DE112009002473T5

DE112009002473T5 - Motor und Bürstenanordnungsverfahren

Info

Publication number: DE112009002473T5
Application number: DE112009002473T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Harada; Yoshiaki Hayashi
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-11-21
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2012-05-31
Also published as: JP2016028552A; JP2016028551A; US20110169371A1; JP2016042786A; CN102132474A; JP6053077B2; US8471431B2; CN102132474B; JP5536643B2; JP6443495B2; JP6145495B2; JP6152159B2; JPWO2010058851A1; JP2014135893A; JP5890461B2; JP2017143739A; WO2010058851A1

Abstract

Offenbart ist ein Motor, der einen Magneten, einen Anker, eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf umfasst. Der Magnet bildet vier oder mehr Magnetpolabschnitte. Der Anker umfasst eine Drehwelle, einen Anker, eine um die Zähne gewickelte Wicklung und einen Kommutator, der vierzehn Segmente besitzt, die in einer Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet sind. Die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sind voneinander beabstandet und entlang der Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet und haben jeweils eine Breite in der Umfangsrichtung der Drehwelle. Die Anzahl der Zähne ist gleich der Anzahl von Segmenten. Wenn P die Anzahl der durch den Magneten gebildeten Magnetpolabschnitte darstellt, und S die Anzahl der Zähne darstellt, ist (2S/P) eine ungerade Zahl. Die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung sind so eingestellt, dass die drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, nicht alle gleichzeitig zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motor, der eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf umfasst, und ein Verfahren zum Einstellen der Breiten und örtlichen Lagen der drei Bürsten.
STAND DER TECHNIK
Ein Motor, der drei Bürsten umfasst, bei denen es sich um eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf handelt, und der mit zwei Geschwindigkeiten, einem Langsamlauf und einem Schnelllauf angetrieben wird, wird im Stande der Technik dazu verwendet, einen Fahrzeugscheibenwischer anzutreiben. Die Patentschrift 1 beschreibt ein Beispiel eines Motors mit zwei Magneten, die an einer inneren Umfangsfläche eines Jochgehäuses befestigt sind, und einem Anker, der drehbar an einer Innenseite der beiden Magnete angeordnet ist. Der Anker umfasst eine Drehwelle, die vom Jochgehäuse gelagert ist, einen Ankerkern, der an der Drehwelle befestigt ist und mehrere darauf aufgewickelte Wicklungen umfasst, und einen Kommutator, der auch an der Drehwelle befestigt ist. Der Kommutator umfasst mehrere Segmente, die an der äußeren Umfangsfläche des Kommutators entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf sind nahe dem Kommutator angeordnet. Jede Bürste besitzt einen distalen Abschnitt, der gleitbar gegen die äußere Umfangsfläche des Kommutators gedrückt wird. Die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf sind in einem Abstand von 180° in der Umfangsrichtung des Kommutators angeordnet. Die Bürste für Schnelllauf ist an einer Position angeordnet, die von der Bürste für Langsamlauf um einen vorbestimmten Winkel in der Umfangsrichtung verschoben ist. Der Anker dreht sich mit einer langsamen Geschwindigkeit, wenn er über die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf mit Strom versorgt wird, und dreht sich mit einer hohen Geschwindigkeit, wenn er über die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf mit Strom versorgt wird.
Die Patentschrift 2 beschreibt auch einen Motor mit drei Bürsten. Die Veröffentlichung beschreibt, dass der Motor miniaturisiert werden kann, indem vier Magnete verwendet werden, die vier oder mehr Pole bilden. Der in der Veröffentlichung beschriebene Motor umfasst vier Magnete, die an einer inneren Umfangsfläche eines Jochgehäuses befestigt sind, und einen Anker, der drehbar an einer Innenseite der Magnete angeordnet ist. Ein Ankerkern mit sechzehn Zähnen, die sich radial erstrecken, und ein Kommutator, der sechzehn in der Umfangsrichtung angeordnete Segmente besitzt, sind an der Drehwelle des Ankers befestigt. Sechzehn Wicklungen sind einander überlappend um den Ankerkern gewickelt. In jedem Paar von in einem Abstand von 180° angeordneten Segmenten werden die Segmente so kurzgeschlossen, dass sie dasselbe Potential im Kommutator haben.
PATENTSCHRIFTEN AUS DEM STAND DER TECHNIK
Patentschrift 1

Japanische Patentveröffentlichung, nationale Phase, mit der Offenlegungsnummer 10-503640

