用于模型赛车的具有整流子和炭刷的直流电动机制造技术

一种直流电动机（３０）具有一转子（１１），其在壳体（１６）中可绕一轴线（２９）旋转地支承并且具有至少一个绕组（１３），该绕组经由一在转子（１１）上设置的整流子（１４）和靠在整流子（１４）上的炭刷（３２、３３）以交变的方向从外面供给直流电，其中整流子（１４）包括多个在一圆柱外圆周上绕轴线（２９）的导电的整流子片（２０），并且炭刷（３２、３３）相对于整流子（１４）可移动地支承和通过弹簧压力压到整流子（１４）上。在一种这样的电动机中以低的费用这样改善特别是在高转速下的功率并减小电火花形成，即采取一些措施，借其阻尼炭刷（３２、３３）相反于弹簧压力的运动，同时在相当大程度上保持不影响炭刷（３２、３３）借助弹簧压力的运动。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流电动机的
其涉及一种按照权利要求1前序部分所述的特别用于模型赛车的大功率直流电动机。
技术介绍
小型功率极强的高转速直流电动机现在作为驱动装置用于由蓄电池供电的模型赛车、模型赛艇或模型飞机。这种用于模型赛车的大功率直流电动机的实例是美国公司三个一组的产品的型式RC 2140或RC 2141，Edison(爱迪生)公司，NJ(新泽西州)(USA)，或本申请人的电动机系列“Chrome Touring”。现有技术中这样的直流电动机的示例性结构以简化的局部剖面的形式示于图1中，其中分图1A示出电动机的纵剖面而分图1B示出对准电动机头部的轴向视图。图1的直流电动机10具有一壳体16与在其内面上设置的磁铁17(固定的部分)，在其中可绕轴线29旋转地支承一转子11(电动机的旋转的部分)。转子11包括一中心轴15、一包括相应的绕组的电枢12和一整流子14(绕组的，为简单起见只标明一个)。电枢12按已知方式由高导磁率的材料构成。绕组13由电流流过并且在供给直流电动机10电流时产生一磁场，其与壳体16上的磁铁(永久磁铁)17交互作用。整流子14包括各个导电的整流子片20，通常由金属构成，其彼此是绝缘的并且在一圆柱外圆周表面上绕一轴线29设置。各整流子片20以预定的方式经由绕组接头18电连接于绕组13。经由整流子控制通过绕组13的电流的延续时间和方向，使按照电枢12中的磁场方向和磁铁17的极性吸引的和排斥的力促使转子11旋转。直流电动机10的壳体16在两端设有滑动轴承、滚珠轴承21等轴承，其引导转子11的中心轴15。此外在安装有整流子14的电动机头部19中对置地设有沿径向方向延伸的各电刷盒24，其中引导炭刷22、23。炭刷22、23可以按其名称由碳构成。但其也可以由不同于碳的材料、特别也可由材料混合物例如由碳、石墨、铜、银等制造。炭刷22、23以其内端安置在整流子14上并这样将电流从电动机的固定部分经由整流子14引向转子11的绕组13。炭刷22、23通过压紧弹簧27压靠到整流子14上并且经由导电绞合线25与供电极26导电连接。在直流电动机10的运转过程中离心力作用在转子上，其一般导致中心轴15不再同心地旋转。转子11的中心轴15与轴承之间的径向间隙、特别是滚珠轴承21中的间隙使转子11的轴线可能径向偏移并且使转子11非圆形地旋转。在采用滑动轴承的情况下该间隙随着滑动轴承的磨损而加大。转子11的动平衡只部分地改善这种情况。不均等的磁力也可引起中心的偏移。电动机的驱动力在电动机的安装状态下传到其他的旋转部分上。在卸去力时产生一杠杆作用，其将转子11压向轴承壁。在加速和制动过程中杠杆作用还要变得更大。这些力在电动机运转过程中变化并且将转子11压离理想的中心。转子11的轴15的不定心的旋转又导致整流子14也不定心地旋转，亦即其非圆地运转。炭刷22、23通过压紧弹簧27压到整流子片20上。炭刷22、23在转子11的非圆运转过程中因此必须跟随整流子14的来回运动。在低转速时炭刷22、23在其电刷盒24中可以通过沿运动方向28的来回运动(图1B)随动并且很好地保持炭刷22、23与整流子片20之间的接触。但一旦转速升高，炭刷22、23被从整流子14上沿运动方向28击开，从整流子14上升起并且随着迟延才再进入与下一整流子片20的接触。随着短时的延迟建立电接触并且降低电动机的功率。如果炭刷22、23不均匀地从一整流子片20滑到下一个上，则暂时中断电接触。中断和接触的重新建立导致炭刷22、23与各整流子片20之间打火花。这些火花烧伤整流子片20。整流子片20被损坏，损害和降低电流传输的质量。整流子14被过早地磨损并且持久地降低电动机的功率。通过火花和通过损坏的整流子片20也使炭刷22、23受到强烈地磨损和过热。