DE112007002847T5

DE112007002847T5 - Gleichstrommotor

Info

Publication number: DE112007002847T5
Application number: DE112007002847T
Authority: DE
Inventors: Naoki Kiryu-shi Shioda; Yoshichika Kiryu-shi Kawashima
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-09-24
Also published as: JP2013063019A; JP5466751B2; JPWO2008062791A1; CN101584105B; US20100052440A1; DE112007002847T8; WO2008062791A1; US8080916B2; CN101584105A; JP5188981B2

Abstract

Gleichstrommotor, der ein Jochgehäuse, einen Permanentmagneten, der an der Innenumfangsfläche des Jochgehäuses befestigt ist und sechs Magnetpole aufweist, und einen Anker umfasst, der an der Innenseite des Permanentmagneten in frei drehbarer Weise gelagert ist, wobei
der Anker eine durch das Jochgehäuse unterstützte Welle, einen Ankerkern, der von außen auf die Welle aufgesetzt und fixiert ist, sowie einen Kommutator, der auf der Welle benachbart zum Ankerkern mit neun in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten vorgesehen ist, umfasst;
der Ankerkern neun Zähne, die sich in Radialrichtung in einem radialen Muster erstrecken, sowie neun Schlitze, die zwischen den Zähnen ausgebildet sind und sich in Axialrichtung erstrecken, aufweist;
die Segmente mit gleicher Polarität mittels eines Kurzschlusselements verbunden sind; und
ein Paar Bürsten, die gleitenden Kontakt mit den Segmenten herstellen, so angeordnet ist, dass sie zueinander punktsymmetrisch auf der Welle zentriert sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrommotor, der in einem Fahrzeug montiert ist. Es wird Priorität beansprucht von der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-316141 , eingereicht am 22. November 2006, und von der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-60355 , eingereicht am 9. März 2007, deren Inhalte hiermit durch Literaturhinweis eingefügt sind.
STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen wird häufig ein Gleichstrommotor mit Bürsten als Elektromotor verwendet, der in einem Fahrzeug, wie z. B. einem Automobil, montiert ist. Dieser Typ von Gleichstrommotor ist so aufgebaut, dass Permanentmagneten mit zwei oder vier Polen an der Innenumfangsfläche eines zylindrischen Jochgehäuses angeordnet sind und ein Anker, auf dem eine Ankerwicklung gewickelt ist, an der Innenfläche dieses Permanentmagneten so angeordnet ist, dass er frei rotiert. Als Permanentmagnet wird in vielen Fällen ein gesinterter Ferrit-Magnet verwendet, der in Form einer Platte ausgebildet ist. Der Anker weist einen Ankerkern auf, der außen auf die Welle aufgesetzt und fixiert ist, wobei eine Vielzahl von Schlitzen, die in Axialrichtung verlaufen, im Ankerkern ausgebildet sind.
Der Wicklungsdraht ist einzeln mit einem vorgegebenen Intervall in diesen Schlitzen gewickelt, um eine Vielzahl von Spulen zu bilden. Jede Spule ist zu einem Segment geführt, das an einer Welle angebracht ist.
Jedes Segment ist fähig, gleitenden Kontakt mit einem Bürstenpaar herzustellen, das in Bürstenhaltern unterstützt ist, die in einem Jochgehäuse aufgenommen sind. Wenn dann der Spule über diese Bürsten Gleichstrom zugeführt wird, wird die Welle durch magnetische Anziehung und Abstoßung, die zwischen dem im Ankerkern gebildeten Magnetfeld und dem Permanentmagneten erzeugt werden, in Drehung versetzt. Die Segmente, bei denen die Bürsten einen gleitenden Kontakt herstellen, wechseln wiederum durch diese Rotation, wobei die Richtung des zu der Spule fließenden Stroms umgeschaltet wird und eine sogenannte Rektifikation ausgeführt wird, wobei der Ankerkern kontinuierlich rotiert.
In den letzten Jahren wurden mit zunehmender Leistungsfähigkeit von Automobilen Gleichstrommotoren mit geringerer Größe und höherer Ausgangsleistung benötigt. Es wurde daher ein Gleichstrommotor vorgeschlagen, der einen Anisotrope-Seltenerdeverbindung-Magneten verwendet, der in einer hohlen zylindrischen Form wie der Permanentmagnet ausgebildet ist, wobei dieser Anisotrope-Seltenerdeverbindung-Magnet mit wenigstens vier Polen magnetisiert wird. Durch diesen Aufbau ist es möglich, einen Gleichstrommotor mit geringerer Größe und höherer Ausgangsleistung zu erhalten (siehe z. B. Patentdokument 1).
Wenn ferner die Bürsten während der Rotation des Ankers von den Segmenten getrennt werden, tritt aufgrund der Freisetzung magnetischer Energie, die in der Spule gespeichert ist, eine elektrische Entladung zwischen den Bürsten und dem Segment auf, wodurch elektrische Störungen auftreten können. Aus diesem Grund wurden verschiedene Techniken des Bereitstellens eines Kondensators oder einer Drosselspule am Äußeren oder im Inneren des Gleichstrommotors vorgeschlagen, wobei die elektrischen Störungen durch diesen Kondensator oder diese Spule reduziert werden.
In einem Gleichstrommotor z. B., der eine kompakte Größe und eine flache Form verwirklicht, indem ein Bürstenpaar an punktsymmetrischen Positionen zentriert auf der Drehachse (gegenüberliegende Anordnung) angeordnet ist, ist die Drosselspule in einer Richtung angeordnet, die ungefähr senkrecht zu der Ebene liegt, in der die Bürsten angeordnet sind, d. h. die Drosselspule ist sterisch bezüglich der Bürsten angeordnet. Hierdurch ist es ohne Vergrößerung des Gleichstrommotors möglich, die Drosselspule in der Umgebung der Bürsten nahe der Erzeugungsquelle der elektrischen Störungen anzuordnen, wodurch wirksam eine Reduzierung der elektrischen Störungen erreicht wird.
[Patentdokument 1] Japanisches Patent Nr. 3480733
[Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2004-56894
[Patentdokument 3] Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2004-56895
Wenn jedoch in Patentdokument 1 der Permanentmagnet mit vier Polen magnetisiert ist, muss das Bürstenpaar, das gleitenden Kontakt mit dem Segment herstellt, in einem Intervall von 90° angeordnet sein. Wenn auf diese Weise die Bürsten in einem Intervall von 90° angeordnet sind, nimmt die Breite des Gleichstrommotors in Radialrichtung zu. Obwohl dies eine wirksame Lösung zum Erzielen der Verkleinerung eines Gleichstrommotors werden kann, besteht aus diesem Grund das Problem, das dies kaum eine effektive Lösung zum Abflachen eines Gleichstrommotors werden kann.
Auch im abgeflachten Gleichstrommotor nach Patentdokument 2 und Patentdokument 3 ist die Arbeit, die beim Montieren einer Drosselspule in einer sterischen Weise bezüglich der Bürsten gemäß dem obenerwähnten Stand der Technik erforderlich ist, extrem schwierig, wobei dann, wenn die Fertigungseffizienz betrachtet wird, das Problem besteht, dass dies in praktischer Hinsicht kaum zu verwirklichen ist.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände gemacht und hat die Aufgabe, einen Gleichstrommotor zu schaffen, der effektiv eine Abflachung erzielen kann.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner einen Gleichstrommotor, der Störunterdrückungselemente, wie z. B. einen Kondensator und eine Drosselspule, leicht nahe den Bürsten anbringen kann, während eine kleine Größe und eine flache Form erzielt werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und bezieht sich auf einen Gleichstrommotor, der versehen ist mit einem Jochgehäuse, einem Permanentmagneten, der an der Innenumfangsfläche des Joch gehäuses befestigt ist und sechs Magnetpole aufweist, und einem Anker, der an der Innenseite des Permanentmagneten in frei drehbarer Weise gelagert ist. Der Anker ist mit einer Welle versehen, die durch das Jochgehäuse unterstützt ist, und mit einem Ankerkern, der an der Welle von außen angesetzt und fixiert ist, sowie mit einem Kommutator, der auf der Welle benachbart zum Ankerkern mit neun in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten vorgesehen ist. Ferner weist der Ankerkern neun Zähne auf, die sich in Radialrichtung in einem radialen Muster erstrecken, sowie neun Schlitze, die zwischen den Zähnen ausgebildet sind und sich in Axialrichtung erstrecken, wobei die Segmente, die dieselbe Polarität aufweisen, mittels eines Kurzschlusselements verbunden sind, wobei ein Paar Bürsten, die gleitenden Kontakt mit den Segmenten herstellen, so angeordnet sind, dass sie zueinander punktsymmetrisch auf der Welle zentriert sind.
