專利名稱：換向器式電機的制作方法
換向器式電機
現有技術本發明涉及一種具有換向器的換向器式電機，該換向器具有集電器，該集電器在集電器工作面處與對應的(相配屬的)刷子處于滑動接觸，其中，刷子布置在對應的(相配屬的)刷架中。這種換向器式電機已經由現有技術公開，其具有由于換向而設計的換向器。換向器具有在集電器工作面處與對應的刷子滑動接觸的集電器，集電器設置在換向器式電機的轉子處。經由在對應的刷架中在一預定的刷角下相互相對布置的刷子，例如碳刷，和集電器，向換向器式電機供給用于運行所需要的電機電流。在使這種換向器式電機換向時形成所謂的“電流紋波”，其經由被用于確定轉子的相應的轉動位置。現有技術的缺陷是，刷架被設計成直角的碳筒，其具有碳刷至集電器的相關的電刷重疊的較大公差，其中，只在一定的限度內才能夠實現對碳刷的精確的和穩定的導向，因此通過換向形成的電流紋波信號僅僅具有有限的穩定性。這種有限的穩定性此外在碳刷的壽命過程中被進一步減小，因此在換向器式電機運行中各形成的電流紋波信號僅僅在有限的方式下能夠應用于精確地確定轉子的轉動位置。本發明的公開
因此本發明的目的是，提供一種新型的換向器式電機，其中，通過刷子在刷架中的改善的導向實現產生穩定(穩健)的電流紋波信號。該問題通過一種帶有換向器的換向器式電機來解決，換向器具有在集電器工作面處與對應的刷子滑動接觸的集電器。刷子布置在對應的刷架中。至少一個刷架在其縱向延伸部的方向上具有一個至少五角形的橫截面。由此本發明以簡單的方式和方法實現對刷架中的刷子的一種基本上無游隙的導向并且由此提供一種換向器式電機，其中，在運行中保證產生一種最小電流紋波信號，其適用于對相關的轉子的可靠的和精確的轉動位置確定。該至少一個刷架的至少五角形的橫截面優選以小屋形狀(Hjiuschenform)進行設計。因此可以實現在刷架中刷子的額外改善的和更穩定的導向。在至少一個刷架處優選設置至少一個保持部件，其設計成用于防止在橫向于刷架的縱向延伸部方向的方向上對應的刷子的滑脫。因此可以可靠地和確定地防止刷子從刷架中不希望地滑脫。按照一個實施方式，至少一個刷架配設有至少一個碳(刷)壓緊彈簧，其用于在集電器的方向上向對應的刷子施加第一預定的彈簧力。本發明因此不僅在刷子的新狀態下而且在刷子的壽命期間都能夠提供基本上恒定的刷子推進力和因此提供在集電器處的基本上恒定的刷子壓緊力。集電器優選具有數個片(整流片)，其數量等于4的整數倍，其中，碳壓緊彈簧被設計用于在片的方向上向對應的刷子施加第一預定的彈簧力。因此，碳壓緊彈簧可以以簡單的方式和方法應用于許多不同地構造成的換向器式電機。所述至少一個碳壓緊彈簧優選設計成用于以第二預定的彈簧力將對應的刷子壓緊在至少一個刷架中。因此可以以簡單的方式和方法防止刷子從刷架中滑脫。按照一個實施方式，至少一個碳壓緊彈簧是一體地(單件式)構造成并且具有第一彈簧臂，其用于對對應的刷子施加第一預定的彈簧力和第二彈簧臂，其用于對對應的刷子施加第二預定的彈簧力。本發明因此能夠提供一種穩定的和成本有利的用于實現碳壓緊彈簧的部件。對應的刷子優選具有以一預定的角度傾斜的末端區域，該末端區域被第一彈簧臂加載第一預定的彈簧力。因此，第一彈簧臂的彈簧力可以以簡單的方式和方法不僅用于提供希望的刷子推進力而且用于提供刷子壓緊分力。至少一個刷子優選具有含碳的材料。本發明由此實現例如使用常規的成本有利的碳刷。按照一個實施方式，刷架通過注塑在使用無滑動元件(滑動心軸)的壓鑄模具下在壓鑄件處構造成。本發明由此實現一種配設了刷架的部件的簡單的制造。開頭所述的問題也通過一種具有換向器的換向器式電機，換向器具有在集電器工作面處與對應的刷子滑動接觸的集電器。刷子布置在對應的刷架中。至少一個刷架被分配至少一個一體的碳壓緊彈簧，該碳壓緊彈簧具有第一彈簧臂，其用于在集電器的方向上對對應的刷子施加第一預定的彈簧力和第二彈簧臂，其用于用第二預定的彈簧力將對應的刷子保持在所述至少一個刷架中。本發明由此可以提供一種換向器式電機，其中，以簡單的方式和方法，可以一方面實現基本上恒定的、用于將刷子壓向集電器的刷子推進力，和另一方面實現基本上恒定的、用于防止刷子從刷架中滑脫出來的保持力。附圖簡述
在以下的說明中借助于在附圖中示出的實施例詳細說明本發明。附圖中所示:
圖1是按照一個實施方式的換向器式電機的一個不意圖，
