CN1326310C - 用于模型赛车的具有整流子和炭刷的直流电动机 - Google Patents

Abstract

一种直流电动机(30)，具有一转子(11)，它可绕一轴线(29)旋转地支承在壳体(16)中并且具有至少一个绕组(13)，该绕组经由一在转子(11)上设置的整流子(14)和靠在整流子(14)上的炭刷(32、33)以交变的方向供给直流电，其中整流子(14)包括多个在一圆柱外圆周上绕轴线(29)的导电的整流子片(20)，并且炭刷(32、33)相对于整流子(14)可移动地支承和通过弹簧压力压到整流子(14)上。在一种这样的电动机中以低的费用这样改善特别是在高转速下的功率并减小电火花形成，即采取一些措施，借其阻尼炭刷(32、33)相反于弹簧压力的运动，同时在相当大程度上保持不影响炭刷(32、33)借助弹簧压力的运动。

Description

用于模型赛车的具有整流子和炭刷的直流电动机

技术领域

本发明涉及直流电动机的技术领域。其涉及一种特别用于模型赛车的大功率直流电动机。

背景技术

小型功率极强的高转速直流电动机现在作为驱动装置用于由蓄电池供电的模型赛车、模型赛艇或模型飞机。这种用于模型赛车的大功率直流电动机的实例是美国公司三个一组的产品的型式RC 2140或RC 2141，Edison(爱迪生)公司，NJ(新泽西州)(USA)，或本申请人的电动机系列“Chrome Touring”。现有技术中这样的直流电动机的示例性结构以简化的局部剖面的形式示于图1中，其中分图1A示出电动机的纵剖面而分图1B示出对准电动机头部的轴向视图。图1的直流电动机10具有一壳体16与在其内面上设置的磁铁17(固定的部分)，在其中可绕轴线29旋转地支承一转子11(电动机的旋转的部分)。转子11包括一中心轴15、一包括相应的绕组的电枢12和一整流子14(绕组的，为简单起见只标明一个)。

电枢12按已知方式由高导磁率的材料构成。绕组13由电流流过并且在供给直流电动机10电流时产生一磁场，其与壳体16上的磁铁(永久磁铁)17交互作用。整流子14包括各个导电的整流子片20，通常由金属构成，其彼此是绝缘的并且在一圆柱外圆周表面上绕一轴线29设置。各整流子片20以预定的方式经由绕组接头18电连接于绕组13。经由整流子控制通过绕组13的电流的延续时间和方向，使按照电枢12中的磁场方向和磁铁17的极性吸引的和排斥的力促使转子11旋转。

直流电动机10的壳体16在两端设有滑动轴承、滚珠轴承21等轴承，其引导转子11的中心轴15。此外在安装有整流子14的电动机头部19中对置地设有沿径向方向延伸的各电刷盒24，其中引导炭刷22、23。炭刷22、23可以按其名称由碳构成。但其也可以由不同于碳的材料、特别也可由材料混合物例如由碳、石墨、铜、银等制造。炭刷22、23以其内端安置在整流子14上并这样将电流从电动机的固定部分经由整流子14引向转子11的绕组13。炭刷22、23通过压紧弹簧27压靠到整流子14上并且经由导电绞合线25与供电极26导电连接。

在直流电动机10的运转过程中离心力作用在转子上，其一般导致中心轴15不再同心地旋转。转子11的中心轴15与轴承之间的径向间隙、特别是滚珠轴承21中的间隙使转子11的轴线可能径向偏移并且使转子11非圆形地旋转。在采用滑动轴承的情况下该间隙随着滑动轴承的磨损而加大。

转子11的动平衡只部分地改善这种情况。不均等的磁力也可引起中心的偏移。电动机的驱动力在电动机的安装状态下传到其他的旋转部分上。在卸去力时产生一杠杆作用，其将转子11压向轴承壁。在加速和制动过程中杠杆作用还要变得更大。这些力在电动机运转过程中变化并且将转子11压离理想的中心。

转子11的轴15的不定心的旋转又导致整流子14也不定心地旋转，亦即其非圆地运转。炭刷22、23通过压紧弹簧27压到整流子片20上。炭刷22、23在转子11的非圆运转过程中因此必须跟随整流子14的来回运动。在低转速时炭刷22、23在其电刷盒24中可以通过沿运动方向28的来回运动(图1B)随动并且很好地保持炭刷22、23与整流子片20之间的接触。

但一旦转速升高，炭刷22、23被从整流子14上沿运动方向28击开，从整流子14上升起并且随着迟延才再进入与下一整流子片20的接触。随着短时的延迟建立电接触并且降低电动机的功率。

