專利名稱：電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電機。特別地，本發(fā)明涉及換向式旋轉電機并且更具體地涉及密封式電機，例如用于驅動汽車應用或發(fā)電機的電動冷卻風扇的那一類型的電動機。較佳地，根據(jù)本發(fā)明的電機是 用直流電供電的那一類型。
背景技術：
現(xiàn)有技術的換向式電機包括轉子、定子以及與轉子一體的換向器，多個電刷在換 向器上進行工作而形成滑動電觸頭。這些滑動電觸頭在裝配于轉子上的轉子繞組和可連接 于主電源的電路之間形成連接，如果定子不是永磁體式的，所述主電源也可連接于定子繞組。由換向式電機提供的電力被直接連接至轉子繞組中的電流環(huán)路并因此流過換向 器和電刷。流過電刷且還具有高公稱值的電流由于焦耳效應而使電刷發(fā)熱，并且電刷進一 步由于其在換向條上的滑動而發(fā)熱。傳統(tǒng)類型的電動機包括專門的電刷保持件，該固定件也被稱為電刷保持殼，它與 通過定子和電機外側的殼體支承的由塑料制成的支承件形成一體?，F(xiàn)有技術的電刷保持件 具有相對于轉子沿徑向延伸的管狀形狀，也就是沿垂直于電動機的旋轉軸線的方向。電刷 在壓縮(contrast)彈簧的作用下在各電刷保持件內部滑動，所述壓縮彈簧使電刷端部保 持壓靠在換向器上以避免電刷和換向器之間的相互位移。通常，每個電刷通過由金屬制成 的同一電刷保持件電連接于供電電路。電刷一般由導電材料制成，尤其是可混摻有例如酚 醛樹脂或金屬粉末的其它材料的石墨。另外，支承件與定子一起封裝并通過由殼體外的蓋施加的推力而抵靠定子保持在 位。如提到那樣由塑料制成的支承件具有同樣由塑料制成的彈性突起，該彈性突起在支承 件和定子之間工作以吸收支承件的熱變形或組裝公差。由于封閉式電動機的已知形狀，電刷保持件沉浸在受主要是因電流流過轉子繞組 (并且也可能流過定子繞組)造成的焦耳效應引起的持續(xù)加熱的密封環(huán)境中。該密封環(huán)境 沒有空氣交換，并且在穩(wěn)態(tài)條件下，該環(huán)境中的溫度可高至200°C或更高。這嚴重地惡化了 電刷的散熱，因此使電刷往往會過熱，以致于達到其正常工作所無法接受的溫度。實際上已發(fā)現(xiàn)，平常大規(guī)模使用以制造電刷的材料的耐磨和導電特性在高至遠低 于密封式電動機中達到的溫度下保持在可接受水平，尤其在高至將近150°C的溫度下保持 這些特性。當高過這個極限時，電刷電氣特性的衰減及其退化(磨損)以不可接受的方式 增加，并且這導致電機的快速磨損，使其在短時間之后就必須更換掉或進行維護。在電刷保持件由塑料制成的情形下，由于塑料非常低劣的熱交換特性，溫度增加 的負面效果會更為不利。由塑料制成的電刷保持件導致電刷相對于外部幾乎在熱絕緣狀態(tài) 下工作，由此相比金屬電刷保持件的情形使電刷達到甚至更高的溫度。為此，密封式電動機是當前已知的，其中電刷和電刷保持件的尺寸相比如果安裝在開放式電機中，即在具有從外部吸入的空氣交換以減少由于焦耳效應的過熱并且促成與 電機內部環(huán)境熱交換的機器中所應有的尺寸顯得過大。不利的是，上面提到的尺寸過大既 對電機的各個尺寸方面具有負面影響，使其更大，也對機器本身的制造成本有負面影響。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的因此是提供一種能夠免除上面提到的缺陷的電機。本發(fā)明的一個目的是提供一種具有高度可靠性的電機。本發(fā)明的另一目的是提供一種制造成本低廉的電機。本發(fā)明的又一目的是提供一種總尺寸小的電機。所陳述的技術意圖和目的及其它方面通過如權利要求1以及從屬于其的一個或 多個權利要求所述的電機而基本上得以實現(xiàn)。
