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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Motor, einen Kommutator, der
in dem Motor vorgesehen ist, ein Kurzschlusselement, das in dem
Kommutator vorgesehen ist, und ein Verfahren zur Herstellung des
Kommutators.
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Wenn
ein Motor, bei dem elektrischer Strom über Bürsten, die an Segmenten eines
Kommutators gleiten, zugeführt
wird, angetrieben wird, kann eine Funkenentladung zwischen dem Kommutator
den Bürsten
auftreten. Die Funkenentladung ist einer der Faktoren, die die Standzeit
bzw. Lebensdauer der Bürsten
verkürzt.
Daher weisen einige Motoren des Standes der Technik einen Varistor
oder ein Überspannungsabsorptionselement
auf, um eine Funkenentladung zu verhindern. Der Varistor ist elektrisch zwischen
den Enden jeder Ankerwicklung, die Teil des Motors ist, eingesetzt.
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Beispielsweise
offenbart die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2005-5 293
einen Motor, bei dem ein Varistor an einem Kommutator befestigt
ist. Der Kommutator weist einen zylindrischen Isolationskörper, der
im Presssitz um die Drehwelle des Motors herum angebracht ist, und
drei Segmente auf, die an der äußeren Umfangsfläche des Isolationskörpers befestigt
sind. Jedes der drei Segmente ist an einem Ende einer der Ankerwicklungen des
Motors angeschlossen. Bürsten
zur Zuführung von
Strömen
zu den Ankerwicklungen gleiten auf den Segmenten. Eine Bürstenfahne
erstreckt sich nach außen
in radialer Richtung von einem Ende jedes Segments in Längsrichtung.
Ein ringförmiger
Varistor ist an den Bürstenfahnen
angeordnet. Ein Kontaktstück,
das am distalen Ende jeder Bürstenfahne
gebildet ist, ist gebogen, sodass der Varistor dicht zwischen den
Bürstenfahnen
und den Kontaktstücken festgehalten
ist. Dies schließt
den Varistor elektrisch an den Segmenten an, und der Varistor ist
zwischen den Enden jeder Ankerwicklung angeordnet.
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Die
Struktur, bei der ein Varistor zwischen den Enden jeder Ankerwicklung
eingesetzt ist, kann bei einem mehrpoligen Motor, wie beispielsweise dem
in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2005-137 193
offenbarten Motor, Anwendung finden. Der in dieser Veröffentlichung
offenbarte Motor weist Segmente auf, deren Anzahl die Anzahl der
Ankerwicklungen multipliziert mit einer ganzen Zahl größer als
1 ist. Die Enden jeder Ankerwicklung sind an einem vorbestimmten
benachbarten Paar von Segmenten angeschlossen. Die Veröffentlichung
offenbart als ein Beispiel einen Motor mit sechs Permanentmagneten
und acht Ankerwicklungen. Von den vierundzwanzig Segmenten des Motors
sind die Segmente gleichen Potentials kurz geschlossen, und somit
ist die Anzahl der Bürsten
zwei.
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Wenn
jedoch die Struktur, bei der ein Varistor elektrisch zwischen den
Enden jeder Ankerwicklung angeordnet ist, bei dem in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2005-137 193 offenbarten Motor Anwendung findet, ist ein Anschlussabschnitt
zwischen jedem Ende der Ankerwicklungen und dem Varistor (d.h. zwischen
dem Varistor und jedem Segment, an dem eines der Enden der Ankerwicklungen
angeschlossen ist) notwendig, und entspricht die Anzahl der benötigten Anschlussabschnitte
der Anzahl der Enden der Ankerwicklungen, d.h. der Anzahl der Wicklungen
multipliziert mit zwei. Wenn beispielsweise die Anzahl der Wicklungen
acht ist, werden sechzehn Anschlussabschnitte zwischen den Enden
der Ankerwicklungen und dem Varistor benötigt. In dem Falle eines mehrpoligen
Motors mit einer größeren Anzahl
von Ankerwicklungen nimmt die Anzahl der Verbindungsabschnitte entsprechend
zu. Dies gestaltet das Herstellungsverfahren für den Kommutator kompliziert.
Der in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2005-137 193
offenbarte Motor weist mehr Pole auf als der in der offengelegten
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2005-5 293 offenbarte Motor. Somit weist der Motor der Veröffentlichung
Nr. 2005-137 193 eine größere Anzahl
von Kontaktstücken
zum Halten des Varistors mit den Bürstenfahnen auf als die Anzahl
der Kontaktstücke
des Motors der Veröffentlichung
Nr. 2005-5 293. Je größer die
Anzahl der Kontaktstücke
ist, desto komplizierter wird das Verfahren für die Befestigung eines Varistors
an Kommutator durch das Biegen der Kontaktstücke.
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Wie
oben angegeben ist es wahrscheinlich, dass eine Vergrößerung der
Anzahl der Anschlussabschnitte und der Kontaktstücke zu einer Herabsetzung der
Produktivität
der Kommutatoren führt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kommutator mit
einem Überspannungsabsorptionselement
zu schaffen, der eine verbesserte Produktivität aufweist. Eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Motor, der mit dem Kommutator
ausgestattet ist, ein Kurzschlusselement, das in dem Kommutator
verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung des Kommutators
zu schaffen.
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Unter
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kommutator
geschaffen, der an einer Mehrzahl von Ankerwicklungen angeschlossen ist.
Der Kommutator weist in Umfangsrichtung angeordnete Segmente, Kurzschlussleiter
und ein Überspannungsabsorptionselement
auf. Die Anzahl der Segmente ist ein Mehrfaches der Anzahl der Ankerwicklungen.
Die Segmente weisen eine Mehrzahl von Paaren von Segmenten auf.
Die Segmente in jedem Paar sind in Umfangsrichtung einander benachbart.
Jedes Segment in jedem Paar ist an einem Ende der Enden einer entsprechenden
Wicklung der Ankerwicklungen angeschlossen. Die Anzahl der Kurzschlussleiter
ist die gleiche wie die Anzahl der Ankerwicklungen. Jeder Kurzschlussleiter
schließt Kurzschlusssegmente,
die sich auf dem gleichen Potential befinden, miteinander kurz.
Der Widerstand des Überspannungsabsorptionselements
variiert, um so die zwischen den Segmenten und einer Stromzuführungsbürste, die
auf den Segmenten gleitet, gebildete Funkenentladung zu reduzieren.
Jeder Kurzschlussleiter ist entweder direkt oder über ein
entsprechendes Segment der Segmente am Überspannungsabsorptionselement
angeschlossen, sodass das Überspannungsabsorptionselement
elektrisch zwischen den Enden jeder Ankerwicklung angeordnet bzw.
eingesetzt ist.
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Unter
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Motor geschaffen,
der einen Stator, eine Stromzuführungsbürste zur
Zuführung von
Strom und einen Anker der im Inneren des Stators drehbar angeordnet
ist, aufweist. Der Stator weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung
angeordneten Permanentmagneten auf. Der Anker weist eine Mehrzahl
von Ankerwicklungen und einen Kommutator auf. Der Kommutator weist
in Umfangsrichtung angeordnete Segmente, Kurzschlussleiter und ein Überspannungsabsorptionselement
auf. Die Anzahl der Segmente ist ein Mehrfaches der Anzahl der Ankerwicklungen.
Die Segmente weisen eine Mehrzahl von Paaren von Segmenten auf.
Die Segmente in jedem Paar sind in Umfangsrichtung einander benachbart.
Jedes Segment in jedem Paar ist an einem Ende der Enden der entsprechenden
Wicklung der Ankerwicklungen angeschlossen. Die Anzahl der Kurzschlussleiter
ist die gleiche wie die Anzahl der Ankerwicklungen. Jeder Kurzschlussleiter
schließt die
Segmente, die sich auf dem gleichen Potential befinden, miteinander
kurz. Der Widerstand des Überspannungsabsorptionselements
variiert, um so die zwischen den Segmenten und der Stromzuführungsbürste gebildete
Funkenentladung zu reduzieren. Jeder Kurzschlussleiter ist entweder
direkt oder über
ein entsprechendes Segment der Segmente am Überspannungsabsorptionselement
angeschlossen, sodass das Überspannungsabsorptionselement elektrisch
zwischen den Enden jeder Ankerwicklung eingesetzt ist.
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Unter
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kommutator
geschaffen, der einen Kommutatorhauptkörper, ein Kurzschlusselement und
ein Überspannungsabsorptionselement
aufweist. Der Kommutatorhauptkörper
weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten
auf. Das Kurzschlusselement weist zwei Kurzschlussbauteile auf.
Jedes Kurzschlussbauteil weist einen Satz von äußeren Anschlüssen, einen
Satz von inneren Anschlüssen
und einen Satz von Kopplungsabschnitten auf. Jeder äußere Anschluss
in jedem Satz der äußeren Anschlüsse ist
an einem entsprechenden Segment der Segmente angeschlossen. Der
Satz der äußeren Anschlüsse und
der Satz der inneren Anschlüsse
jedes Kurzschlussbauteils sind konzentrisch angeordnet. Jeder äußere Anschluss jedes
Kurzschlussbauteils ist an einem der inneren Anschlüsse, der
um einen vorbestimmten Winkelabstand versetzt ist, desselben Kurzschlussbauteils über einen
entsprechenden Kopplungsabschnitt der Kopplungsabschnitte desselben
Kurzschlussbauteils angekoppelt. Die Kurzschlussbauteile sind derart
laminiert, dass sich die Kopplungsabschnitte eines Kurzschlussbauteils
und die Kopplungsabschnitte des anderen Kurzschlussbauteils in kreuzender
Weise derart erstrecken, dass die Sätze der äußeren Anschlüsse der
beiden Kurzschlussbauteile eine Flächenberührung miteinander bilden und
die Sätze
der inneren Anschlüsse
der beiden Kurzschlussbauteile eine Flächenberührung miteinander bilden, während die
Sätze der
Kopplungsabschnitte der beiden Kurzschlussbauteile einander nicht
berühren.
Der Widerstand des Überspannungsabsorptionselements
variiert, um so die zwischen den Segmenten und der Stromzuführungsbürste, die
an den Segmenten gleitet, gebildete Funkenentladung zu reduzieren.
Das Überspannungsabsorptionselement
ist einstückig
mit den in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der äußeren Anschlüsse oder
mit den in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der inneren Anschlüsse gebildet,
die zwischen den benachbarten Anschlüssen anzuordnen sind, wodurch
die benachbarten Anschlüsse
elektrisch angeschlossen sind.
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Unter
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kurzschlusselement
geschaffen, das zwei Kurzschlussbauteile aufweist. Jedes Kurzschlussbauteil
weist einen Satz von äußeren Anschlüssen, einen
Satz von inneren Anschlüssen
und einen Satz von Kopplungsabschnitten auf. Jeder äußere Anschluss
in jedem Satz der äußeren Anschlüsse ist
an einem entsprechenden Segment einer Mehrzahl von Segmenten des
Kommutators angeschlossen. Der Satz der äußeren Anschlüsse und
der Satz der inneren Anschlüsse
jedes Kurzschlussbauteils sind konzentrisch angeordnet. Jeder äußere Anschluss
jedes Kurzschlussbauteils ist an einem der inneren Anschlüsse, der
um einen vorbestimmten Winkelabstand versetzt ist, desselben Kurzschlussbauteils über einen
entsprechenden Kopplungsabschnitt der Kopplungsabschnitte desselben
Kurzschlussbauteils angekoppelt. Die Kurzschlussbauteile sind derart
laminiert, dass sich die Kopplungsabschnitte eines Kurzschlussbauteils
und die Kopplungsabschnitte des anderen Kurzschlussbauteils in kreuzender
Weise derart erstrecken, dass die Sätze der äußeren Anschlüsse der
beiden Kurzschlussbauteile eine Flächenberührung miteinander bilden und die
Sätze der
inneren Anschlüsse
der beiden Kurzschlussbauteile eine Flächenberührung miteinander bilden, während die
Sätze der
Kopplungsabschnitte der beiden Kurzschlussbauteile einander nicht
berühren.
Ein Überspannungsabsorptionselement
ist einstückig
mit den in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der äußeren Anschlüsse oder
mit den in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der inneren Anschlüsse gebildet,
die zwischen den benachbarten Anschlüssen anzuordnen sind, wodurch
die benachbarten Anschlüsse
elektrisch angeschlossen sind. Der Widerstand des Überspannungsabsorptionselements
variiert, um so die zwischen den Segmenten und einer Stromzuführungsbürste, die
an den Segmenten gleitet, gebildete Funkenentladung zu reduzieren.
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Unter
einem fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Kommutators geschaffen. Der Kommutator weist einen Kommutatorhauptkörper, ein
Kurzschlusselement und ein Überspannungsabsorptionselement auf.
Der Kommutatorhauptkörper
weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten
auf. Das Kurzschlusselement weist zwei Kurzschlussbauteile auf.
Jedes Kurzschlussbauteil weist einen Satz von äußeren Anschlüssen, einen
Satz von inneren Anschlüssen
und einen Satz von Kopplungsabschnitten auf. Jeder äußere Anschluss
in jedem Satz der äußeren Anschlüsse ist
an einem entsprechenden Segment der Segmente angeschlossen. Der
Satz der äußeren Anschlüsse und
der Satz der inneren Anschlüsse
jedes Kurzschlussbauteils sind konzentrisch angeordnet. Jeder äußere Anschluss jedes
Kurzschlussbauteils ist an einem der inneren Anschlüsse, der
um einen vorbestimmten Winkelabstand versetzt ist, desselben Kurzschlussbauteils über einen
entsprechenden Kopplungsabschnitt der Kopplungsabschnitte desselben
Kurzschlussbauteils angekoppelt. Die Kurzschlussbauteile sind derart
laminiert, dass sich die Kopplungsabschnitte eines Kurzschlussbauteils
und die Kopplungsabschnitte des anderen Kurzschlussbauteils in kreuzender
Weise derart erstrecken, dass die Sätze der äußeren Anschlüsse der
beiden Kurzschlussbauteile eine Flächenberührung miteinander bilden und
die Sätze
der inneren Anschlüsse
der beiden Kurzschlussbauteile eine Flächenberührung miteinander bilden, während die
Sätze der
Kopplungsabschnitte der beiden Kurzschlussbauteile einander nicht
berühren.
