專利名稱：電機的電刷的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于機械式換向電機、尤其是電動機的一種布置在一塊電刷導板中的電刷，用以建立和/或保持在固定的第一部分、例如電源和帶換向片的換向器之間的電接觸或滑動接觸，其中一個彈性元件將電刷壓向換向片。
在電機、例如電動機、發(fā)電機或別的機器中，電刷和電刷裝置在滑動接觸系統(tǒng)內(nèi)用來建立電接觸。通過一個滑動接觸系統(tǒng)在一個通常為固定的第一部分和活動的第二部分之間建立和/或保持電接觸。
滑動接觸系統(tǒng)的一個特別重要的使用領域為電動機，所以下面只討論和敘述電機的這部分范圍，但不排除用于別的機器。在電動機時，滑動接觸系統(tǒng)確保電源或外部連接和轉(zhuǎn)子繞組之間的電連接。為此，在公知的電動機中，例如設置了一個電刷裝置，該裝置用空間固定的電刷與一個換向器建立滑動接觸。
電刷在彈簧加載下這樣布置，使電刷接觸區(qū)在換向器上滑動。眾所周知，在不同的電刷結(jié)構(gòu)型式時，作為一個滑動接觸系統(tǒng)一部分的電刷的運動、相對固定或布置等等可能是不同的，所以在本發(fā)明的不同實施例中相應地考慮了電刷的不同結(jié)構(gòu)型式。
眾所周知，電動機的電刷和換向器是易磨損的，所以，電刷用彈簧加載，以便在基本上保持相同壓力的情況下沿換向器方向進行導向運動。此外，由于在換向器上的不同程度的磨損，也由于急劇的加熱和冷卻的不斷交替和/或在換向器接觸區(qū)的熱應力和機械應力而引起不圓度也是眾所周知的。這樣，例如作為不斷旋轉(zhuǎn)的換向器的電導部分的凸起的簧片式觸頭通過構(gòu)成一個滑動接觸系統(tǒng)的電刷接通。尤其是熱和/或機械引起的徑向偏差引起電刷的機械振動，在這種情況下，電刷部分地或全部地失去與換向片的直接接觸。從而導致接觸中斷和電動機的不均勻的運行，還導致電刷的較嚴重的磨損。此外，在電刷從換向器升起和/或重放下的過程中也可產(chǎn)生電弧，電弧導致?lián)Q向器的附加加熱并由于燒蝕引起電刷的進一步磨損。所以進一步增加了換向器和滑動接觸系統(tǒng)的熱負荷。
DE 197 55 507 A1公開了一種帶一塊電刷托板的機械換向式電動機的刷握，并在該托架上固定一個豎井式導箱，以便借助于彈力把矩形炭刷壓到電動機的換向器上。該換向器具有平行于其旋轉(zhuǎn)軸線延伸的換向片和布置其間的槽。每個導向箱連同炭刷在一個平面內(nèi)垂直于炭刷的導向方向這樣旋轉(zhuǎn)布置，使炭刷相對于換向器的平行布置的換向片和槽處于一個傾斜位置。通過這個措施可保證噪聲的減小。
本發(fā)明的目的是通過穩(wěn)定的電刷位置來實現(xiàn)換向的改善。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的在上述電刷情況下是這樣實現(xiàn)的，彈性元件以一個偏離面向換向器的電刷端面垂直線的角度作用到電刷上一個力。
通過這一措施，可使電刷總是整個表面緊貼在電刷導板的兩壁上，并由此迫使電刷的運動振動很小。此外，還保證了電刷和換向片之間的良好接觸。本發(fā)明的優(yōu)點是，在新電刷投入后縮短了電刷啟動時間。通過電刷的振動的減少/避免還在很大程度上消除了火花的產(chǎn)生，從而實現(xiàn)電刷少振動地緊貼在換向片的表面。這樣，就減少了電刷在換向片上的不良支承的、因而無序傳導的支承面部分，并改善了電刷的所謂表面承壓曲線圖和電動機的電效率。