圖2是圖1的換向器和一個壓鑄件的俯視圖，在該壓鑄件處形成刷架，在該刷架中布置圖1的碳刷，
圖3是按照第一實施方式的、圖2的配設了碳刷的刷架的、以及圖2的集電器的片的透視圖和首I]視圖，
圖4是按照第二實施方式的、圖2的配設了碳刷的刷架的、以及按照第一實施方式的碳彈簧的透視圖和剖視圖，
圖5是按照第二實施方式的碳彈簧的透視圖，
圖6是按照另一個實施方式的、具有按照第三實施方式的碳彈簧的碳刷的側視圖，和 圖7是按照第四實施方式的碳彈簧的透視圖。實施例的說明
圖1顯示了按照一個實施方式的、配設有定子部件181及轉子部件182的、具有電機軸184的換向器式電機100,它被布置在電機殼體180中并且例如可以應用于例如機動車中的電動車窗升降器的驅動電機。定子部件181例如具有永久磁體186以及轉子部件182例如具有定子心或鐵心188。換向器式電機100為了換向具有換向器185，其具有預定的換向器直徑，并且該換向器式電機可以這樣地控制或調節，即不僅可以實現可逆運行，而且可以實現涉及希望的轉速的預設。合適的換向器式電機的工作方式和結構已經由現有技術充分地公開，因此為了說明書的簡潔起見在此處不進行詳細的說明。作為解釋而言，換向器185包括集電器183，其在對應的集電器工作面189處建立與兩個或更多個刷子187，197的滑動接觸，因此電機100在運行中可以經由刷子187，197和集電器183被供給合適的電機電流。按照一個實施方式，至少一個刷子187，197具有含碳的材料并且例如按照碳刷的方式構造成。碳刷187，197布置在對應的刷架(在圖2的287，297)中，該刷架就解釋而言在優選一體的壓鑄件210處形成，并且各具有一種刷寬，其例如位于1.8mm至3mm的范圍中。換向器185以下參照在圖2中放大示出的俯視圖進行詳細描述。但是應該指出換向器的工作方式已經由現有技術充分地公開。因此為了說明書的簡潔起見在此處不詳細說明換向器185的工作方式。集電器183在一個沿著箭頭150的方向上看放大的俯視圖中進行說明并且就說明而言具有數個環形布置的片(整流子片)168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179，它們的外周面形成集電器工作面189。按照一個實施方式，片168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179 的數量等于四的整數倍。就說明而言，片 168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179 被固定在與轉子部件182對應的固定元件190處。該固定元件190例如是轉子軸190，它與轉子心188連接或者成形在該轉子心處。舉例而言，轉子心188具有數個極部段，在它們之間形成對應的槽或窄縫，其用于容納轉子繞組，為了圖示的清楚和明了起見沒有示出該轉子繞組。就說明而言，轉子心188具有 12 個極部段 128，129，130，131，132，133，134，135，136，137，138，139，它們各具有一個齒段和一個軛段。例如，極部段130具有一個齒段192和一個軛段194。因此轉子心188以12個槽的方式設計并且此外按照一個實施方式以四個極的方式在定子181處構造。但是應該指出，該四極的換向器式電機100僅僅是舉例說明地以12個槽的方式設計而不是對本發明的限制。相反，如上所述，四極的換向器式電機100可以具有數個片和因此具有數個槽，該數量等于四的整數倍，因此本發明例如也可以應用于16個槽的或8個槽的、四極的換向器式電機。圖2顯示了圖1的換向器185的一個視圖，其帶有固定在轉子軸190處的集電器183 的片 168，169，170，171，172，173，174，175，176,177，178，179，它們就說明而言穿過設置在壓鑄件210中的開口 250。在壓鑄件210處例如按照箭筒方式構造有刷架287，297，其用于容納和引導圖1的碳刷187及197，以便使碳刷在集電器工作面189處與片 168，169，170，171，172,173，174，175，176，177，178，179 滑動接觸。刷架 287，297中的至少一個刷架在其縱向延伸部的方向上優選具有一個至少五角形的橫截面，如下面在圖3和4中說明的那樣。