用于制造整流子马达的电刷的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造特别是机动车风扇(2)的整流子马达(14)的电刷(30)的方法，用以通过在所述整流子(26)上的由弹簧加载的抵靠使接驳的联接绞合线(42)与整流子(26)电接触。该方法规定，将电刷材料(66)，特别是碳粉末，填充到长方体状的凹模(60)中并借助凸模(62、70)在抵靠方向(38)上进行挤压。此外，本发明还涉及一种该类型的电刷(30)以及一种整流子马达(14)。
【专利说明】用于制造整流子马达的电刷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造尤其是机动车风扇的整流子马达的电刷的方法、一种该类型的电刷以及一种具有这种电刷的整流子马达。
【背景技术】
[0002]具有内燃机的机动车在运行期间具有明显的热生成。为了保持内燃机的运行温度并且也为了空调设备的运行通常使用液态的冷却剂，该冷却剂必须被再次冷却。这通常借助由行车风加载的散热器网来实现，该散热器网与冷却剂处于热交换中。例如，冷却剂在引入散热器网中的管道内进行导引。因为尤其是在车辆速度低的情况下行车风一般不足以用于冷却，所以例如由EP I 621 773 Al中公知了电的主风扇的应用，借助该主风扇来加强行车风。
[0003]在此，主风扇在行车方向上布置在散热器网后面。借助风扇的风扇叶轮，将空气抽吸穿过散热器网并向内燃机导引。风扇叶轮借助居中的转子轴耦联器与马达的转子轴或者其转子(动子)连接。
[0004]通常使用整流子马达作为电动马达。在此，围绕居中的整流子布置有多个置入对应的保持件中的碳刷，这些碳刷与整流子电接触并且为此在旋转的马达运行期间刷过整流子的整流子片。在每个电刷上都接有垂直于抵靠方向地分布的联接绞合线。在电动马达运行期间，电刷在刷过整流子的过程中由于摩擦被剥除。产生的磨损颗粒会存积在各个整流子片之间并且使这些整流子片短路。此外，产生的摩擦热会促进烧蚀电刷和产生的碳粉末。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于，说明一种特别适合的用于制造电刷的方法，一种特别适合的电刷以及一种特别适合的具有电刷的整流子马达，其中，电刷应当是比较耐用和耐磨损的，适宜地应当是能比较简单和成本低廉地装配在整流子马达中的，并且尤其应当是能成本比较低廉地制造的。
[0006]根据本发明，该任务在方法方面通过权利要求1的特征来解决，在电刷方面通过根据权利要求1的特征制造的产品并且通过权利要求3的特征来解决，而在整流子马达方面通过权利要求7的特征来解决。有利设计方案和改进方案是相应从属权利要求的主题。
[0007]该方法规定，将电刷材料填充到凹模中。电刷材料尤其是与固定剂相混合的碳粉末。凹模被理解为铸模，其凹部至少局部地与铸件的外形、也就是与电刷的外形相应。处在凹模内部的电刷材料借助凸模被压缩并且例如被加热。在此，凸模的运动方向沿着抵靠方向。在此，抵靠方向表示如下方向，在该方向上，制成的电刷借助弹簧压向电动马达的整流子，并且该方向相应于制成的电刷的电刷纵向方向。因此，凸模与在优选长方体状的电刷与整流子之间的未来的抵靠面或电刷的对置的端部接触。优选地，为了制造电刷使用两个凸模，其中一个与未来的抵靠面接触，而另一个与电刷的对置的端部接触。
[0008]电刷的其余边界面由凹模限定。因此，这些边界面比较平地并且无公差地制成。它们不具有毛刺或变形。因此，它们不必借助铣削或类似方式进行再加工，以便可以确保比较简单地将电刷装配到电动马达的保持件内部并且确保电动马达的可靠运行。
[0009]在此,保持件形成电刷的至少部分形状锁合的(formschliissig)容纳部,在该容纳部内，电刷能在电动马达的径向方向上向着整流子移动。假如边界面是不平坦的，那么电刷就会被卡住，并且不再能保证电动马达(也被称为整流子马达)的功能。基于所述凸模的挤压方向，电刷材料沿着优选方向，也就是抵靠方向取向并被压缩。产生的电刷在该方向上具有提高的稳定性和耐磨损性。因此，电动马达的运行比较可靠，这是因为不仅减少了磨损，而且还减少了电刷在刷过整流子期间被折断的概率。
