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QUERVERWEIS AUF EINE DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen aus der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0098523 , die am 02. August 2016 eingereicht wurde, und aus der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0084290 , die am 04. Juli 2016 eingereicht wurde, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme darauf in ihrer Gesamtheit zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird.
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HINTERGRUND
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor sowie auf einen Feldwicklungsmotor, der diese enthält.
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Beschreibung
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Ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, die als ein umweltfreundliches Fahrzeug von Bedeutung sind, wird durch einen Elektromotor angetrieben, der ein Drehmoment unter Verwendung einer elektrischen Energie erhält.
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Genauer gesagt fährt ein allgemeines Elektrofahrzeug, indem es ein Drehmoment eines Elektromotors als Energie verwendet. Ein allgemeines Hybridfahrzeug fährt in einem Elektrofahrzeug-(EF)-Modus, in dem es nur ein Drehmoment eines Elektromotors als Energie verwendet, oder in einem Hybridelektrofahrzeug-(HEF)-Modus, in dem es sowohl ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors als auch ein Drehmoment eines Elektromotors als Energie verwendet.
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Die Entwicklung eines Schleifringläufer-Synchronmotors (Englisch: wound rotor synchronous motor (WRSM)) als ein Elektromotor, der als eine Energiequelle eines solchen umweltfreundlichen Fahrzeugs verwendet wird, ist bis heute aktiv durchgeführt worden.
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In einem existierenden WRSM tritt, da ein Strom zu einer Spule unter Verwendung einer aus Kohlenstoff gebildeten Bürste und eines Schleifrings zugeführt wird, kontinuierlich ein mechanischer Abrieb auf. Da eine Länge der Bürste aufgrund des mechanischen Abriebs kürzer wird, kann es sein, dass ein Druck einer Stützfeder, die die Bürste drückt, geändert wird, kann es sein, dass ein Kontaktwiderstand zwischen der Bürste und dem Schleifring erhöht wird, und kann es sein, dass eine Stromzufuhr instabil ist.
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Außerdem können in dem existierenden WRSM, da die Bürste unter Verwendung der Stützfeder so gedrückt wird, dass sie in Kontakt mit dem Schleifring kommt, die Bürste und der Schleifring im Versagensfall nicht schnell getrennt werden, und infolgedessen kann eine Stromzufuhr nicht gestoppt werden. Wenn die Stromzufuhr im Versagensfall nicht gestoppt wird, kann ein Feuer ausbrechen, und eine Stromversorgungsvorrichtung sowie auch andere Komponenten eines Elektromotors können beschädigt werden.
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Des Weiteren hält die Bürste einen mechanischen Kontakt mit einer äußeren peripheren Oberfläche des Schleifrings aufrecht, um einen Strom zu einer Spule zuzuführen, und infolgedessen kann Staub, wie etwa Metallpulver, aufgrund einer Reibung und eines Abriebs der Bürste erzeugt werden.
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Wenn ein solcher Staub in einer Abdeckung, die die Bürste aufnimmt, angesammelt wird, kann eine Verbindung zwischen unterschiedlichen elektrischen Polaritäten der Bürste und des Schleifrings erzeugt werden, was ein Versagen einer Stromversorgungsvorrichtung bewirkt.
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Da außerdem ein Elektromotor, der in einem Hybridfahrzeug verwendet wird, das in einem EF-Modus und einem HEF-Modus gesteuert wird, anders als ein allgemeiner Elektromotor eine Funktion des Unterstützens der Fahrleistung hat, sind das Sicherstellen einer präzisen Stromsteuerung und -regelung sowie die Haltbarkeit wichtige Überlegungen.
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Dokument aus dem Stand der Technik
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- Patentdokument 1: Koreanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 10-2004-0023063
- Patentdokument 2: Koreanisches Patent Nr. 10-0357995
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KURZER ÜBERBLICK
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung stellen eine Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor bzw. Erregerwicklungsmotor, die in der Lage ist, eine instabile Stromzufuhr zu verhindern, die durch einen Abrieb einer Bürste verursacht wird, und eine Stromzufuhr im Versagensfall zu stoppen, und einen Feldwicklungsmotor bereit, der diese enthält.
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Außerdem stellen verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung eine Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor, die in der Lage ist, Staub nach außen aus einer Haltevorrichtung abzuführen, die eine Bürste und einen Schleifring aufnimmt, zu verhindern, dass Feuchtigkeit und Fremdkörper in die Haltevorrichtung von der Außenseite her eindringen, und eine Position der Bürste so zu steuern, dass zuverlässig ein Strom zu einer Spule zugeführt wird, und einen Feldwicklungsmotor bereit, der diese enthält.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt kann eine Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor Folgendes aufweisen: eine Bürste, die in einer Haltevorrichtung angeordnet ist; einen Anker bzw. Läufer, der mit der Bürste verbunden ist und in der Haltevorrichtung angeordnet ist; einen Schleifring, der elektrisch mit der Bürste verbunden wird oder von dieser elektrisch getrennt wird; eine Stützfeder, die die Bürste umgibt, zwischen dem Schleifring und dem Anker; eine Spule, die außerhalb der Haltevorrichtung so angeordnet ist, dass sie die Stützfeder und den Anker überlappt; einen ersten Stromanschluss, der mit der Bürste verbunden ist und einen ersten Antriebsstrom zuführt; und einen zweiten Stromanschluss, der mit der Spule verbunden ist und einen zweiten Antriebsstrom zuführt.
