CN104167854B - 用于电动马达的刷架及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动马达的刷架（10），具有在一刷架体（11）上的用于容纳碳刷（23、24）的碳筒以及两个用于检测一与所述刷架（10）配合作用的电枢轴（16）的转动角度位置的传感器元件（34至36），其中，所述两个传感器元件（34至36）布置在所述刷架体（11）上的容纳空位（31至33）上，所述容纳空位以错开的角度位置（ß，γ）相互布置。根据本发明，所述刷架体（11）具有三个容纳空位（31至33），其中两个容纳空位（31至33）装备一传感器元件（34至36），并且第二和第三容纳空位（32、33）关于第一容纳空位（31）的位置以与所述第一容纳空位（31）错开的角度位置（ß，γ）布置。

Description

用于电动马达的刷架及其应用

技术领域

本发明涉及一种用于电动马达的刷架。此外，本发明涉及根据本发明的刷架的应用。

背景技术

用于电动马达的刷架从现有技术中已经公知并且例如在机动车中的舒适驱动器的情况下用于检测电动马达的电枢轴的角度位态。这种舒适驱动器例如理解为车窗升降驱动器、天窗驱动器、座位调整驱动器或类似装置。所述电枢轴的角度位置的检测因此是有意义的，因为知道了所述电枢轴的角度位态之后可以推断出需调整的元件、例如窗玻璃或天窗的（中间）位置，该中间位置位于需调整的元件的两个终端之外，该中间位置根据所述舒适驱动器的应用的不同，在某些情况下由终端开关来检测。

在现有技术中，所述电枢轴的角度位置的检测经由两个以霍尔元件为形式的传感器元件来进行，所述传感器元件布置在刷架上，并且其无接触地检测位置固定地布置在电枢轴上的磁体元件的位置，所述磁体元件在电枢轴转动的情况下经过所述传感器元件。在此情况下，由于一评价逻辑电路，不仅能够检测所述电枢轴的绝对角度位态，也能够检测所述电枢轴或者说所述电动马达的转动方向。知道了与所述电动马达或者说所述电枢轴配合作用的传动器装置的几何特性之后，可以由此计算出需调整的元件的准确位置。如果要更准确地检测所述电枢轴的位置，则必须在所述电枢轴上布置更多的磁体元件。这样，在布置了两个通常环形的分别具有180°的圆周的磁体元件的情况下，能够在180°上准确地实现所述电枢轴的角度的位置确定，在三个分别具有120°的圆周的磁体元件的情况下，能够实现所述电枢轴的转角的120°的分辨率等等。实际上例如根据技术要求的不同并且可由电子装置来评价，使用直至六个或更多个磁体元件，其中，每一个都具有60°的圆周。根据驱动器的要求或者说其具体应用的不同，尤其出于成本原因，得出了在所述电枢轴上的不同数量的磁体元件。在此重要的是，为了一对一地确定所述电枢轴的角度位置，所述传感器元件在所述刷架上的位置必须与所述磁体元件的数量协调一致。

因此，迄今为止，为了检测具有不同数量的磁体元件的电枢轴，通常根据所应用的电枢轴的不同或所应用的磁体元件数量的不同，分别设置一特殊的刷架，其根据所应用的磁体的数量将其两个传感器元件容纳在为此设置的容纳空位上。由此所产生的刷架的类型多样性在使用尽可能高的相同零件数量的情况下尽可能合理的制造方面是不利的。

发明内容

从所介绍的现有技术出发，本发明的任务在于，以如下方式改进一种用于电动马达的刷架，使得可以使用一个且同一个刷架用于电动马达，该电动马达在其电枢轴上具有不同数量的磁体元件。该任务根据本发明在一种用于电动马达的刷架的情况下通过如下方式解决，即所述刷架体具有三个容纳空位，其中的两个容纳空位装备有传感器元件，并且第二和第三容纳空位关于第一容纳空位的位置布置在一相对于第一容纳空位错开的角度位置中。借助于所述刷架基体的具有三个容纳空位的这种构造方式，其中，第一容纳空位（0°角度位置）装备有第一传感器元件，并且第二或第三容纳空位装备有第二传感器元件，可以根据装备的不同在应用一个、两个、三个、五个或六个磁体元件的情况下遮盖所述电枢轴。因此，根据本发明的刷架允许了在不同的电枢轴或电动马达的情况下的使用且因此可在所述的磁体元件数量的范围中多种多样地应用。