刷架287，297優選是以具有SLC能力的方式(無傳感器地控制)構造成，以便因此實現對圖1的換向器式電機100的無傳感器式控制。為此，刷架287，297這樣地在壓鑄件210處構造成，即這些刷架可以使碳刷187，197以相互間預定的刷角250進行布置。該刷角250這樣地預定，即它在圖1的換向器式電機100運行時可以形成換向電流紋波，其適合用于對通過圖1的轉子部件182形成的轉子的位置探測和/或轉動位置探測。按照一個實施方式，刷角250為大約90°，因為在這種刷角情況下在圖1的換向器式電機100運行中出現第一基級(一階)的已經突出的換向電流紋波，其適合用于位置探測或用于轉動位置探測。壓鑄件210例如通過注塑來制造，其中，按照一個實施方式應用一種所謂的開-合-壓鑄模具，也就是說，一種無滑動元件(滑動心軸)的壓鑄模具。在此情況下，刷架287，297優選在壓鑄模具半模中制造，因此刷架相應地通過注塑在使用無滑動元件的壓鑄模具下在壓鑄件210處構造成。因此刷架287，297可以這樣地在壓鑄件210處形成，即可以實現預定刷角的小于0.5°的最大角度偏移。舉例說明的刷架下面在圖3和4中說明，其中，在圖3中示出了區域400的放大的圖示和在圖4中示出了圖2的區域500的放大的圖
/Jn ο按照一個實施方式，在壓鑄件210處此外設置用于容納電子部件的區域299。這些電子部件可以例如形成一種補償導體繞組，它與碳刷187，197連接。一種舉例說明的補償繞組在DE19757279C1中描述。圖3顯示了圖2的局部400，其包括在圖2的壓鑄件210處布置在刷架287中的碳刷187。例如按照一個第一實施方式以滑槽導向(滑環引導)的方式構造的刷架287在它的縱向延伸部的方向上舉例而言具有六角形的橫截面，帶有相互平行布置的側壁464，498，該側壁具有分別傾斜的并且相互朝著對方延伸的延長部455及444，該延長部經由與側壁464，498大致成直角延伸的底壁488被相互連接起來。按照一個實施方式，在刷架287的與集電器183面對的末端區域中設置至少一個保持件，該保持件被設計用于在該末端區域中防止碳刷187在橫向于刷架287的縱向延伸部方向的方向上滑脫。就說明而言，設置有兩個保持件412,414。碳刷187在其縱向延伸部的方向上舉例而言具有一種橫截面,該橫截面基本上對應于刷架287的六角形的橫截面，以便實現至少在大多數情況下無游隙地引導刷架287中的碳刷187。在碳刷187的前端面(正面)440處，碳刷與圖2的集電器183的片170，171的集電器工作面189滑動接觸。為此，碳刷187可以在與集電器183背離的、與前端面440相對置的背面430處被施加一個在集電器183的方向上的力，其以箭頭477表示，如下面在圖6中描述的那樣。此外，碳刷187可以在將前端面和背面440，430相互連接起來的頂面420處被施加一個在刷架287的底壁488的方向上的力，其用箭頭475表示，如下面在圖4和6中描述的那樣。因此，在與保持件412，414相結合下，可以防止碳刷187從刷架287中脫落或翻傾。頂面420舉例而言具有3.0mm的寬度499。按照一個實施方式，碳刷187的背面430以預定的角度432從一個與頂面420垂直延伸的面彎曲或傾斜。因此，一個在箭頭477的方向上作用的、用于將碳刷187朝著集電器183擠壓的力也可以產生一個用于將碳刷187壓制在刷架287中的分力。圖4顯示圖2的局部500，其包括在圖2的壓鑄件210處布置在刷架297中的碳刷197。例如以滑槽導向的方式按照第二實施方式設計成的刷架297在其縱向延伸部的方向上舉例而言具有五角形的橫截面，其具有所謂的小屋形狀。這種小屋形狀由相互平行布置的側壁564，598構成，該側壁分別具有傾斜的并且相互朝著對方延伸的延長部558及544，該延長部形成銳角588。在刷架297的面對圖2的集電器183的末端區域中，就解釋而言，設置兩個保持件512，514，以便在該末端區域中防止碳刷197在橫向于刷架297的縱向延伸部方向的方向上滑脫。碳刷197在其縱向延伸部的方向上舉例而言具有一種橫截面,該橫截面基本上對應于刷架297的五角形的橫截面，以便實現碳刷197在刷架297中的至少在大多數情況下無游隙的導向。在此情況下，小屋形狀的碳刷197的結構實現了在與要求的比較小的刷寬599 (其舉例而言為3mm)結合下獲得在集電器183處的磨耗所需要的體積。