CN105703551A - 用于电机的换向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的换向装置，该换向装置具有：整流子，其带有平行于转子纵轴线延伸的换向片；以及引导电流的电刷，其具有至少一个笔直的侧缘，该侧缘不平行于换向片取向。

Description

用于电机的换向装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于电机的换向装置。

背景技术

在文献EP0966072A2中描述了一种用于电机的换向装置，其用于给电枢侧的线圈通电。换向装置具有整流子(Kollektor)，其布置在转子侧的电枢上并且以在周边上分布的方式具有多个换向片(Lamelle)，换向片相应通过置于中间的分离间隙隔开。此外，换向装置包括引导电流的碳刷，其在径向上通过按压压力贴靠在整流子的周面处。经由整流子的换向片给电枢上的线圈供电。

根据在文献EP0966072A2中描述的实施方案变体，在整流子上的换向片与转子纵轴线围成一个角度，因此，换向片不平行于转子纵轴线延伸。通过换向片的斜置，电刷从一个换向片滑动过渡到下一个换向片应得到改善。

发明内容

本发明的目的在于，以简单的结构上的措施如此构造一种用于电机的换向装置，从而减少电刷磨损和机械的换向噪声。

根据本发明，该目的通过权利要求1的特征来实现。从属权利要求说明了适宜的改进方案。

根据本发明的换向装置用于电机中的电流传递和换向，以便为在转子侧的电枢上的线圈通电。或者通过永磁体或者同样地通过可通电的线圈产生定子侧的磁场。电机例如为用于起动装置的起动电马达，经由起动装置可起动内燃机。起动马达旋转地驱动与在内燃机处的齿圈处于啮合中的驱动小齿轮。驱动小齿轮或者借助于起动继电器在与起动小齿轮的被拉回的非作用位置与前移的啮合位置之间进行调整，或者涉及永久接合的驱动小齿轮。

换向装置包括转子侧的换向器或整流子，经由该换向器或整流子为在与电机的转子轴不可相对旋转地相连接的电枢上的线圈通电。整流子以在周边上分布的方式具有多个换向片，其中，在相应两个相邻的换向片之间布置有气隙或分离间隙。换向片具有矩形的基础横截面，必要时换向片可向外弯曲，从而产生圆柱形的周面。换向片平行于转子纵轴线取向，与此相应地，在换向片之间的分离间隙也平行于转子纵轴线延伸。

引导电流的电刷实施成带有至少一个笔直的侧缘。该笔直的侧缘不平行于换向片和分离间隙取向，因此，该侧缘与转子纵轴线围成大于0°的角度。由于电刷相对于整流子的换向片斜放或斜置，可避免电刷的笔直的侧缘不希望地卡到在相邻的换向片之间的分离间隙中。在转子运转时，电刷的笔直的侧缘首先以其端侧的区段到达到分离间隙的区域中并且接下来与相邻的换向片相接触，其中在转子继续旋转期间，侧缘的剩余区段也逐渐越过分离间隙并且与相邻的换向片相接触。

以该方式，显著降低侧缘的负荷，且由此显著降低电刷的总负荷。电刷的使用寿命得到提高，此外，降低了主要归因于在运行期间在换向片的周面与电刷之间的摩擦接触的换向噪声。

因为换向片是笔直的并且平行于转子纵轴线取向，所以可使用标准整流子。在电刷的侧缘与换向片之间的相对角度仅通过电刷的斜置来实现，由此降低换向装置的制造成本。

原则上有利的是，在电刷的笔直的侧缘与转子纵轴线或者换向片的取向之间设置相对很小的角度，例如最大30°或最大20°或最大10°的角度。但是必要时也考虑更大的角度，例如高达45°。

电刷的不平行于换向片取向的笔直的侧缘尤其为电刷最长的外缘(Auβenkante)。在矩形的基础横截面的情况下，不平行于换向片取向的侧缘是电刷的长侧。在电刷的更长的不平行的侧缘与窄的边缘或前缘(Stirnkante)之间可布置有倒角。

根据一个有利的实施方案，电刷的笔直的侧缘为在驱动方向上位于前方的侧缘，其不平行于换向片和转子纵轴线取向。附加地或备选地，电刷的背对驱动方向的、位于后方的侧缘也可笔直地并且不平行于换向片或者转子纵轴线取向。电刷尤其具有四边形的横截面形状，其中，在电刷的相对而置的侧部处具有两个笔直的并且彼此平行的侧缘，其中，这两个笔直的侧缘在驱动方向上分别位于前方和后方。电刷的整个截面优选地是矩形的、梯形的或正方形的。在梯形的情况下，连接在驱动方向上位于前方或者后方的两个侧缘的侧缘正交于转子纵轴线延伸。此外，在矩形或梯形的横截面形状的情况下，可为有利的是，横截面形状的长度是宽度的至少两倍。在此，长度在整流子更确切地说换向片的轴向方向上延伸。

