專利名稱：用于電機(jī)的電刷布置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)、尤其是電動(dòng)機(jī)，其中所述電機(jī)具有第一數(shù)目的換向器片以及電刷，其中所述換向器片以沿圓周方向均勻分布的方式布置在換向器片支座的圓周上。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)DE 695 13 655 T2描述了兩種分別用于兩種速度的刮水器電動(dòng)機(jī)。所述兩個(gè)電動(dòng)機(jī)之一具有兩個(gè)極和三個(gè)電刷，其中一個(gè)高速電刷以相對(duì)于一個(gè)共同的接地電刷偏移了比如120°的圓周角的方式來布置。這里所述圓周角取決于所述電動(dòng)機(jī)的較高的與較低的旋轉(zhuǎn)速度之間的所期望的比例來選擇。另一個(gè)電動(dòng)機(jī)則具有四個(gè)極和六個(gè)電刷，其中所述高速電刷以相對(duì)于所屬的接地電刷偏移了比如60°的圓周角的方式來布置，其中這里所述圓周角也根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)的較高的與較低的旋轉(zhuǎn)速度之間的所期望的比例來選擇。過去觀察到，這樣的傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行會(huì)在前置的電子裝置中導(dǎo)致較高的損耗功率、在車用電路上導(dǎo)致電壓波動(dòng)以及電磁干擾(EMV問題)。這一點(diǎn)尤其在使用波形繞組并且電刷的數(shù)目小于極數(shù)時(shí)適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，減少前置的電子裝置中的損耗功率、車用電路中的電壓波動(dòng)以及電磁干擾。該任務(wù)利用獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征得到解決。本發(fā)明的有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中得到說明。本發(fā)明通過以下方式建立在所述類型的電機(jī)、尤其是電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，S卩如此布置所述電刷，從而為了在使用波形繞組和多個(gè)數(shù)量比所述電機(jī)的極數(shù)小的電刷時(shí)降低電流波度而盡可能均勻地分布換向時(shí)刻。所述電機(jī)的一種實(shí)施方式規(guī)定，所述電刷包括第一電刷對(duì)，其中在所述第一電刷對(duì)的電刷中的第一電刷的第一徑向軸線與所述第一電刷對(duì)的電刷中的第二電刷的第二徑向軸線之間存在著第一圓周角α”該第一圓周角Ci1W絕對(duì)值abs (Ci1)以不大于公差角 α τ 的幅度偏離電刷額定角距 Qsoll= (360° /2k) (2 · floor (U2 · (k/2p))+1)，其中 U2 是奇數(shù)的自然數(shù)，abs ()是絕對(duì)值函數(shù)，floor ()是取整函數(shù)并且α τ是公差角，該公差角小于8°，尤其小于4°，尤其小于2°，尤其小于1°。在所述電機(jī)的一種改進(jìn)方案中，abs (abs ( α J - α p · U2) > α τ，其中α ρ是所述電機(jī)的極距角。在所述電機(jī)的一種同樣優(yōu)選的實(shí)施方式中，由所述第一圓周角減去由所述電機(jī)的片分度角一半與第一奇數(shù)的自然數(shù)相乘得到的第一乘積得到的第一差的第一絕對(duì)值小于公差角，其中所述第一奇數(shù)的自然數(shù)等于一加上由第二奇數(shù)的自然數(shù)乘以由所述電機(jī)的極距角除以片分度角得到的商數(shù)得到的向下圓整到整數(shù)的第三乘積的兩倍，其中由所述第一圓周角減去由所述電機(jī)的極距角乘以所述第二奇數(shù)的自然數(shù)得到的第二乘積得到的第二差的第二絕對(duì)值大于所述公差角，其中所述公差角小于8°，尤其小于4°，尤其小于2°，尤其小于1°。一種優(yōu)選的實(shí)施方式規(guī)定，所述第二奇數(shù)的自然數(shù)的向上圓整到整數(shù)的一半小于或者等于所述極數(shù)的圓整到整數(shù)的四分之一。在一種有利的實(shí)施方式中，所述第一差是正數(shù)或者負(fù)數(shù)。一種同樣優(yōu)選的實(shí)施方式規(guī)定，所述第一商數(shù)的兩倍不是自然數(shù)。一種優(yōu)選的改進(jìn)方案規(guī)定，所述極數(shù)小于11，尤其小于9，尤其小于7。優(yōu)選所述換向器片數(shù)目小于27，尤其小于25，尤其小于23，尤其小于21，尤其小于 19，尤其小于17，尤其小于15。所述電機(jī)可以如此設(shè)計(jì)，使得所述第二奇數(shù)的自然數(shù)小于10，尤其小于8，尤其小于6，尤其小于4，尤其小于2。另一種實(shí)施方式規(guī)定，所述第一奇數(shù)的自然數(shù)等于五并且所述第二奇數(shù)的自然數(shù)等于一，尤其其中所述第一乘積等于64. 3°或者等于34. 6°。此外優(yōu)選一種電機(jī)，在該電機(jī)中其轉(zhuǎn)子和/或定子具有波形繞組，尤其是單圈的波形繞組。所述電機(jī)可以是伺服電動(dòng)機(jī)或者刮水器電動(dòng)機(jī)。