Der Widerstand des Überspannungsabsorptionselements
variiert, um so die zwischen den Segmenten und einer Stromzuführungsbürste, die
an den Segmenten gleitet, gebildete Funkenentladung zu reduzieren.
Das Verfahren umfasst: das Vorsehen eines Pulvermaterials des Überspannungsabsorptionselements
zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der äußeren Anschlüsse oder
zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der inneren
Anschlüsse
der laminierten Kurzschlussbauteile; und das Pressen und Erhitzen
des Pulvermaterials, das zwischen den benachbarten äußeren Anschlüssen oder
zwischen den benachbarten inneren Anschlüssen vorgesehen ist, wodurch
das Überspannungsabsorptionselement
gebildet wird, das die benachbarten äußeren Anschlüsse aneinander
oder die benachbarten inneren Anschlüsse aneinander elektrisch anschließt.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, die die Prinzipien der Erfindung beispielhaft
zeigen.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten
unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung gegenwärtig bevorzugter
Ausführungsformen
zusammen mit den beigefügten
Zeichnungen zu verstehen, in denen zeigen:
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1 einen
radialen Schnitt, der einen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 einen
axialen Schnitt durch den in 1 dargestellten
Motor;
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3 eine
Draufsicht auf einen Kommutator des in 1 dargestellten
Motors;
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4A einen
axialen Schnitt durch den in 3 dargestellten
Kommutator (Schnitt entlang der Linie A1-A1 von 5);
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4B eine
teilweise vergrößerte Darstellung
zu 4A;
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5 eine
Draufsicht auf ein Kurzschlusselement des in 1 dargestellten
Motors;
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6 ein
Anschlussschema des in 1 dargestellten Motors;
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7 eine
Draufsicht mit der Darstellung eines Kommutators gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Anschlussschema des Motors gemäß der zweiten
Ausführungsform;
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9A einen
axialen Schnitt durch einen Kommutator gemäß einer dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung (Schnitt entlang der Linie A2-A2 von 10);
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9B und 9C teilweise
vergrößerte Ansichten
zu 19A;
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10 eine
Ansicht von unten mit der Darstellung des Kommutators gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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11 ein
Anschlussschema des Motors gemäß der dritten
Ausführungsform;
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12 einen
radialen Schnitt mit der Darstellung eines Motors gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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13 einen
axialen Schnitt durch den in 12 dargestellten
Motor;
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14A einen axialen Schnitt durch einen Kommutator
des in 12 dargestellten Motors;
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14B eine teilweise vergrößerte Ansicht zu 14A;
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15 eine
teilweise vergrößerte Ansicht des
Kommutators des in 12 dargestellten Motors mit
der Darstellung eines Anschlusszustandes eines äußeren Anschlusses und eines
Segments;
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16 eine
Ansicht von unten auf den Kommutator des in 12 dargestellten
Motors;
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17 eine
Draufsicht auf ein Kurzschlussbauteil des in 12 dargestellten
Motors;
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18 ein
Anschlussschema des in 12 dargestellten Motors;
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19 eine
Draufsicht auf ein Kurzschlussbauteil des in 12 dargestellten
Motors, mit dem ein Varistor einstückig gebildet ist;
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20A einen axialen Schnitt durch einen Kommutator
gemäß einer
weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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20B eine teilweise vergrößerte Darstellung zu 20A; und
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21 eine
Ansicht von unten auf den in 20A dargestellten
Kommutator.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Es
wird jetzt eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben.
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1 ist
ein radialer Schnitt, der einen Motor 101 gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, und 2 ist ein axialer Schnitt durch
den Motor 101. Wie in 1 und 2 dargestellt
ist, weist der Motor 101 einen Stator 102 und
einen Anker 103 auf, der im Inneren des Stators 102 angeordnet
ist. Ein Wicklungsgehäuse 104,
das den Stator 102 bildet, ist als Zylinder mit einem Boden
ausgebildet und weist sechs Permanentmagnete 105 auf, die
an der inneren Umfangsfläche
befestigt sind. Die Permanentmagnete 105 sind in gleichen
Winkelabständen
in Umfangsrichtung des Wicklungsgehäuses 104 angeordnet.
Die Anzahl der Pole P, die durch die sechs Permanentmagnete 105 gebildet
sind, ist sechs. Die Öffnung
des Wicklungsgehäuses 104 ist
durch einen im Wesentlichen scheibenförmigen Endrahmen 106 verschlossen.
Der Endrahmen 106 stützt
eine Anodenbürste
B1 und eine Kathodenbürste
B2 ab, die als Bürsten
für die
Zuführung
von elektrischem Strom dienen, die mit einer äußeren Energiequelle verbunden
sind.
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Der
Anker 103 ist innenseitig der sechs Permanentmagneten 105 angeordnet.
Eine Drehwelle 107 des Ankers 103 ist über Lager 108a, 108b drehbar
abgestützt,
die am Zentrum des Bodens des Wicklungsgehäuses 104 bzw. am Zentrum
des Endrahmens 106 befestigt sind. Ein Ende der Drehwelle 107 erstreckt
sich vom Zentrum des Endrahmens 106 aus in Richtung zum Äußeren des
Wicklungsgehäuses 104.
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Ein
Ankerkern K ist an der Drehwelle 107 befestigt. Der Ankerkern
K ist so angeordnet, dass er den Permanentmagneten 105 in
radialer Richtung zugewandt ist. Wie in 1 dargestellt
ist, weist der Ankerkern K acht Zähne T1 bis T8 auf, die sich
in radialer Richtung der Drehwelle 107 erstrecken. Acht Schlitze
S1 bis S8 sind jeweils zwischen einem benachbarten Paar der Zähne T1 bis
T8 in Umfangsrichtung der Drehwelle 107 gebildet. Der Motor 101 der
vorliegenden Ausführungsform
weist acht Wicklungen M1 bis M8 auf. Nachfolgend ist die Anzahl
der Wicklungen mit dem Symbol C bezeichnet. Die Wicklungen M1 bis
M8 sind jeweils im Wege eines konzentrierten Wickelns derart um
die Zähne
T1 bis T8 herum gewickelt, dass jede der Wicklungen M1 bis M8 durch
die entsprechenden zwei Schlitze der Schlitze S1 bis S8 hindurchgeführt ist.
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Wie
in 2 dargestellt ist, ist ein Kommutator C1 an dem
Bereich der Drehwelle 107 befestigt, der zwischen dem Endrahmen 106 und
dem Ankerkern K angeordnet ist. Der Kommutator C1 ist an den Enden
der Wicklungen M1 bis M8 angeschlossen. Der Kommutator C1 weist
einen zylindrischen Isolationskörper 31 auf,
der im Presssitz um die Drehwelle 107 herum angebracht
ist. Wie in 3 dargestellt ist, ist eine
Mehrzahl von zungenförmigen
Segmenten 1 bis 24 (deren Anzahl bei der vorliegenden
Ausführungsform
vierundzwanzig ist) an der äußeren Umfangsfläche des
Isolationskörpers 31 vorgesehen.
Die Segmente 1 bis 24 sind in gleichen Winkelabständen entlang
der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet.
Zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Segmente 1 bis 24 besteht
ein Zwischenraum. Die Anodenbürste
B1 und die Kathodenbürste
B2 gleiten auf den Segmenten 1 bis 24 (s. 2)
von radial außen.
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Wie
in 3 und 4A dargestellt ist, weist jedes
der Segmente 1 bis 24 einen Hauptkörpervorsprung 32 an
einem Ende in Axialrichtung des Isolationskörpers 31 (am bei Betrachtung
in 4A unteren Ende) auf. Jeder Hauptkörpervorsprung 32 steht
in radialer Richtung des Isolationskörpers 31 von einem
der Segmente 1 bis 24 nach außen vor. Die Aufgabe der Hauptkörpervorsprünge 32 ist
es, ein Kurzschlusselement 40, das nachfolgend erörtert wird,
an den Segmenten 1 bis 24 anzuschließen. Jeder
Hauptkörpervorsprung 32 ist
an einem Ende des entsprechenden Segments der Segmente 1 bis 24 in Umfangsrichtung
des Isolationskörpers 31 (bei
Betrachtung in 3 an der im Uhrzeigersinn vorderen Seite)
angeordnet.
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Wie
in 4A und 4B dargestellt
ist, ist das Kurzschlusselement 40 an einer Endfläche des Isolationskörpers 31 angeordnet,
die dem Ankerkern K zugewandt ist (s. 2). Das
Kurzschlusselement 40 bildet acht Kurzschlussleiter 41 bis 48 (s. 6). Jeder
der Kurzschlussleiter 41 bis 48 schließt die Segmente 1 bis 24,
die am gleichen Potential liegen, miteinander kurz. Das Kurzschlusselement 40 ist durch
zwei Kurzschlussbauteile 51, 52 und ein Isolationselement 53 gebildet.
Die Kurzschlussbauteile 51, 52 sind durch Stanzen
von leitfähigem
Material gebildet und weisen die gleiche Gestalt auf. Wie in 5 dargestellt
ist, weist jedes Kurzschlussbauteil 51 im Wesentlichen
rechteckige äußere Anschlüsse 51a auf,
die entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. In gleicher Weise weist jedes Kurzschlussbauteil 52 im
Wesentlichen rechteckige äußere Anschlüsse 52a auf,
die entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. Die Anzahl jedes Satzes der Anschlüsse 51a, 52a ist
die gleiche wie die Anzahl der Segmente und ist bei dieser Ausführungsform
vierundzwanzig. Die Breite jedes äußeren Anschlusses 51a, 52a in Umfangsrichtung
ist etwas kleiner als die Breite jedes Segments 1 bis 24 in
Umfangsrichtung. Ein Vorsprung 51b, der radial nach außen vorsteht,
ist an einem der umfangsseitigen Enden jedes äußeren Anschlusses 51a (bei
Betrachtung in 5 an der im Uhrzeigersinn vorderen
Seite) gebildet. Ein Vorsprung 53b, der radial nach außen vorsteht,
ist an einem der umfangsseitigen Enden jedes äußeren Anschlusses 52a (bei
Betrachtung in 5 an der im Uhrzeigersinn vorderen
Seite) gebildet. Bei Betrachtung in Axialrichtung des Isolationskörpers 31 weisen die
Vorsprünge 51b, 52b dieselbe
Gestalt wie diejenige der Hauptkörpervorsprünge 32 (s.
Fig. 3) auf.
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Sechzehn
der vierundzwanzig der äußeren Anschlüsse 52a,
d.h. die äußeren Anschlüsse 52a ausgenommen
acht von diesen, die in gleichen Winkelabständen entlang der Umfangsrichtung
der Isolationskörpers 31 angeordnet
sind, weisen je eine Anschlussklaue 52c an einem Ende in
Umfangsrichtung (bei Betrachtung in 5 an dem
entgegen dem Uhrzeigersinn gelegenen Ende) auf. Jede Anschlussklaue 52c weist
ein abgebogenes Stück 52d am
distalen Ende auf, das parallel zur Axialrichtung des Isolationskörpers 31 verläuft, bevor
die Wicklungen M1 bis M8 gewickelt werden.
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Innenseitig
der äußeren Anschlüsse 51a sind
im Wesentlichen rechteckige innere Anschlüsse 51e, die kleiner
als die äußeren Anschlüsse 51a sind, in
Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet.
Die Anzahl der inneren Anschlüsse 51e ist gleich
derjenigen der Segmente (bei dieser Ausführungsform vierundzwanzig).
Jeder äußere Anschluss 51a befindet
sich in der gleichen umfangsseitigen Position wie einer der inneren
Anschlüsse 51e.
Das heißt,
die sich radial erstreckenden Mittellinien eines der äußeren Anschlüsse 51a und
des entsprechenden inneren Anschlusses 51e, die in radialer
Richtung des Isolationskörpers 31 einander
zugewandt sind, fluchten miteinander. Jeder äußere Anschluss 51a ist
an den einen entsprechenden inneren Anschluss 51a, der
um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, über einen Kopplungsabschnitt 51f angekoppelt,
der entlang einer Evolutenkurve gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform
ist der vorbestimmte Winkel sechzig Grad, was einem Winkel entspricht, der
vier der inneren Anschlüsse 51e enthält. Die äußeren Anschlüsse 51a,
die inneren Anschlüsse 51e und
die Kopplungsabschnitte 51f sind im Wesentlichen in einer
gemeinsamen Ebene angeordnet.
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In
gleicher Weise sind innenseitig der äußeren Anschlüsse 52a im
Wesentlichen rechteckige innere Anschlüsse 52e, die kleiner
als die äußeren Anschlüsse 52a sind,
in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet.
Die Anzahl der inneren Anschlüsse 52e ist
gleich derjenigen der Segmente (bei dieser Ausführungsform vierundzwanzig).
Jeder äußere Anschluss 52a befindet
sich in der gleichen umfangsseitigen Position wie einer der inneren
Anschlüsse 52e.
Das heißt,
die sich radial erstreckenden Mittellinien eines der äußeren Anschlüsse 52a und
des entsprechenden inneren Anschlusses 52e, die in radialer
Richtung des Isolationskörpers 31 einander
zugewandt sind, fluchten miteinander. Jeder äußere Anschluss 52a ist
an den einen entsprechenden inneren Anschluss 52a, der
um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, über einen Kopplungsabschnitt 52f angekoppelt,
der entlang einer Evolutenkurve gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform
ist der vorbestimmte Winkel sechzig Grad, was einem Winkel entspricht,
der vier der inneren Anschlüsse 52e enthält. Die äußeren Anschlüsse 52a,
die inneren Anschlüsse 52e und
die Kopplungsabschnitte 52f sind im Wesentlichen in einer
gemeinsamen Ebene angeordnet.
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Die
Kurzschlussbauteile 51, 52, die wie oben beschrieben
gestaltet sind, werden in einer solchen Weise laminiert, dass die
Kopplungsabschnitte 51f, 52f bei Betrachtung in
axialer Richtung des Isolationskörpers 31 in
entgegengesetzten Richtungen derart versetzt sind, dass die Kopplungsabschnitte 51f, 52f einander
kreuzen. Wie in 4B dargestellt ist, bilden in
den laminierten Kurzschlussbauteilen 51, 52 die äußeren Anschlüsse 51a, 52a eine
Flächenberührung in
der Richtung der Laminierung. Auch die inneren Anschlüsse 51e, 52e bilden
einen Flächenkontakt
in der Richtung der Laminierung. Andererseits berühren die
Kopplungsabschnitte 51f, 52f einander in der Richtung
der Laminierung nicht. Nach ihrer Laminierung in axialer Richtung
werden die Kurzschlussbauteile 51, 52 beispielsweise
durch Punktlöten
der äußeren Anschlüsse 51a, 52a miteinander und
der inneren Anschlüsse 51e, 52e miteinander
integriert.
