電刷換向的直流電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的電刷換向的直流電機以及一種用于制造電刷換向的直流電機的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]例如從DE 10 2011 082 543 A1中已知的這種電刷換向的直流電機包括定子，所述定子承載多個勵磁磁極;和圍繞轉(zhuǎn)動軸線相對于定子能轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子具有多個極齒。在每個極齒上設(shè)置有多個繞組。設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的換向器具有多個換向器片，其中每個繞組經(jīng)由第一繞組臂與換向器片中的一個連接并且經(jīng)由第二繞組臂與換向器片中的另一個連接。此外，設(shè)有多個短路橋，所述短路橋分別將兩個繞組彼此電連接并且對此分別設(shè)置在換向器的至少兩個換向器片上。在此，多個極齒的多個繞組通過多個線繞環(huán)形成，其中每個線繞環(huán)包括每個極齒的一個繞組和將繞組連接的短路線并且由連續(xù)的線纏繞。
[0003]在直流電機中，通常電刷對的數(shù)量應(yīng)對應(yīng)于(磁性的)勵磁磁極的數(shù)量的一半。如果直流電機例如在定子上具有六個勵磁磁極，那么通常可以設(shè)有三個電刷對、即六個電刷，所述電刷與換向器以滑動的方式處于接觸并且對轉(zhuǎn)子的繞組以期望的方式通電。電刷在此以圍繞轉(zhuǎn)動軸線相同分布的方式設(shè)置在定子上并且具有交替的電極性，使得在直流電機運行時具有負極性的電刷跟隨具有正極性的電刷并且反之亦然。具有正極性的電刷和具有負極性的電刷在此能夠彼此電連接，這需要具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和電路耗費的相對大的電刷支架。
[0004]出于該原因，在從DE10 2011 082 543A1中已知的直流電機中設(shè)有多個短路橋，所述短路橋設(shè)置在轉(zhuǎn)子上并且分別將換向器的至少兩個換向器片電短路，以便將各個換向器片置于相同的電勢上。以該方式能夠降低所需要的電刷對的數(shù)量，使得盡管應(yīng)用例如六個勵磁磁極但僅需要一個電刷對，而不妨礙直流電機的運行特性。
[0005]直流電機的使用短路橋來將換向器的換向器片短路的另一布置從US6，694，599B1中已知，其中短路橋作為線以分開的方式布設(shè)在換向器的換向器片之間。
[0006]從JP 2004/088915 A2中已知一種直流馬達，其中定子具有六個勵磁磁極，轉(zhuǎn)子具有帶有各一個繞組的八個齒，并且換向器具有二十四個換向器片。繞組在此彼此連接，使得其形成閉合的環(huán)路并且彼此串聯(lián)連接。未設(shè)置短路橋并且也不需要短路橋，因為電刷的數(shù)量為六并因此對應(yīng)于勵磁磁極的數(shù)量。
[0007]在從W02011/121991 A1中已知的電刷換向的直流電機中，在轉(zhuǎn)子上，在極齒處設(shè)有多個繞組，其中在每個齒上設(shè)有一個繞組。這些繞組在此經(jīng)由短路橋彼此連接，其中短路橋通過設(shè)置在極齒之間的槽布設(shè)并且將換向器片短路，繞組也連接到所述換向器片上。
[0008]如果在每個極齒上設(shè)有多個繞組，如這例如在DE 10 2011 082 543A1中所提出的那樣，并且如果繞組利用唯一連續(xù)的線或利用多個連續(xù)的線以多個線繞環(huán)纏繞，那么得到:每個換向器片多次用一個或多個線連接并進而至少承載與所存在的線繞環(huán)那么多的線連接部。如果例如將三個線繞環(huán)設(shè)置用于在每個極齒上設(shè)置三個繞組，那么每個換向器片承載至少三個線連接部，所述線連接部例如通過如下方式構(gòu)成:每個線繞環(huán)的連續(xù)的線懸掛到設(shè)置在換向器片上的鉤上。
