CN103138458A - 用于电刷换向式电动机的电刷盖及电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电刷换向式电动机的电刷盖。所述电刷盖包括至少一个杆状电刷，所述杆状电刷借助于螺栓围绕轴线可旋转地安装在所述电刷盖处。根据本发明，所述螺栓至少部分地由弹性体的至少一个减振套筒包围。

Description

用于电刷换向式电动机的电刷盖及电动机

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序所述的用于电刷换向式电动机的电刷盖。这种一般的电刷盖包括围绕轴线可旋转地安装到电刷盖处的至少一个杆状电刷。设有螺栓以用于该可旋转安装。

背景技术

开篇所提及的类型的电刷盖公知于DE 29605114U1。

在以直流电流运转的电动机中，如果电动机的转子不是永磁式转子，则在转子的轴上设置换向器，换向器使得电流在正确的时间交替地施加到不同的转子绕组上。换向器的集电器装有位于其表面区域处的多个区段，所述区段遍及集电器的周向分布并且通常与两个碳刷或石墨刷或钢刷交替地滑动接触。所提供的电压施加到电刷上。转子线圈分别与集电器的一对区段电连接。通过转子的旋转，集电器的各个不同对的区段分别与两个电刷形成接触，以使电流总是施加在不同的转子线圈上。

为了确保电刷和集电器的区段之间的良好接触，电动机中的电刷被安装为紧抵集电器的区段预拉伸。由于碳刷或石墨刷长期受到磨损，必须经常更换。因此，电刷必须通过特殊的方式支撑在电动机中。通过现有技术已知用于电刷换向式电动机的两种不同类型的电刷盖。一种公知的设计被称为所谓的弹壳式电刷盖。弹壳式电刷是在井状通道（即所谓弹壳）中被引导并且借助于压力弹簧朝向集电器的表面区域预拉伸的石墨棒。引导该弹壳式电刷的轴或弹壳从集电器的外部朝向集电器的表面区域径向延伸。轴或弹壳是电刷盖（其在多数情况下被设置为电动机的单独部件）的零件。然而，轴或弹壳也可以与电动机的壳体一体形成。

除了公知的弹壳式电刷之外，电刷盖还可以装有第二种已知类型的电刷，其为所谓的杆状电刷。类似于唱机的一些拾声臂，杆状电刷被设计成如同钩状，并且可旋转地铰接在电刷盖处。由于其钩状形状，杆状电刷还称为蜗杆状电刷。钩状的杆状电刷的自由端抵靠在集电器的外周上并且紧抵集电器的外周预拉伸。为此，设有能够具有各种设计的对应的弹簧。电刷盖处的可旋转安装通常是借助于螺栓来实现的，这意味着借助于短轴部分来实现。可以将螺栓注入到电刷盖中或者压入电刷盖的对应钻孔中。将螺栓可旋转地安装到电刷盖中也是可行的。由于其形状的关系，在相同的电动机尺寸下，杆状电刷或蜗杆状电刷容许实现比弹壳式电刷更长的磨损长度，并且因此在直径较小的电动机的使用寿命方面，杆状电刷或蜗杆状电刷提供了显著的优势。

通常以极精确的方式来制造电动机的集电器，遵守极小的直径和同心公差。尽管如此，集电器的轻微的偏心以及集电器区段之间的转接处的极小的阶跃导致电刷克服弹簧力而周期性地偏转。这导致了振动，该振动从电刷经过电刷盖传递到电动机的其它零件，并且振动从这些电动机零件中作为声音发出。所引起的噪声的产生在许多应用中是不期望的。减少噪声产生的一种可能是尽可能精密且整体地设计传递零件。这主要涉及到支撑电刷的电刷盖。该措施的缺点是额外所需的安装空间及其较重的重量，以及增加电动机的制造成本。

从DE 3311271A1中已知一种具有弹壳式电刷的电刷盖，其中通过采用橡胶弹性插件来防止非期望的噪声产生。在中空壁的弹壳中引导电刷，中空壁的弹壳又由电刷盖的井状通道保持。橡胶弹性插件位于井状通道和布置于井状通道中的中空壁的弹壳之间。在DE 3311271A1中未给出用于防止具有杆状电刷的电刷盖中非期望的噪声产生的可能的解决方案。