也減少了噪聲的產(chǎn)生。
本發(fā)明的有利改進可從各項從屬權(quán)利要求中得知。
在一個有利的結(jié)構(gòu)型式中，彈性元件是這樣布置的，即它以一個偏離電刷施壓方向的角度作用到電刷上一個力。
在相對于換向器的旋轉(zhuǎn)軸線以一個不同于90°角的角度布置電刷，證明是合適的。
此外，可考慮電刷相對于換向片的徑向傾斜布置。
以上兩種形式的傾斜位置都是為了減少由于換向器的旋轉(zhuǎn)運動而在電刷內(nèi)感應的橫向電流。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電刷與電刷導向裝置一起相對于換向器的換向片可旋轉(zhuǎn)地布置。
這樣就可在炭刷和換向器的換向片以及槽之間進行傾斜角度的簡便的設定和調(diào)節(jié)。即使在產(chǎn)生噪聲時，通過電刷的輕微旋轉(zhuǎn)也可輕易補救。
在本發(fā)明的又一個有利的結(jié)構(gòu)型式中，在電刷上方設置了一個設計成彈簧的彈性元件。
此外，本發(fā)明還具有這樣的優(yōu)點在電刷和電刷導板之間的交接區(qū)可實現(xiàn)較好的散熱，因為總是確保電刷整個表面至少緊貼在電刷導板內(nèi)壁的兩壁上。所以，由于電刷和換向器之間的接觸產(chǎn)生的熱可通過電刷導板散掉。
在電刷較短、例如在電刷已磨損的情況下，本發(fā)明還有這樣的優(yōu)點，即可避免電刷在電刷導板中的傾斜/傾倒，從而減少換向系統(tǒng)的故障，并提高電刷的壽命。
通過本發(fā)明的電刷結(jié)構(gòu)，在同時良好散熱的情況下，實現(xiàn)了電刷的穩(wěn)定的、不振動的導向，并減少了橫向電流。通過電刷的這種導向還減少了噪聲。此外，容許電刷比不同加工引起的誤差大得多的容差。所以也可提供很少加工費用制造的電刷。同樣也可用比公知的電刷導板相對于電刷具有較大容差的或用廉價材料制成的電刷導板或?qū)洹?br> 由于電刷相對于換向器軸傾斜和由于分力總是將電刷壓向電刷導板的相同的壁，所以電刷達到了一個總是穩(wěn)定的位置。
下面結(jié)合附圖所示的一個實施例來詳細說明本發(fā)明。附圖表示

圖1連接一個電刷的換向器的側(cè)面俯視圖(部分剖開)；圖2從上方看去的該電刷和換向器的俯視圖；圖3垂直于換向器旋轉(zhuǎn)軸線的一個示意剖面圖；圖4、5分別與一個示意示出的換向片接觸的縱向剖開的電刷；圖6在一個換向器上的一個電刷的一個接觸面的視圖；圖7一個換向器沿其旋轉(zhuǎn)軸線的剖面圖，帶有裝上的電刷和力矢量的圖示。
一種電機、尤其是電動機的一個換向器(圖1至3)具有許多換向片2，它們在換向器1的外圓周面上沿縱向即平行于電動機的旋轉(zhuǎn)軸線x延伸。換向片2通過縫或槽3相互隔離。電刷4在y方向緊貼到換向片2上。電刷4被一塊電刷導板5壓向換向片2。壓力由一個彈性元件、特別是一個彈簧6(圖4，5)作用到換向片2上。
如圖1所示，電刷4在xy平面內(nèi)圍繞z軸旋轉(zhuǎn)，所以電刷4在一個傾斜方向w下壓向換向片2。相對方向w，一個彈簧力F彈簧在xy平面內(nèi)繼續(xù)傾斜。彈簧6(圖4，5)將電刷4壓向換向器1的換向片2。
所以彈簧力F彈簧(圖1)可分解為兩個分力一個軸向分力F彈簧， 軸向和一個切向分力F彈簧，T。后者保證電刷4在電刷導板5內(nèi)的穩(wěn)定位置。
