专利名称：电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机，尤其是用于便携式工具机的电动机，具有至少一个用于将电流传送到一个换向器上的导电的电刷件，该换向器可绕一个旋转轴线转动，其中所述电刷件用与所述换向器的相应滑动面配合的滑动面接触在所述换向器的该滑动面上。
背景技术：
在电动机中，尤其是在所谓串激电动机或换向器电动机中，电动机电流通过碳刷传送到一个转动的电枢的换向器上。为了实现从碳刷向换向器的良好电流传导，使用了电刷件，其滑动面适配换向器半径。通常滑动面的半径被选择得大于换向器半径的10-20％，以便达到碳刷尽可能好的进入性能，其方式是当进入阶段通过尽可能大面积地进行电流传导。在此情况下，碳刷在换向器的片上扫过，其中彼此并列布置的、通过槽隔开的换向片构成了换向器的圆周。
发明内容
按照本发明，提出了一种电动机，尤其是用于便携式工具机的电动机，具有至少一个用于将电流传送到一个换向器上的导电的电刷件，该换向器可绕一个旋转轴线转动，其中所述电刷件用与所述换向器的相应滑动面配合的滑动面接触在所述换向器的该滑动面上，其中在与所述静止的换向器接触的位置中，所述电刷件的滑动面至少在一个相对转动方向的前边缘上相对所述换向器的相应滑动面具有一个距离。
该电刷件的前边缘在径向上由换向器的相应滑动面向外离开到这样的程度，使得当在转动方向上电刷体向前倾斜时换向器可在该滑动面下滑动。前边缘的该距离基本上补偿了当换向器转动时电刷体的倾斜。现在这些滑动面是在换向器转动而非静止情况下在几何关系上相适配。由此可防止通过电刷体的倾斜在滑动面的后区域中形成一个间隙及由此使当换向器静止时位于换向器与电刷体之间大致中心处的接触面减小到前边缘附近的一个窄区域上。此外减小了这样的危险前边缘撞击到换向器圆周上一个不平的、例如换向片的突出部分上及甚至使电刷体抬起。
边缘相对于相应滑动面的待保持距离由刷座及电刷件及它们之间所需的间隙的几何尺寸来得出。技术人员将以他们认为有意义的方式来优化给定的情况的距离。当进入阶段，即当成型的电刷件适配换向器表面的期间，仅当换向器转动时电刷件在转动方向上被拨动及电刷件基于公差与空气间隙在刷座中倾斜的情况下，几乎整个向着换向器的电刷件的滑动面才可作接触面使用。基本上，电刷件及刷座的加工公差导致一个空气间隙，该空气间隙在换向器转动的情况下将随着引起电刷件的倾斜，如上所述，在传统的电刷件的情况下将导致接触面的很显著的缩小。另一方面，空气间隙是完全需要的，因为一个碳刷或多个沿换向器圆周上的碳刷即使在灰尘的影响下仍要保持畅通。这当电动机使用在便携式工具机中时尤其重要，在那里吸入的冷却空气将大量的灰尘带到电动机内部及由此也带到刷座的区域中。电刷件的倾斜被用来通过根据本发明改变的电刷的几何形状达到尽可能大的接触面积。通过该电刷件的新几何形状甚至允许电刷件与刷座之间的空气间隙增大，这在含有灰尘的空气中使用的情况下是特别有利的。此外，刷座及电刷件的制造公差可被加大，这使制造成本降低。
大的面积将使接触面的电流密度及换向器的热负荷下降。否则换向器将通过进入阶段局部起作用的过高电流密度而受到损害，及由此在负载运行时使其工作寿命下降。此外通过在电刷件与换向器之间的广泛全面接触将避免振动及由此避免电刷件的抬起，即使当换向器圆周面上的换向片具有突出部分即不同高度时也如此。在快速转动的换向器电动机上使用传统的电刷件时，仅2μm的换向片突起可导致碳刷的持续抬起，而在根据本发明的实施形式中可大大地避免该效应。并可避免相对转动方向换向器旋转轴线前面的电刷件前边缘卡入各个换向片之间的槽中。该卡入可导致火花形成及电刷起火。边缘磨损或换向片边缘烧损可被减小。电动机的火花干扰情况及工作寿命可得到改善。
如果电刷件的滑动面在后边缘及前边缘上相对换向器的相应滑动面带有距离及它用滑动面内的一个接触区域与换向器接触，则对于可在两个方向上转动的换向器的电刷件的可利用的滑动面被优化。
如果一个假想圆柱体的中心轴线与旋转轴线间隔距离地延伸，在该假想圆柱体中滑动面形成一个圆周扇段，则电刷件能以可简单制造的几何形状加工。尤其是该中心轴线以给定距离平行于旋转轴线延伸。最好该圆柱体具有一个圆形横截面。变换地，该圆柱体也可具有椭圆横截面或专业人员认为有意义的其它横截面。