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Die Stromversorgungsvorrichtung kann des Weiteren Folgendes aufweisen: eine erste Stromzuführeinheit, die den ersten Antriebsstrom zu dem ersten Stromanschluss zuführt; und eine zweite Stromzuführeinheit, die den zweiten Antriebsstrom zu dem ersten Stromanschluss zuführt.
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Die Stromversorgungsvorrichtung kann des Weiteren eine Stromzuführeinheit aufweisen, die den ersten Antriebsstrom und den zweiten Antriebsstrom zuführt, wobei ein Stromwert des zweiten Antriebsstroms unterschiedlich zu dem Stromwert des ersten Antriebsstroms ist oder ein Stromwert des zweiten Antriebsstroms identisch zu dem Stromwert des ersten Antriebsstroms ist.
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Die Stromzuführeinheit kann gemeinsam einen Antriebsstrom zu dem ersten Stromanschluss und dem zweiten Stromanschluss zuführen.
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Der erste Stromanschluss kann einen positiven (+) Anschluss und einen negativen (–) Anschluss aufweisen, er kann mit der Bürste durch die Haltevorrichtung und den Anker verbunden sein und er kann den ersten Antriebsstrom zu einer Spule des Feldwicklungsmotors zuführen, wobei der erste Antriebsstrom ein Gleichstrom ist.
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Der zweite Stromanschluss kann einen positiven (+) Anschluss und einen negativen (–) Anschluss aufweisen und kann den zweiten Antriebsstrom zu der Spule zuführen, wobei der Antriebsstrom ein Gleichstrom ist.
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Wenn der zweite Antriebsstrom an die Spule angelegt wird, kann eine erste axiale Kraft erzeugt werden, um den Anker in Richtung auf den Schleifring zu bewegen, und die Bürste und der Schleifring können aufgrund einer Bewegung des Ankers elektrisch verbunden werden.
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Die axiale Kraft zwischen der Bürste und dem Schleifring kann durch das Steuern bzw. Regeln einer Größe des zweiten Antriebsstroms, der an die Spule angelegt wird, gesteuert bzw. geregelt werden.
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Eine zweite axiale Kraft kann durch die Stützfeder erzeugt werden, um den Anker weg von dem Schleifring zu bewegen, die erste axiale Kraft kann größer als die zweite axiale Kraft sein, und wenn der zweite Antriebsstrom angelegt wird, können die Bürste und der Schleifring elektrisch verbunden werden.
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Eine zweite axiale Kraft kann durch die Stützfeder erzeugt werden, um den Anker weg von dem Schleifring zu bewegen, und wenn die Zufuhr des zweiten Antriebsstroms gestoppt wird, können die Bürste und der Schleifring durch die zweite axiale Kraft voneinander getrennt werden und sie können durch die zweite axiale Kraft elektrisch getrennt werden.
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Eine elektrische Verbindung oder eine elektrische Trennung zwischen der Bürste und dem Schleifring kann durch das Anlegen oder Abschalten des zweiten Antriebsstroms unabhängig von dem Anlegen oder Abschalten des ersten Antriebsstroms gesteuert werden.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt kann eine Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor Folgendes aufweisen: eine Bürste, die in einer Haltevorrichtung angeordnet ist; einen Anker bzw. Läufer, der mit der Bürste verbunden ist und in der Haltevorrichtung angeordnet ist; einen Schleifring, der elektrisch mit der Bürste verbunden wird oder von dieser elektrisch getrennt wird; einen ersten Stromanschluss, der mit der Bürste verbunden ist und einen ersten Antriebsstrom zuführt; einen zweiten Stromanschluss, der mit einer Spule verbunden ist und einen zweiten Antriebsstrom zuführt; ein Staubabführteil, das in einer Seitenfläche der Haltevorrichtung gebildet ist; und ein Solenoid, das an einer Seite der Haltevorrichtung installiert ist und das Staubabführteil öffnet und schließt.
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Das Solenoid kann einen Anker, der an einem Ende der Bürste installiert ist und entlang einer innenseitigen Oberfläche der Haltevorrichtung bewegt wird, um das Staubabführteil zu öffnen und zu schließen; und eine Spule aufweisen, die außerhalb der Haltevorrichtung installiert ist und den Anker bewegt.
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Eine zweite axiale Kraft kann durch die Stützfeder, die die Bürste umgibt, zwischen dem Schleifring und dem Anker derart erzeugt werden, dass der Anker von dem Schleifring weg bewegt wird.
