(57)【要約】【課題】  この種の直流モーターをブラシの寿命に関して改良すること。【解決手段】  本発明は、ローター（３）とステーター（６）とを備え、ローター（３）の極性切り替えのためにブラシ（７）を有する直流モーター（１）に関する。この種の直流モーターをブラシの寿命に関して改良するために、本発明は、ブラシ（７）の長手方向中心軸（ｙ）とローター（３）の外周との交点（Ｓ）が相対的に、一方の交点（Ｓ）を通過する直径線（Ｄ）を基準にして全体で３〜１０°移動していることを提案する。【選択図】図３
2010506555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローター（３）とステーター（６）とを備え、ローター（３）の極性切替えのためにブラシ（７）を有する直流モーター（１）において、
ブラシ（７）の長手方向中心軸（ｙ）とローター（３）の外周との交点（Ｓ）が相対的に、一方の交点（Ｓ）を通過する直径線（Ｄ）を基準にして全体で３〜１０°移動していることを特徴とする、直流モーター。
【請求項２】
ブラシ（７）の長手方向中心軸（ｙ）がローターの長手軸（ｘ）と交わることを特徴とする、請求項１に記載の直流モーター。
【請求項３】
ブラシ（７）の長手方向中心軸（ｙ）がローターの長手軸（ｘ）から距離（ａ）離れてローター（３）を貫通することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の直流モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローターとステーターとを備え、ローターの極性切り替えのためにブラシを有する直流モーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の直流モーターにおいては、ブラシの寿命が電動モーターの負荷に強く依存することが知られている。ブラシの長い寿命は、低出力領域でのみ達成される。直流モーターの高負荷側と低負荷側ではブラシの摩耗が増え、例えば特に、高負荷側では負極のブラシ、低負荷側では正極のブラシの摩耗が増える。
【０００３】
特許文献１から電動機に取り付けるブラシの構成が知られている。そこでは、ブラシとスリップリングが必要に応じて連携するように理解可能な製図図面において、ブラシがスリップリングの輪郭線に関して１８°傾いている。整流子を有する直流モーターにおいては、そのような構成はブラシの寿命を望ましく長くすることに関しては重要ではない。何故ならば、火花発生の増大に基づいて、カーボンブラシの瞬間的な消耗に繋がるからである。
【０００４】
特許文献２から、ブラシの中心線が交わらないようにブラシが移動された構成が知られている。しかしながら、ブラシの長手方向中心軸のローターとの接触点相互の周方向間隔（角度）は等しい。
【０００５】
特許文献３から、３つのブラシが設けられる構成が知られている。２つのブラシ間で、周方向角度（距離）は６０°又は１２０°になっている。比較対象の構成は、特許文献４にも示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ国公開第１７６３０２３Ａ１号公報
【特許文献２】米国公開第４３４４０７２Ａ１号公報
【特許文献３】英国公開第１５３７５６７Ａ号公報
【特許文献４】米国公開第５８５２３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の技術の現状に鑑み、本発明の技術的課題は、この種の直流モーターをブラシの寿命に関して改良することとして見出される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題に対する可能な解の１つは、請求項１の対象によって与えられている。ここにおいて、この場合、ブラシの長手方向中心軸とローター外周との交点が相対的に、一方の交点を通る直径線を基準にして全体で３〜１０°、移動していることが提案されている。驚くことに、広い負荷変化範囲にわたる使用がなされる場合でも、互いに同等に摩耗するという意味において、特定された角度範囲において、寿命の明確な上昇が見出された。火花の発生頻度の上昇は、確認されていない。好ましくは、２つのブラシのみが設けられている。ブラシ間にできるブラシのない領域であって外周寸法が短い方は、長い方のブラシのない領域の外周寸法の例えば８２〜９８％になっている（角度を変える場合）。平行移動（以下の図２を参照。）においても、同様である。後者（平行移動）の場合、全体的な比率の検出に有利となるように、一方のブラシが正対し、他方が平行に距離ａ離れて３〜１０度の角度をなすように移動される。ここにおいて、特に一方の領域は８２〜９３％の比率になっている。
【０００９】
さらに、好ましくは、正極のブラシの交点の移動はローターの回転方向になされ、負極のカーボンブラシの交点の移動はローターの回転方向の逆方向になされている。
【００１０】
以下、他の請求項の対象が請求項１の対象に関連して記載されるが、それらの独立の形式においても重要である。