如果炭刷22、23不均匀地从一整流子片20滑到下一个上，则暂时中断电接触。中断和接触的重新建立导致炭刷22、23与各整流子片20之间打火花。这些火花烧伤整流子片20。整流子片20被损坏，损害和降低电流传输的质量。整流子14被过早地磨损并且持久地降低电动机的功率。通过火花和通过损坏的整流子片20也使炭刷22、23受到强烈地磨损和过热。

火花还形成一热源，从而使整流子片变形并且不均匀地磨损。这降低电动机的使用寿命并且降低其功率。

火花也是无线电干扰的原因并且可能干扰遥控器的接收装置，或甚至于使其不能使用，如果这样的电动机在无线接收机附近运转的话。

由WO-A1-01/69760或JP-A-07-194067已知，通过由阻尼的物质(例如触变的材料)引导的随动弹簧来阻尼炭刷的来回运动。还已知通过机械摩擦制动炭刷的运动，其中一片簧压到炭刷的侧面上。阻尼和制动均是对称的，亦即在炭刷的两运动方向上是相同强的程度。因此不仅阻尼或制动炭刷远离整流子的运动，而且阻尼或制动炭刷向整流子方向的运动。因此这样的阻尼(制动)延缓炭刷与整流子片之间接触的重新的开始。按这种方式不能达到改善。这在一方面(在炭刷从整流子上升起时)获益，而在另一方面(在炭刷靠到整流子上时)变坏。

此外通常电流经由固定在炭刷中的导电绞合线(图1B中的25)导入炭刷并然后通过炭刷到达整流子。全体形成一电阻。如果可以减小该电阻，则电动机具有更多的功率。为阻尼或制动炭刷的来回运动已知的解决方案关于电阻的减小不可能有任何的改善。

在US-A-2991379或平行的DE-AS-1 122 625中描述了一种用于伺服电动机的电刷支持器，其中炭刷的纵轴线在电刷盒内与电动机轴线形成一约45°的角度。为了避免炭刷的增强的烧损和达到提高的空转转速，而不必提高电刷压力，建议一种电刷在电刷盒中改善的导向装置。为此电刷盒按照一实施形式(图1)构成有多角形的(正方形的、六角形的)横截面，而使电动机轴线位于通过两对置的电刷盒棱角的平面内。电刷具有相应的横截面形状并且以两对置的纵向棱边在电刷支持器的由各角构成的沟槽内导向。通过棱边导向大大减小了电刷与电刷盒之间的接触面，其一方面形成阻止电刷运动的很有效的摩擦阻尼而另一方面增加了经由电刷盒向电刷顶端输送电流的困难。

在US-A-2991379的另一实施形式(图2)中电刷在一侧敞开的导轨形的直角形横截面的导向元件中导向。建立电刷压力的弹簧向导向元件的纵轴线方向倾斜成使电刷不仅由整流子力而且也由相反的弹簧力压入沟槽形导向元件中。这虽然产生提高的摩擦阻尼，但该摩擦阻尼与电刷的运动方向无关。

US-A-5696418中描述了一种整流子式电动机，其中从向电动机轴线的径向方向向外位错地设置两电刷。建议一种电刷盒在一围绕电动机轴线并垂直于电动机轴线的板上的特别的固定。由薄板弯成的电刷盒具有矩形横截面并且借助在下面上垂直伸出的连接板插入板中的相应的切口中并固定之。在电刷盒的侧壁中成形一弹性的簧片(图5、6)，其单面压到电刷盒中的电刷上并且其这样压向电刷盒的对面的壁。通过这样的压紧装置电刷不仅定位于盒中，而且在对面的壁上产生一均匀的摩擦，其与电刷的运动方向无关。

最后FR-A-2 723 481公开一种用于具有两个可能的旋转方向的整流子式电动机的电刷支持器，其中设有两对电刷盒，它们分别从向电动机轴线的径向方向向外位错设置。电刷支持器由塑料制成为注塑成型件。各个电刷盒具有正方形横截面并且在各角上设有向内凸出的导轨42，电刷以其棱边在其中导向。由于支持器由塑料制造和棱边支承的特别方式，该支持器不适于在大功率电动机中使用，因为在整流子上形成的热在电刷中不可能被有效地导走，因为电流不可能直接导入电刷的前部中，并且因为对运动的电刷只产生微小的摩擦阻尼。

