JP5506802B2 - ６極直流機 - Google Patents

Description

本発明は、６極直流機、特に自動車で使用するための直流モータであって、有利には永久磁石によって励起されるステータと、極ケーシング内に回転可能に支承され波巻線を備えたロータとを有している形式のものに関する。このような形式の装置は基本的に公知であって、例えば自動車のスタータモータとして使用される。

さらに、特許出願ＥＰ０３５９６０３Ａにより、４つのブラシを介して給電されるロータ巻線を備えた６極直流機が公知である。この装置の同極のブラシは互いに、有利には１２０°の角度を置いて配置されており、異なる電位を有したブラシは互いに、有利には６０°の角度を成して位置している。この場合それぞれ２つのブラシが、整流子の直径上に互いに向かい合って位置しており、これにより、４つのブラシの配置にも関わらず、ロータ巻線のために２つの整流時点しか生じない。

発明の開示
本発明の独立請求項に記載の特徴を備えた６極直流機は、６極構成により基本的に既に装置の構成サイズが減じられると同時に、ブラシ装置が小型化され、装置のコストを減じることができるという利点を有しており、この場合、ブラシの特別な配置により、モータ電流の波むらとモーメントの波むらとこれにより生じるノイズの発生と電磁的な外乱を著しく減じると同時に装置の耐用期間を向上させることができる。

装置の整流子が偶数の整流子片を、特にロータ溝の数の２倍に相当する数の整流子片を有していると特に有利である。

２つだけのブラシを有する装置となるようにブラシ数を減じることにより、この場合、製造コストと構成スペースの節減に関して大きな利点が得られる。３つ又は４つのブラシを有する本発明による装置及びこれによりロータ電流の整流時点を３つに増やせることにより、比較的僅かな手間により、フル装備のブラシ装置に対してやはりコスト及び所要スペースを著しく減じることができ、モータ電流の波むらをさらに減じ、６つのブラシを装備した場合のモータ電流の極めて僅かな波むらにほぼ匹敵させることができる。ブラシ数の低減及びブラシ横断面の縮小の場合はその都度、ブラシの電流負荷を考慮する必要がある。

構造的な観点で有利には、ブラシ支持体の約１８０°の１つの区分に、ブラシ筒体を収容するための４つのホルダが設けられていて、これらのホルダには用途に応じて選択的に２つ、３つ又は４つのブラシを装着することができる。これにより、ブラシ支持体の唯一の構成形式により、ブラシの装着を、その都度の構成サイズの電流負荷に合わせることができ、装置の製造のための構成部品多様性を減じることができる。この場合、全てのブラシがブラシ支持体の第１の区分に配置されていて、必要な電気的ノイズ防止手段がこの区分の外側に配置されていると有利であり、この場合、既にノイズ防止された電気的接続部は、ブラシ支持体のブラシが位置する区分の外側に位置していて、既にノイズ防止されたラインへ外乱が新たに入り込むことは回避される。

ロータの形状に関しては、ロータが１０の個別の歯を有しており、ロータ巻線が個別の歯の巻線として形成されていると有利である。これにより、ロータ鉄芯を良好に利用することができ、装置の効率を改善することができる。

本発明のさらなる詳細と構成は、本発明の請求項、発明の詳細な説明、実施の形態に記載されている。

本発明の実施の形態を以下に図面につき詳しく説明する。

本発明による直流機の断面図である。 ２つのブラシにより給電されるロータと、対応する電流特性線を概略的に示した図である。 ３つのブラシにより給電されるロータと、対応する電流特性線を概略的に示した図である。 ４つのブラシにより給電されるロータと、対応する電流特性線を概略的に示した図である。 本発明による装置の３つのブラシとノイズ防止構成部材とを備えたブラシ支持体を示した図である。