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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt kann ein Feldwicklungsmotor Folgendes aufweisen: ein Motorgehäuse; eine Rotationswelle, die in einer Mitte des Motorgehäuses gebildet ist; einen Rotor, der in dem Motorgehäuse so installiert ist, dass er sich auf der Rotationswelle dreht; und die Stromversorgungsvorrichtung, die senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Rotationswelle auf einer Seite des Motorgehäuses installiert ist.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung können in der Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotors selbst in dem Fall, wenn die Bürste abgerieben wird bzw. ist, die Bürste und der Schleifring elektrisch verbunden werden, indem ein Anker in Richtung auf den Schleifring mit einer gewissen axialen Kraft bewegt wird, wodurch zuverlässig ein Antriebsstrom zu der Spule des Elektromotors unabhängig von dem Abrieb der Bürste zugeführt wird.
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Außerdem können in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung in der Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor die Bürste und der Schleifring elektrisch getrennt werden, indem ein zweiter Antriebsstrom, der an die Spule angelegt wird, im Versagensfall abgeschaltet wird, wodurch die Zufuhr des Stroms zu der Spule in dem Versagensfall gestoppt wird.
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Des Weiteren kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung in der Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor der Anker linear um eine gewisse Distanz durch das Solenoid bewegt werden und kann das Staubabführteil durch die lineare Bewegung des Ankers geöffnet und geschlossen werden, wodurch ein Versagen der Stromversorgungsvorrichtung verhindert wird, das durch eine Verbindung zwischen unterschiedlichen elektrischen Polaritäten der Bürste und des Schleifrings verursacht wird, die durch ein Eindringen von externen Fremdkörpern und Staub bewirkt wird.
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Außerdem kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung in der Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor die Bürste durch eine lineare Bewegung des Ankers zuverlässig von dem Schleifring getrennt werden oder in einen engen Kontakt mit dem Schleifring gebracht werden, wodurch zuverlässig ein Strom zu der Spule zugeführt wird, die um den Rotor gewickelt ist, um einen Strom exakt zu steuern bzw. zu regeln.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittansicht, die einen Feldwicklungsmotor veranschaulicht, der mit einer Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform installiert ist;
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2 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Strom an eine Spule von der Stromversorgungsvorrichtung für den Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform angelegt wird;
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3 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem kein Strom an die Spule von der Stromversorgungsvorrichtung für den Feldwicklungsmotor, die in 2 gezeigt ist, angelegt wird;
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4 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Strom an eine Spule von einer Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform angelegt wird;
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5 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem kein Strom an die Spule von der Stromversorgungsvorrichtung für den Feldwicklungsmotor, die in 4 gezeigt ist, angelegt wird;
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6 ist eine Querschnittansicht, die einen Feldwicklungsmotor veranschaulicht, der mit einer Stromversorgungsvorrichtung für einen Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform installiert ist;
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7 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Strom an eine Spule von der Stromversorgungsvorrichtung für den Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform angelegt wird; und
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8 ist eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, in dem kein Strom an die Spule von der Stromversorgungsvorrichtung für den Feldwicklungsmotor, die in 7 gezeigt ist, angelegt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden wird ausführlich Bezug auf die vorliegende Offenbarung genommen werden, von der Ausführungsformen in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind und unten beschrieben werden, so dass ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Offenbarung gehört, leicht die vorliegende Offenbarung in die Praxis umsetzen könnte. Es soll klar sein, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen an den Formen durchgeführt werden können. Durch die gesamten Zeichnungen hindurch werden die gleichen Bezugszeichen und Symbole verwendet werden, um die gleichen oder ähnliche Komponenten zu bezeichnen, und spezifische Abschnitte werden aus Gründen der Kürze weggelassen werden.
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Es wird des Weiteren klar sein, dass die Begriffe „aufweisen”, „enthalten”, „haben”, etc., die in der vorliegenden Patentspezifikation verwendet werden, das Vorhandensein von erwähnten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen bzw. Vorgängen, Elementen, Komponenten bzw. Bauteilen und/oder Kombinationen von diesen spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen bzw. Vorgängen, Elementen, Komponenten bzw. Bauteilen und/oder Kombinationen davon ausschließen.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 weist ein Feldwicklungsmotor 1, der eine Stromversorgungsvorrichtung 50 für einen Feldwicklungsmotor (im Folgenden als eine Stromversorgungsvorrichtung bezeichnet) in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform enthält, ein Motorgehäuse 10, einen Rotor 20, eine Rotationswelle 30 und die Stromversorgungsvorrichtung 50 auf.
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Im Folgenden nehmen Beschreibungen an, dass eine Richtung von einer Bürste 200 zu einem Schleifring 100 als eine Vorwärtsrichtung definiert ist und dass eine Richtung von dem Schleifring 100 zu der Bürste 200 als eine Rückwärtsrichtung definiert ist, wenn dies in 1 betrachtet wird.
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In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ist der Rotor 20 in dem Motorgehäuse 10 so installiert, dass er sich auf der Rotationswelle 30 dreht. An diesem Zeitpunkt kann die Stromversorgungsvorrichtung 50 an einer oberen Seite des Motorgehäuses 10 installiert sein.
