CN1345477A - 直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有转子(26)的直流发电机(10),该转子可旋转地安装在壳体(12)中并具有许多电磁铁,该电磁铁相对于旋转轴以一定的距离设置并具有在线圈铁心(32)上的相应的线圈绕组(34),该线圈铁心支撑着一个或更多的导电体。代表线圈的导电体的端部与触点元件电连接,该触点元件和触点表面一起表示第一换向器(18a)。所说的触点元件每个都具有一个触点表面并且滑动触点压在连接到直流电源和直流消耗装置的所说的表面上。在轴向方向上在转子轴(24)上将第一和第二换向器(18a,18b)设置到转子(26)并彼此轴向偏移以使它们的分配给滑动触点(42,50)的触点表面一个在另一个旁边地位于径向朝外地延伸的圆柱形外壳表面上。选择在轴向方向上滑动触点的宽度以使它们同时压在在轴向方向上相邻的两个换向器(18a,18b)的触点表面上。

Description

直流电机

本发明涉及一种包括转子的直流电机，该转子可旋转地安装在壳体中，并具有与旋转轴间隔开的许多电磁铁，该电磁铁具有在支撑一个或更多的导电体的线圈铁心上的线圈绕组，构成该线圈的导电体的端部电连接到与相应的触点表面相关的相应触点元件上，该触点元件和触点表面一起构成了第一换向器，压在触点表面上的是滑动触点，该滑动触点可连接到至少一个直流电源或至少一个直流消耗装置，以及包括在圆周方向上具有交替极性的永磁体的磁极表面，在该壳体端壁的内表面上以均匀的角度间隔设置该永磁体，并且该永磁体对着线圈铁心的端部表面，由此每个线圈铁心连同相关的线圈绕组构成单独制造的电磁铁单元，该电磁体单元安装在可旋转地固定连接到转子的轴的轮毂支架上，永磁体的极性表面在圆周方向上具有延伸区，该延伸区与许多相对的线圈铁心相重叠，并且与相应的径向地朝外地设置的永磁体相关的换向器的两个滑动触点如此延伸以使在圆周方向上它们与永磁体的磁极表面相关的触点元件的大约一半重叠，由此形成在连接到直流电源或直流消耗装置并在圆周方向上偏移的每对滑动触点上，还有以反极性连接到直流电源或直流消耗装置的另外的一对滑动触点，以及还提供构成第二换向器的另外的两对换向器滑动触点，该换向器滑动触点可以以连续的反极性连接到直流电源或直流消耗装置，

在更早的直流电机(DE 19620291 C2)的进一步实施例中本申请人已经研制了这种直流电机(DE 19721215 A1)。在公知的直流电机中，平行于转子的旋转轴弹性地压着的碳刷的形式地构造的滑动触点设置在该壳体的端部上的相对的封盖上并压在朝组成该电磁铁单元的绕组并由此总体地组成两个换向器的导电条的径向部分的端壁的末边沿上。

通过测试已经得知这种公知的直流电机的结构相对于较老式的直流电机具有所需的优点。然而，由于在转子的相对的侧上的两个换向器的结构和以平行于碳刷形式构造的滑动触点的轴的结构，造成它的构造昂贵。

本发明的一个目的是，研制一种公知的直流电机以便它的结构简单甚至产生更高的输出。

从参考上文所称的直流电机出发，根据本发明如下解决上述目的：如果第一和第二换向器在转子的轴向方向上设置在转子轴上并轴向地彼此偏移以使与滑动触点相接触的它们的触点表面径向朝外地设置在圆柱形包络表面上，如果选择在轴向方向上所测量的滑动触点的宽度以使它们同时压在两个换向器的在轴向方向附近的触点表面上。不是在两个换向器的每个换向器中采用分离的滑动触点，而是提供这样的滑动触点：借助于它们的宽度两个换向器可公共地使用该滑动触点，即(加宽的)滑动触点的数量减半。

可取的是，该结构为这样的：两个换向器的触点表面连接到转子的电磁铁单元的在转子的圆周方向上彼此偏移的线圈绕组。由此通过每个滑动触点在圆周方向上从彼此偏移的两组电磁铁单元中同时导出或施加直流电流。

选择在圆周方向上两个换向器的触点元件的触点表面的偏移为在该壳体中在圆周方向上在两个连续的永磁体之间间隔开的角度的最小尺寸。

两个换向器方便地设置在容纳转子的壳体的端部表面的外部的转子轴上。因此将马达的电磁铁部分和磁场与换向器屏蔽开，由此避免了在换向器的区域中的电磁场的负面影响。

由于在该壳体外部的端壁上的换向器的这种结构，建议将两个换向器设置在该壳体的端壁上所形成的分离的封盖上，由此还可以在该封盖上或之内形成滑动触点的固定件。因此可以保护换向器和滑动触点不受环境的影响，并且在另一方面可以容易地进行维护。

