专利名称：电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机。特别地，本发明涉及换向式旋转电机并且更具体地涉及密封式电机，例如用于驱动汽车应用或发电机的电动冷却风扇的那一类型的电动机。较佳地，根据本发明的电机是 用直流电供电的那一类型。
背景技术：
现有技术的换向式电机包括转子、定子以及与转子一体的换向器，多个电刷在换 向器上进行工作而形成滑动电触头。这些滑动电触头在装配于转子上的转子绕组和可连接 于主电源的电路之间形成连接，如果定子不是永磁体式的，所述主电源也可连接于定子绕组。由换向式电机提供的电力被直接连接至转子绕组中的电流环路并因此流过换向 器和电刷。流过电刷且还具有高公称值的电流由于焦耳效应而使电刷发热，并且电刷进一 步由于其在换向条上的滑动而发热。传统类型的电动机包括专门的电刷保持件，该固定件也被称为电刷保持壳，它与 通过定子和电机外侧的壳体支承的由塑料制成的支承件形成一体。现有技术的电刷保持件 具有相对于转子沿径向延伸的管状形状，也就是沿垂直于电动机的旋转轴线的方向。电刷 在压缩(contrast)弹簧的作用下在各电刷保持件内部滑动，所述压缩弹簧使电刷端部保 持压靠在换向器上以避免电刷和换向器之间的相互位移。通常，每个电刷通过由金属制成 的同一电刷保持件电连接于供电电路。电刷一般由导电材料制成，尤其是可混掺有例如酚 醛树脂或金属粉末的其它材料的石墨。另外，支承件与定子一起封装并通过由壳体外的盖施加的推力而抵靠定子保持在 位。如提到那样由塑料制成的支承件具有同样由塑料制成的弹性突起，该弹性突起在支承 件和定子之间工作以吸收支承件的热变形或组装公差。由于封闭式电动机的已知形状，电刷保持件沉浸在受主要是因电流流过转子绕组 (并且也可能流过定子绕组)造成的焦耳效应引起的持续加热的密封环境中。该密封环境 没有空气交换，并且在稳态条件下，该环境中的温度可高至200°C或更高。这严重地恶化了 电刷的散热，因此使电刷往往会过热，以致于达到其正常工作所无法接受的温度。实际上已发现，平常大规模使用以制造电刷的材料的耐磨和导电特性在高至远低 于密封式电动机中达到的温度下保持在可接受水平，尤其在高至将近150°C的温度下保持 这些特性。当高过这个极限时，电刷电气特性的衰减及其退化(磨损)以不可接受的方式 增加，并且这导致电机的快速磨损，使其在短时间之后就必须更换掉或进行维护。在电刷保持件由塑料制成的情形下，由于塑料非常低劣的热交换特性，温度增加 的负面效果会更为不利。由塑料制成的电刷保持件导致电刷相对于外部几乎在热绝缘状态 下工作，由此相比金属电刷保持件的情形使电刷达到甚至更高的温度。为此，密封式电动机是当前已知的，其中电刷和电刷保持件的尺寸相比如果安装在开放式电机中，即在具有从外部吸入的空气交换以减少由于焦耳效应的过热并且促成与 电机内部环境热交换的机器中所应有的尺寸显得过大。不利的是，上面提到的尺寸过大既 对电机的各个尺寸方面具有负面影响，使其更大，也对机器本身的制造成本有负面影响。
发明内容
本发明的目的因此是提供一种能够免除上面提到的缺陷的电机。本发明的一个目的是提供一种具有高度可靠性的电机。本发明的另一目的是提供一种制造成本低廉的电机。本发明的又一目的是提供一种总尺寸小的电机。所陈述的技术意图和目的及其它方面通过如权利要求1以及从属于其的一个或 多个权利要求所述的电机而基本上得以实现。
参见如附图所示的电机的较佳非限定性实施例，本发明的进一步特征和优点在下 面的详细说明中会变得更为明显，在附图中图1示出根据本发明的电机的分解立体图；图2a示出在组件结构中图1的电机的分解立体图；图2b示出在已组装的结构中图2a视图的一部分的放大剖视图；图2c示出图2b中的视图的一部分的放大剖视图；图3示出图1电机的第一部分的立体图，其中一些部分被切除以更好地示出其它 部分；图4示出图1电机的第二部分的第一立体图，其中一些部分被切除以更好地示出 其它部分；图5示出图4所示部分的第二立体图。
