CN103151868A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机(1)，其具有容纳该电机(1)的电激励的转子(2)和定子(10)的机器壳体(5)，以及具有固定在该机器壳体(5)上的电子装置(18)，所述电子装置经由至少一个滑动触点(11、12)与所述转子(2)的励磁绕组(3)电连接，所述滑动触点由至少一个为所述转子(2)配置的滑环(13、14)和至少一个为所述电子装置(18)的电刷(15、16)组成，其中，电刷(15、16)可支承地设置在电刷支架(20)中。在此规定，所述电刷支架(20)可更换地固定在所述电子装置(18)的导引凹部(27)中。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机，具有容纳该电机的电激励转子和定子的机器壳体，以及具有固定在所述机器壳体上的电子装置，所述电子装置经由至少一个滑动触点与所述转子的励磁绕组电连接，所述滑动触点由至少一个为所述转子配置的滑环和至少一个为所述电子装置配置的电刷组成，其中，所述电刷可支承地设置在电刷支架中。

背景技术

开头部分所述类型的电机在现有技术中是公知的。这种电机具有转子和定子，转子和定子至少局部地设置在机器壳体中。借助于电子装置对电机进行控制。这表明，电子装置与电机的转子和/或定子电连接，从而将电流导引至转子的励磁绕组和/或定子的励磁绕组。因为在电机的运转过程中转子相对于机器壳体进而相对于电子装置旋转，所以经由滑动触点建立电子装置与转子之间的电连接。滑动触点由至少一个滑环和至少一个电刷组成。在此，滑环对应于转子配置并且例如设置在转子轴上，转子以不可相对转动的方式设置在转子轴上。与此相对，电刷对应于电子装置设置，并且由此通常是位置固定的。

由于电刷与滑环之间的滑动接触会出现磨损，特别是电刷的磨损。因此，电刷至少可以在径向上(参照电机的纵轴线或转子的旋转轴线)受到支承。通常，电刷借助于弹簧元件在滑环方向上受到挤压。以这种方式可以使电刷的磨损得到补偿。电刷可支承地设置在电刷支架中。优选，电刷这样支承在电刷支架中，即，使电刷仅可以在径向方向上运动，即特别是在朝向滑环的方向上运动。通常，电刷支架与电子装置固定且不可脱离地连接。在装配电机时，电子装置直接通过三个螺栓固定在机器壳体上，特别是固定在机器壳体的轴承盖上。

现有技术公知的例如有文献DE 102004004745A1。其中示出了一种用于电机的电刷支架，该电机具有定子和转子。该电刷支架设有四个用于多个碳刷的容纳槽(Aufnahmeschacht)。在此，所有四个容纳槽都配备有碳刷，并且碳刷成对地并联。

由于磨损，必须要不时地更换电刷。然而，由于上文所述的电刷支架在电子装置上的永久性固定，必须要总是将整个电子装置与电刷支架一起进行更换。这样致使电刷的更换耗费大且成本高。

发明内容

与此相对，具有权利要求1的特征的电机具有的优势是，更简单、更利于成本地实现电刷的更换。为此，根据本发明规定，使电刷支架可更换地固定在电子装置的导引凹部中。电刷例如永久性保持在电刷支架中，对此，优选这样封闭电刷支架，即，使电刷不能够从电刷支架中取出。那么为了独立于电子装置而实现电刷的更换，使电子装置具有导引凹部。电刷支架可更换地固定在该导引凹部中。例如，导引凹部是设置在电子装置中的用于电刷支架的径向凹部或径向容纳部。在电机装配时，能够以简单的方式和方法将电刷支架装入到导引凹部中。然后使电刷支架可拆卸地固定在导引凹部中，从而实现更简单、更利于成本的更换。

因此，也可以在不拆卸或不更换电子装置的前提下进行对电刷的更换。在此，电刷与电刷支架一起从导引凹部中取出，并且将带有新电刷的新电刷支架插入到导引凹部中。在实现了电刷支架与电子装置的电接触之后，可以使电机重新投入运转。电子装置例如设有功率电子器件、过滤器组件，特别是EMV过滤器组件、和/或电子器件的冷却体。导引凹部可以在此位于这些元件的任意一个之中。然而特别优选地，为过滤器组件或电子器件的冷却体配置导引凹部。

通常，为了对励磁绕组供应电流需要至少两个滑动触点。相应地设置多个、特别是两个滑环以及多个、同样优选两个电刷。在此，在一个电刷支架中可以设置多个电刷。电刷有利地在轴向方向上相互间隔地设置。该方案同理适用于为转子配置的滑环。