參見如附圖所示的電機的較佳非限定性實施例，本發(fā)明的進一步特征和優(yōu)點在下 面的詳細說明中會變得更為明顯，在附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電機的分解立體圖；圖2a示出在組件結構中圖1的電機的分解立體圖；圖2b示出在已組裝的結構中圖2a視圖的一部分的放大剖視圖；圖2c示出圖2b中的視圖的一部分的放大剖視圖；圖3示出圖1電機的第一部分的立體圖，其中一些部分被切除以更好地示出其它 部分；圖4示出圖1電機的第二部分的第一立體圖，其中一些部分被切除以更好地示出 其它部分；圖5示出圖4所示部分的第二立體圖。
具體實施例方式下面詳細描述的電機具體為電動機。然而，本發(fā)明的技術特征和教義也適用于其 它電刷換向式旋轉電機，尤其是發(fā)電機。參見附圖，附圖標記1總地標示根據(jù)本發(fā)明的電動機。電動機1包括殼體2，在殼體2中容納有定子3和轉子4以及蓋件5或稱蓋，蓋件 5通過形成在殼體2和蓋件5上的特定凸緣6的接頭永久地聯(lián)接于殼體2。在電動機1的已組裝的結構中，殼體2、定子3和轉子4以與轉子4的旋轉軸線“X”一致的單根軸線為中心延伸。轉子4具有通過按照多個匝圍繞轉子4的極膨脹部纏繞引線而獲得的至少一個繞 組。該繞組在附圖中示意地以附圖標記7表示。定子3表示為永磁體類型的。轉子4包括與轉子4的軸線“X”同軸的軸8以及鍵連接在軸8上并因此與軸8形 成一體的換向器9。換向器9是傳統(tǒng)的長條形并且具體包括配有多個條桿9b的圓柱形桿芯 9a，所述多個條桿9b繞桿芯9a周向并排設置。每個條桿9b電連接于繞組7的一部分并與其它條桿9b絕緣。電動機1還包括支承件10，它具有盤狀的形狀并較佳地由塑料制成，支承件10圍繞轉子4的上述軸線“X”延伸并支承圍繞轉子4的軸線“X”角位置隔開的至少一對電刷保 持件11。每個電刷保持件11容納滑動電刷12，該電刷12在例如螺旋彈簧的已知類型壓縮 裝置13的作用下保持壓靠在換向器9的條桿9b上。具體地說，每個電刷12的端部12a與 換向器9的條桿9b保持在滑動位置。電刷保持件11因此充當電刷12的導向件并與電刷12形成接觸。電刷保持件11 也連接于各端子(未示出)并可連接于電動機1的電路，并確定電路和電刷12之間的電氣 連續(xù)性，并因此確定電路和各繞組部分7之間的電氣連續(xù)性。為此，電刷保持件11較佳地由導電金屬材料制成，優(yōu)選是銅。電刷保持件11具有管狀形狀，較佳為棱柱截面甚至更優(yōu)選地是矩形或正方形截 面，并且其沿相對于轉子4的軸線“X”入射的方向延伸，也就是說沿背離轉子4的軸線“X” 的方向延伸。在圖1和圖4所示的實施例中，支承件10支承圍繞轉子4的軸線“X”以等角度間 距設置并永久地聯(lián)接于支承件10的的四個電刷保持件11。支承件10與定子3封裝在一起，即與殼體2封裝在一起，尤其抵靠定子3的基準 表面14以位于沿轉子4的軸線“X”的預定位置，從而使電刷12與換向器9的條桿9b保持 接觸。