【００１１】
ブラシの長手方向中心軸がローターの長手軸に交わることが、提案されている。これは、ブラシをローターの長手軸の周りに回転させることによる交点の移動によって達成され、これはさらに、ブラシ間の一方のブラシのない外周が、対向して露出した外周よりも短くなることを伴う。ブラシが２つの構成において、ローターの長手軸の周りの一方又は両方のブラシの対応するそのような回転移動は、直径方向に対向する構成に対して、一体に又は異なる移動角度で達成される。代わりに又はこれとの組み合わせで、ブラシの長手方向中心軸がローターの長手軸と交わらず、更には例えば正割状にローターを貫通する。これは、例えば、１つ又は２つの対向するブラシが直径方向に対応する位置から平行移動することによって達成可能である。これによってもまた、ブラシの長手方向中心軸のローターの外周との交点は、ローターの輪郭線上で移動する。これは、一方のブラシのない外周の寸法の短縮と対向する外周の寸法の対応する伸長とを伴う。この平行移動状態に追加してさらに、各交点に関してブラシを傾けることが行われるのでもよい。ここにおいて、この後にブラシの長手方向中心軸は、必ずしもローターの長手軸に交差している必要はない。対向するブラシが真平行に移動し、もってブラシの長手方向中心軸がローターを正割状に貫通するようにすることによって、ブラシを一体のまま簡易に適合させることが、さらにできる。何故ならば、対応するホルダーは真正面から対向するように配置されているからである。
【００１２】
ブラシ又はブラシを収容するホルダーの周方向又は平行な移動の他に、好ましくは、分巻コイルが導入される。これによって、改良された特性が、特に移動されたホルダー又はブラシとの関連で達成可能である。具体的なローターに対する最適な交差角度は、ホルダーを動かすことなく行われ、約１２．５°、更には１１〜１１．５°等、例えば１１．３５°になるように行われる。提案された発明の結果、正極のブラシは、角度が減少する方向へ７〜１１°、例えば８〜１０°、更に例えば７〜８°、好ましくは、７．５°、７．６°、７．７°、７．８°、又は７．９°になるように移動される。ここにおいて、本開示内には、全ての中間値、特に１／１０°ステップの中間値も含まれている。負極のブラシは、角度が増大する方向へ１０〜１７°、更に例えば１３〜１６°、好ましくは例えば１４．４°、１４．５°、１４．６°、１４．７°、１４．８°、１４．９°、又は１５°になるように移動される。ここにおいてまた、全ての中間値、特に１／１０°ステップの中間値も含まれている。両方のブラシ間の合相対移動量は、３〜１０°の範囲内に入る。ここにおいて、ここでもまた、全ての中間値、特に１／１０°ステップの中間値も開示内に含まれている。
【００１３】
直流モーターの運転は、負荷電流制限用に、電源切断後の放電のためのＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスター、電気抵抗等を有する平滑コンデンサ回路を介して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電動ファンの一部としての直流モーターの長手方向断面図である。
【図２】図１におけるII−II線での模式的断面図であり、第１の実施例に係るブラシ構成に関する。
【図３】図２に対応する断面図であり、第２の実施例に係るブラシ構成に関する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明は、実施例のみが図示された付随の図面を参照してより明らかにされる。図１に関連して、まず、直流モーター１が図示され記載されている。電動モーター１はローターシャフト４を有するローター３を備え、このローターシャフト４には、一端に整流子５が回転しないように設けられている。さらに、ローターと連携して機能するステーター６が設けられている。
【００１６】
整流子５は、略対向するように配置されたブラシ７を介して、極性が切り替わる。これら７は、ブラシホルダー８内に保持されていると共に支持バネ９によって背部から整流子５方向に押し付けられている。
【００１７】
異なる負荷でも、好ましくは直流モーター１の全許容負荷領域にわたって高いブラシ寿命を達成するために、上記の本発明によれば、ブラシ７は直径方向に真正面に対向する構成におけるようにローターの回転軸ｘを介して対向しておらず、むしろ、この位置からずれて配置されている。図２及び図３において、ローターの長手軸ｘに直交する参照軸ｚが、直径方向に対向する通常の構成ならばブラシ７、そのブラシの長手方向中心軸ｙが伸びていくであろう軸を示している。（長い方の軸）軸ｚは、ローター３に向かっていく直径線Ｄである。
【００１８】
次に、例えばブラシ８間の周方向間隔（角度）と相対的な向きを変えることなく、両方のブラシ８を反時計方向に、軸ｙ又はローターの中心点と交点Ｓを通過する線（図２）がブラシ８において軸ｚと重なるまで回してやると、ローターの外周に関する両方のブラシ８の交点Ｓの一体の移動が実現される。一体の移動は、３〜１０°の範囲内にあり、例えば本実施例においては５．１°程度である。後者（５．１°）は、本実施例において、正極のブラシの移動量が３．４°であり負極のカーボンブラシの移動量が１．７°である（共通の回転方向に関して第１の数値は負に設定され、第２の数値は正に設定される。）。