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Da der Feldwicklungsmotor 1 die Stromversorgungsvorrichtung 50 enthält, können die Bürste 200 und der Schleifring 100 durch das Bewegen eines Ankers 410 mit einer konstanten axialen Kraft in der Vorwärtsrichtung selbst in dem Fall elektrisch verbunden werden, wenn die Bürste 200 abgerieben wird bzw. ist. Dementsprechend kann der Feldwicklungsmotor 1 zuverlässig einen Antriebsstrom zu einer Spule eines Elektromotors unabhängig von dem Abrieb der Bürste 200 zuführen.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 weist die Stromversorgungsvorrichtung 50 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform eine Haltevorrichtung 300, die Bürste 200, eine Stützfeder 430, den Schleifring 100, den Anker 410, ein Solenoid 400 und ein Stromaggregat 500 auf. An diesem Zeitpunkt ist die Stromversorgungsvorrichtung 50 eine Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Flusses in einem Rotor 20 durch das Anlegen eines Stroms an eine Spule, die um den Rotor 20 gewickelt ist, durch die Bürste 200, die den Schleifring 100 eng berührt.
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Andererseits ist in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform ein Hohlraum (nicht gezeigt) in der Haltevorrichtung 300 derart gebildet, dass die Bürste 200, die Stützfeder 430 und der Anker 410 darin installiert sind. Eine Spule 420 kann außerhalb der Haltevorrichtung 300 installiert sein.
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Außerdem ist der Schleifring 100 an der Rotationswelle 30 des Feldwicklungsmotors 1 installiert und er umfasst ein Paar von Schleifringen, d. h. einen ersten Schleifring 110 und einen zweiten Schleifring 120, als ein Stromübertragungsmedium für das Anlegen eines Stroms an die um den Rotor 20 gewickelte Spule. Der erste Schleifring 110 und der zweite Schleifring 120 können an einem Ende der Rotationswelle 30 installiert sein, und genauer gesagt können sie eng an einer äußeren peripheren Oberfläche der Rotationswelle 30 in einem Zustand befestigt sein, in dem sie in einer Längsrichtung der Rotationswelle 30 voneinander beabstandet sind.
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An diesem Zeitpunkt können der erste Schleifring 110 und der zweite Schleifring 120 mit einem positiven Pol (+) und einem negativen Pol (–) der um den Rotor 20 gewickelten Spule verbunden sein, und sie können entsprechend der Rotation der Rotationswelle 30 in Eingriff gebracht und gedreht werden.
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Die Bürste 200 ist an dem Anker 410 befestigt und wird durch eine Bewegung des Ankers 410 in Richtung auf den Schleifring 100 bewegt oder von dem Schleifring 100 weg bewegt. Das heißt, die Bürste 200 und der Anker 410 können miteinander gekoppelt sein, und die Bürste 200 kann durch die Bewegung des Ankers 410 bewegt werden.
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An diesem Zeitpunkt kann die Bürste 200 ein Paar von Bürsten umfassen, d. h. eine erste Bürste 210 und eine zweite Bürste 220. Die erste Bürste 210 und die zweite Bürste 220 können senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Rotationswelle 30 derart angeordnet sein, dass Enden davon jeweils äußere periphere Oberflächen des ersten Schleifrings 110 und des zweiten Schleifrings 120 berühren.
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Außerdem können die Bürste 200 und der Schleifring 100 voneinander um eine gewisse Distanz d beabstandet sein. Durch das Solenoid 400, das später beschrieben wird, können die Bürste 100 und der Schleifring 200 einander eng berühren oder können sie voneinander getrennt werden, und infolgedessen kann ein Strom an die um den Rotor 20 gewickelte Spule angelegt werden oder kann ein angelegter Strom weggenommen werden.
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Andererseits weist das Solenoid 400 den Anker 410, die Spule 420 und die Stützfeder 430 auf. An diesem Zeitpunkt kann der Anker 410 an einem Ende der Bürste 200, genauer gesagt an einem hinteren Ende der Bürste 200, installiert sein.
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Außerdem kann die Spule 420 außerhalb der Haltevorrichtung 300 installiert sein. Die Stützfeder 430 kann aus einem nichtleitenden Material gebildet sein, sie kann eine externe Oberfläche der Bürste 100 umgeben und sie kann zwischen dem Anker 410 und dem Schleifring 200 installiert sein.
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Genauer gesagt kann ein Stützteil 320 in Richtung auf eine Innenseite der Haltevorrichtung 300 ausgehend von einer oberen Oberfläche der Haltevorrichtung 300 vorstehen. Beide Enden der Stützfeder 430 können jeweils durch eine Seitenfläche des Ankers 410 und des Stützteils 320 abgestützt werden.