如果电刷件具有彼此平行的侧面，电刷件的一个中间平面位于这些侧面之间，其中该中间平面与滑动面相交及旋转轴线位于该中间平面中，则电刷件具有适合加工的构型，其中滑动面对换向器的适配基于明确的几何关系能以高可靠性实现。
最好旋转轴线及中心轴线位于与电刷件的中间平面垂直的一个平面中，由此几何关系可以简单化。电刷件滑动面的适配可确定地进行。
如果当在工作方向上观察换向器可在顺时针方向转动时，中心轴线位于中间平面的左面，则可考虑在滑动面完成时电刷件事先逆着转动方向倾斜。该工作方向例如可通过在一个优选便携式工具机中的插入式刀具来确定；操作者在工作方向上看插入式刀具。当换向器向右转动时电刷件的倾斜将支持滑动面与换向器的大面积接触。增大的加工公差可进一步增强该效果。
如果当在工作方向上观察换向器可在逆时针方向转动时，中心轴线位于中间平面的右面，则可考虑在滑动面完成时电刷件事先逆着转动方向倾斜。当换向器向左转动时电刷件的倾斜将支持滑动面与换向器的大面积接触。增大的加工公差可进一步增强该效果。
如果当换向器可在两个方向上转动时，电刷件的滑动面由两个彼此并列布置的、平行于旋转轴线延伸的假想圆柱体的两个彼此并列布置的圆周扇段组成，则当换向器转动时对于两个转动方向该可利用的滑动面可被优化。可以保证，在两个转动方向上通过电刷件的倾斜可提供大的接触面。
最好其圆周扇段构成滑动面的两个圆柱体的中心轴线位于中间平面的不同侧面上。此外，最好中心轴线位于离中间平面相同的距离上。该对称的布置易于电刷件滑动面合乎要求的加工。
如果电刷件至少具有一个倒角边缘，则可在转动方向上更好地避免其边缘卡入换向片之间。通常在电刷件上在换向器转动方向上不具有或仅有一个不确定的倒角边。尤其当换向片突起的情况下易使电刷件卡入换向片之间。这里用一个简单的倒角带来了进入性能的改善。如果电刷件具有两个倒角边缘，则可在两个转动方向上避免卡入换向片之间。
如果倒角在5°至35°的范围中，最好在10°至30°的范围中，则可保证即使大的换向片突起当换向器转动时也不会撞击到电刷件的边缘。
如果倒角边具有的宽度在0.2-2mm范围中，最好为0.5-1.5mm，则可进一步避免由换向片的突起引起的干扰。如上所述，其撞击可导致换向片边缘的磨损及导致电刷件的振动及抬起。通过该倒角边可减小电刷件抬起的力分量及由此达到安静及良好接触的滑动。倒角边可以大些或小些，对此专业人员可在小倒角边带来的一些加工问题与大倒角边带来的接触面积不必要的减小之间做出有意义优化的选择。
如果构成滑动面的圆周扇段的半径比换向器的滑动面的半径大至少10％，则可得到电刷件的与换向器的滑动面轮廓彼此的有利几何关系。
具有根据本发明的电动机的便携式工具机的特点是电刷件磨损方面的特性改善及火花干扰方面的问题减小。
其它的优点可从下列附图的说明中得到。在附图中表示出本发明的三个实施例。附图、说明书组合地包含了多个特征。技术人员可合乎目的地单个考察各个特征及有意义地进一步的总结成其它组合。
附图为图1一个普通电刷件的剖面图，图2与一个换向器的片相接触的、根据图1的电刷件的剖面图，图3一个优选电刷件的剖面图，图4具有两个圆周扇段的一个优选电刷件的剖面图，图5与一个逆时针方向转动的换向器相接触的一个优选电刷件的横截面，图6与一个顺时针方向转动的换向器相接触的一个优选电刷件的横截面，图7具有倒角的边缘的一个优选电刷件的横截面。
具体实施例方式
图1以电刷件10剖面图的方式表示出一个普通电刷件10的几何关系，该电刷件具有一个弯曲的滑动面16，用于接触在一个未示出的换向器上。该截面平面垂直于一个未示出的换向器的旋转轴线。该装置具有一个垂直于图面的轴向高度，由此圆或圆线表示了圆柱或圆柱面。电刷件10基本上成型为具有平行侧面的长方六面体，其中滑动面16成形于换向器圆周上的相应滑动面上及构成一个具有半径R2的、环绕换向器的旋转轴线46的假想圆柱的一个圆周扇段。一个中间平面24延伸在电刷件10的平行侧面54，56之间的中心上。滑动面16相对中间平面24是对称的。旋转轴线46位于电刷件10的中间平面24上。当电动机转动时，尤其在进入阶段中，电刷件10倾斜及仅用前边缘附近的一个窄区域接触在换向器上。该电刷件10是导电的及最好由石墨组成。
