个电刷(15)与所述换向器(7)滑动接触；至少一个电刷固定器套筒(14)，所述电刷(15)在所述电刷固定器套筒(14)内滑动；至少一个弹簧(17)，所述弹簧(17)在所述电刷固定器套筒(14)和相应的电刷(15)之间以将所述电刷(15)推向所述换向器(7)的方式操作；所述电动机特征在于，所述供电电路(8)包括用于为所述电刷(15)供电的所述套筒(14)和所述弹簧(17)。
- 如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)包括至少一层导电材料的第一涂层(24)。
- 如权利要求2所述的电动机，其特征在于，所述第一涂层(24)的厚度(S)在1μm和10μm之间。
- 如权利要求2或3所述的电动机，其特征在于，所述涂层(24)包括铜。
- 如权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述第一涂层(24)的厚度(S)在5μm和10μm之间。
- 如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)包括第二保护涂层(24a)。
- 如权利要求5所述的电动机，其特征在于，所述第二涂层(24a)包含镍。
- 如权利要求7所述的电动机，其特征在于，所述第二涂层(24a)的厚度(S1)在1μm和2μm之间。
- 如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)具有中部(18、18a)，所述中部(18、18a)用于与所述电刷(15)形成电接触。
- 如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述中部(18a)是曲线的。
- 如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述电刷(15)具有倒圆角后部(25)，所述后部(25)用于使与所述弹簧(17)的接触点最大化。
- 如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)具有至少一个端部(19、20)，所述端部(19、20)用于与所述套筒(14)形成电接触。
- 如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述弹簧(17)具有至少一个以螺旋卷曲的端部(19、20)，当所述端部(19、20)重新缠绕到其本身上时，将所述电刷(15)压抵所述换向器(7)。
- 如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述供电电路(8)包括安装板(9)和附连到所述板(9)的多个SMD类型部件(13、14)。
- 如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述板(9)固定到所述后盖(10)以通过所述后盖本身将热量散开。
- 如任何前述的权利要求所述的电动机，其特征在于，所述套筒(14)是SMD类型。
- 一种电动机电刷固定器弹簧，所述弹簧由金属带形成并具有中部(18、18a)和至少一个以螺旋卷曲的端部(19、20)，其特征在于，所述弹簧包括至少一层导电材料涂层(24)。
- 如权利要求17所述的弹簧，其特征在于，所述中部(18a)具有曲线轮廓。
- 如权利要求16或17所述的弹簧，其特征在于，所述弹簧包括在所述带(30)上的第二保护涂层(24a)。
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