JP6655620B2

JP6655620B2 - 整流子電動機、整流子電動機を製造するための方法、及びフロントガラス用ワイパモータ

Info

Publication number: JP6655620B2
Application number: JP2017530711A
Authority: JP
Inventors: マティアス、ショエンデリング; マルクス、シュトゥッベ
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2014-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2020-02-26
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: DE102014118185A1; EP3231072A1; US10374501B2; CN107005136A; WO2016091979A1; EP3231072B1; JP2017539195A; CN107005136B; US20170324314A1

Description

本発明は、請求項１の前段部に記載の整流子電動機に関する。更に、本発明は、本発明による整流子電動機を製造するための方法、及び本発明による整流子電動機を有するフロントガラス用ワイパモータに関する。

請求項１の前段部に記載の整流子電動機、及びこのタイプの整流子電動機を製造するための方法は、ＵＳ８，３７８，５４７Ｂ２から公知である。公知の整流子電動機は、周方向に交互にかわる極性を有する、アーマチュアシャフトの回転軸の周囲となる基準円の直径上に配設された４つの磁石要素を含む。更に、アーマチュアは、それぞれが２つの巻線部を有する複数の巻線を含む。２つの巻線部は、第１の巻線部が第１磁石要素に割り当てられるとともに、第２の巻線部が、第１磁石要素に周方向に隣接する第２磁石要素に割り当てられるような態様で、異なる磁石要素の領域に配設されている。周方向に互いに連続する２つの磁石要素は異なる極性を有するため、２つの巻線部の巻方向を異なるように構成する必要がある。この目的のために、例えば、当文献の図１９及び図２１から、２つの巻線部はアーマチュアスロットを有し、その内部に２つの巻線部が一緒に配設されていると推測できる。磁石要素は周方向に見て互いに直接的に隣接せずに、長手方向に延びる間隙を介して互いから離間しているため、十分に効率的な比較的低ノイズの整流が、実際にこのタイプの巻線設計にもたらされる。

上述の先行技術から進んで、本発明は、十分なノイズ作用及び高い効率性を有する整流子電動機の別の実施形態を達成するように、請求項１の前段部に記載の整流子電動機を開発する目的に基づく。

本発明によれば、請求項１の特徴を有する整流子電動機において、この目的は、一方の巻線部の巻線が、他方の巻線部の巻線のアーマチュアスロットの間に配置されたアーマチュアスロットにそれぞれ配置されるような態様で、２つの巻線部の巻線が交差することにより達成される。

冒頭に記載の従来技術とは対照的に、２つの巻線部の巻線が同時に配設されるアーマチュアスロットが設けられていない。むしろ、２つの巻線部の交差部は、周方向に見て、２つの巻線部の交差部が存在するような態様で設けられており、交差部は、少なくとも１つのアーマチュア歯により形成されている。

本発明による整流子電動機の有利な形態が、従属請求項において特定される。請求項に開示された少なくとも２つの特徴を含む全ての組合せ、詳細な説明及び／又は図面が、本発明の範囲に含まれる。

１つの特に好適な構造の実施形態において、一方の巻線部のアーマチュアスロットは、他方の巻線部のアーマチュアスロットの直ぐ隣りに配置されることが規定されている。換言すれば、これは、アーマチュアの周方向に見て、２つの巻線部同士の交差部が、できるだけ小さく構成されているということを意味する。したがって、巻線は可能な交差変形例において最適化される。なぜならば、各巻線部が、その各磁石要素にできる限り割り当てられて、これと相互作用するからである。

更に、特に、一方の巻線部のアーマチュアスロット及び他方の巻線部のアーマチュアスロットの間に、それぞれ、少なくとも１つの追加のアーマチュアスロットが配設されることが規定されている。

ここで、特に、２つの巻線部の追加の又は離間アーマチュアスロットの個数が異なることが規定され得る。

最後に記載の提案の具体的な実施形態又は適用において、アーマチュアは１８個のアーマチュア歯を有し、一方の巻線部は、アーマチュアの周方向に見て３つのアーマチュアスロットにより互いから離間した２つのアーマチュアスロットに配設され、他方の巻線部は、アーマチュアの周方向に見て４つのアーマチュアスロットにより互いから離間した２つのアーマチュアスロットに配設される、ということが規定される。周方向に見てそれぞれが同一の周方向長さを有する４つの磁石要素を有する四極電動機の場合、このようにして磁石要素に対する巻線部の比較的一様な配置又は分布が得られ、これにより、整流子電動機の比較的高い効率性が十分なノイズ特性とともに得られる。

