专利名称：电机的换向器、电机以及用于制造换向器的方法
技术领域：
本发明涉及一种电机的换向器，其由基体和多个被布置在基体上的换向器片组成。此外，本发明涉及一种电机以及一种用于制造换向器的方法。
背景技术：
从现有技术中已知开头提及的类型的换向器。例如，文件DD 160423描述了一种用于制造小型电机的钩式换向器(Hakenkommutator)的方法。在此，设置由陶瓷的、热塑性的或其它绝缘材料制成的以金属涂覆的(metalIisiert)基体,其中，在成形过程中制造基体并且紧接着根据电镀技术(Galvanotechnisch)的方法以金属涂覆该基体。紧接着，又在基体的端侧处除去金属的敷层，并且在金属的敷层中加工出用于形成片的槽
发明内容
相对于此，具有权利要求1所述特征的换向器具有的优点为，当腐蚀性的介质渗入电机中时，同样更好地保护换向器片不受腐蚀和基体的分解的影响。根据本发明，这通过以下方式实现，即，基体具有在轴向的方向上彼此间隔开的径向突出部，其至少局部地遮盖换向器片的端面(在纵截面中观察)，并且基体具有布置在径向突出部之间的遮盖元件，所述遮盖元件至少部分地遮盖换向器的端子接线片。原则上，换向器由基体和换向器片组成。后者被布置在基体上并且例如通过接合被固定在该处。然而这意味着，在基体和换向器片之间存在连接面。例如，现在如果腐蚀性的介质到达电机中，则该介质可在接触面的区域中侵蚀在基体和换向器片之间的连接。这可能导致换向器片从基体处分离，在大多数情况中，通过该分离会不可修复地损坏电机。出于这一原因，在基体上设置有径向突出部。其在径向的方向上向外延伸，即，特别是朝换向器片的方向延伸。径向突出部在轴向的方向上彼此间隔开，其中，轴向的方向可理解为电机的纵轴线或旋转轴线的方向。通过与该轴线相交的且垂直于该轴线的相交直线(Schnittgerade)定义径向的方向。换向器片具有端面，其同样在轴向的方向上彼此间隔开。该径向突出部在此处设置成其至少局部地遮盖该端面。在此，遮盖意味着，径向突出部与端面处于接触中，使得该突出部和特别是在基体和换向器片之间的连接面相对于换向器的环境在流动技术上分离。以这种方式，在电机中可能存在的腐蚀性的介质在径向突出部的区域中不可与换向器片的端面或连接面关联。以这种方式有效地防止，在端面的区域中损坏换向器片或者换向器片与换向器的基体分离。此外规定，基体(再次在纵截面中观察)在径向突出部之间具有遮盖元件，所述遮盖元件特别是在径向的方向上至少部分地遮盖换向器的至少一个端子接线片或换向器片的端子接线片。换向器片的端子接线片用于建立在绕组和换向器片之间的电连接。特别是，例如通过接合将绕组的绕组元件(Wickelelement)固定在端子接线片上。通常，端子接线片在径向的方向上向外延伸，即，延伸超过接触件或滑动面。为了也保护端子接线片不受腐蚀性的介质的影响，设置基体的遮盖元件。遮盖元件在轴向的方向上位于径向突出部之间，并且优选地与联接件的端子接线片共同在径向的方向上向外延伸。在此，遮盖元件至少部分地遮盖端子接线片，因此进而中断从换向器的环境到端子接线片的至少一个区域的电流连接。例如，遮盖件在轴向的方向上与径向突出部间隔开或者直接与径向突出部邻接。然而优选地，在轴向的方向上不设置遮盖件和径向突出部的重叠。附加地或备选地，遮盖元件也可用于以下描述的接触线(Beriihrlinie)的遮盖。本发明的一种改进方案规定，换向器片分别由至少一个联接件和一个还形成换向器的滑动面的接触件组成，其中，接触件和联接件的背离接触件的至少一侧材料不一致。由此，换向器片构造成多件式，并且具有联接件和接触件。其优选地如此相互连接，即，换向器片以单件的方式存在。联接件用于，建立电机的转子的绕组与换向器片的电连接。例如，为了该目的，联接件具有钩部，绕组的一个区域在建立电接触的情况下被悬挂到该钩部中；就此而言，换向器作为钩式换向器存在。