从EP 1528656A1中已知也设计为用于安装弹壳式电刷的另一电刷盖。为了防止振动的传递，电刷盖被设计为两部分，其中在电刷盖的支撑弹壳式电刷的部分和电刷盖的与电动机的壳体连接的部分之间设置多个减振元件。这种隔离振动、两部分式的电刷盖设计理论上也能够转换到具有杆状电刷或蜗杆状电刷的电刷盖。然而，该构造需要相对大的结构容积。而且，制造和组装昂贵且耗时。

发明内容

因此，本发明的目的是改进开篇所提及的类型的电刷盖以实现在电动机中产生最小量的振动和噪声，其中电刷盖的构造应当简单且制造成本低廉。

该目的是通过独立权利要求1的特征来实现的。因此，如果螺栓至少部分地由弹性体的至少一个减振套筒包围，则出现根据本发明的方案。这以简单的方式极有效地防止了振动的传递。套筒优选地为中空筒状。然而，在此公开中术语套筒不一定被理解为筒状部件。还可构思其它设计，尤其是套筒的外周。优选地，套筒通过形状配合的方式在一定长度上抵靠螺栓并且抵靠例如电刷盖的外部部件而安放。

其它有益的实施例是从属权利要求的主题。

在本发明的一个优选的实施例中，螺栓被容纳在电刷盖的凹部中，优选地容纳在电刷盖的钻孔中，减振套筒布置在电刷盖的凹部的壁和螺栓之间。该设计能够尤其易于制造并且使得可将螺栓相应地精确地安装在电刷盖或减振套筒中，减振套筒布置在电刷盖的凹部和螺栓之间。该实施例还提供了仍能使用现有备用电刷的优点。在螺栓从电刷盖凸出的另一端处，螺栓能够被设计成与杆状电刷一体的整体件，或者可被压入杆状电刷的钻孔中。螺栓还能够可旋转地安装到杆状电刷的钻孔中，从而实现杆状电刷的双重可旋转安装，即螺栓和电刷盖之间以及螺栓和杆状电刷之间的可旋转安装。

在本发明的另一实施例中，螺栓被容纳在杆状电刷的钻孔中，减振套筒布置在钻孔的壁和螺栓之间。这容许用减振件来改进现有的电动机。因此，如果螺栓与电刷盖一体形成，即例如将螺栓注入到电刷盖中，则该实施例也适用。如果螺栓被压入电刷盖的钻孔中或者可旋转地安装在该钻孔中，则当然该实施例也适用。

而且，弹性体的一个创造性的减振套筒可各自布置在电刷的钻孔和螺栓之间以及电刷盖的钻孔和螺栓之间。通过简单的方法，这样就能够实现对电刷振动的极高程度的减振。在该实施例中，还可构思的是，一个单减振套筒在螺栓的整个长度上延伸并且螺栓与减振套筒一起被插入到杆状电刷的钻孔中以及电刷盖的钻孔中。这能够减少所需部件的数量。

在本发明的一个实施例中，减振套筒被设置为单独制造的部件。

在本发明的另一优选的实施例中，减振套筒包括轴向确立锁定元件，所述轴向确立锁定元件与螺栓和/或壳体盖的对应的轴向确立锁定元件接合，或者与螺栓和/或杆状电刷的对应的轴向确立锁定元件接合。通过这样，部件能够彼此抵接紧固而不沿轴向偏移。作为确立锁定元件，优选地适用包围式径向弹簧和槽，径向弹簧和槽在安装状态下彼此接合。因此，减振套筒可优选地包括一个或多个包围式肋或弹簧，肋或弹簧接合壳体盖或杆状电刷的钻孔中的对应的包围式槽。包围式弹簧可被设计成使其能够由于套筒的弹性而被压缩，从而用于组装电刷盖的零件能够插入到彼此之中。例如，减振套筒可插入到电刷盖的钻孔中，其中，一旦减振套筒完全插入，分别形成在减振套筒的外周处的肋或弹簧就锁定到电刷盖钻孔的对应槽中的适当位置处。减振套筒的包围式的、径向凸出的肋还能够形成在减振套筒的两个正面处，以使它们形成向外部凸出的抵靠电刷盖的前侧和后侧安放的凸缘。为了轴向紧固螺栓，螺栓优选地在一点处略宽。通过这种方式，螺栓还能够包括例如凸出到外部的包围式肋或弹簧。