Ferner sind vorzugsweise Spulen auf den Zähnen mit einem konzentrierten Wicklungssystem gewickelt.
Ferner ist der Permanentmagnet vorzugsweise ein Seltenerde-Permanentmagnet.
Ferner sind die Zähne des Ankerkerns vorzugsweise so aufgebaut, dass sie in Axiallinienrichtung trennbar sind.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Gleichstrommotor, der versehen ist mit einem Joch, einem Permanentmagneten, der an der Innenumfangsfläche des Jochgehäuse befestigt ist und sechs Magnetpole aufweist, und einem Anker, der an der Innenseite des Permanentmagneten in frei drehbarer Weise unterstützt ist. Der Anker ist mit einer Welle versehen, die durch das Jochgehäuse unterstützt ist, und mit einem Ankerkern, der an der Welle von außen angesetzt und fixiert ist, sowie mit einem Kommutator, der auf der Welle benachbart zum Ankerkern mit neun in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten vorgesehen ist. Ferner weist der Ankerkern neun Zähne auf, die sich in einem radialen Muster in Radialrichtung erstrecken, sowie neun Schlitze, die zwischen den Zähnen ausgebildet sind und sich in Axialrichtung erstrecken. Die Segmente, die dieselbe Polarität aufweisen, sind mittels eines Kurzschlusselements verbunden, wobei ein Paar Bürsten, die gleitenden Kontakt mit den Seg menten herstellen, in einen gegenseitigen Intervall von 60° in Umfangsrichtung in einem Bürstenhalter angeordnet sind, welcher im Jochgehäuse aufgenommen ist, wobei ein Paar Stromzuführungsabschnitte, die mit einer externen Stromversorgung elektrisch verbunden sind, im Bürstenhalter vorgesehen ist, wobei das Bürstenpaar und das Paar der Stromzuführungsabschnitte jeweils elektrisch verbunden sind.
Ferner ist vorzugsweise zwischen wenigstens einer Bürste des Bürstenpaares und dem Paar der Stromzuführungselemente oder zwischen dem Paar der Stromzuführungselemente ein Störunterdrückungselement vorgesehen, das diese überspannt, wobei diese elektrisch durch das Störunterdrückungselement verbunden sind.
Ferner ist das Störunterdrückungselement vorzugsweise in derselben Ebene angeordnet wie die Bürsten des Bürstenhalters.
Ferner sind die Spulen vorzugsweise auf den Zähnen mit einem konzentrierten Wicklungssystem gewickelt.
Ferner sind vorzugsweise alle Überleitungsdrähte der Spulen, die zwischen den Schlitzen überwechseln und auf den Zähnen gewickelt sind, zu der Welle übergeleitet.
Wirkung der Erfindung
Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Aufbau des Gleichstrommotors sechs Pole, neun Schlitze und neun Segmente aufweist und die Segmente mit gleicher Polarität durch Kurzschlusselemente kurzgeschlossen sind, ist es möglich, die Bürsten paarweise zu installieren. Da außerdem das Bürstenpaar so angeordnet ist, dass es gegenseitig punktsymmetrisch auf der Welle zentriert ist, ist es möglich, eine Abflachung des Gleichstrommotors im Vergleich zu dem Fall zu erzielen, in dem die Bürsten mit 90° relativ zueinander angeordnet sind.
Da ferner gemäß der vorliegenden Erfindung die Spulen mit dem konzentrierten Wicklungssystem gewickelt sind, im Vergleich zu einem herkömmlichen Einzel wicklungssystem, ist es möglich, eine Vergrößerung der Abmessungen der Ankerspule, die mit dem Wickeln der Spulen einhergeht, zu reduzieren. Somit ist es möglich, eine weitere Größenreduktion des Gleichstrommotors zu erreichen.
Da es gemäß der vorliegenden Erfindung außerdem möglich ist, die Zähne vom Ankerkern zu trennen, ist es möglich, die Spulen auf jedem Zahn zu wickeln. Aus diesem Grund ist es möglich, die Spulen leicht auf die Zähne zu wickeln, wobei es möglich ist, die Arbeitseffizienz zu verbessern. Da es ferner möglich ist, ausreichend Raum für das Wickeln der Spulen um die Zähne sicherzustellen, ist es möglich, den Raumfaktor des Ankerkerns zu verbessern.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Aufbau des Gleichstrommotors sechs Pole, neun Schlitze und neun Segmente aufweist, und da durch Kurzschließen der Segmente mit gleicher Polarität mittels Kurzschlusselementen die Bürstenpaare mit einem gegenseitigen Intervall von 60° in Umfangsrichtung angeordnet sind, ist es möglich, den Bürstenhalter im Vergleich zu dem Fall, in dem das Bürstenpaar gegenüberliegend angeordnet ist, klein zu machen. Somit ist es möglich, den Gleichstrommotor zu verkleinern.
Wenn ferner ein Bürstenhalter mit nahezu derselben Größe wie ein herkömmlicher Bürstenhalter verwendet wird, ist es möglich, Raum zwischen den Bürsten des Bürstenhalters und den Stromzuführungsabschnitten und auf näherungsweise derselben Ebene wie die Bürsten sicherzustellen. Aus diesem Grund wird es möglich, Störunterdrückungselemente in diesem Raum anzuordnen. Es ist somit möglich, Störunterdrückungselemente leicht in der Nähe der Bürsten anzuordnen, die die Erzeugungsquelle elektrischer Störungen sind, ohne den Bürstenhalter zu vergrößern.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung ferner die Spulen mittels des konzentrierten Wicklungssystems gewickelt sind, im Vergleich zum herkömmlichen Einzelwicklungssystem, ist es möglich, eine Vergrößerung der Ankerspule, die mit dem Wickeln der Spulen einhergeht, zu reduzieren. Somit ist es möglich, eine weitere Größenreduktion des Gleichstrommotors zu erreichen.
Durch Überleiten der Überleitungsdrähte der Spulen, die zwischen den Schlitzen zu der Welle überwechseln, ist es außerdem möglich, den Wicklungsanfang und das Wicklungsende der Spulen, die auf die Zähne gewickelt sind, davor zu bewahren, in Umfangsrichtung und in Richtung der vorangehenden und der folgenden Spulen gespreizt angeordnet zu werden. Aus diesem Grund ist es möglich, den Wicklungsanfang und das Wicklungsende der Spulen davor zu bewahren, sich auf benachbarten Zähnen zu verfangen, wobei es möglich ist, den jeweiligen Wicklungsanfang und das Wicklungsende zuverlässig auf dem vorgesehenen Zahn zu wickeln. Somit ist es leicht möglich, einen Wicklungskollaps der um die Zähne gewickelten Spule zu verhindern, wobei es möglich ist, den Raumfaktor zu verbessern, und wobei es möglich ist, ein Ungleichgewicht des Ankers aufgrund eines Spulenkollapses zu verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer Fensterhebervorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A in 1.
3 ist eine Draufsicht des Ankers in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B in 1.
5 ist eine erläuternde Ansicht, die eine weitere Ausführungsform in 4 zeigt.
6 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Querschnittsansicht des Gleichstrommotors in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts C in 9.
12 ist eine Draufsicht des Bürstenhalters in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers, die die Positionen der Bürsten in der dritten Ausführungsform und in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers, die die Positionen der Bürsten in der dritten Ausführungsform und in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine Draufsicht des Bürstenhalters in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
17 ist eine erläuternde Ansicht, die die Bahnen der Überleitungsbahnen des Wicklungsdrahtes in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts des Ankers in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESTE AUSFÜHRUNGFORM DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 4 beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau einer Fensterhebervorrichtung 1 eines Fahrzeugs zeigt, in der ein Gleichstrommotor 2 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, während 2 eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A der 1 ist, 3 eine Draufsicht eines Ankers 6 ist, und 4 eine Querschnittsansicht längs der Linie B-B der 1 ist.
Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, ist die Fensterhebervorrichtung 1 mit einem Gleichstrommotor 2 und einem Untersetzungsschneckengetriebe 4 versehen, das mit einer Welle 3 des Gleichstrommotors 2 gekoppelt ist, und ist in einer (nicht dargestellten) Fahrzeugtür installiert. Es ist zu beachten, dass die doppelstrichpunktierte Linie, die um den Gleichstrommotor 2 gezogen ist, dazu dient, den Umriss eines herkömmlichen Gleichstrommotors für Vergleichszwecke mit dem Gleichstrommotor 2 der vorliegenden Erfindung zu zeigen.
Der Gleichstrommotor 2 wird gebildet durch Anordnen eines Ankers 6 in frei drehbarer Weise innerhalb eines Jochgehäuses 5, das einen mit Boden versehenen zylindrischen Jochkörper 5a aufweist. Sechs plattenförmige Permanentmagneten 7, die in Umfangsrichtung geteilt sind, sind in gleichmäßigen Intervallen an der Innenumfangsfläche des Jochkörpers 5a befestigt. Ein Seltenerde-Magnet, z. B. ein gesinterter Neodym-Magnet, wird für diesen Permanentmagneten 7 verwendet.
Der Anker 6 umfasst einen Ankerkern 8, der an der Welle 3 befestigt ist, Ankerspulen 9, die um den Ankerkern 8 gewickelt sind, und einen Kommutator 10, der an einer Stirnseite des Ankerkerns 8 angeordnet ist. Der Ankerkern 8 wird gebildet durch Laminieren einer Vielzahl ringförmiger Metallplatten 11 in Axialrichtung.
Am Außenumfangsabschnitt der Metallplatten 11 sind neun T-förmige Zähne 12 (siehe 2) in einem Radialmuster mit einem gleichmäßigen Intervall längs der Umfangsrichtung ausgebildet. Durch Ansetzen und Befestigen der Vielzahl von Metallplatten 11 an der Welle 3 von außen werden schwalbenschwanzförmige Schlitze 13 zwischen benachbarten Zähnen 12 in Außenumfangsrichtung des Ankerkerns 8 ausgebildet. Die Schlitze 13 erstrecken sich in Axialrichtung, wobei neun von diesen in einem gleichmäßigen Intervall längs der Umfangsrichtung angeordnet sind.
Der Wicklungsdraht 14, der mit Lack isoliert ist, wird zwischen den Schlitzen 13 gewickelt, wodurch eine Vielzahl von Ankerspulen 9 an dem Außenumfang des Ankerkerns 8 ausgebildet werden.
Der Kommutator 10 ist an eine Stirnseite der Welle 3 von außen her angesetzt und befestigt. Neun Segmente 15, die aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sind, werden an der Außenumfangsfläche des Kommutators 10 angebracht.
Die Segmente 15 sind jeweils ein plattenförmiges Metallstück, das sich in Axialrichtung erstreckt, und werden parallel in einem gleichmäßigen Intervall längs der Umfangsrichtung in einem gegenseitig isolierten Zustand befestigt. An der dem Endabschnitt des Ankerkerns 8 zugewandten Seite jedes Segments 15 ist integral eine Steigvorrichtung 16 ausgebildet, die in einer zur Außendurchmesserseite zurückgeklappten Form nach hinten gebogen ist. Der Wicklungsdraht 14, der zum Wicklungsanfangsabschnitt und zum Wicklungsendabschnitt der Ankerspulen 9 wird, wird um die Steigvorrichtungen 16 gewickelt, wobei die Wicklung 14 durch Aufschmelzen an den Steigvorrichtungen 16 befestigt wird. Somit werden das Segment 15 und die Ankerspule 9, die diesem zugeordnet ist, elektrisch verbunden.
Wie ferner in 3 gezeigt ist, wird jeweils ein Verbindungsdraht 17 um die Steigvorrichtungen 16 gewickelt, die den Segmenten 15 gleicher Polarität entsprechen (jedes dritte Segment 15 in der vorliegenden Ausführungsform), wobei dieser Verbindungsdraht 17 durch Verschmelzen an den Steigvorrichtungen 16 befestigt wird. Der Verbindungsdraht 17 dient zum Kurzschließen derjenigen Segmente 15, die dasselbe Potenzial aufweisen, und ist zwischen dem Kommutator 10 und dem Ankerkern 8 geführt.
Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, wird das andere Ende der Welle 3 in frei drehbarer Weise durch ein Lager 18 unterstützt, das in einem Ansatz 19 aufgenommen ist, der in einer vorstehenden Weise im Jochkörper 5a ausgebildet ist. Ein Bürstengehäuseabschnitt 5b ist am offenen Ende des Jochkörpers 5a vorgesehen und integral mit dem Jochkörper 5a ausgebildet. Der Bürstengehäuseabschnitt 5b ist so geformt, dass er zylindrisch ist und einen näherungsweise länglichen Querschnitt aufweist, wobei eine Umfangswand 51 desselben durch ebene Wände 51a und gebogene Wände 51b gebildet wird.
Auf der Innenseite des Flanschgehäuseabschnitts 5b ist ein Paar Bürstenhalter 20 jeweils nahe Abschnitten angeordnet, an denen sich die ebene Wand 51a und die gebogene Wand 51b treffen, und sind an zueinander punktsymmetrischen Positionen zentriert auf der Welle 3 angeordnet. Jede Bürste 21 ist in einem Bürstenhalter 20 in frei zurückziehbarer Weise in einem Zustand aufgenommen, in dem sie durch eine Feder 22 vorbelastet ist. Der distale Endabschnitt jeder Bürste 21 ist durch die Feder 22 vorbelastet, um somit einen Zustand anzunehmen, in dem gleitender Kontakt mit dem Kommutator 10 hergestellt wird.
Es ist zu beachten, dass 4 den Fall beschreibt, in dem die Bürsten 21 in einer frei zurückziehbaren Weise in dem Bürstenhaltern 20 vorgesehen sind, wobei jedoch, wie in 5 gezeigt ist, Blattfedern 60 anstelle der Bürstenhalter 20 verwendet werden können, wobei die Bürsten 21 durch die Blattfedern 60 unterstützt sind. In diesem Fall wird jede Bürste 21 durch die Blattfeder 60 so vorbelastet, dass sie einen Zustand annimmt, in dem sie gleitenden Kontakt mit dem Kommutator 10 herstellt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Flansch 52 am offenen Ende des Bürstengehäuseabschnitts 5b vorgesehen. Ein Bolzenloch 24 zum Befestigen des Gleichstrommotors 2 an einem Getriebegehäuse 23 des Untersetzungsschneckengetriebes 4 ist in diesem Flansch 52 ausgebildet, wobei ein Bolzen 24a in dieses Bolzenloch 24 geschraubt ist.
Das Getriebegehäuse 23 wird von einem Schneckengehäuseabschnitt 27, der eine Schnecke 25 enthält, die mit einem Ende der Welle 3 des Gleichstrommotors 2 gekoppelt ist, und einem Schneckenradgehäuseabschnitt 28, der ein Schneckenrad 26 aufnimmt, das mit der Schnecke 25 kämmt, gebildet.
Beide Stirnseiten der Schnecke 25 sind in einer frei drehbaren Weise durch Lager 40, 41 unterstützt, die im Schneckengehäuseabschnitt 27 vorgesehen sind. Die Schnecke 25 und die Welle 3 des Gleichstrommotors 2 sind gekoppelt, um sich zueinander frei in Axialrichtung zu bewegen, während sie zu einer relativen Drehung nicht fähig sind.
Die (nicht gezeigte) Abtriebswelle, die mit dem Schneckenrad 26 in einer drehbaren Weise antriebsverbunden ist, ist längs einer orthogonalen Richtung der Welle 3 des Gleichstrommotors 4 vorgesehen. Im Übrigen wird durch die Rotation dieser nicht gezeigten Abtriebswelle das Fensterglas des Fahrzeugs geöffnet und geschlossen.
