专利名称：用于直流电机的换向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据独立权利要求的用于直流电机的换向装置。
背景技术：
在车辆中，直流电机例如用于辅助驱动、伺服驱动和/或舒适式驱
线圈供电的换向器。在换向过程期间，通常出现的问题是，在换向器 片及与换向器片交替电气连接并与直流电源接触的碳刷之间的所谓 电刷火花。此电刷火花可引起长波波段、中波波段、短波波段及超短 波波段中的干扰，由于在车辆中设置越来越多的电子部件而应该避免 或抑制这种千扰。由此要求直流电机的电磁容忍度较高。
由DE-A-10318734已知一种用于电机的去扰导板，其配备有SMD 部件，其中SMD部件构造成去扰部件，以抑制电性干扰。
此外，在DE-A-10209114中公开了一种用于电机、尤其是用于直 流电机的换向器，此换向器具有绝缘体、多个固定在绝缘体上且在周 向上以间距相互临近而设置的换向器片(具有用于电枢绕组的连接挂 钩)以及同轴设置的去扰碟片，其中去扰碟片的连接电极与换向器片电 性导通连接。为合理制造换向器，去扰碟片直接靠近连接挂钩而设置 并且直接或通过冲压栅机械地并电气地固接到换向器片上。
发明内容
与现有技术不同的是，根据本发明的用于直流电机的换向装置(包 括具有多个换向器片的换向器以及设置在电刷承载器上电气地接触 换向器片的电刷)具有如下优点，在非常靠近换向器的区域中可实现非 常有效的屏蔽而不需要昂贵的电子去扰电路或结构上改变在直流电
4机的运行中旋转的换向器。由此，环绕换向器设置电磁屏蔽器件，使
得电磁屏蔽器件至少遮盖电刷在换向器片上的接触点(Aufpunkt)处产 生电刷火花的区域。通过这种方法提供如下优点，即电磁屏蔽器件的 结构非常紧凑。而且，由此使得可以对直流电机使用壳体，此壳体至 少部分由塑料制成并且其重量可以忽略不计且花费不多。
本发明的其它优点通过独立权利要求给出的特征并通过附图及 下文中的描述显而易见。
优选地，电^P兹屏蔽器件在换向器的轴向方向上延伸至少超过换向 器片的长度，以达到尽可能高的抑制干扰放射。
在优选的改型中，电磁屏蔽器件具有例如为电刷而设有空缺部。 这种改型允许电磁屏蔽器件与直流电机的电刷承载器和/或壳体进行 机械连接，使得电磁屏蔽器件可在换向器的径向方向上至少部分设置 在换向器及电刷承载器之间。此外，空缺部也可通过相应的空气循环 而引起换向器的冷却。
尽管电刷火花基本上仅在电刷与换向器片交替电性接触的位置 出现，然而电磁屏蔽器件整个包围换向器具有以下优点，即在直流电 机的所有方向上近乎相同的实现抑制电性干扰放射。
在备选的改型中，也可以使电磁屏蔽器件仅部分包围换向器。这 在直流电机位于仅需要抑制在特定方向上的干扰辐射的安装位置时 尤其有利，或者在直流电机已经具有至少部分由金属掺杂的塑料材料 或者由金属喷镀或金属掺杂的塑料材料的壳体时尤其有利。由此，换 向器的部分包围允许同样简单的冷却。
如果电磁屏蔽器件与电压电势(Spannungspotential)成电连接，在 尤其有利的方式中可有效吸收及传导干扰放射。这种连接可抑制快速 脉冲类干扰，因为换向器及电磁屏蔽器件之间的合成电容在高频时引 起短路。
当电磁屏蔽器件包括至少一个金属板时可达到较高地抑制干扰 放射。同样，电磁屏蔽器件也可以包括多个单个金属板，这些金属板电性导通地相互连接。除了较好的屏蔽性能，金属板还提供了更好的 导热性能这一优点。与此相对，减轻重量极其重要，所以电磁屏蔽器 件也可包括金属喷镀或金属掺杂的塑料材料，其中电磁屏蔽器件改型 成单片或包括多个单片的部分。
在下文中，借助于图1至7示例性描述本发明，其中附图中相同 的标号表示具有相同工作方式的相同部件。附图的图示、描述及权利 要求包括多个特征组合。本领域技术人员也将单独考虑这些特征并总 结出其它有意义的组合。本领域技术人员尤其可将不同实施示例中的 特征总结成其它有意义的组合。