附加地或备选地，显然也可规定，以其它方式使绕组与联接件相连接。由此，至少如此实施联接件，即，其使建立与绕组或绕组的绕组元件的电连接成为可能。换向器片的接触件还形成换向器的滑动面。该滑动面在其整体上由换向器片的接触件以及可能的布置在换向器片之间的间隔垫圈组成，间隔垫圈使换向器片在换向器的周向上彼此间隔开。在电机的运行中，至少一个电刷、特别是碳刷在换向器的滑动面上行进经过(ablaufen)以建立在电机的电联接部和换向器片之间的电接触。因此，电刷如此位于滑动面上，即，总是与换向器片中的至少一个存在一个电连接。现在规定，换向器片材料不一致，接触件和联接件或至少联接件的面对接触件的侧面、但优选地整个联接件，是材料不一致的。优选地，接触件由这样的材料组成，即，其具有比联接件的材料更高的传导能力。例如，接触件由铜或主要具有铜的合金制成。同时，联接件例如可由铝、锌或主要具有这些元素的合金制成。已知的换向器的换向器片基本上由铜或铜合金制成。其通过变形的或切削的加工过程由相应的半成品(例如棒、带等)制成。之后，将单个的换向器片结合成片组，并且必要时利用其它构件(特别是保持环、衬套或类似者)固定在基体处。紧接着，在其功能面处特别是以切削的方式加工完成的换向器。一方面滑动面并且另一方面用于绕组的连结点属于作用面。绕组具有至少一个绕组元件,其例如由以涂漆的方式绝缘的(Iackisoliert)铜线组成。将该铜线剥皮、优选地镀锡并且紧接着与换向器的换向器片的相应的连结点相连接。例如，通过扩散焊实现绕组元件与相应换向器片的接合，其中应注意的是，在这种情况中，两个接合副由相同的或相似的材料构成。在接合时焊锡用作辅助材料。然而目的是，也可应用备选的材料(例如铝、锌或相应的合金)用于绕组。在这种情况中，必须建立在不同的材料之间的连接，因为换向器片的接触件进一步优选地应由铜或铜合金构成。然而，该备选的材料不可或仅仅可困难地与接触件的材料焊接在一起并且特别是在熔化的状态中形成多个可能的不希望的混合晶相。此外，与铜相比，铝和锌明显为非贵金属，并且特别是在存在腐蚀性的介质时形成这样的局部元件，即，其导致在绕组元件和换向器片之间的接合连接的快速破坏。
出于这一原因有利的是，接触件和连接件实施成彼此材料不一致。特别有利的是，联接件与绕组的绕组元件由相同的或至少相似的材料构成。以这种方式，实现在绕组的绕组元件和换向器片之间尤其可靠且可简单建立的连接，因为可使用已知的且简单的可熟练掌握的用于连接的方法。本发明的一种改进方案规定，联接件为多层的，其中，接触件和与该接触件邻接的层是材料不一致的。由此，除了接触件，换向器片附加地具有联接件的多个层。在此，这些层原则上可由任意材料制成。然而，与接触件邻接的层或与接触件接触的层应被构造成与接触件材料不一致。 本发明的一种改进方案规定，换向器片中的至少一个被布置在凹口中和/或在联接件的两个层之间布置有保持元件。该保持元件特别是被设置成，在径向的方向上固定换向器片并且由此保护与基体的连接。优选地，所有换向器片相应地分别具有凹口，凹口带有设置在该凹口中的保持元件。特别是，该保持元件可被构造成保持环，其包围换向器的整个基体并且由此防止所有换向器片特别是通过离心力作用在径向的方向上移动。为了保证换向器的简单的装配，优选地该凹口以边缘敞开的方式位于换向器片上，从而可在将换向器片安装在基体处之后将保持元件或保持环插入凹口中。备选地或附加地，保持元件存在于联接件的两个层之间。在此，特别是可如此嵌入保持元件，即，其在所有方向上被联接件或其层包围。本发明的一种改进方案规定,在联接件和接触件之间的贯穿(durchgreifen)表面的接触面的、位于换向器片的表面上的接触线被径向突出部中的至少一个和/或遮盖元件至少部分地遮盖。当联接件和接触件在接触面的区域中、即在接触区域中由不同的材料构成时，是特别有利的。