图2表示带有一个根据图1的普通电刷件10的换向器12的横截面图。该电刷件10被保持在一个刷座44中及与换向器12相接触，该换向器具有多个换向片40，为清楚起见，其中仅一个换向片在其相应的滑动面14上设有标号。该滑动面14具有半径R1。电刷件10的滑动面16比单个换向片40宽并一定程度地超出一个换向片40的两侧，以使得右面及左面的相邻换向片40部分地被覆盖。其中一个圆周扇段与滑动面16重合的、具有半径R2的圆柱的中心轴线与换向器12的旋转轴线46相重合；这两个轴均位于中间平面24中，该中间平面延伸在两个侧面(54，56)之间的中央并通过电刷件10的中央。由此原因，当换向器12在静止位置时滑动面16中央地及平坦地接触在换向器12圆周上的滑动面14上。基于电刷件10与刷座44之间的空气间隙，当电动机在一个方向上开始转动时电刷件10立即修改位置及一定程度地倾斜，其倾斜程度正如电刷件10与刷座44之间的空气间隙所允许的。由此在电刷件10的滑动面16与换向器12的滑动面14之间、在转动方向上的后边缘处形成了一个间隙。
图3表示一个根据本发明的电刷件10的优选实施例的剖面图。在附图中相同或相应的部分用相同的标号表示。这里用直点划线表示的电刷体10的中间平面24不再与一个假想的、用虚线表示的圆柱20-该图中用圆表示-的中心轴线18相重合，的一个圆周扇段22由该圆柱通过滑动面16构成。而中心轴线18离开中间平面24一个距离A。因此当换向器12静止时及这时电刷体10未倾斜时，电刷件10的边缘58，60位于相对假想的中间平面24的垂线的不同高度上。这也引起了边缘58，60相对静止的换向器12(图2)的不同距离。当电动机逆时针向左转动时中心轴线18位于中间平面24的右面。在此情况下，从转动方向上看电刷件10的边缘58在转动的换向器12的前面及比对立边缘60离开转动的换向器12较远，从转动方向上看边缘60在后面。静止换向器12的预定旋转方向用虚线表示。
如果当电动机逆时针向右转动时电刷件10倾斜，设置在换向器12的圆周上的换向片40不撞击前边缘58，而是在其下面滑动及与滑动面16相接触。当换向器12转动时电刷件10在刷座中倾斜，由此在静止状态中离开的前边缘58现在接触在换向器12的滑动面14上及后边缘60实际上也不再抬起。在电动机的相反转动方向即顺时针方向上转动时，对于相应的电刷10中心轴线18将位于中间平面24的左面。相应地，离开换向器12较远的前边缘58应位于电刷件10的左侧；电刷件10将通过换向器12的转动运动向左倾斜。
图4中表示一个用于可在两个方向上转动的换向器12的电刷件10的优选实施例。该电刷件10的滑动面16由两个彼此并列布置的圆周扇段28，30构成，这些圆周扇段属于具有中心轴线32，34的两个彼此并列布置的圆柱。最好这两个圆柱具有相同的半径。具有圆周扇段28，30的这两个圆柱的中心轴线32、34位于中间平面24的不同侧上及最好离开该中间平面24相同的距离A。在换向器12静止的情况下，这时两个边缘36，38均离开换向器12一个距离。虽然当换向器12转动时总是后边缘36或38有些升起，但是当向右或向左转动的电刷件10进入阶段期间可得到比传统电刷件10显著大的接触面。
图5及图6表示当换向器12在两个方向转动时根据图4的一个电刷件10的状况，其中滑动面16由两个圆柱的圆周扇段32，34构成。中间平面24在未倾斜状态及在倾斜状态中均用虚线来表示。在静止状态中，两个边缘36，38离开换向器12。视转动方向而定，一个边缘36或是另一边缘38为前边缘及接触在相应的滑动面14上。
在图5中换向器12逆时针向左转动，如用箭头所表示的。由于电刷件10与刷座44之间的空气间隙48，当换向器12向左转动时电刷件10可向右倾斜。由于电刷件10几何形状的改变，换向片40不撞击在该转向上的电刷件10的前边缘36及滑动面16面状地接触在换向片40上的接触面52。而后边缘38有些离开，因为该电刷件10是对于两个转动方向构成的。
图6表示换向器12顺时针向右转动时的情况。电刷件10在刷座44中可向左倾斜，而不会使换向片40撞击到电刷件10现在的前边缘38。同样这里接触面52也大，尽管现在的后边缘36从相应的滑动面14上轻微地抬起。
图7表示具有倒角边缘62的电刷件10的一个优选实施例，其中设有一个倒角边50，它具有最好在0.5-1.5mm范围中的、从边缘62开始的宽度L。该倒角边50构成一个范围最好在10°-30°中的倒角α。合乎目的地，当电动机可两个转动方向上转动时，电刷件10具有两个倒角边缘62。
