CN105281503A - 用于电机的电刷机构以及电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机（1）的换向器的电刷机构（8），包括：-长形的电刷导引部（81）；-接触电刷（82），所述接触电刷在所述电刷导引部（81）中可移动地得到导引并且具有第一端部（83），所述第一端部具有用于电接触换向器的接触面；-卷簧（86），所述卷簧利用卷起区段（87）布置在所述接触电刷（84）的与所述第一端部（83）对置的第二端部（84）上，以便将力朝着第一端部（83）的方向施加到所述接触电刷（82）上。

Description

用于电机的电刷机构以及电机

技术领域

本发明概括来说涉及电刷换向的电机的领域、尤其涉及具有加长的接触电刷的电机。

背景技术

在很多应用领域中使用了电刷换向的直流马达。尤其在机动车的领域内，尤其由于扩展的应用领域如防滑控制器、ESP、间距控制器和诸如此类而显著地提高了对这种机器的寿命的要求。

这种电机具有接触电刷，以便经由换向器来给动子中的动子线圈通电。所述接触电刷被保持在电刷架中，从而使得所述接触电刷利用一个端部挤压到随着所述动子可动的换向器片上，以便电接触这些换向器片。

因为无法随意改善接触电刷的材料的磨损特性，所以总是使用较长的接触电刷。因为线性的接触电刷的长度受到电机中参量关系的限制，所以在现有技术中还规定设置弯曲的接触电刷。

例如公开文献CN202026224U示出了用于电机的换向器，其具有成形为半圆状的接触电刷。由公开文献US2006/0226730A1也示出了具有弯曲的电刷路径的电刷架，该电刷路径用于容纳弯曲的接触电刷。

在上文提到的公开文献中实现了借助于螺旋扭力弹簧对接触电刷的预紧，从而使得接触电刷的接触面以预先规定的力作用在换向器片上。螺旋扭力弹簧的缺点在于，在电刷长度减小的情况下这种螺旋扭力弹簧所施加的接触电刷到换向器片上的挤压力减小，从而导致电机的特性例如由于变化的摩擦阻力和升高的接触阻力而在接触电刷的寿命中发生变化。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于电刷换向的电机的电刷机构，其中能够施加接触电刷的接触面到换向器片上的基本上恒定的挤压力。

该任务通过按照权利要求1所述的、用于电机的电刷机构以及通过根据并列的权利要求所述的电机来解决。

在从属权利要求中给出了其他设计方案。

根据第一方面规定了用于电机的换向器的电刷机构，其包括：

-长形的电刷导引部；

-接触电刷，所述接触电刷在电刷导引部中可移动地得到导引并且具有第一端部，该第一端部具有用于电接触换向器的接触面；

-卷簧，该卷簧利用卷起区段布置在接触电刷的与第一端部对置的第二端部上，以便将力朝着第一端部的方向施加到接触电刷上。

上述电刷机构的构思在于，为了以挤压力加载所述接触电刷而使用预紧的卷簧。被预紧的卷簧、尤其是卷起区段布置在接触电刷的与第一端部对置的第二端部上。

当接触电刷在其寿命过程中摩擦增大时，卷簧的、被该卷簧施加弹簧张紧力的区段会卷起或展开并且由此产生作用到所述接触电刷的第二端部上的力。由此能够维持住接触面到换向器片上的挤压力。

与通常用于预紧接触电刷的螺旋弹簧或者螺旋扭力弹簧相比，通过预紧的卷簧能够提供更加恒定的挤压力。此外，与螺旋扭力弹簧相比，为布置卷簧所需的结构空间显著更小，从而尤其对构造紧凑的电机而言能够实现更加简单的电刷机构。