接触面穿过换向器片并且在形成至少一个接触线的情况下贯穿表面。该接触线相应地存在于换向器片的表面上。如果腐蚀性的介质进入电机中，则可通过其在接触线的区域中与接触面的接触，损坏在联接件和接触件之间的连接，特别是如以上描述的那样当其由不同的材料构成时。出于这一原因，该至少一个接触线应被径向突出部中的至少一个和/或遮盖元件至少部分地遮盖。优选地，径向突出部或遮盖元件布置和构造成，接触线完全地被遮盖，从而腐蚀性的介质不可与接触线接触。以这种方式，保护在接触件和联接件之间的连接不受外部的影响、特别是腐蚀性的介质的影响。本发明的一种改进方案规定，接触件在滑动面的区域中具有多孔的表面。通过摩擦副(即电刷和换向器片)的机械的和/或热的性能在电刷的滑动轨迹或换向器的滑动面的区域中显著影响电机的换向的摩擦学的系统。在电机动运行时，形成所谓的铜锈，其基本上由这两个摩擦副的磨粒组成。该磨粒在压力和温度下被压缩并且有利地影响电刷的磨损性能。铜锈的形成与电机的应用条件相关，也就是说，其与接通次数、通电、电枢转速等相关。然而，其也与在电刷的滑动轨迹(即滑动面的表面)的区域中的换向器表面的微观几何结构相关。因此目的为，在碳刷的滑动轨迹的区域中或在换向器片的滑动面上支持铜锈的形成。通过在滑动面的区域中有目的地改变换向器表面的微观几何结构应实现这样的区域，即，在该区域中所述的磨粒可沉积。优选地，该区域具有凹处，其与润滑剂容纳部起到相同的作用。通过接触件的多孔的表面在滑动面的区域中提供该凹处。相应地，该多孔的表面或其凹处可容纳电刷和换向器的磨粒，并且促使铜锈的形成。以这种方式，有利地影响作为两个摩擦副的换向器和电刷的滑动特性。本发明的一种改进方案规定，基体是单件的和/或材料一致的，特别是作为压制体、铸造体或注塑体存在，和/或换向器片作为烧结元件存在。有利地，基体构造成单件并且由唯一的材料构成、即材料一致。基体可以压制方法、铸造方法或注塑方法制成并且由此或者作为压制体、铸造体或者作为注塑体存在。附加地或备选地，换向器片以烧结方法制成并且相应地作为烧结元件存在。借助于烧结方法实现制造这样的换向器片，即，其接触件由第一材料构成并且其联接件由与第一材料不同的第二材料构成。特别是实现，提供这样的换向器片，即，其被实施成在电刷的滑动轨迹的区域中由铜制成并且在用于绕组元件的端子接线片的区域中由铝或锌制成。由此，可通过钎焊或焊接将由铝制成的绕组元件与换向器或端子接线片相连接，而不放弃由铜制成的接触件的已知的优点。此外，本发明涉及一种电机，其具有按照以上实施方案所述的换向器。最终，本发明涉及一种用于制造特别是按照以上实施方案所述的换向器的方法，其中，换向器由基体和多个被布置在基体上的换向器片组成。在该方法中，应执行以下步骤提供换向器片，以及以将换向器片安装到基体上的方式制造基体。在此规定，在基体上构造有在轴向的方向上彼此间隔开的径向突出部以及被布置在径向突出部之间的遮盖元件，其中，径向突出部至少局部地遮盖换向器片的端面(在纵截面中观看)并且该遮盖元件至少部分地遮盖换向器的端子接线片。按照以上实施方案构造该换向器。在其制造时，首先制造并提供换向器片。紧接着，制造基体，并且将换向器片安装到基体上。在此，也可在制造基体后安装换向器片，然而也可在制造基体的同时进行，从而在安装换向器片之后才将基体引入其最终的形状中和/或使其硬化。为了实现以上所述的优点，在基体处构造径向突出部和遮盖元件，其至少部分地遮盖换向器片的端面和端子接线片。
下面根据在附图中示出的实施例详细解释本发明，而不限制本发明。其中图1显示了穿过电机的换向器的横截面，以及，图2显示了穿过换向器的纵截面。