同様に、特に好適には、各巻線部の巻部の数が、少なくとも実質的におおよそ同一であるか、又は好ましくは同一であることが規定される。

本発明は、また、本発明による整流子電動機を製造するための方法を含み、当該方法において、第１巻工程において、巻線の巻線部が、アーマチュアの２つのアーマチュアスロットに第１巻方向に配設され、次いで、第２巻工程において、巻線の他の巻線部が、アーマチュアの２つのアーマチュアスロットに、第１巻方向に対して反対の巻方向に配設される。本発明によれば、以下の方法で２つの巻線部の巻部がアーマチュアスロットの周方向に見て交差することが規定される。すなわち、第１巻工程の実施後に、第２巻工程を実施するよう、巻線が、第１巻線部のアーマチュアスロットの間に配設されたアーマチュアスロットに導入される。

本発明による方法の好適な一実施形態において、一方の巻線部のアーマチュアスロットの及び他方の巻線部のアーマチュアスロットの間に、それぞれ、少なくとも１つの更なるアーマチュアスロットが設けられ、更なるアーマチュアスロットの個数が異なり、第１巻工程において、巻線部は、離間アーマチュアスロットの個数がより少ない状態で形成されることが規定される。この方法は、一方の巻線部における離間アーマチュアスロットの個数が多いほど、巻工程中にアーマチュアシャフトの方向に巻線が案内されたり延びたりする傾向が強くなり、巻きの性質や物理的理由から不利になると考えられるという点に鑑みて、特に有利である。

本発明は、また、本発明による整流子電動機を有するフロントガラス用ワイパモータ、及び、本発明による方法に従って製造された整流子を含む。

本発明の更なる利点、特徴及び詳細が、図面を参照しつつなされる以下の好適な例示的実施形態の説明から生じる。

フロントガラス用ワイパモータの形態の本発明による整流子電動機の縦断面図。図１の整流子電動機のアーマチュア領域における横断面図。図１の整流子電動機に使用されるアーマチュアを単独で示す側面図。本発明による整流子電動機における、本発明による巻線設計を説明する概略図。

図面において、同一の要素又は同一の機能を有する要素には同じ参照が付されている。

図１は、フロントガラス用ワイパモータ１００において構成部品として機能する、本発明による整流子電動機１０を示す。整流子電動機１０は、フロントガラス用ワイパモータ１００のハウジング１内に収容されており、このハウジング１内で複数の軸受装置３、４に取付けられたアーマチュアシャフト２を伴うアーマチュア１５を有している。特に図２から理解されるように、４つの永久磁石要素１１、１２、１３、１４が、例えばハウジング１内においてその内壁に配設され、これらの永久磁石要素１１、１２、１３、１４の間に、間隙が形成されている。これらの間隙は、それぞれ長手方向に延びるとともに、永久磁石要素１１、１２、１３、１４を互いから離間させる。したがって、整流子電動機１０は、いわゆる四極電動機として構成されている。更に、４つの永久磁石要素１１、１２、１３、１４の極性が、それぞれ周方向に見て互いに交替していることが必須である。

図示の好適な実施形態の変形例において、４つの永久磁石要素１１、１２、１３、１４に代えて、より個数の多い永久磁石が設けられ、これらの間に、対応する長手方向スロット又はスペースが同様に長手方向に構成されることが規定され得る。

互いに積層されるとともに互いに同一平面に配設される複数のアーマチュアプレート５が、公知の態様でアーマチュア１５に配置されている。特に図２に示すように、例えば乾燥ワニス（ｂａｋｅｄｖａｒｎｉｓｈ）により互いに連結されたアーマチュアプレート５は、均一な角度間隔で径方向外側に突出する１８個のアーマチュア歯Ｚ１〜Ｚ１８と、これらのアーマチュア歯Ｚ１〜Ｚ１８の間に配設された１８個のアーマチュアスロットＮ１〜Ｎ１８と、を有している。アーマチュア歯Ｚ１〜Ｚ１８は、径方向外側端部領域において公知の態様でＴ字形状をなすように幅が広くなっている。