由本发明的扩展方案可知，电刷支架在导引凹部中的固定为力配合形式或形状配合形式。原理上，电刷支架能够以任意方式固定在导引凹部中，只要这种固定能够拆卸，即，使电刷支架那个连同电刷一起进行更换。例如，固定是力配合形式，其中，电刷支架可以这样压入到导引凹部中，即，使电刷支架随后通过压制力、即力配合地保持在导引凹部中。可替换或附加地，还可以设置形状配合式固定。该形状配合式固定特别以后部咬合连接(Hintergriffsverbindung)或卡合连接的形式而存在。

由本发明的扩展方案可知，借助于具有卡合元件和配对卡合元件的卡合连接结构建立形状配合连接。卡合连接结构形成后部咬合连接，该后部咬合连接使电刷支架在导引凹部中固定在装配位置上。在装配过程中，通常卡合元件这样弹性偏移，即，使电刷支架能够装入到导引凹部中。如果电刷支架在导引凹部中到达该它的装配位置，那么卡合元件就到达至卡合位置，在该卡合位置中，卡合元件与配对卡合元件共同作用，以将电刷支架保持在导引凹部中或装配位置中。例如为导引凹部配置卡合元件，并且卡合元件由此位于电子装置上。与此相对，配对卡合元件位于电刷支架上。可替换地，当然还可以这样设计，即，使卡合元件位于电刷支架上，而使配对卡合元件位于电子装置上。

由本发明的扩展方案可知，经由螺纹连接结构建立所述电子装置与所述电刷支架之间的电连接。上文所述的电刷支架在导引凹部上的力配合和/或形状配合的固定通常仅用于电刷支架的机械固定。另外，还必须建立电子装置与电刷支架或与设置在电刷支架中的电刷之间的电连接。为了该目的设置螺纹连接结构。为了该目的，螺纹连接结构具有至少一个导电的接触螺栓，该接触螺栓既与电子装置的接线端或触点电连接、又与电刷支架的接线端或触点电连接。然后，经由该接触螺栓可以使电流从电子装置到达电刷支架，并由此经过滑动触点到达转子的励磁绕组。与此相反，在这种类型的电接触过程中还可以设计成，使电刷支架仅借助于螺纹连接结构而保持在导引凹部中。

由本发明的扩展方案可知，螺纹连接结构包括至少一个螺栓，所述螺栓沿轴向方向或径向方向设置。该螺栓对应于上文提及的接触螺栓。螺栓在原理上能够以任意形式设置，然而特别优选使螺栓的纵轴线(参照电机或转子的纵轴线或旋转轴线)指向轴向方向或径向方向。还优选，螺纹连接结构在电机装配之后可从外部进行操作。这一点特别适合于螺栓的螺头。

由本发明的扩展方案可知，通过插拔式连接件建立电连接。即，可以用插拔式连接件替换螺纹连接结构。插拔式连接件相对具有的优势在于其能够更快速更简单地拆卸。通常，插拔式连接件具有公配件和母配件。公配件设有至少一个指向外的接触销，而母配件具有用于容纳该接触销的接触孔。公配件可以设置为插头或嵌入插头；母配件则可以设置为联接器或插座。插拔式连接件的公配件或者母配件位于电刷支架上，而则为电子装置配置相应的另一个配件。在此，相应的另一个配件位置固定地位于电子装置上，或者可替换地经由电线灵活地与电子装置电连接。当然，也可以实现相反的实施方案，即，一个配件位置固定地位于电子装置上，而另一个配件则经由电线灵活地与电刷支架电连接。

由本发明的扩展方案可知，借助于弹簧元件建立电连接，所述弹簧元件朝向所述电刷支架的触点方向挤压触点，或反向进行。在该实施形式中优选规定，在将电刷支架装入到导引凹部中而位于装配位置上之后自动存在电连接。为了该目的，触点这样相互设置，即，在将电刷支架装入到导引凹部中之后使触点能够相互形成电连接。为了该目的，特别设有弹簧元件，弹簧元件朝向电刷支架的触点方向挤压电子装置的触点。电子装置与为其配置的触点之间的电连接原理上可以通过任意形式建立。例如经由弹簧元件实现该电连接。当然，还可以如此替换这里所述的实施形式，即，为电刷支架配置弹簧元件，从而朝向电子装置的触点挤压其触点。

由本发明的扩展方案可知，借助于形状配合连接、特别是卷边连接(Crimpverbindung)建立电连接。在这种实施形式中，电子装置的触点与电刷支架的触点在电刷支架装配到导引凹部中之后通过形状配合连接而电连接。在此特别设计建立卷边连接，即，使两个触点卷边。