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In
den integrierten Kurzschlussbauteilen 51, 52 weisen
die Leiter 41 bis 48 (s. 6), die
je ausgewählte
Segmente der Segmente 1 bis 24 kurzschließen, die
sich auf demselben Potential befinden, je drei der äußeren Anschlüsse 51a,
drei der äußeren Anschlüsse 52a, drei
der inneren Anschlüsse 51e, drei
der inneren Anschlüsse 52e,
drei der Kopplungsabschnitte 51f und drei der Kopplungsanschlüsse 52f auf.
Insbesondere sind die drei äußeren Anschlüsse 51a in
gleichen Winkelabständen
entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 (in einem
Abstand von 120°)
angeordnet, und sind die drei inneren Anschlüsse 51e mit den drei äußeren Anschlüssen 51a über die
entsprechenden Kopplungsabschnitte 51f verbunden. Die drei äußeren Anschlüsse 52a sind
in axialer Richtung an den drei äußeren Anschlüssen 51a anlaminiert,
und die drei inneren Anschlüsse 52e sind
in Axialrichtung an den drei inneren Anschlüssen 51e anlaminiert.
Die drei Kopplungsabschnitte 52f koppeln die drei äußeren Anschlüsse 52a an
den drei inneren Anschlüssen 52e an.
Beispielsweise ist der Kurzschlussleiter 41, der die drei
Segmente 1, 9, 17, die sich auf dem gleichen Potential
befinden, kurzschließt,
durch die äußeren Anschlüsse 51a, 52a,
die inneren Anschlüsse 51e, 52e und
die Kopplungsabschnitte 51f, 52f gebildet, die
durch stark ausgezogene Linien und durch stark unterbrochene Linien
in 5 verbunden sind.
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Das
Isolationselement 53, das aus einem isolierenden Harzmaterial
besteht, wird gebildet, um den Spalt zwischen den äußeren Anschlüssen 51a, 52a,
den inneren Anschlüssen 51e, 52e und
den Kopplungsabschnitten 51f, 52f zu füllen. Daher
ist, wie in 4B dargestellt ist, das Isolationselement 53 zwischen
den Kopplungsabschnitten 51f und den Kopplungsabschnitten 52f die
in Richtung der Laminierung fluchten, angeordnet, und trennt es
die Kopplungsabschnitte 51f, 52f zuverlässig voneinander. Das
Isolationselement 53 verhindert auch, dass sich keines
der in Umfangsrichtung benachbarten Paare der Anschlüsse gegenseitig
berührt.
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Das
Kurzschlusselement 40 ist an die Segmente 1 bis 24 durch
integrales Ankoppeln der Vorsprünge 51b und
der Vorsprünge 52b an
den entsprechenden Hauptkörpervorsprüngen 32 angeschlossen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind
die sechzehn Segmnte 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17,18, 20, 21, 23, 24,
d.h. die Segmente ausgenommen die acht Segmente 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22,
die in gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind, axial an den äußeren Anschlüssen 52a mit
den Anschlussklauen 52c anlaminiert. Auf diese Weise schließt, wenn
das Kurzschlusselement 40, das die acht Kurzschlussleiter 41 bis 48 bildet,
elektrisch an die Segmente 1 bis 24 angeschlossen
ist, das Kurzschlusselement 40 die Segmente gleichen Potentials
miteinander kurz. Insbesondere schließt, wie in 6 dargestellt
ist, der Kurzschlussleiter 41 die Segmente 1, 9, 17 kurz,
schließt
der Kurzschlussleiter 42 die Segmente 2, 10, 18 kurz,
schließt
der Kurzschlussleiter 43 die Segmente 3, 11, 19 kurz,
schließt
der Kurzschlussleiter 44 die Segmente 4, 12, 20 kurz,
schließt der
Kurzschlussleiter 45 die Segmente 5, 13, 21 kurz, schließt der Kurzschlussleiter 46 die
Segmente 6, 14, 22 kurz, schließt der Kurzschlussleiter 47 die
Segmente 7, 15, 23 kurz, und schließt der Kurzschlussleiter 48 die
Segmente 8, 16, 24 kurz. In dem an den Segmenten 1 bis 24 befestigten
Kurzschlusselement 40 erstrecken sich die Anschlussklauen 52c radial nach
außen
von den äußeren Umfangsflächen der Segmente 1 bis 24 aus,
die am Isolationskörper 31 befestigt
sind.
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Wie
in 2 auch dargestellt ist, weist der Kommutator C1
zwei Varistoren 6l, 62 auf, die an dem Ende angeordnet
sind, das dem Ankerkern K zugewandt ist. Die Varistoren 61, 62 weisen
normalerweise einen höheren
Widerstand als die Wicklungen M1 bis M8 auf. Wenn eine hohe Spannung
angelegt wird, wird der Widerstand der Varistoren 61, 62 schnell
herabgesetzt.
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Wie
in 3 dargestellt ist, weisen die zwei Varistoren 61, 62 Gestaltungen
auf, die in Hinblick auf einen Punkt auf einer Mittelachse L1 des
Isolationskörpers 31 gesehen
auf der Achse L1 symmetrisch sind, und sind sie in Positionen angeordnet,
die in Hinblick auf den Punkt symmetrisch sind. Die Mittelachse
L1 verläuft
durch das radiale Zentrum des Isolationskörpers 31. Insbesondere
sind die Varistoren 61, 62 bogenförmig, und
haben sie ein Krümmungszentrum,
das mit einem Punkt auf der Mittelachse L1 des Isolationskörpers 31 zusammenfällt. Bei
der ersten Ausführungsform
ist der Varistor 61 so angeordnet, dass er fünf der Vorsprünge 52b zugewandt
ist, die nacheinander entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. Insbesondere ist der Varistor 61 so angeordnet, dass er
in axialer Richtung des Isolationskörpers 31 fünf der Vorsprünge 52b zugewandt
ist, die entlang der axialen Richtung des Isolationskörpers 31 mit
den fünf
Hauptkörpervorsprüngen 32 fluchten,
die an den Segmenten 5 bis 9 gebildet sind (s. 4A und 4B).
Der Varistor 62 ist so angeordnet, dass er fünf der Vorsprünge 52b zugewandt
ist, die aufeinander folgend entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. Insbesondere ist der Varistor 62 so angeordnet, dass
er in axialer Richtung des Isolationskörpers fünf der Vorsprünge 52b zugewandt
ist, die entlang der axialen Richtung des Isolationskörpers 31 mit
den fünf
Hauptkörpervorsprüngen 32 fluchten,
die an den Segmenten 17 bis 21 gebildet sind (s. 4A).
Die Umfangsabmessung der Varistoren 61, 62 ist
etwas kleiner als die Umfangsabmessung von fünf der Segmente, die aufeinander
folgend in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. Die radiale Abmessung der Varistoren 61, 62 ist
größer als
die radiale Abmessung der Hauptkörpervorsprünge 32.
Die axiale Abmessung der Varistoren 61, 62 ist
im Wesentlichen gleich der Gesamtdicke der Hauptkörpervorsprünge 32 und
der Vorsprünge 51b, 52b,
die in axialer Richtung des Isolationskörpers 31 laminiert
sind.
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Fünf Anschlusselektrode 61a, 62a,
die als Rechtecke mit abgerundeten Ecken gestaltet sind, sind an
der Fläche
der Varistoren 61, 62 angeordnet, die den Vorsprüngen 52b in
axialer Richtung des Isolationskörpers 31 zugewandt
sind. Die Anschlusselektroden 61a, 62a sind in
gleichen Winkelabständen entlang
der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet,
und die Abstände
sind gleich den Umfangsabständen
der Hauptkörpervorsprünge 32 gewählt. Die
fünf Anschlusselektroden 61a,
die am Varistor 61 vorgesehen sind, sind an den Vorsprüngen 52b angelötet, die
axial mit den Hauptkörpervorsprüngen 32 fluchten,
die an den Segmenten 5 bis 9 gebildet sind. Die
fünf Anschlusselektroden 62a,
die am Varistor 62 vorgesehen sind, sind an den Vorsprüngen 52b angelötet, die
axial mit den Hauptkörpervorsprüngen 32 fluchten,
die an den Segmenten 17 bis 21 gebildet sind.
Wenn die Hauptkörpervorsprünge 32 und
die Vorsprünge 51b, 52b zur
Verbindung der Segmente 1 bis 24 mit dem Kurzschlusselement 40 angelötet sind,
sind auch die Anschlusselektroden 61a, 62a an
den Vorsprüngen 62b angelötet. Wenn
das Kurzschlusselement 40 an den Varistoren 61, 62 angeschlossen
ist, ist jeder der Kurzschlussleiter 4l bis 48 an
mindestens einem der Varistoren 61, 62 angeschlossen,
wie in 6 dargestellt ist.
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Bei
dem oben beschriebenen Kommutator C1 ist jede Anschlussklaue 52c an
dem entsprechenden einen Ende der Enden der Wicklungen M1 bis M8
angeschlossen, wie in 1 dargestellt ist. Spezieller
sind zwei der Anschlussklauen 52c, die einem der acht benachbarten
Paare von Segmenten entlang der Umfangsrichtung des Kommutators
C1 entsprechen, oder die Segmente 2 und 3, die
Segmente 5 und 6, die Segmente 8 und 9,
die Segmente 11 und 12, die Segmente 14 und 15,
die Segmente 17 und 18, die Segmente 20 und 21 und
die Segmente 23 und 24 jeweils an einem der Enden
der entsprechenden einen Wicklung der Wicklung M1 bis M8 angeschlossen.
Beispielsweise sind zwei der Anschlussklauen 52c, die den
Segmenten 2 und 3 entsprechen, jeweils ein einem
der Enden der Wicklung M1 angeschlossen, sodass die Enden der Wicklung
M1 elektrisch an den Segmenten 2 und 3 angeschlossen sind.
Nachdem die Wicklungen M1 bis M8 gewickelt sind, werden die Enden
der Wicklungen M1 bis M8 durch die Anschlussklauen 52c dicht
fest gehalten, indem die gebogenen Teile 52d in Richtung
zu dem radialen Zentrum des Kommutators C1 hin gefaltet werden,
und an den Anschlussklauen 52c beispielsweise im Wege des
Verschmelzens angeschlossen werden.
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Wie
in 6 dargestellt ist, ist bei dem Kommutator C1 der
ersten Ausführungsform
der Varistor 61 direkt an den Kurzschlussleitern 41 und 45 bis 48 angeschlossen,
und ist der Varistor 62 direkt an den Kurzschlussleitern 41 bis 45 angeschlossen.
Auf diese Weise sind die Varistoren 61, 62 elektrisch
zwischen den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeordnet und
am Kurzschlusselement 40 angeschlossen, das die acht Kurzschlussleiter 41 bis 48 bildet.
Da mindestens einer der Varistoren 61, 62 an den
Kurzschlussleitern 41 bis 48 (dem Kurzschlusselement 40)
angeschlossen ist, sind die Enden jeder der Wicklungen M1 bis M8
elektrisch an jedem der Varistoren 61, 62 über die
Kurzschlussleiter 41 bis 48 angeschlossen, und
bilden jede der Wicklungen M1 bis M8 und einer der Varistoren 61, 62 einem
parallelen Kreis.
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Auch
die Anschlusselektrode 61a, die an dem Segment 9 angeschlossen
und an einem umfangsseitigen Ende des Varistors 61 gebildet
ist, ist mit dem gleichen Potential an der Anschlusselektrode 62a angeschlossen,
die an dem Segment 17 angeschlossen ist und an einem umfangsseitigen
Ende des Varistors 62 gebildet ist. In gleicher Weise ist
die Anschlusselektrode 61a, die an dem Segment 5 angeschlossen
und an dem anderen umfangsseitigen Ende des Varistors 61 gebildet
ist, mit dem gleichen Potential an der Anschlusselektrode 62a angeschlossen,
die an dem Segment 21 angeschlossen und an dem anderen
umfangsseitigen Ende des Varistors 61 gebildet ist. Auf
diese Weise ist jeder der Varistoren 61, 62 zwischen
irgendeinem der benachbarten Paare der Segmente 1 bis 24 elektrisch
eingesetzt.
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Nachfolgend
wird die Arbeitsweise des oben beschriebenen Motors 101 beschrieben.
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Wenn
ein elektrischer Strom selektiv den Wicklungen M1 bis M8 von einer äußeren Energiezuführung aus über die
Anodenbürste
B1 und die Kathodenbürste
B2 zugeführt
wird, erzeugen die Wicklungen M1 bis M8 ein sich drehendes Magnetfeld, und
wird der Anker 103 gedreht. Wenn sich der Anker 103 dreht,
wird der Kommutator C1 entsprechend gedreht. Dann richten die Anodenbürste B1
und die Kathodenbürste
B2, die an den Segmenten 1 bis 24 des Kommutators
C1 gleiten, aufeinander folgend die Wicklungen M1 bis M8 gleich.
Wenn es zu diesem Zeitpunkt ein Zeichen einer hohen Spannung zwischen
einer Bürste
und Segmenten gibt, an denen die Enden einer Wicklung, die gerade
gleichgerichtet wird, angeschlossen sind, wird der Widerstand eines der
Varistoren 61, 62, der parallel zu der Wicklung
angeschlossen ist, herabgesetzt, sodass die zwischen dem Kommutator
C1 und der Bürste
gebildete Funkenentladung herabgesetzt wird und der Strom durch einen
der Varistoren 61, 62 fließt. Dies setzt die Spannung
zwischen der Bürste
und den Segmenten herab, an denen die Enden der Wicklung, die gerade gleichgerichtet
wird, angeschlossen sind, was die Funkenentladung unterdrückt. Wenn
die Spannung zwischen der Bürste
und den Segmenten, an denen die Enden der Wicklung, die gerade gleichgerichtet wird,
angeschlossen sind, herabgesetzt wird, kehrt der Widerstand eines
der Varistoren 61, 62 auf einen Wert höher als
der Widerstand der Wicklung zurück.