[0009]通過每個換向器片必須承載多個線連接部的方式，相應(yīng)設(shè)計的連接裝置、例如鉤必須設(shè)置在每個換向器片上，所述換向器片能夠接納相應(yīng)數(shù)量的線連接部。這提高了電機尤其在其軸向方向上所需要的結(jié)構(gòu)空間，因為對于連接裝置而言必須預(yù)留結(jié)構(gòu)空間。
[0010]如果線繞環(huán)分別構(gòu)成為閉合的繞環(huán)，其中繞環(huán)始于一個換向器片并且也再次終止于相同的換向器片，那么至少一個換向器片甚至必須承載比所存在的線繞環(huán)更多的線連接部。在由連續(xù)的線纏繞全部線繞環(huán)的情況下得到剛好一個換向器片，線始端以及還有線末端連接到換向器片上，使得所述換向器片必須承載數(shù)量對應(yīng)于線繞環(huán)數(shù)量加一的線連接部。如果每個線繞環(huán)由唯一連續(xù)的線纏繞，那么多個換向器片必須承載數(shù)量對應(yīng)于繞環(huán)數(shù)量加一的線連接部。
[0011]由此進一步提高尤其可在軸向方向上設(shè)置的結(jié)構(gòu)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是:提出一種電刷換向的直流電機以及一種用于制造電刷換向的直流電機的方法，其中繞組和短路橋能夠由連續(xù)的線纏繞，而由此不會極大地增大軸向的結(jié)構(gòu)空間需求。
[0013]所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的主題來實現(xiàn)。
[0014]因此提出:連續(xù)的線的第一線端部與第一換向器片連接，并且連續(xù)的線的第二線端部與同第一換向器片不同的第二換向器片連接。
[0015]本發(fā)明基于如下思想:線繞環(huán)中的至少一個不構(gòu)成為閉合的繞環(huán)，其中借助于所述線繞環(huán)將繞組設(shè)置在轉(zhuǎn)子的極齒上。對此，連續(xù)的線的第一線端部與第一換向器片連接，并且連續(xù)的線的第二線端部與同第一換向器片不同的第二換向器片連接，使得線在其始端和其末端處連接在不同的換向器片上，并進而不形成閉合的環(huán)周。
[0016]這在不改變電刷換向的直流電機的電學(xué)特性的情況下是可行的，因為并非一定必須多重設(shè)有全部短路線。如果短路橋已經(jīng)通過線繞環(huán)形成，那么短路橋不必通過另一線繞環(huán)來加倍，而是也可以被取消。只要通過至少一個線繞環(huán)實現(xiàn)兩個繞組之間的短路橋，其在另外的線繞環(huán)處就可以被取消，這實現(xiàn):將一個、多個或還有全部線繞環(huán)設(shè)置為非閉合的繞環(huán)，其中線端部連接到不同的換向器片上。
[0017]尤其得到:與第一線端部相鄰的第一繞組和與第二線端部相鄰的第二繞組并不經(jīng)由短路橋彼此電連接，使得形成開放的繞環(huán)。當在線繞環(huán)中被取消的短路橋通過另一線繞環(huán)構(gòu)成使得線繞環(huán)的第一繞組和最后的繞組經(jīng)由另一線繞組的短路橋彼此電連接時，線繞環(huán)在電學(xué)上是閉合的。
[0018]通過形成一個線繞環(huán)的連續(xù)的線以其始端和其末端連接到不同的換向器片上的方式，對于該線繞環(huán)而言，沒有一個換向器片不僅被線始端而且被線末端占用。這實現(xiàn):降低每個換向器片的線連接部的最大數(shù)量，其中有利地每個換向器片承載數(shù)量剛好對應(yīng)于線繞環(huán)數(shù)量的線連接部。如果例如為了構(gòu)成每個極齒三個繞組而設(shè)有三個線繞環(huán)，那么每個換向器片的線連接部的數(shù)量有利地為三。通過一個或多個換向器片不必承載多于線繞環(huán)數(shù)量的線連接部，那么鉤不必設(shè)計得更大，并且優(yōu)選全部鉤可以相同地構(gòu)成，其中將連續(xù)的線為了電連接到換向器片上而懸掛在所述鉤上。