[0010]在本发明的优选实施方式中，在借助凸模进行压缩之前将联接绞合线置入电刷材料中。尤其地，联接绞合线在此在产生的电刷的区域中完全被电刷材料包围。例如，凹模以特定的部分填充以电刷材料，在紧接着的步骤中置入联接绞合线，并且在下一步骤中将剩余的电刷材料填充到凹模中。在紧接着的压缩后，联接绞合线被电刷形状锁合地并且力锁合地(kraftschliissig)保持。联接绞合线在电刷内部的走向在此基本上平行于抵靠方向，但是其中，同样能想到具有沿抵靠方向的优选方向的曲折的走向，以便确保联接绞合线锚固在电刷内部。
[0011]联接绞合线优选在电刷的与抵靠面对置的端部上从该端部伸出。尤其地，布置在该侧上的凸模或凹模的底部为此具有凹部，通过该凹部将联接绞合线引入电刷的铸模中。基于这种制造方式，例如借助将容纳部钻孔到电刷中并紧接着在那里将联接绞合线粘接，取消了联接绞合线在电刷上的耗费的接驳。
[0012]适宜地，电刷具有凸起，该凸起垂直于抵靠方向或者电刷纵向方向地成形。例如，为此将补偿沟槽引入凹模中。借助凸起可以实现在装配电刷以及电动马达运行期间对电刷的操纵，其中，抵靠面可以在没有这种变形的情况下来提供。只要联接绞合线接驳在对置的端部上，那么该联接绞合线就不受与凸起共同作用的工具的作用的影响。此外，例如弹簧可以作用在凸起上。
[0013]适宜地，凸起基本上长方体状地设计。因此，凸起比较稳固。此外，由此可以实现使具有凸起的电刷比较稳定地成形。此外，空间需求比较小，但是其中，在凸起上的可靠作用是可以实现的。
[0014]有利地，凸起布置在电刷的在下文中也被称为轴向面的轴向侧上。轴向侧或者轴向面被理解为电刷的在装配状态下在电动马达的轴向方向上限定这些电刷的侧或者面。借助凸起的这种定位考虑到了电刷支架(也被称为电刷板)所提供的其上布置有保持件的比较小的空间。
[0015]适宜地，将在抵靠方向上分布的纵向凹槽引入轴向面中，该纵向凹槽延伸直至凸起。例如，为此将相应的纵向凸岸引入凹模中。由此，尤其可以与引入凹模中的补偿沟槽相结合地实现凸起的比较大的有效轴向高度，其中，凸起仅以该轴向高度的一部分从电刷的轴向面中伸出。作为制造凸起的附加或备选，纵向凹槽也可以用作引导面。
[0016]因为凸起仅在轴向方向上增大了电刷的结构高度，所以电动马达的其他部件可以离电刷比较近地布置在电刷支架上。备选地或与之相组合地，凸起从电刷的抵靠面离开地错开，并且优选邻接到电刷的与该抵靠面对置的端部上。以该方式，使电刷的很明显的磨损和电刷的随之而来的在抵靠方向上的缩短不会不利地影响凸起。
[0017]优选地，电刷在整流子上的抵靠面具有向内的拱形部，该拱形部与圆柱形的整流子的成圆的周侧表面相对应。以该方式，该区域增大了电刷在整流子上的抵靠面，并且减小了在两者间产生的电压降。例如，将容纳切口引入电刷中，该容纳切口至少部分地容纳将电刷压到整流子上的弹簧。适宜地，弹簧形状锁合地保持在容纳切口中，从而不需要其他紧固机构以将弹簧接驳在电刷上，其中，借助容纳切口限定了弹簧作用到电刷上的作用区域。
[0018]特别优选地，弹簧设计为片簧。换言之，弹簧由弹簧钢带制成，该弹簧钢带在其端部处卷起。在端部适当地紧固在电刷支架上时，使电刷压向整流子。在该情况下，容纳切口优选至少部分环绕地弓I入电刷中，并且处在电刷的与抵靠面对置的端部上。
[0019]适宜地，电动马达的电刷支架具有悬臂，其包括用于与凸起锁定的区域。在装配电动马达时，首先将电刷引入电刷支架的保持件中，并且将弹簧安接或接驳到电刷以及电刷支架上。适宜地，然后使联接绞合线与电动马达的布置在电刷板上的电部件例如扼流圈电接触。紧接在此之后使电刷在保持件内部相反于挤压方向地径向向外运动并与悬臂锁定。在此，悬臂作用在凸起上并且防止了电刷的由弹簧导致的在挤压方向上的运动。
[0020]在接下来的工作步骤中，将抗相对转动(drehfest)地装配在轴上的整流子引入电刷支架的中央开口中，并且例如借助轴承将轴在轴向方向上拦挡。在紧接在此之后的步骤中，打开悬臂并释放电刷。该电刷由于弹簧加载而向着整流子运动。借助悬臂，可以实现整流子马达的比较简单的制造，这是因为电刷可以已经预装配在电刷板上。紧接着的包括整流子的转子的装配在此是比较简单的，特别是因为借助悬臂使锁定的电刷与整流子保持间隔。换言之，电刷不妨碍整流子的引入。