此外，接触电刷的展开区段的端部能够关于电刷导引部位置固定地固定或者固定在所述电刷导引部上。

所述卷簧尤其能够构造用于朝着卷起状态施加力，其中所述卷簧的展开区段沿着接触电刷的延伸部布置。

也就是说能够通过下述方式对所述卷簧进行预紧，即使得所述卷簧部分展开，从而使得由卷簧的趋势得到的弹簧力引起再次卷起。在所述电刷机构中，卷簧的展开区段则能够沿着接触电刷的纵向走向，而卷簧的剩余的卷起区段贴靠在接触电刷的与所述接触面对置的端部上。当接触电刷在其寿命过程中摩擦增大时，展开区段由于弹簧张紧力而卷起并且因而维持作用到接触电刷的第二端部上的挤压力。

作为替代方案，所述卷簧能够构造用于朝着展开状态施加力或者说趋向于展开状态，其中卷簧的卷起区段布置在电刷导引部的其中设置有卷簧的展开区段的区域与第二端部之间。

此外，所述电刷导引部和接触电刷能够分别具有直线的延伸部或者相应的圆节段状的弯曲的延伸部。

根据一种实施方式，所述电刷导引部和接触电刷具有相应的圆节段状的弯曲的延伸部，其中卷簧的展开区段在接触电刷的位于径向外部的侧面上延伸。

能够规定，卷簧的卷起区段如此布置在接触电刷的第二端部上，从而使得接触电刷布置在展开区段的、朝向卷簧的卷起区段的侧面上。

根据另一种实施方式，接触线能够横向于卷簧的展开区段和接触电刷的布置方向设置在接触电刷上。

根据另一方面规定了电机，其具有布置在转子轴上的动子机构和与其轴向错开地布置的换向器，其中设置有上述电刷机构以便电接触所述换向器的换向器片。

附图说明

下文借助于附图来具体阐释实施方式。其中：

图1示出电刷换向的电机的横截面示意图；

图2示出用于根据图1的电机的一种电刷机构的横截面示意图；并且

图3示出用于根据图1的电机的另一种电刷机构的横截面示意图。

具体实施方式

在图1中示出了旋转的电机1横向于轴向方向A的横截面示意图。所述电机1以电刷换向的机器为形式构造并且布置在基本上柱筒状的壳体2中。

在所述壳体2中设置了基本上圆柱形的定子机构3，该定子机构为了提供定子磁场而能够设有永磁体31。在圆柱形的定子机构3中的内凹槽中可转动地布置有同样圆柱形的动子机构4。动子机构4由轴5保持，所述轴由轴承6可转动地支承。

动子机构4设有转子齿，该转子齿以合适的方式被转子线圈缠绕。为了给转子线圈41通电而设置了换向器机构7。所述换向器机构与动子机构4轴向错开地布置。所述换向器机构7具有片载体71，所述片载体配有换向器片72。所述换向器片72沿着周向彼此相邻地布置在所述布置在轴5上的片载体71上，从而使得所述片载体围绕所述轴5同轴地转动。所述换向器片72经由合适的电连接线路而与转子线圈41处于电连接中。

所述换向器片72通过电刷机构8电接触，所述电刷机构例如在图2中的剖视图中示出。接触电刷82通过弹簧力被挤压到换向器片72上。所述电刷机构8包括电刷导引部81，在所述电刷导引部中滑移地保持接触电刷82。由此接触电刷82能够沿着电刷导引部81中的纵向L移动。

图2的电刷机构8的剖视图示出了形式为具有例如矩形横截面的套筒的电刷导引部81，在所述套筒中滑移地容纳着接触电刷82。所述接触电刷82在第一端部83上具有接触面，利用该接触面所述接触电刷82置于或者说挤压在由换向器片72所构成的周面上。与第一端部83上的接触面对置的第二端部84作为贴靠面用于弹簧力，通过该弹簧力施加接触电刷82到换向器片72上的力。

所述接触电刷82能够例如在侧面配有接触线85，该接触线在所述第二端部84附近电接触所述接触电刷82。所述接触线85是柔性的，从而能够承受由于接触电刷82的通过磨损而减小的长度而出现的移动。接触线85通常通过布置在电刷导引部81的纵侧上的缝隙从电刷导引部81中向外引出。