其中
图l是具有本发明的换向装置的直流电机的转子或电枢的示意性 描述；
图2是在1中给出的截面AA'处的本发明换向装置的示意性上视
图3是本发明的换向装置的示意性侧^L图4是根据图3的本发明换向装置的备选的改型形式的侧视以及
图5至图7分别是电磁屏蔽器件的实施示例。
具体实施例方式
图1中显示了直流电机的电枢或转子IO(在下文中始终使用电枢 概念)，已知其具有在电枢轴11上抗扭设置且成片状的电枢体12以及 连接到电枢绕组14的换向器16，其中电枢体12具有嵌置在电枢体 12的槽中的电枢绕组14。为了交替向电枢绕组14的单个绕组供电， 换向器16的周围布置有碳刷18(简单起见也称为电刷)，该碳刷18轴 向可移动的导入体积固定且定位成径向于换向器16的筒状部20中，并且该石灰刷18由电刷压力弹簧22(见图2至4)压到换向器16上。筒 状部20并因此电刷18也设置在电刷承载器23上，以通过直流电源 的正极的电流经由电枢绕组14的相应绕组到达直流电源的负极而实 现具有限定转速和/或限定扭矩的电枢轴11的旋转。为此目的，电刷 18通过导线24与直流电源连接。
换向器16包括圆柱形绝缘体26(见图2至4)，其固定固接在电枢 lO的电枢轴ll。在绝缘体26的护罩上，在周向上以间距相互临近地 设置了多个固定的换向器片28。这些换向器片28分别具有连接挂钩 30,其中电枢绕组14的绕组以已知的方式交替并且与挂钩30成机械 的及电气的连接，其中连接通常以所谓热铆合(一种热压方法)的方式 实现，其中将初始分离的连接挂钩30按压到换向器片28上并同时在 连接挂钩30的区域中将电枢绕组线的绝缘层熔断。
在直流电机的运行中，在两个相邻的换向器片28的每个换向即 电流转变中存在火花，因为分别与换向器片28连接的电枢绕组14的 线圈由电刷18短接了极短的时间，然后该短接再次断开。这种称为 电刷火花的火花形成由于电刷18上的触点燃损而导致使用寿命缩短 并导致电磁干扰放射。为避免或至少抑制这种干扰放射，根据本发明 将电;兹屏蔽器件32围绕换向器16而设置，使得其至少遮盖(对比图2 至4)电刷18在换向器片28上的接触点34处产生了电刷火花的区域。 电;兹屏蔽器件32应该相应于换向器16而尽可能厚的围绕。另一方面， 在换向器片28之间特别是在片钩30之间以及电磁屏蔽器件32之间 必须也存在缝隙，以避免最终的制造公差以及由此而来的换向器片28 之间的短路。此外，通过设置相应的缝隙来保证换向器16的冷却以 及电刷燃损的充分剥落。
将图1进一步引申，将电》兹屏蔽器件32与电刷承载器23连接， 使得电-兹屏蔽器件32在换向器16的径向方向上至少部分设置在换向 器16与电刷承载器23之间。其中电磁屏蔽器件32可借助于粘附连 接、旋拧连接、铆合连接、焊接连接等通过相应设置的固定件36(其中该固定件36将通过结合图5至7而详细说明)固定在电刷承载器23 上。
为了使电刷18可与换向器片28电性接触，电》兹屏蔽器件32具 有空缺部38，通过该空缺部38使电刷18穿过。通过这种方式，可由 电磁屏蔽器件32实现换向器16的极窄的护罩。
具有换向器片28的换向器16、具有在其上筒状部20中弹性安放 的电刷18的电刷承载器23以及电磁屏蔽器件32是本发明换向装置 40的部件，下文中，将结合附图2至7详细说明本发明的换向装置。