[0021]优选地，悬臂接驳并且尤其是成形在保持件上。优选地，悬臂处在保持件的轴向侧上。借助一体性(EinstUckigkeit)简化了电刷支架的制造，并且由于在保持件上的布置而减少了空间需求。此外，悬臂并不会不理地影响电动马达的布置在电刷支架上的其他元件。因此可以实现的是，使用电刷支架的已经存在的布局。仅须调整电刷支架的一个或多个保持件。
[0022]适宜地，悬臂的走向在电刷的抵靠方向上。尤其地，悬臂绕垂直于抵靠方向的轴线枢转以解锁电刷的凸起，其中，例如可以使用整体铰链(Filmscharnier)。由于悬臂的这种走向使得该悬臂处在电动马达的没有被电动马达的其他部件占据的区域中，因而这种悬臂可以比较简单地整合到现有的电动马达中。
[0023]适宜地，联接绞合线在电刷的区域中呈s形。以该方式，即使在电刷的比较大范围的磨损的情况下仍然确保了电刷与联接绞合线的可靠接触，这是因为由于s形状供提了联接绞合线的足够的、补偿磨损的补偿长度。在此，直接在装配后就已限定出联接绞合线的补偿长度的空间，并且电动马达的可能的其他部件不受妨碍或不利的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面结合附图详细阐述本发明的实施例。其中:
[0025]图1示意性地简化示出具有电动马达的主风扇，
[0026]图2以截段形式示出电动马达的电刷支架的立体图，
[0027]图3-5示出具有凸起的电刷的立体图，
[0028]图6在根据图5的图示中示出具有纵向凹槽和凸起的电刷，
[0029]图7以截段形式示出具有电刷的电刷支架的立体图，并且
[0030]图8示意性地示出电刷的制造。
[0031 ] 彼此相应的部分在所有的附图中配设有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0032]在图1中以侧视图示意性地简化示出了机动车的散热器风扇2，也就是机动车风扇。散热器风扇2包括散热器网4,散热管6被引导穿过该散热器网。在散热管6内部存在有冷却液体，其借助在此未示出的泵保持循环。冷却液体被导引穿过内燃机8并被该内燃机加热，其中，内燃机8被冷却。被加热的冷却液体被重新导引穿过散热器网4，该散热器网被行车风加载。在此，行车风的方向沿着基本上相应于机动车的主前进方向的行车风方向10。
[0033]借助被称为主风扇的、在行车风方向10上布置在散热器网4后面的风扇12，增强了行车风或在车辆停车的情况下生成行车风。这借助电动马达14来实现，该电动马达使风扇叶轮16旋转。此外，借助风扇叶轮16将行车风导引向内燃机8，并且因此从外部为该内燃机加载行车风。这导致对内燃机8的额外的冷却。风扇叶轮16布置在散热器框架18内部，借助该散热器框架使行车风转向。在框架18与风扇叶轮16之间的过渡区域中存在有毛刷或特定的轮廓，它们分别禁止在两个部件之间的所谓的漏风。电动马达14借助斜撑20紧固在框架18上。斜撑20与框架18例如以塑料注塑法一体式地制造。
[0034]图2示出了电动马达14的立体图,在该电动马达中，为了清晰起见并没有示出壳体和其他组成部分。电动马达14居中地具有以能绕旋转轴线22转动的方式支承的轴24。在轴24上防转动地紧固有整流子26，其具有二十个彼此电绝缘的整流子片28。关于转动轴线22错开了大致90°地存在有两个径向分布的电刷30。电刷30至少部分形状锁合地布置在由塑料制成的电刷支架34的保持件32内部，这些保持件与该电刷支架是一体的。每个电刷30都借助片簧36在各自径向向内分布的抵靠方向38上压向整流子32,该抵靠方向垂直于在电刷30与整流子26之间的抵靠面40延伸。
[0035]电刷30在轴24的转动运动时刷过整流子片28，并且因此与这些整流子片电接触。在相应的电刷30的与在每个电刷与整流子26之间的抵靠面相对置的端部上接有联接绞合线42。为了减少供应电流内的干扰性的反向耦合，联接绞合线42分别借助扼流圈44电接触，该扼流圈与电刷支架34夹接并且经由没有示出的保险装置和供电线路46与车辆的车载网络电连接。