具体实施例方式图1显示了未显示的电机的换向器I的横截面、确切地说前部视图。换向器I包括基体2，在基体2上布置有多个换向器片3。在此示出的换向器I在其基体2中具有中央的凹口 4，利用该凹口 4可以将换向器I安装到电机的轴上。就此而言，在已装配的电机中由该轴穿过凹口 4并且使换向器I抗扭地与该轴相连接。在电机运行时，换向器I例如在通过箭头6指出的旋转方向上绕纵轴线5旋转。在基体2处设置有在轴向的方向上彼此间隔开的径向突出部7和8。其至少局部地遮盖换向器片3的端面9和10 (后者在图1中不可见)。附加地，基体2具有遮盖元件11，其同样部分地遮盖换向器片3的区域、即端子接线片12的区域。同时，遮盖元件11也可与在周向上被设置在换向器片3之间的调整垫片相连接或形成该调整垫片。图2以沿着纵轴线5的纵截面显示了换向器1，在其中可更好地看出换向器I的构造上的结构。如以上已经产阐述的那样，换向器I包括带有中央的凹口 4和纵轴线5的基体2。换向器片3被安装在基体2上。换向器片3由具有端子接线片12的联接件13和接触件14组成。 此外，联接件13可构造成多层的并且因此具有层15和16。在此，端子接线片12为层15的组成部分。在此规定，联接件13和接触件14材料不一致，S卩，由不同的材料组成。例如，接触件14由具有比联接件13的材料更高的传导能力的材料构成。优选地，使用铜或铜合金用于接触件14，而联接件13由铝、锌或相应的合金构成。在在此示出的实施例中，层15和16材料一致并且相应地由相同的材料构成。然而也可规定，这些层的材料不一致。在这种情况中特别规定，接触件14和与接触件14相邻的层15材料也不同。在联接件13和接触件14之间存在接触面17，在其中或其上联接件13和接触件14相碰。该接触面17贯穿表面18、特别是端面9和联接件13 (特别是端子接线片12)的端面19。在接触面17贯穿表面18的部位处存在至少一条接触线。对于在此提出的实施例示出两条接触线20和21。为了防止可能渗入电机中或在电机中存在的腐蚀性的介质与接触面17、即特别是接触线20和21接触并且可能损害在联接件13和接触件14之间的连接，设置径向突出部7和8以及遮盖元件11。其布置成覆盖接触线20和21。在在此示出的实施例中，径向突出部7覆盖接触线20并且遮盖元件11覆盖接触线21。以这种方式实现，由不同的材料制造(例如以烧结方法)联接件13和接触件14，而在电机的运行中不必担心两个部件13和14相互分离。径向突出部7和8(在纵截面中观察)在径向的方向上向外延伸，即，在该方向上具有其最大延伸。在此，径向的方向可理解为垂直于纵轴线5的方向。例如,遮盖元件11作为遮盖环存在，如特别是可在图1中看出的那样。在此，可规定，遮盖元件11在形成间隔垫片的情况下在位于换向器片3之间的间隔接缝(Abstandsfuge)中延伸，并且由此特别是直接与径向突出部8相连接。附加地，径向突出部7和8也覆盖在基体2和换向器片3之间的连接面。就此而言，其也用于保护两个元件彼此的固定部。利用烧结方法制造换向器片3 ;就此而言换向器片3作为烧结元件存在。通过使用烧结方法，可无问题地使联接件13和接触件14的不同的材料相互连接，而以传统的方式不可建立或仅仅可以高的成本建立该连接。换向器的滑动面22位于接触件14上，该滑动面在装配电机之后与至少一个电刷处于接触中。该接触用于将电流从电机的联接部处传递到换向器I和/或通过换向器I传递到在此未示出的电机的绕组的至少一个绕组元件处。现在，滑动面22应构造成多孔的，即，具有小的凹处23，其作为润滑剂容纳部起作用。换向器片3或其联接件13具有边缘敞开的凹口24，在其中存在为保持环形式的保持元件25。保持元件25在周向上完全包围基体2，S卩，贯穿所有换向器片3的凹口 24。以这种方式，在径向的方向上提高换向器片3的强度。优选地，基体2构造成单件且材料一致。例如，其作为压制件存在并由塑料构成。在制造换向器I时，特别是将换向器片3结合成片组(Lamellenpakete)并且必要时利用其它构件(例如保持环、衬套以及类似者)被嵌入塑料压制材料中。使该塑料压制材料成形用于形成基体2，特别是构造径向突出部7和8以及遮盖元件11，并且紧接着使其经历热处理以用于硬化。随后，例如在其功能面处以切削的方式加工换向器I。例如，滑动面22和用于绕组的至少一个绕组元件的端子接线片12的在此未示出的连结点属于该功能面。