碳刷197的前端面540被設計用于實現與圖2的集電器183的集電器工作面189的滑動接觸。為此，碳刷197可以在與前端面540相對置的背面530處被施加一個在圖2的集電器183的方向上的力，該力用箭頭577表示，如下面在圖6中描述的那樣。此外，碳刷197可以在將前端面和背面540，530相互連接起來的頂面520處被施加一個在刷架297的方向上的力，該力用箭頭575表示，如在下面在圖6中描述的那樣。因此可以在結合保持件512，514情況下防止碳刷197從刷架297中滑脫或傾翻。按照一個實施方式，在壓鑄件210處設計有固定元件550，該固定元件舉例而言具有在刷架297的縱向延伸部的橫向上延伸的固定栓555以及支撐件557。就解釋而言，按照一個第一實施方式，在固定栓555處設計有壓緊彈簧580，其以下也稱為“碳(刷)壓緊彈簧”。碳壓緊彈簧用于以預定的彈簧力將碳刷197保持在刷架297中。碳壓緊彈簧580舉例而言是一種具有在支撐區域582處構造的、例如一體成形的支腿或彈簧臂584的螺旋扭力彈簧。經由支撐在支撐件557處的支撐區域582，彈簧臂584在箭頭575的方向上被擠壓到碳刷197上并且因此在箭頭575的方向上加載碳刷。圖5顯示了按照第二實施方式的優選作為一體的螺旋扭力彈簧設計的碳壓緊彈簧600。就解釋而言，該碳壓緊彈簧具有彈簧體610，該彈簧體具有設置在其上的，例如成形在其上的第一支腿或彈簧臂686以及支撐區域682，在該支撐區域上構造或一體成形有第二支腿或彈簧臂684。第一彈簧臂686用于向對應的碳刷(例如圖3的碳刷187)施加第一預定的彈簧力或碳(刷)推進力，例如在箭頭477的方向上并且因此在圖3的集電器183的方向上，以便在那里保證對碳刷所需的壓緊壓力。第二彈簧臂684用于向對應的碳刷(例如圖3的碳刷187)施加第二預定的彈簧力或碳(刷)壓緊力，例如在箭頭475的方向上并且因此在圖3的刷架287的方向上，以便在那里保證對碳刷所需的制止。應該指出，具有碳(刷)推進力-碳(刷)壓緊力的功能分離的碳壓緊彈簧600的一體的(單件式的)設計結構僅僅具有舉例而言的特性而不應該理解為是對本發明的限制。相反，該碳壓緊彈簧也可以以多部分(多部件)的方式實施，其中，針對每種功能可以應用一個或多個對應的部件。圖6顯示了一種布置結構700，其具有按照第三實施方式的優選作為一體的螺旋扭力彈簧設計成的碳壓緊彈簧705和就解釋而言的碳刷787。該碳刷舉例而言具有頂面720和以一預定的角度732彎曲的或傾斜的背面730。就解釋而言，碳壓緊彈簧705具有彈簧體710，彈簧體具有設置在其上的，例如一體成型的第一支腿或彈簧臂714以及設置在其上的，例如一體成型的第二支腿或彈簧臂712。碳壓緊彈簧705的作用方式基本上對應于圖5的碳壓緊彈簧600的作用方式，因此在此處為了說明的簡潔和簡單而不對碳壓緊彈簧705的作用方式進行詳細說明。圖7顯示了按照第四實施方式的碳壓緊彈簧800。就解釋而言，該碳壓緊彈簧由彈簧體610和圖5的碳壓緊彈簧600的第一支腿或彈簧臂686構成。相應地，碳壓緊彈簧600僅僅被設計用于例如在箭頭477的方向上對著圖3的集電器183向圖3的碳刷187施加第一預定的彈簧力。應該指出，為了以具有電流紋波能力的方式設計構造圖1的帶有按照一個實施方式的有SLC能力的刷架的結構的換向器式電機100，可以對上面在圖1至7中描述的特征進
行組合。
權利要求
1.一種具有換向器(185)的換向器式電機(100)，所述換向器具有集電器(183)，所述集電器在集電器工作面(189)處與對應的刷子(187，197)處于滑動接觸，其中，所述刷子(187，197)布置在對應的刷架(287，297)中，其特征在于，至少一個刷架(287，297)在其縱向延伸部的方向上具有至少五角形的橫截面。
2.根據權利要求1所述的換向器式電機，其特征在于，所述至少一個刷架(287，297)的所述至少五角形的橫截面以小屋形狀構造。
3.根據權利要求1或2所述的換向器式電機，其特征在于，在所述至少一個刷架(287，297)處設置至少一個保持部件(412，414)，所述保持部件被設計用于防止對應的刷子(187，197 )在橫向于所述刷架(287，297 )的縱向延伸部方向的方向上滑脫。