接触电刷82优选由石墨材料构造，所述石墨材料具有较好的磨损特性并且具有与换向器片的材料的较小摩擦。接触电刷的材料尤其能够包含石墨和铜，所述石墨和铜作为粉末材料被混合提供。如此获得的碳刷材料能够在挤压模具中被挤压成碳刷的形状并且接着通过烧结而紧固，以便以所期望的形式构造出低磨损的接触电刷。用于改善摩擦特性的其他材料也能够添加到初始材料中。

为了用弹簧力加载所述接触电刷82，现在设置了卷簧86，该卷簧例如能够由带状的弹簧钢构造并且朝着其卷起状态提供力。也就是说，由弹簧钢制成的条带试图进入卷起状态中，其中至少部分展开的区段倾向于卷起。

对所示出的电刷机构8而言，卷簧86部分地展开并且具有展开区段88和卷起区段87。卷簧86的展开区段能够沿着电刷导引部81的内壁而布置在所述内壁和接触电刷82之间并且例如在电刷导引部81上紧固在电刷导引部81的开口89处，接触电刷82的第一端部83从该开口中向外伸出。卷簧86的卷起区段87经由接触电刷82的第二端部84朝着电刷导引部81的横截面中心伸出，从而使得卷簧86的卷起展开区段88的倾向性引起向着开口89作用到接触电刷82的第二端部84上的挤压力。

以这种方式能够始终以力加载所述接触电刷82。使用所述卷簧86尤其具有下述优点，即在接触电刷82的整个磨损长度上保证了作用到接触电刷82的第二端部84上的近乎恒定的弹簧力并且因此保证了接触电刷82的第一端部83的接触面到换向器片72上的恒定的挤压力。此外，能够通过展开区段88的由于弹簧材料的弹簧张紧力而出现的弯曲将力沿着横向施加到接触电刷82上，该力减小了运行中接触电刷82的机械振动。

在一种替代的实施方式中能够设置卷簧86，该卷簧例如能够由带状的弹簧钢构造并且朝着其展开状态提供力。也就是说，由弹簧钢制成的条带试图进入展开状态中，其中至少部分卷起的区段倾向于展开。然后如果展开区段布置在电刷导引部81的与开口89对置的端部上，那么就能够通过贴靠在接触电刷82的第二端部84上的卷簧86的试图展开而将力施加到接触电刷82上。

在图3中示出了电刷机构8的另一种实施方式。相同的元件或者功能相似的元件设有相同的附图标记。只要下文中没有指出与上述说明不同，那么上述特征组合就也能够传递到图3的实施方式上。

所述电刷机构8具有电刷导引部81，该电刷导引部在其纵向走向中是弯曲的，以便容纳相应弯曲的接触电刷82。圆节段状的弯曲的接触电刷82的纵向L相应于圆节段的切向方向。

弯曲的接触电刷82所具有的优点在于，该接触电刷在保持相同的结构空间的情况下沿着纵向L（接触电刷82沿着切向的纵向延伸）能够设计得更长并且因此在保持相同的磨损率的情况下具有更长的寿命。接触电刷82具有带有接触面的第一端部83，该接触面被挤压到换向器片72上。

正如图2的实施方式中那样，由卷簧施加弹簧力。为此，所述卷簧86具有展开区段88，该展开区段在弯曲的接触电刷82的外侧或者说径向外部面上延伸直至或者说接近所述电刷导引部81的开口89，在该开口处接触电刷82的第一端部83从电刷导引部81向外伸出。带状的卷簧86的展开区段88的端部稳固地固定在电刷导引部81上或者在相对于其位置固定地布置的保持元件上。

