用於電機的換向器和電機的製作方法

2023-05-31 10:44:11 1

專利名稱：用於電機的換向器和電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的、用於電機的換向器。
背景技術：
這種換向器已經在根據一般性的現有技術的直流電機中是已知的並且具有布置 在換向器主體上的薄片，該薄片在面向電樞的繞組側的側面上與線繞組的繞組端部電接觸 或連接。基於由電樞的旋轉所引起的離心力，在線端或者繞組端部與薄片之間的連接也必 須在電樞的相對較高的轉速的情況下構造成穩固的。因此已知的是，薄片的面向線繞組的端部徑向地向外彎曲和彎回，因此薄片端部 背離線繞組指向。通過薄片端部的這種鉤形的構造方案，確保了將繞組端部可靠地抵靠或 者固定在薄片端部上。此外已知的是，在薄片上構造有槽縫，在該槽縫中可以插入線端或者繞組端部。通 過特別是通過釺焊連接或熔焊連接而固定在槽縫中的繞組端部，同樣也可以產生可靠的連 接。在具有薄片端部上的槽縫的換向器中，繞組線的最大直徑由薄片端部上的寬度或薄片 表面的直徑限制。為了將繞組線可靠地連接到薄片上，因此可能需要附加的措施。在具有 鉤形的薄片端部的換向器中，特別是當薄片數量很多時，換向器主體的直徑或薄片的布置 就此而言是關鍵的，必須避免的是，彼此相鄰的線匝的繞組端部在薄片的區域中接觸，這是 因為其可能導致在所涉及的繞組之間的短路。一種用於減少或避免所述的問題的措施在於，減少薄片的數量，或者減少繞組的 線直徑。另一個措施在於，提高薄片表面的直徑或應用多個更細的、並聯的線。所有這些措 施然而可能導致電機上的不期望的特性。因此難以實現例如來自相同結構系列用於不同工 作電壓的轉子或電機的幾何尺寸的可更換性。此外可以考慮的是，炭刷的和/或換向器的 使用壽命降低。此外可能導致繞組的升溫、效率的減小或運行噪音。這種效果(由相對較高 的功率密度引起)在相對較小的電機中與較大的電機相比更強烈地出現。

發明內容
從所描述的現有技術出發，本發明的目的在於這樣地對根據權利要求1的前序部 分所述的用於電機的換向器加以改進，即在換向器相對於現有技術不改變直徑的情況下， 能夠實現應用相對較粗的繞組線，而不會在裝配時或者在換向器工作期間導致功能削弱或 電機的電性能的另外的不利之處。該目的在具有權利要求1所述特徵的用於電機的換向器 中實現。本發明的構思在於，通過薄片的相應端部的錯位的布置，實現用於線端或繞組端部 的附加的自由空間或附加的連接空間，從而儘管應用了相對較粗的線，其也能夠沒有問題 地與各自的薄片相連接，而不會產生相鄰的薄片或線相互接觸的危險。根據本發明的用於電機的換向器的有利的改進方案在從屬權利要求中給出。來自 於至少兩個在權利要求書、說明書和/或附圖中公開的特徵的所有組合都在本發明的範疇 中。
為了特別將換向器在軸向長度上的結構長度保持得儘可能小，在本發明的一個優 選的改進方案中提出，薄片的端部在兩個彼此平行的平面中終結；並且薄片的端部相對於 兩個平面在圓周方向上觀察相互交錯地布置。為了將線端在薄片上的接觸面積或連接面構造得儘可能大，在本發明的另一個構 造方案中提出，薄片的端部構造成加寬的。端部的特別是T形的構造方案能夠實現彼此錯接的薄片布置，因此相對較少地延 長了換向器的軸向的結構長度。為了對線端或繞組端部進行固定還有利的是，即在端部中構造了用於線端的固定 槽。該固定槽特別可以用於將線端熔焊或釺焊在槽中，而不會因此增大換向器的外直徑。為了不增大換向器的外直徑，還可以規定，端部部段徑向地與薄片的平面對齊。在一個可替換的實施方式中也可能的是，即端部構造成鉤形的並且徑向向外彎 曲。在這種構造方案中特別可以放棄在薄片的端部中的槽或類似物的構造，因此可以相對 價廉地實現薄片的或換向器的製造。如果換向器主體由塑料製成並且構造為噴鑄件或模鑄件，如果換向器主體在面向 薄片的端部的側面上具有用於線端的導引區域，以及如果導引區域構造為在換向器主體中 成形的區域，則還可以實現線端的附加的導引以及彼此相鄰的線端的可靠的電隔離。由此 可以在製造換向器主體期間就已經考慮到導引區域並且因此不需要附加的製造步驟。在最後提到的導引區域中還特別有利的是，繞組的布置在導引區域中的線端利用 介質、特別是粘合劑、鑄型樹脂或滴浸樹脂固定在導引區域中。本發明也涉及一種電機、特別是直流電機，具有根據本發明的換向器。這種電機盡 管在電樞繞組的相對較大的線的情況下也能夠實現製成相對較緊湊地構造的換向器。


本發明的另外的優點和特徵由下面的對於優選的實施例的說明以及參照附圖得
出ο圖中示出
圖1示出了根據本發明的換向器的薄片的布置的透視圖， 圖2示出了根據圖1的布置的截面圖以用於顯示換向器的薄片的內部區域， 圖3示出了根據圖2的細節以用於顯示加強環的布置，