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Andererseits weist das Stromaggregat 500 einen ersten Stromanschluss 510 und einen zweiten Stromanschluss 520 auf. Alle von dem ersten Stromanschluss 510 und dem zweiten Stromanschluss 520 können einen positiven (+) Anschluss und einen negativen (–) Anschluss aufweisen.
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An diesem Zeitpunkt ist der erste Stromanschluss 510 mit der Bürste 200 durch die Haltevorrichtung 300 und den Anker 410 verbunden und führt einen Gleichstrom, d. h. einen ersten Antriebsstrom für das Antreiben eines Elektromotors, zu einer Spule des Elektromotors zu. Außerdem führt der zweite Stromanschluss 520 einen Gleichstrom, d. h. einen zweiten Antriebsstrom, zu der Spule 420 zu.
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Des Weiteren kann in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform eine erste Stromzuführeinheit (nicht gezeigt) bereitgestellt sein, um den ersten Antriebsstrom zu dem ersten Stromanschluss 510 zuzuführen. Eine zweite Stromzuführeinheit (nicht gezeigt) kann bereitgestellt sein, um den zweiten Antriebsstrom zu dem zweiten Stromanschluss 520 zuzuführen.
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Die Spule 420 kann außerhalb der Haltevorrichtung 300 so gewickelt sein, dass sie die Stützfeder 430 und den Anker 410 überlappt. Der zweite Antriebsstrom kann zu der Spule 420 zugeführt werden, um den Anker 410 in Richtung auf den Schleifring 100 zu bewegen.
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An diesem Zeitpunkt wird der Anker 410 in der Vorwärtsrichtung bewegt, zum Beispiel zu dem Schleifring 100, und zwar durch eine elektromagnetische Kraft, die durch den zweiten Antriebsstrom erzeugt wird, der zu der Spule 420 zugeführt wird. Die Bürste 200 berührt den Schleifring 100 durch die Bewegung des Ankers 410.
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Insbesondere werden, da eine erste axiale Kraft durch den zweiten Antriebsstrom erzeugt wird, der zu der Spule 420 zugeführt wird, und der Anker 410 in der Vorwärtsrichtung bewegt wird, die Bürste 200 und der Schleifring 100 elektrisch verbunden.
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Da die Bürste 200 und der Schleifring 100 einander berühren, wird der erste Antriebsstrom, der zu der Bürste 200 zugeführt wird, zu einer Spule eines Elektromotors durch den Schleifring 100 zugeführt. Ein Nord-(N)-Pol und ein Süd-(S)-Pol können durch das Anlegen des ersten Antriebsstroms an die um den Rotor 20 gewickelte Spule eines Elektromotors erzeugt werden, wodurch eine elektromotorische Kraft entsprechend einer Größe eines angelegten Stroms eingestellt wird.
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Hier kann die erste axiale Kraft zwischen der Bürste 200 und dem Schleifring 100 durch das Steuern bzw. Regeln des zweiten Antriebsstroms, der an die Spule 420 angelegt wird, gesteuert bzw. geregelt werden, wodurch konstant ein Widerstand zwischen der Bürste 200 und dem Schleifring 100 aufrecht erhalten wird und zuverlässig der erste Antriebsstrom zu der Spule des Elektromotors zugeführt wird.
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Andererseits wird eine zweite axiale Kraft durch die Stützfeder 430 derart erzeugt, dass der Anker 410 von dem Schleifring 100 weg bewegt wird. Aber da die erste axiale Kraft, die durch die zweite Antriebskraft erzeugt wird, größer als die zweite axiale Kraft ist, die durch die Stützfeder 430 erzeugt wird, werden die Bürste 200 und der Schleifring 100 elektrisch miteinander verbunden, wenn der zweite Antriebsstrom an die Spule 420 angelegt wird. Das heißt, da die erste Ausgabe größer als die zweite Ausgabe ist, werden die Bürste 200 und der Schleifring 100 elektrisch verbunden.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird dann, wenn die Zufuhr des zweiten Stroms zu der Spule 420 gestoppt wird, d. h. wenn der zweite Strom nicht an die Spule 420 angelegt wird, der Anker 410 von dem Schleifring 100 durch die zweite axiale Kraft, die durch die Stützfeder 430 erzeugt wird, weg bewegt. Dementsprechend werden die Bürste 200 und der Schleifring 100 voneinander beabstandet und sie werden elektrisch getrennt.
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Wenn die Systemenergie abgeschaltet wird, kann die Stützfeder 430 die gewisse Distanz d zwischen der Bürste 200 und dem Schleifring 100 aufrecht erhalten, wodurch eine Sicherheit in dem Fall eines Versagens, das durch ein Blockierphänomen aufgrund der Infiltration von Feuchtigkeit verursacht wird, gewährleistet wird.
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In diesem Fall können sogar in dem Fall, wenn der erste Antriebsstrom zu der Bürste 200 zugeführt wird, die Bürste 200 und der Schleifring 100 voneinander beabstandet werden und sie können elektrisch getrennt werden, wodurch eine Zufuhr eines Stroms zu der Spule des Elektromotors in dem Versagensfall gestoppt wird.
