[发明专利]具有定子和转子的驱动电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有定子和转子的驱动电机(用于起动装置的电动机)，其中转子能够通过一个换向器和多个滑动触头(电刷)被提供电流。

背景技术

这类电机被广泛地使用。在这里，用于使驱动电机运转的电流通过一对或多对滑动触头经由换向器被引入转子绕组(电枢绕组)中。这些滑动触头大多由主要含有石墨成分的烧结材料制成。这些滑动触头和换向器在运转时受到磨损。起动装置通常是为短时间工作而设计的，并且通常适用于30000到60000次开关操作循环，即起动过程。

如果要实现更高的负载和更大的开关次数，则滑动触头必须具有均匀的负载，由此才能实现最大可能开关次数。目前为带4个或6个滑动触头的系统选择这样的布置，即滑动触头相互间具有60°的角度间隔。这意味着，在带6个滑动触头的系统中，在滑动触头之间各存在60°的夹角。在带4个滑动触头的系统中，一方面，总有一个正极滑动触头和一个负极滑动触头正对布置，即以180°的夹角布置，且又是以180°间隔的第二滑动触头对是这样布置，使得该第二滑动触头对以其负极滑动触头相对于第一滑动触头对的正极滑动触头错开60°。由于用于起动电动机(驱动电机)的换向器采用不能被定子极数整除的薄片数(通常28个薄片或23个薄片)，正极以及负极滑动触头受到不同负载，因为滑动触头对在转子绕组的导线接通时和在转子绕组导线断开时在薄片上占据不同的位置。这种差别使得滑动触头对受到不同的负载，也就是说对于各个滑动触头对产生不同的负载特性。对于驱动电机的转动方向，各个滑动触头对在滑到薄片上时以及在从薄片离开时被加载不同的电流负载。因此碳刷以程度不同老化或磨损，这样，由于个别滑动触头较为严重的磨损而不必要地减少了可实现的使用寿命。

发明内容

因此本发明的任务是，通过使各个滑动触头的使用寿命彼此尽可能相同，延长上面提到的类型的驱动电机可实现的使用寿命。例如可能发生，在轿车的使用寿命结束时，起动装置在机械学方面也已到达了它的使用寿命的终点。如果那时对滑动触头进行观察，则常常会发现在四个使用的滑动触头中仅有一个滑动触头磨损了规定的长度，而同一个起动装置中的其他滑动触头有时才磨损了滑动触头的规定磨损长度的1/3。如果现在必要的开关次数进而起动机必要的起动次数由于在内燃机上频繁重复起动的操作而增加，则必须确保滑动触头的电流负载和负载峰值的最优分布。其它的替代方案，即，加长特别受到负载的滑动触头或加长全部的滑动触头，通常因驱动电机的极管较大的直径而无法布置而失败。特别是在电枢或转子带有波形绕组并且定子的薄片数与极数的比值不是整数时，可通过滑动触头在换向器的整个周边上的特别分布来实现滑动触头的电流负载以及负载峰值的最优分布。为了在滑动触头在薄片上的覆盖足够大时获得负载和负载峰值在滑动触头上的理想分配，我们已发现，滑动触头的最优布置并不在于滑动触头相互之间的等角度间隔。根据转动方向，一个或多个滑动触头以大约1°到大小为由360°与换向器的薄片数的商的角度数值，相对于在相应的角度(360°与极数的商)上的对称值沿着或者逆着转动方向偏置。由此实现了在各个滑动触头中的电流负载最大值的最小化并且也实现了滑动触头之间尽可能小的差异。因此，负载峰值和总电流可以下降最高达25％并且也可以最小化从耐久试验中已知的各个滑动触头的磨损差别。该均等在个别的起动系统中可以指最多为2mm的在整个使用寿命期间内的磨损差别，这同时也可以指最大为超过滑动触头的可能的磨损长度的30％。