被设置为单独部件的减振套筒也能够胶粘到电刷盖的凹部中或者胶粘到杆状电刷的钻孔中，或者可胶粘到螺栓上。

在本发明的又一尤其优选的实施例中，螺栓包括第一部分和第二部分，所述第一部分安装到电刷盖的凹部中，所述第二部分安装到杆状电刷的钻孔中，并且螺栓包括位于第一部分和第二部分之间的径向凸出的、凸缘状的盘。该盘承担双重功能。一方面，该盘形成杆状电刷和电刷盖之间或杆状电刷和插入到电刷盖中的减振套筒的边缘之间的垫圈。另一方面，通过凸出的、凸缘状的盘来紧固螺栓以防其沿轴向偏移。

被表明为尤其有益的是，制成减振套筒的弹性体的硬度在70肖氏A级和85肖氏A级之间。通过这种材料品质，能够实现良好的减振，同时确保螺栓紧固安装。

在本发明的另一优选的实施例中，弹性体是热塑性体。通过这样，能够通过例如注塑成型来容易地制造根据本发明提供的减振套筒。作为可选方案，聚氨酯、硅酮橡胶或硫化弹性体适于用作减振套筒的材料。

通过两部件注塑成型将减振套筒注入到电刷盖的凹部中或者杆状电刷的钻孔中，使得制造尤其简单和低廉。通过这种方式，还能够通过注塑成型容易且廉价地添加上述设于两侧用于轴向紧固减振套筒的凸缘。而且，根据本发明提供的减振套筒随后牢固地连接到电刷盖或杆状电刷，从而电刷盖的组装无须提供任何额外的部件，使得组装简单且快速。

在本发明的另一优选的实施例中，减振套筒还能够牢固地联接到螺栓。此处，对于组装得到了相同的优点。例如，可将减振套筒硫化或注射到螺栓上，或者可以将减振套筒胶粘到螺栓上。

在本发明的又一尤其优选的实施例中，减振套筒的壁厚在0.3mm和0.7mm之间。已表明，通过这些壁厚，能够以相对少的材料来实现最佳的减振效果。

本发明另外提供了具有根据本发明的电刷盖的电动机。电动机可以为由永磁体励磁的直流电动机或电励磁的直流电动机。

附图说明

下面将参照附图更加详细地阐述本发明的一个实施例。在附图中：

图1示出了具有根据本发明的电刷盖的电动机的纵向截面；

图2示出了沿着图1的剖切线II的与电动机的轴线垂直的剖视图；以及

图3示出了图1的电刷盖的分解视图。

具体实施方式

在下面的说明中，相同的零件用相同的附图标记来标注。如果附图包含在相关附图说明中未明确讨论的附图标记，则参照之前对附图的描述。

图1示出了具有根据本发明的电刷盖2的电动机1的纵向截面。电动机1包括壳体18，壳体18在右侧由电刷盖2封闭。电动机1另外包括转子组件和图中未示出的定子。转子组件由转子轴13、与转子轴13同轴布置的中空筒状的转子绕组16以及位于转子轴13上的集电器14构成。转子轴13经由相应的滚珠轴承19分别可旋转地安装在壳体18中或电刷盖2中。转子组件的绕组16包括多个线圈，线圈的连接件17各自与集电器14的区段15电连接。

从图2的剖视图中可以看出，电刷盖2包括两个杆状电刷3，杆状电刷3围绕图1所示的与转子轴13平行延伸的轴线5而可旋转地安装在电刷盖2处。两个杆状电刷各自包括头部区域31和邻近的弯钩32。弯钩32以恒定半径延伸到轴线5，杆状电刷3围绕轴线5可旋转地安装在电刷盖处。尤其从图1中可以看出，杆状电刷的头部区域31包括钻孔8，轴承螺栓4容纳在所述钻孔中，钻孔的轴线对应于旋转轴线5。杆状电刷3借助于弹簧12预拉伸，以使弯钩32的自由端33持续地挤压抵靠集电器14的区段15。在头部区域31处，两个杆状电刷与电动机1的两个电连接件20电连接。两个杆状电刷为石墨刷。