具体实施例方式下面详细描述的电机具体为电动机。然而，本发明的技术特征和教义也适用于其 它电刷换向式旋转电机，尤其是发电机。参见附图，附图标记1总地标示根据本发明的电动机。电动机1包括壳体2，在壳体2中容纳有定子3和转子4以及盖件5或称盖，盖件 5通过形成在壳体2和盖件5上的特定凸缘6的接头永久地联接于壳体2。在电动机1的已组装的结构中，壳体2、定子3和转子4以与转子4的旋转轴线“X”一致的单根轴线为中心延伸。转子4具有通过按照多个匝围绕转子4的极膨胀部缠绕引线而获得的至少一个绕 组。该绕组在附图中示意地以附图标记7表示。定子3表示为永磁体类型的。转子4包括与转子4的轴线“X”同轴的轴8以及键连接在轴8上并因此与轴8形 成一体的换向器9。换向器9是传统的长条形并且具体包括配有多个条杆9b的圆柱形杆芯 9a，所述多个条杆9b绕杆芯9a周向并排设置。每个条杆9b电连接于绕组7的一部分并与其它条杆9b绝缘。电动机1还包括支承件10，它具有盘状的形状并较佳地由塑料制成，支承件10围绕转子4的上述轴线“X”延伸并支承围绕转子4的轴线“X”角位置隔开的至少一对电刷保 持件11。每个电刷保持件11容纳滑动电刷12，该电刷12在例如螺旋弹簧的已知类型压缩 装置13的作用下保持压靠在换向器9的条杆9b上。具体地说，每个电刷12的端部12a与 换向器9的条杆9b保持在滑动位置。电刷保持件11因此充当电刷12的导向件并与电刷12形成接触。电刷保持件11 也连接于各端子(未示出)并可连接于电动机1的电路，并确定电路和电刷12之间的电气 连续性，并因此确定电路和各绕组部分7之间的电气连续性。为此，电刷保持件11较佳地由导电金属材料制成，优选是铜。电刷保持件11具有管状形状，较佳为棱柱截面甚至更优选地是矩形或正方形截 面，并且其沿相对于转子4的轴线“X”入射的方向延伸，也就是说沿背离转子4的轴线“X” 的方向延伸。在图1和图4所示的实施例中，支承件10支承围绕转子4的轴线“X”以等角度间 距设置并永久地联接于支承件10的的四个电刷保持件11。支承件10与定子3封装在一起，即与壳体2封装在一起，尤其抵靠定子3的基准 表面14以位于沿转子4的轴线“X”的预定位置，从而使电刷12与换向器9的条杆9b保持 接触。根据图5的视图，支承件10在与电刷保持件11相反的面处具有可被推压装置23 直接配合的配合表面15，所述推压装置23被设计成通过压缩工作并在配合表面15和基准 表面14之间保持气隙。配合表面15、较佳地还有基准表面14具有环形状并位于彼此平面 的平面内。更具体地，上述推压装置23在基准表面14和配合表面15之间起作用以在表面 14、15之间产生排斥作用，即在支承件10上产生朝向盖件5的推力。上面提到的由推压装 置23施加的排斥作用倾向于使支承件10和基准表面14彼此远离，以使支承件10沿盖件 5或盖的方向承受推力。根据图2a_2c以及图5中示出的较佳实施例，推力装置23包括弹性件16，该弹性 件16较佳地由具有基本环形的波纹板形成。弹性件16沿围绕上述基准表面14和配合表 面15的至少一部分、较佳为全周设置。另外，弹性件16由于上述波纹形状，其一些部分唯 独与基准表面14接触，而其它部分唯独与配合表面15接触，以使压缩件16受弯曲应力的 作用。弹性件16在电动机1组装过程中受到压缩(沿着转子4的轴线“X”)，例如使弹 性件16连结至于基准表面14并随后将支承件10和盖件5放置在弹性件16上来产生上述 的压缩。用壳体2封装和永久固定盖件5压缩弹性件16，弹性件16维持上面提到的基准表 面14和配合表面15之间的排斥式的弹性反作用力。弹性件16较佳地由金属制成，更优选地由钢制成。参见图3，盖件5具有至少一对对接部分17，每个对接部分17邻抵各电刷保持件 11。更准确地说，每个电刷保持件11具有平坦侧表面18，该平坦侧表面18可通过支承来 配合于上述对接部分17中的一个。为此，每个对接部分17具有形状与相应电刷保持件11 的侧表面18匹配的对接表面19，该对接表面19较佳为平坦的并平行于相应电刷保持件11的侧表面18。更详细地看，盖件5形成具有帽状并垂直于与转子4的旋转轴线“X”重合的盖件 5的轴线“Y”的壁“P”。上述对接部分17中的每一个由上述盖件5的突起20形成，并且该 突起20延伸离开盖件5并且面向电动机1内部的空间。每个突起20还具有上述对接表面 19中的一个表面，该表面的方向垂直于盖件5的轴线“Y”。