Patentschrift 2

Japanische Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer 2007-143278

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch wird bei dem in der Patentschrift 2 beschriebenen Motor die Veränderung in der Anzahl von wirksamen Wicklungen (Anzahl von Wicklungen, die ein Magnetfeld erzeugen, wenn sie mit Strom versorgt werden) je nachdem groß, ob die Bürsten Segmente kurzschließen oder nicht, die in der Umfangsrichtung der Drehwelle einander benachbart sind. Zum Beispiel sind bei dem in der Patentschrift 2 beschriebenen Motor alle sechzehn Wicklungen wirksam, wenn keine der drei Bürsten zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Wenn die drei Bürsten jeweils gleichzeitig zwei Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, erfahren sechs der Wicklungen eine Kommutierung, und die übrigen zehn sind wirksame Wicklungen. Deshalb beträgt bei dem in der Patentschrift 2 beschriebenen Motor die Anzahl wirksamer Wicklungen entweder sechzehn oder zehn.
24(a) und 24(b) zeigen ein anderes Beispiel für einen Motor. Der Motor umfasst einen Magneten, der vier Magnetpolabschnitte besitzt, einen Ankerkern, der vierzehn Zähne mit vierzehn darauf einander überlappend aufgewickelten Wicklungen besitzt, und einen Kommutator, der vierzehn in der Umfangsrichtung angeordnete Segmente umfasst. In jedem Paar der in einem Abstand von 180° angeordneten Segmente werden die Segmente kurzgeschlossen. Die drei Bürsten des Motors sind auf dieselbe Weise ausgelegt wie die Bürsten des in der Patentschrift 1 beschriebenen Motors, der die Magnete umfasst, die zwei Magnetpolabschnitte bilden. Wenn mit Bezug auf 24(a) in diesem Motor eine allgemeine Bürste 101 zwei Segmente 111 kurzschließt, die in der Umfangsrichtung der Drehwelle einander benachbart sind, erfahren zwei durch unterbrochene Linien angezeigte Wicklungen 112 eine Kommutierung, und zwölf durch durchgezogene Linien angezeigte Wicklungen 112 sind wirksam. Wenn darüber hinaus mit Bezug auf 24(b) die allgemeine Bürste 101, eine Bürste 102 für Langsamlauf und eine Bürste 103 für Schnelllauf jeweils zwei Segmente 111 kurzschließen, die in der Umfangsrichtung der Drehwelle einander benachbart sind, erfahren sechs durch unterbrochene Linien angezeigte Wicklungen 112 eine Kommutierung, und acht durch durchgezogene Linien angezeigte Wicklungen 112 sind wirksam. Auf diese Weise beträgt die Anzahl wirksamer Wicklungen entweder zwölf oder acht.
Wenn die Veränderung in der Anzahl wirksamer Wicklungen groß ist, nimmt die Widerstandsschwankung in den Wicklungen des Ankers zu. Dies lässt den Wert des gelieferten Stroms und dadurch das Drehmoment schwanken. Die Drehmomentschwankung lässt den Motor vibrieren und erzeugt Geräusche.
Ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Widerstandsschwankung in den Wicklungen eines Motors zu unterdrücken, der Magnete, die vier oder mehr Magnetpolabschnitte bilden, eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf umfasst.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bürstenanordnungsverfahren bereitzustellen, das eine Widerstandsschwankung in den Wicklungen eines Motors unterdrückt, der Magnete, die vier oder mehr Magnetpolabschnitte bilden, eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf umfasst.
MITTEL, UM DIE PROBLEME ZU LÖSEN
Um das erste Ziel zu erreichen, stellt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Motor bereit, der mindestens einen Magneten, einen Anker, eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf umfasst. Der Magnet bildet vier oder mehr Magnetpolabschnitte. Der Anker umfasst eine Drehwelle, einen Ankerkern, der an der Drehwelle befestigt ist und mehrere Zähne besitzt, eine um die Zähne gewickelte Wicklung und einen Kommutator, der an der Drehwelle befestigt ist und mehrere Segmente besitzt, die in einer Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet sind. Die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sind voneinander beabstandet und entlang der Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet, um den Kommutator gleitbeweglich zu berühren, wobei jede Bürste eine Breite in der Umfangsrichtung der Drehwelle besitzt. Die Anzahl der Zähne ist gleich der Anzahl von Segmenten. Wenn die Anzahl der durch den Magneten gebildeten Magnetpolabschnitte durch P dargestellt ist, und die Anzahl der Zähne durch S dargestellt ist, ist (2S/P) eine ungerade Zahl. Die Breite und örtliche Lage jeder Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle sind so eingestellt, dass die drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, nicht alle gleichzeitig zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Bei diesem Aufbau schließen die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf nicht alle gleichzeitig zwei der Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Dementsprechend werden Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen unterdrückt, und es wird eine Widerstandsschwankung der Wicklung unterdrückt. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms unterdrückt, eine Drehmomentschwankung ist unterdrückt, und eine durch eine Drehmomentschwankung hervorgerufene Motorvibration ist unterdrückt. Darüber hinaus ist eine Abnahme der Anzahl wirksamer Wicklungen unterdrückt.
Vorzugsweise sind die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt, dass die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sequentiell zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Bei diesem Aufbau schließen die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sequentiell zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Auf diese Weise werden plötzliche Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen unterdrückt. Dementsprechend wird die Entstehung von Vibration im Motor unterdrückt.
Vorzugsweise wird durch die Drehung des Ankers ein Kurzschlusszustand, in dem höchstens zwei der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt, in dem keine der drei Arten von Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Bei diesem Aufbau schließen in einem Kurzschlusszustand höchstens nur zwei Arten von Bürsten gleichzeitig zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Auf diese Weise können, indem der Kurzschlusszustand und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden, Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen minimiert werden, und eine Widerstandsschwankung der Wicklung kann minimiert werden. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms minimiert, und eine Widerstandsschwankung der Wicklung ist minimiert. Darüber hinaus sind die Wicklungen im Kurzschlusszustand allesamt wirksame Wicklungen. Somit können die Wicklungen wirkungsvoll genutzt werden.
Vorzugsweise wird durch die Drehung des Ankers ein doppelter Kurzschlusszustand, bei dem zwei der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine Art der Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand so wiederholt, dass der einfache Kurzschlusszustand vor und nach dem doppelten Kurzschlusszustand erfolgt.
Bei diesem Aufbau werden der doppelte Kurzschlusszustand, der einfache Kurzschlusszustand und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt, wobei der einfache Kurzschlusszustand zwischen den doppelten Kurzschlusszuständen liegt. Auf diese Weise werden der Nichtkurzschlusszustand bis zum doppelten Kurzschlusszustand oder der doppelte Kurzschlusszustand bis zum Nichtkurzschlusszustand auf eine abgestufte Weise erreicht, wobei der einfache Kurzschlusszustand dazwischen liegt. Selbst wenn der doppelte Kurzschlusszustand vorliegt, verändert sich dementsprechend die Anzahl wirksamer Wicklungen nicht plötzlich, und eine plötzliche Widerstandsschwankung der Wicklung wird weiter unterdrückt. Im Ergebnis sind plötzliche Schwankungen im Wert des gelieferten Stroms minimiert, eine Drehmomentschwankung ist weiter unterdrückt, und eine durch eine Drehmomentveränderung hervorgerufene Vibration des Wischermotors ist weiter unterdrückt.
Wenn vorzugsweise die Anzahl von Magnetpolabschnitten des Magneten im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle durch P dargestellt ist, wenn die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, und die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, gilt Folgendes: L2 < B1 < (L1 + 2 × L2), L2 < B2 < (L1 + 2 × L2), L2 < B3 < (L1 + 2 × L2) und A < (n × L1 + (n + 1) × L2) (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten).
Indem bei diesem Aufbau jeder Wert so angesetzt wird, dass die obigen Bedingungen erfüllt sind, wird mühelos ein Kurzschlusszustand, in dem höchstens zwei der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und ein Nichtkurzschlusszustand erreicht, in dem keine der Bürsten zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Vorzugsweise wird durch die Drehung des Ankers ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine der drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt.
Bei diesem Aufbau schließen zwei oder mehr Arten der Bürsten niemals gleichzeitig zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Dementsprechend werden Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen weiter unterdrückt, und eine Widerstandsschwankung der Wicklung wird weiter unterdrückt. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms unterdrückt, und eine durch eine Drehmomentschwankung hervorgerufene Motorvibration ist unterdrückt.
Wenn vorzugsweise die Anzahl von Magnetpolabschnitten des Magneten im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle durch P dargestellt ist, wenn die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind, gilt Folgendes: B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) ×L2, D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2), D2 > (n1 × L1 + (n1 – 1) × L2, D3 > (n2 × L1 + (n2 – 1) × L2), n = n1 + n2 + 1 (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten, wobei es sich bei n1 und n2 um positive ganze Zahlen handelt).
Bei diesem Aufbau wird der Nichtkurzschlusszustand, in dem keine der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der einfache Kurzschlusszustand mühelos wiederholt, in dem nur eine Art der Bürsten zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Wenn vorzugsweise die Anzahl von Magnetpolabschnitten des Magneten im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle durch P dargestellt ist, wenn die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind, gilt Folgendes: B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2); D2 > ((n – 2) × L1 + (n – 3) × L2) und D3 > L1 (worin n ein Wert ist, der gleich der Anzahl von Segmenten ist, die in einem Bereich von (360°/P) angeordnet sind).
Indem bei diesem Aufbau jeder Wert so angesetzt wird, dass die obigen Bedingungen erfüllt sind, schließen die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf abwechselnd und einzeln zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Vorzugsweise sind die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf ausgehend von einer Rückseite zu einer Vorderseite in einer Drehrichtung des Kommutators in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf angeordnet.
Bei diesem Aufbau sind die Bürsten ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite im Hinblick auf die Drehrichtung des Kommutators in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf angeordnet. Wenn der Wischermotor angetrieben wird, verschiebt die induzierte Spannung, die durch die Drehung des Ankers erzeugt wird, das magnetische Zentrum des Ankers (das Zentrum in der Umfangsrichtung des Pols, das entsteht, wenn die Wicklung mit Strom versorgt wird) in der Drehrichtung des Kommutators etwas nach hinten. Wenn die Bürsten somit in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite in der Drehrichtung des Kommutators angeordnet sind, befindet sich das magnetische Zentrum, das im Anker entsteht, wenn Strom mit der Bürste für Schnelllauf zugeführt wird, nahe am magnetischen Zentrum, das im Anker entsteht, wenn Strom mit der Bürste für Langsamlauf zugeführt wird. Im Ergebnis kann der Motor wirkungsvoller genutzt werden, ohne die Leistung des Wischermotors negativ zu beeinflussen, wenn der Wischermotor mit einer langsamen Geschwindigkeit und wenn er mit einer schnellen Geschwindigkeit betrieben wird.
Vorzugsweise ist ein Schlitz, durch den sich die Wicklung erstreckt, zwischen benachbarten Zähnen in der Umfangsrichtung der Drehwelle ausgebildet, und bei einem Wert, der erhalten wird, indem die Gesamtanzahl von Schlitzen durch zwei geteilt wird, handelt es sich um eine ungerade Zahl.
Bei diesem Aufbau wird das Kurzschließen zwei einander in der Umfangsrichtung benachbarter Segmente mit der Bürste für Langsamlauf und der Bürste für Schnelllauf noch einfacher.
Um das zweite Ziel zu erreichen, sieht eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Bürstenanordnungsverfahren vor, um eine Breite und örtliche Lage für mehrere Bürsten in einem Motor einzustellen. Der Motor umfasst mindestens einen Magneten, der vier oder mehr Magnetpolabschnitte bildet, und einen Anker. Der Anker umfasst eine Drehwelle, einen Ankerkern, eine Wicklung und einen Kommutator. Der Ankerkern ist an der Drehwelle befestigt und besitzt mehrere Zähne. Die Wicklung ist um die Zähne gewickelt. Der Kommutator ist an der Drehwelle befestigt und besitzt mehrere Segmente, die in einer Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet sind. Eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf sind voneinander beabstandet und entlang der Umfangsrichtung der Drehwelle in Gleitkontakt mit dem Kommutator angeordnet. Jede Bürste besitzt eine Breite in der Umfangsrichtung der Drehwelle. Das Verfahren umfasst, die Anzahl der Zähne gleich der Anzahl von Segmenten einzustellen, die Anzahl der Magnetpolabschnitte, die durch den Magnet gebildet sind, und die durch P dargestellt ist, und die Anzahl der Zähne, die durch S dargestellt ist, so einzustellen, dass (2S/P) eine ungerade Zahl ist, und die Breite jeder Bürste und örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so einzustellen, dass die drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, nicht alle gleichzeitig zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
In diesem Verfahren schließen die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf nicht alle gleichzeitig zwei der Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Dementsprechend werden Veränderung in der Anzahl wirksamer Wicklungen unterdrückt und eine Widerstandsschwankung der Wicklung wird unterdrückt. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms unterdrückt, eine Drehmomentschwankung ist unterdrückt, und eine durch eine Drehmomentschwankung hervorgerufene Motorvibration ist unterdrückt. Darüber hinaus ist eine Abnahme bei der Anzahl wirksamer Wicklungen unterdrückt.
Vorzugsweise sind die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt, dass die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sequentiell zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
In diesem Verfahren schließen die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sequentiell zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Auf diese Weise werden plötzliche Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen unterdrückt. Dementsprechend wird die Entstehung von Vibration in dem Motor unterdrückt.
Vorzugsweise werden die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt, dass durch eine Drehung des Ankers ein Kurzschlusszustand, in dem höchstens zwei der drei Arten von Bürsten; bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden, in dem keine der drei Arten der Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
In diesem Verfahren schließen in einem Kurzschlusszustand höchstens nur zwei Arten der Bürsten gleichzeitig zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Indem der Kurzschlusszustand und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden, können somit Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen minimiert werden, und eine Widerstandsschwankung der Wicklung kann minimiert werden. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms minimiert, und eine Widerstandsschwankung der Wicklung ist minimiert. Darüber hinaus sind die Wicklungen im Kurzschlusszustand allesamt wirksame Wicklungen. Auf die Weise können die Wicklungen wirkungsvoll genutzt werden.
Vorzugsweise sind die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt, dass durch die Drehung des Ankers ein doppelter Kurzschlusszustand, in dem zwei der drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine Art der Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand so wiederholt werden, dass der einfache Kurzschlusszustand vor und nach dem doppelten Kurzschlusszustand erfolgt.
In diesem Verfahren werden der doppelte Kurzschlusszustand, der einfache Kurzschlusszustand und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt, wobei der einfache Kurzschlusszustand zwischen den doppelten Kurzschlusszuständen liegt. Auf diese Weise werden der Nichtkurzschlusszustand bis zum doppelten Kurzschlusszustand oder der doppelte Kurzschlusszustand bis zum Nichtkurzschlusszustand auf eine abgestufte Weise erreicht, wobei der einfache Kurzschlusszustand dazwischen liegt. Selbst wenn der doppelte Kurzschlusszustand vorliegt, verändert sich dementsprechend die Anzahl der wirksamen Wicklungen nicht plötzlich, und eine plötzliche Widerstandsschwankung der Wicklung wird weiter unterdrückt. Im Ergebnis sind plötzliche Schwankungen im Wert des gelieferten Stroms minimiert, eine Drehmomentschwankung ist weiter unterdrückt, und eine durch eine Drehmomentveränderung hervorgerufene Vibration des Wischermotors ist weiter unterdrückt.
Wenn vorzugsweise die Anzahl von Magnetpolabschnitten des Magneten im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle durch P dargestellt ist, wenn die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinenen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, und die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, wird jeder Wert so angesetzt, dass Folgendes gilt: L2 < B1 < (L1 +2 × L2), L2 < B2 < (L1 + 2 × L2), L2 < B3 < (L1 + 2 × L2) und A < (n × L1 + (n + 1) × L2) (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten).
Indem in diesem Verfahren jeder Wert so angesetzt wird, dass die obigen Bedingungen erfüllt sind, wird mühelos ein Aufbau erzielt, bei dem sich ein Kurzschlusszustand, in dem keine der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der einfache Kurzschlusszustand wiederholt, in dem nur eine Art der Bürsten zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Vorzugsweise sind die Breite jeder Bürste und örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt, dass durch die Drehung des Ankers ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden.
In diesem Verfahren schließen zwei oder mehr Arten von Bürsten niemals gleichzeitig zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Dementsprechend werden Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen weiter unterdrückt, und eine Widerstandsschwankung der Wicklung wird weiter unterdrückt. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms unterdrückt, eine Drehmomentschwankung ist unterdrückt, und eine durch eine Drehmomentschwankung hervorgerufene Motorvibration ist unterdrückt.
Wenn vorzugsweise die Anzahl von Magnetpolabschnitten des Magneten im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle durch P dargestellt ist, wenn die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind, wird jeder Wert so angesetzt, dass Folgendes gilt: B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2,A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2)), D2 > (n1 × L1 + (n1 – 1) × L2), D3 > (n2 × L1 + (n2 – 1) × L2), n = n1 + N2 + 1 (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten, wobei es sich bei n1 und n2 um positive ganze Zahlen handelt).
In diesem Verfahren wird der Nichtkurzschlusszustand, in dem keine der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der einfache Kurzschlusszustand mühelos wiederholt, in dem nur eine Art der Bürsten zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Wenn vorzugsweise die Anzahl von Magnetpolabschnitten des Magneten im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle durch P dargestellt ist, wenn die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind, wird jeder Wert so angesetzt, dass Folgendes gilt: B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > (n – 1) × L1 + (n – 2) × L2); D2 > ((n – 2) × L1 + (n – 3) × L2, und D3 > L1 (worin n ein Wert ist, der gleich der Anzahl von Segmenten ist, die in einem Bereich von (360°/P) angeordnet sind).
Indem in diesem Verfahren jeder Wert so angesetzt wird, dass die obigen Bedingungen erfüllt sind, schließen die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf abwechselnd und einzeln zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Vorzugsweise sind die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf ausgehend von einer Rückseite zu einer Vorderseite in einer Drehrichtung des Kommutators in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf angeordnet.
In diesem Verfahren sind die Bürsten ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite im Hinblick auf die Drehrichtung des Kommutators in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf angeordnet. Wenn der Wischermotor angetrieben wird, verschiebt die induzierte Spannung, die durch die Drehung des Ankers erzeugt wird, das magnetische Zentrum des Ankers (das Zentrum in der Umfangsrichtung des Pols, das entsteht, wenn die Wicklung mit Strom versorgt wird) in der Drehrichtung des Kommutators etwas nach hinten. Wenn die Bürsten somit in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite in der Drehrichtung des Kommutators angeordnet sind, befindet sich das magnetische Zentrum, das im Anker entsteht, wenn Strom mit der Bürste für Schnelllauf zugeführt wird, nahe am magnetischen Zentrum, das im Anker entsteht, wenn Strom mit der Bürste für Langsamlauf zugeführt wird. Im Ergebnis kann der Motor wirkungsvoller genutzt werden, ohne die Leistung des Wischermotors negativ zu beeinflussen, wenn der Wischermotor mit einer langsamen Geschwindigkeit und wenn er mit einer schnellen Geschwindigkeit betrieben wird.
Vorzugsweise ist ein Schlitz, durch den sich die Wicklung erstreckt, zwischen benachbarten Zähnen in der Umfangsrichtung der Drehwelle ausgebildet, und die Anzahl der Zähne ist so eingestellt, dass es sich bei einem Wert, der erhalten wird, indem die Gesamtanzahl von Schlitzen durch zwei geteilt wird, um eine ungerade Zahl handelt.
In diesem Verfahren wird das Kurzschließen zwei einander in der Umfangsrichtung benachbarter Segmente mit der Bürste für Langsamlauf und der Bürste für Schnelllauf noch einfacher.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Wischermotor nach den Ausführungsformen eins bis drei der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnittsansicht des Wischermotors entlang der Linie 2-2- von 1;
3 ist eine schematische Darstellung, in der eine Motoreinheit der ersten Ausführungsform in einer Ebene abgewickelt ist;
die 4(a) bis 4(e) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis eines Kommutators und dreier Bürsten in der ersten Ausführungsform zeigen;
die 5(a) bis 5(d) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis des Kommutators und der drei Bürsten in der ersten Ausführungsform zeigen;
die 6(a) und 6(b) sind Darstellungen, die Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen im Wischermotor nach der ersten Ausführungsform zeigen;
7 ist eine schematische Darstellung, in der eine Motoreinheit der zweiten Ausführungsform in einer Ebene abgewickelt ist;
die 8(a) bis 8(d) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis eines Kommutators und dreier Bürsten in der zweiten Ausführungsform zeigen;
die 9(a) bis 9(d) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis des Kommutators und der drei Bürsten in der zweiten Ausführungsform zeigen;
10 ist eine schematische Darstellung, in der eine Motoreinheit der dritten Ausführungsform in einer Ebene abgewickelt ist;
die 11(a) bis 11(d) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis eines Kommutators und dreier Bürsten in der dritten Ausführungsform zeigen;
die 12(a) bis 12(d) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis des Kommutators und der drei Bürsten in der dritten Ausführungsform zeigen;
die 13(a) bis 13(d) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis des Kommutators und der drei Bürsten in der dritten Ausführungsform zeigen;
die 14(a) bis 14(d) sind Darstellungen, die das Lageverhältnis des Kommutators und der drei Bürsten in der dritten Ausführungsform zeigen;
die 15(a) bis 15(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 16(a) bis 16(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 17(a) bis 17(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 18(a) bis 18(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 19(a) bis 19(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 20(a) bis 20(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 21(a) bis 21(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 22(a) bis 22(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen;
die 23(a) bis 23(d) sind Darstellungen, die die Breite und örtliche Lage der Bürsten in der Umfangsrichtung in einem weiteren Beispiel zeigen; und
die 24(a) und 24(b) sind Darstellungen, die Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen bei einem Motor aus dem Stand der Technik zeigen.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
Ein Wischermotor nach einer ersten Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen erörtert.
1 ist eine schematische Darstellung, die einer Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Der Wischermotor wird als Antriebsquelle für einen (nicht gezeigten) Fahrzeugscheibenwischer verwendet, der die Windschutzscheibe o. dgl. eines Fahrzeugs abstreift, und umfasst eine Motoreinheit 1 und ein Untersetzungsgetriebe 2, das an die Motoreinheit 1 angeschlossen ist.
Die Motoreinheit 1 umfasst ein rohrförmiges Jochgehäuse 11 mit einem Boden 11a. Mindestens ein Magnet 12, der vier Magnetpolabschnitte bildet (zwei N-Pole und zwei S-Pole), ist an einer inneren Umfangsfläche des Jochgehäuses 11 befestigt. Somit umfasst die Motoreinheit 1 zwei Magnetkreise. Die N-Pole und die S-Pole des Magneten 12 sind in der Umfangsrichtung des Jochgehäuses 11 abwechselnd angeordnet.
Ein Anker 21 ist drehbeweglich auf einer radial inneren Seite des Magneten 12 angeordnet. Der Anker 21 umfasst eine Drehwelle 22, einen Ankerkern 24 und einen Kommutator 25. Die Drehwelle 22 hat ein Basisende, das sich nahe dem Boden 11a des Jochgehäuses 11 befindet und von einem Lager 23 gelagert ist, das in einem mittleren Teil des Bodens 11a angeordnet ist. Darüber hinaus hat die Drehwelle 22 ein distales Ende, das sich von einer Öffnung des Jochgehäuses 11 zum Untersetzungsgetriebe 2 hin erstreckt.
Der Ankerkern 24 ist dem Magneten 12 in der radialen Richtung zugewandt angeordnet und integral drehschlüssig an der Drehwelle 22 befestigt. Der Ankerkern 24 umfasst vierzehn Zähne 24a, die sich um die Drehwelle 22 radial nach außen erstrecken. Ein Schlitz 24b ist zwischen den Zähnen 24a gebildet, die einander in der Umfangsrichtung des Ankerkerns 24 benachbart sind (siehe 3).
Der Kommutator 25 ist in einem Abschnitt integral drehschlüssig mit der Drehwelle 22 an dieser befestigt, der näher am Untersetzungsgetriebe 2 liegt als der Ankerkern 24. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Kommutator 25 einen zylindrischen Isolator 26, der aus einem isolierenden Harzmaterial hergestellt und außen an der Drehwelle 22 befestigt ist, und vierzehn Segmente 27, die an der äußeren Umfangsfläche des Isolators 26 befestigt sind. Jedes Segment 27 ist durch eine rechteckige Platte gebildet, die in der axialen Richtung der Drehwelle 22 (siehe 1) verlängert und entlang der äußeren Umfangsfläche des Isolators 26 gekrümmt ist. Die vierzehn Segmente 27 sind so angeordnet, dass insgesamt eine zylindrische Form gebildet wird. Benachbarte Segmente 27 sind voneinander in der Umfangsrichtung der Drehwelle 22 beabstandet. Die Segmente 27, die voneinander um einen Abstand von 180° beabstandet sind, sind so zu Paaren zusammengefasst, dass in der vorliegenden Ausführungsform jedes erste Segment 27 mit dem achten Segment 27 ein Paar bildet. Auf diese Weise gibt es sieben Paare der Segmente 27. Eine Kurzschlussleitung 28, wie etwa ein leitfähiger Draht, schließt die Segmente 27 jedes Paars kurz (siehe 3). In 3 sind die vierzehn Segmente 27 in der Reihenfolge ”1” bis ”14” entlang der Umfangsrichtung nummeriert.
Es sind vierzehn Wicklungen 29 überlappend um die Zähne 24a gewickelt. Jede Wicklung 29 erstreckt sich durch den Schlitz 24b und über zwei Zähne 24a. Jede Wicklung 29 hat ein Anfangswicklungsende, das an eines der Segmente 27 angeschlossen ist, und ein Endwicklungsende, das an ein anderes der Segmente 27 angeschlossen ist, bei dem es sich um das benachbarte in der Umfangsrichtung der Drehwelle 22 handelt. Die vierzehn Wicklungen 29 sind somit in Reihe angeschlossen, um als Ganzes einen einzelnen Kreislauf zu bilden. Wenn die in Abständen von 180° angeordneten Segmente 27 jedes Paars kurzgeschlossen werden, entstehen zwei geschlossene Kreisläufe. Jeder Kreislauf umfasst sieben Wicklungen 29 (siehe 6(a)).
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Untersetzungsgetriebe 2 ein Getriebegehäuse 31, das am offenen Ende des Jochgehäuses 11 befestigt ist. Das Getriebegehäuse 31 hat eine Öffnung, die zum Jochgehäuse 11 hin gewandt ist. Ein Bürstenhalter 32 ist mit einer Schraube 33 in der Öffnung am Getriebegehäuse 31 befestigt und an der Außenseite des Kommutators 25 angeordnet. Der Bürstenhalter 32 ist ringförmig und aus einem isolierenden Kunststoffmaterial hergestellt.
Wie in 2 gezeigt ist, sind drei Halteabschnitte 32a auf der zur Motoreinheit 1 hin gewandten Oberfläche des Bürstenhalters 32 gebildet. Jeder Halteabschnitt 32a hat die Form eines tetragonalen Rohrs, das sich in der radialen Richtung erstreckt. Eine Stromversorgungsbürste 40, die die Form eines tetragonalen Stabs hat, ist in jeden Halteabschnitt 32a eingesetzt. Jede Stromversorgungsbürste 40 wird durch eine (nicht gezeigte) Feder o. dgl., die im Haltebaschnitt 32a untergebracht ist, zum Kommutator 25 hin gedrückt und hat einen distalen Abschnitt, der gleitbeweglich gegen die äußere Umfangsfläche des Kommutators 25 (d. h. die Fläche auf der radial außenliegenden Seite jedes Segments 27) gepresst wird. Die Stromversorgungsbürste 40, die sich, wie in 2 zu sehen ist, auf der rechten Seite befindet, fungiert als allgemeine Bürste 41. Die Stromversorgungsbürste 40, die sich, wie in 2 zu sehen ist, auf der linken Seite befindet, fungiert als Bürste 42 für Langsamlauf, die dem Anker 21 mit der allgemeinen Bürste 41 Strom liefert, um den Anker 21 mit einer langsamen Geschwindigkeit zu drehen. Die Stromversorgungsbürste 40, die sich, wie in 2 zu sehen ist, in der Mitte befindet, fungiert als Bürste 43 für Schnelllauf, die dem Anker 21 mit der allgemeinen Bürste 41 Strom liefert, um den Anker 21 mit einer hohen Geschwindigkeit zu drehen. Die drei Bürsten 41, 42 und 43 sind ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite im Hinblick auf die Drehrichtung des Kommutators 25 in der Reihenfolge allgemeine Bürste 41, Bürste 43 für Schnelllauf und Bürste 42 für Langsamlauf angeordnet. Das heißt, die Bürste 43 für Schnelllauf ist in der Drehrichtung des Kommutators 25 auf der Vorderseite der allgemeinen Bürste 41 angeordnet, und die Bürste 42 für Langsamlauf ist in der Drehrichtung des Kommutators 25 auf der Vorderseite der Bürste 43 für Schnelllauf angeordnet. Die allgemeine Bürste 41 fungiert als Kathodenbürste, und die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf fungieren als Anodenbürsten. Jede Stromzufuhrbürste 40 ist an eine Anschlusslitze (Pigtail) 44 angeschlossen. Die Anschlusslitzen 44 liefern Strom zu den Stromversorgungsbürsten 40.
Darüber hinaus ist, wie in 1 gezeigt, ein zylindrischer Lagersitz 31a, der sich entlang der axialen Richtung der Drehwelle 22 erstreckt, in der Öffnung des Getriebegehäuses 31 angeordnet. Ein Ringlager 34, das im Lagersitz 31a aufgenommen ist, lagert das Mittelteil der Drehwelle 22 axial. Das Lager 34 wirkt mit dem Lager 23 zusammen, um die Drehwelle 22 axial zu lagern. Die Drehwelle 22 erstreckt sich durch das Lager 34 in das Getriebegehäuse 31. Eine Spiralgewindeschnecke 51 ist an dem Teil der Drehwelle 22 ausgebildet, der sich im Getriebegehäuse 31 befindet. Ein mit der Schnecke 51 in Eingriff stehendes, scheibenförmiges Schneckenrad 52 ist im Getriebegehäuse 31 untergebracht. Die Schnecke 51 und das Schneckenrad 52 bilden einen Untersetzungsgetriebemechanismus 53 zum Reduzieren der Drehgeschwindigkeit der Drehwelle 22.
Eine zylindrische Abtriebswelle 54, die sich in der axialen Richtung des Schneckenrads 52 erstreckt und sich integral mit dem Schneckenrad 52 dreht, ist im Mittelteil des Schneckenrads 52 angeordnet. Die Abtriebswelle 54 hat einen distalen Abschnitt, der aus dem Getriebegehäuse 31 herausragt und an einem Basisabschnitt einer Kurbelwange 55 befestigt ist. Die Kurbelwange 55 hat einen distalen Abschnitt, der durch einen (nicht gezeigten) Gelenkmechanismus mit dem (nicht gezeigten) Fahrzeugscheibenwischer verbunden ist.
Wenn in dem Wischermotor Strom über die allgemeine Bürste 41 und die Bürste 42 für Langsamlauf an den Anker 21 geliefert wird, dreht sich der Anker 21 mit einer niedrigen Geschwindigkeit. Wenn darüber hinaus Strom über die allgemeine Bürste 41 und die Bürste 43 für Schnelllauf an den Anker 21 geliefert wird, dreht sich der Anker 21 mit einer hohen Geschwindigkeit. Wenn sich der Anker 21 dreht, wird die Drehung der Drehwelle 22 durch die Schnecke 51 und das Schneckenrad 52 abgebremst und aus der Abtriebswelle 54 abgeleitet. Dies lässt den Fahrzeugscheibenwischer, der durch den Gelenkmechanismus mit der Kurbelwange 55 verbunden ist, hin und her schwenken.
Die Breiten und örtlichen Lagen der drei Stromversorgungsbürsten 40 (d. h. der allgemeinen Bürste 41, der Bürste 42 für Langsamlauf und der Bürste 43 für Schnelllauf) in der Umfangsrichtung der Drehwelle 22 werden nun erörtert.
Mit Bezug auf 4(a) sind im Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform die Breite und örtliche Lage jeder der Bürsten 41 bis 43 in der Umfangsrichtung so eingestellt, dass die allgemeine Bürste 41, die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf zu verschiedenen Zeiten abwechselnd und einzeln die beiden Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Zuerst wird die Anzahl P von Magnetpolabschnitten, die durch den Magnet 12 gebildet werden, auf einen Wert eingestellt, der den Ausdruck P ≥ 4 erfüllt. Die Anzahl der Zähne 24a und die Anzahl der Segmente 27 werden auf dieselbe Anzahl wie im Wischermotor eingestellt. Falls die Anzahl von Zähnen 24a (d. h. die Anzahl von Segmenten 27) S ist, wird der Wert von S so eingestellt, dass (2S/P) eine ungerade Zahl ist. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Ausdrücke P = 4 und S = 14 erfüllt. Somit ergibt der Ausdruck (2S/P) einen Wert ”7”, bei dem es sich um eine ungerade Zahl handelt.
Im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle 22 ist die Breite des Segments 27 durch L1 dargestellt, der Abstand zwischen benachbarten Segmenten 27 ist durch L2 dargestellt, die Breite der allgemeinen Bürste 41 ist durch B1 dargestellt, die Breite der Bürste 42 für Langsamlauf ist durch B2 dargestellt, die Breite der Bürste 43 für Schnelllauf ist durch B3 dargestellt, die Breite des Anordnungsbereichs der drei Bürsten 41 bis 43, in dem sich die Bürste 43 für Schnelllauf in der Mitte befindet, ist durch A dargestellt, der Abstand zwischen der allgemeinen Bürste 41 und der Bürste 42 für Langsamlauf, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Bürste 43 für Schnelllauf befinden, ist durch D1 dargestellt, der Abstand zwischen der allgemeinen Bürste 41 und der Bürste 43 für Schnelllauf ist durch D2 dargestellt, und der Abstand zwischen der Bürste 43 für Schnelllauf und der Bürste 42 für Langsamlauf ist durch D3 dargestellt. In diesem Fall sind diese Werte jeweils so eingestellt, dass die unten aufgezeigten Bedingungen erfüllt werden. B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2), D2 > ((n – 2) × L1 + (n – 3) × L2), D3 > L1
Hier ist ”n” ein Wert, der gleich der Anzahl von Segmenten 27 ist, die in einem Winkelbereich von (360°/P) angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist P gleich 4 und die Anzahl von Segmenten 27 beträgt ”14”. Somit ist n ein Wert, der (360°/14) × (n – 1) ≤ 360°/4 ≤ (360°/14) × n erfüllt, worin n = 4 ist.
Bei einer Einstellung, die die obigen Bedingungen erfüllt, hat die Bürste 43 für Schnelllauf der vorliegenden Erfindung eine Breite in der Umfangsrichtung der Drehwelle 22, die kleiner ist als diejenige der allgemeinen Bürste 41 und der Bürste 42 für Langsamlauf.
Das Verhältnis des Kommutators 25 und der Bürsten 41 bis 43, wenn der Kommutator 25 im Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform in Drehung versetzt wird, bei dem die allgemeine Bürste 41, die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf nahe dem Kommutator 25 angeordnet sind, um die vorstehenden Bedingungen zu erfüllen, wird nun mit Bezug auf 4 und 5 erörtert. In 4 und 5 ist die Drehrichtung des Kommutators 25 durch einen Pfeil angegeben.
In 4(a) und 5(a) beginnt die allgemeine Bürste 41, die Segmente 27 mit den Nummern ”5” und ”6” kurzzuschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Zustand weist die Bürste 42 für Langsamlauf ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 25) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”1” und ”2” angeordnet ist, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Auf diese Weise berührt die Bürste 42 für Langsamlauf nur das Segment 27 mit der Nummer ”2” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”1” nicht. Darüber hinaus berührt die Bürste 43 für Schnelllauf nur das Segment 27 mit der Nummer ”4” und weist zwei umfängliche Enden auf, die beide einwärts von den zwei umfänglichen Enden des Segments 27 mit der Nummer ”4” angeordnet sind. Wenn die allgemeine Bürste 41 zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließt, berühren die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf jeweils nur ein Segment 27 und schließen nicht zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurz.
Wenn von dem in 4(a) und 5(a) gezeigten Zustand zu dem in 4(b) und 5(b) gezeigten Zustand übergegangen wird, beginnt die Bürste 43 für Schnelllauf, die Segmente 27 mit den Nummern ”3” und ”4” kurzzuschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Zustand beendet die allgemeine Bürste 41 das Kurzschließen zweier benachbarter Segmente 27 und weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 25) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”5” und ”6” angeordnet ist. Die allgemeine Bürste 41 berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”6” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”5” nicht. Darüber hinaus weist die Bürste 42 für Langsamlauf ein umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 25) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”2” und ”3” angeordnet ist, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Die Bürste 42 für Langsamlauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”2” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”3” nicht. Wenn, wie in 4C gezeigt, die Bürste 43 für Schnelllauf zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließt, berühren die allgemeine Bürste 41 und die Bürste 42 für Langsamlauf jeweils nur ein Segment 27 und schließen nicht zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurz.
Wenn dann zu dem in 4(d) und 5(c) gezeigten Zustand übergegangen wird, beginnt die Bürste 42 für Langsamlauf die Segmente 27 mit den Nummern ”2” und ”3” kurzzuschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Zustand beendet die Bürste 43 für Schnelllauf das Kurzschließen zweier benachbarter Segmente 27 und weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 25) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”3” und ”4” angeordnet ist. Die Bürste 43 für Schnelllauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”4” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”3” nicht. Die allgemeine Bürste 41 weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 25) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”5” und ”6” angeordnet ist. Die allgemeine Bürste 41 berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”6” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”5” nicht. Wenn die Bürste 42 für Langsamlauf zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließt, berühren die Bürste 43 für Schnelllauf und die Bürste 42 für Langsamlauf jeweils nur ein Segment 27 und schließen nicht zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurz.
Wenn sich der Kommutator 25 zu dem in 4(e) und 5(d) gezeigten Zustand weiter dreht, beendet die Bürste 42 für Langsamlauf das Kurzschließen der beiden umfänglich benachbarten Segmente 27, und die allgemeine Bürste 41 beginnt, zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 auf dieselbe Weise wie in dem in 4(a) und 5(a) gezeigten Zustand kurzzuschließen. Anschließend werden, wenn sich der Kommutator 25 dreht, Zustände wiederholt, die den in 4(a) bis 4(e) und 5(a) bis 5(d) gezeigten Zuständen entsprechen. Anders ausgedrückt schließen die Bürsten 41 bis 43 in der Reihenfolge allgemeine Bürste 41, Bürste 43 für Schnelllauf und Bürste 42 für Langsamlauf abwechselnd und einzeln umfänglich benachbarte Segmente 27 kurz. Wenn somit eine der drei Bürsten 41 bis 43 zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließt, berühren die übrigen beiden nur ein Segment 27.
Wenn, wie in 6(a) gezeigt, die allgemeine Bürste 41 von den drei Bürsten 41 bis 43 zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließt, werden von den vierzehn Wicklungen 29 zwei kurzgeschlossen, wie durch die unterbrochenen Linien angegeben ist, und die übrigen zwölf sind wirksame Wicklungen. Wenn auf dieselbe Weise, wie in 6(b) gezeigt, die Bürste 43 für Schnelllauf zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließt, werden von den vierzehn Wicklungen 29 zwei kurzgeschlossen, wie durch die unterbrochenen Linien angegeben ist, und die übrigen zwölf Wicklungen sind wirksame Wicklungen. Wenn darüber hinaus die Bürste 42 für Langsamlauf zwei umfänglich benachbarte Segmente kurzschließt, werden zwei kurzgeschlossen und die übrigen zwölf sind wirksame Wicklungen. Somit verändert sich die Anzahl wirksamer Wicklungen nicht. Dies minimiert eine Widerstandsschwankung der Wicklungen 29.
Die erste Ausführungsform hat die nachstehend beschriebenen Vorteile.