权利要求
1.一种电机的换向器(I)，其由基体(2)和多个被布置在所述基体(2)上的换向器片(3)组成，其特征在于，所述基体(2)具有在轴向的方向上彼此间隔开的径向突出部(7，8)，在纵截面中观察，所述径向突出部至少局部地遮盖所述换向器片(3)的端面(9，10)，并且所述基体(2)具有布置在所述径向突出部(7，8)之间的遮盖元件(11)，所述遮盖元件至少部分地遮盖所述换向器(I)的端子接线片(12)。
2.按照权利要求1所述的换向器，其特征在于，所述换向器片(3)分别由至少一个联接件(13)和一个还形成换向器(I)的滑动面(22)的接触件(14)组成，其中，所述接触件(14)与所述联接件(13)的背离所述接触件(14)的至少一侧材料不一致。
3.按照前述权利要求中任一项所述的换向器，其特征在于，所述联接件(13)为多层的，其中，所述接触件(14)和与所述接触件(14)邻接的层(15)是材料不一致的。
4.按照前述权利要求中任一项所述的换向器，其特征在于，所述换向器片(3)中的至少一个被布置在凹口(24)中和/或在所述联接件(13)的两个层(15，16)之间布置有保持元件(25)。
5.按照前述权利要求中任一项所述的换向器，其特征在于，在所述联接件(13)和所述接触件(14)之间的贯穿表面(18)的接触面(17)的、位于所述换向器片(3)的表面(18)上的接触线(20，21)被所述径向突出部(7，8)中的至少一个和/或所述遮盖元件(11)至少部分地遮盖。
6.按照前述权利要求中任一项所述的换向器，其特征在于，所述接触件(14)在所述滑动面(22)的区域中具有多孔的表面。
7.按照前述权利要求中任一项所述的换向器，其特征在于，所述基体(2)是单件的和/或材料一致的，特别是作为压制体、铸造体或注塑体存在，和/或所述换向器片(3)作为烧结元件存在。
8.一种电机，其特征在于，设有至少一个按照前述权利要求中任一项所述的换向器。
9.一种用于制造特别是按照前述权利要求中任一项所述的换向器(I)的方法，其中，所述换向器(I)由基体(2)和多个被布置在所述基体(2)上的换向器片(3)组成，所述方法包括以下步骤 -提供所述换向器片(3)，以及 -以将所述换向器片(3)安装到所述基体(2)上的方式制造所述基体(2)， 其特征在于，在所述基体(2)上构造有在轴向的方向上彼此间隔开的径向突出部(7，8)以及被布置在所述径向突出部(7，8)之间的遮盖元件(11)，其中，在纵截面中观察，所述径向突出部(7，8)至少局部地遮盖所述换向器片(3)的端面(9，10)并且所述遮盖元件(11)至少部分地遮盖所述换向器⑴的端子接线片(12)。
全文摘要
本发明涉及一种电机的换向器(1)，其由基体(2)和多个被布置在所述基体(2)上的换向器片(3)组成。在此规定，所述基体(2)具有在轴向的方向上彼此间隔开的径向突出部(7，8)，在纵截面中观察，所述径向突出部至少局部地遮盖所述换向器片(3)的端面(9，10)，并且所述基体(2)具有布置在所述径向突出部(7，8)之间的遮盖元件(11)，所述遮盖元件至少部分地遮盖所述换向器(1)的端子接线片(12)。此外，本发明涉及一种电机以及一种用于制造换向器(1)的方法。
文档编号H01R39/14GK103036127SQ201210385249
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月29日 优先权日2011年9月30日
发明者I·恩格尔雷, J·温克勒, T·埃哈德 申请人:罗伯特·博世有限公司