兩極電刷換向直流電動馬達的製作方法
2023-08-14 01:23:51 1
本發明涉及一種具有定子和轉子的兩極電刷換向直流電動馬達，該電動馬達設有具有n個線圈段(線圈)的中空圓柱形無鐵心繞組和具有n個換向器段的換向器，每個線圈段電氣地連接到兩個相鄰的換向器段，重心軸線與轉子軸線垂直地相交並且穿過線圈段的重心或線圈段的中心線，線圈段的中心線穿過重心，並且轉子軸線跨越限定相關聯的線圈段的角位置的線圈平面，換向器段的電氣連接到相同線圈段的兩個電刷接觸表面之間具有距離，其中距離平分線與轉子軸線垂直地相交，距離平分線和轉子軸線跨越換向器平面，換向器平面限定相關聯換向器段的角位置，並且其中n為整個自然數。
背景技術：
此直流電動馬達從DE 102010049524 A1中已知。這是具有轉子系統的馬達，該轉子系統具有中空圓柱形無鐵心繞組，其中各個線圈段相對於中空圓柱體的軸向方向傾斜地伸展並且用於換向地連接到相關聯的換向器段。為此目的，在繞組的前面側離開的繞組抽頭徑向地彎曲並且以星形方式向內引導，其中它們隨後電氣連接到相關聯的換向器段。由多個換向器段形成的彼此電氣絕緣的圓柱形換向器與兩個沿直徑相對設置的電刷滑動接觸。電刷包括彈簧裝置，電刷通過該彈簧裝置壓靠在換向器上，使得產生垂直於護套表面的表面作用的電刷接觸力。在直流馬達中，線圈段的電流在換向期間首先通過藉助於電刷使線圈段短路而停止，並且隨後再次以反極性符號建立。弦式或傾斜式繞組通常用於此類兩極直流馬達中。具有相對於軸向方向傾斜延伸的繞組線路的可用的無鐵心繞組的示例在1188709B、DE 1463855A1、DE 1538843 A1、DE 1613168 A1、DE 102005051059 A1、EP 2180581 A2、EP 1073179 A2和DE 102014102204 A1中有所描述。從中可以看出，線圈段的多邊形或菱形形狀是優選的。每個線圈段由一定數量的繞組組成，並且因此表示圍繞轉子軸線旋轉的彎曲三維結構。在無鐵心繞組的主要情況下，連接到換向器段的繞組抽頭徑向地位於相關聯的換向器段外側。然後，它們可以通過相對短的導體彼此電氣連接。由於空間的原因，使用特別小的特殊形狀也是有利的，從而以45°的角度將它們傾斜地連接。一個此實施例在JP 2002-64966A中有所描述。
從EP 2104205A1中已知一種小型電動馬達，其具有包括疊片鐵心的轉子，其中，藉助於電刷平面相對於磁性平面的旋轉實現抵靠止動件的減振運行。為補償電刷相對於磁體的旋轉，換向器也相應地相對於繞組向迴旋轉。
兩極電刷換向直流電動馬達的定子可以具有插入到中空圓柱形無鐵心繞組的內部中的圓柱形永磁體。然後，在外側設置導磁的磁軛套筒。
此類電動馬達由於無鐵心的轉子而沒有定位轉矩，使得以小轉速在無顛簸的情況下運行該電動馬達也是可能的，這通常導致更少的振動和噪聲。因此，可以容易地控制任何期望的轉子位置，並且在控制作用中沒有給出非線性。由於轉子中缺乏鐵，因此沒有鐵的損失，並發生恆定磁化。這導致高的效率(大於90％)和低空載電流(通常45°至45°至45°至45°和<135°的優選範圍內)。這意味著換向器電刷8.2在該系統中位於90°處，並且在此時短路的線圈段13.5處於0°。兩個相關聯的換向器段14.5和14.6分別以居中的方式與90°的旋轉角度對準。這同樣適用於換向器刷8.1，其現在在該系統中處於270°。由於整個換向器14(包括相關聯的換向器電刷8.1和8.2)的旋轉，通過從繞組抽頭18.1至18.7開始的校正角度α，設置在其間的電氣連接也必須彌補該角度。對於這種特定配置，可以有各種選項。設置在其間的導體可以由繞組線構成，可以為換向器本身的一部分，或者可以由單獨的元件形成，例如，PCB電路。
通過校正角度的旋轉導致從短路線圈段13.5離開的垂直於繪圖平面(圖6)的力現在不在電刷8.1和電刷8.2的按壓方向上起作用，但是與按壓方向垂直，並且因此僅被感知為換向期間的切向力。因此，轉子3的可能的偏轉對電刷接觸的影響由於這些力比而極大地減小，因此電流調製也分別被減小或抑制。在圖6所示的布置中，線圈平面ES1至ES7被布置成分別相對於換向器平面EK1至EK7圍繞轉子軸線A旋轉90°。
再次參照圖6使用轉子3的正視圖更詳細地解釋該旋轉。圖7所示的實施例僅包括五個線圈段13.1至13.5和五個換向器段14.1至14.5。還示出了在繞組套筒13的面側上的繞組抽頭18.1至18.5。可以看出，繞組線傾斜地引出，並且然後連接到相關聯的換向器段14.1至14.5。目前藉助示例提及換向器段14.2，其與抽頭18.2電氣接觸。該圖還示出，換向器平面EK2被布置成相對於線圈平面ES2旋轉90°的校正角α。這同樣適用於其他換向器平面EK1、EK3至EK5和相應的相關聯線圈平面ES1、ES2至ES5。
附圖標記列表
1 直流電動馬達
2 定子
3 轉子
4 永磁體
5 凸緣
6 磁軛
7 前凸緣
8.1、8.2 換向器電刷
9.1、9.2 滾珠軸承
10 密封件
11 軸
12 軸
13 繞組
13.1至13.13 線圈段
14 換向器
14.1至14.13 換向器段
15 換向器板
16.1、16.2 換向器V形環
17 滾花
18.1至18.13 繞組抽頭
19 覆蓋材料
A 轉子軸線
AK1至AK7 間隔的換向器段
EK1至EK5 換向器平面
ES1至ES7 線圈平面
HA1至HA7 距離平分線
K1至K7 電刷接觸面
MS1至MS7 中心線線圈段
S 重心
α 校正角