由本发明的扩展方案可知，通过所述电子装置的至少一个触点与所述电刷支架的至少一个触点的材料配合连接建立电连接。可以设置材料配合连接来替换上文所述的形状配合以及力配合连接，以建立电连接。材料配合连接在此优选理解为熔焊连接或钎焊连接。材料配合连接使电子装置的触点与电刷支架的触点相接，其中，使用导电材料作为连接材料。

由本发明的扩展方案可知，电刷支架容纳至少两个在轴向方向上间隔设置的电刷；和/或设有多个在圆周方向上错开设置的导引凹部，这些导引凹部分别容纳一个电刷支架。为了对转子的励磁绕组供电，通常需要至少两个滑动触点。出于该原因而设有至少两个滑环和至少两个电刷。这些电刷可以设置在一个总的电刷支架中，其中，这些电刷特别优选在轴向方向上相互错开或相互间隔地设置。附加地或可替换地，为了改善电子装置与励磁绕组之间的电连接，还可以为各个滑环配置多个在圆周方向上错开设置的电刷。这些电刷设置在导引凹部中，导引凹部同样相应地在圆周方向上错开设置。在此，每个导引凹部容纳至少一个电刷支架。

电刷支架或其所属的电刷可以仅在圆周方向上错开设置，即在轴向方向上设置在相同的位置上。在这种情况下，设置在相同的轴向位置上的电刷优选相互并联。由此可以改善电连接的可靠性。当然还可以规定，导引凹部或电刷尽管在圆周方向上错开设置，但是除此之外还在轴向方向上相互间隔设置。也可以实现这两种实施形式的结合。在这样的实施方案中，对于每个轴向位置设有至少两个在圆周方向上错开设置的导引凹部和相应的电刷。

本发明还涉及一种用于制造电机的方法，特别是根据前述实施方案的电机。在制造电机时或在电机装配时规定，电刷可支承地设置在电刷支架中，然后将电刷支架与电刷一起装入到电机的电子装置的导引凹部中，并且以可替换的方式固定在该导引凹部中。在此，该固定仅设在电刷支架与电子装置之间。电刷并不是直接地、而是仅间接地经由电刷支架与电子装置连接。

此外，本发明涉及一种用于更换电机的电刷的方法，特别是根据前述实施方案的电机。在此规定，将第一电刷与第一电刷支架一起从电子装置的导引凹部中取出，然后将第二电刷与第二电刷支架一起装入到电子装置的导引凹部中。接下来，使电刷支架可更换地固定在导引凹部中。

附图说明

接下来，结合附图中所示的实施例以不限制本发明的方式对本发明进行详细说明。在此示出了：

图1为电机的纵截面图，其中，电子装置具有导引凹部，电刷支架可支承地设置在导引凹部中，该电刷支架与通向转子的励磁绕组的电刷一起构成；

图2为电机的侧视图；

图3为图2所示电机的局部详细示图；

图4为电刷支架的第一实施形式的示意图；

图5为电刷支架的第二实施形式的示意图；

图6为电刷支架的第三实施形式的示意图；

图7为电刷支架及设置于其中的电刷的示意图；

图8为电刷支架的侧向截面图；以及

图9为电刷支架的局部截面图。

具体实施方式

图1示出了一种电机1的纵截面图，该电机例如可以用作电动马达、发电机或定子发电机、特别是增压回收系统。电机1具有转子2，该转子设有励磁绕组3。转子2在此为电激励转子2。转子2以不可相对转动的方式设置在转子轴4上，并且通过该转子轴可转动地支承在机器壳体5中。该机器壳体主要由轴承盖6和7组装而成，在轴承盖中还固定有轴承8和9、特别为滚珠轴承，以将转子轴4支承在机器壳体5中。电机1的定子10在两侧通过轴承盖6和7来固定。励磁绕组3的通电通过滑动触点11和12来实现。滑动触点11和12分别由滑环13或14和电刷15或16组成。滑环13和14安装在转子轴4上、并且经由同样位于该转子轴上的电连接件(未示出)而与励磁绕组3形成电连接。