現(xiàn)在參照附圖借助于特別優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋。附圖示出如下 圖Ia到Ic是按本發(fā)明的第一種實(shí)施例的電刷布置結(jié)構(gòu)的示意圖加到2c是按本發(fā)明的第二種實(shí)施例的電刷布置結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖3是取決于轉(zhuǎn)子位置的不被期望的不均勻地分布的電流特性曲線以及取決于轉(zhuǎn)子位置的期望的均勻分布的電流特性曲線的示意圖；并且
圖如到4c是按本發(fā)明的電刷布置結(jié)構(gòu)的相對(duì)于傳統(tǒng)的電刷布置結(jié)構(gòu)的角度公差范圍的三種可能的布置方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式在使用波形繞組時(shí)，在不采取額外的措施的情況下可以將電刷數(shù)目選擇得小于極數(shù)2p，由此電機(jī)的特性曲線僅僅細(xì)微地變化。在圖Ia所示的用于具有14個(gè)換向器片10、 12、14和兩個(gè)電刷16、18的6極電動(dòng)機(jī)的交叉的單圈的波形繞組的電刷布置結(jié)構(gòu)中，第一電刷16的第一徑向軸線20與第二電刷18的第二徑向軸線22之間的第一圓周角α工大約為 64.3°。所述第二電刷18相對(duì)于兩個(gè)換向器片10、12對(duì)稱地定位(參見圖lc)，如果所述轉(zhuǎn)子M占有轉(zhuǎn)子位置沈(參見圖3)，在所述轉(zhuǎn)子位置沈中所述第一電刷16在中心地定位在第三換向器片14上(參見圖lb)。下面也使用“片”這個(gè)名稱來代替“換向器片”。經(jīng)常有利的是，以相對(duì)于彼此盡可能小的角度α ！來布置兩個(gè)電刷16、18，以節(jié)省位置。在圖2所示的用于具有沈個(gè)換向器片10、12、14和兩個(gè)電刷16、18的10極電動(dòng)機(jī)的交叉的單圈的波形繞組的電刷布置結(jié)構(gòu)中，第一電刷16的第一徑向軸線20與第二電刷18的第二徑向軸線22之間的第一圓周角α工大約為34. 6°。所述第二電刷18相對(duì)于兩個(gè)換向器片10、12對(duì)稱地定位(參見圖如)，如果所述轉(zhuǎn)子M占有轉(zhuǎn)子位置參見圖3)， 在所述轉(zhuǎn)子位置26中所述第一電刷16在中心地定位在第三換向器片14上(參見圖4b)。
表格1是關(guān)于在圖1和2中所示出的實(shí)施方式的特征的一覽表，其中“No”欄表示實(shí)施方式的序數(shù)，“k”欄表示換向器片數(shù)目k，“2p”欄表示極數(shù)2p，“U2”欄表示第二奇數(shù)的自然數(shù)U2，“ak/2”欄表示片分度角Cik的一半ak/2，“Ql”欄表示第一商數(shù)Q1，“U1”欄表示第一奇數(shù)自然數(shù)Ul并且“ α s。u”欄表示電刷額定角距α s。n。表格權(quán)利要求
1.電機(jī)，尤其是電動(dòng)機(jī)，其中所述電機(jī)具有第一數(shù)目(k)的換向器片(10、12、14)以及電刷(16、18)，其中所述換向器片(10、12、14)以沿圓周方向均勻分布的方式布置在換向器片支座(24)的圓周上，其特征在于，如此布置所述電刷(16、18)，從而為了在使用波形繞組和多個(gè)數(shù)量小于所述電機(jī)的極數(shù)(2p)的電刷(16、18)時(shí)降低電流波度而盡可能均勻地分布換向時(shí)刻。
2.按權(quán)利要求1所述的電機(jī)，尤其是電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電刷(16、18)包括第一電刷對(duì)(16、18)，其中在所述第一電刷對(duì)(16、18)的電刷(16、18)中的第一電刷(16)的第一徑向軸線(20)與所述第一電刷對(duì)(16、18)的電刷(16、18)中的第二電刷(18)的第二徑向軸線(22)之間存在著第一圓周角Ci1,該第一圓周角01的絕對(duì)值abs (Ci1)以不大于公差角ατ的幅度偏離電刷額定角距α soll= (360° /2k) (2 · floor (U2 · (k/2p)) +1)其中U2是奇數(shù)的自然數(shù)，abs ()是絕對(duì)值函數(shù)，floor ()是取整函數(shù)并且α τ是公差角，該公差角小于8°，尤其小于4°，尤其小于2°，尤其小于1°。