Ferner ist das Getriebegehäuse 23 mit einem Verbinder 29 versehen, der längs einer orthogonalen Richtung der Welle 3 (obere Seite in 1) nach außen weist. Dieser Verbinder 29 dient zum Zuführen von Strom von außerhalb zum Gleichstrommotor 2. Ein Verbindergehäuse 30 des Verbinders 29 ist integral mit dem Getriebegehäuse 23 ausgebildet. Verbindungsanschlüsse 31 des Verbinders 29 sind mit den Bürsten 21 des Gleichstrommotors 2 über Leiterdrähte 32 elektrisch verbunden (siehe 4). Der externe Strom wird somit über die Bürsten 21 dem Kommutator 10 zugeführt. Außerdem sind drei Bolzenlöcher 33 vorgesehen, die verwendet werden, wenn die Fensterhebervorrichtung 1 am Außenumfang des Getriebegehäuses 23 befestigt wird.
Im Folgenden wird das Verfahren des Wickelns der Ankerspulen 9 im Anker 6 des Gleichstrommotors 2, der von sechs Polen, neun Schlitzen und neun Segmenten gebildet wird, auf der Grundlage der 6 und 7 erläutert.
Die 6 und 7 sind abgewickelte Ansichten des Ankers 6, wobei der Spalt zwischen benachbarten Zähnen 12 dem Schlitz 13 entspricht. Es ist zu beachten, dass für die folgenden Zeichnungen die Beschreibung ein entsprechendes Bezugszeichen für jeden Zahn 12 und den gewickelten Wicklungsdraht 14 verwendet.
Wie in 6 gezeigt ist, sind Segmente 15 mit gleicher Polarität durch die Verbindungsdrähte 17 kurzgeschlossen. Das heißt, jedes dritte Segment 15 (z. B. das erste Segment und das vierte Segment, sowie das vierte Segment und das siebte Segment) sind entsprechend durch den Verbindungsdraht 17 verbunden. Es ist zu beachten, dass die Verbindungsdrähte 17 so vorgesehen sein können, dass sie die Segmente 15 mit gleicher Polarität um den gesamten Umfang verbinden, wie in 7 gezeigt ist.
Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, wird im Fall einer Anfangswicklung 34 des Wicklungsdrahtes 14, der beginnend vom neunten Segment 15a gewickelt wird, zuerst, nachdem er um die Steigvorrichtung 16 des neunten Segments 15a gewickelt worden ist, der Wicklungsdraht 14 in einen Schlitz 13a zwischen dem zweiten und dem dritten Zahn 12 gezogen, der in einem 120°-Intervall in Umfangsrichtung ausgehend vom neunten Segment 15a ausgebildet ist. Anschließend wird er um den dritten Zahn 12 n mal (n ist eine natürliche Zahl gleich 1 oder größer) in Vorwärtsrichtung gewickelt, um eine erste Spule 9a zu bilden.
Anschließend wird der Wicklungsdraht 14 aus einem Schlitz 13b zwischen dem dritten und dem vierten Zahn 12 herausgeführt und in einen Schlitz 13c zwischen dem fünften und dem sechsten Zahn 12 gezogen. Anschließend wird er um den sechsten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um eine zweite Spule 9b zu bilden.
Ferner wird der Wicklungsdraht 14 aus einem Schlitz 13d zwischen dem sechsten und dem siebten Zahn 12 herausgeführt und in einen Schlitz 13e zwischen dem achten und dem neunten Zahn 12 gezogen. Anschließend wird er um den neunten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um eine dritte Spule 9c zu bilden.
Der Wicklungsdraht 14 wird, nachdem die dritte Spule 9c gebildet worden ist, aus einem Schlitz 13f zwischen dem neunten und dem ersten Zahn 12 herausgeführt und um die Steigvorrichtung 16 des vierten Segments 15b gewickelt, die in einem 120°-Intervall in Umfangsrichtung ausgehend vom Schlitz 13f angeordnet ist (in einem 160°-Intervall in Umfangsrichtung ausgehend vom neunten Segment 15a). Anschließend wird ein Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 mit dem vierten Segment 15b verbunden. Somit wird die Ankerspule 9, die mit den drei in Reihe verbundenen Spulen 9a, 9b, 9c versehen ist, zwischen dem neunten und dem vierten Segment 15a bzw. 15b ausgebildet.
Es ist zu beachten, dass das vierte Segment 15b, mit dem das Wicklungsende 35 verbunden ist, mit dem ersten Segment 15c kurzgeschlossen ist, das benachbart zum Segment 15a angeordnet ist, mit dem der Wicklungsanfang 34 mittels des Verbindungsdrahtes 17 verbunden ist. Aus diesem Grund ist die Potenzialdifferenz zwischen dem neunten und dem vierten Segment 15a und 15b äquivalent zu der Potenzialdifferenz zwischen benachbarten Segmenten.
In ähnlicher Weise werden Ankerspulen 9, die mit den drei in Reihe verbundenen Spulen 9a, 9b, 9c versehen sind, der Reihe nach zwischen den Segmenten 15 ausgebildet, die in einem 40°-Intervall angeordnet sind. Auf diese Weise werden die Ankerspulen 9 des Gleichstrommotors 2 mit dem dreiphasigen konzentrierten Wicklungssystem gewickelt.
Da dementsprechend gemäß der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform der Aufbau des Gleichstrommotors 2 derjenige mit sechs Polen, neun Schlitzen und neun Segmenten ist, wobei die Anzahl der Magnetpole (Permanentmagneten 7) gleich sechs ist, die Anzahl der Schlitze 13 gleich neun ist, die Anzahl der Segmente 15 gleich neun ist und die Segmente mit gleicher Polarität durch die Verbindungsdrähte 17 kurzgeschlossen sind, ist es möglich, die zu installierenden Bürsten 21 zu paaren. Außerdem ist es möglich, das Bürstenpaar 21 an punktsymmetrischen Positionen zentriert auf der Welle 3 anzuordnen, wobei der Anordnungsort jeder Bürste 21 in der Nähe des Abschnitts festgelegt wird, wo sich die ebene Wand 51A und eine gebogene Wand 51B des Bürstengehäuseabschnitts 5b treffen.
Aus diesem Grund ist es möglich, eine Breite E1 zwischen den ebenen Wänden 51A, 51A des Bürstengehäuseabschnitts 5b (siehe 4) dünner festzulegen als ein herkömmliches Jochgehäuse (die doppelt gestrichelte Linie in 1), wobei es folglich möglich ist, eine Größenreduktion und eine Abflachung des Gleichstrommotors 2 zu erzielen. Durch Reduzieren der Größe und Abflachen des Elektromotors 2 auf diese Weise ist es möglich, die Anordnung eines Schaltkreisunterbrechers, einer Drosselspule, eines Kondensators und dergleichen, die andere elektrische Bauteile sind, in dem begrenzten Innenraum der Tür eines Fahrzeugs, in dem die Fensterhebervorrichtung 1 vorgesehen ist, zu verbessern.
Es ist zu beachten, dass es durch Festlegen des Installationsortes jeder Bürste 21 in der Nähe des Abschnitts, wo sich die ebene Wand 51A und eine gebogene Wand 51B des Bürstengehäuseabschnitts 5b treffen, ganz zu schweigen vom Erzielen einer geringeren Größe und einer Abflachung des Gleichstrommotors 2, ohne die Breite E2 zwischen den gebogenen Wänden 51B, 51B der Bürste 5b größer als ein herkömmliches Jochgehäuse zu machen, möglich ist, das Verhält nis der Breite E1 zwischen den flachen Wänden 51A, 51A zu der Breite E2 zwischen den gebogenen Wänden 51B, 51B durch die Installationsorte der Bürsten 51 zu ändern.
Da ferner gemäß der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform die Ankerspulen 9 mittels des dreiphasigen konzentrierten Wicklungssystems gewickelt sind, im Vergleich zum herkömmlichen Einzelwicklungssystem, ist es möglich, eine Vergrößerung der Ankerspulen 9, die mit dem Wickeln der Spulen einhergeht, zu reduzieren. Somit ist es möglich, eine weitere Größenreduktion des Gleichstrommotors 2 im Vergleich zu einem herkömmlichen Gleichstrommotor zu erzielen.