[0019]優(yōu)選地，每個極齒的多個繞組與相同的換向器片連接。因此，每個極齒的多個繞組在電學(xué)方面相同作用的方式連接并且在直流電機運行中以相同的方式通電，使得在每個極齒處形成繞組的并聯(lián)電路。通過每個極齒設(shè)有多個繞組，繞組可以整體上由較薄的線纏繞，這實現(xiàn)降低電機的徑向結(jié)構(gòu)空間。在此，通過為每個極齒設(shè)有多個繞組盡管也提高每個換向器片的線連接部的數(shù)量。但通過并非每個線繞環(huán)都閉合地構(gòu)成的方式，至少可以確保:每個換向器片的線連接部的數(shù)量不超過線繞環(huán)的數(shù)量。
[0020]基本上，可以考慮不同的方法方式以纏繞線繞環(huán)并且是可行的。
[0021 ]在第一實施方式中，每個線繞環(huán)由單獨的線纏繞。在此，線繞環(huán)例如可以根據(jù)多飛輪繞組技術(shù)或多針式繞組技術(shù)來纏繞并且可以通過不同的線繞環(huán)始于不同的極齒的方式來同時制造。
[0022]在該實施方式中，優(yōu)選地，每個線繞環(huán)可以構(gòu)成為非閉合的繞環(huán)，其中線始端和線末端安置在不同的換向器片上。未設(shè)置在一個線繞環(huán)中的短路橋在此可以通過另一線繞環(huán)的相應(yīng)的短路橋來形成。當線繞環(huán)始于不同的極齒時，得到每個換向器片的最大數(shù)量的線連接部，所述線連接部的數(shù)量對應(yīng)于線繞環(huán)的數(shù)量。
[0023]在另一實施方式中，全部線繞環(huán)也可以由唯一的連續(xù)的線纏繞，其中對此例如可以使用飛輪繞組技術(shù)或針式繞組技術(shù)。因此，僅一個連續(xù)的線設(shè)置用于安置全部繞組，其中至少最后的線繞環(huán)不是閉合的，因為線始端和線末端連接到不同的換向器片上。未設(shè)置在最后的線繞環(huán)中的短路橋在此在電學(xué)方面通過另一線繞環(huán)的短路橋取代，使得在最后的線繞環(huán)中取消短路橋?qū)τ陔姍C的電運行方式?jīng)]有影響。
[0024]用于將兩個換向器片短路的短路橋在有利的設(shè)計方案中可以通過其如下方式分別圍繞至少一個極齒布設(shè):即所述短路橋分別從一個換向器片穿過兩個極齒之間的槽圍繞至少一個極齒延伸并且穿過另一槽延伸至另一換向器片。這基于如下構(gòu)思:將短路橋安置在轉(zhuǎn)子上，使得其延伸穿過極齒之間的槽之間并且與此相應(yīng)地布設(shè)在如下空間中，在所述空間中也將繞組設(shè)置在極齒上。這一方面實現(xiàn)減小結(jié)構(gòu)空間，因為不必為短路橋預(yù)留附加的結(jié)構(gòu)空間。短路橋可以以簡單的方式通過槽圍繞一個或多個極齒布設(shè)，以便將換向器片以短路的方式彼此連接。另一方面，以該方式可行的是:繞組和短路橋由唯一的線并進而連貫地制成，使得繞組和短路橋在唯一的工作步驟中能夠安置在轉(zhuǎn)子上。因此取消一方面用于安置繞組和另一方面用于安置短路橋的單獨的工作步驟。
[0025]將短路橋分別圍繞至少一個極齒布設(shè)可理解為:每個短路橋至少部分地圍繞接合至少一個極齒。短路橋在此環(huán)周但并非完全地包圍一個或多個極齒，而是例如始于一個換向器片在轉(zhuǎn)子的設(shè)置有換向器的換向器片的前側(cè)上插入到槽中，在轉(zhuǎn)子的后側(cè)上沿著一個或多個極齒伸展，并且通過另一槽向回引導(dǎo)至轉(zhuǎn)子的前側(cè)，以便在該前側(cè)與另一換向器片連接。
[0026]短路橋不必能通過槽或圍繞極齒引導(dǎo)。更確切地說，短路橋也能夠在換向器下方引導(dǎo)通過。
[0027]例如可以通過定子上的永磁體構(gòu)成的勵磁磁極的數(shù)量例如可以為六，極齒的數(shù)量例如可以為八，并且可以在換向器上設(shè)有總共二十四個換向器片，其中原則上也可以考慮其他數(shù)量的勵磁磁極、極齒和換向器片并且是可行的。
[0028]優(yōu)選地，繞組構(gòu)成為所謂的集中的繞組，也稱作為唯一復(fù)繞組。可以將其理解為:繞組分別僅圍繞一個極齒延伸并進而通過借助于線繞制一個極齒來制成。繞組例如可以分別具有一個、兩個或三