专利名称：电动机的换向器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机的换向器，它具有设置在电动机电枢轴上的集流器(Kollektor)及接触装置，当集流器转动时该接触装置总是与集流器上设有的多个接触片中的两个接触片相接触及由此在相应的接触片及外部电流端子之间建立电连接。
背景技术：
其中由碳刷在集流器的片上滑动(研磨)及由此将直流电流输送到电枢绕组中的这类换向器例如已由DE 197 52 626 A1公开。这种设有碳刷的换向器通常用于直流电动机或交直流两用电动机。这种换向器具有其缺点，即它非常易磨损，由此显著地降低了电动机的使用寿命-如果碳刷不被更换的话。碳刷的可更换性需要相对高的结构成本。作为对这种易磨损的机械换向器的替代方案使用了纯电换向的电机。用于电换向所需的电子电路相对昂贵及由此成本高。
发明内容
因此本发明的任务在于，提出开始部分所述类型的用于电动机的换向器，它纯机械地工作，但却几乎无磨损。
发明内容所述任务将通过以下方案来解决。即，在此，电动机的集流器具有接触装置，当集流器转动时这些接触装置总是至少与集流器上设有的多个接触片中的两个片相接触及由此在相应的接触片及外部电流端子之间建立电连接。根据本发明，这些接触装置由至少两个在集流器的轴向上彼此前后布置的导电圆筒件组成，它们的纵向轴线平行于集流器的纵向轴线。该至少两个圆筒件相对集流器这样安置及具有这样的直径，即当集流器转动时该集流器在该至少两个圆筒件的内表面或外表面上碾滚，及在此，每个设有的圆筒件总是仅被集流器的一个片接触。通过集流器用其片在圆筒件上碾滚及在这两者之间无研磨接触，使属于集流器的部件经受极小的磨损。在一个设有这种换向器的电动机上，在其整个使用寿命期间不需要更换部件，而对于具有碳刷的换向器则需要更换部件。此外，在根据本发明的机械换向器上其故障率比电子换向的电动机的故障率更小，因为换向电路的电元件具有一定的故障率。
本发明的有利构型及实施形式可由以下措施中得到。
导电圆筒件的一个有利构型在于，它们相对集流器的纵向轴线偏心地被支承。
在第一实施形式中，导电圆筒件被构造成各具有一个内环及一个外环的滚动轴承。这些滚动轴承包围着集流器，及集流器在其上碾滚的滚动轴承的内环可转动地被支承及外环被固定。在第二实施形式中，导电圆筒件也被构造成各具有一个内环及一个外环的滚动轴承。但这里滚动轴承被设置在集流器的内部；及集流器在其上碾滚的滚动轴承的外环可转动地被支承及内环被固定。
设有在滚动轴承的固定内环或外环与外部电流端子之间建立电连接的装置。在此，用于在滚动轴承的固定外环或内环与外部电流端子之间建立电连接的这些装置由销构成，它们可从外部被旋入穿过固定外环或内环的一个或多个接收部分，由此使销端部压在外环或内环上。
导电圆筒件在径向上相对它们的纵向轴线被弹性地支承，可使基于集流器加工公差的不对称性以简单的方式方法得到补偿。
有利的是，设有将导电圆筒件压在集流器上的装置。
有利的是，压在导电圆筒件的外环或内环上的、建立电接触的销将圆筒件压在集流器上，由此该销同时实现了电的及机械的功能。
以下将借助在附图中所示的多个实施例来详细描述本发明。附图为图1一个具有两个包围集流器的圆筒件的换向器的纵剖视图，图2一个正视图，及图3图1中所示换向器的后视图，及图4具有两个设在集流器内部的圆筒件的换向器的正视图。
具体实施例方式
图1表示一个电动机的换向器的纵剖视图，该电动机例如是一个直流电动机或交直流两用电动机。该换向器具有一个集流器1，该集流器可绕一个纵向轴线2转动地被支承着，该纵向轴线与图中未示出的、容纳了多个电枢绕组的电动机转子的旋转轴线相重叠。集流器1以公知的方式在其外圆周上具有多个片3，这些片与电枢绕组电连接及通过它们向电枢绕组输送电流。借助集流器1的一个或多个片3的这些装置输入电流及由集流器1的一个或多个另外的片3再导出电流，这在以下的描述中再说明。
在图1所示的换向器的剖视图中可看出输入电流及导出电流的接触装置，其中这些接触装置的结构也可通过图2中所示的换向器的正视图A及图3中所示的换向器的后视图B清楚地看出。