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Die
erste Ausführungsform
wie oben beschrieben weist die nachfolgend angegebenen Vorteile
auf.
- (1) In dem Kommutator C1 der ersten Ausführungsform
ist der Varistor 61 direkt an die Kurzschlussleiter 41 und 45 bis 48 angeschlossen, und
ist der Varistor 62 direkt an die Kurzschlussleiter 41 bis 45 angeschlossen.
Wenn die Kurzschlussleiter 41 bis 48 an mindestens
einem der Varistoren 61, 62 angeschlossen sind,
sind die Segmente 1 bis 24, die durch die Kurzschlussleiter 41 bis 48 kurz
geschlossen sind, an mindestens einem der Varistoren 61, 62 über die
Kurzschlussleiter 41 bis 48 angeschlossen. Daher
sind von den sechzehn Segmenten 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17, 18, 20, 21, 23, 24,
an denen die Enden der Wicklungen M1 bis M8 angeschlossen sind,
Segmente mit dem gleichen Potential jeweils an mindestens einem
der Varistoren 61, 62 angeschlossen, wenn die
Kurzschlussleiter, an denen die Segmente angeschlossen sind, an
mindestens einem der Varistoren 61, 62 angeschlossen sind,
dies sogar dann, wenn die Segmente nicht direkt an mindestens einem
der Varistoren 61, 62 angeschlossen sind. Als
Folge kann die Anzahl der Anschlussabschnitte zwischen den acht
Paaren der sechzehn Segmente 2 bis 24 und den
Varistoren 61, 62, wobei die Anschlussabschnitte
für die
elektrische Anordnung jedes der Varistoren 61, 62 zwischen
jedem Paar der Segmente, an denen die Enden einer der Wicklungen
M1 bis M8 angeschlossen sind, vorgesehen sind, auf zehn eingestellt
werden, was weniger als die Anzahl der Enden der Wicklungen M1 bis
M8 in dem Motor 101 ist. Das heißt, durch Vorsehen von zehn Anschlussabschnitten
(Anschlusselektroden 61a) zwischen den acht Paaren der
sechzehn Segmente 2 bis 24 und den Varistoren 61, 62 ist
das Herstellungsverfahren für
den Kommutator C1 vereinfacht, und ist die Produktivität des Kommutators
C1 verbessert. Dies verbessert die Produktivität des Motors 101.
- (2) Die Anzahl der Anschlusselektroden 61a, 62a, die
in den Varistoren 61, 62 vorgesehen sind, ist jeweils
fünf. Die
Anschlusselektroden 61a, 62a sind an den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeschlossen,
die an den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Segmenten 5 bis 9 und 17 bis 21 angeschlossen
sind. Diese Konfiguration gestattet es, dass jeder der Varistoren 61, 62 zwischen jedem
in Umfangsrichtung benachbarten Paar von Segmenten 1 bis 24 elektrisch
anzuordnen ist. Da der Varistor 61 an den in Umfangsrichtung aufeinander
folgenden fünf
Segmenten 5 bis 9 über das Kurzschlusselement 40 angeschlossen ist,
können
auch Varistoren, die an den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden
Segmenten 5 bis 9 angeschlossen werden sollten,
als einziger Varistor 61 integriert werden. In gleicher
Weise können,
da der Varistor 62 an die in Umfangsrichtung aufeinander
folgenden fünf
Segmente 17 bis 21 über das Kurzschlusselement 40 angeschlossen
ist, Varistoren, die an die in Umfangsrichtung folgenden Segmenten 17 bis 21 angeschlossen werden
sollten, als einziger Varistor 62 integriert werden. Entsprechend
ist die Anzahl der Bauteile des Kommutators C1 verringert.
- (3) Da die zwei Varistoren 61, 62 Gestaltungen aufweisen,
die in Hinblick auf einen Punkt auf der Mittellinie L1 des Isolationskörpers 31 bei
Betrachtung auf der Achse L1 symmetrisch sind, ist das Gewicht des
Kommutators, der sich zusammen mit der Drehwelle 107 dreht,
gut ausgeglichen. Als Folge wird eine Vibration des Ankers 103,
wenn der Motor 101 angetrieben ist, unterdrückt.
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Nachfolgend
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7 bis 8 beschrieben.
Diejenigen Bauteile, die ähnlich
oder gleich den entsprechenden Bauteilen der ersten Ausführungsform
sind und deren detaillierte Erläuterungen
weggelassen sind, sind mit ähnlichen
oder den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein
Motor der zweiten Ausführungsform weist
einen Kommutator C2, der in 7 dargestellt ist,
anstelle des Kommutators C1 auf, der bei dem Motor der ersten Ausführungsform
verwendet wird. Der Kommutator C2 weist einen einzigen Varistor 71 anstelle
der Varistoren 61, 62 bei der ersten Ausführungsform
auf.
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In
gleicher Weise wie die Varistoren 61, 62 der ersten
Ausführungsform
weist der Varistor 71 normalerweise einen höheren Widerstand
als denjenigen der Wicklungen M1 bis M8 auf. Wenn eine hohe Spannung
angelegt wird, wird der Widerstand des Varistors 71 schnell
herabgesetzt. Der Varistor 71 ist bogenförmig und
weist ein Krümmungszentrum auf,
das mit einem Punkt auf der Mittelachse L1 des Isolationskörpers 31 zusammenfällt. Der
Varistor 71 ist in einer Position angeordnet, die neun
der Vorsprünge 52b zugewandt
ist, die aufeinander folgend entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. Insbesondere ist der Varistor 71 so angeordnet, dass
er in axialer Richtung des Isolationskörpers 31 neun der
Vorsprünge 52b zugewandt ist,
die entlang der axialen Richtung des Isolationskörpers 31 mit den Hauptkörpervorsprüngen 32 fluchten,
die an den Segmenten 5 bis 13 gebildet sind. Die
Umfangsabmessung des Varistors 71 ist etwas kleiner als
die Umfangsabmessung der neun Segmente, die aufeinander folgend
in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. Die radiale Abmessung des Varistors 71 ist größer als
die radiale Abmessung der Hauptkörpervorsprünge 32. Die
axiale Abmessung des Varistors 71 ist im Wesentlichen gleich
der Gesamtdicke der Hauptkörpervorsprünge 32 und
der Vorsprünge 51b, 52b,
die in axialer Richtung des Isolationskörpers 31 laminiert sind.
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In
gleicher Weise wie die Anschlusselektroden 61a, 62a der
ersten Ausführungsform
sind neun Anschlusselektroden 71a, die als Rechtecke mit
abgerundeten Ecken gestaltet sind, an der Fläche des Varistors 71 angeordnet,
die den Vorsprüngen 52b in axialer
Richtung des Isolationskörpers 31 zugewandt ist.
Die Anschlusselektroden 71a sind in gleichen Winkelabständen entlang
der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet,
und die Abstände sind
gleich den Umfangsabständen
der Hauptkörpervorsprünge 32 gewählt. Die
neun Anschlusselektroden 71a, die an dem Varistor 71 angeordnet
sind, sind an den Vorsprüngen 52b angelötet, die
in axialer Richtung mit den Hauptkörpervorsprüngen 32 fluchten,
die an den Segmenten 5 bis 13 gebildet sind. Wenn
die Hauptkörpervorsprünge 32 und
die Vorsprünge 51b, 52b zum
Anschluss der Segmente 1 bis 24 an dem Kurzschlusselement 40 angelötet sind, sind
auch die Anschlusselektroden 71a an den Vorsprüngen 52b angelötet. Wenn
das Kurzschlusselement 40 an dem Varistor 71 angeschlossen
ist, ist jeder der Kurzschlussleiter 41 bis 48 an
dem Varistor 71 angeschlossen, wie in 8 dargestellt
ist.
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Wie
in 8 dargestellt ist, ist bei den Kommutator C2 der
zweiten Ausführungsform
der Varistor 71 direkt an den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeschlossen.
Auf diese Weise ist der Varistor 71 elektrisch zwischen
den Kurzschlussleitern 41 bis 48 eingesetzt und
an dem Kurzschlusselement 40 angeschlossen, das die acht
Kurzschlussleiter 41 bis 48 bildet. Da der Varistor 71 an
den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeschlossen
ist, sind die Enden jeder der Wicklungen M1 bis M8 elektrisch am
Varistor 71 über die
Kurzschlussleiter 41 bis 48 angeschlossen, und bilden
jede der Wicklungen M1 bis M8 und der Varistor 71 einen
parallelen Kreis.
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Auch
ist die Anschlusselektrode 71a, die an dem Segment 5 angeschlossen
und an einem umfangsseitigen Ende des Varistors 71 gebildet
ist, mit dem gleichen Potential an der Anschlusselektrode 71a angeschlossen,
die an dem Segment 13 angeschlossen und an dem anderen
umfangsseitigen Ende des Varistors 71 gebildet ist. Auf
diese Weise ist der Varistor 71 elektrisch zwischen jedem
benachbarten Paar der Segmente 1 bis 24 eingesetzt.
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Die
zweite Ausführungsform
wie oben beschrieben weist die nachfolgend angegebenen Vorteile
auf.
- (1) Bei dem Kommutator C2 der zweiten
Ausführungsform
ist der Varistor 71 direkt an den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeschlossen.
Wenn die Kurzschlussleiter 41 bis 48 am Varistor 71 angeschlossen
sind, sind die Segmente 1 bis 24, die durch die
Kurzschlussleiter 41 bis 48 kurz geschlossen sind,
am Varistor 71 über
die Kurzschlussleiter 4l bis 48 angeschlossen.
Daher sind neben den sechzehn Segmenten 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17, 18, 20, 21, 23, 24,
an denen die Enden der Wicklungen M1 bis M8 angeschlossen sind,
Segmente mit dem gleichen Potential jeweils an dem Varistor 71 angeschlossen,
wenn die Kurzschlussleiter 41 bis 48, an denen
die Segmente gleichen Potentials angeschlossen sind, an dem Varistor 71 angeschlossen
sind, dies sogar dann, wenn die Segmente nicht direkt an dem Varistor 71 angeschlossen
sind. Als Folge kann die Anzahl der Anschlussabschnitte (der Anschlusselektroden 71a)
zwischen den acht Paaren der sechzehn Segmente 2 bis 24 und
dem Varistor 71, wobei die Anschlussabschnitte für die elektrische Anordnung
des Varistors 71 zwischen jedem Paar der Segmente, an denen
die Enden einer der Wicklungen M1 bis M8 angeschlossen sind, vorgesehen
sind, auf neun eingestellt werden, was weniger als die Anzahl der
Enden der Wicklungen M1 bis M8 in dem Motor 101 ist. Das
heißt,
durch Vorsehen von neun Anschlussabschnitten zwischen den acht Paaren
der sechzehn Segmente 2 bis 24 und dem Varistor 71 ist
das Herstellungsverfahren für
den Kommutator C2 vereinfacht, und ist die Produktivität des Kommutators
C2 verbessert.
- (2) Die Anzahl der Anschlusselektroden 71a, die im
Varistor 71 vorgesehen sind, ist neun. Die Anschlusselektroden 71a sind
an den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeschlossen,
die an den in Umfangsrichtung folgenden Segmenten 5 bis 13 angeschlossen
sind. Diese Konfiguration gestattet es, dass der Varistor 71 zwischen jedem
in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Segmente 1 bis 24 anzuordnen
ist.
- (3) Da nur der einzige Varistor 71 in dem Kommutator
C2 vorgesehen ist, ist die Anzahl der Bauteile verringert.
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Nachfolgend
wird eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9A bis 11 beschrieben.
Diejenigen Bauteile, die ähnlich
oder gleich den entsprechenden Bauteilen der ersten Ausführungsform
sind und deren Erläuterungen
weggelassen sind, sind mit ähnlichen
oder den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Ein
Motor der dritten Ausführungsform
weist einen Kommutator C3, der in 9A dargestellt
ist, anstelle des Kommutators C1 auf, der bei dem Motor der ersten
Ausführungsform
verwendet wird. Der Kommutator C3 weist einen einzigen Varistor 8l anstelle
der Varistoren 61, 62 bei der ersten Ausführungsform
auf. 9A ist ein axialer Schnitt durch den Kommutator
C3, und 10 ist eine Ansicht von unten
auf den Kommutator C3. In 10 ist
der Varistor 81 mittels einer strichpunktierten Linie dargestellt.
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In
gleicher Weise wie die Varistoren 61, 62 der ersten
Ausführungsform
weist der Varistor 81 normalerweise einen höheren Widerstand
als denjenigen der Wicklungen M1 bis M8 auf. Wenn eine hohe Spannung
angelegt wird, wird der Widerstand des Varistors 81 schnell
herabgesetzt. Wie in 9A bis 9c und 10 dargestellt
ist, ist der Varistor 71 bogenförmig und weist ein Zentrum
auf der Mittelachse L1 des Isolationskörpers 31 auf. In axialer Richtung
des Isolationskörpers 31 ist
der Varistor 81 den inneren Anschlüssen 52a zugewandt.
Der Außendurchmesser
des Varistors 81 ist größer als
derjenige eines Kreises, der die distalen Enden der Hauptkörpervorsprünge 32 enthält. Der
Innendurchmesser des Varistors 81 ist kleiner als derjenige
eines Kreises, der die radial inneren Enden der inneren Anschlüssen 51e, 52e enthält. Die
axiale Abmessung des Varistors 81 ist im Wesentlichen gleich
der Gesamtdicke der Hauptkörpervorsprünge 32 und
der Vorsprünge 51b, 52b,
die in axialer Richtung des Isolationskörpers 31 laminiert
sind.
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Vier äußere Elektroden 81a und
vier innere Elektroden 81b sind an der Fläche des Varistors 81 vorgesehen,
die den Vorsprüngen 52b in
axialer Richtung des Isolationskörpers 31 zugewandt
ist. Die Elektroden 81a, 81b schließen das
Kurzschlusselement 40 am Varistor 81 an. Die äußeren Elektroden 81a,
die als Rechtecke mit abgerundeten Ecken gestaltet sind, sind so
angeordnet, dass sie vier der äußeren Anschlüsse 52a zugewandt
sind, die in axialer Richtung des Isolationskörpers 31 mit den vier
Segmenten 2, 8, 14, 20 fluchten,
die in gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind. Das heißt,
die vier äußeren Elektroden 81a sind
in gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 an der Fläche des
Varistors 81 angeordnet, die den Vorsprüngen 52b in axialer
Richtung des Isolationskörpers 31 zugewandt
ist.