発明の構成
図１には符号１０で６極直流機が、自動車の冷却ファンのための駆動モータとしての構成で示されている。この装置はポット状の極ケーシング１２を有していて、この極ケーシング１２は軸受カバー１４によって片側で閉じられている。極ケーシング１２の内側には、ステータ１６が、６つの永久磁石１８によって形成されている。これらの永久磁石１８は極ケーシング１２に公知の形式で固定されている。複数の個別の歯２１を有した装置のロータ２０は軸２２に装着されている。この軸２２は一方では極ケーシング１２に、他方では軸受カバー１４に回転可能に軸受されている。ロータ軸２２上にはさらに、複数の整流子片２５とスリット２７とを有した整流子２４が配置されており、この整流子２４にはブラシ２６を介して、波巻線２３の個別の歯のコイルのための励起電流が供給される。

ブラシ２６とその他の構成部材、特に装置に必要なノイズ防止手段は、ブラシ支持体２８に保持されている。モータのノイズ防止手段のうち、図１では、２つのノイズ防止チョーク３０，３１のうちの１つと、１つのコンデンサ３２とが示されている。極ケーシング１２におけるブラシ支持体２８のロックは、ブラシ支持体２８の全周にわたって延びていて、装置の最終組み付け状態で極ケーシング１２と軸受カバー１４との間に挟み込まれている固定フランジ３４によって行われる。ブラシ支持体２８の構成とブラシの配置については以下に図面に基づき詳しく説明する。図面では、同じ部分には同じ符号が付与されている。

図２〜図４には、本発明による直流機のブラシ支持体２８が複数のブラシ２６と整流子２４と共に概略的に示されている。３つ全ての構成において、これらのブラシ２６は、±５°の誤差を含む約６０°の間隔を互いに置いて配置されている。整流子２４への電流供給は図２では２つのブラシ２６を介して、図３では３つのブラシ２６を介して、図４では４つのブラシ２６を介して行われる。ブラシ２６はそれぞれ、整流子片１〜２０の表面幅よりも僅かに細い幅ｂを有している。３つ全ての構成は、それぞれ同数の、即ち、２０の整流子片２５と１０のロータの歯２１とを有している。本発明によれば、ブラシの数は、波巻線を有した６極直流機の完全装着状態で存在する６つのブラシの数よりも少ない。しかしながら電流の波むら及びこれに基づくモーメントの波むら及びノイズの励起は、整流子に互いに直径上に向かい合って配置された２つ又は４つのブラシを備えた６極装置の公知の装着状態におけるよりも明らかに小さい。

ロータコイルにおける電流の経過が、図２、図３、図４のブラシ装置の側方右側に略示されている。この曲線の経過により、互いに６０°の角度を置いて配置された２つのブラシを備えた図２の装置では、１８°の整流子片ピッチ間隔の範囲において２つの整流しか行われないが、図３及び図４の３つ又は４つのブラシを使用する場合、この範囲で３つの整流が行われることがわかる。即ち、整流子周囲においてそれぞれ６°の間隔で整流が行われる。図２の装置において欠如している電流の半波は破線によって示されている。しかしながらこの場合、整流子スリット２７に対して同じ位置を有する直径上に互いに向かい合って位置する２つのブラシとは異なり、１つの整流子片ピッチの範囲において１つの整流ではなくて、２つの整流が行われる。従って、結果として生じる電流の波むらは、公知の１つの整流子片ピッチにつき１つの整流時点を有する、直径上に配置された２つのブラシの場合よりも明らかに小さい。

図３及び図４に示した本発明による装置では、３つ若しくは４つのブラシ２６が、それぞれ約６０°の角度間隔を互いに置いて配置されている。これらのブラシは、整流子２４の周囲において、整流子スリットに対して３つの異なる位置をとることができるので、１つの整流子片ピッチの範囲において３つの整流時点があり、図２の構成に対して電流の波むらはさらに減じられ改善される。さらに、図４の４つのブラシを有した装置では、１つの整流過程の範囲で、ブラシ２６における電流の負荷が半減され、これにより、ブラシの耐用寿命が向上される。