(1) Die allgemeine Bürste 41, die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf schließen zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 nicht zur selben Zeit kurz. Konkreter ausgedrückt schließen die allgemeine Bürste 41, die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf abwechselnd und einzeln zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurz. Darüber hinaus schließen zwei oder mehr Bürsten zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 nicht zu selben Zeit kurz. Somit verändert sich die Anzahl wirksamer Wicklungen nicht und die Widerstandsschwankung der Wicklungen 29 ist minimiert. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms minimiert, und eine Drehmomentschwankung ist minimiert. Dies verhindert, dass der Wischermotor vibriert, und dadurch werden die erzeugten Geräusche leise gehalten.
(2) Die Breiten und örtlichen Lagen der allgemeinen Bürste 41, der Bürste 42 für Langsamlauf und der Bürste 43 für Schnelllauf sind auf Grundlage der Bedingungen B1 > L2, B2 > L2), B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2; D2 > ((n – 2) × L1 + (n – 3) × L2), und D3 > L1 eingestellt. Indem jeder Wert so eingestellt wird, dass die obigen Bedingungen erfüllt sind, wird mühelos ein Aufbau hergestellt, in dem die allgemeine Bürste 41, die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf abwechselnd und einzeln zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließen.
(3) Die allgemeine Bürste 41, die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf sind im Hinblick auf die Drehrichtung des Kommutators 25 ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite in der Reihenfolge allgemeine Bürste 41, Bürste 43 für Schnelllauf und Bürste 42 für Langsamlauf angeordnet. Wenn der Wischermotor angetrieben wird, verschiebt die induzierte Spannung, die durch die Drehung des Ankers 21 erzeugt wird, das magnetische Zentrum des Ankers 21 (das Zentrum in der Umfangsrichtung des Pols, das entsteht, wenn die Wicklung 29 mit Strom versorgt wird) in der Drehrichtung des Kommutators 25 etwas nach hinten. Wenn die Bürsten 41 bis 43 somit in der Reihenfolge allgemeine Bürste 41, Bürste 43 für Schnelllauf und Bürste 42 für Langsamlauf ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite in der Drehrichtung des Kommutators 25 angeordnet sind, befindet sich das magnetische Zentrum, das im Anker 21 entsteht, wenn Strom mit der Bürste 43 für Schnelllauf zugeführt wird, nahe am magnetischen Zentrum, das im Anker 21 entsteht, wenn Strom mit der Bürste 42 für Langsamlauf zugeführt wird. Im Ergebnis kann der Wischermotor, ohne die Leistung des Wischermotors negativ zu beeinflussen, wenn der Wischermotor mit einer langsamen Geschwindigkeit und wenn er mit einer schnellen Geschwindigkeit betrieben wird, im Vergleich dazu wirkungsvoller genutzt werden, dass die Bürsten 41 bis 43 im Hinblick auf die Drehrichtung des Kommutators 25 ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite in der Reihenfolge Bürste 42 für Langsamlauf, Bürste 43 für Schnelllauf und allgemeine Bürste 41 angeordnet sind.
(4) Der Ankerkern 24 umfasst vierzehn Schlitze 24b, und die Zahl, die erhalten wird, wenn die Gesamtanzahl von Schlitzen (d. h. ”14”) durch zwei geteilt wird, ist eine ungerade Zahl (d. h. ”7”). Anders ausgedrückt handelt es sich bei der Anzahl von Schlitzen pro Magnetkreislauf um eine ungerade Zahl. Im Ergebnis ist in dem Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform, der den Magneten 12 umfasst, der vier Magnetpolabschnitte bildet, ein Aufbau mühelos hergestellt, bei dem die allgemeine Bürste 41, die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf abwechselnd und einzeln zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 kurzschließen.