4.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，所述至少一個刷架(287,297)配設有至少一個碳壓緊彈簧(600)，所述碳壓緊彈簧用于在所述集電器(183)的方向上向對應的刷子(187，197)施加第一預定的彈簧力。
5.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，所述集電器(183)具有多個片(168，169,170，171，172，173，174，175，176，177，178，179)，其數量等于4的整數倍，其中，所述碳壓緊彈簧(600)被設計用于在所述片(168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，178，179)的方向上向對應的刷子(187，197)施加所述第一預定的彈簧力。
6.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，所述至少一個碳壓緊彈簧(600)設計成用于在換向器的徑向的橫向上以第二預定的彈簧力將所述對應的刷子(187，197)保持在所述至少一個刷架(287，297)中。
7.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，所述至少一個碳壓緊彈簧(600)是一體地設計成的并且具有第一彈簧臂(686)和第二彈簧臂(684)，所述第一彈簧臂用于向所述對應的刷子(187，197)施加第一預定的彈簧力和所述第二彈簧臂用于向所述對應的刷子(18 7，197)施加第二預定的彈簧力。
8.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，所述對應的刷子(787)具有以預定的角度(732)被傾斜的端部區域(730)，所述端部區域被所述第一彈簧臂(714)施加所述第一預定的彈簧力。
9.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，具有一個第一彈簧臂(686)和一個第二彈簧臂(684),所述第一彈簧臂(686)用于沿徑向在集電器的方向上向一個對應的刷子(187，197)施加第一預定的彈簧力和所述第二彈簧臂(684)用于以第二預定的彈簧力在徑向的橫向上，尤其是在換向器(185)的軸向上或者在切向上，將所述對應的刷子(187，197)保持在所述至少一個刷架(287，297)中。
10.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，所述對應的刷子(187，197)具有含碳的材料。
11.根據前述權利要求中任一項所述的換向器式電機，其特征在于，所述刷架(287，297)通過注塑在使用無滑動元件的壓鑄模具下在一個壓鑄件(210)處形成。
12.—種具有換向器(185)的換向器式電機(100)，所述換向器具有集電器(183)，所述集電器在集電器工作面(189)處與對應的刷子(187，197)處于滑動接觸，其中，所述刷子(187，197)布置在對應的刷架(287，297)中，其特征在于，至少一個刷架(287，297)配設有至少一個一體的碳壓緊彈簧(600)，所述碳壓緊彈簧具有第一彈簧臂(686)和第二彈簧臂(684)，所述第一彈簧臂(686)用于在集電器(183)的方向上向對應的刷子(187，197)施加第一預定的彈簧力和所述第二彈簧臂(684)用于以第二預定的彈簧力將所述對應的刷子(187，197)保持在所述 至少一個刷架(287，297)中。
全文摘要
在一種具有換向器的換向器式電機中，該換向器具有集電器(183)，該集電器在集電器工作面(189)處與對應的刷子(187)處于滑動接觸，其中，刷子(187)布置在對應的刷架(287)中，至少一個刷架(287)在其縱向延伸部的方向上具有至少五角形的橫截面。
文檔編號H01R39/38GK103155305SQ201180050617
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月8日 優先權日2010年10月20日
發明者T.朗, D.勞克, L-D.安丁 申請人:羅伯特·博世有限公司