该电动机优选地使用在用换向器电动机工作的便携式工具机中。
权利要求
1.电动机，尤其是用于便携式工具机的电动机，具有至少一个用于将电流传送到一个换向器(12)上的导电的电刷件(10)，该换向器可绕一个旋转轴线(46)转动，其中所述电刷件(10)用与所述换向器(12)的相应滑动面(14)配合的滑动面(16)接触在所述换向器(12)的该滑动面(14)上，其特征在于在与所述静止的换向器(12)接触的位置中，所述电刷件(10)的滑动面(16)至少在一个相对转动方向的前边缘(36，38，58，62)上相对所述换向器(12)的相应滑动面(14)具有一个距离。
2.根据权利要求1的电动机，其特征在于所述滑动面(16)在后边缘及前边缘(36，38，58，62)上相对所述相应的滑动面(14)具有一个距离及用所述滑动面(16)内的一个接触区域与所述换向器(12)相接触。
3.根据权利要求1或2的电动机，其特征在于一个假想圆柱体(20)的中心轴线(18)与所述旋转轴线(46)间隔距离地延伸，在该假想圆柱体中所述滑动面(16)形成一个圆周扇段(22)。
4.根据以上权利要求中一项的电动机，其特征在于所述电刷件(10)具有彼此平行的侧面(54，56)，所述电刷件(10)的一个中间平面(24)位于这些侧面之间，其中该中间平面(24)与所述滑动面(16)相交及所述旋转轴线(46)位于该中间平面(24)中。
5.根据权利要求4的电动机，其特征在于所述旋转轴线(46)及中心轴线(18)位于与所述电刷件(10)的中间平面(24)垂直的一个平面中。
6.根据权利要求3至5中一项的电动机，其特征在于当在工作方向上观察换向器(12)可在顺时针方向转动时，所述中心轴线(18)位于所述中间平面(24)的左侧。
7.根据权利要求3至6中一项的电动机，其特征在于当在工作方向上观察换向器(12)可在逆时针方向转动时，所述中心轴线(18)位于中间平面(24)的右侧。
8.根据权利要求3至7中一项的电动机，其特征在于当所述换向器(12)可在两个方向上转动时，所述电刷件(10)的滑动面(16)由两个彼此并列布置的、平行于所述旋转轴线(46)延伸的假想圆柱体(20)的两个彼此并列布置的圆周扇段(28，30)组成。
9.根据权利要求8的电动机，其特征在于其圆周扇段(28，30)构成所述滑动面(16)的这两个圆柱体(20)的中心轴线(32、34)位于中间平面(24)的不同侧上。
10.根据权利要求9的电动机，其特征在于这些中心轴线(32，34)位于离所述中间平面(24)相同的距离上。
11.根据权利要求3至10中一项的电动机，其特征在于所述圆柱体(20)具有一个圆形横截面。
12.根据以上权利要求中一项的电动机，其特征在于所述电刷件(10)至少具有一个倒角边棱(62)。
13.根据权利要求12电动机，其特征在于所述倒角角度(α)在5°至35°的范围中。
14.根据权利要求12至13中一项的电动机，其特征在于所述倒角(50)具有一个在0.2至2毫米范围内的宽度。
15.根据以上权利要求中一项的电动机，其特征在于构成所述滑动面(16)的这些圆周扇段(22，28，30)的半径比所述换向器(12)的相应滑动面(14)的半径大至少10％。
16.具有根据以上权利要求中一项的带有电动机的便携式工具机。
全文摘要
本发明涉及一种电动机，尤其是用于便携式工具机的电动机，具有至少一个用于将电流传送到一个换向器(12)上的导电的电刷件(10)，该换向器可绕一个旋转轴线(46)转动，其中电刷件(10)用与换向器(12)的相应滑动面(14)配合的滑动面(16)接触在换向器(12)的该滑动面(14)上。本发明提出在与所述静止的换向器(12)接触的位置中，电刷件(10)的滑动面(16)至少在一个相对转动方向的前边缘(36，38，58，62)上相对换向器(12)的相应滑动面(14)具有一个距离。
文档编号H01R39/26GK1592003SQ20041007496
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月1日
发明者于尔根·维克 申请人:罗伯特·博施有限公司