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Das heißt, unabhängig von dem Anlegen oder dem Abschalten des ersten Antriebsstroms ist es möglich, eine elektrische Verbindung und eine Trennung zwischen der Bürste 200 und dem Schleifring 200 sowie eine Stromzufuhr zu der Spule des Elektromotors einzig und allein durch eine Steuerung bzw. Regelung des zweiten Antriebsstroms zu steuern bzw. zu regeln.
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In der oben erwähnten Stromversorgungsvorrichtung 50 für den Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform kann der Anker 410 sogar in dem Fall, wenn die Bürste 200 abgerieben wird bzw. ist, in Richtung auf den Schleifring 100 mit einer gewissen axialen Kraft bewegt werden, wodurch die Bürste 200 und der Schleifring 100 elektrisch verbunden werden. Deshalb kann ein Antriebsstrom unabhängig von dem Abrieb der Bürste 200 zuverlässig zu der Spule des Elektromotors zugeführt werden.
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Außerdem können in der oben erwähnten Stromversorgungsvorrichtung 50 für den Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform die Bürste 200 und der Schleifring 100 durch das Abschalten des zweiten Antriebsstroms, der an die Spule 420 angelegt wird, in dem Versagensfall elektrisch getrennt werden. Deshalb ist es möglich, die Zufuhr des Stroms zu der Spule des Elektromotors in dem Fall eines Versagens zu stoppen.
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Unter Bezugnahme auf 4 und 5 weist eine Stromversorgungsvorrichtung 60 für einen Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform eine Haltevorrichtung 300, eine Bürste 200, eine Stützfeder 430, einen Schleifring 100, einen Anker 410, ein Solenoid 400 und ein Stromaggregat 500a auf.
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In der Beschreibung einer Konfiguration und eines Antreibens der Stromversorgungsvorrichtung 60 in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform werden ausführliche Beschreibungen der gleichen Konfiguration und des gleichen Antreibens wie in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben worden sind, weggelassen werden.
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Das Stromaggregat 500a in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform weist einen ersten Stromanschluss 510a und einen zweiten Stromanschluss 520 auf. Alle von dem ersten Stromanschluss 510a und von dem zweiten Stromanschluss 520 können einen positiven (+) Anschluss und einen negativen (–) Anschluss aufweisen.
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An diesem Zeitpunkt ist der erste Stromanschluss 510a mit der Bürste 200 durch den Anker 410 im Innern der Haltevorrichtung 300 verbunden und führt einen Gleichstrom, d. h. einen ersten Antriebsstrom für das Antreiben eines Elektromotors, zu einer Spule des Elektromotors zu. Außerdem führt der zweite Stromanschluss 520 einen Gleichstrom, d. h. einen zweiten Antriebsstrom, zu einer Spule 420 zu.
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Des Weiteren kann in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform eine einzige Stromzuführeinheit (nicht gezeigt) bereitgestellt sein, um jeweils den ersten Antriebsstrom und den zweiten Antriebsstrom zu dem ersten Stromanschluss 510a und dem zweiten Stromanschluss 520 zuzuführen.
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An diesem Zeitpunkt kann die Stromzuführeinheit den ersten Antriebsstrom und den zweiten Antriebsstrom erzeugen und sie kann den ersten Antriebsstrom und den zweiten Antriebsstrom jeweils zu dem ersten Stromanschluss 510a und dem zweiten Stromanschluss 520 zuführen.
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Aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die Stromzuführeinheit braucht nicht den ersten Antriebsstrom und den zweiten Antriebsstrom unterscheiden und sie kann einen einzigen gemeinsamen Antriebsstrom erzeugen, um den erzeugten einzigen gemeinsamen Antriebsstrom gemeinschaftlich zu dem ersten Stromanschluss 510a und dem zweiten Stromanschluss 520 zuzuführen.
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An diesem Zeitpunkt kann die Stromzuführeinheit den ersten Antriebsstrom und den zweiten Antriebsstrom derart erzeugen, dass der erste Antriebsstrom und der zweite Antriebsstrom unterschiedliche Stromwerte oder den gleichen Stromwert haben.
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Andererseits können dann, wenn der erste Antriebsstrom und der zweite Antriebsstrom als gemeinsame Antriebsströme erzeugt werden, die den gleichen Stromwert haben, der erste Stromanschluss 510a und der zweite Stromanschluss 520 miteinander verbunden sein, und der zweite Antriebsstrom (oder der gemeinsame Antriebsstrom), der zu dem zweiten Stromanschluss 520 zugeführt wird, kann zu der Spule 420 zugeführt werden.
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Wie oben beschrieben worden ist, kann eine einzige Stromzuführeinheit bereitgestellt sein, um den ersten Antriebsstrom und den zweiten Antriebsstrom (oder die gemeinsamen Antriebsströme) zu erzeugen, wodurch sich die Kosten eines Produkts reduzieren.
