[发明专利]用于直流励磁有刷电机且能够有针对性地散热的碳刷单元

说明书

本发明涉及一种用于直流励磁有刷电机的碳刷单元，所述碳刷单元包括碳刷(1)和刷盒(2)，所述刷盒(2)构造成用于容纳所述碳刷(1)，所述碳刷(1)的外侧(4)和/或所述刷盒(2)的内侧(5)构造成使得在所述碳刷单元在装配状态下，在所述碳刷(1)的所述外侧(4)和所述刷盒(2)的所述内侧(5)之间限定有接触区域和位于所述接触区域之间用于散热的空气通道(10)，并且所述接触区域小于所述刷盒(2)的所述内侧(5)的总面积的60％，其中，所述碳刷(1)的所述外侧(4)具有纳米结构，所述纳米结构构成所述接触区域和所述空气通道。

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于直流励磁有刷电机的碳刷单元以及一种直流励磁有刷电机。

背景技术

在换向器式电机中，电流通过施加在换向器上的碳刷从电源或控制装置供应，所述换向器被分成多个片层，用于使电流转向。所述片层在换向器的周向上彼此绝缘，并且当由电枢绕组、电机轴和换向器构成的转子转动时，通过碳刷连续通电。已知的是，碳刷容纳在刷盒中或在刷盒中被引导。所述刷盒设置在电刷架的支承板上并且沿径向或轴向定向。从保持在刷盒中的碳刷向保持在支承板上的电气构件分别引出连接绞合线。碳刷以确定的公差条件设置在刷盒中，由此形成间隙。所述间隙通过碳刷的接触表面补偿。在实际运行中，碳刷通过压紧弹簧压紧到直流电机的换向器片层上。

碳刷在刷盒中的正确放置对于片层的可靠接触至关重要。在电机持续运行时，温度会升高，并且高温可能会使得碳刷粘附或粘合在刷盒上，这对于电机的运行特性产生负面影响。

由现有技术已知的是，使用由黄铜制成的昂贵的刷盒，所述刷盒具有金属散热片，并由此将热量散出。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于直流励磁有刷电机的碳刷单元，碳刷在与温度无关的情况下在电刷架的刷盒中处于稳定位置。

所述目的通过具有权利要求1的特征的用于直流励磁有刷电机的碳刷单元来实现。在从属权利要求中给出本发明有利的改进方案。

因此，提供一种用于直流励磁有刷电机的碳刷单元，所述碳刷单元包括碳刷和刷盒，所述刷盒构造成用于容纳所述碳刷，所述碳刷的外侧和/或所述刷盒的内侧构造成使得所述碳刷单元在装配状态下，在所述碳刷的外侧和所述刷盒的内侧之间限定有接触区域和位于所述接触区域之间用于散热的空气通道，并且所述接触区域小于所述刷盒的内侧的总面积的60％，优选小于40％。所述碳刷的外侧具有纳米结构，所述纳米结构构成所述接触区域和所述空气通道。通过所述空气通道可以有针对性地散热，由此可以防止碳刷粘附在刷盒中。

优选地，所述纳米结构通过激光干涉法制作。这里所述纳米结构优选具有在500nm至2000nm之间的范围内的结构周期。所述纳米结构可以具有球形、棱锥形和/或人字拱形的凸起。所述接触区域优选为点状或线状。在一个优选的实施例中，所述纳米结构以鲨鱼皮的方式构成。还可以提供由具有例如三八面体式的八面体层的表面涂层形成的纳米结构。

所述空气通道也可以通过刷盒内侧的表面的起伏结构构成，该起伏结构优选具有在0.1mm至10mm的范围内的结构周期。

此外，还提供一种用于直流励磁有刷电机的碳刷单元，所述碳刷单元包括碳刷和刷盒，所述刷盒构造成用于容纳所述碳刷，所述碳刷的外侧和/或所述刷盒的内侧构造成使得所述碳刷单元在装配状态下，在所述碳刷的所述外侧和所述刷盒的所述内侧之间限定有接触区域和位于所述接触区域之间用于散热的空气通道，并且所述接触区域小于所述刷盒的所述内侧的总面积的60％，优选小于40％。所述接触区域和空气通道由碳刷和/或刷盒的适当的几何形状形成。所述空气通道或所述接触区域的大小在毫米范围内。为了支持散热，在碳刷的外侧在接触区域中施加高导热性的材料。