[发明专利]两极电刷换向直流电动马达

说明书

本发明涉及一种具有定子和转子的两极电刷换向直流电动马达，该电动马达设有具有n个线圈段的中空圆柱形无铁心绕组和具有n个换向器段的换向器，每个线圈段电气地连接到两个相邻的换向器段，重心轴线与转子轴线垂直地相交并且穿过线圈段的重心或线圈段的中心线，线圈段的中心线穿过重心，并且转子轴线跨越限定相关联的线圈段的角位置的线圈平面，换向器段的电气连接到该线圈段的两个电刷接触表面之间具有距离，其中距离平分线与转子轴线垂直地相交，距离平分线和转子轴线跨越限定相关联换向器段的角位置的换向器平面，并且其中n为整个自然数。为此，线圈段的线圈平面被布置成相对于相关联换向器段的换向器平面围绕转子轴线在>45°至<135°的角范围内旋转校正角度。此外，本发明涉及一种进行相应配置的转子。

技术领域

本发明涉及一种具有定子和转子的两极电刷换向直流电动马达，该电动马达设有具有n个线圈段(线圈)的中空圆柱形无铁心绕组和具有n个换向器段的换向器，每个线圈段电气地连接到两个相邻的换向器段，重心轴线与转子轴线垂直地相交并且穿过线圈段的重心或线圈段的中心线，线圈段的中心线穿过重心，并且转子轴线跨越限定相关联的线圈段的角位置的线圈平面，换向器段的电气连接到相同线圈段的两个电刷接触表面之间具有距离，其中距离平分线与转子轴线垂直地相交，距离平分线和转子轴线跨越换向器平面，换向器平面限定相关联换向器段的角位置，并且其中n为整个自然数。

背景技术

此直流电动马达从DE 102010049524 A1中已知。这是具有转子系统的马达，该转子系统具有中空圆柱形无铁心绕组，其中各个线圈段相对于中空圆柱体的轴向方向倾斜地伸展并且用于换向地连接到相关联的换向器段。为此目的，在绕组的前面侧离开的绕组抽头径向地弯曲并且以星形方式向内引导，其中它们随后电气连接到相关联的换向器段。由多个换向器段形成的彼此电气绝缘的圆柱形换向器与两个沿直径相对设置的电刷滑动接触。电刷包括弹簧装置，电刷通过该弹簧装置压靠在换向器上，使得产生垂直于护套表面的表面作用的电刷接触力。在直流马达中，线圈段的电流在换向期间首先通过借助于电刷使线圈段短路而停止，并且随后再次以反极性符号建立。弦式或倾斜式绕组通常用于此类两极直流马达中。具有相对于轴向方向倾斜延伸的绕组线路的可用的无铁心绕组的示例在1188709B、DE 1463855A1、DE 1538843 A1、DE 1613168 A1、DE 102005051059 A1、EP2180581 A2、EP 1073179 A2和DE 102014102204 A1中有所描述。从中可以看出，线圈段的多边形或菱形形状是优选的。每个线圈段由一定数量的绕组组成，并且因此表示围绕转子轴线旋转的弯曲三维结构。在无铁心绕组的主要情况下，连接到换向器段的绕组抽头径向地位于相关联的换向器段外侧。然后，它们可以通过相对短的导体彼此电气连接。由于空间的原因，使用特别小的特殊形状也是有利的，从而以45°的角度将它们倾斜地连接。一个此实施例在JP 2002-64966A中有所描述。

从EP 2104205A1中已知一种小型电动马达，其具有包括叠片铁心的转子，其中，借助于电刷平面相对于磁性平面的旋转实现抵靠止动件的减振运行。为补偿电刷相对于磁体的旋转，换向器也相应地相对于绕组向回旋转。

两极电刷换向直流电动马达的定子可以具有插入到中空圆柱形无铁心绕组的内部中的圆柱形永磁体。然后，在外侧设置导磁的磁轭套筒。

此类电动马达由于无铁心的转子而没有定位转矩，使得以小转速在无颠簸的情况下运行该电动马达也是可能的，这通常导致更少的振动和噪声。因此，可以容易地控制任何期望的转子位置，并且在控制作用中没有给出非线性。由于转子中缺乏铁，因此没有铁的损失，并发生恒定磁化。这导致高的效率(大于90％)和低空载电流(通常<50mA)。因此避免了铁心中的饱和效应。此外，即使在最高电流下，所生成的转矩仍严格地与马达电流成比例。马达的功率取决于所使用的永磁体的强度。转子的小质量惯性也是有利的，并且导致高动态和少的启动时间。尽管这些马达被广泛使用并且通常具有良好的操作性能，但是在实践中已经发现，在换向器的区域中有时会发生振动，由此电流被调制，其随后导致由于该反馈所导致的振动的放大。

发明内容