圖4和圖5示出了在不同的製造步驟期間的、具有其薄片的換向器主體的透視圖， 圖6和7示出了在第二種經過修改的製造流程中的根據圖4和5的視圖， 圖8示出了換向器的透視圖，其中該換向器與線端電接觸， 圖9示出了根據圖8的在與線端的連接部位的區域中的細節， 圖10和圖11在透視圖中示出了第二根據本發明的換向器， 圖12在透視圖中示出了根據圖10和11的換向器，具有連接上的線端， 圖13在透視圖中示出了根據圖12的線端的連接的細節，和
圖14示出了根據圖10和11的部分截面的換向器，以用於表明在換向器主體中的導引 區域。相同的部件或具有相同功能的部件在附圖中以同樣的附圖標記示出。
具體實施例方式在圖1中示出了根據本發明的換向器10的部件，如其特別用作為電機的組成部 分，特別優選地用作為直流電機的組成部分那樣。在圖1中可以看到多個薄片11和12，它們以到換向器10的縱軸線13相同的徑向 間距r並排相距地布置並且構成了共同的圓周表面。在此，薄片11和12的布置在圖1中 未示出的電樞的繞組側上的端部14和15分別構造為T形的。對於薄片11，薄片11除了 端部14之外分別具有恆定的寬度，而另外的薄片12具有寬度減小的部段16。其中薄片11 的T形的端部14在此布置在另外的薄片12的寬度減小的部段16中。對於本發明來說重要的是，在換向器10的圓周方向上觀察，薄片11和12或端部 14和15彼此之間交錯，因此端部14在垂直於換向器10的縱軸線13的第一平面18中終 結，而薄片12的另一個端部15在同樣也垂直於換向器10的縱軸線13的第二平面19中終 結。由於兩個平面18和19彼此平行地布置，因此平面18在電樞的繞組側上與電樞的繞組 的間距比另一個平面19更大。在圖2中示出了薄片11和12的布置的部分截面的視圖，其中可以看到，薄片在其 面向縱軸線13的內側面上分別具有肋狀的部段21、22，該部段在彼此背離的側面上形成了 凹槽23和24。凹槽23和M用於容納特別是加強環或者加固環25，其用於加固或者徑向 緊固薄片11和12。在此對於相應於箭頭沈的裝配方向更加簡單地引入或者推入加強環或 者加固環25，有利的是，凹槽23和M的內圓周大於加強環或者加固環25的外直徑。這樣製成的結構單元由薄片11和12以及必要時也由加強環或者加固環25組成， 該結構單元被插入圖中未示出的工具中，該工具用於製成特別在圖4至7中示出的換向器 主體27。在此，換向器主體27特別由塑料製成並且由噴射或鑄造工藝形成。如根據圖4和5可看到地，換向器主體27具有貫通的長孔28，因此換向器主體27 可以特別被壓到電樞軸上或者與電樞軸抗轉動地連接。在圖4中示出了換向器10的或換向器主體27的第一製造方法，其中在薄片12之 間分別構造了自由空間四以用於將繞組線引導引薄片11的方向，其中自由空間四在側面 由塑料材料30限定，以便使處於各自的自由空間四中的線與薄片12電絕緣。在此，自由 空間四通過用於製造換向器主體27的工具的相應構造加以考慮。在圖5中示出了根據另一個製造步驟的換向器11，其中在薄片11和12的端部14 和15中通過衝壓或銑削過程分別構造了一個在實施例中傾斜延伸的固定槽31、32。補充地 提出，固定槽31、32也可以構造或布置成另外的方式。在圖6和7中示出了一種用於換向器主體27的可替換的製造過程。在該製造過 程中，當換向器主體27圍繞噴射或者形成之後，根據圖6，首先是在薄片11和12之間在其 端部14和15的區域中的整體空間利用塑料進行噴射或填充。隨後，根據圖7，在一個唯一 的製造步驟中特別是通過銑削同時地形成了自由空間四和固定槽31和32。在圖8中示出了這種狀態，其中電樞的繞組的線端1和2布置在固定槽31和32中 以及自由空間四中。在此，在線端1和2之間的連接在固定槽31和32中的區域中特別是 通過熔焊或釺焊連接33實現，而線端2在自由空間四中附加地通過介質34、例如粘合劑、 鑄型樹脂或滴浸樹脂加以緊固或者固定。
在圖10至14中示出了改變的換向器10a。在此重要的是，該換向器的薄片36、37 在面向線端1和2的側面上成鉤形地徑向向外彎曲。在此，薄片36和37的端部38和39 在換向器IOa的軸向方向上觀察從線端1和2伸出，因此其形成了用於線端1和2的徑向 的緊固。如同特別是根據圖11可看到地，薄片36的一個端部38布置在第一平面41的高 度處，而薄片37的另一個端部39布置在第二平面42的區域中。在此，第二平面42到線端 1和2具有比第一平面41的更小的距離。在圖12和13中示出了，線端1和2是如何圍繞著薄片36和37的端部38和39 成套圈狀設置的。在此如特別根據圖13可看出地，在線端1和2之間形成了距離a，該距離 使線端1和2在空間上相距並且因此也使它們彼此電隔離，其中距離a的大小通過端部38 和39的軸向的錯位布置以及其套圈形式的、圍繞端部38和39的導引來決定。