Zweite Ausführungsform
Ein Wischermotor nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen erörtert. In der zweiten Ausführungsform sind die gleichen oder selben Bezugszahlen denjenigen Bauteilen zugeteilt, bei denen es sich um dieselben wie in der ersten Ausführungsform handelt. Solche Bauteile werden nicht noch einmal beschrieben.
7 ist eine schematische Darstellung, in der eine Motoreinheit und Stromzufuhrbürsten der zweiten Ausführungsform in einer Ebene abgewickelt sind. Wie in 7 gezeigt ist, weist der Wischermotor der zweiten Ausführungsform eine Motoreinheit 61 mit einem Jochgehäuse 11, das ähnlich demjenigen der Motoreinheit 1 in der ersten Ausführungsform ist, und mindestens einen Magneten auf, der vier Magnetpolabschnitte bildet (zwei N-Pole und zwei S-Pole), die an einer inneren Umfangsfläche des Jochgehäuses 11 befestigt sind (siehe 1). Ein Anker 62 ist drehbeweglich an einer radial innenliegenden Seite des Magneten 12 angeordnet. Der Anker 62 umfasst eine Drehwelle 22, einen Ankerkern 63, der integral drehschlüssig an der Drehwelle 22 befestigt ist, einen Kommutator 64, der integral drehschlüssig an einer Stelle an der Drehwelle 22 befestigt ist, die näher am Untersetzungsgetriebe 2 liegt als der Ankerkern 63, und mehrere Wicklungen 65, die um den Ankerkern 63 gewickelt sind.
Der Ankerkern 63 ist dem Magneten 12 in der radialen Richtung zugewandt angeordnet und an der Drehwelle 22 integral drehschlüssig mit dieser befestigt. Der Ankerkern 63 umfasst achtzehn Zähne 63a, die sich um die Drehwelle 22 radial nach außen erstrecken. Ein Schlitz 63b ist zwischen den Zähnen 63a gebildet, die einander in der Umfangsrichtung des Ankerkerns 63 benachbart sind.
Wie in 9(a) gezeigt ist, umfasst der Kommutator 64 einen Isolator 26 und achtzehn Segmente 27, die an der äußeren Umfangsfläche des Isolators 26 befestigt sind. Die achtzehn Segmente 27 sind in gleichen Winkelabständen in der Umfangsrichtung angeordnet, und benachbarte Segmente 27 sind in der Umfangsrichtung der Drehwelle 22 voneinander beabstandet. Wie in 7 gezeigt ist, sind die achtzehn Segmente 27 in der Umfangsrichtung in der Reihenfolge ”1” bis ”18” nummeriert.
Wie in 7 gezeigt ist, sind achtzehn Wicklungen 65 überlappend um die Zähne 63a gewickelt. Jede Wicklung 65 ist um den Ankerkern 63, der sich durch die Schlitze 63b erstreckt, über vier Zähne 63a gewickelt, die aufeinanderfolgend in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Jede Wicklung 65 hat ein Anfangswicklungsende, das an eines der Segmente 27 angeschlossen ist, und ein Endwicklungsende, das an ein anderes der Segmente 27 angeschlossen ist, bei dem es sich um das in der Umfangsrichtung benachbarte handelt.
Genauso wie die Motoreinheit 1 der ersten Ausführungsform ist die Motoreinheit 61 mit einem Untersetzungsgetriebe 2 verbunden. In der zweiten Ausführungsform haltert ein Bürstenhalter 32 (siehe 2) des Untersetzungsgetriebes 2 sechs Stromversorgungsbürsten 70, wovon jede die Form eines tetragonalen Stabs hat, der sich in der radialen Richtung erstreckt. Von den sechs Stromversorgungsbürsten 70 sind zwei allgemeine Bürsten 71, zwei sind Bürsten 72 für Langsamlauf und die übrigen zwei sind Bürsten 73 für Schnelllauf. Wie in 9(a) gezeigt ist, sind die sechs Stromversorgungsbürsten 70 in der Drehrichtung des Kommutators 64 (d. h. der Drehrichtung des Ankers 62) ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite in der Reihenfolge allgemeine Bürste 71, Bürste 73 für Schnelllauf, Bürste 72 für Langsamlauf usw. angeordnet. In 9(a) zeigen die Pfeile die Drehrichtung des Kommutators 64. Darüber hinaus sind die beiden allgemeinen Bürsten 71 symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Mittelachse L des Kommutators 64 (d. h. in einem Abstand von 180° in der Umfangsrichtung) angeordnet. Die beiden Bürsten 72 für Langsamlauf und die beiden Bürsten 73 für Schnelllauf sind auch symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Mittelachse L angeordnet.
Jede Stromversorgungsbürste 70 wird durch eine (nicht gezeigte) Feder o. dgl. zum Kommutator 64 hin gedrückt und hat einen distalen Abschnitt, der gleitbeweglich gegen die äußere Umfangsfläche des Kommutators 64 (d. h. die Fläche auf der radial außenliegenden Seite jedes Segments 27) gepresst wird. Die allgemeinen Bürsten 71 fungieren als Anodenbürsten, und die Bürsten 72 für Langsamlauf und die Bürsten 73 für Schnelllauf fungieren als Kathodenbürsten. Genauso wie die Stromversorgungsbürsten 40 der ersten Ausführungsform ist jede Stromversorgungsbürste 70 an eine (nicht gezeigte) Anschlusslitze (Pigtail) angeschlossen. Die Anschlusslitzen liefern den Stromversorgungsbürsten 70 Strom.
Die Breiten und örtlichen Lagen der sechs Stromversorgungsbürsten 70 (d. h. der beiden allgemeinen Bürsten 71, der beiden Bürsten 72 für Langsamlauf und der beiden Bürsten 73 für Schnelllauf) in der Umfangsrichtung der Drehwelle 22 werden nun im Detail beschrieben. Mit Bezug auf 7 sind im Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform die Breite und örtliche Lage jeder der Bürsten 71 bis 73 in der Umfangsrichtung so eingestellt, dass ein einfacher Kurzschlusszustand (Kurzschlusszustand) und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden. In dem einfachen Kurzschlusszustand schließt nur eine der drei Arten von Stromversorgungsbürsten 70, bei denen es sich um die allgemeinen Bürsten 71, die Bürsten 72 für Langsamlauf und die Bürsten 73 für Schnelllauf handelt, zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Im Nichtkurzschlusszustand schließt keine der Bürsten 70 zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Zuerst wird die Anzahl P von Magnetpolabschnitten, die durch den Magneten 12 gebildet werden, auf einen Wert eingestellt, der den Ausdruck P ≥ 4 erfüllt. Die Anzahl der Zähne 63a und die Anzahl der Segmente 27 werden auf dieselbe Anzahl wie im Wischermotor eingestellt. Falls die Anzahl von Zähnen 63a (d. h. die Anzahl von Segmenten 27) S ist, wird der Wert von S so eingestellt, dass (2S/P) eine ungerade Zahl ist. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Ausdrücke mit P = 4 und S = 18 erfüllt. Somit ergibt der Ausdruck (2S/P) einen Wert ”9”, bei dem es sich um eine ungerade Zahl handelt.
Im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle 22 ist die Breite des Segments 27 durch L1 dargestellt, der Abstand zwischen benachbarten Segmenten 27 ist durch L2 dargestellt, die Breite der allgemeinen Bürste 71 ist durch B1 dargestellt, die Breite der Bürste 72 für Langsamlauf ist durch B2 dargestellt, die Breite der Bürste 73 für Schnelllauf ist durch B3 dargestellt, die Breite des Anordnungsbereichs jeder Gruppe der drei Bürsten 71 bis 73, in dem sich die Bürste 73 für Schnelllauf in der Mitte befindet, ist durch A dargestellt, der Abstand zwischen der allgemeinen Bürste 71 und der Bürste 72 für Langsamlauf, die sich auf entgegengesetzten Seiten der Bürste 73 für Schnelllauf befinden, ist durch D1 dargestellt, der Abstand zwischen der allgemeinen Bürste 71 und der Bürste 73 für Schnelllauf ist durch D2 dargestellt, und der Abstand zwischen der Bürste 73 für Schnelllauf und der Bürste 72 für Langsamlauf ist durch D3 dargestellt. In diesem Fall sind diese Werte jeweils so eingestellt, dass die unten aufgezeigten Bedingungen erfüllt sind. B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × n2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2), D2 > (n1 × L1 + (n1 – 1) × L2), D3 > (n2 × L1 + (n2 – 1) × L2), n = n1 + n2 + 1
Hier ist ”n” ein Wert, der gleich der Anzahl von Segmenten 27 ist, die in einem Winkelbereich von (360°/P) angeordnet sind. Anders ausgedrückt ist ”n” ein Quotient, der erhalten wird, indem die Anzahl von Segmenten 27 (d. h. die gleich der Anzahl S der Zähne 63a ist) in der Motoreinheit 61 durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten geteilt wird. Wenn der Quotient keine ganze Zahl ist, wird die aufgerundete Zahl als ”n” verwendet. Darüber hinaus sind ”n1” und ”n2” positive ganze Zahlen, die ”n = n1 + n2 + 1” erfüllen. Wenn wie in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl P von im Magnet gebildeten Magnetpolabschnitten gleich ”4” und die Anzahl von Segmenten 27 gleich ”14” ist, sind die Einstellungen zum Beispiel N = 5, N1 = 2 und N2 = 2.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die umfänglichen Breiten und örtlichen Lagen der allgemeinen Bürsten 71, der Bürsten 72 für Langsamlauf und der Bürsten 73 für Schnelllauf so eingestellt, dass die umfänglichen Breiten B1, B2 und B3 denselben Wert haben und schmäler sind als die umfängliche Breite der Segmente 27. Darüber hinaus sind die allgemeine Bürste 71 und die Bürste 72 für Langsamlauf in einem Abstand von 90° auf entgegengesetzten Seiten der Bürste 73 für Schnelllauf angeordnet, wobei es sich um denselben Winkelabstand handelt wie zwischen den benachbarten Magnetpolabschnitten, die im Magnet 12 gebildet sind.
Das Verhältnis des Kommutators 64 und der Bürsten 71 bis 73, wenn sich der Kommutator 64 im Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform dreht, bei dem die allgemeinen Bürsten 71, die Bürsten 72 für Langsamlauf und die Bürsten 73 für Schnelllauf nahe am Kommutator 25 angeordnet sind, um die vorstehenden Bedingungen zu erfüllen, wird nun mit Bezug auf 8(a) bis 9(d) erörtert. 8(a) bis 8(d) sind schematische Darstellungen und zeigen aus 7 entnommene Abschnitte, die einer Beschreibung bedürfen. Darüber hinaus zeigen 8(a) bis 8(d) nur eine Gruppe der Bürsten 71 bis 73, aber das Verhältnis ist bei der übrigen Gruppe der drei Bürsten 71 bis 73 und dem Kommutator 64 dasselbe. In 8(a) bis 9(d) ist die Drehrichtung des Kommutators 64 durch einen Pfeil angegeben.
In 8(a) und 9(a) schließt die allgemeine Bürste 71 die Segmente 27 mit den Nummern ”2” und ”3” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In 8 und 9 ist die Stromversorgungsbürste 70, die zwei Segmente 27 kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, durch schraffierte Linien gezeigt. In diesem Zustand weist die Bürste 73 für Schnelllauf ein umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”5” und ”6” angeordnet ist, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Die Bürste 73 für Schnelllauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”6” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”5” nicht. Darüber hinaus berührt die Bürste 72 für Langsamlauf nur das Segment 27 mit der Nummer ”7”. Auf diese Weise zeigen 8(a) und 9(a) einen einfachen Kurzschlusszustand, in dem nur die allgemeinen Bürsten 71 zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur zwei Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 8(a) durch unterbrochene Linien gezeigte Wicklung 65), und die übrigen sechzehn werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es sechzehn wirksame Wicklungen.
Wenn von dem in 8(a) und 9(a) gezeigten Zustand zu dem in 8(b) und 9(b) gezeigten Zustand übergegangen wird, schließt die Bürste 73 für Schnelllauf die Segmente 27 mit den Nummern ”5” und ”6” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Zustand beendet die allgemeine Bürste 71 das Kurzschließen zweier benachbarter Segmente 27 und weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”2” und ”3” angeordnet ist. Die allgemeine Bürste 71 berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”2” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”3” nicht. Darüber hinaus weist die Bürste 72 für Langsamlauf ein umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”6” und ”7” angeordnet ist, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Die Bürste 72 für Langsamlauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”7” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”6” nicht. Auf diese Weise zeigen 8(b) und 9(b) einen einfachen Kurzschlusszustand, in dem nur die Bürsten 73 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. So erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur zwei Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 8(b) durch unterbrochene Linien gezeigte Wicklung 65,) und die übrigen sechzehn werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es sechzehn wirksame Wicklungen.
Wenn dann zu dem In 8(c) und 9(c) gezeigten Zustand übergegangen wird, schließt die Bürste 72 für Langsamlauf die Segmente 27 mit den Nummern ”6” und ”7” kurz, die einander in der Umfansgrichtung benachbart sind. In diesem Zustand beendet die Bürste 73 für Schnelllauf das Kurzschließen zweier benachbarter Segmente und weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”5” und ”6” angeordnet ist. Die Bürste 73 für Schnelllauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”5” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”6” nicht. Darüber hinaus berührt die allgemeine Bürste 71 nur das Segment 27 mit der Nummer ”2”. Auf diese Weise zeigen 8(c) und 9(c) einen einfachen Kurzschlusszustand, in dem nur die Bürsten 72 für Langsamlauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur zwei Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 8(b) durch unterbrochene Linien gezeigte Wicklung 65), und die übrigen sechzehn werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es sechzehn wirksame Wicklungen.
Als Nächstes beendet die Bürste 72 für Langsamlauf, wenn zu dem in 8(d) und 9(d) gezeigten Zustand übergegangen wird, das Kurzschließen zweier benachbarter Segmente 27 und weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”6” und ”7” angeordnet ist. Die Bürste 72 für Langsamlauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”6” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”7” nicht. Darüber hinaus weist die allgemeine Bürste 71 ein umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”1” und ”2” angeordnet ist. Die allgemeine Bürste 71 berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”2” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”1” nicht. Darüber hinaus berührt die Bürste 73 für Schnelllauf nur das Segment 27 mit der Nummer ”5”. Auf diese Weise zeigen 8(d) und 9(d) einen Nichtkurzschlusszustand, in dem keine der allgemeinen Bürsten 71, Bürsten 72 für Langsamlauf und Bürsten 73 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit gibt es in diesem Zustand achtzehn wirksame Wicklungen.
Wenn sich der Kommutator 64 weiter dreht und zu dem in 8(a) und 9(a) gezeigten Zustand übergeht, werden durch die Drehung des Ankers 62 Zustände wiederholt, die den in 8(a) bis 8(d) und 9(a) bis 9(d) gezeigten Zuständen entsprechen. Anders ausgedrückt werden durch die Drehung des Ankers 62 der einfache Kurzschlusszustand, in dem nur die beiden allgemeinen Bürsten 71 zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, der einfache Kurzschlusszustand, in dem nur die beiden Bürsten 73 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, der einfache Kurzschlusszustand, in dem nur die beiden Bürsten 72 für Langsamlauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt, in dem keine der allgemeinen Bürsten 71, der Bürsten 72 für Langsamlauf und der Bürsten 73 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit schließen von den drei Arten von Bürsten, den allgemeinen Bürsten 71, den Bürsten 72 für Langsamlauf und den Bürsten 73 für Schnelllauf nie zwei Arten gleichzeitig zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und alle Bürsten schließen nie gleichzeitig zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Darüber hinaus verschieben sich in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 8 und 9 gezeigt ist, die Stromversorgungsbürsten 70 (Bürsten 71 bis 73), die zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Kommutators 64 (nach vom in der Drehrichtung).
Zusätzlich zu den Vorteilen (3) und (4) der ersten Ausführungsform hat die zweite Ausführungsform die nachstehend beschriebenen Vorteile.