根据又一适宜的实施方案，换向装置的所有电刷具有相对于转子纵轴线的相同的角度。在备选的实施方案中也可行的是，换向装置的仅仅一部分电刷不平行于换向片取向，或者虽然所有的电刷不平行，然而以相对于转子纵轴线不同的角度来布置。

根据另一适宜的实施方案，由此实现电刷的斜置，即斜置容纳电刷的、在罩壳侧的刷握，有利地，电刷沿径向可移动地容纳在刷握中并且由弹性元件朝整流子的周面的方向上加载力。在备选的实施方案中也可行的是，刷握以其侧面平行于或者正交于转子纵轴线取向，并且仅仅刷握中电刷至少在其面向整流子的端侧的区域中具有不平行于换向片取向的至少一个笔直的侧缘。例如，电刷的引导区段可容纳在笔直取向的刷握中，并且电刷的贴靠在整流子的周面处的接触区段相对于引导区段扭转，从而得到接触区段的至少一个笔直的侧缘，该侧缘不平行于换向片取向。

附图说明

可从其他的权利要求、附图说明和附图中得悉其他的优点和适宜的实施方案。其中：

图1显示了用于内燃机l的起动装置的纵向截面，该起动装置带有起动电马达，起动电马达的转子侧的电枢铁芯(Ankerpaket)经由换向装置通电，

图2显示了带有笔直的换向片和斜置的电刷的换向装置的俯视图。

在附图中，相同的构件设有相同的附图标记。

具体实施方式

起动装置1用于起动内燃机并且在形成轴承盖的罩壳2中具有起动电马达3、行星齿轮传动机构4、驱动轴5、超越耦联器(Freilaufkupplung)6以及起动小齿轮7，起动小齿轮可沿轴向在被拉回的非啮合位置与前移的啮合位置(以虚线示出)之间进行调整，起动小齿轮7在啮合位置中与内燃机的齿圈23处于啮合中。起动小齿轮7的轴向的调整运动借助于电磁起动继电器8执行，该电磁起动继电器保持更确切地说借助法兰连接在起动装置1的轴承盖处。

在该实施例中，起动马达3实施成持久激励的直流马达，该直流马达在马达罩壳或极壳10的内侧处带有永磁体。在旋转支承的转子轴12上，起动马达3具有电枢11，其中电枢11具有安装在转子轴12上的、带有可通电的绕组的电枢铁芯13以及整流子14。整流子14是用于将电流传递并且换向到电枢铁芯13的绕组处的换向装置30的部件。整流子14以在在周边上分布的方式具有换向片31(图2)，分离间隙32位于换向片之间。换向片31和分离间隙32平行于转子纵轴线33延伸。此外，电刷34属于换向装置30，电刷可移动地容纳在刷握35中并且由弹性元件沿径向靠着带有换向片31的整流子14的周面加载力。

行星齿轮传动机构4由起动马达3的转子轴12驱动并且具有固定地保持在罩壳处的带有内齿部的空心轮(Hohlrad)15、在行星齿轮架18处的行星齿轮17以及中心的太阳轮19。传动部件容纳在传动罩壳构件16中。太阳轮19安装在转子轴12的端侧处并且与转子轴12不可相对旋转地相连接。太阳轮19与行星齿轮17啮合，行星齿轮同时在所啮合的空心轮15的内侧滚动。行星齿轮17可旋转地支承在行星齿轮架18处的轴处，行星齿轮架不可相对旋转地与驱动轴5相连接，起动小齿轮7安装在驱动轴上。以该方式将起动马达3的转子轴12的驱动运动经由行星齿轮传动机构4转换成驱动轴5的旋转运动。传动机构4在此具有减速器的功能。

传动罩壳构件16至少近似盆形地来构造并且容纳空心轮15和行星齿轮架18(其含有行星齿轮17)。太阳轮19也伸入到传动罩壳构件16中。传动罩壳构件16插入起动电马达3的极壳10的端侧中并且以沿径向位于外部的区段支撑在极壳10处。必要时，行星齿轮传动机构4也可附加地支撑在形成轴承盖的罩壳2处。

超越耦联器6包括带动件(Mitnehmer)20并且安装在驱动轴5上。带动件20经由多头螺纹21与驱动轴5相耦联。此外，小齿轮轴22属于超越耦联器6，小齿轮轴与起动小齿轮7一体地构造并且与带动件20经由滚动体旋转耦联。超越耦联器6允许在起动马达的旋转方向或驱动方向上传递扭矩，而在反方向上不可传递运动或者扭矩。由此确保，在内燃机起动之后，在齿圈相对于起动小齿轮超速时避免损坏起动马达。