图2显示了在图1中所示的截面AA'处换向装置40的上视图。由 图可见，在电枢轴11上抗4丑安装的，该换向器16具有()周向分布并 且固接在绝缘体26的护罩上的换向器片28,该换向器片28分别具有 用于与电枢绕组14的线圈进行电性接触的连接挂钩30。换向器16在 ()周向上由电磁屏蔽器件32围绕，该电磁屏蔽器件32借助于固定件 36而如上述那样固接在电刷承载器23上并且至少部分设置在换向器 16及电刷承载器23之间。电刷18定位成径向于换向器16,并且在 固接到电刷承载器23上的筒状部20上可轴向移动地引导并借助于电 刷压力弹簧22通过电磁屏蔽器件32的空缺部38按压到换向器16上。
在图2所示的实施示例中，换向装置40具有三个电刷18。这适 合在直流电机例如是多级刮水器电动机的情况，该多级刮水器电动机 用于提供两种不同的转速。电刷18的数量不限于本发明。用于直流 电机的电磁屏蔽器件32也可仅应用两个或多余三个的电刷18。
转向于电刷18在换向器片28上的接触点34处引起电刷火花， 并存在借助于电磁屏蔽器件32抑制或压制的电磁干扰放射。此外， 电磁屏蔽器件32包括金属板，其例如通过电刷承载器23的固定件36 及导体电路42与电压电势成电连接。在此，各换向器片28及电;兹屏 蔽器件32相当于具有极小电容量的电容，该电容对于脉冲型及高频 信号起短接作用。在备选的改型中，电》兹屏蔽器件32包括金属喷镀 或金属掺杂的塑料，该塑料相应地与电刷承载器23以及位于此处的
8导体电路42连接。代替导体电路42，当然也可以使用其它连接方法， 如使用电缆等。
图3中显示了通过电枢轴11的中点的截面的换向装置40的侧视 图。由于其设置分别相应于图2中的设置，将省略对其的重复描述。 不同于图1，图3提供了对于电刷18在换向器片28上的接触点34的 更好的显示。此外，显然电磁屏蔽器件32在换向器16的轴向上延伸 超过换向器片28的长度。电磁屏蔽器件32也可仅具有遮盖住在接触 点34处产生的电刷火花的区域的长度。同样，电磁屏蔽器件32也可 构造成显著长于换向器片28。这例如在电磁屏蔽器件32通过固定件 36固接在直流电机的壳体42上时(如图4所示)具有优点。在这种情况 下，壳体42可能处于电压电势(例如地电势(Massepotential))下，使得 虽然可应用电刷承载器23上的导体电路42，但并不是必须的。图4 中电枢轴11通过在其端部固接的球轴承44而径向引导。为避免轴向 移动，可也额外设有固接在壳体42上的轴平面46。备选地，电枢轴 11也可延伸显著超过换向器16。这例如是在其上为驱动传动装置而 固定有轴时的情况。在这种情况下，壳体42构造为变速箱，其中电 磁屏蔽器件32与该变速箱成机械的和/或电气的连接。
图5至图7显示了电磁屏蔽器件32的不同实施示例。在用于电 刷18的空缺部38附近，电磁屏蔽器件32还具有其它空缺部38,当 例如直流电机的壳体42改型成部分自行进行电,兹抑制时，其它空缺 部38 —方面用于促进换向器16的冷却和/或保证电刷燃损的剥落，另 一方面可部分抑制干扰力丈射。
尤其是在金属板的情况下，固定件36可直接由电磁屏蔽器件32 剪制出并弯出。与电压电势的电连接可例如通过电刷承载器23的导 体电路42极其简单的实现。固定件36的数量及设置依赖于电磁屏蔽 器件32的稳定性并且可根据所提供的位置条件而任意改变。固定件 36的相应改型也可以是金属喷镀或金属掺杂的塑料材料。
空缺部38的数量及形式也可依赖于直流电机的各空气循环和/或电磁容忍度(EMC)的需要而改变。例如在图5中，在用于电刷的两个 空缺部38附近设有其它4个轴向定位的空缺部38的同时，图6中的 电磁屏蔽器件32仅具有其它2个倾斜延伸的空缺部38。当然，空缺 部38也可构造为显著更窄的狭缝。此外，，用于电刷18的空缺部38 的数量及形式也可根据需要或者意愿来改变而不限于本发明。
最后，在图7中显示了电;兹屏蔽器件32，其包括多个单个部分，