図３及び図４に示すように、アーマチュア１５は、更に、総数が１８である整流子フックＨ１〜Ｈ１８を有しているが、図２及び図４には、全ての整流子フックＨ１〜Ｈ１８は図示されていない。整流子フックＨ１〜Ｈ１８は、コイルＣ１〜Ｃ９に導電性を有する態様で連結されている。コイルＣ１〜Ｃ９は、それぞれのコイルＣ１〜Ｃ９を形成する巻線２０の各始点２１及び終点２２の溶接又はろう付け連結により、アーマチュアスロットＮ１〜Ｎ１８に配設されている。このようにして、９個の巻線２０が設けられて、コイルＣ１〜Ｃ９を形成している。整流子フックＨ１〜Ｈ１８は、導電性を有する態様で電流セグメント７に連結され、電流セグメント７は、図１によれば、例えばカーボンブラシの形状にあるがこれに限られない２つのブラシ要素Ｂ１、Ｂ２を有するブラシ装置と相互作用する。ブラシ要素Ｂ１、Ｂ２は、互いに対して１８０°オフセットして配置されており、バネ力により電流セグメント７に対して付勢されている。

本発明による整流子電動機１０は、図２及び図４を参照して以下により詳細に説明される特別な巻きタイプを特徴としている。特に図４に示すように、コイルＣ４を形成する巻線２０は、（例示的に）整流子フックＨ４において始点２１と、その終点２２において整流子フックＨ５に電気に接続している。巻線２０は、２つの巻線部２５、２６を有している。永久磁石要素１１に割り当てられた第１巻線部２５は、時計回り方向に進む巻方向を有するのに対し、永久磁石要素１２に割り当てられた第２巻線部２６は、時計回り方向に対向して進む巻方向に巻かれている。更に、図２及び図４において、第１巻線部２５がアーマチュアスロットＮ１及びＮ５に配設される一方で、第２巻線部２６がアーマチュアスロットＮ４及びＮ９に配設されていることが理解される。３つの離間アーマチュアスロットＮ２、Ｎ３及びＮ４が、第１巻線部２５の２つのアーマチュアスロットＮ１とＮ５との間に配設されるとともに、４つの離間アーマチュアスロットＮ５、Ｎ６、Ｎ７及びＮ８が第２巻線部２６の２つのアーマチュアスロットＮ４とＮ９との間に配設されている。したがって、特に図面から、２つの巻線部２５、２６が周方向に交差していることがわかる。

２つの巻線部２５、２６のそれぞれは、複数の巻部２７、２８を有し、巻部２７、２８の数は好適には少なくともおおよそ同一である。

例えば図４に記載の２つの巻線部２５、２６を有するコイルＣ４の作製は、最初に巻線２０の始点２１が整流子フックＨ４に連結されることで実施される。次いで、第１巻線部２５が、巻部２７を伴ってアーマチュアスロットＮ１及びＮ５に挿入される。その後（すなわち、所望の数の巻部２７の作製後）、巻線２０は、アーマチュアスロットＮ４に案内されて戻され、回転方向の一斉反転及びアーマチュアスロットＮ４及びＮ９における第２巻線部２６の巻部２８の配置がなされる。第２巻線部２６の所望の数の巻部２８の作製後、終点２２が整流子フックＨ５に連結される。他のコイルＣ１〜Ｃ３及びＣ５〜Ｃ９が、同様の巻線設計に従ってアーマチュアスロットＮ１〜Ｎ１８に導入される。

図示して説明した巻き設計の変形例において、最初に、より多くの離間アーマチュアスロットＮ１〜Ｎ１８を有する巻線部２６の巻部２８が作製され、次いで、巻線２０を対応して案内して戻した後、他方の巻部２７又は他方の巻線部２５が作製されることが規定され得る。

上述の整流子電動機１０は、本発明の趣旨を逸脱せずに多様な態様で変換又は変形することができる。

参照符号リスト

１ハウジング
２アーマチュアシャフト
３、４支持装置
５アーマチュアプレート
７電流部
１０整流子電動機
１１〜１４永久磁石要素
１５アーマチュア
２０巻線
２１始点
２２終点
２５、２６巻線部
２７、２８巻部
１００フロントガラス用ワイパモータ
Ｚ１〜Ｚ１８アーマチュア歯
Ｂ１、Ｂ２ブラシ要素
Ｎ１〜Ｎ１８アーマチュアスロット
Ｈ１〜Ｈ１８整流子フック
Ｃ１〜Ｃ９コイル