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Andererseits
sind die vier inneren Elektroden 81b, die als Rechtecke
mit abgerundeten Ecken gestaltet sind, so angeordnet, dass sie vier
der inneren Anschlüsse 51e, 52e zugewandt
sind, die in gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind, und jeder der vier inneren Anschlüsse 51e, 52e ist
in der Mitte zwischen einem der benachbarten Paare der äußeren Elektroden 81a in
Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet.
Das heißt,
die vier inneren Elektroden 81b sind in gleichen Winkelabständen in
Umfangsrichtung an der Fläche
des Varistors 81 angeordnet, die den Vorsprüngen 52b in
axialer Richtung des Isolationskörpers 31 zugewandt
ist.
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Die äußeren Elektroden 81a und
die inneren Elektroden 81b sind an den gegenüberliegenden äußeren Anschlüssen 52a und
inneren Anschlüssen 52e angelötet. Insbesondere
sind die äußeren Anschlüsse 52a,
die mit den Elementen 2, 8, 14, 20 axial
fluchten, die in gleichen Winkelabständen (bei dieser Ausführungsform
in Abständen
von 90°)
angeordnet sind, an den vier äußeren Elektroden 81a,
die am Varistor 81 gebildet sind, angelötet. Andererseits sind vier
der inneren Anschlüsse 52e,
die in gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeordnet
sind, oder der innere Anschluss 52e, der in einer mittleren
Position zwischen dem Segment 2 und dem Segment 8 angeordnet
ist, der innere Anschluss 52e, der in einer mittleren Position
zwischen dem Segment 8 und dem Segment 14 angeordnet
ist, der innere Anschluss 52e, der in einer mittleren Position
zwischen dem Segment 14 und dem Segment 20 angeordnet
ist, und der innere Anschluss 52e, der in einer mittleren
Position zwischen dem Segment 20 und dem Segment 2 angeordnet
ist, an den vier inneren Elektroden 81e angelötet. Auf diese
Weise ist, wie in 11 dargestellt ist, jeder der Kurzschlussleiter 41 bis 48 am
Varistor 81 angeschlossen. Die äußeren Anschlüsse 52a,
an denen die äußeren Elektroden 81a angeschlossen
sind, sind über
Kopplungsabschnitte 52f an den inneren Anschlüssen 52e angekoppelt,
an denen die inneren Elektroden 81b nicht angeschlossen
sind. Die inneren Anschlüsse 52e,
an denen die inneren Elektroden 81b angeschlossen sind,
sind über
Kopplungsabschnitte 52f an den äußeren Anschlüssen 52a angekoppelt,
an denen die äußeren Elektroden 81a nicht
angeschlossen sind.
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Wenn
der Varistor 81 an den Kurzschlussleitern 41 bis 48 in
der oben beschriebenen Weise, wie in 11 dargestellt
ist, elektrisch angeschlossen ist, ist der Varistor 81 zwischen
den Kurzschlussleitern 41 bis 48 elektrisch eingesetzt
und an dem Kurzschlusselement 40 angeschlossen, das die
acht Kurzschlussleiter 41 bis 48 bildet. Da der
Varistor 81 an den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeschlossen ist,
sind die Enden jeder der Wicklungen M1 bis M8 am Varistor 81 über das
Kurzschlusselement 40 elektrisch angeschlossen, und bilden
jede der Wicklungen M1 bis M8 und der Varistor 81 einen
parallelen Kreis.
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Der
Varistor 81 ist an jedem weiteren einen Abschnitt der Abschnitte
zwischen den benachbarten Paaren der Segmente 1 bis 24 in
Umfangsrichtung des Isolationskörpers 31 angeschlossen.
Daher ist der Varistor 81 zwischen jedem benachbarten Paar der
Segmente 1 bis 24 über die Kurzschlussleiter 41 bis 48 elektrisch
eingesetzt.
-
Die
dritte Ausführungsform
wie oben beschrieben weist die nachfolgend angegebenen Vorteile
auf.
- (1) Bei dem Kommutator C3 der dritten
Ausführungsform
ist der Varistor 81 direkt an den Kurzschlussleitern 41 bis 48 angeschlossen.
Wenn die Kurzschlussleiter 41 bis 48 an dem Varistor 81 angeschlossen
sind, sind die Segmente 1 bis 24, die durch die
Kurzschlussleiter 41 bis 48 kurz geschlossen sind,
am Varistor 81 über
die Kurzschlussleiter 41 bis 48 angeschlossen.
Daher sind neben den sechzehn Segmenten 2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14, 15, 17, 18, 20, 21, 23, 24,
an denen die Enden der Wicklungen M1 bis M8 angeschlossen sind,
Segmente mit dem gleichen Potential jeweils an dem Varistor 81 angeschlossen,
wenn die Kurzschlussleiter 41 bis 48, an denen
die Segmente gleichen Potentials angeschlossen sind, an dem Varistor 81 angeschlossen
sind, dies sogar dann, wenn die Segmente nicht direkt an dem Varistor 81 angeschlossen
sind. Als Folge kann die Anzahl der Anschlussabschnitte (der äußeren Elektroden 81a und
der inneren Elektroden 81b) zwischen den acht Paaren der
sechzehn Segmente 2 bis 24 und dem Varistor 81,
wobei die Anschlussabschnitte für
die elektrische Anordnung des Varistors 8l zwischen jedem
Paar der Segmente, an denen die Enden einer der Wicklungen M1 bis
M8 angeschlossen sind, vorgesehen sind, auf acht eingestellt werden,
was weniger als die Anzahl der Enden der Wicklungen M1 bis M8 in dem
Motor ist. Das heißt,
durch Vorsehen von acht Anschlussabschnitten zwischen den acht Paaren
der sechzehn Segmente 2 bis 24 und dem Varistor 81 ist
das Herstellungsverfahren für
den Kommutator C3 vereinfacht, und ist die Produktivität des Kommutators
C3 verbessert.
- (2) In dem Kommutator C3 der dritten Ausführungsform sind die äußeren Anschlüsse 52a,
die mit den Segmenten 2, 8, 14, 20 axial
fluchten, die in gleichen Winkelabständen (bei dieser Ausführungsform
in Abständen
von 90°)
angeordnet sind, an den vier äußeren Elektroden 81a angelötet, die
am Varistor 81 angeordnet sind. Des Weiteren sind die vier
inneren Anschlüsse 52e,
die in gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung angeordnet sind, an den inneren Elektroden 81b angelötet, die
am Varistor 81 angeordnet sind. Daher ist der umfangsseitige
Abstand zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der äußeren Elektroden 81a und
der inneren Elektroden 81b vergrößert. Dies verhindert, dass
Segmente, die nicht kurz geschlossen sein müssen, durch den Kontakt zwischen
den Elektroden 81a, 81b kurz geschlossen sind.
Der Varistor 81 ist an der gleichen Anzahl äußerer Anschlüsse 52a und innerer
Anschlüsse 52e angeschlossen,
und die äußeren Anschlüsse 52a und
inneren Anschlüsse 52e sind
in gleichen Winkelabständen
in Umfangsrichtung angeordnet. Der Varistor 81 ist daher
stabil an dem Kurzschlusselement 40 befestigt.
- (3) Da. nur der einzige Varistor 81 in dem Kommutator
C3 vorgesehen ist, ist die Anzahl der Bauteile verringert.
- (4) Bei der dritten Ausführungsformen
ist, da der Varistor 81 ringförmig ist, das Volumen des Varistors 81,
der parallele Kreis mit den Wicklungen M1 bis M8 bildet, größer als
diejenigen bei der ersten und der zweiten Ausführungsform. Daher ist im Vergleich
zu der ersten und der zweiten Ausführungsform die Funkenentladung
effektiver unterdrückt.
-
Die
erste bis dritte Ausführungsform
können wie
nachfolgend angegeben modifiziert werden.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
sind die Varistoren 61, 62 in Hinblick auf einen
Punkt auf der Mittellinie L1 des Isolationskörpers 31 bei Betrachtung entlang
der Mittellinie L1 symmetrisch. Die Varistoren 61, 62 müssen jedoch
nicht in Hinblick auf einen Punkt symmetrisch sein. Das heißt, die
Varistoren 61, 62 können jede andere Form als eine
bogenförmige Form
aufweisen, solange die fünf
Anschlusselektroden 61a, 62a an den Varistoren 61 bzw. 62 angeordnet
werden können.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
ist der Varistor 61 an den fünf in Umfangsrichtung aufeinander folgenden
Segmenten 5 bis 9 über das Kurzschlusselement 40 angeschlossen.
Der Varistor 62 ist auch an den fünf in Umfangsrichtung aufeinander
folgenden Segmenten 17 des 21 über das Kurzschlusselement 40 angeschlossen.
Die Varistoren 61, 62 können jedoch an irgendwelchen
fünf in
Umfangsrichtung aufeinander folgenden Sätzen der Segmente über das
Kurzschlusselement 40 angeschlossen sein, solange zwei
Sätze der
Anschlusselektroden 61a, 62a, die in Umfangsrichtung
in 3 einander zugewandt sind, wie bei der ersten
Ausführungsform jeweils
an Segmenten des gleichen Potentials angeschlossen sind.
-
Bei
der ersten Ausführungsform
weist der Kommutator C1 die zwei Varistoren 61, 62 auf,
die die fünf
Anschlusselektroden 61a bzw. 62a aufweisen. Die
Anzahl der Varistoren im Kommutator C1 ist jedoch nicht auf zwei
beschränkt.
Es wird angenommen, dass die Anzahl der Magnetpole und die Anzahl der
Wicklungen durch die Buchstaben P bzw. C angegeben sind. Bei dem
Kommutator C1 einer Konfiguration, bei der die Anzahl der Segmente
durch (P × C)/2
dargestellt ist und ein Kurzschlussleiter die Segmente kurz schließt, deren
Anzahl durch P/2 dargestellt ist, wobei die Segmente um einen Winkel
von 360°/(P/2)
beabstandet sind, kann die Anzahl n der Varistoren irgendein positiver
Teiler von C sein, der sich von eins unterscheidet. In diesem Fall
weist jeder der n Varistoren Anschlusselektroden auf, deren Anzahl
durch (C/n) + 1 dargestellt ist. Die Anschlusselektroden in jedem
Varistor sind entweder an den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden
Segmenten oder an Kurzschlussleitern, die an den Segmenten angeschlossen
sind, angeschlossen.
-
Bei
der zweiten Ausführungsform
ist der Varistor 71 an den neuen in Umfangsrichtung aufeinander
folgenden Segmenten 5 bis 13 über das Kurzschlusselement 40 angeschlossen.
Der Varistor 71 kann jedoch an irgendeinem Satz von neun
in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Segmenten über das
Kurzschlusselement 40 angeschlossen sein.
-
Bei
der ersten und der zweiten Ausführungsform
sind die Varistoren 61, 71 an den entsprechenden
Segmenten der Segmente 1 bis 24 über die
Vorsprünge 52b,
die an den äußeren Anschlüssen 52 gebildet
sind, angeschlossen. Die Varistoren 61, 71 können jedoch
an den entsprechenden Segmenten direkt angeschlossen sein.
-
Bei
der ersten und der zweiten Ausführungsform
kann die Anzahl der Anschlusselektroden 61a, 62a, 7la solange
vergrößert werden,
wie die Anzahl kleiner als die Anzahl der Enden der Wicklungen M1 des
M8 ist, (was dasselbe ist wie das Doppelte der Anzahl der Kurzschlussleiter 41 bis 48).
Jedoch kann die Summe der Anzahl der Anschlusselektroden 61a, 62a auf
eine Anzahl kleiner als die Anzahl der Enden der Wicklungen M1 bis
M8 eingestellt werden.
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Bei
den oben angegebenen Ausführungsformen
werden die Varistoren als Überspannungsabsorptionselemente
verwendet, deren Widerstand verändert
wird, um die zwischen den Segmenten 1 bis 24,
der Anodenbürste
B1 und der Kathodenbürste
B2 erzeugte Funkenentladung zu verringern. Jedoch kann ein Überspannungsabsorptionselement,
das sich von den Varistoren unterscheidet, beispielsweise Halbleiter
oder Kondensatoren, zur Verringerung der Funkenentladung verwendet
werden. Beispielsweise können
zwei Zener-Dioden, die einander zugewandt angeordnet und aneinander
angeschlossen sind (die Kathoden der Dioden sind aneinander angeschlossen)
anstelle der Varistoren verwendet werden.
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Bei
den oben angegebenen Ausführungsformen
sind die Kurzschlussleiter 41 bis 48 zum Kurzschließen der
Segmente 1 bis 24 mit dem gleichen Potential durch
das Kurzschlusselement 40 gebildet. Die Kurzschlussleiter 41 bis 48 können jedoch
durch Leiterkabel gebildet sein.
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Bei
dem Motor 101 der oben angegebenen Ausführungsformen ist die Anzahl
der Pole P sechs, und ist die Anzahl der Wicklungen C acht. Jedoch kann
die Anzahl der Pole P und die Anzahl der Wicklungen C größer als
diese Anzahl sein. In diesem Fall wird die Anzahl der Segmente sofern
notwendig entsprechend der Anzahl der Pole P und der Anzahl der Wicklungen
C geändert.
Auch die Anzahl der Anschlusselektroden in dem Varistor kann sofern
notwendig entsprechend der Anzahl der Enden der Wicklungen innerhalb
eines Bereichs kleiner als die Anzahl der Wicklungsenden geändert werden.
Beispielsweise ist in dem Fall, bei dem ein Kommutator einen einzigen
Varistor wie bei der zweiten Ausführungsform aufweist, ist der
Varistor mit Anschlusselektroden ausgestattet, deren Anzahl durch
(C + 1) dargestellt ist, wenn die Anzahl der Segmente (P × C)/2 ist,
schließt
ein Kurzschlussleiter die Segmente, deren Anzahl durch P/2 dargestellt
ist, aneinander an, und sind die Segmente in Positionen angeordnet, die
360°/(P/2)
entsprechen. Die Anschlusselektroden in jedem Varistor sind entweder
an den Umfangsrichtung aufeinander folgenden Segmenten oder an Kurzschlussleitern,
die an den Segmenten angeschlossen sind, angeschlossen.