(1) Die allgemeinen Bürsten 71, die Bürsten 72 für Langsamlauf und die Bürsten 73 für Schnelllauf schließen nie alle gleichzeitig zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit verändert sich die Anzahl wirksamer Wicklungen nicht und die Widerstandsschwankung der Wicklungen 29 ist minimiert. Im Ergebnis ist eine Schwankung im Wert des gelieferten Stroms minimiert und eine Drehmomentschwankung ist minimiert. Dies verhindert, dass der Wischermotor vibriert, und dadurch werden die erzeugten Geräusche leise gehalten. Darüber hinaus ist die Anzahl wirksamer Wicklungen minimiert.
(2) Die allgemeinen Bürsten 71, die Bürsten 72 für Langsamlauf und die Bürsten 73 für Schnelllauf schließen sequentiell zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit wird verhindert, dass sich die Anzahl wirksamer Wicklungen plötzlich verändert. Dies verhindert, dass der Wischermotor vibriert.
(3) Der einfache Kurzschlusszustand und der Nichtkurzschlusszustand werden wiederholt. Somit schließen zwei oder mehr Arten der Bürsten niemals gleichzeitig zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Dementsprechend sind Veränderungen in der Anzahl wirksamer Wicklungen weiter gemindert, und die Widerstandsschwankung der Wicklung 65 ist weiter gemindert. Im Ergebnis sind Veränderungen im Wert des gelieferten Stroms weiter unterdrückt, und eine Drehmomentschwankung ist weiter unterdrückt. Darüber hinaus sind in einem Nichtkurzschlusszustand alle Wicklungen 65 wirksame Wicklungen. Somit können die Wicklungen 65 wirkungsvoll genutzt werden.
(4) Die Breiten und örtlichen Lagen der allgemeinen Bürsten 71, der Bürsten 72 für Langsamlauf und der Bürsten 73 für Schnelllauf in der Umfangsrichtung werden auf Grundlage der Bedingungen B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × n2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2), D2 > (n1 × L1 + (n1 – 1) × L2), D3 > (n2 × L1 + (n2 – 1) × L2), n = n1 + n2 + 1 eingestellt. Indem jeder Wert so eingestellt wird, dass die vorstehenden Bedingungen erfüllt sind, wird mühelos ein Aufbau hergestellt, in dem der Nichtkurzschlusszustand und der einfache Kurzschlusszustand wiederholt werden