如果需要的话，通过在该封盖上形成适合的通风口可以对通过该封盖和相关的端壁所形成的空间进行换气，通过该通风口来自滑动触点(碳刷)和/或换向器触点表面的灰尘可排放出来。此外，通过风扇叶轮状的换向器的轴毂区或在该封盖内的附加的风扇叶轮结构还可以实现冷却效果，以使在该封盖内具有换向器工作的最佳温度。

结合附图通过下文描述的两个实例性实施例更详细地描述本发明，在该附图中：

附图1所示为根据本发明的直流电机的中心纵剖面示意图；

附图2所示为在附图1中箭头2方向上移去封盖的直流电机的换向器端部表面的视图；以及

附图3所示为根据本发明的直流电机的第二实例性实施例的与附图2相对应的视图。

如附图示意地示出，根据本发明的直流电机整个以标号10表示，它可以用作电动机和发电机。在本实例中电机10具有壳体12，该壳体12在轴向方向上相对较短，并包括相对较大直径的两个盘状壳体端壁14a，14b和实际的外周壁16，该外周壁16实际上变成相对较小长度的圆柱形环。通过壳体或其它的固定装置(未示)将壳体端壁14，14b和壳体外周壁16可拆卸地连接在一起。

在端壁14a，14b的中心形成相应的通孔15a，15b，在该壳体的内部在它们的区域中这样构造以形成径向轴承22的增大的直径的轴承垫20，在该径向轴承内穿过通孔15a，15b的轴24可旋转地安装。这个轴24承载着可旋转地固定安装在它上的转子26。相对于该壳体的中心轴以相同的半径将永磁体28以均匀的角度间隔设置在壳体端壁14a，14b的内部端部表面上并尽可能地径向地朝外地设置。因此，例如端壁14a，14b每个都可以带有总共12的永磁体28，这些永磁体在圆周方向上具有交替的极性。

转子26具有许多电磁铁单元30，该电磁铁单元30主要以分离的单个部件的形式构成，每个部件都具有软磁材料的盘状构造的线圈铁心32，在该线圈铁心上绕有带有许多金属线绕组的线圈绕组，应用高导电性的铜合金常规地制造该金属线。相对于线圈铁心和附近的单元30通过常规的方式例如非导电漆在组成在线圈铁心上区域中使该金属线绝缘。线圈铁心32是为基本抑制涡流由彼此绝缘的封装的变压器极板构造的部件。形成每个电磁铁单元30的线圈绕组34的金属线的端部(未示)在朝穿过支撑电磁铁单元的轴毂支架的轴和引线的方向上径向地朝内地延伸到在轴向上彼此邻近地设置在穿出端壁14b的轴24的左手端上的两个换向器18a，18b。在附图1中以点划线表示通过轮毂支架38换向器触点元件与电磁铁单元30的两个线圈34的连接。在所示的实例中一方面以导电材料的环形盘36实现在轮毂支架上安装电磁铁单元30，该导电材料环形盘36将单元30支撑在相对侧面上并以适合的方式固定到轮毂支架38上。

换向器18a，18b由在圆周方向上许多连续的触点元件40构成，该连续触点元件40的数量与构成线圈绕组34的金属线的端头数量相对应，这些触点40彼此电绝缘并与轴24同心地设置，其位于共同的圆柱包络面上的径向外部边界表面构成了滑动触点42，50的触点表面，连接到滑动触点42，50的是在该附图中没有示出的直流电源或直流消耗装置。在本特定的实例中实质上通过导电碳刷以本身公知的方式构成滑动触点42，50，在固定件46上以如附图2所示的方式在径向方向上可移动的方式设置该导电碳刷，该固定件46可以固定到壳体12的端壁14b的外部表面上。在偏压力的作用下通过弹簧48按下碳刷使其与触点表面44接合。以没有示出的方式将触点元件40连接到构成相关的电磁铁单元30的线圈绕组34的金属线的相应的端部部分上，在圆周方向上彼此偏移的电磁铁单元组交替地连接到换向器18a和18b。

在附图1中可以看出，选择在轴向方向上所测量的构成滑动触点42，50的碳刷的宽度以使每个碳刷同时压在两个换向器18a，18b的相邻的触点元件40的相关的触点表面44上。借助于在圆周方向上换向器18a，18b的角度偏移，由此能够将在圆周方向上彼此偏移的两组电磁铁单元电连接到直流电源或直流消耗装置到相应的滑动触点或碳刷。因此相对于在其中分离的滑动触点与每个换向器相关连的结构能够使滑动触点的数量减半。如果将第三换向器加入到两个换向器18a，18b中，且在圆周方向上该换向器的触点元件与该两个第一换向器再次偏移并电连接到电磁铁单元组30中，则上文所解释的降低滑动触点的数量的概念仍然在本发明的概念内。在这种情况下，滑动触点(碳刷)在轴向方向上进一步加宽，并同时按压在所有的三个换向器的触点元件的触点表面上。因此能够进一步将所需的滑动触点的数量降低到三分之一。