[0036]在图3中示出了其中一个电刷30的立体图，并且在图4和图5中示出了电刷30以及附属的片簧36的立体图。图6示出了电刷30的变型方案。电刷30基本上是长方体状的，其中，开槽的抵靠面40拱形地实施。拱形相应于整流子26的曲率，从而使得电刷30在装配状态下整面地以在挤压方向38上限定电刷30的抵靠面40抵靠在整流子26上。在电刷30的两个轴向面48中的一个上成形有长方体状的凸起50，该凸起邻接到电刷30的与联接绞合线42连接的端部上。
[0037]从图6可以看出，根据电刷3的变型方案在其两个轴向面48中的一个上，在抵靠方向38上分布的纵向凹槽51引入该轴向面中，该纵向凹槽延伸直至长方体状的凸起50。在此，轴向面48是长方体状的电刷30的在平行于旋转轴线22分布的轴向方向52上限定这些电刷的侧面。
[0038]借助纵向凹槽51可以实现凸起50在轴向方向52上的比较大的有效高度，其中，凸起50本身仅以该轴向高度的一部分从电刷30的轴向面48凸起。因此，纵向凹槽51例如可以具有0.5mm的凹槽深度，这以在制造技术上特别高效的方式和方法在凸起50超出轴向面48例如同样0.5mm的情况下导致了凸起的Imm的有效凸起高度。纵向凹槽51也可以作为引导面。
[0039]在电刷的与抵靠面40对置的端部中引入有容纳切口 54，由此该端部具有沿着由挤压方向38和轴向方向52限定的截面的L形的横截面。在容纳切口 54内部布置有在装配状态下形状锁合的片簧36。在容纳切口 54上方，联接绞合线42从电刷30伸出并且在直接联接的区域56中基本上呈s形地设计，如图4中所示出的那样。
[0040]在图6中示出了在装配整流子马达14期间的电刷30。借助作用在凸起50上的悬臂58以抵抗借助片簧在抵靠方向38上施加的力的方式挡住电刷30,并且因此使电刷与电刷支架34的中央开口相间隔，整流子26在装配状态下被置入该中央开口内。在抵靠方向38上分布的悬臂58以一个端部成形在保持件32上，并且形成的自由端部联接在电刷30的凸起50上。在装配整流子26后，电刷30和悬臂58被解锁，由此电刷30在悬臂58的自由端部下面经过地沿轴向方向38被按压。对电刷30的释放借助悬臂从电刷30离开地弯曲来实现。在悬臂进入其初始位置的情况下，凸起50位于自由端部的下面，或者在抵靠方向38上关于悬臂58的自由端部错开，因此这两者不重新锁定。具体而言，电刷30基本上无阻碍地借助片簧36被压向整流子26并且补偿了在电动马达14运行期间产生的磨损。因此，联接绞合线42和整流子26经由电刷30电接触。在替换或重新校正整流子26时，电刷30被逆着抵靠方向38地径向向外压，直至凸起50和悬臂58再次锁定。在此之后，可以无阻碍地取下或者调整整流子26。
[0041]在图7中示意性地简化示出了电刷30的制造过程。在借助凹模60和下部的凸模62形成的铸模64中填充了大约一半的电刷材料66,即碳粉末。在此，下部的凸模62的形状确定了抵靠面40的形状，而凹模60的形状尤其确定了轴向面48的形状。联接绞合线42穿过在上部的凸模70内部的中央凹部68地被引入铸模中，并且铸模利用上部的凸模70封闭。在此，上部的凸模70位于铸模64的与下部的凸模62对置的侧上。在那里，铸模66也被扩宽了以形成凸起50。在紧接在此之后的步骤中，给铸模64的剩余闲置部分填充电刷材料66，并且使联接绞合线42的处在铸模内部的部分完全被该电刷材料包围。
[0042]在紧接在此之后的工作步骤中，两个凸模62、70相对彼此挤压，这使得碳粉末被压缩。凸模62、70的运动方向在此沿着抵靠方向38。因此，从之后的抵靠面40和与之对置的端部出发，将压力施加到电刷材料66上。附加地，将凹模60加热并因此将电刷材料66烘烤成电刷30，这使得联接绞合线42紧固在电刷30上。基于挤压方向沿着抵靠方向38，电刷材料66在该优选方向上转变成结晶的状态，这在电动马达14运行期间提高了电刷30抵抗整流子26的磨损的抵抗能力。此外，所有平行于抵靠方向38分布的侧面，特别是轴向面48，由于凹模60的形状而是无毛刺且平坦的。基于该制造方法，电刷30的误差和偏差仅由在抵靠面40的区域中的铸模64以及电刷30的对置的端部得出。因此，制成的电刷30是比较精确匹配于保持件32的，并且可以取消对电刷30的平行于抵靠方向38分布的侧面的再加工。