火花还形成一热源，从而使整流子片变形并且不均匀地磨损。这降低电动机的使用寿命并且降低其功率。火花也是无线电干扰的原因并且可能干扰遥控器的接收装置，或甚至于使其不能使用，如果这样的电动机在无线接收机附近运转的话。由WO-A1-01/69760或JP-A-07-194067已知，通过由阻尼的物质(例如触变的材料)引导的随动弹簧来阻尼炭刷的来回运动。还已知通过机械摩擦制动炭刷的运动，其中一片簧压到炭刷的侧面上。阻尼和制动均是对称的，亦即在炭刷的两运动方向上是相同强的程度。因此不仅阻尼或制动炭刷远离整流子的运动，而且阻尼或制动炭刷向整流子方向的运动。因此这样的阻尼(制动)延缓炭刷与整流子片之间接触的重新的开始。按这种方式不能达到改善。这在一方面(在炭刷从整流子上升起时)获益，而在另一方面(在炭刷靠到整流子上时)变坏。此外通常电流经由固定在炭刷中的导电绞合线(图1B中的25)导入炭刷并然后通过炭刷到达整流子。全体形成一电阻。如果可以减小该电阻，则电动机具有更多的功率。为阻尼或制动炭刷的来回运动已知的解决方案关于电阻的减小不可能有任何的改善。在US-A-2991379或平行的DE-AS-1 122 625中描述了一种用于伺服电动机的电刷支持器，其中炭刷的纵轴线在电刷盒内与电动机轴线形成一约45°的角度。为了避免炭刷的增强的烧损和达到提高的空转转速，而不必提高电刷压力，建议一种电刷在电刷盒中改善的导向装置。为此电刷盒按照一实施形式(图1)构成有多角形的(正方形的、六角形的)横截面，而使电动机轴线位于通过两对置的电刷盒棱角的平面内。电刷具有相应的横截面形状并且以两对置的纵向棱边在电刷支持器的由各角构成的沟槽内导向。通过棱边导向大大减小了电刷与电刷盒之间的接触面，其一方面形成阻止电刷运动的很有效的摩擦阻尼而另一方面增加了经由电刷盒向电刷顶端输送电流的困难。在US-A-2991379的另一实施形式(图2)中电刷在一侧敞开的导轨形的直角形横截面的导向元件中导向。建立电刷压力的弹簧向导向元件的纵轴线方向倾斜成使电刷不仅由整流子力而且也由相反的弹簧力压入沟槽形导向元件中。这虽然产生提高的摩擦阻尼，但该摩擦阻尼与电刷的运动方向无关。US-A-5696418中描述了一种整流子式电动机，其中从向电动机轴线的径向方向向外位错地设置两电刷。建议一种电刷盒在一围绕电动机轴线并垂直于电动机轴线的板上的特别的固定。由薄板弯成的电刷盒具有矩形横截面并且借助在下面上垂直伸出的连接板插入板中的相应的切口中并固定之。在电刷盒的侧壁中成形一弹性的簧片(图5、6)，其单面压到电刷盒中的电刷上并且其这样压向电刷盒的对面的壁。通过这样的压紧装置电刷不仅定位于盒中，而且在对面的壁上产生一均匀的摩擦，其与电刷的运动方向无关。最后FR-A-2 723 481公开一种用于具有两个可能的旋转方向的整流子式电动机的电刷支持器，其中设有两对电刷盒，它们分别从向电动机轴线的径向方向向外位错设置。电刷支持器由塑料制成为注塑成型件。各个电刷盒具有正方形横截面并且在各角上设有向内凸出的导轨42，电刷以其棱边在其中导向。由于支持器由塑料制造和棱边支承的特别方式，该支持器不适于在大功率电动机中使用，因为在整流子上形成的热在电刷中不可能被有效地导走，因为电流不可能直接导入电刷的前部中，并且因为对运动的电刷只产生微小的摩擦阻尼。在用于模型赛车的大功率直流电动机中在电刷方面出现的问本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率直流电动机（３０、４０），特别用于模型赛车，所述电动机包括一转子（１１），该转子可绕一轴线（２９）旋转地支承在一壳体（１６）中并且具有至少一个绕组（１３），该绕组经由一在转子（１１）上设置的整流子（１４、５９）和靠在整流子（１４）上的炭刷（３２、３３；４２、４３；６３）以交变的方向从外面供给直流电，其中整流子（１４）包括多个在一圆柱外圆周上绕轴线（２９）的导电的整流子片（２０），并且炭刷（３２、３３；４２、４３；６３）相对于整流子（１４）可移动地支承且通过弹簧压力压到整流子（１４）上；其特征在于，采取一些措施，借其阻尼炭刷（３２、３３；４２、４３；６３）相反于弹簧压力的运动，同时在相当大程度上保持不影响炭刷（３２、３３；４２、４３；６３）借助弹簧压力的运动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P奈德哈特，
申请(专利权)人：蒂姆奥利安欧洲股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]