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Da der zweite Antriebsstrom (oder der gemeinsame Antriebsstrom) zu der Spule 420 zugeführt wird und eine erste axiale Kraft erzeugt wird, um den Anker 410 in Richtung auf den Schleifring 100 zu bewegen, werden die Bürste 200 und der Schleifring 100 elektrisch verbunden.
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Eine zweite axiale Kraft wird durch die Stützfeder 430 derart erzeugt, dass der Anker 410 von dem Schleifring 100 weg bewegt wird. Aber da die erste axiale Kraft, die durch die zweite Antriebskraft (oder den gemeinsamen Antriebsstrom) erzeugt wird, größer als die zweite axiale Kraft ist, die durch die Stützfeder 430 erzeugt wird, werden die Bürste 200 und der Schleifring 100 elektrisch verbunden, wenn der zweite Antriebsstrom (oder der gemeinsame Antriebsstrom) an die Spule 420 angelegt wird.
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Wenn die Zufuhr des zweiten Stroms (oder des gemeinsamen Antriebsstroms), der an die Spule 420 angelegt wird, gestoppt wird, d. h. wenn der zweite Strom nicht an die Spule 420 angelegt wird, dann wird der Anker 410 von dem Schleifring 100 durch die zweite axiale Kraft weg bewegt, die durch die Stützfeder 430 erzeugt wird. Dementsprechend werden die Bürste 200 und der Schleifring 100 voneinander beabstandet und sie werden elektrisch getrennt.
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Wenn die Systemenergie abgeschaltet wird, kann die Stützfeder 430 eine gewisse Distanz zwischen der Bürste 200 und dem Schleifring 100 aufrecht erhalten, wodurch eine Sicherheit in dem Fall eines Versagens, das durch ein Blockierphänomen aufgrund einer Infiltration von Feuchtigkeit verursacht wird, gewährleistet wird.
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In diesem Fall wird auch der erste Antriebsstrom (oder der gemeinsame Antriebsstrom) nicht zu der Bürste 200 zugeführt, und die Bürste 200 und der Schleifring 100 werden voneinander beabstandet und elektrisch getrennt, wodurch eine Zufuhr eines Stroms zu der Spule des Elektromotors in dem Fall eines Versagens gestoppt wird.
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In der oben erwähnten Stromversorgungsvorrichtung 60 für den Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform kann der Anker 410 selbst in dem Fall, wenn die Bürste 200 abgerieben wird bzw. ist, in Richtung auf den Schleifring 100 mit einer gewissen axialen Kraft bewegt werden, wodurch die Bürste 200 und der Schleifring 100 elektrisch verbunden werden. Deshalb kann unabhängig von dem Abrieb der Bürste 200 ein Antriebsstrom zuverlässig zu der Spule des Elektromotors zugeführt werden.
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Außerdem können in der oben erwähnten Stromversorgungsvorrichtung 60 für den Feldwicklungsmotor in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform die Bürste 200 und der Schleifring 100 durch das gleichzeitige Abschalten des ersten Antriebsstroms (oder des gemeinsamen Antriebsstroms), der zu der Spule zugeführt wird, und des zweiten Antriebsstroms, der an die Spule 420 angelegt wird, in dem Versagensfall elektrisch getrennt werden. Deshalb können das Versagen und die Beschädigung von Komponenten bzw. Bauteilen, die in einem Elektromotor bereitgestellt sind, in dem Fall eines Versagens verhindert werden.
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Andererseits weist unter Bezugnahme auf 6 bis 8 eine Stromversorgungsvorrichtung 70 für einen Feldwicklungsmotor 1a in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform eine Haltevorrichtung 300, eine Bürste 200, eine Stützfeder 430, einen Schleifring 100, einen Anker 410, ein Solenoid 400, ein Stromaggregat 500a und ein Staubabführteil 310 auf.
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Deshalb kann in der Stromversorgungsvorrichtung 70 für den Feldwicklungsmotor 1a in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform der Anker 410 linear um eine gewisse Distanz durch das Solenoid 400 bewegt werden und kann das Staubabführteil 310 durch die lineare Bewegung des Ankers 410 geöffnet und geschlossen werden, wodurch ein Versagen der Stromversorgungsvorrichtung 70, das durch eine Verbindung zwischen unterschiedlichen elektrischen Polaritäten der Bürste 200 und des Schleifrings 100 erzeugt wird, die durch ein Eindringen von externen Fremdkörpern und von Staub verursacht wird, verhindert wird.
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In der Beschreibung einer Konfiguration und eines Antreibens der Stromversorgungsvorrichtung 70 in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform werden ausführliche Beschreibungen der gleichen Konfiguration und des gleichen Antreibens wie in der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben worden sind, weggelassen werden.
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Andererseits ist ein Hohlraum (nicht gezeigt) in der Haltevorrichtung 300 derart gebildet, dass die Bürste 200, die Stützfeder 430 und der Anker 410 darin installiert sind. Das Staubabführteil 310 kann in der Form eines Lochs gebildet sein, das sich durch eine Seitenfläche der Haltevorrichtung 300 erstreckt. Das heißt, auf der Grundlage eines Zustands, in dem ein Strom an die Spule 420 angelegt wird, kann das Stromabführteil 310 durch eine Seitenfläche der Haltevorrichtung 300, genauer gesagt durch eine untere Oberfläche davon derart durchdringen, dass es zu einem Öffnungs- und Schließteil 411 passt.