将滑动触点11和12连同各自的滑环13和14以及电刷15和16配置给一个滑动接触组件17。电刷15与滑环13电连接，电刷16与滑环14电连接。以这种方式，当电机1运转时，可以经由励磁绕组3的滑动触点11和12、从电子装置18输入电流。电刷15和16在轴向上(参照电机1的纵轴线或转子2的旋转轴线19)相互间隔设置。电刷位于电刷支架20中，在电刷支架中，电刷在径向上(同样参照旋转轴线19)可移动地受到支承。在电刷支架20中设有弹簧元件21和22，其中，弹簧元件21在径向上向内挤压电刷15，弹簧元件22在径向上向内挤压电刷16，在径向上向内也就是指朝向转子轴4或滑环13和14的方向。弹簧元件21和22用于将电刷15和16压在滑环13和14上。

为每个电刷15和16配置导线23或24，导线特别以绞合线的形式存在。导线23在其一侧连接电刷15，而在其另一侧连接导电轨25。电刷16经由导线24与导电轨26(这里不可见，因为导电轨26位于导电轨25的后面)电连接。电刷支架20固定在电子装置18的导引凹部27中。特别是，该导引凹部27位于电子装置18的壳体28中，特别位于电子装置18的这里未示出的过滤器组件(例如EMV过滤器组件)中。可替换地，也可以为电子装置18的冷却体或其他元件配置导引凹部27。电刷支架20可更换地固定在导引凹部27上。这表明，特别是为了更换电刷15和16中的至少一个，可以使电刷支架(仅)与电刷一起从导引凹部27取出，并且用一个带有新电刷15和16的新电刷支架20来替代。

电刷支架20在导引凹部27中的固定可以设计成力配合或形状配合的形式。在力配合形式下，电刷支架20压入导引凹部27中，由此使电刷支架通过夹持作用保持在导引凹部中。然而优选采用形状配合固定，特别是以卡合连接结构29的形式。该卡合连接结构由卡合元件30和配对卡合元件31组成。这里，卡合元件30设置为卡合片。在电机1装配时，特别是在电刷支架20装入导引凹部27中时，卡合元件30从初始位置弹性偏离。如果电刷支架20到达其在导引凹部27内的最终装配位置，那么卡合元件30可以弹性地至少部分地返回其初始位置。在这种情况下，该卡合元件与配对卡合元件31后部接合，从而在卡合元件30和配对卡合元件31之间建立卡合连接，以形成卡合连接结构29。

在这里所示的实施形式中，卡合元件30位于电子装置18上或该电子装置的壳体28上。配对卡合元件31由电刷支架20一个区域、特别是由轴向突起部构成。反之，当然也可以使卡合元件30位于电刷支架20上，而使配对卡合元件31位于电子装置18上。

除了在电刷支架20与电子装置18或电子装置的壳体28之间借助于卡合连接结构29建立机械连接之外，还必须在电子装置18与电刷支架20之间建立电连接。这一点例如通过螺纹连接结构32来进行，该螺纹连接结构具有数量与导电轨25和26的数量相应的螺栓33和34，其中，螺栓34由于设置在螺栓33的后面而不可见。由此，通过螺栓33使导电轨25、通过螺栓34使导电轨26，以及相对应地使电刷15或16与电子装置18形成电连接。

可替换地，当然还可以用其他的方式和方法建立电连接，例如通过插拔式连接、借助于弹簧元件、借助于形状配合连接或通过材料配合连接。螺栓33和34移动经过电子装置18的触点35和36而与电子装置18的触点37或38螺接。为此，触点37和38构成为接触横轨，为接触轨配置螺母45和46，或者接触轨具有螺母45和46。螺母45和46设有用于容纳螺栓33和34的内螺纹。电刷支架20或突出于电子装置18的区域基本上由覆盖罩39罩住。通过将螺栓33和34拧入螺母45和46，使触点35和36朝向触点37和38的方向迫近。

图2示出了电机1的侧视图。可以清楚地看到螺栓33和34，通过这些螺栓在触点35和36与触点37和38之间分别建立电连接。还可以看到电刷支架20，该电刷支架借助于卡合连接结构29的卡合元件30而保持在导引凹部27中。在电刷支架20的拆卸过程中(例如在维护情况下)，必须首先卸下螺栓33和34，接着卸下卡合连接结构29。然后可以将电刷支架20从导引凹部27中顺利地取出。在这里所示的实施例中，卡合元件30是电子装置18的壳体28的一部分。然而，如上文所述，卡合元件30可以安装在电刷支架20上，并且接合到为导引凹部27配置的配对卡合元件31中(与RJ45-网络插接器的卡合连接相类似)。

图3示出了在图2中强调的区域的详细示图。可以看到卡合连接结构29的配对卡合元件31，即，其怎样与电刷支架20的配对卡合元件31共同作用。显然，为卡合元件30配置有操作件40，该操作件的面积大于卡合元件30的面积。借助于操作件40实现了对于卡合连接结构29的简单操作和拆卸，即，卡合元件30朝向背离配对卡合元件31的方向的弹性偏移。