图3示出围绕盖件5的轴线“Y”以等角度间距设置的四个突起20。较佳地，在每个电刷保持件11的上述侧表面18和相应的对接表面19之间具有一 中间件21，该中间件21具有热传导性和电绝缘特征。上面提到的中间件21主要在一个平 面中在至少与上述侧表面18和相应的对接表面19之间的可能接触面积相等的面积之上延伸。中间件21较佳地包括由Silpad 制成的可拆卸填隙片22，它是刚性或挠性的、具 有抗压强度特性并可设置在上面提到的侧表面18和相应的对接表面19之间以利于这些表 面之间的热交换，同时使它们保持彼此电绝缘。较为有利地，在将盖件5组装在壳体2之后，弹性件16形成前述的在壳体2 (即定 子3)和支承件10之间起作用以使后者保持压靠于盖件5的推压装置23。由于弹性件16 从支承件10相对于电刷保持件11的相反侧作用，因此弹性件16产生使电刷保持件11的 上述侧表面18压靠于对接表面19的推力。如果使用由Silpad 制成的填隙片22，这产生 明显的优势，其电绝缘性和热传导性仅当填隙片22受较大的表面压力时(具体等于至少 1. 5kg/cm2)才达到最佳值。在这种情形下，通过适当地设计弹性件16的尺寸，可保持填隙 片22上具有预设值的恒定推力，尤其是大于1. 5kg/cm2的推力。为了达成上面提到的压力效果，支承件10沿转子4的轴线“X”以滑动的方式配合 于壳体2。支承件10所允许的滑动程度保持在限值内，该限值关联于使电刷12保持与换向 器9接触的需要。较佳地，盖件5还在与突起20的相反侧具有带散热片的外表面以利于在盖件5和 电动机1的外部环境之间进行热交换，如图3中部分示出的那样。本发明达成上述目的并克服了现有技术的缺点。因为采用了 Silpad 填隙片，根据本发明的电机提供一种高效的冷却作用，该填 隙片允许通过电刷保持件和壳体之间的传导来进行热交换而不会因其紧密性而产生短路。 结果，包含电刷的最高工作温度变得可能，这些电刷将热能传至相应的电刷保持件并借助 上面提到的Silpad 填隙片将该热能携带至电机的外部。由于热量的有效去除使得电刷磨 损大量减小并使电刷和构成电刷保持件的金属保持最佳的传导特性，因此能更多地使用电 刷和电刷保持件。另外，在支承件上和因此在电刷保持件上起作用的推压装置的存在使电刷保持 件抵靠壳体突起保持具有要求的值的基本恒定的推力作用值。该推力尤其可确定成获得 Silpad 填隙片的最佳操作。此外，由Silpad 填隙片表现出来的机械抗压强度使该填隙片 “夹紧”在电刷保持件和突起之间并同时对热传导性和电绝缘性作出重要的贡献。最后，用金属材料(尤其是钢)制造弹性件使弹性件即使在高温下也能保持其强 度和弹性特征，这不像传统电机中由塑料制成的支承件的突起很快就因其所承受的高温作 用而丧失其机械机械性能。上述的对金属弹性件的强度和弹性特征的保持使得即使受到例 如发生在密封式电机中的那些高温也能随时间流逝而保持恒定的推力。
权利要求
一种电机，包括壳体(2)；由所述壳体(2)支承的定子(3)和转子(4)，所述转子(4)具有至少一个转子绕组(7)；永久连接于所述转子(4)并电连接于所述转子绕组(7)的换向器(9)；至少一对电刷(12)，每个所述电刷(12)具有可滑动地配合于所述换向器(9)的第一端(12a)，并电连接于能连接至主电源的相应的端子；由所述壳体(2)支承的至少一对电刷保持件(11)，每个所述电刷保持件(11)关联于相应的电刷(12)以使其保持压在所述换向器(9)上；其特征在于，每个电刷保持件(11)具有至少一个面向所述壳体(2)的相应的对接部分(17)的侧表面(18)，并且所述侧表面(18)可连结于所述对接部分(17)以将热能传给所述对接部分(17)，所述侧表面(18)电绝缘于所述对接部分(17)。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机包括在所述壳体(2)和所述电刷 保持件(11)之间起作用以保持所述电刷保持件(11)的侧表面(18)压靠于所述对接部分 (17)的推压装置(23)。