[0043]本发明并不限于之前所描述的实施例。具体而言，在不脱离本发明主题的前提下，技术人员也可以从中推导出本发明的其他变型方案。此外，尤其是在不脱离本发明主题的前提下，所有结合实施例所描述的单个特征也可以按不同的方式彼此组合。
[0044]附图标记列表
[0045]2 散热器风扇38抵靠方向
[0046]4 散热器网40抵靠面
[0047]6 散热管42联接绞合线
[0048]8 机器44扼流圈
[0049]10 行车风46供电线路
[0050]12 风扇48轴向面
[0051]14 电动马达50凸起
[0052]16 风扇叶轮51纵向凹槽
[0053]18 散热器框架52轴向方向
[0054]20 斜撑54容纳切口
[0055]22 转动轴线56区域
[0056]24 轴58悬臂
[0057]26 整流子60凹模
[0058]28 整流子片62下部的凸模
[0059]30 电刷64铸模
[0060]32 保持件66电刷材料
[0061]34 电刷支架68凹部
[0062]36 片簧70上部的凸模
【权利要求】
1.一种用于制造特别是机动车风扇(2)的整流子马达(14)的电刷(30)的方法，用以通过在所述整流子(26)上的由弹簧加载的抵靠使接驳的联接绞合线(42)与整流子(26)电接触，在该方法中，将电刷材料(66)、特别是碳粉末填充到长方体状的凹模￠0)中并借助凸模(62、70)在抵靠方向(38)上进行挤压。
2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在该挤压之前，将所述联接绞合线(42)基本上平行于所述抵靠方向(38)分布地置入所述电刷材料(66)中。
3.一种特别是机动车风扇(2)的整流子马达(14)的、按照根据权利要求1或2所述的方法制成的电刷(30)，用以通过在所述整流子(26)上的由弹簧加载的抵靠使接驳的联接绞合线(42)与整流子(26)电接触，所述电刷包括垂直于抵靠方向(38)地成形的凸起(50)。
4.根据权利要求3所述的电刷(30)， 其特征在于， 所述凸起(50)基本上长方体状地构造。
5.根据权利要求3或4所述的电刷(30)， 其特征在于， 所述凸起(50)布置于在轴向方向(52)上限定所述电刷(30)的轴向面(48)上，并且/或者从所述整流子(26)离开地错开地布置，特别是沿抵靠方向(38)从所述整流子(26)离开地错开地布置在所述电刷(30)的端部上。
6.根据权利要求5所述的电刷(30)， 其特征在于， 在抵靠方向(38)上分布的纵向凹槽(51)引入所述轴向面(48)中，所述纵向凹槽延伸直至所述凸起(50)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的电刷(30)， 其特征在于， 具有与所述整流子(26)的表面相应地成形的抵靠面(40)和/或用于形状锁合地容纳弹簧(36)、特别是片簧类型的弹簧的容纳切口(54)。
8.—种整流子马达(14)，特别是机动车风扇(2)的整流子马达(14)，所述整流子马达具有置入电刷支架(34)的保持件(32)中的、由弹簧加载的、根据权利要求4至7中任一项所述的电刷(30)，所述电刷具有凸起(50)，并且在所述电刷上接驳有联接绞合线(42)，其中，所述电刷板(34)具有悬臂(58)用以在装配期间与所述电刷(30)的凸起锁定。
9.根据权利要求8所述的整流子马达(14)， 其特征在于， 所述悬臂(58)成形在所述保持件(32)上和/或具有在抵靠方向(38)上的走向。
10.根据权利要求8或9所述的整流子马达(14)， 其特征在于， 所述联接绞合线(42)呈s形地铺设或成形在所述电刷(30)的区域中。
【文档编号】H01R43/12GK104335435SQ201380027725
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2012年5月26日
【发明者】赫尔曼·黑恩, 梅尔廷·普菲斯特, 赖纳·舍勒 申请人:博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司