【００１９】
図２には、対向するブラシ７又はそのブラシホルダー８が、直径方向の位置から平行に移動されてそれらのブラシの長手方向中心軸ｙが軸ｚに対して平行距離ａ離れる、実施例が図示されている。このブラシ７の平行移動によって、ブラシの長手方向中心軸ｙのローター又は整流子５の外周との各交点Ｓの移動は、それぞれ正極のブラシにおいては回転方向ｒに、負極のブラシにおいては回転方向ｒの逆方向に達成される。この結果、ブラシ７間の露出部分の外周寸法も変化する。この外周寸法は、ブラシが正対する通常の直径方向配置においては、等しいものである。交点移動によって、一方の外周寸法ｕ１の短縮が他方の露出部分の外周寸法ｕ２の伸長において、達成される。
【００２０】
ブラシ７の平行移動によって、それらの長手方向軸ｙは、ローターの長手軸ｘから距離ａ離れて、ローター又は整流子５に正割状に交わる。ここにおいて、距離ａは、軸ｚと、交点Ｓにもローターの長手軸にも交わる線との間のなす角度α又はβが０．５〜１２°、更に例えば５〜１０°をなすように選択されている。更に、その結果、交点Ｓの移動量は、整流子５の外周寸法の例えば１〜５％内に入ることとなる。対応して、ここに提案された輪郭線に対する両方の交点Ｓの随伴移動によって、露出部分の外周寸法ｕ１が、対向する露出部分の外周寸法ｕ２の例えば０．６〜０．９５倍となるように、達成される。
【００２１】
代わりにまた、図３に示すように、ブラシの長手方向中心軸ｙがそれぞれローターの長手軸ｘと交わるように長手軸ｘの周りのブラシ７又はホルダー８の回転移動が行われて、交点Ｓの移動が実現されるのでもよい。ここにおいてもまた、ブラシ７は随伴移動するように配置され、その結果、正極のブラシ７が回転方向ｒに、負極のブラシ７が回転方向ｒの逆方向に随伴移動する。ここにおいて生ずる軸ｚとなす角度α及びβは、上記の実施例におけるものと数値的に略一致し、これから対応して、異なる外周寸法ｕ１及びｕ２も実現される。
【００２２】
さらに、図２に示されたブラシ７の平行移動後の実施例から始めて、これら７は、達成された交点Ｓから、さらにまた追加して傾けられるのでもよい。これによって、ブラシの長手方向中心軸ｙは、必ずしもローター軸ｘと交わる必要はなく、むしろまた正割状にローター又は整流子５と交わるのでもよい。
【００２３】
また、初めの直径方向に対向する位置からの移動量は、例えば正極のブラシがローターの長手軸ｘの周りに回転し又は軸ｚに対して平行移動し、この後の角度αが他のブラシ７の対応する移動によって生ずる角度βとは異なっているように、変わっているのでもよい。
【００２４】
これらの図においては、より良い理解のために上記の角度が誇張されて描かれている。
【００２５】
提案された解の結果、広い負荷領域にわたる極性切替えの最適化ために、正極のブラシに関しては早い極性切り替えが少なくなり、負極のブラシに対しては早い極性切り替えが多くなることが、保証されている。
【００２６】
以下、典型的な値が、初めの移動角度１２．５又は１１．３５°、正極のカーボンブラシと負極のカーボンブラシの移動角度、両方のカーボンブラシのそれぞれに対して実際に設定された全移動角度、及び１０００時間を超える（最低又は最大の）出力の計測値に関して、表１になっている。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
開示された全ての特徴は、（それ自体が）発明の要部をなす。これでもってまた、同封／添付の優先権の基礎書面（先の出願のコピー）の公開内容は本願の開示内に十分取り込まれ、また、この書面の目的及び特徴に関しても、先の出願の特許請求の範囲内に含まれている。
【符号の説明】
【００２９】
１  直流モーター
３  ローター
４  ローターシャフト
５  整流子
６  ステーター
７  ブラシ
８  ブラシホルダー
９  支持バネ
ａ  平行距離
ｒ  回転方向
ｕ１、ｕ２  外周寸法
ｘ  ローターの回転軸（長手軸）
ｙ  ブラシの長手方向中心軸
ｚ  参照軸
Ｄ  直径線
Ｓ  交点
α、β  角度
【図１】
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【図２】
2010506555.tif 000005
【図３】
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【国際調査報告】
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2010506555.tif 000008
2010506555.tif 000009
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