Außerdem wird die erste Spule 9a gebildet, indem der Wicklungsdraht 14 in einen Schlitz 13 (z. B. Schlitz 13a) gezogen wird, der in einem 120°-Intervall in Umfangsrichtung ausgehend von einem Segment 15 ausgebildet ist, mit dem der Wicklungsanfang 34 verbunden ist (z. B. das neunte Segment 15a), wobei das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 mit dem Segment 15 verbunden ist, das in einem 120°-Intervall in Umfangsrichtung ausgehend vom Schlitz 13 (z. B. dem Schlitz 13f) verbunden ist, wo er aus der dritten Spule 9c herausgeführt ist. Das heißt, der Wicklungsdraht 14 ist auf Zähne 12 gewickelt, die um 120° verschoben in Umfangsrichtung bezüglich der Segmente 15 angeordnet sind, bei denen der Wicklungsanfang 34 und das Wicklungsende 35 des Verbindungsdrahtes 14 verbunden sind. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Vergrößerung der Ankerspulen 9 aufgrund des Verdrehens des Wicklungsdrahtes, der zwischen dem Kommutator 10 und dem Ankerkern 8 geführt wird, zu eliminieren, wobei es möglich ist, eine weitere Größenreduktion des Gleichstrommotors 2 zu erreichen.
Indem in der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform der Permanentmagnet 4 ein Seltenerde-Magnet ist (z. B. ein gesinterter Neodym-Magnet), ist es möglich, stärkere magnetische Eigenschaften zu erhalten als bei einem herkömmlichen gesinterten Ferrit-Magneten. Da es aus diesem Grund möglich ist, eine höhere Ausgangsleistung des Gleichstrommotors zu erhalten, und es möglich ist, den Anker 6 zu verkleinern, ist es möglich, eine weitere Größenreduktion und Abflachung des Gleichstrommotors 2 zu erreichen.
Es ist zu beachten, dass in der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform der Fall beschrieben wurde, in dem der Wicklungsdraht 14 auf Zähnen 12 gewickelt wird, die in Umfangsrichtung um 120° verschoben bezüglich der Segmente 15 angeordnet sind, an denen der Wicklungsanfang 34 und das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 verbunden sind, jedoch gibt es keine Beschränkung hierauf, wobei er sequentiell auf den Zähnen 12 gewickelt werden kann, die nahe den Segmenten 15 angeordnet sind, bei denen der Wicklungsanfang 34 und das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 verbunden sind.
Dies wird mit Bezug auf die 8 und 9 genauer beschrieben.
Wie in 8 und 9 gezeigt ist, wird in dem Fall, in dem der Wicklungsanfang 34 des Wicklungsdrahtes 14 beginnend vom ersten Segment 15c gewickelt wird, der Wicklungsdraht 14 zuerst, nachdem er um die Steigvorrichtung 16 des ersten Segments 15c gewickelt worden ist, in einen Schlitz 13g zwischen dem neunten und dem ersten Zahn 12 gezogen, der nahe dem ersten Segment 15c ausgebildet ist. Anschließend wird er um den ersten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um die erste Spule 9a zu bilden.
Anschließend wird der Wicklungsdraht 14 aus einem Schlitz 13h zwischen dem ersten und dem zweiten Zahn 12 herausgeführt und in einen Schlitz 13b zwischen dem dritten und dem vierten Zahn 12 gezogen. Anschließend wird er um den vierten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um die zweite Spule 9b zu bilden.
Ferner wird der Wicklungsdraht 14 aus einem Schlitz 13i zwischen dem vierten und dem fünften Zahn 12 herausgeführt und in einen Schlitz 13d zwischen dem sechsten und dem siebten Zahn 12 gezogen. Anschließend wird er um den siebten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um die dritte Spule 9c zu bilden.
Nach dem Ausbilden der dritten Spule 9c wird der Wicklungsdraht 14 aus einem Schlitz 13j zwischen dem siebten und dem achten Zahn 12 herausgeführt und um die Steigvorrichtung 16 des achten Segments 15d, das nahe dem Schlitz 13j angeordnet ist, gewickelt. Anschließend wird das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 mit dem achten Segment 15d verbunden. Somit wird die Ankerspule 9, die mit den drei in Reihe verbundenen Spulen 9a, 9b, 9c versehen ist, zwischen dem ersten und dem achten Segment 15c und 15d ausgebildet.
Im Fall des Wickelns der Ankerspule 9 auf diese Weise, im Vergleich zum Fall des Wickelns des Wicklungsdrahtes 14 auf den Zähnen 12, die in Umfangsrichtung um 120° bezüglich der Segmente 15 verschoben sind, bei welchem der Wicklungsanfang 34 und das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 verbunden sind, wird der Raum zwischen dem Kommutator 10 und dem Ankerkern 8 leicht vergrößert, kann jedoch ansonsten dieselben Wirkungen aufweisen wie bei der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 10 und 11 beschrieben.
Der Grundaufbau der zweiten Ausführungsform ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Punkts, dass es sich um einen Gleichstrommotor mit dreiphasigem konzentrierten Wicklungssystem, sechs Polen, neun Schlitzen und neun Segmenten, sowie einem Anker 6, der frei drehbar in einem Jochgehäuse 5 angeordnet ist, das einem Permanentmagneten 7 aufweist, handelt, und hinsichtlich des Punkts, dass die Segmente 15 mit gleicher Polarität durch Verbindungsdrähte 17 kurzgeschlossen sind, und hinsichtlich des Punkts, dass das Bürstenpaar 21 an zueinander punktsymmetrischen Positionen zentriert auf der Welle 3 angeordnet ist.
Wie in 10 und 11 gezeigt ist, sind hier in einem Ankerkern 8 neun T-förmige Zahnabschnitte 81, die von einem Ankerkernkörper 80 abnehmbar sind, in einem radialen Muster auf dem Ankerkernkörper 80 vorgesehen, der einen näherungsweise zylindrische Form aufweist und an der Welle 3 befestigt ist, indem er von außen aufgesetzt ist.
Neun Verbindungsaussparungsabschnitte 82 sind gleichmäßig beabstandet über die gesamte Länge (Axiallinienrichtung) des Ankerkernkörpers 80 in Bereichen ausgebildet, die den Zahnabschnitten 81 der Außenumfangsfläche entsprechen.
Jeder Verbindungsaussparungsabschnitt 82 ist in einer Flügelform ausgehend von einem offenen Abschnitt 83 in Richtung zur Mitte der Welle 3 ausgebildet und weist schräge Wände 84a und eine Bodenwand 84b auf. Das heißt, eine Breite H1 in Umfangsrichtung des offenen Abschnitts 83 ist kleiner festgelegt als eine Breite H2 in Umfangsrichtung der Bodenwand 84b.
Andererseits ist ein Verbindungsvorsprungsabschnitt 85 an dem Abschnitt ausgebildet, der dem Verbindungsaussparungsabschnitt 82 des Ankerkernkörpers 80 entspricht. Dieser Verbindungsvorsprungsabschnitt 85 ist mit einer im Querschnitt trapezartigen Form versehen, so dass er dem Verbindungsaussparungsabschnitt 82 entspricht. Der Ankerkernkörper 80 und die Zahnabschnitte 81 sind somit längs der Axiallinienrichtung gegenseitig teilbar.
Dementsprechend kann die obenbeschriebene zweite Ausführungsform die gleiche Wirkung aufweisen wie die erste Ausführungsform. Außerdem ist es möglich, den Wicklungsdraht 14 zu wickeln, indem die Zahnabschnitte 81 vom Ankerkernkörper 80 abgenommen werden. Aus diesem Grund ist es möglich, den Wicklungsdraht 14 leicht auf die Zahnabschnitte 81 zu wickeln, wodurch es möglich ist, die Arbeitseffizienz zu verbessern. Da es ferner möglich ist, ausreichend Raum zum Wickeln des Wicklungsdrahtes 14 um die Zahnabschnitte sicherzustellen, ist es möglich, den Raumfaktor der Ankerspulen 9 zu verbessern.