图4以第一实施形式示出了电刷支架20。在该第一实施形式中，使触点37和38这样定向，即，在实现电刷支架20到导引凹部27中的装配之后，使螺栓33和34以各自的纵轴线对准轴向方向。如上文已经阐述的那样，触点37和38构成为螺母，从而使螺栓33和34可以拧入到螺母中。

图5示出了电刷支架20的第二实施形式。在该第二实施形式中，触点37和38实施为没有内螺纹，而电子装置18的触点35和36具有内螺纹。在该实施形式中，螺栓33和34首先贯穿经过触点37和38，然后与电子装置18的触点35和36进行螺接。

图6示出了电刷支架20的第三实施形式。这里，在电刷15和16与电子装置18之间经由插拔式连接件41建立电连接。

图7示出了电刷支架20的对应图1至图4所示实施形式之一的构造的示意图。只可以看到具有接触面42的电刷15，该接触面构成凹形，经由该接触面使电刷15与滑环13形成电连接。在电刷支架20中，每个电刷15或16都配置有弹簧元件21或22，弹簧元件朝向各个滑环13或14的方向挤压相应的电刷15或16。弹簧元件21构成为螺旋弹簧，并且在其内部容纳导线23，经由该导线使电刷15与触点37形成电连接。相应地，同理适用于电刷16和弹簧元件22。导线23和24在各自背向电刷15和16的一侧固定在支架43中，并且朝向触点37和38的方向穿过该支架。在支架43背向电刷15和16的一侧上，导线23和24与触点37和38例如经由挠性导体44电连接。可替换地，当然还可以使导线23和24直接连接到触点37和38上。

图8示出了电刷支架20以及覆盖罩39的横截面图。在此，电刷15和16处于电刷支架20装配到导引凹部27中之后所在的位置。在此，在弹簧元件21和22压缩的情况下，由滑环13和14在径向方向上将电刷压到支架43上。

最后，图9示出了电刷支架20在触点37和38区域中的局部横截面图。显然，触点37和38构成为接触轨，接触轨设置在螺母45和46与电子装置18的触点35和36(这里未示出)之间。在替换借助于螺栓33和34的螺纹连接结构32(同样未示出)时，那么使触点37和38夹持在螺母45和46与触点35和36之间，由此建立电连接。对此，触点37和38这样构成，即，该触点建立到相应的导线23或24的电连接。为了该目的，使导线至少局部地导引经过电刷支架20或电刷支架20的壳体47。

Claims (10)

1.一种电机(1)，具有容纳所述电机(1)的电激励的转子(2)和定子(10)的机器壳体(5)，以及具有固定在所述机器壳体(5)上的电子装置(18)，所述电子装置经由至少一个滑动触点(11、12)与所述转子(2)的励磁绕组(3)电连接，所述滑动触点由至少一个为所述转子(2)配置的滑环(13、14)和至少一个为所述电子装置(18)配置的电刷(15、16)组成，其中，所述电刷(15、16)可支承地设置在电刷支架(20)中，其特征在于，所述电刷支架(20)可更换地固定在所述电子装置(18)的导引凹部(27)中。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电刷支架(20)在所述导引凹部(27)中的固定为力配合形式或形状配合形式。

3.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，借助于卡合连接结构(29)建立形状配合连接，所述卡合连接结构具有卡合元件(30)和配对卡合元件(31)。

4.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，通过螺纹连接结构(32)建立所述电子装置(18)与所述电刷支架(20)之间的电连接。

5.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，所述螺纹连接结构(20)包括至少一个螺栓(33、34)，所述螺栓沿轴向方向或径向方向设置。

6.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，通过插拔式连接件(41)建立电连接。

7.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，借助于弹簧元件建立电连接，所述弹簧元件朝向所述电刷支架(20)的触点(37、38)方向或反向地挤压触点(35、36)。

8.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，借助于形状配合连接、特别是卷边连接建立电连接。

9.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，通过所述电子装置(18)的至少一个触点(35、36)与所述电刷支架(20)的至少一个触点(37、38)的材料配合连接建立电连接。

10.根据前述任意一项权利要求所述的电机，其特征在于，所述电刷支架(20)容纳至少两个在轴向方向上间隔设置的电刷(15、16)；和/或设有多个在圆周方向上错开设置的导引凹部(27)，这些导引凹部分别容纳至少一个电刷支架(20)。

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