根據(jù)圖5的視圖，支承件10在與電刷保持件11相反的面處具有可被推壓裝置23 直接配合的配合表面15，所述推壓裝置23被設計成通過壓縮工作并在配合表面15和基準 表面14之間保持氣隙。配合表面15、較佳地還有基準表面14具有環(huán)形狀并位于彼此平面 的平面內。更具體地，上述推壓裝置23在基準表面14和配合表面15之間起作用以在表面 14、15之間產(chǎn)生排斥作用，即在支承件10上產(chǎn)生朝向蓋件5的推力。上面提到的由推壓裝 置23施加的排斥作用傾向于使支承件10和基準表面14彼此遠離，以使支承件10沿蓋件 5或蓋的方向承受推力。根據(jù)圖2a_2c以及圖5中示出的較佳實施例，推力裝置23包括彈性件16，該彈性 件16較佳地由具有基本環(huán)形的波紋板形成。彈性件16沿圍繞上述基準表面14和配合表 面15的至少一部分、較佳為全周設置。另外，彈性件16由于上述波紋形狀，其一些部分唯 獨與基準表面14接觸，而其它部分唯獨與配合表面15接觸，以使壓縮件16受彎曲應力的 作用。彈性件16在電動機1組裝過程中受到壓縮(沿著轉子4的軸線“X”)，例如使彈 性件16連結至于基準表面14并隨后將支承件10和蓋件5放置在彈性件16上來產(chǎn)生上述 的壓縮。用殼體2封裝和永久固定蓋件5壓縮彈性件16，彈性件16維持上面提到的基準表 面14和配合表面15之間的排斥式的彈性反作用力。彈性件16較佳地由金屬制成，更優(yōu)選地由鋼制成。參見圖3，蓋件5具有至少一對對接部分17，每個對接部分17鄰抵各電刷保持件 11。更準確地說，每個電刷保持件11具有平坦側表面18，該平坦側表面18可通過支承來 配合于上述對接部分17中的一個。為此，每個對接部分17具有形狀與相應電刷保持件11 的側表面18匹配的對接表面19，該對接表面19較佳為平坦的并平行于相應電刷保持件11的側表面18。更詳細地看，蓋件5形成具有帽狀并垂直于與轉子4的旋轉軸線“X”重合的蓋件 5的軸線“Y”的壁“P”。上述對接部分17中的每一個由上述蓋件5的突起20形成，并且該 突起20延伸離開蓋件5并且面向電動機1內部的空間。每個突起20還具有上述對接表面 19中的一個表面，該表面的方向垂直于蓋件5的軸線“Y”。圖3示出圍繞蓋件5的軸線“Y”以等角度間距設置的四個突起20。較佳地，在每個電刷保持件11的上述側表面18和相應的對接表面19之間具有一 中間件21，該中間件21具有熱傳導性和電絕緣特征。上面提到的中間件21主要在一個平 面中在至少與上述側表面18和相應的對接表面19之間的可能接觸面積相等的面積之上延伸。中間件21較佳地包括由Silpad 制成的可拆卸填隙片22，它是剛性或撓性的、具 有抗壓強度特性并可設置在上面提到的側表面18和相應的對接表面19之間以利于這些表 面之間的熱交換，同時使它們保持彼此電絕緣。較為有利地，在將蓋件5組裝在殼體2之后，彈性件16形成前述的在殼體2 (即定 子3)和支承件10之間起作用以使后者保持壓靠于蓋件5的推壓裝置23。由于彈性件16 從支承件10相對于電刷保持件11的相反側作用，因此彈性件16產(chǎn)生使電刷保持件11的 上述側表面18壓靠于對接表面19的推力。如果使用由Silpad 制成的填隙片22，這產(chǎn)生 明顯的優(yōu)勢，其電絕緣性和熱傳導性僅當填隙片22受較大的表面壓力時(具體等于至少 1. 5kg/cm2)才達到最佳值。在這種情形下，通過適當?shù)卦O計彈性件16的尺寸，可保持填隙 片22上具有預設值的恒定推力，尤其是大于1. 5kg/cm2的推力。