-
Nachfolgend
wird eine vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 12 bis 19 beschrieben.
-
Es
wird nun ein Motor 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
beschrieben. Wie in 12 und 13 dargestellt
ist, weist der Motor 201 einen Stator 202 und
einen Anker 203 auf, der im Inneren des Stators 202 angeordnet
ist. Ein Wicklungsgehäuse 204,
das den Stator 202 bildet, ist als Zylinder mit einem Boden
ausgebildet und weist sechs Permanentmagnete 205 auf, die
an der inneren Umfangsfläche
befestigt sind. Die Permanentmagnete 205 sind in gleichen
Winkelabständen
in der Umfangsrichtung des Wicklungsgehäuses 204 angeordnet.
Die Öffnung
des Wicklungsgehäuses 204 ist durch
einen im Wesentlichen scheibenförmigen
Endrahmen 206 verschlossen. Der Endrahmen 206 stützt eine
Anodenbürste
B1 und eine Kathodenbürste
B2 ab, die als Bürsten
für die
Zuführung
von elektrischem Strom dienen, die mit einer äußeren Energiequelle verbunden
sind.
-
Der
Anker 203 ist innenseitig der sechs Permanentmagnete 205 angeordnet.
Eine Drehwelle 207 des Ankers 203 ist über Lager 208a, 208b drehbar
abgestützt,
die am Zentrum des Bodens des Wicklungsgehäuses 204 bzw. am Zentrum
des Endrahmens 206 befestigt sind. Ein Ende der Drehwelle 207 erstreckt
sich vom Zentrum des Endrahmens 206 aus in Richtung zum Äußeren des
Wicklungsgehäuses 204.
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Ein
Ankerkern K ist an der Drehwelle 207 befestigt. Der Ankerkern
K ist so angeordnet, dass er den Permanentmagneten 205 in
radialer Richtung zugewandt ist. Der Ankerkern K weist acht Zähne T1 bis
T8 auf, die sich in radialer Richtung von der Drehwelle 207 aus
erstrecken. Der Motor 201 weist acht Wicklungen M1 bis
M8 auf, deren jede im Wege eines konzentrierten Wickelns um einen
der Zähne
T1 bis T8 herum gewickelt ist.
-
Ein
Kommutator C1 ist an einem Bereich der Drehwelle 207 befestigt,
der zwischen dem Endrahmen 206 und dem Ankerkern K angeordnet
ist. Der Kommutator C1 ist an den Enden der Wicklungen M1 bis M8
angeschlossen. Der Kommutator C1 weist einen Kommutatorhauptkörper 141,
der an der Drehwelle 207 befestigt ist, und ein Kurzschlusselement 142 auf,
das an einem axialen Ende des Kommutatorhauptkörpers 141 (am linken
Ende bei Betrachtung in 13) befestigt
ist.
-
Wie
in 14A und 16 dargestellt
ist, weist der Kommutatorhauptkörper 141 einen
im Wesentlichen zylindrischen Isolationskörper 143, der aus
isolierendem Harzmaterial hergestellt ist, und vierundzwanzig im
Wesentlichen rechteckige Segmente 1 bis 24 auf, die
an der äußeren Umfangsfläche des
Isolationskörpers 143 befestigt
sind. Die in 14A und 14B untere
Endfläche
des Isolationskörpers 143 ist
so ausgebildet, dass sie zu einer Ebene parallel verläuft, die
rechtwinklig zur Mittelachse des Isolationskörpers 143 verläuft.
-
Die
vierundzwanzig Segmente 1 bis 24 sind an der äußeren Umfangsfläche des
Isolationskörpers 143 derart
vorgesehen, dass ein Spalt zwischen jedem benachbarten Paar der
Segmente in Umfangsrichtung des Isolationskörpers 143 besteht.
Die Anodenbürste
B1 und die Kathodenbürste
B2 gleiten an den Segmenten 1 bis 24 (s. 13)
vom radial Äußeren aus.
-
Jedes
der Segmente 1 bis 24 weist an seinem unteren
Ende, wie in 14A ersichtlich ist, ein Paar
von in Umfangsrichtung fluchtenden Pressvorsprüngen 145a, 145b auf,
die sich von dem unteren Ende entlang der axialen Richtung des Isolationskörpers 143 erstrecken
(s. 15). Wenn die Segmente 1 bis 24 an
der äußeren Umfangsfläche des
Isolationskörpers 143 befestigt
sind, stehen die Pressvorsprünge 145a, 145b weiter
nach unten vor als die untere Endfläche des Isolationskörpers 143,
wie in 14A ersichtlich ist.
-
Das
Kurzschlusselement 142 weist zwei Kurzschlussbauteile 151, 152 auf,
die durch Stanzen von leitfähigem
Material (beispielsweise Kupferplatten) gebildet sind und die gleiche
Gestalt aufweisen. Wie in 17 dargestellt
ist, weisen das erste und das zweite Kurzschlussbauteil 151, 152 vierundzwanzig
(das heißt
die gleiche Anzahl wie die Segmente 1 bis 24) äußere Anschlüsse 151a bzw. 152a auf.
Die äußeren Anschlüsse 151a, 152a sind
in gleichen Winkelabständen
entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 143 angeordnet.
Alle vierundzwanzig äußeren Anschlüsse 151a weisen
eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt auf, und die Umfangsbreite
ist gleich einem Abstand L1 (s. 15) zwischen
jedem Paar der Pressvorsprünge 145a, 145b,
die an jedem der Segmente 1 bis 24 gebildet sind.
-
Von
der vierundzwanzig äußeren Anschlüssen 152a werden
acht äußere Anschlüsse 152a,
die in gleichen Winkelabständen
entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 143 angeordnet
sind, als erste äußere Anschlüsse 161 bezeichnet,
die die gleiche Gestalt wie die äußeren Anschlüsse 152a des
ersten Kurzschlussbauteils 151 aufweisen. Von den vierundzwanzig äußeren Anschlüssen 152a werden
die anderen sechzehn äußeren Anschlüsse 152a,
von denen jedes Paar zwischen jedem benachbarten Paar der ersten äußeren Anschlüsse 161 angeordnet
ist, als zweite äußere Anschlüsse 162 bezeichnet,
die in radialer Richtung länger
sind als die ersten äußeren Anschlüsse 161.
Die Umfangsabmessung jedes zweiten äußeren Anschlusses 162 ist gleich
der Umfangsabmessung jedes ersten äußeren Anschlusses 16l.
Jeder zweite äußere Anschluss 162 weist
an seinem distalen Ende ein gebogenes Stück 162a auf, das parallel
zu der axialen Richtung gebogen wird, bevor die Wicklungen M1 bis
M8 gewickelt werden. Wie in 15 dargestellt
ist, ist die Gesamtdicke der laminierten äußeren Anschlüsse 151a, 152a dünner als
die Vorsprungslänge
der Pressvorsprünge 145a, 145b.
-
Wie
in 17 dargestellt ist, sind vierundzwanzig (das heißt die gleiche
Anzahl wie die Segmente 1 bis 24) innere Anschlüsse 151b,
die das erste Kurzschlussbauteil 151 bilden, innenseitig
der äußeren Anschlüsse 151a angeordnet.
Die inneren Anschlüsse 151b sind
in gleichen Winkelabständen
entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 143 angeordnet.
Die inneren Anschlüsse 151b fluchten mit
den äußeren Anschlüssen 151a in
Umfangsrichtung. Die Mittellinie jedes äußeren Anschlusses 151a und
des inneren Anschlusses 151b kreuzt den Isolationskörper 143 und
erstreckt sich in radialer Richtung. Die Mittellinien jedes fluchtenden
Paars der äußeren Anschlüsse 151a und
der inneren Anschlüsse 15lb entlang
der radialen Richtung des Isolationskörpers 143 fallen zusammen.
-
In
gleicher Weise sind vierundzwanzig (das heißt die gleiche Anzahl wie die
Segmente 1 bis 24) innere Anschlüsse 152b,
die das zweite Kurzschlussbauteil 152 bilden, innenseitig
der in Umfangsrichtung angeordneten äußeren Anschlüsse 152a angeordnet.
Die inneren Anschlüsse 152a sind
in gleichen Winkelabständen
entlang der Umfangsrichtung des Isolationskörpers 143 angeordnet.
Die inneren Anschlüsse 152b fluchten
mit den äußeren Anschlüssen 152a in
Umfangsrichtung. Die Mittellinie jedes äußeren Anschlusses 152a und
des inneren Anschlusses 152b kreuzt den Isolationskörper 143 und erstreckt
sich in radialer Richtung. Die Mittellinien jedes fluchtenden Paars
der äußeren Anschlüsse 152a und
der inneren Anschlüsse 152b entlang
der radialen Richtung des Isolationskörpers 143 fallen zusammen.
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In
dem ersten Kurzschlussbauteil 151 ist jeder äußere Anschluss 151a an
einem entsprechenden Anschluss der inneren Anschlüsse 151b,
der um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, über einen Kopplungsabschnitt 151c angekoppelt,
der entlang einer Evolutenkurve gebildet ist. In gleicher Weise
ist in dem zweiten Kurzschlussbauteil 152 jeder äußere Anschluss 152a an
einem entsprechenden Anschluss der inneren Anschlüsse 152b,
der um einen vorbestimmten Winkel versetzt ist, über einen Kopplungsabschnitt 151c angekoppelt,
der entlang einer Evolutenkurve gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform
messen die vorbestimmten Winkel 60°, was einem Winkel entspricht,
der vier der inneren Anschlüsse 151b, 152b enthält. Die äußeren Anschlüsse 151a,
die inneren Anschlüsse 151b und
die Kopplungsabschnitte 151c, die das erste Kurzschlussbauteil 151 bilden,
sind in einer gemeinsamen Ebene gebildet. Die äußeren Anschlüsse 152a,
die inneren Anschlüsse 152b und
die Kopplungsabschnitte 152c, die das zweite Kurzschlussbauteil 152 bilden,
sind in einer gemeinsamen Ebene gebildet. Jeder Kopplungsabschnitt 151c ist
dünner
ausgebildet als die äußeren Anschlüsse 151a und
die inneren Anschlüsse 151b,
dies derart, dass eine Stufe 151d zwischen einer Fläche einer
Seite des Kopplungsabschnitts 151c in der Richtung der
Dicke und einer Fläche
einer Seite des entsprechenden äußeren Anschlusses 151a und
des inneren Anschlusses 151b gebildet ist, wie in 14B dargestellt ist. In gleicher Weise ist jeder
Koppelungsabschnitt 152c dünner ausgebildet als die äußeren Anschlüsse 152a und
die inneren Anschlüsse 152b,
dies derart, dass eine Stufe 152d zwischen einer Fläche einer
Seite des Kopplungsabschnitts 152c in der Richtung der
Dicke und einer Fläche
einer Seite des entsprechenden äußeren Anschlusses 152a und
des inneren Anschlusses 152b gebildet ist.
-
Wie
in 17 dargestellt ist, sind das erste und das zweite
Kurzschlussbauteil 151, 152 in Richtung der Dicke
derart laminiert, dass die Kopplungsabschnitte 151c des
ersten Kurzschlussbauteils 151 und die Kopplungsabschnitte 152c des
zweiten Kurzschlussbauteils 152 In entgegengesetzten Richtungen
bei Betrachtung in der axialen Richtung des Isolationskörpers 131 derart
gerichtet sind, dass sich die Kopplungsabschnitte 151c, 152c kreuzen.
In dem laminierten ersten und zweiten Kurzschlussbauteil 151, 152 bilden
die äußeren Anschlüsse 151a des ersten
Kurzschlussbauteils 151 und die äußeren Anschlüsse 152a des
zweiten Kurzschlussbauteils 152 eine Flächenberührung. Auch die inneren Anschlüsse 151b des
ersten Kurzschlussbauteils 151 und die inneren Anschlüsse 152b des
zweiten Kurzschlussbauteils 152 bilden eine Flächenberührung. Andererseits
sind die Kopplungsabschnitte 151c des ersten Kurzschlussbauteils 151 und
die Kopplungsabschnitte 152c des zweiten Kurzschlussbauteils 152 dünner ausgebildet
als die äußeren Anschlüsse 15la, 152a und
die inneren Anschlüsse 151b, 152b,
sodass die Stufen 151d, 152d gebildet sind. Daher
berühren sich
die Kopplungsabschnitte 151c und die Kopplungsabschnitte 152c in
der Richtung der Laminierung (bei dieser Ausführungsform in axialer Richtung)
nicht. Die laminierten äußeren Anschlüsse 151a, 152a,
sind im Wege des Punktlötens
integriert.
-
Wie
in 16 dargestellt ist, sind in dem laminierten ersten
und zweiten Kurzschlussbauteil 151, 152 vierundzwanzig
Sätze von
inneren Anschlüssen 151b, 152b,
die einander in der Richtung der Laminierung berühren, mit einem ringförmigen Varistor 171 integral
ausgebildet. Insbesondere deckt der Varistor 171 die Flächen der
inneren Anschlüsse 151b, 152b ausgenommen
die Berührungsflächen ab,
und ist er zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der
inneren Anschlüsse 151b, 152b eingesetzt
und schließt
er diese elektrisch an. Der Varistor 171 weist normalerweise
einen höheren
Widerstand auf als denjenigen der Wicklungen M1 bis M8. Wenn eine
bestimmte Spannung oder höhere Spannung
angelegt wird, wird der Widerstand des Varistors 171 schnell
herabgesetzt.