在这种情况下，甚至当电-兹屏蔽器件32仅包围换向器16的周长的一 部分时，也可以保证至少遮盖电刷18在换向器片28上的接触点34 处产生了电刷火花的区域。这种改型可具有如下优点，即当直流电机 的壳体42在电磁屏蔽器件32的最大空缺部38的区域中时用作屏蔽， 或者当对换向器16的冷却有特别的要求(特别是在高转速的直流电机 中)而安》丈。
最后指出，所示实施示例不限于图1至7,也不限于电刷18的数 量及形式、固定件36以及电磁屏蔽器件32的空缺部38。电刷承载器 23所示的形式也不视为本发明的限制。
权利要求
1. 一种直流电机的换向装置(40)，其包括具有多个换向器片(28)的换向器(16)以及设置在电刷承载器(23)上、用于电气地接触所述换向器片(28)的电刷(18)，其特征在于，电磁屏蔽器件(32)环绕所述换向器(16)而设置成，使得所述电磁屏蔽器件(32)至少遮盖所述电刷(18)在所述换向器片(28)上的接触点(34)处发生电刷火花的区域。
2. 根据上述权利要求中任一项所述的换向装置(40),其特征在于， 所述电磁屏蔽器件(32)在所述换向器(16)的轴向方向上延伸至少超过 所述换向器片(28)的长度。
3. 根据上述权利要求中任一项所述的换向装置(40),其特征在于， 所述电磁屏蔽器件(32)具有空缺部(38)。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的换向装置(40),其特征在于， 所述电磁屏蔽器件(32)与所述直流电机的壳体(42)和/或电刷承载器(23) 连接成，使得所述电磁屏蔽器件(32)在所述换向器(16)的径向方向上至 少部分地设置在所述换向器(16)及所述电刷承载器(23)之间。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的换向装置(40)，其特征在于， 所述电》兹屏蔽器件(32)完全包围所述换向器(16)。
6. 根据上述权利要求1至5中任一项所述的换向装置(40),其特 征在于，所述电磁屏蔽器件(32)部分包围所述换向器(16)。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的换向装置(40)，其特征在于， 所述电》兹屏蔽器件(32)与电压电势成电连接。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的换向装置(40),其特征在于， 所述电磁屏蔽器件(32)由至少一个金属板形成。
9. 根据权利要求1至7中任一项所述的换向装置(40)，其特征在 于，所述电磁屏蔽器件(32)由金属喷镀或金属掺杂的塑料材料形成。
10. —种具有根据上述权利要求中任一项所述的换向装置(40)的 直流电机。
11. 根据权利要求10的直流电机，其特征在于，所述壳体(42) 是所述直流电机的传动壳体。
12. 根据上述权利要求10或11中任一项的直流电机，其特征在 于，所述直流电机为具有至少三个电刷(18)的多级刮水器电动机。
全文摘要
本发明公开一种用于直流电机的换向装置(40)，该换向装置(40)包括具有多个换向器片(28)的换向器(16)以及设置在电刷承载器(23)上以与换向器片(28)进行电性接触的电刷(18)。该换向装置(40)的特征在于，电磁屏蔽器件(32)环绕换向器(16)而设置，使得电磁屏蔽器件(32)至少遮盖电刷(18)在换向器片(28)上的接触点(34)处产生了电刷火花的区域。
文档编号H02K11/02GK101512877SQ200780033478
公开日2009年8月19日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年9月11日
发明者A·哈威格霍斯特 申请人:罗伯特·博世有限公司