Dritte Ausführungsform
Ein Wischermotor nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen erörtert. In der dritten Ausführungsform sind die gleichen oder selben Bezugszahlen denjenigen Bauteilen zugeteilt, bei denen es sich um dieselben wie in der ersten Ausführungsform handelt. Solche Bauteile werden nicht noch einmal beschrieben.
10 ist eine schematische Darstellung, in der eine Motoreinheit und Stromversorgungsbürsten der dritten Ausführungsform in einer Ebene abgewickelt sind. Wie in 10 gezeigt ist, haltert in der dritten Ausführungsform ein Bürstenhalter 32 (siehe 2) des Untersetzungsgetriebes 2 sechs Stromversorgungsbürsten 80, wovon jede die Form eines tetragonalen Stabs hat, der sich in der radialen Richtung erstreckt. Von den sechs Stromversorgungsbürsten 80 sind zwei allgemeine Bürsten 81, zwei sind Bürsten 82 für Langsamlauf, und die übrigen zwei sind Bürsten 83 für Schnelllauf. Wie in 13(a) gezeigt ist, sind die sechs Stromversorgungsbürsten 80 in der Reihenfolge allgemeine Bürste 81, Bürste 83 für Schnelllauf und Bürste 82 für Langsamlauf ausgehend von der Rückseite zur Vorderseite in der Drehrichtung des Kommutators 64 (d. h. der Drehrichtung des Ankers 62) angeordnet. In 13(a) zeigen die Pfeile die Drehrichtung des Kommutators 64. Darüber hinaus sind die beiden allgemeinen Bürsten 81 symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Mittelachse L des Kommutators 64 (d. h. in einem Abstand von 180° in der Umfangsrichtung) angeordnet. Die beiden Bürsten 82 für Langsamlauf und die beiden Bürsten 83 für Schnelllauf sind auch symmetrisch auf entgegengesetzten Seiten der Mittelachse L angeordnet.
Jede Stromversorgungsbürste 80 wird durch eine (nicht gezeigte) Feder o. dgl. zum Kommutator 64 hin gedrückt und hat einen distalen Abschnitt, der gleitbeweglich gegen die äußere Umfangsfläche des Kommutators 64 (d. h. die Fläche auf der radial außenliegenden Seite jedes Segments 27) gepresst wird. Die allgemeinen Bürsten 81 fungieren als Anodenbürsten, und die Bürsten 82 für Langsamlauf und die Bürsten 83 für Schnelllauf fungieren als Kathodenbürsten. Genauso wie die Stromversorgungsbürsten 40 der ersten Ausführungsform ist jede Stromversorgungsbürste 80 an eine (nicht gezeigte) Anschlusslitze (Pigtail) angeschlossen. Die Anschlusslitzen liefern den Stromversorgungsbürsten 80 Strom.
Die Breiten und örtlichen Lagen der sechs Stromversorgungsbürsten 80 (d. h. der beiden allgemeinen Bürsten 81, der beiden Bürsten 82 für Langsamlauf und der beiden Bürsten 83 für Schnelllauf) in der Umfangsrichtung der Drehwelle 22 werden nun im Detail beschrieben. Mit Bezug auf 10 sind im Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform die Breite und örtliche Lage jeder der Bürsten 81 bis 83 in der Umfangsrichtung so eingestellt, dass ein doppelter Kurzschlusszustand (Kurzschlusszustand), ein einfacher Kurzschlusszustand (Kurzschlusszustand) und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden. In dem doppelten Kurzschlusszustand schließen zwei der drei Arten von Stromversorgungsbürsten 80, bei denen es sich um die allgemeinen Bürsten 81, die Bürsten 82 für Langsamlauf und die Bürsten 83 für Schnelllauf handelt, zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Im einfachen Kurzschlusszustand schließt nur eine Art der Stromversorgungsbürsten 80 zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Im Nichtkurzschlusszustand schließt keine der Bürsten 80 zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Zuerst wird die Anzahl P von Magnetpolabschnitten, die durch den Magneten 12 gebildet werden, auf einen Wert eingestellt, der den Ausdruck P ≥ 4 erfüllt. Die Anzahl der Zähne 63a und die Anzahl der Segmente 27 werden auf dieselbe Anzahl wie im Wischermotor eingestellt. Falls die Anzahl von Zähnen 63a (d. h. die Anzahl von Segmenten 27) S ist, wird der Wert von S so eingestellt, dass (2S/P) eine ungerade Zahl ist. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Ausdrücke P = 4 und S = 18 erfüllt. Somit ergibt der Ausdruck (2S/P) einen Wert ”9”, bei dem es sich um eine ungerade Zahl handelt.
Im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle 22 ist die Breite des Segments 27 durch L1 dargestellt, der Abstand zwischen benachbarten Segmenten 27 ist durch L2 dargestellt, die Breite der allgemeinen Bürste 81 ist durch B1 dargestellt, die Breite der Bürste 82 für Langsamlauf ist durch B2 dargestellt, die Breite der Bürste 83 für Schnelllauf ist durch B3 dargestellt, die Breite des Anordnungsbereichs jeder Gruppe der drei Bürsten 81 bis 83, in dem sich die Bürste 83 für Schnelllauf in der Mitte befindet, ist durch A dargestellt. In diesem Fall werden diese Werte jeweils so eingestellt, dass die unten gezeigten Bedingungen erfüllt sind. L2 < B1 < (L1 + 2L2), L2 < B2 < (L1 + 2L2), L2 < B3 < (L1 + 2L2), A < (n × L1 + (n + 1) × L2).
Hier ist ”n” ein Wert, der gleich der Anzahl von Segmenten 27 ist, die in einem Winkelbereich von (360°/P) angeordnet sind. Anders ausgedrückt ist ”n” ein Quotient, der erhalten wird, indem die Anzahl von Segmenten 27 (d. h. die Anzahl S von Zähnen 63a) in der Motoreinheit 61 durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten dividiert wird. Wenn es sich bei dem Quotienten um keine ganze Zahl handelt, wird die aufgerundete Zahl als ”n” verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die umfänglichen Breiten und örtlichen Lagen der allgemeinen Bürsten 81, der Bürsten 82 für Langsamlauf und der Bürsten 83 für Schnelllauf so eingestellt, dass die umfänglichen Breiten B1, B2 und B3 denselben Wert haben und schmäler sind als die umfängliche Breite der Segmente 27. Darüber hinaus sind die allgemeine Bürste 81 und die Bürste 82 für Langsamlauf in einem Abstand von 90° auf entgegengesetzten Seiten der Bürste 83 für Schnelllauf angeordnet, wobei es sich um denselben Winkelabstand handelt wie zwischen den benachbarten Magnetpolabschnitten, die im Magnet 12 gebildet sind.
Das Verhältnis des Kommutators 64 und der Bürsten 81 bis 83, wenn sich der Kommutator 64 im Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform dreht, bei dem die allgemeinen Bürsten 81, die Bürsten 82 für Langsamlauf und die Bürsten 83 für Schnelllauf nahe am Kommutator 25 angeordnet sind, um die vorstehenden Bedingungen zu erfüllen, wird nun mit Bezug auf 11(a) bis 14(d) erörtert. 11(a) bis 12(d) sind schematische Darstellungen und zeigen aus 10 entnommene Abschnitte, die einer Beschreibung bedürfen. Darüber hinaus zeigen 11(a) bis 12(d) nur eine Gruppe der Bürsten 81 bis 83, aber das Verhältnis ist bei der übrigen Gruppe der drei Bürsten 81 bis 83 und dem Kommutator 64 dasselbe. In 11(a) bis 14(d) ist die Drehrichtung des Kommutators 64 durch einen Pfeil angegeben.
In 11(a) und 13(a) schließt die allgemeine Bürste 81 die Segmente 27 mit den Nummern ”3” und ”4” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In 11(a) bis 14(d) ist die Stromversorgungsbürste 80, die zwei Segmente 27 kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, durch schraffierte Linien gezeigt. In diesem Zustand weist die Bürste 83 für Schnelllauf ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”6” und ”7” angeordnet ist, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Die Bürste 83 für Schnelllauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”6” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”7” nicht. Darüber hinaus berührt die Bürste 82 für Langsamlauf nur das Segment 27 mit der Nummer ”8”. Auf diese Weise zeigen 11(a) und 13(a) einen einfachen Kurzschlusszustand, in dem nur die allgemeinen Bürsten 81 zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur zwei Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 11(a) durch unterbrochene Linien gezeigte Wicklung 65), und die übrigen sechzehn Wicklungen 65 werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es sechzehn wirksame Wicklungen.
Wenn von dem in 11(a) und 13(a) gezeigten Zustand zu dem in 11(b) und 13(b) gezeigten Zustand übergegangen wird, schließt die allgemeine Bürste 81 auf eine dem in 11(a) und 13(a) gezeigten Zustand entsprechende Weise die Segmente 27 mit den Nummern ”3” und ”4” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Darüber hinaus berührt die Bürste 83 für Schnelllauf nur das Segment 27 mit der Nummer ”6”, und die Bürste 82 für Langsamlauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”8”. Somit wird der einfache Kurzschlusszustand aufrechterhalten, in dem nur die allgemeinen Bürsten 81 zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Wenn sich der Kommutator 64 weiter dreht und zu den in 11(c) und 13(c) gezeigten Zuständen übergeht, beendet die allgemeine Bürste 81 das Kurzschließen zweier benachbarter Segmente 27 und weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”3” und ”4” angeordnet ist. Die allgemeine Bürste 81 berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”3” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”4” nicht. Darüber hinaus berührt die Bürste 83 für Schnelllauf nur das Segment 27 mit der Nummer ”6”. Die Bürste 82 für Langsamlauf weist ein umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”7” und ”8” angeordnet ist, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Die Bürste 82 für Langsamlauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”8” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”7” nicht. Auf diese Weise zeigen 11(c) und 13(c) einen Nichtkurzschlusszustand, in dem keine der allgemeinen Bürsten 81, der Bürsten 82 für Langsamlauf und der Bürsten 83 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit werden alle achtzehn Wicklungen 65 mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es achtzehn wirksame Wicklungen.
Wenn dann zu dem in 11(d) und 13(d) gezeigten Zustand übergegangen wird, schließt die Bürste 82 für Langsamlauf die Segmente 27 mit den Nummern ”7” und ”8” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Zustand weist die allgemeine Bürste 81 ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten mit den Nummern ”3” und ”4” angeordnet ist. Die allgemeine Bürste 81 berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”3” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”4” nicht. Darüber hinaus weist die Bürste 83 für Schnelllauf ein umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”5” und ”6” angeordnet ist. Die Bürste 83 für Schnelllauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”6” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”5” nicht. Auf diese Weise zeigen 11(d) und 13(d) einen einfachen Kurzschlusszustand, in dem nur die Bürsten 82 für Langsamlauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur zwei Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 11(d) durch unterbrochene Linien gezeigte Wicklung 65), und die übrigen sechzehn Wicklungen 65 werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es sechzehn wirksame Wicklungen.
Wenn von dem in 11(d) und 13(d) gezeigten Zustand zu dem in 12(a) und 14(a) gezeigten Zustand übergegangen wird, schließt die Bürste 82 für Langsamlauf auf eine dem in 11(d) und 13(d) gezeigten Zustand entsprechende Weise die Segmente 27 mit den Nummern ”7” und ”8” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Darüber hinaus berührt die allgemeine Bürste 81 nur das Segment 27 mit der Nummer ”3”, und die Bürste 83 für Schnelllauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”6”. Somit wird der einfache Kurzschlusszustand aufrechterhalten, in dem nur die Bürsten 82 für Langsamlauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Wenn als Nächstes zu dem in 12(b) und 14(b) gezeigten Zustand übergegangen wird, schließt zusätzlich zur Bürste 82 für Langsamlauf die Bürste 83 für Schnelllauf die Segmente 27 mit den Nummern ”5” und ”6” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Zustand weist die allgemeine Bürste 81 ein umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”2” und ”3” angeordnet ist. Die allgemeine Bürste 81 berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”3” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”2” nicht. Auf diese Weise zeigen 12(b) und 14(b) einen doppelten Kurzschlusszustand, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die Bürsten 82 für Langsamlauf und die Bürsten 83 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur vier Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 12(b) durch unterbrochene Linien gezeigten Wicklungen 65), und die übrigen vierzehn Wicklungen 65 werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es vierzehn wirksame Wicklungen.
Wenn dann zu dem in 12(c) und 14(c) gezeigten Zustand übergegangen wird, beendet die Bürste 82 für Langsamlauf das Kurzschließen zweier benachbarter Segmente 27 und weist ein umfängliches Ende (vorderes Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”7” und ”8” angeordnet ist. Die Bürste 82 für Langsamlauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”7” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”8” nicht. Darüber hinaus bleibt die Bürste 83 für Schnelllauf mit den Segmenten 27 mit den Nummern ”5” und ”6” kurzgeschlossen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und die allgemeine Bürste 81 bleibt nur mit den Segment 27 mit der Nummer ”3” in Kontakt. Auf diese Weise zeigen 12(c) und 14(c) einen einfachen Kurzschlusszustand, in dem nur die Bürsten 83 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur zwei Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 11(d) durch unterbrochene Linien gezeigte Wicklung 65), und die übrigen sechzehn Wicklungen 65 werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es sechzehn wirksame Wicklungen.
Wenn zu dem in 12(d) und 14(d) gezeigten Zustand übergegangen wird, schließt zusätzlich zur Bürste 83 für Schnelllauf die allgemeine Bürste 81 die Segmente 27 mit den Nummern ”2” und ”3” kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. In diesem Zustand weist die Bürste 82 für Langsamlauf eine umfängliches Ende (hinteres Ende in der Drehrichtung des Kommutators 64) auf, das zwischen den Segmenten 27 mit den Nummern ”7” und ”8” angeordnet ist. Die Bürste 82 für Langsamlauf berührt nur das Segment 27 mit der Nummer ”7” und berührt das Segment 27 mit der Nummer ”8” nicht. Auf diese Weise zeigen 12(d) und 14(d) einen doppelten Kurzschlusszustand, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die allgemeinen Bürsten 81 und die Bürsten 83 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit erfahren von den achtzehn Wicklungen 65 nur vier Wicklungen 65 eine Kommutierung (siehe die in 12(d) durch unterbrochene Linien gezeigten Wicklungen 65), und die übrigen vierzehn Wicklungen 65 werden mit Strom versorgt. In diesem Zustand gibt es vierzehn wirksame Wicklungen.
Wenn sich der Kommutator 64 weiter dreht und zu den in 11(a) und 13(a) gezeigten Zuständen übergeht, werden durch die Drehung des Ankers 62 Zustände wiederholt, die den in 11(a) bis 11(d), 12(a) bis 12(d), 13(a) bis 13(d) und 14(a) bis 14(d) gezeigten entsprechen. Anders ausgedrückt werden durch die Drehung des Ankers 62 der einfache Kurzschlusszustand, in dem nur die beiden allgemeinen Bürsten 81 zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, der Nichtkurzschlusszustand, in dem keine der drei Arten von Bürsten 81 bis 83 zwei Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, der einfache Kurzschlusszustand, in dem nur die beiden Bürsten 82 für Langsamlauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, der doppelte Kurzschlusszustand, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die beiden Bürsten 82 für Langsamlauf und die beiden Bürsten 83 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, der einfache Kurzschlusszustand, in dem nur die beiden Bürsten 83 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der doppelte Kurzschlusszustand wiederholt, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die beiden allgemeinen Bürsten 81 und die beiden Bürsten 83 für Schnelllauf zwei Segmente 27 kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit schließen alle allgemeinen Bürsten 81, Bürsten 82 für Langsamlauf und Bürsten 83 für Schnelllauf nie gleichzeitig zwei Segmente 27 kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Darüber hinaus schließen in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 11 und 14 gezeigt ist, die Stromversorgungsbürsten 80 (Bürsten 81 bis 83) Segmente 27, die einander in der Umfangsrichtungsverschiebung benachbart sind, in der entgegengesetzten Richtung zur Drehrichtung des Kommutators 64 (in der Drehrichtung nach hinten) kurz.
Zusätzlich zu den Vorteilen (3) und (4) der ersten Ausführungsform hat die dritte Ausführungsform die nachstehend beschriebenen Vorteile.