3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述电机包括沿所述转子(4)的旋转轴线 (X)滑动的支承件(10)，所述电刷保持件(11)永久地装配在所述支承件(10)上，所述推压 装置(23)在所述壳体(2)和所述支承件(10)之间工作地起作用。
4.如权利要求1-3所述的电机，其特征在于，所述电机包括至少一个热传导和电绝缘 的中间件(21)，所述中间件(21)具有至少机械抗压强度并被设置在所述电刷保持件(11) 的侧表面(18)和相应的对接部分(17)之间以利于两者之间的热交换并同时使两者保持彼 此电绝缘。
5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述中间件(21)能以可拆卸方式装配在所 述电刷保持件(11)的侧表面(18)和相应的对接部分(17)之间。
6.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述推压装置(23)包括具有环形的弹性件(16)，所述支承件(10)特别是具有盘状的形状，所述弹性件(16)在所述支承件(10)的周缘上起作用。
7.如权利要求6所述的电机，其特征在于，所述弹性件(16)是通过弯曲应力工作的波 纹板。
8.如前面一项或多项权利要求所述的电机，其特征在于，面向相应的对接部分(17)的 所述侧表面(18)的方向垂直于所述转子(4)的旋转轴线(X)。
9.如前面一项或多项权利要求所述的电机，其特征在于，所述电刷保持件(11)的侧表 面(18)配合于并支承相应的对接部分(17)。
10.如权利要求4或5所述的电机，其特征在于，所述中间件(21)包括填隙片(22)， 所述填隙片(22)主要沿一个平面延伸并具有至少等于所述侧表面(18)和相应的对接部分(17)之间的可能接触表面的尺寸。
11.如前面一项或多项权利要求所述的电机，其特征在于，所述壳体(2)包括位于与所 述转子(4)的旋转轴线(X)基本垂直的平面内的壁(P)，所述对接部分(17)由所述壁(P) 的突起(20)来形成并面向所述电机(1)内的空间。
12.如权利要求11所述的电机，其特征在于，所述壁⑵由与所述壳体(2)的剩余部分 相关联的可拆卸盖件(5)形成。
13.如权利要求11或12所述的电机，其特征在于，所述突起(20)沿平行于所述转子 (4)的旋转轴线⑴的方向从所述壁⑵延伸出来。
14.如权利要求11-13中的一项或多项所述的电机，其特征在于，所述突起(20)具有形 状与所述电刷保持件(11)的侧表面(18)匹配的对接表面(19)。
15.如权利要求14所述的电机，其特征在于，所述对接表面(17)是平坦的并且垂直于 所述转子(4)的旋转轴线(X)。
16.如权利要求12所述的电机，其特征在于，所述盖件(5)具有带散热片的外表面以利 于所述壁⑵和所述电机⑴外侧之间的热交换。
17.如前面一项或多项权利要求所述的电机，其特征在于，所述电机包括多个对接部分 (17)，每个所述对接部分(17)配合于相应的电刷保持件(11)的侧表面(18)。
18.如权利要求11所述的电机，其特征在于，所述壁(P)具有以等角度间距隔开的多个 突起(20)，并且每个所述突起(20)配合于相应的电刷保持件(11)的侧表面(18)。
全文摘要
一种电机包括壳体(2)、由壳体(2)支承的定子(3)和转子(4)，该转子(4)具有至少一个转子绕组(7)；永久连接于转子(4)并电连接至转子绕组(7)的换向器(9)；一对电刷(12)，每个电刷(12)具有与换向器(9)保持在滑动位置的第一端(12a)并电连接于可连接至主电源的端子；由壳体(2)支承的一对电刷保持件(11)，每个电刷保持件(11)关联于相应的电刷(12)以使其保持压在换向器(9)上。每个电刷保持件(11)具有至少一个面向壳体(2)的相应的对接部分(17)的侧表面(18)，该侧表面(18)可与对接部分(17)连结以将热能传至对接部分。每个电刷保持件(11)的侧表面(18)与相应的对接部分(17)电绝缘。
文档编号H01R39/46GK101809831SQ200880102222
公开日2010年8月18日 申请日期2008年7月23日 优先权日2007年8月7日
发明者P·德菲利皮斯 申请人:斯佩尔汽车有限公司