為了達成上面提到的壓力效果，支承件10沿轉子4的軸線“X”以滑動的方式配合 于殼體2。支承件10所允許的滑動程度保持在限值內，該限值關聯(lián)于使電刷12保持與換向 器9接觸的需要。較佳地，蓋件5還在與突起20的相反側具有帶散熱片的外表面以利于在蓋件5和 電動機1的外部環(huán)境之間進行熱交換，如圖3中部分示出的那樣。本發(fā)明達成上述目的并克服了現(xiàn)有技術的缺點。因為采用了 Silpad 填隙片，根據(jù)本發(fā)明的電機提供一種高效的冷卻作用，該填 隙片允許通過電刷保持件和殼體之間的傳導來進行熱交換而不會因其緊密性而產(chǎn)生短路。 結果，包含電刷的最高工作溫度變得可能，這些電刷將熱能傳至相應的電刷保持件并借助 上面提到的Silpad 填隙片將該熱能攜帶至電機的外部。由于熱量的有效去除使得電刷磨 損大量減小并使電刷和構成電刷保持件的金屬保持最佳的傳導特性，因此能更多地使用電 刷和電刷保持件。另外，在支承件上和因此在電刷保持件上起作用的推壓裝置的存在使電刷保持 件抵靠殼體突起保持具有要求的值的基本恒定的推力作用值。該推力尤其可確定成獲得 Silpad 填隙片的最佳操作。此外，由Silpad 填隙片表現(xiàn)出來的機械抗壓強度使該填隙片 “夾緊”在電刷保持件和突起之間并同時對熱傳導性和電絕緣性作出重要的貢獻。最后，用金屬材料(尤其是鋼)制造彈性件使彈性件即使在高溫下也能保持其強 度和彈性特征，這不像傳統(tǒng)電機中由塑料制成的支承件的突起很快就因其所承受的高溫作 用而喪失其機械機械性能。上述的對金屬彈性件的強度和彈性特征的保持使得即使受到例 如發(fā)生在密封式電機中的那些高溫也能隨時間流逝而保持恒定的推力。
權利要求
一種電機，包括殼體(2)；由所述殼體(2)支承的定子(3)和轉子(4)，所述轉子(4)具有至少一個轉子繞組(7)；永久連接于所述轉子(4)并電連接于所述轉子繞組(7)的換向器(9)；至少一對電刷(12)，每個所述電刷(12)具有可滑動地配合于所述換向器(9)的第一端(12a)，并電連接于能連接至主電源的相應的端子；由所述殼體(2)支承的至少一對電刷保持件(11)，每個所述電刷保持件(11)關聯(lián)于相應的電刷(12)以使其保持壓在所述換向器(9)上；其特征在于，每個電刷保持件(11)具有至少一個面向所述殼體(2)的相應的對接部分(17)的側表面(18)，并且所述側表面(18)可連結于所述對接部分(17)以將熱能傳給所述對接部分(17)，所述側表面(18)電絕緣于所述對接部分(17)。
2.如權利要求1所述的電機，其特征在于，所述電機包括在所述殼體(2)和所述電刷 保持件(11)之間起作用以保持所述電刷保持件(11)的側表面(18)壓靠于所述對接部分 (17)的推壓裝置(23)。
3.如權利要求2所述的電機，其特征在于，所述電機包括沿所述轉子(4)的旋轉軸線 (X)滑動的支承件(10)，所述電刷保持件(11)永久地裝配在所述支承件(10)上，所述推壓 裝置(23)在所述殼體(2)和所述支承件(10)之間工作地起作用。
4.如權利要求1-3所述的電機，其特征在于，所述電機包括至少一個熱傳導和電絕緣 的中間件(21)，所述中間件(21)具有至少機械抗壓強度并被設置在所述電刷保持件(11) 的側表面(18)和相應的對接部分(17)之間以利于兩者之間的熱交換并同時使兩者保持彼 此電絕緣。