而將電刷4壓向換向片2的力F彈簧，軸向又可分解成兩個分力力FN即保證接觸到換向器表面的法向分力和力FT即在電刷導板5內(nèi)引起電刷4的穩(wěn)定位置的力。
彈簧力F彈簧，軸向的分解可這樣進行或者通過圖1或圖5所示的彈簧相對于w方向傾斜，或者通過背離換向片2的端面7相對于電刷4的傾斜方向w不是象圖5所示那樣成一個直角，而是成一個鈍角。在這種情況中，彈簧力F彈簧也可分解成兩個分力一個將電刷4壓向電刷導板5的內(nèi)壁的分力(FNB，圖7)和一個將電刷壓向換向片2的分力(FN)。
不論電刷4是否象圖1所示那樣只在xy平面內(nèi)圍繞z軸旋轉(zhuǎn)，或電刷邊緣是否也還相對于x方向傾斜，都可使用本發(fā)明。這種傾斜可通過電刷的非矩形橫截面或通過圖6所示那樣的矩形電刷的傾斜來實現(xiàn)。在這種情況中，彈簧力F彈簧，軸向的切向分力FT可分成兩個分力FTx和FTy。
在圖7所示例子中，電刷接觸面的主平面的橫向與換向器上的接觸半徑之間的角度α等于90°。在任何情況中，圖7所示那樣的一個分力FNB對著電刷導板5的內(nèi)壁擠壓，從而在電刷4和電刷導板5之間建立整個表面的導熱連接，所以保證了在電刷4和換向片2之間的摩擦產(chǎn)生的熱的良好導散。通過電刷4的穩(wěn)定支承也大大地抑制了噪聲。此外，避免了高磨損引起的并導致能量損失的電弧的產(chǎn)生。保證了在電刷導板5內(nèi)的電刷4的恒定的、無振動的夾持。這樣就減少了或避免了電刷在電刷導板內(nèi)的點狀和線狀貼緊，并由此減少或避免在電刷和電刷導板之間的高的接觸力，也減少了或避免了在電刷內(nèi)的橫向電流。
不用彈簧6，也可用別的、例如用橡膠或用彈性塑料制成的彈性元件。
權(quán)利要求
1.用于機械式換向電機、尤其是電動機的一種布置在一塊電刷導板(5)中的電刷(4)，用來建立和/或保持在固定的第一部分、例如電源和帶換向片(2)的換向器(1)之間的電接觸或滑動接觸，其中，一個彈性元件(6)將電刷(4)壓向換向片(2)，其特征為，彈性元件(6)以一個偏離面向換向器(1)的電刷(4)的端面垂直線的角度作用到電刷(4)上一個力。
2.按權(quán)利要求1的電刷，其特征為，彈性元件(6)在一個偏離電刷(4)的擠壓方向的方向內(nèi)作用到電刷(4)上一個力。
3.按權(quán)利要求1或2的電刷，其特征為，電刷(4)相對于換向器(1)的旋轉(zhuǎn)軸線(w)以一個不同于90°角的角度布置。
4.按權(quán)利要求1至3任一項的電刷，其特征為，該電刷相對于換向片(2)的徑向傾斜布置。
5.按權(quán)利要求1至4任一項的電刷，其特征為，該電刷與電刷導板(5)一起相對于換向器(1)的換向片(2)可旋轉(zhuǎn)地布置。
6.按權(quán)利要求1至5任一項的電刷，其特征為，所述的彈性元件是一個彈簧(6)。
全文摘要
用于機械式換向電機、尤其是電動機的電刷(4)布置在一塊電刷導板(5)中，用來建立和/或保持在固定的第一部分、例如電源和帶換向片(2)的換向器(1)之間的電接觸或滑動接觸。其中，一個彈性元件(6)將電刷(4)壓向換向片(2)。通過穩(wěn)定的電刷位置可改善換向。為此，電刷(4)這樣設計，即彈性元件(6)以一個偏離面向換向器(1)的電刷(4)的端面垂直線的角度作用到電刷(4)上一個力。
文檔編號H01R39/38GK1679215SQ03821063
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者O·佩特拉斯卡, D·茨瓦達 申請人:Bsh博施及西門子家用器具有限公司