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 12 und 14 beschrieben.
Der Grundaufbau der dritten Ausführungsform ist derselbe wie bei der ersten Ausführungsform und bei der zweiten Ausführungsform hinsichtlich des Punkts, dass es sich um einen Gleichstrommotor mit dreiphasigem konzentrierten Wicklungssystem, sechs Polen, neun Schlitzen und neun Segmenten und einem Anker 8, der frei rotierend in einem Jochgehäuse 5 angeordnet ist, das einen Permanentmagneten 7 aufweist, handelt, und hinsichtlich des Punkts, dass die Segmente 15 mit gleicher Polarität durch die Verbindungsdrähte 17 kurzgeschlossen sind.
Hierbei sind in der dritten Ausführungsform die Bürsten 21, 21 so angeordnet, dass das Intervall θ zwischen diesen in Umfangsrichtung gleich 60° wird.
Wie in 12 gezeigt ist, ist ein Bürstenhalter 20 mit einem näherungsweise langgestreckten Querschnitt so ausgebildet, dass er dem Flanschgehäuseabschnitt 5B entspricht und ein Paar ebene Wände 61A, 61B und ein Paar gebogene Wände 62A, 62B aufweist, sowie ein Einsetzloch 64, das ein Einsetzen des Kommutators 10 erlaubt und in der Draufsicht in dessen Mitte ausgebildet ist.
Ein Paar Streben 63A, 63B, die elektrisch leitend sind, sind näher an beiden ebenen Wänden 61A, 61B auf der Seite der einen gebogenen Wand 62A (die Oberseite in 12) auf dem Bürstenhalter 20 vorgesehen.
Die Bürsten 21 sind in diesen Streben 63A, 63B in einem Zustand vorgesehen, in dem sie mittels einer Blattfeder 60 zur Seite des Kommutators 10 vorbelastet sind. Die Bürsten 21, 21 sind so angeordnet, dass das gegenseitige Intervall θ in Umfangsrichtung gleich 60° wird, wobei die distalen Endabschnitte derselben einen Zustand annehmen, der einen gleitenden Kontakt mit dem Kommutator 10 herstellt, indem sie mittels der Blattfeder 60 vorbelastet werden. Die Blattfeder 60 wird durch Biegen einer leitenden Platte gebildet, und ist an der Strebe 63 mittels eines Bolzens 67 befestigt.
Ferner ist ein Paar Stromzuführungsabschnitte 65, 66 auf der Seite der anderen gebogenen Wand 62B (der Unterseite in 12) des Bürstenhalters 20 vorgesehen. Diese Stromzuführungsabschnitte 65, 66 dienen zum Zuführen von Strom zu jeder Bürste 21 und sind mit einem weiter unten beschriebenen Verbinder 29 elektrisch verbunden. Ein Kondensator 68, der beide Stromzuführungsabschnitte 65, 66 überspannt, ist zwischen dem Paar der Stromzuführungsabschnitte 65, 66 vorgesehen, wobei das Paar der Stromzuführungsabschnitte 65, 66 mit diesem Kondensator 68 elektrisch verbunden ist.
Außerdem ist zwischen einem Stromzuführungsabschnitt 65 unter den zwei Stromzuführungsabschnitten 65, 66 (der linke Stromzuführungsabschnitt in 12) und der Strebe 63A, die in Richtung längs der ebenen Wände 61A, 61B gegenüberliegend angeordnet ist, eine Drosselspule 69 vorgesehen, die beide 65, 63A überspannt (längs der vertikalen Richtung in 12 angeordnet), wobei der Stromzuführungsabschnitt 65 und die Strebe 63A durch diese Drosselspule 69 elektrisch verbunden sind. Das heißt, die Bürste 21, die bei der Strebe 63A vorgesehen ist, ist über die Drosselspule 69 mit dem Stromzuführungsabschnitt 65 elektrisch verbunden.
Ferner sind der andere Stromzuführungsabschnitt 66 der zwei Stromzuführungsabschnitte 65, 66 (der rechte Stromzuführungsabschnitt in 12) und die Strebe 63B, die in Richtung längs der ebenen Wände 61A, 61B gegenüberliegend angeordnet ist, über die Drosselspule 69 und einen Schaltkreisunterbrecher 70 elektrisch verbunden.
Der Kondensator 68 entspricht hier einem Störunterdrückungselement, das elektrische Störungen absorbiert. Die Drosselspule 69 ist ebenfalls ein Störunterdrückungselement und ist mit einem Wicklungsdraht 69a auf einem (nicht gezeigten) isolierenden Kernmaterial gewickelt. Ferner verhindert der Schaltkreisunterbrecher 70 einen Brand aufgrund eines Versagens oder eines Kurzschlusses einer Vorrichtung (des Gleichstrommotors 2) und dergleichen durch automatisches Unterbrechen des Schaltkreises, wenn ein übermäßiger Strom oder anormaler Strom durch den elektrischen Schaltkreis geflossen ist.
Mit anderen Worten, in dieser dritten Ausführungsform sind der Kondensator 68 und die Drosselspule 69, die Störunterdrückungselemente sind, auf näherungsweise derselben Ebene wie die Bürsten 21, 21 auf den Bürstenhaltern 20 und zwischen den Bürsten 21, 21 und den Stromzuführungsabschnitten 65, 66 angeordnet.
Außerdem sind Bolzenlöcher 71, 71 zum Befestigen des Bürstenhalters 20 am Untersetzungsschneckengetriebe 4 auf dem Bürstenhalter 20 auf der Seite der gebogenen Wände 62A, 62B vorgesehen.
Die Bürsten 21, 21 sind mit einem gegenseitigen Intervall von 60° in Umfangsrichtung angeordnet, wobei wie in den 13 und 14 gezeigt dann, wenn z. B. eine Bürste 21 am ersten Segment 15c anliegt, die andere Bürste anliegt durch Überspannen sowohl des zweiten Segments 15b als auch des dritten Segments 15.
Dementsprechend ist es gemäß der obigen dritten Ausführungsform möglich, das Bürstenpaar in einem gegenseitigen Intervall von 60° in Umfangsrichtung anzuordnen, indem der Aufbau des Gleichstrommotors 2 aus sechs Polen, neun Schlitzen und neun Segmenten besteht und die Segmente 15 mit gleicher Polarität mittels der Verbindungsdrähte 17 kurzgeschlossen sind. Aus diesem Grund ist es dann, wenn die Bürstenhalter 20 mit nahezu derselben Größe wie herkömmliche Bürstenhalter verwendet werden, möglich, Raum zwischen den Bürsten 21, 21 und den Stromzuführungsabschnitten 65, 66 und auf näherungsweise derselben Ebene wie die Bürsten 21, 21 sicherzustellen, im Vergleich zum Anordnen des Bürstenpaares 21, 21 an punktsymmetrischen Positionen zentriert auf der Welle 3, d. h. zum gegenüberliegenden Anordnen der Bürsten 21, 21.
Außerdem sind die Drosselspulen 69, die Störunterdrückungselemente sind, in diesem Raum angeordnet, d. h. die Drosselspulen 69 werden in der Umgebung der Bürsten 21 angeordnet, die die Erzeugungsquelle der elektrischen Störungen sind, und näherungsweise in derselben Ebene wie die Bürsten 21. Aus diesem Grund ist es möglich, die Drosselspulen 69 an Orten mit einem hohen Störungsreduktionseffekt anzuordnen, wobei es möglich ist, die Anbringung der Drosselspulen 69 zu vereinfachen, ohne den Bürstenhalter 20 zu vergrößern.
Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 15 beschrieben.