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Außerdem kann das Öffnungs- und Schließteil 411 in dem Anker 410 gebildet sein, um das Staubabführteil 310 selektiv zu öffnen und zu schließen. Genauer gesagt kann das Öffnungs- und Schließteil 411 nach außen ausgehend von einem unteren Abschnitt des Ankers 410 so vorstehen, dass es eng eine Innenseite der unteren Oberfläche der Haltevorrichtung 300 berührt.
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Unter Bezugnahme auf 7 und 8 wird der Anker 410 dann, wenn ein Strom an die Spule 420 angelegt wird, linear entlang einer innenseitigen Oberfläche der Haltevorrichtung 300 durch einen erzeugten Magnetismus bewegt, und die Stützfeder 430 wird durch eine kinetische Energie des Ankers 410 durch eine Kompression verformt. Außerdem legt die Stützfeder 430 dann, wenn kein Strom an die Spule 420 angelegt wird, eine Federkraft an den Anker 410 und ein Stützteil 320 an, und infolgedessen wird die Bürste 200 von dem Schleifring 100 um eine gewisse Distanz d beabstandet, und das Staubabführteil 310 wird in einem Zustand gehalten, in dem es von dem Öffnungs- und Schließteil 410 geöffnet ist.
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An diesem Zeitpunkt wird, wenn die Bürste 200 um die gewisse Distanz d durch die lineare Bewegung des Ankers 410 bewegt wird, um den Schleifring 100 eng zu berühren, ein Strom an eine um einen Rotor 20 gewickelte Spule angelegt. Außerdem wird das Öffnungs- und Schließteil 411 entlang der innenseitigen Oberfläche der Haltevorrichtung 300 um die gewisse Distanz d bewegt, um die die Bürste 200 bewegt wird, und es schließt das Staubabführteil 310.
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Es kann verhindert werden, dass eine externe Feuchtigkeit und externe Fremdkörper in die Haltevorrichtung 300 durch das Staubabführteil 310 eindringen, wodurch ein Versagen der Stromversorgungsvorrichtung 70, das durch eine Verbindung zwischen unterschiedlichen elektrischen Polaritäten der Bürste 200 und des Schleifrings 100 erzeugt wird, die durch die externen Fremdkörper und den Staub verursacht wird, verhindert wird.
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An diesem Zeitpunkt kehrt die Stromversorgungsvorrichtung 70, um einen Strom wegzunehmen, der an die um den Rotor 20 gewickelte Spule angelegt wird, in einen Zustand zurück, der in 8 gezeigt ist, indem sie den Strom wegnimmt, der an die Spule 420 angelegt wird. Das heißt, wenn der Strom, der an die Spule 420 angelegt wird, weggenommen wird, verschwindet ein erzeugter Magnetismus, und der Anker 410 und das Öffnungs- und Schließteil 411, das in dem Anker 410 gebildet ist, kehren in eine ursprüngliche Position durch eine zweite axiale Kraft zurück, die durch die Stützfeder 430 erzeugt wird.
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Da der Anker 410 und das Öffnungs- und Schließteil 411 in die ursprüngliche Position zurückkehren und die Bürste 200 von dem Schleifring 100 getrennt wird, wird der Strom, der an die um den Rotor 20 gewickelte Spule angelegt wird, weggenommen und das Staubabführteil 310, das durch das Öffnungs- und Schließteil 411 geschlossen worden ist, wird geöffnet.
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Deshalb kann Staub, der aufgrund des Abriebs der Bürste 200 erzeugt wird, nach außen aus der Haltevorrichtung 300 durch das Staubabführteil 310 abgeführt werden, wodurch ein Versagen der Stromversorgungsvorrichtung 70, das durch eine Verbindung zwischen unterschiedlichen elektrischen Polaritäten der Bürste 200 und des Schleifrings 100 erzeugt wird, die durch den Staub verursacht wird, verhindert wird.
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Da außerdem die Bürste 200 durch die lineare Bewegung des Ankers 410 zuverlässig von dem Schleifring 100 getrennt wird oder diesen eng berührt, kann ein Strom zuverlässig zu der um den Rotor 20 gewickelten Spule zugeführt werden, wodurch ein Strom exakt gesteuert bzw. geregelt wird.
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Obwohl die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben worden sind, ist der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keinster Weise auf die oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschränkt. Ein Fachmann auf dem Gebiet kann leicht viele andere Ausführungsformen hervorbringen, indem er Elemente addiert, modifiziert, weglässt, ergänzt, ohne dass von dem Prinzip der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2016-0098523 [0001]
- KR 10-2016-0084290 [0001]
- KR 10-2004-0023063 [0011]
- KR 10-0357995 [0011]