正如图2的实施方式中那样，卷簧86的卷起区段87如此布置在接触电刷82的第二端部84上，从而使得接触电刷82布置在展开区段88的朝向卷簧86的卷起区段87的侧面上。同样在这里能够通过使用用于将力施加到接触电刷82上的卷簧86而提供接触力，借助于该接触力将接触电刷82的第一端部83的接触面挤压到换向器片72上。

卷簧86的展开区段88布置在弯曲的接触电刷82的外径上具有的优点在于，用横向力来加载所述接触电刷82，该横向力在电机1工作的情况下能够减小接触电刷82的机械振动。此外，展开区段88布置在接触电刷82的外径上是有利的，因为展开区段88仅仅沿着卷起方向弯曲并且因此不会出现卷簧86的弹簧材料的条带的展开区段的过度拉伸，这种情况例如在卷簧相应地沿着内径布置的情况下会出现。

所述卷簧86能够由带状的或者说扁平的、（横向于纵向延伸）具有一定宽度的弹簧材料构造，所述宽度基本相应于借助其能够使接触电刷82贴靠在卷簧86的展开区段88上的宽度。

尤其对图3的实施方式来说，所述接触线85能够沿着弹簧材料的宽度方向从接触电刷82的材料中向外伸出，该接触线布置在所述接触电刷82的第二端部84附近。电刷导引部中的用于导引接触线85的缝隙因而沿着卷簧86的卷起区段87的延伸方向或者说纵向延伸。

Claims (9)

1.用于电机（1）的换向器的电刷机构（8），包括：

-长形的电刷导引部（81）；

-接触电刷（82），所述接触电刷在所述电刷导引部（81）中可移动地得到导引并且具有第一端部（83），所述第一端部具有用于电接触换向器的接触面；

-卷簧（86），所述卷簧利用卷起区段（87）布置在所述接触电刷（84）的、与所述第一端部（83）对置的第二端部（84）上，以便将力朝着所述第一端部（83）的方向施加到所述接触电刷（82）上。

2.按照权利要求1所述的电刷机构（8），所述接触电刷的展开区段的端部关于所述电刷导引部（81）位置固定地固定或者固定在所述电刷导引部（81）上。

3.按照权利要求1或2所述的电刷机构（8），其中所述卷簧（86）构造用于朝着卷起状态施加力，其中所述卷簧（86）的展开区段（88）沿着所述接触电刷（82）的延伸部布置。

4.按照权利要求1或2所述的电刷机构（8），其中所述卷簧（86）构造用于朝着展开状态施加力，其中所述卷簧（86）的卷起区段（87）布置在所述电刷导引部（81）的其中设置有所述卷簧（86）的展开区段（88）的区域与所述第二端部（84）之间。

5.按照前述权利要求1到4中任一项所述的电刷机构（8），其中所述电刷导引部（81）和所述接触电刷（82）分别具有直线的延伸部或者相应的圆节段状的弯曲的延伸部。

6.按照前述权利要求1到4中任一项所述的电刷机构（8），其中所述电刷导引部（81）和所述接触电刷（82）具有相应的圆节段状的弯曲的延伸部，其中所述卷簧（86）的展开区段（88）在所述接触电刷（82）的位于径向外部的侧面上延伸。

7.按照权利要求6所述的电刷机构（8），其中所述卷簧（86）的卷起区段（87）如此布置在所述接触电刷（82）的第二端部（84）上，从而使得所述接触电刷（82）布置在所述展开区段（88）的、朝向卷簧（86）的卷起区段（87）的侧面上。

8.按照权利要求6或7所述的电刷机构（8），其中接触线（85）横向于所述卷簧（86）的展开区段（88）以及所述接触电刷（82）的布置方向设置在所述接触电刷（82）上。

9.电机（1），具有布置在转子轴（5）上的动子机构（4）和与其轴向错开地布置的换向器（7），其中设置了按照前述权利要求1到8中任一项所述的电刷机构（8），以便电接触所述换向器（7）的换向器片（72）。