通过操纵电磁起动继电器8产生起动小齿轮7的轴向的调整运动，电磁起动继电器具有在轴向上可调整的往复式衔铁24，该往复式衔铁经由叉形杆25与带动件20相耦联。在操纵起动继电器8时沿轴向调整往复式衔铁24，该调整运动经由叉形杆25转换成带动件20和起动小齿轮7的轴向的偏移运动。由于带动件20经由多头螺纹21与驱动轴5相耦联，在轴向的进给运动中，超越耦联器6连同起动小齿轮7实施旋转运动，这使得在齿齿定位(Zahn-auf-Zahn-Stellung)时易于接合到齿圈中。

一旦起动小齿轮7已经达到其沿轴向前移的、与齿圈的啮合位置，起动起动电马达3，并且转子轴12的旋转运动传递到起动小齿轮7上。

无撞击地构造起动装置1。驱动轴5在其自由的端侧的区域中在罩壳更确切地说轴承盖2中容纳在敞开的凹部中并且在此可旋转地支承在轴承26中。止挡环27沿轴向邻近于轴承26在轴承盖2的内侧上位于驱动轴5上，止挡环在轴向上与驱动轴5固定地相连接。对此，驱动轴5具有环绕的槽，止挡环或者承载止挡环27的卡环插入该槽中。

如从根据图2的换向装置30的放大的图示中得悉的那样，具有矩形的基础横截面的换向片31平行于转子纵轴线33取向。

同样平行于转子纵轴线33延伸的气隙或者分离间隙32相应位于相邻的换向片31之间。

电刷34相对于转子纵轴线33以及换向片31以角度α取向。电刷34具有梯形的基础横截面，其中，长侧37、38形成电刷的在旋转方向上位于前方和后方的侧缘。侧缘37、38笔直地构造并且平行于斜置的电刷的电刷纵轴线36延伸；侧缘37、38与转子纵轴线33相应占据大于0°的角度α。在该实施例中，角度α为大约10°。

横截面为梯形的电刷34的窄侧正交于转子纵轴线33延伸。长侧更确切地说侧缘37、38的长度是窄侧的至少两倍。

电刷34沿径向可移动地布置在刷握35中并且在刷握中引导。电刷34由弹性元件沿径向朝整流子14更确切地说换向片31的周面的方向上加载力。

由于斜置，在转子的旋转运动期间在从一个换向片31过渡到相邻的换向片31时，电刷34的侧缘37、38的在旋转方向上位于前方的端部区段首先到达到置于中间的分离间隙32的区域中并且接下来与相邻的换向片相接触。侧缘37、38的剩余区段紧随，直至电刷34的接触整流子的整个端面已经通过在换向片之间的通道。由于电刷34的斜置，避免了侧缘37、38不希望地卡到在相邻的换向片31之间的在径向上凹入的分离间隙中。相应地，降低了在换向期间的磨损以及噪声生成。

Claims (10)

1.一种用于电机、尤其用于起动装置(1)的起动马达(3)的换向装置，该换向装置具有：与转子轴(12)相连接的整流子(14)，其具有引导电流的、平行于转子纵轴线延伸的换向片(31)，其中，在相应两个相邻的换向片(31)之间布置有分离间隙(32)；和引导电流的电刷(34)，其贴靠在所述整流子(14)的周面处，其特征在于，所述电刷(34)的至少一个笔直的侧缘(37、38)不平行于换向片(31)取向并且与转子纵轴线(33)围成大于0°的角度。

2.根据权利要求1所述的换向装置，其特征在于，所述电刷(34)的在驱动方向上位于前方的侧缘(37、38)不平行于所述换向片(31)取向。

3.根据权利要求1或2所述的换向装置，其特征在于，所述电刷(34)的在驱动方向上位于后方的侧缘(37、38)不平行于所述换向片(31)取向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的换向装置，其特征在于，所述电刷(34)具有四边形、尤其矩形的横截面形状。

5.根据权利要求4所述的换向装置，其特征在于，所述电刷(34)的长度是宽度的至少两倍。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的换向装置，其特征在于，在所述电刷(34)的笔直的侧缘(37、38)与所述转子纵轴线(33)之间的角度最大为30°，尤其最大为20°。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的换向装置，其特征在于，所述换向装置(30)的所有电刷(34)以相对于所述转子纵轴线(33)相同的角度取向。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的换向装置，其特征在于，容纳所述电刷(34)的刷握(35)相对所述转子纵轴线(33)斜置。

9.一种电机，其带有根据权利要求1至8中任一项所述的换向装置(30)。

10.一种内燃机的起动装置，其带有根据权利要求9所述的电机作为起动马达(3)。