从图1和图3中能够看出杆状电刷3安装在电刷盖2处的确切类型。用于可旋转地安装杆状电刷的螺栓4包括第一部分41和第二部分42。在第一部分41和第二部分42之间，被实施为类似于凸缘的盘11从螺栓4径向凸出。螺栓4的第一部分41位于杆状电刷3的头部区域31的钻孔8中，而螺栓4的第二部分42被容纳在电刷盖2的钻孔7中，其中在钻孔7的壁和螺栓4的筒状的第二部分42之间布置弹性体的减振套筒。减振套筒用图1中的附图标记6来标注。尤其如图3所示，减振套筒6具有中空筒状的设计并且因此以形状配合的方式抵靠电刷盖2的钻孔7的壁并且抵靠螺栓4的第二部分42的外周而放置。径向凸出到外部的凸缘状肋91和92形成在减振套筒6的两端处并且防止减振套筒6沿纵轴线5的方向偏移。减振套筒6的左凸缘91以形状配合的方式抵靠电刷盖2的面向内的一侧放置。图3图示的右侧所示的凸缘92被容纳在电刷盖的相对侧的阶梯形槽10中。减振套筒6使得从旋转的集电器14传递到杆状电刷3并且因此传递到与杆状电刷连接的轴承螺栓4的振动几乎被吸收，以使振动几乎不会进一步传递到电刷盖以及传递到电动机的壳体18。

优选地，减振套筒6由热塑性弹性体构成，并且在制造电刷盖2时，通过两部件注塑成型的工艺将减振套筒6注入到电刷盖的对应的钻孔7中。优选地，电刷盖2由热塑性体构成，从而确保减振套筒6和电刷盖2之间的良好的结合。

如上文已述及的，指出减振套筒还能够制造为单独的部件。减振套筒还能够胶粘到电刷盖上。还可以将减振套筒与轴承螺栓4牢固地连接。

如图1所示，径向凸出到外部的轴承螺栓4的盘11分别用作杆状电刷和电刷盖之间或杆状电刷和减振套筒6之间的垫圈。减振套筒6的左凸缘91平坦地抵靠轴承螺栓4的盘11放置。因此，盘11还用于紧固轴承螺栓4以防止其沿轴向偏移。

Claims (10)

1.用于电刷换向式电动机（1）的电刷盖（2），所述电刷盖（2）具有至少一个杆状电刷（3），所述杆状电刷（3）借助于螺栓（4）围绕轴线（5）可旋转地安装在所述电刷盖（2）处，所述螺栓（4）至少部分地由弹性体的至少一个减振套筒（6）包围，其特征在于，所述螺栓被容纳在所述电刷盖的凹部（7）中，优选地容纳在所述电刷盖的钻孔中，所述减振套筒布置在所述电刷盖的所述凹部的壁和所述螺栓之间。

2.根据权利要求1所述的电刷盖（2），其特征在于，所述螺栓被容纳在所述杆状电刷的钻孔（8）中，所述减振套筒布置在所述钻孔的壁和所述螺栓之间。

3.根据权利要求1至2中的一项所述的电刷盖（2），其特征在于，所述减振套筒包括轴向确立锁定元件（91，92），所述轴向确立锁定元件与所述螺栓和/或壳体盖的对应的轴向确立锁定元件（10，11）接合，或者与所述螺栓和/或杆状电刷的对应的轴向确立锁定元件（10，11）接合。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的电刷盖（2），其特征在于，所述螺栓包括第一部分（41）和第二部分（42），所述第一部分安装到所述电刷盖的所述凹部（7）中，而所述第二部分安装到所述杆状电刷的钻孔（8）中，并且所述螺栓包括位于所述第一部分和所述第二部分之间的径向凸出的凸缘状盘（11）。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的电刷盖（2），其特征在于，所述弹性体的硬度在70肖氏Ａ级和85肖氏Ａ级之间。

6.根据权利要求1至5中的一项所述的电刷盖（2），其特征在于，所述弹性体是热塑性体。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的电刷盖（2），其特征在于，通过两部件注塑成型处理将所述减振套筒注入到所述电刷盖的所述凹部中或者注入到所述杆状电刷的所述钻孔中。

8.根据权利要求1至6中的一项所述的电刷盖（2），其特征在于，所述减振套筒与所述螺栓牢固地联接。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的电刷盖（2），其特征在于，所述减振套筒的壁厚介于0.3mm和0.7mm之间。

10.具有根据权利要求1至9中的一项所述的电刷盖（2）的电动机（1）。

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