Claims

特にフロントガラス用ワイパモータ（１００）の一部である、整流子電動機（１０）であって、
前記整流子電動機（１０）は、周方向に交互にかわる極性を有した、アーマチュアシャフト（２）の回転軸の周囲となる基準円の直径上に配設された少なくとも４つの磁石要素（１１〜１４）を有するとともに、アーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）とアーマチュア歯（Ｚ１〜Ｚ１８）とを有するアーマチュア（１５）を有し、
それぞれがコイル（Ｃ１〜Ｃ９）を構成する複数の巻部（２７、２８）を有する巻線（２０）が、前記アーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）に配設され、
巻線（２０）の始点（２１）及び終点（２２）が、それぞれにおいて、整流子フック（Ｈ１〜Ｈ１８）に導電性を有するように連結され、
巻線（２０）は、２つの巻線部（２５、２６）を有し、これらの巻線部（２５、２６）は、第１巻方向の第１の複数の巻部（２７）を有する第１巻線部（２５）が第１磁石要素（１１〜１４）に割り当てられて、２つのアーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）に配置されるとともに、前記第１巻方向と反対の第２巻方向の第２の複数の巻部（２８）を有する第２巻線部（２６）が第２磁石要素（１１〜１４）に割り当てられて、２つのアーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）に配置されるような態様で、異なる磁石要素（１１〜１４）の領域に配設され、
前記２つの磁石要素（１４）は、異なる極性を有する、整流子電動機（１０）において、
前記２つの巻線部（２５、２６）の前記巻部（２７、２８）は、前記一方の巻線部（２５、２６）の前記巻部（２７、２８）が、前記他方の巻線部（２６、２５）の前記巻部（２８、２７）の前記アーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）の間に配置されたアーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）に配置されるような態様で交差する、
ことを特徴とする整流子電動機（１０）。
前記一方の巻線部（２５、２６）の前記アーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）は、前記他方の巻線部（２６、２５）のアーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）の直ぐ隣りに配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の整流子電動機。
前記一方の巻線部（２５、２６）のアーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）及び前記他方の巻線部（２６、２５）の前記アーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）の間に、少なくとも１つの追加のアーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）が配設される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の整流子電動機。
前記２つの巻線部（２５、２６）の前記アーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）の個数が異なる、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の整流子電動機。
前記アーマチュア（１５）は１８個のアーマチュア歯（Ｚ１〜Ｚ１８）を有し、
前記一方の巻線部（２５）は、前記アーマチュア（１５）の周方向に見て、３つのアーマチュアスロット（Ｎ２〜Ｎ４）により互いから離間した２つのアーマチュアスロット（Ｎ１、Ｎ５）に配設され、
前記他方の巻線部（２６）は、前記アーマチュア（１５）の周方向に見て、４つのアーマチュアスロット（Ｎ５〜Ｎ８）により互いから離間した２つのアーマチュアスロット（Ｎ４、Ｎ９）に配設される、
ことを特徴とする請求項４に記載の整流子電動機。
前記２つの巻線部（２５、２６）の巻部（２７、２８）の数が、少なくとも実質的に同一であり、好適には同一である、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の整流子電動機。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の整流子電動機（１０）を製造する方法であって、
第１巻工程において、巻線（２０）の巻線部（２５）が、アーマチュア（１５）の２つのアーマチュアスロット（Ｎ１、Ｎ５）に第１巻方向に設けられ、
次いで、第２巻工程において、前記巻線（２０）の他の巻線部（２６）が、前記アーマチュア（１５）の２つのアーマチュアスロット（Ｎ４、Ｎ９）に、前記第１巻方向に対して反対方向に設けられる、方法において、
前記第１巻工程の実施後に前記第２巻工程が実施されるように、前記巻線（２０）が、前記第１巻線部（２５）の前記アーマチュアスロット（Ｎ１、Ｎ５）の間に配設されたアーマチュアスロット（Ｎ４）に導入されるような態様で、前記２つの巻線部（２５、２６）の前記巻部（２７、２８）は、前記アーマチュアスロット（Ｎ１〜Ｎ１８）の周方向に見て交差する、
ことを特徴とする方法。
前記一方の巻線部（２５）の前記アーマチュアスロット（Ｎ１、Ｎ５）及び前記他方の巻線部（２６）の前記アーマチュアスロット（Ｎ４、Ｎ９）の間に、少なくとも１つの更なるアーマチュアスロット（Ｎ２〜Ｎ４、Ｎ５〜Ｎ８）が配設され、
前記２つの巻線部（２５、２６）の前記アーマチュアスロット（Ｎ２〜Ｎ４、Ｎ５〜Ｎ８）の個数が異なり、
前記第１巻工程において、前記巻線部（２５）は、より少ない個数の離間アーマチュアスロット（Ｎ２〜Ｎ４）を伴って形成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の、及び／又は請求項７又は８に記載の方法に従って製造された整流子電動機（１０）を有する、
フロントガラス用ワイパモータ（１００）。