3.按權(quán)利要求2所述的電機(jī)，其特征在于，abs(abs ( α J - α P *U2) > α τ，其中αΡ是所述電機(jī)的極距角。
4.按權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，尤其是電動(dòng)機(jī)，其特征在于，其中所述電機(jī)具有第一數(shù)目(k)的換向器片(10、12、14)以及電刷對(duì)(16、18)，其中所述換向器片(10、12、 14)以沿圓周方向均勻分布的方式布置在換向器片支座(24)的圓周上，其中所述電刷(16、 18)中的第一電刷(16)的第一徑向軸線(20)與所述電刷(16、18)中的第二電刷(18)的第二徑向軸線(22)在其之間圍成第一圓周角(Ci1),其特征在于，由所述第一圓周角(α》減去由所述電機(jī)的片分度角(α k)的一半(α k/2)與第一奇數(shù)的自然數(shù)(Ul)得到的第一乘積(a s。n)得到的第一差(Dl)的第一絕對(duì)值(Bi)小于公差角 (α τ)，其中所述第一奇數(shù)的自然數(shù)(Ul)等于一加上由第二奇數(shù)的自然數(shù)(U2)乘以由所述電機(jī)的極距角(α ρ)除以片分度角(α κ)得到的商數(shù)(Q)得到的向下圓整到整數(shù)([Ρ3])的第三乘積(Ρ3)的兩倍(2[Ρ3])，其中由所述第一圓周角(α !>減去由所述電機(jī)的極距角(α ρ)乘以所述第二奇數(shù)的自然數(shù)(U2)得到的第二乘積(α konv)得到的第二差(D2)的第二絕對(duì)值(B2)大于所述公差角 (α τ),其中所述公差角(α τ)小于8°，尤其小于4°，尤其小于2°，尤其小于1°。
5.按權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述第二奇數(shù)的自然數(shù)(U2) 的向上圓整到整數(shù)([(U2/2)+ (1/2)])的一半(U2/2)小于或者等于所述極數(shù)(2ρ)的向上圓整到整數(shù)([(ρ/2) + (1/2)])的四分之一(ρ/2)。
6.按權(quán)利要求4或5所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一差(Dl)是正數(shù)或負(fù)數(shù)。
7.按權(quán)利要求4到6中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一商數(shù)(Ql)的兩倍 (2Q1)不是自然數(shù)。
8.按權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述極數(shù)(2ρ)小于11，尤其小于9，尤其小于7。
9.按權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述換向器片數(shù)目(k)小于 27，尤其小于25，尤其小于23，尤其小于21，尤其小于19，尤其小于17，尤其小于15。
10.按權(quán)利要求2到9中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述第二奇數(shù)的自然數(shù)(U2) 小于10，尤其小于8，尤其小于6，尤其小于4，尤其小于2。
11.按權(quán)利要求4到10中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述第一奇數(shù)的自然數(shù) (Ul)等于五并且所述第二奇數(shù)的自然數(shù)(U2)等于一，尤其其中所述第一乘積(α soll)等于 64.3°或者等于34. 6°。
12.按權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子(24)和/ 或定子具有波形繞組尤其單圈的波形繞組。
13.按權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)是伺服電動(dòng)機(jī)或者刮水器電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
電機(jī)，尤其是電動(dòng)機(jī)具有第一數(shù)目(k)的換向器片(10、12、14)以及電刷(16、18)，其中所述換向器片(10、12、14)以沿圓周方向均勻分布的方式布置在換向器片支座(24)的圓周上。如此布置所述電刷(16、18)，從而為了在使用波形繞組以及多個(gè)數(shù)量小于所述電機(jī)的極數(shù)(2p)的電刷(16、18)時(shí)降低電流波度而盡可能均勻地分布換向時(shí)刻。
文檔編號(hào)H02K23/32GK102422513SQ201080021071
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者羅斯 G., 伯納德 P. 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司