在用于模型赛车的大功率直流电动机中在电刷方面出现的问题的解决方案在整体上增加了困难，因为电动机由于现有的规范(关于赛车运行)一方面的几何形状(外部尺寸)以及电的和机械的配置方面受到整体上的限制，而另一方面至少经由几分钟的时间间隔必须达到极大的功率值(转速、加速时间、转矩等)。电动机此时可达到60000转/分的转速并且从也受到限制的电池组或蓄电池组吸取直至120A的电流。设有电刷的电动机头部此时可以被加热到100℃。在极端情况下电刷只对一唯一的竞赛持续维持5.5分钟。

对于用电驱动的模型赛车的竞赛具有国际有效的规则，所谓的ROAR(Remotely Operated Auto Racers(遥控自动赛车))规则，其中特别规定了适用于电驱动的限制和边界条件。该ROAR规则规定，电动机可以具有最大36.02mm的外径和从安装板在一端到电动机头部的最外点所测量的最大为53mm的长度。中心轴的直径必须为1/8英寸。只允许陶瓷磁体。整流子可以只具有三个片。同样规定一确定数目的绕组。从某些基本电动机型式出发，在规范以内实现对电动机的技术改变，其按照电动机类型具有不同的范围。其中区分为所谓“座式电动机”、“可重装座式电动机”和“改进的电动机”。最广泛的改变可以在最后所述的电动机类型中实现，其中特别也包括对电刷和在电动机的内部结构上的改变。不过由于极端的空间限制仍只能很困难地实现对电刷的改型。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于模型赛车特别是模型竞赛轿车的包括整流子和炭刷的大功率直流电动机，其避免已知的直流电动机的缺点并且特别在高转速下阻止由于炭刷的运动而降低电动机功率，同时能够减小向整流子的电流输送中的电阻。

该目的通过以下的特征来达到。

按本发明的直流电动机，用于模型赛车，所述直流电动机包括一转子，该转子可绕一轴线旋转地支承在一壳体中并且具有至少一个绕组，该绕组经由一在转子上设置的整流子和靠在整流子上的炭刷以交变的方向供给直流电，其中整流子包括多个在一圆柱外圆周上绕轴线的导电的整流子片，并且炭刷相对于整流子可移动地支承且通过弹簧压力压到整流子上；其特征在于，所述炭刷沿一由电刷盒预定的运动方向分别滑动地支承于电刷盒中。

本发明的核心在于，采取措施，借助这些措施，阻尼或制动炭刷相反于弹簧压力的运动，同时在相当大程度上保持不影响炭刷借助弹簧压力的运动。借此阻止或抑制炭刷由于旋转的整流子片而被推开，同时每一次推开的炭刷不受弹簧压力阻碍而可快速地再次与整流子片进入接触。

本发明的一优选的构造的特征在于，各炭刷分别沿一由电刷盒预定的运动方向滑动地支承于电刷盒中，并且炭刷的运动方向偏离于关于轴线的径向方向，而使炭刷在其电刷盒中在因整流子引起的相反于弹簧压力的运动时在电刷盒的至少一个壁上受到一提高的滑动摩擦。当整流子在炭刷上作用一推开力时，由于电刷盒的倾斜位置炭刷被压向电刷盒的至少一个壁并且通过在至少一个壁上的提高的摩擦在盒内的运动中受到阻碍(制动、阻尼)。当推开力终止时，炭刷通过压紧弹簧的弹簧力被压回到整流子上，而不出现可感觉到的壁摩擦。

优选，各炭刷的运动方向分别与关于轴线的径向方向包括一在15°与75°之间范围内的角度α。特别是角度α为约45°。

本发明的第一可选择的进一步构成的特征在于，各炭刷的运动方向与直流电动机的旋转轴线位于共同的平面内。特别是一向炭刷的高导电的可接近性在该方面这样来达到，即，使炭刷的运动方向背离绕组倾斜地指向外面。

本发明的第二可选择的进一步构成的特征在于，各炭刷的运动方向位于与直流电动机的轴线垂直的共同平面内。

在这种情况下构造特别简单的是，设置两个炭刷，其对置设置成使其可以通过绕直流电动机的轴线旋转180°而相互转移。

在电流输送中的电阻的减小并从而电动机功率的改善与在电刷盒上加强的摩擦相结合这样来达到，即电刷盒的壁由高导电的材料、特别由金属构成。电刷盒形成一电流的高导电的导电支线，其因此以减小的电阻可以直接导向炭刷的靠在整流子上的顶端。特别有利的是，各电刷盒与用于输送电流的相应装置导电地相连接。关于散热和供电特别有利的是，电刷盒的壁由Cu制成。