在所述三个容纳空位的几何上特别优选的布置方式中设置成，第二容纳空位关于第一容纳空位的位置布置在75°至105°之间、优选90°的角度位置中，并且第三容纳空位关于第一容纳空位的位置布置在120°和150°之间、优选135°的角度位置中。

在所述刷架的设计上优选的构造方案中，建议所述刷架体构造成塑料注塑件，并且所述传感器元件借助于一形状锁合连接（Formschlussverbindung）容纳在所述容纳空位中，其中，所述形状锁合连接以如下方式构造，使得所述传感器元件沿着径向固定在所述容纳空位中。这可以例如通过在所述传感器元件上成形出的棱边（Fasen）来实现，所述棱边贴靠在相对应的、所述刷架构件的相切地与所述传感器元件重叠的面上。这样，它们共同形成一径向的形状锁合，其中，所述传感器元件利用底部缺口轴向地嵌入到容纳袋中。由此可以避免尤其是用于所述传感器元件的单独的紧固元件，并且所述传感器元件可以通过所述形状锁合连接高度准确地在其角度位置中布置在所述刷架体中。尤其是由此也可以防止所述传感器元件在磁体环上划过（Streifen）或者说容易地调节出所述传感器元件和所述磁体环之间的径向间隙。

为了能够实现所述传感器元件的为了检测所述磁体元件的高敏感性，设置成，所述刷架体具有一用于穿引所述电枢轴的穿通开口，并且所述容纳空位径向地直接布置在所述穿通开口的区域上。由此实现了所述传感器元件与所述磁体元件的最小间距，从而在转动经过所述传感器元件时可靠地识别出各磁体元件的位置。

特别优选的是，使用霍尔传感器作为传感器元件，因为其能够实现所述磁体元件的位置的无接触的且因此无磨损的检测。

为了能够实现在高度上尽可能紧凑的刷架，设置成，用于所述传感器元件的容纳空位以很小的轴向间距布置在碳筒或者说碳刷上方。由此能够将所述碳刷例如布置在所述传感器元件下方的一个区域中，用于所述传感器元件的联接导线位于该区域中。

此外，当设置两个以90°的角度相互错开地布置的碳刷时，并且当用于所述传感器元件的容纳空位布置在所述碳筒对面时，能够实现一种特别紧凑的刷架。

此外优选的是，一用于传输所述传感器元件的信号的联接插头一体地在所述刷架体上成形。

此外优选的是一种几何布置方式，其中，在使用两个碳刷的情况下，所述两个碳刷、所述联接插头以及所述容纳空位中的两个至少基本上关于所述刷架基体的对称轴线对称布置。

根据本发明的刷架是优选地、但不是限定地在一可逆的电动马达的情况下、尤其作为机动车中的舒适驱动器、例如天窗驱动器或车窗升降器的组成部分来使用。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节从下面的、优选的实施例的描述中以及借助附图来阐释。

其中：

图1 在立体的透视图中示出了一种根据本发明的刷架，

图2 示出了根据图1的刷架的俯视图，具有一电动马达的、与磁体元件连接的电枢轴，

图3 在立体图中示出了可在一根据图1和2的刷架中应用的传感器元件，具有其联接元件，以及

图4 示出了在所述电枢轴上应用不同数量的磁体元件的情况下在根据本发明的刷架中可检测到的角度位置的示图。

相同的元件或具有相同功能的元件在附图中设有相同的附图标记。

具体实施方式

在附图中示出了一种根据本发明的用于一其余未示出的电动马达的刷架10，如其尤其在机动车中的舒适驱动器、如天窗驱动器或车窗升降驱动器中使用。所述舒适驱动器尤其以一传动器驱动装置的形式构造。但本发明不应限于这种应用。

所述刷架10具有一由塑料在注塑法中制造的刷架体11，在该刷架体上一体地成形一联接插头12。该联接插头12经由构造成冲制弯曲件的接触片13例如可与一电路板接触，该电路板承载所述电动马达的评价电路或者说电子构件。此外，所述接触片13用于电流供给。可替换的是，所述联接插头12也可以与一对接插头（也就是说在不应用一电路板的情况下）连接。