通过封盖52方便地覆盖设置在从壳体的端壁14b穿出的轴24的端部上的换向器18a，18b，在该附图1中仅示意性地示出了该封盖，它包围着在封盖52和端壁14b的外部端部表面之间所确定的空间中的整个换向器结构。为了能够进入换向器结构，例如如果由于磨损造成必需更换碳刷42或52，方便地构造封盖52以使以容易取下的方式可固定到端壁14b。

如果为了冷却或吹出灰尘而使换向器结构可通风，在该封盖上还可以形成相应的通风孔(未示)，由此通过在该附图中没有示出的进一步特征可以形成强制的通风，例如在封盖内形成以轴24旋转的风扇叶轮。

在附图3中示出了根据本发明的直流电机的实例性实施例，相对于压在触点元件40的触点表面44上的滑动触点的数量，该实施例简化了，附图3是与附图2对应的视图。替代在附图2的实例性的实施例中的四对触点的八个固定件46，在本实施例中仅有一对触点的两个固定件46。然而为了应用相应的所需的极性的电流控制在圆周方向上偏移的所有的电磁铁单元，在附图3中的触点元件40通过线56所示的方式电连接在一起，在该附图中仅示出了换向器的四个触点元件的电连接。为了提供更好的整体视图没有示出在圆周方向上相邻的触点元件40的电连接，即在读者头脑中应该加入它们。应该清楚的是，在本实例性的实施例中由于所示的触点元件40电连接在一起，因此可以省去在附图3中仅以点划线示出的固定件46。

Claims (7)

1.包括转子(26)的直流电机(10)，该转子可旋转地安装在壳体(12)中，并具有与旋转轴间隔开的许多电磁铁，该电磁铁具有在支撑一个或更多的导电体的线圈铁心(32)上的线圈绕组(34)，构成该线圈的导电体的端部电连接到与相应的触点表面相关的相应触点元件上，该触点元件和触点表面一起构成了第一换向器(18a)，压在触点表面上的是滑动触点，该滑动触点可连接到至少一个直流电源或至少一个直流消耗装置，以及包括在圆周方向上具有交替极性的永磁体(28)的磁极表面，在该壳体端壁(14a，14b)的内表面上以均匀的角度间隔设置该永磁体，并且该永磁体对着线圈铁心(32)的端部表面，由此每个线圈铁心(32)连同相关的线圈绕组构成单独制造的电磁铁单元(30)，该电磁体单元安装在可旋转地固定连接到转子(26)的轴(24)的轮毂支架(38)上，永磁体(28)的磁极表面在圆周方向上具有延伸区，该延伸区与许多相对的线圈铁心(32)相重叠，并且与相应的径向地朝外地设置的永磁体(28)相关的换向器的两个滑动触点如此延伸以使在圆周方向上它们与永磁体的磁极表面相关的触点元件的大约一半重叠，由此形成在连接到直流电源或直流消耗装置并在圆周方向上偏移的每对滑动触点(42)上，还有以反极性连接到直流电源或直流消耗装置的另外的一对滑动触点(50)，以及还提供构成第二换向器(18b)的另外的两对换向器滑动触点(42，50)，该换向器滑动触点(42，50)可以以连续的反极性连接到直流电源或直流消耗装置，

其特征在于在转子(26)的轴向方向上在转子轴(24)上彼此轴向地偏移地设置第一和第二换向器(18a，18b)，以使它们的与滑动触点(42，50)相关的触点表面(44)径向朝外地设置在圆柱包络面上并选择在轴向方向上所测量的滑动触点(42，50)的宽度以将它们同时按压在两个换向器(18a，18b)的在轴向方向上附近的触点表面上。

2.如权利要求1所述的直流电机，其特征在于两个换向器(18a，18b)的触点表面(44)连接到转子(26)的电磁铁单元(30)的在转子(26)上的圆周方向上彼此偏移的线圈绕组(34)。

3.如权利要求2所述的直流电机，其特征在于选择在圆周方向上两个换向器(18a，18b)的触点元件(40)的触点表面(44)的偏移为在该壳体中在圆周方向上在两个连续的永磁体(28)之间间隔开的角度的最小尺寸。

4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的直流电机，其特征在于容纳该转子(26)的壳体(12)的端壁(14a，14b)的外部的转子轴(24)上设置两个换向器(18a，18b)。

5.如权利要求4所述的直流电机，其特征在于在该壳体(12)的端壁上设置的分离的封盖(52)中设置两个换向器(18a，18b)。

6.如权利要求5所述的直流电机，其特征在于在分离的封盖(52)上或之内形成滑动触点(42，50)的固定件(46)。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的直流电机，其特征在于，为了减少在圆周方向上彼此偏移地设置的成对的换向器滑动触点(42，50)的数量，在圆周方向上彼此偏移并彼此关联的触点元件(40)电连接在一起。

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