-
In
dem laminierten ersten und zweiten Kurzschlussbauteil 151, 152 ist
ein Bereich, der sich von einer radialer äußeren Fläche des Varistors 171 aus zur
Mitte der laminierten äußeren Anschlüsse 151a, 152a erstreckt,
durch einen ringförmigen
Isolationsabschnitt 172 abgedeckt. Der Isolationsabschnitt 172 ist
aus einem isolierenden Harzmaterial hergestellt und füllt den
Spalt zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der Kopplungsabschnitte 151c, 152c und
die Spalten zwischen den Kopplungsabschnitten 151c des
ersten Kurzschlussbauteils 151 und den Kopplungsabschnitten 152c des zweiten
Kurzschlussbauteils 152. Wie in 14A und 14B dargestellt ist, fluchtet die Endfläche des
Isolationsabschnitts 172, die dem Isolationskörper 143 zugewandt
ist, mit der Endfläche
des Varistors 171, die dem Isolationskörper 143 zugewandt
ist. Die Endfläche
des Isolationsabschnitts 172, die dem Isolationskörper 143 zugewandt
ist, und die Endfläche
des Varistors 171, die dem Isolationskörper 143 zugewandt
ist, verlaufen rechtwinklig zu der Mittelachse des Isolationskörpers 143 und
entsprechen der unteren Endfläche
des Isolationskörpers 143 in 14.
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Das
Kurzschlusselement 142 ist am unteren Ende des Kommutatorhauptkörpers 141 angeordnet. Das
Kurzschlusselement 142 ist am Kommutatorhauptkörper 141 durch
Verkrimpen der äußeren Anschlüsse 151a, 152a mittels
der Pressvorsprünge 145a, 145b befestigt,
die an den Segmenten 1 bis 24 gebildet sind. Da
jeder der äußeren Anschlüsse 151a, 152a durch
ein entsprechendes Paar der Pressvorsprünge 145a, 145b gekrimpt
ist, sind die Segmente 1 bis 24 an dem Kurzschlusselement 142 elektrisch
angeschlossen, und schließt
das Kurzschlussbauteil 142 die Segmente 1 bis 24 mit
gleichem Potential kurz. Das Kurzschlusselement 142 schließt in drei
der Segmente kurz, die in Winkelrichtung in Abständen von 120° beabstandet
sind. Das heißt,
wie in 18 dargestellt ist, schließt das Kurzschlusselement 142 die
Segmente 1, 9, 17 miteinander, die Segmente 2, 10, 18 miteinander
und die Segmente 3, 11, 19 miteinander
kurz. Auch schließt
das Kurzschlusselement 142 die Segmente 4, 12, 20 miteinander,
die Segmente 5, 13, 21 miteinander und
die Segmente 6, 14, 22 miteinander kurz.
Des Weiteren schließt
das Kurzschlusselement 142 die Segmente 7, 15, 23 miteinander
und die Segmente 8, 16, 24 miteinander
kurz. In dem Kurzschlusselement 142, das an dem Kommutatorhauptkörper 141 befestigt
ist, erstrecken sich die zweiten äußeren Anschlüsse 162 von
den äußeren Umfangsflächen der
Segmente 1 bis 24 aus radial nach außen, die
an der äußeren Umfangsfläche des
Isolationskörpers 143 befestigt sind.
In einem Zustand, bei dem das Kurzschlusselement 142 an
dem Kommutatorhauptkörper 141 befestigt
ist, fallen die Mittelachse des Varistors 171 und die Mittelachse
des Isolationskörpers 143 zusammen.
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Da
in dem ersten Kurzschlussbauteil 151 jedes Paar der äußeren Anschlüsse 151a,
die an einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der inneren Anschlüsse 151b über die entsprechenden Kopplungsabschnitte 151c angeschlossen
sind, in Umfangsrichtung einander benachbart sind, sind die Segmente,
die an diesen zwei äußeren Anschlüssen 151a angeschlossen
sind, in Umfangsrichtung einander benachbart. Da in dem zweiten
Kurzschlussbauteil 152 jedes Paar der äußeren Anschlüsse 152a,
die an einem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der inneren Anschlüsse 152b über die
entsprechenden Kopplungsabschnitte 152c angeschlossen sind,
in Umfangsrichtung einander benachbart sind, sind die Segmente,
die an diesen zwei äußeren Anschlüssen 152a angeschlossen
sind, in Umfangsrichtung einander benachbart. Des Weiteren ist der
Varistor 171 elektrisch zwischen jedem in Umfangsrichtung
benachbarten Paar der inneren Anschlüsse 151b und zwischen
jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar der inneren Anschlüsse 152b eingesetzt.
Entsprechend ist, wenn das Kurzschlusselement 142 an dem
Kommutatorhauptkörper 141 befestigt
ist, der Varistor 171 elektrisch zwischen irgend einem
der in Umfangsrichtung benachbarten Paare der Segmente 1 bis 24 über das
erste und das zweite Kurzschlussbauteil 151, 152 eingesetzt.
-
Bei
dem oben beschriebenen Kommutator C1 ist jeder zweite äußere Anschluss 162 an
einem entsprechenden Ende der Enden der Wicklungen M1 bis M8 angeschlossen.
Spezifischer ausgedrückt sind
zwei der zweiten äußeren Anschlüsse 162,
die einem der acht benachbarten Paare von Segmenten entlang der
Umfangsrichtung des Kommutators C1 entsprechen, oder die Segmente 2 und 3,
die Segmente 5 und 6, die Segmente 8 und 9,
die Segmente 11 und 12, die Segmente 14 und 15,
die Segmente 17 und 18, die Segmente 20 und 21 und
die Segmente 23 und 24, die an einem Ende der
Enden der entsprechenden einen Wicklung der Wicklungen M1 bis M8
angeschlossen. Beispielsweise sind zwei der zweiten äußeren Anschlüsse 162,
die den Segmenten 2 und 3 entsprechen, je an einem
Ende der Enden der Wicklung M1 angeschlossen, sodass die Enden der
Wicklung M1 elektrisch an den Segmenten 2 und 3 angeschlossen
sind. Nachdem die Wicklungen M1 bis M8 um die Zähne T1 bis T8 herum gewickelt sind,
sind die Enden der Wicklung M1 bis M8 durch die zweiten äußeren Anschlüsse 162 durch
Falten der gebogenen Stücke 162a in
Richtung auf das radiale Zentrum des Kommutators C1 dicht festgehalten
und an den zweiten äußeren Anschlüssen 162 beispielsweise
durch Verschmelzen angeschlossen.
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Wenn
bei dem wie oben angegeben gestalteten Motors 201 der vorliegenden
Ausführungsform ein
elektrischer Strom selektiv den Wicklungen M1 bis M8 von einer äußeren Energiezuführung aus über die
Anodenbürste
B1 und die Kathodenbürste
B2 zugeführt
wird, erzeugen die Wicklungen M1 bis M8 ein sich drehendes Magnetfeld,
und wird der Anker 103 gedreht. Wenn sich der Anker 103 dreht,
wird der Kommutator C1 entsprechend gedreht. Dann richten die Anodenbürste B1
und die Kathodenbürste
B2, die an den Segmenten 1 bis 24 des Kommutators
C1 gleiten, nacheinander die Wicklungen M1 bis M8 gleich. Wenn es
zu diesem Zeitpunkt ein Zeichen einer hohen Spannung zwischen einer
Bürste
und zwei Segmenten gibt, an denen die Enden einer Wicklung, die
gerade gleichgerichtet wird, angeschlossen sind, wird der Widerstand
des Varistors 171, der zwischen den zwei Segmenten elektrisch
eingesetzt ist, herabgesetzt, sodass die zwischen dem Kommutator
C1 und den Bürsten
gebildete Funkenentladung herabgesetzt wird und der Strom durch
den Varistor 171 fließt.
Dies setzt die Spannung zwischen der Bürste und den zwei Segmenten
herab, an denen die Enden der Wicklung, die gerade gleichgerichtet
wird, angeschlossen sind, was die Funkenentladung unterdrückt. Wenn
die Spannung zwischen der Bürste
und den zwei Segmenten, an denen die Enden der Wicklung, die gerade
gleichgerichtet wird, angeschlossen sind, herabgesetzt wird, kehrt
der Widerstand des Varistors 171 auf einen Wert höher als
der Widerstand der Wicklung zurück.
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Es
wird jetzt ein Verfahren zur Herstellung des Kommutators C1 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
beschrieben.
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Zuerst
wird ein Stanzvorgang für
die Bildung des ersten und zweiten Kurzschlussbauteils 151, 152 durchgeführt. Bei
dem Stanzvorgang werden das erste und das zweite Kurzschlussbauteil 151, 152 durch
Stanzen von leitfähigen
Platten (beispielsweise Kupferplatten) mit Stanzstempeln (nicht
dargestellt gebildet. Bei dem Stanzen der äußeren Anschlüsse 151a,
der inneren Anschlüsse 151b und
der Kopplungsabschnitte 151c werden die Kopplungsabschnitte 151c so
dünn ausgebildet,
dass die Stufen 151d gebildet werden. Beim Stanzen der äußeren Anschlüsse 152a,
der inneren Anschlüsse 152b und der
Kopplungsabschnitte 152c werden die Kopplungsabschnitte 152c so
dünn ausgebildet,
dass die Stufen 152d ausgebildet werden.
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Als
Nächstes
wird ein Laminierungsvorgang für
das Laminieren des ersten und des zweiten Kurzschlussbauteils 151, 152,
die durch Stanzen gebildet worden sind, durchgeführt. Bei dem Laminierungsvorgang
werden das erste und das zweite Kurzschlussbauteil 151, 152 derart
laminiert, dass die Kopplungsabschnitte 151c des ersten
Kurzschlussbauteils 151 und die Kopplungsabschnitte 152c des zweiten
Kurzschlussbauteils 152 bei Betrachtung in Richtung der
Dicke in entgegengesetzten Richtungen gerichtet sind. Die entsprechenden
Anschlüsse der äußeren Anschlüsse 151a, 152a und
die entsprechenden Anschlüsse
der inneren Anschlüsse 151b, 152a werden
zur gegenseitigen Berührung
gebracht. Zu diesem Zeitpunkt berühren sich, da die Stufen 151d, 152d in
dem ersten und dem zweiten Kurzschlussbauteil 151, 152 gebildet
worden sind, die Kopplungsabschnitte 151c, 152c in
der Richtung der Laminierung nicht, und ist ein Spalt zwischen allen zugewandten
Paaren der Kopplungsabschnitte 151c, 152c in der
Richtung der Laminierung gebildet. Hiernach werden die Berührungspaare
der äußeren Anschlüsse 151a, 152a und
die Berührungspaare
der inneren Anschlüsse 151b, 152b im
Wege des Punktlötens
integriert, sodass das erste Kurzschlussbauteil 151 und
das zweite Kurzschlussbauteil 152, wie in 17 dargestellt
ist, integriert sind.
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Dann
wird ein Varistor-Bildungsvorgang (Vorgang der Bildung des Überspannungsabsorptionselements)
zur Bildung des Varistors 171 im Wege der Sinterung durchgeführt. Bei
dem Varistor-Bildungsvorgang werden das integrierte erste und zweite
Kurzschlussbauteil 151, 152 in einer Form (nicht dargestellt)
platziert, und wird die Form mit Pulvermaterial gefüllt, das
zu dem Varistor 171 zu formen ist (beispielsweise Pulver
aus Strontiumtitanat). Das Pulvermaterial, das die Form füllt, deckt
die inneren Anschlüsse 151b, 152b mit
Ausnahme der Berührungsflächen ab
und wird ringförmig
geformt, um zwischen den in Umfangsrichtung benachbarten Paaren der
inneren Anschlüsse 151b, 152b angeordnet
zu werden. Das Pulvermaterial wird dann gepresst und einer Wärmebehandlung
bei einer Temperatur ausgesetzt, die gleich dem Schmelzpunkt des
Pulvermaterials oder niedriger als dieser ist. Hierdurch wird das
Pulvermaterial gehärtet,
sodass der ringförmige Varistor 171 einstückig mit
den inneren Anschlüssen 151b, 152b,
wie in 19 dargestellt ist, gebildet
ist. Der gebildete Varistor 171 schließt jedes in Umfangsrichtung
benachbarte Paar der inneren Anschlüsse 151b, 152b elektrisch
an.
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Anschließend wird
ein Isolationsabschnitt-Bildungsvorgang zur Bildung des Isolationsabschnitts 172 durchgeführt. Bei
dem Isolationsabschnitt-Bildungsvorgang werden das erste und das zweite
Kurzschlussbauteil 151, 152, in denen der Varistor 171 gebildet
worden ist, in einer Form zur Bildung des Isolationsabschnitts 172 platziert.
Dann wird die Form mit geschmolzenem, isolierenden Harzmaterial
gefüllt.
Zu diesem Zeitpunkt deckt das geschmolzene, isolierende Harzmaterial
Bereiche des ersten und des zweiten Kurzschlussbauteils 151, 152 ab,
die sich von der radial äußeren Fläche des Varistors 171 aus
zur Mitte der laminierten äußeren Anschlüsse 151a, 152a erstrecken.
Zum selben Zeitpunkt füllt
das geschmolzene Harzmaterial den Spalt zwischen jedem in Umfangsrichtung
benachbarten Paar der Kopplungsabschnitte 151c, 152c und
die Spalten zwischen den Kopplungsabschnitten 151c des
ersten Kurzschlussbauteils 151 und den Kopplungsabschnitten 152c des
zweiten Kurzschlussbauteils 152. Das isolierende Harzmaterial
wird dann gekühlt
und gehärtet,
um den Isolationsabschnitt 172 zu bilden, womit das Kurzschlussbauteil 142 fertig
gestellt wird. Nachdem der Isolationsabschnitt 172 gebildet
worden ist, wird das Kurzschlussbauteil 142 aus der Form
entfernt.
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Anschließend wird
ein Zusammenbauvorgang für
den Zusammenbau des Kurzschlusselements 142 mit dem Kommutatorhauptkörper 141 durchgeführt. Bei
dem Zusammenbauvorgang wird das Kurzschlusselement 142 an
dem unteren Ende des Kommutatorhauptkörpers 141 angeordnet,
und wird jeder der äußeren Anschlüsse 151a, 152a zwischen
dem entsprechenden Paar der Pressvorsprünge 145a, 145b,
angeordnet, das an dem unteren Ende der Segmente 1 bis 24 angeordnet
ist. Jedes Paar der Pressvorsprünge 145a, 145b wird
zur gegenseitigen Annäherung
in Umfangsrichtung gekrimpt, sodass die äußeren Anschlüsse 151a, 152a an
den Segmente 1 bis 24 angeschlossen werden. Hierdurch
wird das Kurzschlusselement 142 an dem Kommutatorhauptkörper 141 befestigt,
und somit der Kommutator C1 fertig gestellt.
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Wie
oben beschrieben weist die vorliegende Ausführungsform die nachfolgend
angegebenen Vorteile auf.