(1) Höchstens nur zwei Arten von Bürsten schließen gleichzeitig zwei Segmente kurz, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind. Somit wird, indem der doppelte Kurzschlusszustand, der einfache Kurzschlusszustand und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden, eine Veränderung in der Anzahl wirksamer Wicklungen gemindert, und eine Widerstandsschwankung der Wicklungen 65 wird gemindert. Im Ergebnis sind Veränderungen im Wert des gelieferten Stroms minimiert, und eine Drehzahlschwankung ist minimiert. Darüber hinaus sind in einem Nichtkurzschlusszustand alle Wicklungen 65 wirksame Wicklungen. Somit können die Wicklungen 65 wirkungsvoll genutzt werden.
(2) Der doppelte Kurzschlusszustand, der einfache Kurzschlusszustand und der Nichtkurzschlusszustand werden wiederholt, wobei der einfache Kurzschlusszustand zwischen den doppelten Kurzschlusszuständen liegt. Auf diese Weise werden der Nichtkurzschlusszustand bis zum doppelten Kurzschlusszustand und der doppelte Kurzschlusszustand bis zum Nichtkurzschlusszustand auf eine abgestufte Weise erreicht, wobei der einfache Kurzschlusszustand dazwischen liegt. Selbst wenn der doppelte Kurzschlusszustand vorliegt, verändert sich dementsprechend die Anzahl der wirksamen Wicklungen nicht plötzlich, und eine plötzliche Widerstandsschwankung der Wicklungen 65 wird weiter unterdrückt. Im Ergebnis sind plötzliche Schwankungen im Wert des gelieferten Stroms minimiert, eine Drehmomentschwankung ist weiter unterdrückt, und eine durch eine Drehmomentveränderung hervorgerufene Vibration des Wischermotors ist weiter unterdrückt.
(3) Die Breiten und örtlichen Lagen der allgemeinen Bürsten 81, der Bürsten 82 für Langsamlauf und der Bürsten 83 für Schnelllauf in der Umfangsrichtung werden auf Grundlage der Bedingungen L2 < B1 < (L1 + 2L2), L2 < B2 < (L1 + 2L2), L2 < B3 < (L1 + 2L2), und A < (n × L1 + (n + 1) × L2) eingestellt. Indem jeder Wert so eingestellt wird, dass die obigen Bedingungen erfüllt sind, lässt sich mühelos ein Aufbau herstellen, bei dem Kurzschlusszustände, in denen höchstens zwei Arten von Bürsten gleichzeitig zwei Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind (d. h. einfacher Kurzschlusszustand und doppelter Kurzschlusszustand), und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden.
(4) Wenn sich der Anker 62 im Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform dreht, schließen die Stromversorgungsbürsten 80 (Bürsten 81 bis 83) Segmente 27, die einander in der Umfangsrichtungsverschiebung benachbart sind, in der zur Drehrichtung des Kommutators 64 entgegengesetzten Richtung (in der Drehrichtung nach hinten) kurz. Dadurch wird ein Magnetfluss in einer zur Drehrichtung des Ankers 62 entgegengesetzten Richtung erzeugt. Somit arbeitet im Gegensatz zu einem Wischermotor, bei dem die Stromversorgungsbürsten, die einander benachbarte Segmente 27 in der Umfangsrichtungsverschiebung in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Kommutators 64 (in der Drehrichtung nach vom) kurzschließen, der Wischermotor der vorliegenden Ausführungsform in einer Richtung, in der eine durch eine Magnetflussschwankung hervorgerufene Vibration unterdrückt wird.

Die vorliegende Erfindung lässt sich in den folgenden Formen ausführen.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die allgemeinen Bürsten 41, 71 und 81, die Bürsten 43, 73 und 83 für Schnelllauf und die Bürsten 42, 72 und 82 für Langsamlauf in der Reihenfolge ausgehend von hinten nach vom in der Drehrichtung des Kommutators 64 angeordnet. Jedoch können die Bürsten 42, 72 und 82 für Langsamlauf, die Bürsten 43, 73 und 83 für Schnelllauf und die allgemeinen Bürsten 41, 71 und 81 auch in der Reihenfolge von hinten nach vorn in der Drehrichtung des Kommutators 64 angeordnet sein.
In der ersten Ausführungsform ist die Bürste 43 für Schnelllauf mit einer kleineren umfänglichen Breite als die allgemeine Bürste 41 und die Bürste 42 für Langsamlauf ausgebildet. Jedoch können die umfänglichen Breiten der allgemeinen Bürste 41, der Bürste 42 für Langsamlauf und der Bürste 43 für Schnelllauf je nach Bedarf verändert werden, solange nur die Bedingungen B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > (n – 1) × L1 + (n – 2) × L2); D2 > ((n – 2) × L1 + (n – 3) × L2), und D3 > L1 erfüllt sind. Zum Beispiel können, wie in 15(a) gezeigt ist, die umfänglichen Breiten der allgemeinen Bürste 41, der Bürste 42 für Langsamlauf und der Bürste 43 für Schnelllauf gleich eingestellt sein (d. h. B1 = B2 = B3). In diesem Fall würden die Bürsten 41 bis 43, wie in 15(a) bis 15(d) gezeigt, auch zwei umfänglich benachbarte Segmente 27 in der Reihenfolge Bürste 42 für Langsamlauf, Bürste 43 für Schnelllauf und allgemeine Bürste 41, wenn sich der Kommutator 25 dreht, abwechselnd kurzschließen. Deshalb werden dieselben Vorteile wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erzielt. Zusätzlich kann eine allgemeine Bürste als die drei Bürsten 41 bis 43 verwendet werden, weil sie dieselbe Form haben. Dadurch werden die Herstellungskosten gesenkt.
In der dritten Ausführungsform können die Breiten und örtlichen Lagen der allgemeinen Bürsten 81, der Bürsten 82 für Langsamlauf und der Bürsten 83 für Schnelllauf in der Umfangsrichtung verändert werden, solange nur die Bedingungen L2 < B1 < (L1 + 2L2), L2 < B2 < (L1 + 2L2), L2 < B3 < (L1 + 2L2), und A < (n × L1 + (n + 1) × L2) erfüllt sind.
Zum Beispiel können die Breiten und örtlichen Lagen der Bürsten 81 bis 83 in der Umfangsrichtung wie in 16(a) bis 19(d) gezeigt verändert werden. In einem solchen Fall würde durch die Drehung des Kommutators 64 sequentiell ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem nur die allgemeinen Bürsten 81 benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 16(a) bis 18(a)), ein doppelter Kurzschlusszustand, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die beiden Bürsten 82 für Langsamlauf und die beiden Bürsten 83 für Schnelllauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 16(b) und 18(b)), ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem nur die Bürsten 83 für Schnelllauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 16(c) und 18(c)), ein doppelter Kurzschlusszustand, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die Bürsten 82 für Langsamlauf und die Bürsten 83 für Schnelllauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 16(d) und 18(d)), ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem nur die Bürsten 82 für Langsamlauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 17(a), 19(a), 17(b) und 19(b)), ein Nichtkurzschlusszustand, in dem keine der drei Arten von Bürsten 81 bis 83 benachbarte Segmente 27 kurzschließt (siehe 17(c) und 19(c)), und ein einfacher Kurzschlusszustand wiederholt werden, in dem nur die allgemeinen Bürsten 81 benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 17(d) bis 19(d). Dadurch werden Vorteile erzielt, die den Vorteilen (1) bis (3) der dritten Ausführungsform entsprechen.
Die Breiten und örtlichen Lagen der Bürsten 81 bis 83 in der Umfangsrichtung können wie in 20(a) bis 23(d) gezeigt verändert werden. Wie in 20(a) gezeigt ist, ist in diesem Beispiel die Breite der Bürste 83 für Schnelllauf in der Umfangsrichtung größer eingestellt als die Breiten der allgemeinen Bürste 81 und der Bürste 82 für Langsamlauf in der Umfangsrichtung. Darüber hinaus würde durch die Drehung des Kommutators 64 sequentiell ein doppelter Kurzschlusszustand, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die allgemeinen Bürsten 81 und die beiden Bürsten 83 für Schnelllauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 20(a), 22(a), 20(b) und 22(b)), ein Nichtkurzschlusszustand, in dem keine der drei Arten von Bürsten benachbarte Segmente 27 kurzschließt (siehe 20(c) und 22(c)), ein doppelter Kurzschusszustand, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die Bürsten 82 für Langsamlauf und die Bürsten 83 für Schnelllauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 20(d), 22(d), 21(a), 23(a), 21(b) und 23(b)), ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem nur die Bürsten 83 für Schnelllauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 21(c) und 23(c)), und ein doppelter Kurzschlusszustand wiederholt werden, in dem zwei Arten von Bürsten, nämlich die allgemeinen Bürsten 81 und die Bürsten 83 für Schnelllauf benachbarte Segmente 27 kurzschließen (siehe 21(d) und 23(d)). Dadurch werden Vorteile erzielt, die den Vorteilen (1) bis (3) der dritten Ausführungsform entsprechen.
In der zweiten und dritten Ausführungsform können alle in einem Abstand von 180° angeordnete Segmente 27 durch eine Kurzschlussleitung kurzgeschlossen werden. In diesem Fall kann in der zweiten Ausführungsform eine Gruppe der Bürsten 71 bis 73 weggelassen werden. In der dritten Ausführungsform kann eine Gruppe der Bürsten 81 bis 83 weggelassen werden.
In der ersten Ausführungsform fungiert die allgemeine Bürste 41 als Kathodenbürste, und die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf fungieren als Anodenbürsten. Statt dessen kann aber auch die allgemeine Bürste 41 als Anodenbürste fungieren, und die Bürste 42 für Langsamlauf und die Bürste 43 für Schnelllauf können als Kathodenbürsten fungieren. In diesem Fall kann, indem der Aufbau des Magneten 12 umgekehrt wird, (d. h. in 3 der N-Pol und S-Pol vertauscht werden), der Stromeingang umgekehrt werden. Dasselbe trifft auf die zweite und dritte Ausführungsform zu.
Der Wischermotor (Motoreinheit 1 und 61) ist nicht auf den Aufbau der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Breiten und örtlichen Lagen der Bürsten in der Umfangsrichtung können so eingestellt werden, dass die Anzahl P der durch den Magneten 12 gebildeten Magnetpolabschnitte ”4” oder mehr beträgt, die Anzahl S der Zähne 24a und 63a gleich der Anzahl von Segmenten 27 ist, ”2S/P” eine ungerade Zahl ist, und die allgemeinen Bürsten 41, 71 und 81 und die Bürsten 42, 72 und 82 für Langsamlauf und die Bürsten 43, 73 und 83 für Schnelllauf nicht alle gleichzeitig zwei benachbarte Segmente 27 kurzschließen. Der Wischermotor kann zum Beispiel einen Aufbau haben, bei dem der doppelte Kurzschlusszustand und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt wird. In einem solchen Fall kann die Anzahl wirksamer Wicklungen unterdrückt werden, um die Entstehung von Vibration im Wischermotor zu unterdrücken.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf einen Wischermotor angewendet, der als Antriebsquelle für einen Fahrzeugscheibenwischer eingesetzt wird. Jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung auch auf einen Motor anwenden, bei dem es sich um keinen Wischermotor handelt. Die vorliegende Erfindung kann in einem Motor eingesetzt werden, der den Untersetzungsgetriebemechanismus 53 nicht umfasst.
Der Magnet 12 kann aus einem Magnet 12 hergestellt sein, der vier oder mehr Magnetpolabschnitte bildet oder mehrere Magnete 12 umfasst, wobei jeder einen Magnetpol bildet.
Wenn die Anzahl von Magnetpolabschnitten P ist, befinden sich drei Arten von Bürsten, wobei eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf eine einzelne Grippe bilden, an Positionen, die den Magnetpolabschnitten entsprechen und in Winkelabständen (720°/P) angeordnet sind.
Darüber hinaus kann die Kurzschlussleitung, durch die die Anzahl von Bürsten gesenkt wird, P/2 Segmente in einem Abstand von (720°/P) verbinden. In einem solchen Fall ist die Anzahl von Bürsten in einem Bereich von drei Bürsten oder mehr (3P/2) einstellbar. Wenn zum Beispiel die Anzahl von Magnetpolabschnitten sechs beträgt, verbinden Kurzschlussleitungen drei Segmente in einem Abstand von 120°, und die Bürsten sind in einem Bereich von drei bis neun einstellbar. Wenn die Anzahl von Magnetpolabschnitten acht beträgt, verbinden Kurzschlussleitungen vier Segmente in einem Abstand von 90°, und die Bürsten sind in einem Bereich von drei bis zwölf einstellbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 10-503640 [0004]
JP 2007-143278 [0005]