5.如權利要求4所述的電機，其特征在于，所述中間件(21)能以可拆卸方式裝配在所 述電刷保持件(11)的側表面(18)和相應的對接部分(17)之間。
6.如權利要求3所述的電機，其特征在于，所述推壓裝置(23)包括具有環(huán)形的彈性件(16)，所述支承件(10)特別是具有盤狀的形狀，所述彈性件(16)在所述支承件(10)的周緣上起作用。
7.如權利要求6所述的電機，其特征在于，所述彈性件(16)是通過彎曲應力工作的波 紋板。
8.如前面一項或多項權利要求所述的電機，其特征在于，面向相應的對接部分(17)的 所述側表面(18)的方向垂直于所述轉子(4)的旋轉軸線(X)。
9.如前面一項或多項權利要求所述的電機，其特征在于，所述電刷保持件(11)的側表 面(18)配合于并支承相應的對接部分(17)。
10.如權利要求4或5所述的電機，其特征在于，所述中間件(21)包括填隙片(22)， 所述填隙片(22)主要沿一個平面延伸并具有至少等于所述側表面(18)和相應的對接部分(17)之間的可能接觸表面的尺寸。
11.如前面一項或多項權利要求所述的電機，其特征在于，所述殼體(2)包括位于與所 述轉子(4)的旋轉軸線(X)基本垂直的平面內的壁(P)，所述對接部分(17)由所述壁(P) 的突起(20)來形成并面向所述電機(1)內的空間。
12.如權利要求11所述的電機，其特征在于，所述壁⑵由與所述殼體(2)的剩余部分 相關聯(lián)的可拆卸蓋件(5)形成。
13.如權利要求11或12所述的電機，其特征在于，所述突起(20)沿平行于所述轉子 (4)的旋轉軸線⑴的方向從所述壁⑵延伸出來。
14.如權利要求11-13中的一項或多項所述的電機，其特征在于，所述突起(20)具有形 狀與所述電刷保持件(11)的側表面(18)匹配的對接表面(19)。
15.如權利要求14所述的電機，其特征在于，所述對接表面(17)是平坦的并且垂直于 所述轉子(4)的旋轉軸線(X)。
16.如權利要求12所述的電機，其特征在于，所述蓋件(5)具有帶散熱片的外表面以利 于所述壁⑵和所述電機⑴外側之間的熱交換。
17.如前面一項或多項權利要求所述的電機，其特征在于，所述電機包括多個對接部分 (17)，每個所述對接部分(17)配合于相應的電刷保持件(11)的側表面(18)。
18.如權利要求11所述的電機，其特征在于，所述壁(P)具有以等角度間距隔開的多個 突起(20)，并且每個所述突起(20)配合于相應的電刷保持件(11)的側表面(18)。
全文摘要
一種電機包括殼體(2)、由殼體(2)支承的定子(3)和轉子(4)，該轉子(4)具有至少一個轉子繞組(7)；永久連接于轉子(4)并電連接至轉子繞組(7)的換向器(9)；一對電刷(12)，每個電刷(12)具有與換向器(9)保持在滑動位置的第一端(12a)并電連接于可連接至主電源的端子；由殼體(2)支承的一對電刷保持件(11)，每個電刷保持件(11)關聯(lián)于相應的電刷(12)以使其保持壓在換向器(9)上。每個電刷保持件(11)具有至少一個面向殼體(2)的相應的對接部分(17)的側表面(18)，該側表面(18)可與對接部分(17)連結以將熱能傳至對接部分。每個電刷保持件(11)的側表面(18)與相應的對接部分(17)電絕緣。
文檔編號H01R39/46GK101809831SQ200880102222
公開日2010年8月18日 申請日期2008年7月23日 優(yōu)先權日2007年8月7日
發(fā)明者P·德菲利皮斯 申請人:斯佩爾汽車有限公司