在运转过程中在整流子和炭刷的区域内形成的热可以特别是这样快速而可靠地排走，即，将各电刷盒设置在一壳形电动机头部中，电动机头部由高导电导热的材料、特别是金属制成，并且各电刷盒电绝缘地支承在电动机头部中。结构上特别简单的和从热观点有利的是，电动机头部由铝构成并且各电刷盒与电动机头部通过一经铝阳极氧处理的化中间层相互电绝缘。

散热的进一步改善可以这样达到，即为了改善向外界环境的散热，电动机头部具有多个冷却筋，其中优选同心于直流电动机的轴线构成各冷却筋。

除经由电动机头部和电刷盒的被动的散热以外，可以这样达到很有效的主动的冷却，即在电动机头部中设置向直流电动机的内室供给冷却空气的通风道，并且直流电动机的绕组经由绕组接头与整流子导电连接，其中将绕组接头构成为使其在电动机的正常的运转方向中用作风扇叶片，并且通过通风道吸入冷却空气，而且将通风道构成为螺旋线的形式。

为了达到转子的自动调节的精密的支承并从而有利地影响整流子上的电火花形成，有利的是，转子的中心轴在位于整流子处的一端上可旋转地支承在一滚珠轴承中，该滚珠轴承自身弹性地支承。优选，这点这样构成，即沿径向和轴向方向弹性支承该滚珠轴承，并且借助各O型圈实现弹性的支承，其一方面在外面同心包围滚珠轴承而另一方面用于滚珠轴承沿轴向方向的支承。

当用于在炭刷上产生弹簧压力的压紧弹簧设置成朝向炭刷呈锥形逐渐缩小的螺旋弹簧的形式时，当该压紧弹簧以其远离炭刷的一端支承在电刷盒中的一内凹槽上时和当该压紧弹簧由INOX钢丝(不锈钢钢丝)制造时，在改进的弹簧特性的同时可以特别简便地组装。

在高电流用于电动机的情况下值得期望的是，应保持尽可能短的电流传输路径，以便将损耗减至最小。这可以这样来达到，即各电刷盒分别包括一装置，在该装置上可电连接全部来自外面的用于相应电极的导线。优选该装置为了连接来自外面的导线而构成为围绕电刷盒的优选分成多个扇形的法兰。

在整流子上出现的火花形成无线电技术的干扰源。为了尽管在模型电动机中受到限制的空间情况下仍确保很有效地消除干扰，在电动机头部的内部设置一印刷的电路板，其包括一用于消除电动机干扰的电路，其中该电路板经由接触弹簧与电刷盒导电连接，其中接触弹簧压到电刷盒上。另外可以在电路板上设置一发光二极管用于电动机的转向控制。

附图说明

以下将借助实施例结合附图更详细地说明本发明。其中：

图1按照现有技术的具有整流子和炭刷的直流电动机的纵剖面图(图1A)和从前面的俯视图(图1B)；

图2按照本发明的第一优选实施例的直流电动机的可与图1相比的视图；

图3图2A中的电刷布置的放大的详图；

图4按照本发明的第二优选实施例的直流电动机的可与图1相比的视图；

图5图4B中的电刷布置的放大的详图；

图6用于按照本发明的第三优选实施例的直流电动机的电动机头部的侧视图(图6A)和纵剖面图(图6B)以及电刷盒的从上面的俯视图(图6C)，其特征是多个附加的改善功率的措施；以及

图7电刷在按图6的电动机头部中的结构和布置的分解图(图7A)和组装图(图7B)。

具体实施方式

如上所述，按照本发明在具有整流子和炭刷的直流电动机中采取措施，借其在炭刷由整流子片推开的过程中一制动力(摩擦)自动地阻止炭刷从整流子上升起，并且其同时在一旦推开炭刷终止时就使炭刷向整流子片的方向自动无阻碍地滑回。

为了达到该目的，必须将炭刷的电刷盒置于对所涉及的整流子片的(径向的)法线成一角度的位置，亦即电刷盒不再垂直于所涉及的整流子片。

整流子片在炭刷上的压力，由于电刷盒的角位置，在整流子附近在电刷盒与其中的炭刷之间引起一强的压紧接触。如果电刷盒由高导电的材料(例如金属，特别是Cu)构成，并且如果电刷盒与用于送电的一相应的供电极导电相连接，则电流的主要部分经由高导电的电刷盒导向整流子附近的炭刷。借此确保对于导向整流子的电流的较小的电阻。