Claims

Motor, Folgendes aufweisend: mindestens einen Magneten, der vier oder mehr Magnetpolabschnitte bildet; einen Anker, der eine Drehwelle umfasst, einen Ankerkern, der an der Drehwelle befestigt ist und mehrere Zähne besitzt, eine um die Zähne gewickelte Wicklung und einen Kommutator, der an der Drehwelle befestigt ist und mehrere Segmente besitzt, die in einer Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet sind; und eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf, die voneinander beabstandet und entlang der Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet sind, um den Kommutator gleitbeweglich zu berühren, wobei jede Bürste eine Breite in der Umfangsrichtung der Drehwelle besitzt; wobei Anzahl der Zähne gleich der Anzahl von Segmenten ist; wenn die Anzahl der durch den Magneten gebildeten Magnetpolabschnitte durch P dargestellt ist, und die Anzahl der Zähne durch S dargestellt ist, (2S/P) eine ungerade Zahl ist; und die Breite und örtliche Lage jeder Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt sind, dass die drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, nicht alle gleichzeitig zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Motor nach Anspruch 1, wobei die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt sind, dass die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sequentiell zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Motor nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch eine Drehung des Ankers ein Kurzschlusszustand, in dem höchstens zwei der drei Arten von Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden, in dem keine der drei Arten von Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Motor nach Anspruch 3, wobei durch die Drehung des Ankers ein doppelter Kurzschlusszustand, in dem zwei der drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine Art der Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand so wiederholt werden, dass der einfache Kurzschlusszustand vor und nach dem doppelten Kurzschlusszustand erfolgt.
Motor nach Anspruch 3 oder 4, wobei, wenn im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinenen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, und die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, L2 < B1 < (L1 + 2 × L2), L2 < B2 < (L1 + 2 × L2), L2 < B3 < (L1 + 2 × L2) und A < (n × L1 + (n + 1) × L2) erfüllt sind (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten).
Motor nach Anspruch 3, wobei durch die Drehung des Ankers ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine der drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden.
Motor nach Anspruch 6, wobei, wenn im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind: B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2), D2 > (n1 × L1 + (n1 – 1) × L2), D3 > (n2 × L1 + (n2 – 1) × L2), n = n1 + n2 + 1 erfüllt sind (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten, wobei es sich bei n1 und n2 um positive ganze Zahlen handelt).
Motor nach Anspruch 6, wobei, wenn im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind: B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2); D2 > ((n – 2) × L1 + (n – 3) × L2) und D3 > L1 erfüllt sind (worin n ein Wert ist, der gleich der Anzahl von Segmenten ist, die in einem Bereich von (360°/P) angeordnet sind).
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf ausgehend von einer Rückseite zu einer Vorderseite in einer Drehrichtung des Kommutators in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf angeordnet sind.
Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Schlitz, durch den sich die Wicklung erstreckt, zwischen benachbarten Zähnen in der Umfangsrichtung der Drehwelle ausgebildet ist, und es sich bei einem Wert, der erhalten wird, indem die Gesamtanzahl von Schlitzen durch zwei geteilt wird, um eine ungerade Zahl handelt.
Bürstenanordnungsverfahren zum Einstellen einer Breite und örtlichen Lage für mehrere Bürsten in einem Motor, wobei der Motor mindestens einen Magneten, der vier oder mehr Magnetpolabschnitte bildet, und einen Anker umfasst, wobei der Anker eine Drehwelle, einen Ankerkern, der an der Drehwelle befestigt ist und mehrere Zähne besitzt, eine um die Zähne gewickelte Wicklung und einen Kommutator umfasst, der an der Drehwelle befestigt und mehrere Segmente besitzt, die in einer Umfangsrichtung der Drehwelle angeordnet sind, wobei eine allgemeine Bürste, eine Bürste für Langsamlauf und eine Bürste für Schnelllauf voneinander beabstandet und entlang der Umfangsrichtung der Drehwelle in Gleitkontakt mit dem Kommutator angeordnet sind und jede Bürste eine Breite in der Umfangsrichtung der Drehwelle besitzt, wobei das Verfahren umfasst: die Anzahl der Zähne gleich der Anzahl von Segmenten einzustellen, die Anzahl der Magnetpolabschnitte, die durch den Magnet gebildet sind, und die durch P dargestellt ist, und die Anzahl der Zähne, die durch S dargestellt ist, so einzustellen, dass (2S/P) eine ungerade Zahl ist, und die Breite jeder Bürste und örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so einzustellen, dass die drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, nicht alle gleichzeitig zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Bürstenanordnungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt sind, dass die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf sequentiell zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Bürstenanordnungsverfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt sind, dass durch eine Drehung des Ankers ein Kurzschlusszustand, in dem höchstens zwei der drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und ein Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden, in dem keine der drei Arten der Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind.
Bürstenanordnungsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt sind, dass durch eine Drehung des Ankers ein doppelter Kurzschlusszustand, bei dem zwei der drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließen, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine Art der Bürsten zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand so wiederholt werden, dass der einfache Kurzschlusszustand vor und nach dem doppelten Kurzschlusszustand erfolgt.
Bürstenanordnungsverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei, wenn im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinenen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, und die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, jeder Wert so eingestellt wird, dass L2 < B1 < (L1 + 2 × L2), L2 < B2 < (L1 + 2 × L2), L2 < B3 < (L1 + 2 × L2) und A < (n × L1 + (n + 1) × L2) erfüllt sind (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten).
Bürstenanordnungsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Breite jeder Bürste und die örtliche Lage der Bürste in der Umfangsrichtung der Drehwelle so eingestellt sind, dass durch die Drehung des Ankers ein einfacher Kurzschlusszustand, in dem eine der drei Arten der Bürsten, bei denen es sich um die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf handelt, zwei der Segmente kurzschließt, die einander in der Umfangsrichtung benachbart sind, und der Nichtkurzschlusszustand wiederholt werden.
Bürstenanordnungsverfahren nach Anspruch 16, wobei, wenn im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind, jeder Wert so eingestellt wird, dass B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2), D2 > (n1 × L1 + (n1 – 1) × L2), D3 > (n2 × L1 + (n2 – 1) × L2), n = n1 + n2 + 1 erfüllt sind (worin die Anzahl der Segmente durch die Anzahl P von Magnetpolabschnitten des Magneten dividiert und der Quotient auf eine ganze Zahl aufgerundet wird, um n zu erhalten, wobei es sich bei n1 und n2 um positive ganze Zahlen handelt).
Bürstenanordnungsverfahren nach Anspruch 16, wobei, wenn im Hinblick auf die Umfangsrichtung der Drehwelle die Segmente jeweils eine durch L1 dargestellte Breite haben, benachbarte Segmente um einen durch L2 dargestellten Abstand beabstandet sind, die Breite der allgemeinen Bürste durch B1 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Langsamlauf durch B2 dargestellt ist, die Breite der Bürste für Schnelllauf durch B3 dargestellt ist, die Breite eines Anordnungsbereichs, in dem die drei Bürsten angeordnet sind, durch A dargestellt ist, die allgemeine Bürste und die Bürste für Langsamlauf, die auf entgegengesetzten Seiten der Bürste für Schnelllauf liegen, um einen durch D1 dargestellten Abstand beabstandet sind, die allgemeine Bürste und die Bürste für Schnelllauf um einen durch D2 dargestellten Abstand beabstandet sind, und die Bürste für Schnelllauf und die Bürste für Langsamlauf um einen durch D3 dargestellten Abstand beabstandet sind, jeder Wert so eingestellt wird, dass B1 > L2, B2 > L2, B3 > L2, A < (n × L1 + (n + 1) × L2), D1 > ((n – 1) × L1 + (n – 2) × L2); D2 > ((n – 2) × L1 + (n – 3) × L2) und D3 > L1 erfüllt sind (worin n ein Wert ist, der gleich der Anzahl von Segmenten ist, die in einem Bereich von (360°/P) angeordnet sind).
Bürstenanordnungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die allgemeine Bürste, die Bürste für Langsamlauf und die Bürste für Schnelllauf ausgehend von einer Rückseite zu einer Vorderseite in einer Drehrichtung des Kommutators in der Reihenfolge allgemeine Bürste, Bürste für Schnelllauf und Bürste für Langsamlauf angeordnet sind.
Bürstenanordnungsverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei ein Schlitz, durch den sich die Wicklung erstreckt, zwischen benachbarten Zähnen in der Umfangsrichtung der Drehwelle ausgebildet ist, und die Anzahl der Zähne so eingestellt wird, dass es sich bei einem Wert, der erhalten wird, indem die Gesamtanzahl von Schlitzen durch zwei geteilt wird, um eine ungerade Zahl handelt.