Der Grundaufbau der vierten Ausführungsform ist derselbe wie bei der dritten Ausführungsform hinsichtlich des Punkts, dass es sich um einen Gleichstrommotor mit sechs Polen, neun Schlitzen und neun Segmenten und einem Anker 6, der frei rotierend in einem Jochgehäuse 5 angeordnet ist, das einen Permanentmagneten 7 aufweist, handelt, und hinsichtlich des Punkts, dass die Segmente 15 mit gleicher Polarität durch die Verbindungsdrähte 17 kurzgeschlossen sind, und hinsichtlich des Punkts, dass das Bürstenpaar 21, 21 mit einem gegenseitigen Intervall von 60° in Umfangsrichtung angeordnet ist. Es ist zu beachten, dass in der Beschreibung die gleichen Aspekte wie bei der dritten Ausführungsform mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Hierbei sind in einem Bürstenhalter 80 der vierten Ausführungsform der Kondensator 68, die Drosselspulen 69 und der Schaltkreisunterbrecher 70 nicht vorgesehen. Aus diesem Grund sind die Bürsten 21, 21 auf den Stromzuführungsabschnitten 65, 66 vorgesehen, die mittels Blattfedern 60, 60 direkt zur Seite des Kommutators 10 vorbelastet sind, ohne dass es notwendig ist, einen Raum zum Anordnen von Drosselspulen 69 und eines Schaltkreisunterbrechers 70 zwischen den Stromzuführungsabschnitten 65, 66 und den Bürsten 21, 21 vorzusehen.
Gemäß der obigen vierten Ausführungsform ist es dementsprechend in dem Fall, in dem der Kondensator 68, die Drosselspulen 69 und der Schaltkreisunterbrecher 70 nicht erforderlich sind, möglich, eine konzentrierte Anordnung des Paares der Stromzuführungsabschnitte 65, 66 und des Bürstenpaares 21, 21 in einem Abschnitt des Bürstenhalters 80 zu erreichen. Aus diesem Grund ist es im Vergleich zu dem Fall der gegenüberliegenden Anordnung des Bürstenpaares, wie es herkömmlicher Weise gemacht wird, möglich, den Bürstenhalter kleiner zu machen, wobei es folglich möglich ist, den Gleichstrommotor 2 weiter zu verkleinern.
Es ist zu beachten, dass während des Wickelns der Ankerspule 9 in der dritten Ausführungsform und in der vierten Ausführungsform, wie oben beschrieben und in den 6, 7, 13 und 14 gezeigt ist, der Wicklungsdraht 14 auf den Zähnen 12 gewickelt werden kann, die um 120° in Umfangsrichtung bezüglich der Segmente 15 verschoben sind, bei denen der Wicklungsanfang 34 und das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 verbunden sind, wobei wie in 8 und 9 gezeigt der Wicklungsdraht 14 auch der Reihe nach auf den Zähnen 12 gewickelt werden kann, die neben den Segmenten 15 angeordnet sind, bei denen der Wicklungsanfang 34 und das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 verbunden sind.
Als Nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 16 bis 18 beschrieben.
16 ist eine abgewickelte Ansicht des Ankers 6, die den Zustand der in dieser fünften Ausführungsform gewickelten Ankerspule 9 zeigt. 17 ist eine erläu ternde Zeichnung, die die Überleitungsbahnen des Wicklungsdrahtes 14 zeigt. 18 ist eine perspektivische Ansicht, die den unteren Hals des Kommutators 10 des Ankers 6 zeigt. Es ist zu beachten, dass in der abgewickelten Ansicht des Ankers 6 in 16 der Grundaufbau derselbe ist wie in der abgewickelten Ansicht des obenerwähnten Ankers 6 der 6, jedoch ist die Zeichnung der Erläuterung halber vertikal gekippt.
In der fünften Ausführungsform ist ein Überleitungsdraht 14a des Wicklungsdrahtes 14, der zwischen den Schlitzen 13 überwechselt, zur Welle 3 übergeleitet.
Genauer wird z. B. in dem Fall, in dem der Wicklungsanfang 34 des Wicklungsdrahtes 14 ausgehend vom siebten Segment 15f gewickelt wird, der Wicklungsdraht 14 zuerst, nachdem er um die Steigvorrichtung 16 des siebten Segments 15f gewickelt worden ist, in einen Schlitz 13f zwischen dem ersten und dem neunten Zahn 12 gezogen, der in einem 120°-Intervall in Umfangsrichtung ausgehend vom siebten Segment 15f ausgebildet ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Überleitungsdraht 14a des Wicklungsdrahtes 14, der vom siebten Segment 15f zum Schlitz 13f geführt ist, zur Welle 3 übergeleitet.
Das heißt, in 17 wird der Überleitungsdraht 14a, der vom Wicklungsanfang 34 zum Schlitz 13f geführt ist, zum Schlitz 13f geführt, indem er zur linken Seite zentriert auf der Welle 3 umgelenkt wird, statt ihn längs des kürzesten Weges (siehe doppelt gestrichelte Linie X in 17) auf der rechten Seite zentriert auf der Welle 3 zu führen.
Der Wicklungsdraht 14, der in den Schlitz 13f gezogen worden ist, wird anschließend um den ersten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um die erste Spule 9a zu bilden.
Anschließend wird der Wicklungsdraht 14 aus dem Schlitz 13g zwischen dem ersten und dem zweiten Zahn 12 herausgeführt und in einen Schlitz 13b zwischen dem dritten und dem vierten Zahn 12 gezogen. Auch zu diesem Zeitpunkt wird der Überleitungsdraht 14a, der vom Schlitz 13g zum Schlitz 13b geführt wird, zur Welle 3 übergeleitet. Anschließend wird der Wicklungsdraht 14, der in den Schlitz 13b gezogen worden ist, um den vierten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um die zweite Spule 9b zu bilden.
Nach dem Ausbilden der zweiten Spule 9b wird ferner der Wicklungsdraht 14 aus dem Schlitz 13h zwischen dem vierten und dem fünften Zahn 12 herausgeführt und erneut durch Überleiten des Überleitungsdrahtes 14a zur Welle 3 in den Schlitz 13d zwischen dem sechsten und dem siebten Zahn 12 gezogen. Anschließend wird er um den vierten Zahn 12 n mal in Vorwärtsrichtung gewickelt, um die dritte Spule 9c zu bilden.
Nach dem Ausbilden der dritten Spule 9c wird der Wicklungsdraht 14 aus dem Schlitz 13i zwischen dem siebten und dem achten Zahn 12 herausgeführt und um die Steigvorrichtung 16 des zweiten Segments 15d gewickelt, die in einem 120°-Intervall in Umfangsrichtung ausgehend vom Schlitz 13i angeordnet ist. Anschließend wird das Wicklungsende 35 des Wicklungsdrahtes 14 mit dem achten Segment 15d verbunden. Auch zu diesem Zeitpunkt wird der Überleitungsdraht 14a vom Schlitz 13i zum zweiten Segment 15d zu der Welle 3 übergeleitet. Dies wird zwischen den vorgegebenen Segmenten 15 in einer solchen Reihenfolge durchgeführt, dass die Ankerspulen 9 des dreiphasigen konzentrierten Wicklungssystems gebildet werden.
Dementsprechend kann die obenerwähnte fünfte Ausführungsform dieselbe Wirkung aufweisen wie die erste Ausführungsform. Durch Überleiten des Überleitungsdrahtes 14a des Wicklungsdrahtes 14 zwischen den Schlitzen 13 zu der Welle 3 ist es außerdem möglich, zu verhindern, dass der Wicklungsanfang und das Wicklungsende der Spulen 9a, 9b, 9c, die auf den Zähnen 12 gewickelt sind, in Umfangsrichtung und in Richtung zu den vorangehenden und nachfolgenden Spulen spreizend angeordnet werden. Das heißt, es ist z. B. möglich, zu verhindern, dass sich der Wicklungsdraht 14 am Wicklungsanfang der zweiten Spule 9b in Richtung zur Seite der ersten Spule 9a (siehe gestrichelte Linie Y in 17), spreizt, und dass sich der Wicklungsdraht 14 am Windungsende der zweiten Spule 9b in Richtung zur Seite der dritten Spule 9c (siehe gestrichelte Linie Z in 17) spreizt. Aus diesem Grund ist es möglich, zu verhindern, dass sich der Wicklungsanfang und das Wicklungsende der Spulen 9a, 9b, 9c auf benachbarten Zähnen 12 (z. B. dem dritten Zahn 12 und dem fünften Zahn 12) verfangen, wobei es möglich ist, den entsprechenden Wicklungsanfang und das Wicklungsende zuverlässig auf den vorgesehenen Zahn 12 zu wickeln (siehe 18). Dadurch ist es möglich, einen Wicklungskollaps der Ankerspulen 9, die um die Zähne 12 gewickelt sind, leicht zu verhindern, wobei es möglich ist, den Raumfaktor zu verbessern, und wobei es möglich ist, ein Ungleichgewicht des Ankers 3 aufgrund von Spulenkollapsen zu verhindern.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obenerwähnten Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen der obenerwähnten Ausführungsformen innerhalb des Umfangs und nicht abweichend vom Erfindungsgedanken oder Umfang der vorliegenden Erfindung umfassen kann.