由于电刷盒的角位置，整流子施加到炭刷上的挤开力可以分为两个矢量。一个矢量将炭刷压向筒壁并由此提高炭刷在壁上或在多个壁上的摩擦，同时另一矢量位于盒纵轴线的方向并由此引起炭刷在盒中的运动。第一个矢量由于壁摩擦导致纵向运动的制动和运动能的部分消耗。因此减小炭刷从整流子上的升起。当整流子的压力终止时，通过压紧弹簧，现在无阻尼，炭刷被压回到整流子上，以便立即重新导电。

由于电刷盒的角位置及与其联系的运动制动也抵制转子的径向运动，其降低如此较小。由此转子总的来说更圆形地运转。

图2中示出按照本发明的第一优选实施例的直流电动机的可与图1相比的视图，其中分图2A示出电动机的纵剖面图而分图2B示出沿轴线方向从前面看的俯视图。其中相同的部分设有如图1中相同的标记。图3示出图2A中的一个炭刷的放大的详图。

图2中所示的直流电动机30与已知的图1中的电动机的区别在于炭刷32、33相对于(未改变的)整流子14的布置。炭刷32、33与其所属的电刷盒34倾斜向外定向，从而其由电刷盒34预定的运动方向39(图3中双箭头方向)，其与图3中所绘力平行四边形中的力矢量C的方向相同，与关于轴线29的径向方向，其同时是整流子14上的法线的方向(图3的力平行四边形中的虚线所示)之间包括一角度α，其在15°与75°之间并且优选为约45°。其中两对置的炭刷32、33-如由图2B可看出的-位于一通过轴线29的共同平面内。其可以通过绕轴线29旋转而转移180°(旋转对称)。

炭刷32、33通过相应的压紧弹簧37(在所示的实例中为螺旋弹簧)倾斜压向整流子14的整流子片20。压紧弹簧37通过相应的弹簧锁定件38固定于电刷盒34中。炭刷32、33通过导电绞合线35与供电极36电连接。通过电刷盒34的倾斜位置并从而通过运动方向39，按照力平行四边形可将由整流子14施加到炭刷32上的径向力A分解为一平行于运动方向39作用的力C和一垂直于运动方向39作用的力B。该垂直于电刷盒34的壁作用的力B将炭刷32压向壁并且由此在炭刷沿运动方向39的运动过程中提高电刷盒34与炭刷32之间的摩擦。借此引起摩擦阻尼，其制动和阻尼炭刷从整流子14上的升起。如果径向力A终止，则通过压紧弹簧37(作用力D)将炭刷32平行于运动方向39推向整流子14的方向，此时炭刷32可以自由地在电刷盒34中滑动，而不受特别的摩擦阻尼或其他的阻尼。因此炭刷从整流子14上的升起距离并因此同样升起时间是较小的，因此提高电动机的功率。

一旦炭刷32、33再次与整流子14接触，特别是当电刷盒34与相应的供电极36导电连接时，电流就通过电刷盒34的下面部分导向炭刷的在整流子附近的下部。电流通过高导电的盒壁直接并以小的电阻流向整流子14。也借此提高电动机的功率。

图4中示出按照本发明的第二优选的实施例的直流电动机40的可与图1相比的视图，其中分图4A示出电动机的纵剖面图而分图4B示出沿轴线方向从前面看的俯视图。其中相同的部分设有如图1中相同的标记。图5示出图4B中的一个炭刷的放大的详图。

如由图4B可看出的，炭刷42、43与其电刷盒44不再位于一通过轴线29的共同平面内，而是位于一个垂直于轴线29(见图4A)的共同平面内。运动方向41(图5)相对于径向方向(图5的力平行四边形中虚线所示)的倾斜位置在这里这样来达到，即向由图1B中所示的位置的相反方向侧向平行位错地设置两炭刷42、43。在这种情况下也产生一倾斜角α，其使径向力A分解为两个相互垂直的力B和C。其导致对按照本发明的升起运动的阻尼，相反可以不影响炭刷的返回运动。在该情况下角度α也在15°与75°之间的范围内，优选为约45°。在这里同样减小导向整流子14的电流的电阻。炭刷42、43以同样的方式经由导电绞合线45与供电极46相连接。在这里作为压紧弹簧47采用扭簧。同时电刷盒44与相应的供电极46导电连接。

从按图2的炭刷构造出发，其中炭刷32、33的纵轴线与电动机的轴线29之间包括一约45°的角度并且与轴线29共同位于一个平面内，尽管大的受限制的空间情况，当具有电刷盒和炭刷的电动机头部采用按照图6和7中所示的实施例时仍可达到关于电动机功率和电动机的热配置的进一步改善。