さらに図２ないし図４には、ブラシ２６のための所要スペースが明らかに減じられていることが示されている。これにより、ノイズ防止構成部材３０，３１，３２の配置のためのスペースがブラシ支持体２８上に得られる。

図５には、プラスチックから射出成形により形成されたブラシ支持体２８の平面図が示されている。図示されていない直流電源からの電流供給は２つの接続ライン３６，３８を介して行われる。これらの接続ライン３６，３８は一方では直流電源のプラス極に、他方ではマイナス極に接続されていて、かつノイズ防止チョーク３０，３１に接続されている。同時に接続ライン３６は、ノイズ防止コンデンサ３２の一方の電極に、接続ライン３８は別の電極に接続されている。図５により、ブラシ支持体２８におけるノイズ防止構成部材３０，３１，３２の配置が明らかである。ブラシ筒体６４のための装着ホルダ５６はベースプレート５４上に、ブラシ２６がベースプレート５４のほぼ上半部にわたって延びる第１の区分に位置し、電気的なノイズ防止手段３０，３１，３２がベースプレート５４の下半部における第２の区分に位置するように配置されている。このような配置により、チョーク３０，３１及びコンデンサ３２へのノイズ防止的な電気接続が、ブラシ支持体２８のブラシ２６によって占められる上方区分の外側に延在し、ブラシの長手方向軸線が、電気的な接続ライン３６，３８とノイズ防止手段３０，３１との間に位置する電気的な接続部と交差しなくなる。従って、既にノイズ防止された電気的な接続部には、ブラシによってノイズ信号は誘発されず、これにより装置の電磁的両立性（ＥＭＶ）が著しく改善され、装置における構成スペースは減じられる。整流子２４の位置は破線により示唆されている。

Claims (7)

1. 自動車で使用するための６極直流機であって、永久磁石によって励起されるステータ（１６）と、極ケーシング（１２）内に回転可能に支承され波巻線（２３）を有したロータ（２０）と、整流子（２４）と、複数のブラシ（２６）を保持するためのブラシ支持体（２８）とを有しており、ブラシ装置が６つよりも少ないブラシ（２６）を有しており、これらのブラシが、整流子（２４）の周囲に、約６０°の角度間隔を互いに置いて配置されており、前記整流子（２４）は、複数の整流子スリット（２７）によって互いに離間されて配置されている偶数の整流子片（２５）を有していて、ブラシ装置が３つ又は４つのブラシ（２６）を有しており、これらのブラシが、整流子（２４）の周囲に、整流子スリット（２７）に対して異なる３つの位置をとることができるので、１つの整流子片ピッチの範囲において３つの整流時点があることを特徴とする、自動車で使用するための６極直流機。
2. ブラシ支持体（２８）が円形に形成されていて、約１８０°の１つの円区分に、ブラシ筒体（６４）を収容するための４つのホルダ（５６）を有しており、ブラシ筒体を用途に応じて異なるように装着することができる、請求項１記載の直流機。
3. ２つから４つのブラシ（２６）が、ブラシ支持体（２８）の１つの円区分に配置されていて、電気的なノイズ防止手段（３０，３１；３２）が前記円区分の外側に配置されている、請求項１又は２記載の直流機。
4. ブラシ（２６）へのノイズ防止された電気接続部が、ブラシ支持体（２８）のブラシ（２６）が配置された円区分の外側に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の直流機。
5. 少なくとも２つのノイズ防止チョーク（３０，３１）と少なくとも１つのノイズ防止コンデンサ（３２）とこれらの接続部（３６，３８）とが、ブラシ支持体（２８）のブラシ（２６）が配置された区分の外側に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の直流機。
6. ロータ（２０）の波巻線（２３）が個別の歯の巻線として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の直流機。
7. 前記ロータ（２０）は、１０のロータの歯（２１）と２０の整流子片（２５）とを有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の直流機。

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