Außerdem wurden die obenerwähnten Ausführungsformen für den Fall beschrieben, in dem der Gleichstrommotor 2 auf eine Fensterhebervorrichtung 1 angewendet wird, jedoch besteht keine Beschränkung hierauf, wobei er auch als Motor zum Antreiben eines Schiebedaches eines Fahrzeugs und als Motor für einen elektrischen Sitz verwendet werden kann.
Ferner zielt die Beschreibung in den obenerwähnten Ausführungsformen auf den Fall mit sechs plattenförmigen Permanentmagneten 7, die in Umfangsrichtung geteilt sind und in gleichmäßigen Intervallen an der Innenumfangsfläche des Jochkörpers 5A befestigt sind, jedoch besteht keine Beschränkung hierauf, wobei es möglich ist, einen polaren Anisotrope-Seltenerde-Verbundmagneten zu magnetisieren, der in einer hohlen zylindrischen Form mit sechs Polen ausgebildet ist.
Ferner wurden die obenerwähnten Ausführungsformen für den Fall der Verwendung eines gesinterten Neodym-Magneten als Permanentmagnete 7 beschrieben, jedoch besteht keine Beschränkung hierauf, wobei dieser ein gesinterter Ferrit-Magnet oder ein Neodym-Verbundmagnet sein kann.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es in einem Gleichstrommotor mit Bürsten, unter der Annahme des Aufbaus des Gleichstrommotors mit sechs Polen, neun Schlitzen und neun Segmenten, wobei die Segmente mit gleicher Polarität durch Kurzschlusselemente kurzgeschlossen sind, möglich, die zu installierenden Bürsten zu paaren. Da außerdem das Bürstenpaar so angeordnet ist, dass es zueinander punktsymmetrisch auf der Welle zentriert ist, ist es möglich, eine Abflachung des Gleichstrommotors im Vergleich zu dem Fall zu erreichen, indem die Bürsten mit 90° relativ zueinander angeordnet sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Gleichstrommotor mit Bürsten, bei dem ein Anker versehen ist mit einer Welle, die durch ein Jochgehäuse unterstützt wird, einem Ankerkern, der von außen auf die Welle aufgesetzt und daran befestigt ist, und einem Kommutator, der auf der Welle benachbart zum Ankerkern mit neun in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten vorgesehen ist. Der Ankerkern weist neun Zähne auf, die sich in Radialrichtung in einem Radialmuster erstrecken, sowie neun Schlitze, die zwischen den Zähnen ausgebildet sind und sich in Axialrichtung erstrecken, wobei die Segmente mit gleicher Polarität mittels Kurzschlusselementen verbunden sind, und wobei ein Bürstenpaar, das gleitenden Kontakt mit den Segmenten herstellt, so angeordnet ist, dass es zueinander punktsymmetrisch auf der Welle zentriert ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, effektiv eine Abflachung des Gleichstrommotors zu erreichen.

2: Gleichstrommotor
3: Welle
5: Jochgehäuse
6: Anker
7: Permanentmagnet
8: Ankerkern
9: Ankerspule (Spule)
9a: erste Spule
9b: zweite Spule
9c: dritte Spule
10: Kommutator
12: Zähne
13, 13a bis 13i: Schlitze
14: Wicklungsdraht
14a: Überleitungsdraht
15, 15a bis 15f: Segment
17: Verbindungsdraht (Kurzschlussdraht)
20: Bürstenhalter
21: Bürste
65, 66: Stromzuführungsabschnitt
66: Kondensator (Störunterdrückungselement)
69: Drosselspule (Störunterdrückungselement)
80: Ankerkernkörper
81: Zahnabschnitt (Zähne)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2006-316141 [0001]
- JP 2007-60355 [0001]
- JP 3480733 [0007]
- JP 2004-56894 [0007]
- JP 2004-56895 [0007]

Claims

Gleichstrommotor, der ein Jochgehäuse, einen Permanentmagneten, der an der Innenumfangsfläche des Jochgehäuses befestigt ist und sechs Magnetpole aufweist, und einen Anker umfasst, der an der Innenseite des Permanentmagneten in frei drehbarer Weise gelagert ist, wobei der Anker eine durch das Jochgehäuse unterstützte Welle, einen Ankerkern, der von außen auf die Welle aufgesetzt und fixiert ist, sowie einen Kommutator, der auf der Welle benachbart zum Ankerkern mit neun in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten vorgesehen ist, umfasst; der Ankerkern neun Zähne, die sich in Radialrichtung in einem radialen Muster erstrecken, sowie neun Schlitze, die zwischen den Zähnen ausgebildet sind und sich in Axialrichtung erstrecken, aufweist; die Segmente mit gleicher Polarität mittels eines Kurzschlusselements verbunden sind; und ein Paar Bürsten, die gleitenden Kontakt mit den Segmenten herstellen, so angeordnet ist, dass sie zueinander punktsymmetrisch auf der Welle zentriert sind.
Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei Spulen auf den Zähnen mittels eines konzentrierten Wicklungssystems gewickelt sind.
Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei der Permanentmagnet ein Seltenerde-Magnet ist.
Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei die Zähne des Ankerkerns so ausgebildet sind, dass sie längs der Axiallinienrichtung trennbar sind.
Gleichstrommotor, der ein Jochgehäuse, einen Permanentmagneten, der an der Innenumfangsfläche des Jochgehäuses befestigt ist und sechs Magnetpole aufweist, und einen Anker umfasst, der an der Innenseite des Permanentmagneten in frei drehbarer Weise gelagert ist, wobei der Anker eine durch das Jochgehäuse unterstützte Welle, einen Ankerkern, der von außen auf die Welle aufgesetzt und fixiert ist, sowie einen Kommutator, der auf der Welle benachbart zum Ankerkern mit neun in Umfangsrichtung angeordneten Segmenten vorgesehen ist, umfasst; der Ankerkern neun Zähne, die sich in Radialrichtung in einem radialen Muster erstrecken, sowie neun Schlitze, die zwischen den Zähnen ausgebildet sind und sich in Axialrichtung erstrecken, aufweist; die Segmente mit gleicher Polarität mittels eines Kurzschlusselements verbunden sind; ein Paar Bürsten, die gleitenden Kontakt mit den Segmenten herstellen, mit einem gegenseitigen Intervall von 60° in Umfangsrichtung in einem Bürstenhalter angeordnet ist, der in dem Jochgehäuse aufgenommen ist, wobei ein Paar Stromzuführungsabschnitte, die elektrisch mit einer externen Stromversorgung verbunden sind, im Bürstenhalter vorgesehen ist; und wobei das Paar der Bürsten und das Paar der Stromzuführungsabschnitte jeweils elektrisch verbunden sind.
Gleichstrommotor nach Anspruch 5, wobei zwischen wenigstens dem Bürstenpaar und/oder dem Stromzuführungselementepaar oder zwischen dem Paar der Stromzuführungselemente ein Störunterdrückungselement vorgesehen ist, das diese überspannt, wobei diese durch das Störunterdrückungselement entsprechend elektrisch verbunden sind.
Gleichstrommotor nach Anspruch 6, wobei das Störunterdrückungselement auf derselben Ebene wie die Bürsten des Bürstenhalters angeordnet ist.
Gleichstrommotor nach Anspruch 5, wobei Spulen auf den Zähnen mit einem konzentrierten Wicklungssystem gewickelt sind.
Gleichstrommotor nach Anspruch 1, wobei alle Überleitungsdrähte der Spulen, die zwischen den Schlitzen überwechseln und auf den Zähnen gewickelt sind, zur Welle übergeleitet sind.