按图6的电动机头部48构成为薄壳。其包括高导电导热性的铝制基体并在其外面上设有多个冷却筋49，这些冷却筋构成为同心于轴线29的环。冷却筋49以本身已知的方式加大电动机头部48与周围空气之间的传热面积。

在电动机头部48的中心在轴向方向上延伸一孔，其容纳一滚珠轴承55用以支承转子的中心轴58。滚珠轴承55自身沿径向和轴向方向弹性地支承于电动机头部48中，以便在达到60000转/分的高转速下能够达到自动调节的精密的支承，并且将由于非圆形的运转使炭刷的击开减至最小。两个O型圈56和57用于弹性的支承(图6B)。一O型圈56在轴向方向上安装在滚珠轴承55与电动机头部的中心孔中的内凹槽之间。其可以使滚珠轴承55沿轴向方向弹性支承在内凹槽上。另一O型圈57同心围绕滚珠轴承55的外圈并且能够这样地将滚珠轴承弹性支承于孔中。

为了容纳管形的电刷盒50、51，在电动机头部48中设置各个相应的倾斜孔。这些孔的内壁经过铝阳极氧化处理并由此形成一薄的电绝缘层，其使插入孔中的电刷盒50、51与电动机头部48之间电绝缘，但基本上不损害电刷盒50、51与电动机头部48之间的高导电的热接触。借此确保，可将电刷盒50、51用作为向炭刷(图7中的63)的供电并同时可以将由炭刷吸收的热有效地向电动机头部48并同时由那里经由冷却筋49散向环境。此外，电刷盒50、51在其下端直到完全靠紧在整流子59上。借此确保，经由电刷盒50、51一方面将电流低电阻地一直导向炭刷63的顶端而另一方面将热由炭刷63的顶端直接向电动机头部48排走。

另一冷却整流子59和电动机头部48的很有效的措施，其中在竞赛运转过程中可能出现达100℃的温度，是在电动机头部48中铣出螺旋线式延伸的通风道66(图6A)，其将电动机头部48的内室与环境连通。其中螺旋线的旋向从外向内符合电动机的转向。通过通风道66可从外面将冷却空气吸入电动机头部48的内室，轴向流过电动机并在电动机的对置的端面再次排出。这种吸入按简单的方式这样实现，即，将导向整流子59的绕组(图2A中的13)的绕组接头(图2中的18)弯曲成，使其在电动机的正常运转方向中用作为风扇叶片，其挤压空气沿轴向方向通过绕组。

在电方面同样采取新式的预防措施，以便电流尽可能低损耗地送向整流子59。在传统的赛车电动机中电刷盒与两个局部分离设置的接线片导电连接，后者用于连接实际上的供电电缆和一调节导线。埋入炭刷中的导电绞合线(图7中的64)被钎焊在一第三点上。因此产生较长的传输路径，其在出现高电流强度的情况下产生不利的结果。相反，在图6和7中所示的实施例中，为了实现较短的传输路径，每一电极的全部电导线(供电电缆、调节导线和导电绞合线)直接在相应的电刷盒上连接在一唯一的点上。为此每一电刷盒50、51直接在从电动机头部48向外伸出的位置设有环形的法兰54(同样参见图6C)，在其上固定焊接各个导线。借此各导线可以无困难地分别钎焊在法兰54上，法兰54具有一精确确定的厚度并且分成各个扇形68，其彼此热分开。

通过构造的方式使每一电极上电流以有利的方式在三个不同的路线上导向炭刷的顶端，亦即(i)经由导电绞合线64和炭刷63，(ii)经由电刷盒50、51，和(iii)经由压紧弹簧65和炭刷63。

为了炭刷的较便于组装，其由于在竞赛运转过程中的高的磨损常常必须更换，电刷盒50、51和压紧弹簧65在图6和7的实施例中以特别的方式构成：在电刷盒50、51的外端之前设有一具有加大的内径的(扩大的)部分62。通过该扩大部在电刷盒50、51中构成一内凹槽，压紧弹簧65可以用其外端支承在该内凹槽上。借此当压紧弹簧65向内稍成圆锥形延伸地构成时，其从外面容易插入电刷盒50、51中并且可以嵌接在内凹槽的后面。圆锥形状还防止压紧弹簧65陷入不符合要求的共振中。压紧弹簧65有利地由INOX钢丝制成，从而弹簧常数在出现的广泛的温度范围内在相当大程度上保持稳定。为了组装一个炭刷63-从图7A开始-将压紧弹簧65越过导电绞合线64推进，直到其以前端撞到炭刷63上。然后将炭刷63和压紧弹簧65插入电刷盒50中，直到压紧弹簧65以其外端嵌接在部分62的内凹槽上(图7B)。最后将导电绞合线64通过一在电刷盒50的外端上设置的切口52向外引出，为了减轻张力在一凸缘53的下面绕电刷盒50卷绕多次，然后焊接在法兰54上。