如尤其参照图2可见，所述刷架体11轴向地布置在所述电动马达的极容器壳体和一传动器壳体之间。除了在所述联接插头12的区域中之外，该刷架体具有一带有一圆形的穿通开口14的基本上环形的形状。该穿通开口14用作穿引所述电动马达的一伸入到所述传动器壳体中的电枢轴16，在该电枢轴的圆周上在所示的实施例中抗相对转动地紧固两个磁体元件17、18，它们分别具有大致180°的圆周。

这两个磁体段17、18是一磁体环20的组成部分，该磁体环嵌入了塑料连接的导磁的颗粒，所述颗粒可通过一磁化装置来磁化。因此，通过所述磁化装置的相应的构造或者说应用，可以产生具有各一个磁性的北极和南极的环段形的磁体段17、18，优选沿着径向被磁化，其中，所述磁环在该实施例中仅具有两个磁性元件17、18。但在其它实施方式中，也可以磁化3、4、5、6、8个或更多个磁体段。

所述磁性元件17、18的外圆周一直伸到所述穿通开口14附近。在所述刷架体11上集成地布置两个套筒形的（未示出的）用于容纳各一个碳刷23、24的碳筒，它们经由绞合线25和扼流圈27、28与所述接触片13电连接。此外，所述碳刷23、24与电容器21、22电连接。如尤其明显参照图2可见，所述两个碳刷23、24相互具有大致90°的角度α，其中，所述两个碳刷23、24在所述刷架体11的与所述联接插头12相对置的一侧关于一对称轴线30镜像地布置。

轴向地刚好在所述碳刷23、24上方，在所述刷架体11上设置三个用于所述传感器元件34至36的容纳空位31至33。构造成霍尔传感器的传感器元件34至36用于在所述电枢轴16围绕其转动轴线37转动时检测所述磁体元件17、18的经过运动，其中，通过所述磁体元件17、18所产生的电压边沿被所述传感器元件34至36检测到并且参照相应的信号可通过一评价逻辑电路推断出所述电枢轴16的角度位置以及它们的转动方向。

所述三个容纳空位31至33位于与所述两个碳刷23、24相对置的一侧或者说位于面向所述联接插头12的一侧。根据本发明，所述刷架体11始终装备有所述三个传感器元件34至36中的两个。在此，其中一个容纳空位31始终装备有所述传感器元件34，并且根据所述传感器元件17、18的数量，要么所述容纳空位32装备有所述传感器元件35，要么所述容纳空位33装备有所述传感器元件36。所述传感器元件34至36在所述容纳空位31至33中的容纳通过一形状锁合连接、例如通过所述传感器元件34至36从所述刷架体11的底面插入到具有一相应的容纳轮廓的容纳空位31至33中来进行，方式为，相应于图2，所述传感器元件34至36以它们面向所述电枢轴16的（传感器）面分别到达直至紧靠所述穿通开口14处。重要的还有，所述容纳空位31至33在横截面上相应于图2具有至少一个作为用于所述传感器元件34至36的止挡面起作用的形状斜面41、42，从而使所述容纳空位31至33的横截面朝向所述电枢轴16变窄。由此将所述传感器元件34至36即使在没有额外的结构元件情况下仅通过所述形状锁合连接沿着径向固定地容纳在各容纳空位31至33中。尤其是由此也可以防止所述传感器元件34至36在所述磁体环20上划过或者说容易地调节出所述传感器元件34至36和所述磁体环20之间的径向间隙。

参照图3可见，所述传感器元件34至36分别具有两个（在电压主导（Spannungsgeführten）的传感器元件34至36的情况下为三个）构造成金属线元件的联接脚38、39以及一短的金属线段40，其可插入到所述刷架体11的一相应的开口中并且所述传感器元件34至36定位或者说保持在其容纳空位31至33中。

根据本发明，为了检测不同数量的磁体元件17、18设置成，用于所述传感器元件35的第二容纳空位32关于所述第一容纳空位31或者说所述传感器元件34的角度位置以一沿着逆时针方向的90°的角度ß布置。相反，用于所述第三传感器元件36的第三容纳空位33以一沿着逆时针方向的135°的角度γ关于所述第一传感器元件34的第一容纳空位31布置。

在图4中针对所述电枢轴16的不同的角度位态并且示出了不同数量的磁体元件17、18，在该角度位置的情况下，借助于一传感器元件35、36检测一经过所述传感器元件35、36的磁体元件17、18。在此可以考虑，在90°的角α的情况下，在应用一个、三个和五个磁体元件17、18的情况下检测所述电枢轴16的位置，而在135°的角度位置γ的情况下可利用两个或六个磁体元件17、18检测所述电枢轴16的位置。除了应用四个磁体元件17、18之外，可以利用所述容纳空位32、33的两个所述的角度位置90°和135°（结合在所述容纳空位31上的传感器元件34），利用一个、两个、三个、五个和六个磁体元件17、18来检测所述电枢轴16的位置。

