[发明专利]用于直流电机的运行的方法

说明书

技术领域

本发明涉及如独立权利要求前序部分所述的用于直流电机运行的方法。

背景技术

已知这样一种方法，其中尤其需要特别关注电刷的组分和结构，以实现在换向系统使用寿命和换向过程方面有利的条件。为此例如在DE 60 2004 006 086 T2中公开了一种电的复合电刷，为了摩擦特性的稳定公开了两个具有不同的电阻和不同的材料组分的层，由此要避免使用独立的润滑电刷。但是这种复合电刷只对于特定电机的特定运行情况是最佳的。

在用于内燃机的起动机结构中对于直流电机的运行方法提出了特别高的要求，因为除了在换向系统上的极大电流负荷之外运行条件非常恶劣，尤其在脏污、湿气和剧烈变化的运行温度方面。在此运行电流大多分布在多个电刷对上，它们通过换向器馈入到电枢绕组里面。这些电刷通常由烧结材料制成，该烧结材料主要具有铜成分和石墨成分。但是为了增加例如内燃机起动机的起动-停止运行的运行时间需要附加的措施，一方面实现换向系统的润滑而另一方面实现换向器表面的清洁。因此为了达到长的电机使用寿命必须优化以下被称为铜锈的层，仅通过选择电刷材料不能或者至少只能对于特定运行条件实现此目的。在电刷中太高的清洁剂含量加大了换向器的磨损。太少的清洁剂含量尽管改善了电刷在换向器上的滑动特性，但是在较长运行时间以后覆层会变得过厚，进而电刷到换向器的过渡电阻变得太高，这会导致效率降低，也会使换向系统因更大的过渡电阻导致的温度升高而受损，并且在过渡区域中的电流集聚不利地影响了电机的使用寿命。

发明内容

按照本发明的用于直流电机、特别是用于内燃机的起动机的运行方法具有以下优点，可以在不改变电刷的情况下平衡电机特定的运行条件。为了通过影响换向器铜锈的措施来提高换向系统的寿命，在此尤其利用在接通起动机时在直流电源上随着铜锈而变化的电压扰动，这个电压扰动能够清楚地反映换向器表面铜锈的厚度。通过适当地监控在接通电机时电机特有的接通电流、或者监控由于铜锈引起的微小电压扰动，能够利用改变电机运行参数有目的地影响换向系统的铜锈。

特别有利的是，借助于在接通时在电机主电流回路中产生的电压扰动、优选在直流电源上的电压扰动，来实现电机接通电流的监控。这个电压扰动容易获得并且能够足够准确地描述换向器的铜锈状态，因为对这个电压扰动的其它影响、例如输入电阻或起动机电阻的变化和馈电的电源上的变化可以通过优选持久的测量和评估来屏蔽。尤其在修正措施中必须考虑在起动之前和起动之后的电压位准。

已经证实适宜的是，不仅在铜锈过厚时而且在铜锈过薄时，在与正常运行分开的运行循环中修正换向器的铜锈。在此为了降低内燃机起动机换向系统的过厚铜锈已经证实，尤其具有转速提高的清洁循环是可靠的。它们能够在起动机的两级啮合过程中没有困难地在与啮合分开的循环中以高转速、尤其以空转转速执行。在此优选空转循环持续2至5秒，这对起动机没有损害并且在需要时可以在随后的一个或多个起动过程中重复。相应的清洁循环也可以在单级接通的起动机中在啮合过程与起动过程没有断耦联的情况下实现，为此提高起动机的卸载转速，优选同样提高至与对应于电机空转转速大致相当的转速。这个转速提高也可以一次或在需要时多次地执行，直到达到所期望的层的减小。

如果在换向器上产生的铜锈对于足够的润滑来说太少时，可以通过一次或多次短时间、大电流且低转速的通电循环增加铜锈。仍然以内燃机起动机为例，这种形式的增厚铜锈层至少在两级啮合的起动机中能够很容易地实现，因为转速、电流大小和其持续时间可以与啮合分开地控制。在单级啮合起动机中，起动过程可以为此在短时间大电流通电以后中断并重复，但是由此会产生不期望的噪声并且尤其增加啮合系统的磨损。通过影响直流电机换向系统铜锈厚度的措施还实现了，所选的电刷的材料组分使得一旦在电机投入运行以后就能实现换向系统的足够的润滑。为了使换向系统的基本润滑更强可以增加不同电刷材料的组分，这在电机运行中达到足够的铜锈以后通过按照本发明的措施保持在可给定的、最佳的数值上。

附图说明

由从属权利要求和实施例描述给出按照本发明方法的其它细节和有利的设计，在附图中示出实施例并且在下面的描述中详细解释。

附图中：

图1示出了具有串联激励绕组的位移-螺旋起动机的原理图，

图2示出了具有串联励磁绕组或者具有永磁激励的直流马达的示意性特性曲线图，

图3示出了在起动内燃机时起动机马达的转速与电流的变化，

图4示出了直流电机主电流回路的示意图，