由薄壳式电动机头部48提供的内室可以利用来按节省空间的方式和方法设置用于消除电动机干扰的装置。消除干扰装置包括电容器，并设置在一印刷的电路板61上，其半圆形地围绕整流子59。消除干扰电路的电连接直接经由适当弯曲的接触弹簧60实现，其被接触地沿电路板61的边缘移动并且直接压到电刷盒50、51上(图6B)。在电路板61上还可以设置一从外面可见的发光二极管(LED)67，其用作转向控制并且只当电动机正确地极化连接时才发光。电路板61上的全部构件由于空间原因优选构成为SMD元件。

总之，本发明的特征是下列特性和优点：

整流子片在炭刷上的压力由于电刷盒的角位置而在电刷盒与炭刷之间靠近整流子的整个下面引起强的接触。因此电流的一部分经由高导电的电刷盒在整流子附近导向炭刷。因此减小了电阻；

由于电刷盒的角位置，整流子可能施加到炭刷上的挤开力分为2个矢量。一个矢量将炭刷压向至少一个筒壁，在其中炭刷可以按照第二矢量(炭刷的纵向方向)运动。在壁上的摩擦消耗一部分能量。借此阻止炭刷从整流子上升起。当整流子的压力终止时，则炭刷通过正常的压紧弹簧无阻尼地压到整流子上，以便立即导电；

由于电刷盒的角位置，抵制转子的径向运动，使该运动保持为小的。由此整流子更圆形地运转。

优点是，不需要任何附加的可移动的部件。炭刷的质量必须保持尽可能地小，以便保持小的惯性矩。例如液压缓冲器是不适用的，因为可移动的部件使效果变坏；

炭刷的优化的倾斜角可以确定为45°±30°；

按照倾斜角可以调节阻尼的强度；

在垂直定位时(电刷盒相对于整流子片是垂直的，α＝0)阻尼为零。倾斜角调节得越大，阻尼将越大。

                附图标记清单

10      直流电动机          40       直流电动机

11      转子                41       运动方向

12      电枢                42，43   炭刷

13      绕组                44       电刷盒

14、59  整流子              45，64   导电绞合线

15、58  中心轴              46       供电极

16      壳体                47，65   压紧弹簧

17      磁铁                49       冷却筋

18      绕组接头            50，51   电刷盒

19、48  电动机头部          52       切口

20      整流子片(导电的)    53       凸缘

21，55  滚珠轴承            54       法兰

22，23  炭刷                56、57   O型圈

24      电刷盒              60       接触弹簧

25      导电绞合线          61       电路板

26      供电极              62       扩大部分

27      压紧弹簧            63       炭刷

28      运动方向            66       通风道

29      轴线                67       发光二极管(LED)

30      直流电动机          68       扇形(凸缘)

32，33  炭刷                α(alpha)角度(运动方向与径

34      电刷盒              向之间)

35      导电绞合线

36      供电极

37      压紧弹簧

38      弹簧锁定件

39      运动方向

Claims (25)

1.一种直流电动机(30、40)，用于模型赛车，所述直流电动机包括一转子(11)，该转子可绕一轴线(29)旋转地支承在一壳体(16)中并且具有至少一个绕组(13)，该绕组经由一在转子(11)上设置的整流子(14、59)和靠在整流子(14)上的炭刷(32、33；42、43；63)以交变的方向供给直流电，其中整流子(14)包括多个在一圆柱外圆周上绕轴线(29)的导电的整流子片(20)，并且炭刷(32、33；42、43；63)相对于整流子(14)可移动地支承且通过弹簧压力压到整流子(14)上；其特征在于，所述炭刷(32、33；42、43；63)沿一由电刷盒(34、44；50、51)预定的运动方向(39、41)分别滑动地支承于电刷盒(34、44；50、51)中。

2.按照权利要求1所述的直流电动机，其特征在于，炭刷(32、33；42、43；63)的运动方向(39、41)与关于轴线(29)的径向方向偏离。

3.按照权利要求2所述的直流电动机，其特征在于，炭刷(32、33；42、43；63)的运动方向(39、41)分别与关于轴线(29)的径向方向包括一在15°与75°之间范围内的角度(α)。