到此为止所描述的用于电动马达的刷架10可以在不脱离本发明的构思的前提下以多种多样的方式和方法进行变型或者修改。尤其是所述刷架10的设计上的构造方案可以与所描述的以及所示出的示图不同。重要的仅在于，所述刷架10或者说所述刷架体11具有用于传感器元件34至36的三个容纳空位31至33，其中，第一容纳空位31始终装备有其传感器元件34，并且两个其它的容纳空位32、33中的一个根据所使用的磁体元件17、18的数量装备有其相应的传感器元件35、36，并且其中，所述两个容纳空位32、33的角度位置关于所述第一容纳空位31以90°和135°相对于所述第一容纳空位31错开地布置。

Claims (13)

1.用于电动马达的刷架（10），具有在一刷架体（11）上的用于容纳碳刷（23、24）的碳筒以及两个用于检测一与所述刷架（10）配合作用的电枢轴（16）的转动角度位置的传感器元件（34至36），其中，所述两个传感器元件（34至36）布置在所述刷架体（11）上的容纳空位（31至33）上，所述容纳空位以错开的角度位置（ß，γ）相互布置，

其特征在于，

所述刷架体（11）具有三个容纳空位（31至33），其中两个容纳空位（31至33）装备传感器元件（34至36），并且第二和第三容纳空位（32、33）关于第一容纳空位（31）的位置以与所述第一容纳空位（31）错开的角度位置（ß，γ）布置，

其中，所述第二容纳空位（32）关于所述第一容纳空位（31）的位置以沿着逆时针方向在75°至105°之间的角度位置（ß）布置，并且所述第三容纳空位（33）关于所述第一容纳空位（31）的位置以沿着逆时针方向在120°和150°之间的角度位置（y）布置。

2.按照权利要求1所述的刷架，其特征在于，

所述刷架体（11）构造成塑料注塑件，并且所述传感器元件（34至36）借助于一形状锁合连接来容纳在所述容纳空位（31至33）中，其中，所述形状锁合连接以如下方式构造，使得所述传感器元件（34至36）沿着径向固定在所述容纳空位（31至33）中。

3.按照权利要求1或2所述的刷架，其特征在于，

所述刷架体（11）具有一用于穿引所述电枢轴（16）的穿通开口（14），并且所述容纳空位（31至33）径向地直接布置在所述穿通开口（14）的区域上。

4.按照权利要求1或2所述的刷架，其特征在于，

所述传感器元件（34至36）构造成霍尔传感器。

5.按照权利要求1或2所述的刷架，其特征在于，

所述容纳空位（31至33）以很小的轴向间距布置在所述碳筒或者说所述碳刷（23、24）上方。

6.按照权利要求1或2所述的刷架，其特征在于，

设置两个以90°的角度相互错开地布置的碳筒或者说碳刷（23、24），并且所述容纳空位（31至33）布置在所述碳筒（21、22）对面。

7.按照权利要求1或2所述的刷架，其特征在于，

所述传感器元件（34至36）与一评价逻辑电路接触。

8.按照权利要求2所述的刷架，其特征在于，

一用于传输所述传感器元件（34至36）的信号的联接插头（12）一体地在所述刷架体（11）上成形。

9.按照权利要求8所述的刷架，

其特征在于，

在应用两个碳刷（23、24）的情况下，所述两个碳刷（23、24）、所述联接插头（12）以及所述容纳空位（31、33）中的两个均至少关于所述刷架体（11）的对称轴线（30）对称地布置。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的刷架（10）在一电动马达上的应用。

11.按照权利要求10所述的应用，其特征在于，所述刷架（10）作为机动车中的可逆的舒适驱动器的组成部分来应用。

12.电动马达，具有按照权利要求1至9中任一项所述的刷架（10），其特征在于，所述刷架（10）轴向地布置在所述电动马达的一极容器壳体和所述电动马达的一容纳所述电枢轴（16）的传动器壳体之间。

13.按照权利要求12所述的电动马达，其特征在于，所述刷架（10）构造成环形的法兰构件。