这些接触装置由两个在集流器1的轴向上彼此前后布置的导电圆筒件4及5构成。导电圆筒件4可绕一个纵轴线6转动地被支承，及导电圆筒件5可绕一个纵轴线7转动地被支承，其中两个圆筒件4及5的两个纵向轴线5及6相对集流器1的纵向轴线2偏心地布置。两个导电圆筒件4及5的两个纵向轴线6及7相对集流器1的纵向轴线2错开相同的距离。
导电圆筒件4被构造成具有一个内环8及一个外环9的滚动轴承，及在内环8与外环9之间具有滚珠、滚柱或滚针10，它们允许内环8和外环9绕其公共轴线6相对转动。导电圆筒件5以与导电圆筒件4相同的方式构成。它也由一个内环11、一个外环12及支承在这两者之间的滚珠、滚柱或滚针13组成。
这两个在轴向上彼此前后布置的圆筒件4及5由一个同心地包围集流器1的壳体14保持。该壳体14最好由一种电绝缘材料构成。两个导电圆筒件4及5的外环9及12被固定在壳体14中。这两个导电圆筒件4及5在径向上相对它们的纵轴线6及7弹性地支承在壳体14中。这两个导电圆筒件4及5的弹性支承例如可借助接合在导电圆筒件4或5的外环9或12与壳体14的内壁之间的橡胶环15或16来实现。弹性的环15或16也可由其它的弹性材料取代橡胶来构成。最好在导电圆筒件4或5的各外环9或12与包围它的橡胶环15或16之间还接合有一个接触环17或18，接触环由一种导电材料构成。
如上所述，放置在两个导电圆筒件4及5的外环9及12上的接触环17及18用于使输入及导出电流的接触销19及20与圆筒件4及5形成电连接。接触销19与导电圆筒件4的纵轴线6垂直地被从外部旋入到壳体4中。它的由壳体14中伸出的端部构成接触凸起21，由此一个电源的导线可连接在该接触凸起上。接触销19的向着壳体14的内部的端部具有一个变细的前段23，该前段穿过接触环17及压在圆筒件4的外环9上。因此电流可通过接触销19，外环9，滚珠、滚柱或滚针10流到圆筒件4的内环8。另一接触销20以与上述接触销19相同的方式构成。接触销20在它的由壳体14中伸出的端部上设有一个接触凸起22，及在它的伸入壳体14内的端部上具有一个变细的前段24，该前段穿过接触环18及压在圆筒件5的外环12上。
由在图2及3中所示出的换向器的方向A上及方向B上的两个视图可看出两个圆筒件4及5的内环8及11的直径相对集流器1的直径这样地选择，以使得圆筒件4或5的内环8或11分别仅与集流器1的一个片相接触。并且两个圆筒件4及5的内环8及11各与集流器1的位于直径上相反端的片相接触。通过两个圆筒件4或5中的一个对集流器1的一个片3输入电流，及通过两个圆筒件4或5中的另一个由集流器1的另一个片导出电流。借助上述的接触销19及20可通过它们旋入壳体14中或大些或小些的深度使导电圆筒件4及5抵抗由橡胶环15及16产生的弹性力压在集流器的片3上。当与电动机转子相连接的集流器绕其纵轴线2转动时，片3在两个偏心设置的圆筒件4及5的导流内环8及11上滚动。通过两个圆筒件4及5的内环8及11相对外环9及12绕纵轴线6及7的转动可导致所述集流器1的片3在内环8及11上的所述滚动运动，由此形成了与滑动接触(如碳刷接触的情况)相比显著低并且几乎无磨损的滚动接触。
虽然在上述实施例中每次仅是集流器1的两个片被圆筒件4及5接触-一个片用于馈入电流及另一片用于导出电流，但也可设置多于两个彼此前后布置的导电圆筒件，这时设有多个集流器片用于输入及导出电流。
在图1，2及3所示的集流器实施例中，集流器1在两个圆筒件4及5的内环8及11上滚动，即两个圆筒件4及5具有比集流器1大的直径，由此两个圆筒件4及5包围着集流器1。如图4中看到的，可与上述例子相反地，集流器25包围着导电圆筒件26及27。图4表示具有两个设在集流器25内部的导电圆筒件26及27的集流器25的正视图，这些圆筒件的纵向轴线28及29平行于集流器25的纵向轴线30及相对后者偏心错开地延伸。为清楚起见在图4中未示出该换向器的壳体及用于两个导电圆筒件26及27的支承和接触装置。与上述实施例相同地，导电圆筒件26由一个内环31、一个外环32及支承在它们之间的滚珠、滚柱或滚针33组成，及导电圆筒件27由一个内环34、一个外环35及支承在它们之间的滚珠、滚柱或滚针36组成。两个导电圆筒件26及27的各内环31及34是固定的，而外环32及35相对内环31及34可绕导电圆筒件26及27的轴线28及29转动。在该换向器的实施例中，集流器25的片37在两个导电圆筒件26及27的外环32及35上滚动。电流馈入及导出两个导电圆筒件26及27也借助接触销来实现，这些销在图4中未示出，它们与导电圆筒件26及27的固定内环31及34形成连接。
