[发明专利]用于电机的带有弹簧的电刷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电机的电刷装置，其具有电刷支架、安装在电刷支架中且集成有绞合线的电刷、以及将电刷预紧抵靠到换向器上的第一弹簧。

背景技术

电机(电动机)、直流以及三相电机具有被预紧抵靠到换向器上的电刷对。

为起动内燃机主要使用机械换向的直流电动机(起动器)。电流通过一个或者多个电刷对经由换向器导入电枢绕组。这些电刷大多由主要为铜和石墨成分的烧结材料组成。电刷因此也称为碳刷。这些电刷以及换向器在工作时受到磨损。此外，直流电动机典型地为短时间工作而设计并且在正常情况下适用于30-60,000次通断循环。

如果起动器为更高的负载和更长的运行时间而设计，那么表现出较短的使用寿命。公知的是，使用螺旋弹簧将碳刷压紧在换向器上。由于起动器的径向结构空间限制，对可能的磨损长度有直接影响的碳刷高度和所需的压紧力之间存在折中关系。径向条件对压紧力和弹簧刚度C有很强的影响。因此具有确定特性的压紧力只能以最小的弹簧刚度C来实现。

发明内容

本发明的目的在于，改进开头所称类型的电刷装置，使重复起动频繁且运行时间较长的电机具有提高的使用寿命。

该目的依据本发明通过权利要求1和2的主题得以实现。具有优点的改进方案由从属权利要求给出。

本发明的构思是，设置与第一弹簧并联的第二弹簧，该第二弹簧将电刷预紧抵靠到换向器上。因此在电刷的换向器上产生尽可能均匀的压紧力。如依据现有技术在每个碳刷仅有一个弹簧的情况下由于压紧力大部分作用在中心位置而出现的那样，在高的压紧力下碳刷的单位面积压力不对称，这依据本发明可得到避免。因此也消除碳刷压紧力由于碳刷长的轴向长度而不再均匀地在摩擦面上作用的问题。此外，通过将弹簧并联地固定在电刷上，获得了碳刷轴向运动的稳定状态，这些碳刷与采用中心固定的现有技术相反具有均匀分布的均匀压紧力。

压紧力在碳刷的磨损长度内的降低程度与由仅一个螺旋弹簧产生的压紧力相比明显更小。因此可以实现电机在磨损很小情况下更高的通断次数和更长的电机运行时间。

依据本发明，还有一个或者多个弹簧以并联方式并排安装在电刷上。总压力F(x)因此如下组成：F_总(x)＝F₁(x)+F₂(x)。

依据另一种主要发明构思，集成在电刷中的绞合线在径向上与第一弹簧并排设置。由于绞合线在径向上不是与弹簧前后依次设置，而是并排设置，加大了电刷的磨损长度。加大的磨损长度提高了使用寿命并在至少相同的使用寿命下允许电动机更加频繁的重复起动。绞合线由铜合金制成并压入电刷内。

电刷可能的磨损长度在正常情况下是在径向上从电刷与换向器的接触面到纯碳刷预先规定的末端的距离。预先规定的末端为电刷内绞合线直径开始的径向高度。

依据本发明的一种改进实施方式，绞合线在第一弹簧与至少是第二弹簧之间并排地设置在电刷的中间突出部内。这样设置的优点是，电刷的磨损长度的大小最佳和电刷稳定地处于电刷支架内。

具有优点的方式是从换向器到至少一条绞合线中心的径向距离大于到弹簧在电刷上的支承面的径向距离。因此加大了磨损长度。

为获得一种尽可能均匀的系统，具有优点的是使用至少两个相同的弹簧，它们的弹簧刚度的大小基本上相同。因此得出F_总(x)＝F₁(x)+F₁(x)＝2·F₁(x)。

通过使用两个相同的弹簧，可以实现目前采用的具有弹簧刚度C_串联的串联弹簧的双倍压紧力。因此，碳刷在作为起动器使用的电机的换向器上的更高压紧力直接实现了更高的通断次数。因此在总弹簧刚度相同时得出：

F_总(x)＝C_总·x＝F₁(x)+F₁(x)＝2·F₁(x)＝2·C₁·x。

实验中已出人意料地证明了，尽可能恒定的弹簧刚度C对于机械换向电机的高的使用寿命来说是有利的。