- (1) Der Varistor 171 wird
einstückig
mit den inneren Anschlüssen 151b, 152b in
den ersten und zweiten laminierten Kurzschlussbauteilen 151, 152 hergestellt,
um so zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar innerer
Anschlüsse 151b, 152b eingesetzt
zu werden. Auf diese Weise wird der Varistor 171 in dem
Kommutator C1 mittels einer einfachen Struktur oder durch einstückige Herstellung
mit den inneren Anschlüssen 151b, 152b eingebaut.
- Der Varistor 171 wird einstückig mit den inneren Anschlüssen 151b, 152b im
Wege des Varistor-Bildungsvorgangs hergestellt, bei dem Pulvermaterial
für den
Varistor 17l zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten
Paar innerer Anschlüsse 151b, 152b vorgesehen
wird und das Pulvermaterial gepresst und im Wege einer thermischen
Behandlung gehärtet
wird. Auf diese Weise wird der Varistor 171 einstückig mit
den inneren Anschlüssen 151b, 152b im
Wege eines einfachen Verfahrens hergestellt, bei dem Pulvermaterial
gepresst und einer Wärmebehandlung unterzogen
wird.
- Daher ist, da der Varistor 171 in dem Kommutator C1
ohne Verwendung von Kontaktstücken
wie beim Stand der Technik gebildet wird, das Verfahren zur Bildung
des Varistors 171 sogar in dem Fall des mehrpoligen Motors 201 nicht
kompliziert, der mehr Pole als Motoren mit zwei Permanentmagneten
und drei Wicklungen aufweist. Als Folge wird der Varistor 171 ohne
weiteres in dem Kommutator C1 eingebaut.
- (2) Da der Varistor 171 einstückig mit den inneren Anschlüssen 151b, 152b hergestellt
wird, müssen die
Segmente 1 bis 24 keine Vorsprünge wie Kontaktstücke beim
Stand der Technik zur Befestigung des Varistors 171 an
dem Kommutator C1 aufweisen. Dies verhindert, dass die Segmente 1 bis 24 fertig
gestellte Gestaltungen aufweisen, und setzt somit die Herstellungskosten
für den Kommutator
C1 ab.
- (3) In einem Zustand, bei dem das Kurzschlusselement 142 an
dem Kommutatorhauptkörper 141 befestigt
ist, fällt
die Mittelachse des Varistors 171 mit der Mittelachse des
Isolationskörpers 143 zusammen.
Der Gewichtsausgleich des Kommutators C1, der sich in Umfangsrichtung
dreht, ist gut ausgeglichen. Da der Varistor 171 kreisförmig ausgebildet
ist, sind die Gestaltungen des ersten und des zweiten laminierten
Kurzschlussbauteils 151, 152 stabil. Daher ist
beim Füllen
der Spalten zwischen den zugewandten Kopplungsabschnitten 151c, 152c in
Richtung der Laminierung mit geschmolzenem, isolierenden Harzmaterial
bei dem Bildungsvorgang für
den Isolationsabschnitt, durchgeführt nach dem Varistor-Bildungsvorgang, verhindert,
dass die Kopplungsabschnitte 151c, 152c durch
das geschmolzene Harzmaterial deformiert oder verschoben werden.
Daher ist das Einfüllen
des Harzmaterials erleichtert. Auch ist bei dem Herstellungsvorgang
für den
Isolationsabschnitt verhindert, dass die Kopplungsabschnitte 151c, 152c einander
berühren
und kurz geschlossen werden. Des Weiteren kann, da die Gestaltungen
der laminierten ersten und zweiten Kurzschlussbauteile 151, 152 stabil
sind, das Kurzschlusselement 142 mit dem Kommutatorhauptkörper 151 leicht
zusammengebaut werden.
- (4) Der Varistor 171 wird einstückig mit den inneren Anschlüssen 151b, 152b in
den laminierten ersten und zweiten Kurzschlussbauteilen. 151, 152 hergestellt,
um so zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar innerer
Anschlüsse 151b, 152b eingesetzt
zu werden. Daher ist in den laminierten ersten und zweiten Kurzschlussbauteilen 151, 152 das
Volumen des Varistors 171 kleiner als dasjenige in dem
Fall, bei dem ein Varistor ringförmig
für den äußeren Anschlüssen 151a, 152a einstückig hergestellt
wird. Als Folge ist im Vergleich mit dem Fall, bei dem ein Varistor
einstückig
mit den äußeren Anschlüssen 151a, 152a hergestellt
wird, die Menge des Pulvermaterials verringert. Dies verringert
die Herstellungskosten.
- (5) Der Isolationsabschnitt 142 wird zum Auffüllen der
Spalten zwischen den Kopplungsabschnitten 151c, 152c gebildet,
die in Richtung der Laminierung einander zugewandt sind. Dies stellt
einen berührungsfreien
Zustand der Kopplungsabschnitte 151c, 152c sicher,
die in Richtung der Laminierung einander zugewandt sind. Somit ist
verhindert, dass die Kopplungsabschnitte 151c, 152c miteinander
kurz geschlossen werden. Eine Endfläche des Isolationsabschnitts 172,
die dem Isolationskörper 143 zugewandt
ist, ist so gestaltet, dass sie mit einer Endfläche des Varistors 171 fluchtet,
die dem Isolationskörper 143 zugewandt ist,
und eine Endfläche
des Isolationsabschnitts 172, die dem Isolationskörper 143 zugewandt
ist, und eine Endfläche
des Varistors 171, die dem Isolationskörper 143 zugewandt
ist, ist so gestaltet, dass sie rechtwinklig zur Mittelachse des
Isolationskörpers 143 verläuft und
der unteren Endfläche
des Isolationskörpers 143 entspricht,
wie in 14 ersichtlich ist. Daher berühren bei
dem Zusammenbauvorgang die Flächen
des Varistors 171 und des Isolationsabschnitts 172,
die dem Isolationskörper 143 zugewandt
sind, die untere Endfläche
des Isolationskörpers 143,
sodass das Kurzschlusselement 142 stabil am unteren Ende des
Kommutatorhauptkörpers 141 angeordnet
ist. Als Folge wird das Kurzschlusselement 142 mit dem
Kommutatorhauptkörper 141 leicht
zusammengebaut.
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Die
vierte Ausführungsform
kann wie nachfolgend angegeben modifiziert werden.
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Der
Varistor 171 der vierten Ausführungsform kann durch einen
in 20A, 20B und 21 dargestellten
Varistor 181 ersetzt werden. In 20A, 20B und 21 sind
diejenigen Bauteile, die die gleichen wie die entsprechenden Bauteile
bei der vierten Ausführungsform
sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Der Varistor 181,
der in einem in 20A und 21 dargestellten
Kurzschlusselement 180 eingebaut ist, ist einstückig mit den
vierundzwanzig Sätzen äußerer Anschlüsse 151a, 152a hergestellt,
die in Richtung der Laminierung einander berühren. Der Varistor 181 ist
ringförmig
und deckt die Flächen
der äußeren Anschlüsse 151a, 152a mit
Ausnahme der Berührungsflächen ab.
Der Varistor 181 ist zwischen jedem in Umfangsrichtung
benachbarten Paar äußerer Anschlüsse 151a, 152a eingesetzt
und elektrisch an diesen angeschlossen. In dem Kurzschlusselement 180 ist
ein Isolationsabschnitt 182, die aus einem isolierenden Harzmaterial
hergestellt ist, ringförmig
und deckt die inneren Anschlüssen 151b, 152b von
der radial inneren Fläche
des Varistors 181 ab. Wie in 20B dargestellt
ist, füllt
der Isolationsabschnitt 182 in gleicher Weise wie der Isolationsabschnitt 172 der
vierten Ausführungsform
die Spalten zwischen jedem in Umfangsrichtung benachbarten Paar
von Kopplungsabschnitten 151c, 152c und die Spalten
zwischen den Kopplungsabschnitten 151c des ersten Kurzschlussbauteils 151 und
den Kopplungsabschnitten 152c des zweiten Kurzschlussbauteils 152.
Der Kommutator C2, der das Kurzschlusselement 180 wie oben
beschrieben aufweist, wird im Wege des Bildungsvorgangs der vierten
Ausführungsform
wie der Kommutator C1 hergestellt. Diese Konfiguration weist die gleichen
Vorteile auf wie die Angaben in (1) bis (3) zu den Vorteilen der
vierten Ausführungsform.
Das Kurzschlusselement 142 der vierten Ausführungsform
kann zusätzlich
zu dem Varistor 171 der Varistor 181 aufweisen.
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Bei
der vierten Ausführungsform
ist der ringförmige
Varistor 171 einstückig
mit allen vierundzwanzig Sätzen
von inneren Anschlüssen 151b, 152b hergestellt.
Jedoch kann der Varistor 171 einstückig mit nur inneren Anschlüssen hergestellt
sein, die aus den vierundzwanzig Sätzen von inneren Anschlüssen 151b, 152b ausgewählt sind,
solange der Varistor 171 zwischen irgendeinem in Umfangsrichtung
benachbarten Paar der Segmente 1 bis 24 über das
Kurzschlusselement 142 elektrisch eingesetzt ist. Beispielsweise
kann in dem Motor 201 ein Varistor einstückig mit
den in Umfangsrichtung aufeinander folgenden fünf Sätzen von inneren Anschlüssen 151b, 152b hergestellt
sein, und kann ein weiterer Varistor einstückig mit den in Umfangsrichtung
aufeinander folgenden fünf
Sätzen
von inneren Anschlüssen 151b, 152b hergestellt
sein, die zu den ersten fünf
Sätzen
in Hinblick auf einen Punkt auf der Mittelachse des Isolationskörpers 143 symmetrisch sind.
In dem Motor 201 kann ein Varistor nur mit einem Satz von
neun in Umfangsrichtung aufeinander folgendem Satz von inneren Anschlüssen 151b, 152b einstückig hergestellt
sein. Die gleiche Konfiguration kann bei dem Fall Anwendung finden,
bei dem die äußeren Anschlüsse 151a, 152a,
wie in 20A und 21 dargestellt
ist, einstückig
sind. Diese Konfiguration verringert das Volumen des Varistors und
senkt somit die Herstellungskosten.
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Bei
der vierten Ausführungsform
ist der Varistor 171 ringförmig. Die Gestalt des Varistors 151 ist jedoch
nicht hierauf beschränkt.
Beispielsweise kann der Varistor 171 eine bei Betrachtung
in axialer Richtung polygonale Gestalt aufweisen.
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Der
Isolationsabschnitt 172 kann bei dem Kurzschlusselement 142 weggelassen
werden. Es besteht die Möglichkeit,
dass der Isolationsabschnitt 172 nur zwischen den einander
zugewandten Paaren von Kopplungsabschnitten 151c, 152c vorgesehen ist.
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Bei
der Wärmebehandlung
des Varistor-Bildungsvorgangs kann die Temperatur derart gesteuert werden,
dass die Flächen
der inneren Anschlüsse 151b, 152b mit
Ausnahme der Berührungsflächen am
Varistor 171 angelötet
werden. Dies verbessert die Zuverlässigkeit des elektrischen Anschlusses zwischen
den inneren Anschlüssen 151b, 152b und dem
Varistor 171.
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Bei
der vierten Ausführungsform
wird der Varistor-Bildungsvorgang im Anschluss an den Laminierungsvorgang
durchgeführt.
Jedoch kann ein Platierungsvorgang zwischen dem Laminierungsvorgang
und dem Varistor-Bildungsvorgang durchgeführt werden. Bei dem Platierungsvorgang
werden die Flächen
des ersten und des zweiten Kurzschlussbauteils 151, 152,
mit denen der Varistor 171 einstückig hergestellt wird (den
inneren Anschlüssen 151b, 152b)
mit einem Lötfüllmaterial
plattiert. Da das Lötfüllmaterial
gestattet, dass die Flächen
des Varistors 171 und die inneren Anschlüsse 151b, 152b einander
zuverlässig
berühren,
ist die Zuverlässigkeit
des elektrischen Anschlusses zwischen den inneren Anschlüssen 151b, 152b und
dem Varistor 17l verbessert.
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Bei
der vierten Ausführungsform
ist jeder der Kopplungsabschnitte 151c, 152c entlang
einer Evolutenkurve hergestellt. Jedoch können die Kopplungsabschnitte 151c, 152c bogenförmig oder
linear sein. Auch sind bei der vierten Ausführungsform die äußeren Anschlüsse 151a, 152a und
die inneren Anschlüsse 151b, 152b je
im Wesentlichen rechteckig. Jedoch können die Anschlüsse 151a, 152a, 151b, 152b kreisförmig sein.
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Bei
der vierten Ausführungsform
sind die Enden der Wicklungen M1 bis M8 an den zweiten äußeren Anschlüssen 162 angeschlossen.
Jedoch kann eine Konfiguration Anwendung finden, bei der die ersten äußeren Anschlüsse 161 die
gleiche Gestalt wie die zweiten äußeren Anschlüsse 162 der
vierten Ausführungsform
aufweisen, die zweiten äußeren Anschlüsse 162 die
gleiche Gestalt wie die ersten äußeren Anschlüsse der
vierten Ausführungsform
aufweisen und jeder erste äußere Anschluss 161 an
den Enden der entsprechenden Wicklung der Wicklungen M1 bis M8 angeschlossen
ist. In diesem Fall sind die Enden der Wicklungen an jedem ersten äußeren Anschluss 161 angeschlossen.
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Bei
der vierten Ausführungsform
wird der Varistor 171 als Überspannungsabsorptionselement
zur Reduzierung einer Funkenentladung verwendet, die zwischen den
Segmenten 1 bis 24, der Anodenbürste B1
und der Kathodenbürste
B2 gebildet wird. Jedoch kann ein Überspannungsabsorptionselement
verwendet werden, das sich von dem durch den Bildungsvorgang der
vierten Ausführungsform
hergestellten Varistor unterscheidet.
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Bei
der vierten Ausführungsform
weist der Motor 201 sechs Permanentmagnete, acht Wicklungen
M1 bis M8 und vierundzwanzig Segmente 1 bis 24 auf.
Jedoch ist die Anzahl der Permanentmagnete, der Wicklungen und der
Segmente nicht hierauf beschränkt,
sondern kann nötigenfalls
geändert
werden.