特別地在圖14中還可看到用於薄片36的導引部段43，該導引部段構造在換向器 主體27a中，以便更好地引導或穩固線端1。同時可以通過這種措施也減少轉子繞組的繞組 頭部的外直徑，這是因為線端1現在徑向上看去位於更深處。補充地說明，即在線端1和2之間的連接在換向器IOa中在端部38和39的區域 中同樣也優選地通過(未示出的)釺焊或熔焊連接33實現。此外當然也可以在換向器IOa 中，相應於換向器10，設置加強環或者加固環25。就此而言所描述的換向器10、10a可以以多種方式和方法改變或者變換，而不會 偏離本發明的構思。這在於在換向器10、10a的軸向方向上觀察錯位布置的、薄片11、12或 36,37的端部14、15或38、39的構造，其對於相對較大的空間來說使線端1和2的固定。因 此特別也可以規定，取代兩個平面18、19或41、42而設置用於薄片端部的多個平面。其數 量僅僅通過換向器10、10a的可能的軸向長度或電樞的結構長度而限制。
權利要求
1.一種用於電機的換向器(10 ；10a)，所述換向器具有換向器主體(27 ；27a)，在所述 換向器主體的外圓周上平行於所述換向器(10 ;10a)的縱軸線(13)布置了多個導電的、長 形的薄片(11，12 ；36，37)，其中彼此相鄰布置的所述薄片(11，12 ；36，37)彼此電絕緣，並且 其中所述薄片(11，12 ；36，37)的面向電樞的線繞組的端部(14，15 ；38，39)分別與至少一個 線端(1，2)導電連接，其特徵在於，所述薄片(11，12 ；36，37)的端部(14，15 ；38，39)垂直於 所述換向器(10 ；IOa)的縱軸線(13)在彼此錯位布置的平面(18，19 ；41,42)中終結。
2.根據權利要求1所述的換向器，其特徵在於，所述薄片(11，12；36, 37)的端部(14， 15 ；38，39)在兩個彼此平行的平面(18，19 ；41,42)中終結；並且所述薄片(11，12 ；36, 37) 的端部(14，15 ；38，39)相對於所述兩個平面(18，19 ；41，42)在圓周方向上觀察相互交錯地 布置。
3.根據權利要求1或2所述的換向器，其特徵在於，所述薄片(11，12)的端部(14，15) 構造成加寬的。
4.根據權利要求3所述的換向器，其特徵在於，所述薄片(11，12)的端部(14，15)構造 成T形的。
5.根據權利要求3或4所述的換向器，其特徵在於，在端部(14，15)中構造了用於所 述線端(1，2)的固定槽(31，32)。
6.根據權利要求3至5中任一項所述的換向器，其特徵在於，端部(14，15)徑向地與 所述薄片(11，12)的平面對齊。
7.根據權利要求1或2所述的換向器，其特徵在於，所述端部(38，39)構造成鉤形的 並且徑向向外彎曲。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的換向器，其特徵在於，所述換向器主體(37； 37a)由塑料製成並且構造為噴鑄件或模鑄件；所述換向器主體(37 ；37a)在面向所述薄片 (11 ；36)的端部(14 ;38)的側面上具有用於所述線端(1)的導引區域(29 ；43);並且所述導 引區域(29 ；43)構造為在所述換向器主體(37 ；37a)中成形的區域。
9.根據權利要求8所述的換向器，其特徵在於，布置在所述導引區域(29)中的線端 (1)利用介質(34)、特別是粘合劑、鑄型樹脂或滴浸樹脂固定在所述導引區域(29)中。
10.電機，特別是直流電機，具有根據權利要求1至9中任一項所述的換向器(10； 10a)。
全文摘要
本發明涉及一種用於電機的換向器和電機。所述換向器具有換向器主體(27；27a)，在所述換向器主體的外圓周上平行於所述換向器(10；10a)的縱軸線(13)布置了多個導電的、長形的薄片(11，12；36，37)，其中彼此相鄰布置的所述薄片(11，12；36，37)彼此電絕緣，並且其中所述薄片(11，12；36，37)的面向電樞的線繞組的端部(14，15；38，39)分別與至少一個線端(1，2)導電連接，其中，所述薄片(11，12；36，37)的端部(14，15；38，39)垂直於所述換向器(10；10a)的縱軸線(13)在彼此錯位布置的平面(18，19；41，42)中終結。
文檔編號H02K13/00GK102097729SQ20101058689
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月14日 優先權日2009年12月15日
發明者L·肖恩, W·裡克 申請人:羅伯特.博世有限公司