[发明专利]直流电动机、直流电动机系统以及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电动机，其具有：电枢，其具有至少两个布置在可旋转支承的电枢轴上的线圈；换向器，其具有至少一个带有两个电刷的电刷对，所述电刷与布置在所述电枢轴上的换向器片共同作用，其中所述电刷分别具有接触所述换向器片的电刷尖端；至少一个带有两个磁极的极对，所述磁极分别具有分配到所述电枢轴上的磁极轴线。

本发明还涉及一种直流电动机系统以及一种用于制造用于这样的直流电动机或用于相应的直流电动机系统的电刷的方法。

背景技术

由现有技术已知开头所述类型的直流电动机。在具有电刷的直流电动机中换向器通常具有至少两个电刷，所述电刷与相应的抗扭地布置在转子轴上的换向器片共同作用。在本发明的上下文中将电刷理解为整个滑动接触元件，从而使得电刷不仅能够例如构造为可弹性变形的电刷元件还能够构造为刚性体元件或滑动接触销栓。在此可以如此形成电刷尖端，从而使得所述电刷尖端形成与换向器片的点状的、线状的或平面的接触。所述电刷通常关于其相对于转子轴的位置壳体固定地布置并且以其相应的电刷基体固定在所谓的电刷保持器上。如果所述换向器包括两个电刷，那么通常设有两个相反地对置的电刷保持器，所述电刷中各一个电刷分别固定在所述电刷保持器上。此外除了壳体之外通常位置固定地布置有至少形成极对的磁极，所述磁极的磁场分别形成磁轴线，所述磁轴线指向转子轴或与所述转子轴径向地定向。通过电枢的由电刷换向的线圈关于磁极或磁轴线的位置影响电动机特性曲线和多个次级参量、例如直流电动机的扭矩波度或噪音形成。通常如此选择电刷关于磁极的位置以及换向器片关于线圈的位置，从而使得当线圈相对于磁极或磁轴线在中心时，电刷换向，也就是从一个换向器片换到下一个换向器片并且由此必要时将相邻的换向器片短路。在运行中，此时达到通过磁极感应到线圈中的电压的零点交叉。

发明内容

按照本发明的直流电动机具有的优点在于，减小了扭矩波度并且此外还改善了电磁兼容性。按照本发明的直流电动机的特征在于，所述电刷尖端分别与下述位置错开相同的调整角，在所述位置所述电刷的相应的换向时间点与感应到线圈中的电压的零点交叉一致。还设定，所述电刷对的电刷与通常的换向位置错开确定的调整角。通过电刷尖端的构造上的旋转实现了上述优点。在此重要的是，两个电刷尖端错开相同的量或者调整角。在此可以朝相同的方向或相反的方向调整电刷尖端，从而使得位于电刷尖端之间的电刷角（关于电枢轴的旋转轴线）保持相同或变化。

按照本发明的一种有利的改进方案设定，根据所述换向器的换向器片的数量n确定所述调整角。特别地设定，所述调整角β位于如下确定的区域中：

1°≤β≤360°/（n×2）。

由此优化了直流电动机的扭矩波度以及电磁兼容性。

优选地设定，所述电刷对的电刷尖端朝相同的方向错开所述调整角，从而总地来说存在前换向或后换向。也就是通过电刷尖端沿相同方向的错开根据转子轴的旋转方向调整直流电动机的前换向或后换向。

优选地，所述直流电动机的表征的特性参量是整数，所述特性参量由所述换向器片的数量除以直流电动机的磁极的极对的两倍数量得到。一般根据电动机拓扑如此选择换向时间点，使得同时或交替地发生换向。如果所述表征的特性参量是整数，那么通常实现同时的换向。如果所述特性参量不是整数，那么通常交替地发生换向。优选地设定，所述直流电动机的表征的特性参量是整数。因此直流电动机的前换向和后换向可以在保持同时换向的情况下实现。

按照本发明的一种有利的改进方案设定，所述电刷对的电刷尖端朝相反的方向错开所述调整角，从而所述电刷交替地换向。也就是在此设定，所述电刷不是同时而是相继地或交替地从一个换向器片换到另一个，其中所述电刷中的一个电刷前换向而另一个后换向。通过交替的换向在换向阶段期间流动的电流更小，因为电枢绕组的待换向的线圈中仅一半同时被短路。由此减小了直流电动机的激励力、尤其扭矩波度并减小了由此造成的噪音。

优选地，所述电刷分别具有电刷基体，所述电刷基体能够布置或布置在电刷保持器中，其中所述电刷的相应的电刷尖端偏心地布置在所述基体或偏心地关于电枢轴布置。根据侧面的间隔或偏心的错位的大小调整电刷尖端的调整角并相应地调整上述的换向类型之一，而无需改变电刷保持器。根据所述电刷从哪个方向插入到相应的保持件中，电刷尖端并且进而待换向的线圈的换向时间点以一个方向或者以另一个方向关于相应的磁极的磁轴线错开，由此交替的换向、同时的换向、前换向或后换向是可调整的。特别优选地所述电刷尖端通过电刷的电刷部段的磨削和/或切削如此地生成，使得其偏心地留在电刷基体上。