通过更换输入或输出这两个导电圆筒件4及5或26及27的电流方向，可使电动机的转向在向左转动与向右转动之间转换。此外具有导电圆筒件4及5或26及27的电动机能以简单的方式制动，即其中在集流器1或25的片3或37上输出的外环9，12或内环31，34被制动或在不同方向上转动。
权利要求
1.用于电动机的换向器，它具有设置在电动机电枢轴上的圆筒形集流器(1，25)及接触装置(4，5，26，27)，当集流器(1，25)转动时这些接触装置总是至少与集流器(1，25)上设有的多个接触片(3，37)中的两个片相接触及由此在相应的接触片(3，37)与外部电流端子(21，22)之间建立电连接，其特征在于这些接触装置由至少两个在集流器(1，25)的轴向上彼此前后布置的导电圆筒件(4，5，26，27)组成，它们的纵向轴线(6，7，28，29)平行于集流器(1，25)的纵向轴线(2，30)；并且该至少两个圆筒件(4，5，26，27)相对集流器(1，25)的安置及它们的直径，使得当集流器(1，25)转动时该集流器在该至少两个圆筒件(4，5，26，27)的内表面(8，11)或外表面(9，12)上滚动，并且在此，所设的圆筒件(4，5，26，27)的每个总是仅被集流器(1，25)的一个片(3，37)接触。
2.根据权利要求1的换向器，其特征在于导电圆筒件(4，5，26，27)相对集流器(1，25)的纵向轴线(2，30)偏心地被支承。
3.根据权利要求1或2的换向器，其特征在于导电圆筒件(4，5)被构造成各具有一个内环(8，11)及一个外环(9，12)的滚动轴承；这些圆筒件(4，5)包围着所述集流器(1)；并且圆筒件(4，5)的被集流器(1)在其上滚动的内环(8，11)可转动地被支承及外环(9，12)被固定。
4.根据权利要求1或2的换向器，其特征在于导电圆筒件(26，27)被构造成各具有一个内环(31，34)及一个外环(32，35)的滚动轴承；这些圆筒件(26，27)被设置在集流器(25)的内部；并且圆筒件(26，27)的被集流器(25)在其上滚动的外环(32，35)可转动地被支承及内环(31，34)被固定。
5.根据权利要求3或4的换向器，其特征在于设有装置(19，20)，它们在圆筒件(4，5，26，27)的固定内环(31，34)或外环(9，12)与外部电流端子(21，22)之间建立电连接。
6.根据权利要求5的换向器，其特征在于用于在圆筒件(4，5)的固定外环或内环(9，12)与外部电流端子(21，22)之间建立电连接的装置由销(19，20)构成，它们可从外部被旋入穿过固定外环或内环(9，12)的一个或多个接收部分(14，17，18)，这样，销端部(23，24)压在外环或内环(9，12)上。
7.根据以上权利要求中一项的换向器，其特征在于导电圆筒件(4，5)在径向上相对它们的纵向轴线(6，7)被弹性地支承。
8.根据以上权利要求中一项的换向器，其特征在于设有装置(19，20)，它们将导电圆筒件(4，5)压在集流器(1)上。
9.根据权利要求6或8的换向器，其特征在于压在导电圆筒件(4，5)的外环或内环(9，12)上的、建立电接触的销(19，20)将圆筒件(4，5)压在集流器(1)上。
全文摘要
电动机的换向器，它具有设置在电动机电枢轴上的圆筒形集流器(1)及接触装置(4，5)，当集流器转动时这些接触装置总是至少与集流器上设有的多个接触片(3)中的两个片相接触及由此在相应的接触片及外部电流端子(21，22)之间建立电连接，接触装置由至少两个在集流器的轴向上彼此前后布置的导电圆筒件(4，5)组成，它们的纵向轴线(6，7)平行于集流器的纵向轴线(2)；及该至少两个圆筒件相对集流器的位置及它们的直径，使得当集流器转动时该集流器在该至少两个圆筒件的内表面(8)或外表面上滚动，及在此，每个设有的圆筒件总是仅被集流器的一个片(3)接触。该换向器几乎无磨损。
文档编号H02K13/00GK1537348SQ03800735
公开日2004年10月13日 申请日期2003年2月27日 优先权日2002年5月25日
发明者米夏埃多·哈贝利茨, 米夏埃多 哈贝利茨 申请人:罗伯特·博施有限公司, 罗伯特 博施有限公司