4.按照权利要求3所述的直流电动机，其特征在于，所述角度(α)为45°。

5.按照权利要求2至4之一项所述的直流电动机，其特征在于，炭刷(32、33；63)的运动方向(39)和直流电动机(30)的旋转轴线(29)位于一个共同的平面内。

6.按照权利要求5所述的直流电动机，其特征在于，炭刷(32、33；63)的运动方向(39)背离绕组(13)倾斜地指向外面。

7.按照权利要求2至4之一项所述的直流电动机，其特征在于，各炭刷(42、43)的运动方向(41)位于一与直流电动机(40)的旋转轴线(29)垂直的共同平面内。

8.按照权利要求2所述的直流电动机，其特征在于，设有两个炭刷(32、33；42、43；63)，这两个炭刷对置地设置成使其可以通过绕直流电动机(30、40)的轴线(29)旋转180°而相互转移。

9.按照权利要求2所述的直流电动机，其特征在于，电刷盒(34、44；50、51)的壁由一种金属构成，并且电刷盒(34、44；50、51)导电连接于供电装置(36、46)。

10.按照权利要求9所述的直流电动机，其特征在于，电刷盒(34、44；50、51)的壁由Cu制成。

11.按照权利要求2所述的直流电动机，其特征在于，电刷盒(34、44；50、51)和炭刷(32、33；42、43；63)分别具有圆形横截面。

12.按照权利要求9所述的直流电动机，电刷盒(34、44；50、51)设置于一薄壳形电动机头部(19、48)中，该电动机头部(19、48)由一种金属制成，并且电刷盒(34、44；50、51)电绝缘地支承于电动机头部中。

13.按照权利要求12所述的直流电动机，其特征在于，电动机头部(19、48)由铝构成，并且电刷盒(34、44；50、51)与电动机头部(19、48)通过经铝阳极氧化处理的中间层相互电绝缘。

14.按照权利要求12所述的直流电动机，其特征在于，为了改善向外界环境的散热，电动机头部(48)具有多个冷却筋(49)。

15.按照权利要求14所述的直流电动机，其特征在于，各冷却筋(49)与直流电动机(30、40)的轴线(29)同心地构成。

16.按照权利要求12所述的直流电动机，其特征在于，在电动机头部(48)中设置向直流电动机(30、40)的内室供给冷却空气的通风道(66)。

17.按照权利要求16所述的直流电动机，其特征在于，直流电动机(30、40)的绕组(13)经由绕组接头(18)与整流子导电连接，并且所述绕组接头(18)构成为，使其在电动机的正常运转方向时用作为风扇叶片并且通过通风道(66)吸入冷却空气。

18.按照权利要求16所述的直流电动机，其特征在于，通风道(66)构成为螺旋线的形式。

19.按照权利要求1所述的直流电动机，其特征在于，转子(11)的中心轴(15、58)在位于整流子(14、59)处的端部可旋转地支承在一滚珠轴承(21、55)中，并且滚珠轴承(55)自身弹性地支承。

20.按照权利要求19所述的直流电动机，其特征在于，沿径向和轴向方向弹性支承滚珠轴承(55)，并且借助O型圈(56、57)实现该弹性的支承，这些O型圈一方面同心地包围滚珠轴承(55)而另一方面用于沿轴向方向支承滚珠轴承(55)。

21.按照权利要求2所述的直流电动机，其特征在于，用于在炭刷(63)上产生弹簧压力的压紧弹簧(65)设置成朝向炭刷(63)呈锥形逐渐缩小的螺旋弹簧的形式，压紧弹簧(65)以其远离炭刷(63)的一端支承在电刷盒(50、51)中的一内凹槽(62)上，并且压紧弹簧(65)由不锈钢钢丝制成。

22.按照权利要求9所述的直流电动机，其特征在于，电刷盒(50、51)分别包括一装置(54)，在该装置上可电连接全部用于相应电极的导线。

23.按照权利要求22所述的直流电动机，其特征在于，用于连接导线的所述装置构成为围绕电刷盒(50、51)的、分成多个扇形(68)的法兰(54)。

24.按照权利要求12所述的直流电动机，其特征在于，在电动机头部(48)的内部中设置一印刷的电路板(61)，该电路板包括一用于消除电动机干扰的电路，并且电路板(61)经由接触弹簧(60)与电刷盒导电连接，所述接触弹簧(61)压到电刷盒(50、51)上。

25.按照权利要求24所述的直流电动机，其特征在于，在电路板(61)上设置一发光二极管(67)，用于电动机的转向控制。

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