(57)【要約】本発明は、少なくとも４つのステータ極（１６〜１９）およびこれらのステータ極と協働する電機子コイル（３１〜４２）を有する多極整流子電動機（１４）に関し、ここでこれらの電機子コイルは、電流供給のため、整流子（２２）の２つの整流子片（１〜１２）にそれぞれ電気的に接続されておりかつその数は、ステータ極（１６〜１９）の数よりも大きい。ここでは整流子（２２）に接触接続するブラシ（２０，２１；２３，２４）の数を低減するため、磁気的に同じ方向に配向される電機子極を形成する電機子コイル（３１〜４２）が、電機子側の電気的ブリッジ導体（４３〜４８）によって並列接続されている。整流子電動機（１４）に対して提案されるのは、ブリッジ導体（４３〜４８）が少なくとも部分的に電機子スロット（７１〜８２）を介して案内されることである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも４つのステータ極（１６〜１９）および該ステータ極と協働する電機子コイル（３１〜４２）を有する多極整流子電動機であって、
前記電機子コイルは、電流供給のため、整流子（２２）の２つの整流子片（１〜１２）にそれぞれ電気的に接続されており、
前記電機子コイルの数は、ステータ極（１６〜１９）の数よりも大きく、
前記整流子（２２）に接触接続するブラシ（２０，２１；２３，２４）の数を低減するため、磁気的に同じ方向に配向される電機子極を形成する電機子コイル（３１〜４２）が、電機子側の電気的なブリッジ導体（４３〜４８）によって並列接続されている形式の多極整流子電動機において、
前記ブリッジ導体（４３〜４８）が少なくとも部分的に電機子スロット（７１〜８２）を介して案内されていることを特徴とする、
多極整流子電動機。
【請求項２】
前記の電機子スロット（７１〜８２）を介して案内されるブリッジ導体（４３〜４８）は、少なくとも２つの電機子歯（５１〜６２）の周りにそれぞれ巻回されている、
請求項１に記載の整流子電動機。
【請求項３】
前記ブリッジ導体（４３〜４８）は、コイル巻線から構成されており、例えば整流子片（１，７；２，８；３，９；４，１０；５，１１；６，１２）に配置されている掛止装置、例えばフックに掛止されている、
請求項１または２に記載の整流子電動機。
【請求項４】
前記ブリッジ導体（４３〜４８）は、電機子コイル（３１〜４２）を巻回する際に一緒に巻回され、例えば電機子コイル（３１〜４２）と同じコイル巻線から構成される、
請求項３に記載の整流子電動機。
【請求項５】
前記ブリッジ導体（４３〜４８）は、複数の線路接続部（４３ａ，４３ｂ；４６ａ，４６ｂ）からそれぞれ構成される、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の整流子電動機。
【請求項６】
各ブリッジ導体（４３〜４８）に対応する線路接続部（４３ａ，４３ｂ；４６ａ，４６ｂ）は、相異なる電機子スロット（７１〜８２）を介して案内される、
請求項５に記載の整流子電動機。
【請求項７】
各ブリッジ導体（４３〜４８）に対応する線路接続部（４３ａ，４３ｂ；４６ａ，４６ｂ）は、電機子コイル（３１〜４２）と一緒に電機子スロット（７１〜８２）に配置され、これにより、各電機子コイル（３１〜４２）と、前記の電機子スロット（７１〜８２）と一緒に配置されている少なくとも１つの線路接続部（４３ｂ；４６ｂ）とにて同じ方向に配向される電流が可能であるようにする、
請求項５または６に記載の整流子電動機。
【請求項８】
整流子（２２）の周囲にて、それぞれ直径上で対向する整流子片（１，７；２，８；３，９；４，１０；５，１１；６，１２）が１つずつのブリッジ導体（４３〜４８）によって並列接続されている、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の整流子電動機。
【請求項９】
前記ブリッジ導体（４３〜４８）を支持する支持部および／または固定部が設けられており、これによって該ブリッジ導体が電機子シャフト（４９）から電気的に絶縁されている、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の整流子電動機。
【請求項１０】
前記ブリッジ導体（４３〜４８）が、絶縁材料、例えば充填剤によって機械的に固定されている、
請求項１から９までのいずれか１項に記載の整流子電動機。
【請求項１１】
前記電機子コイル（３１〜４２）は、多極のループ状巻線として巻回されている、
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の整流子電動機。
【請求項１２】
前記の電機子コイル（３１〜４２）の接触接続のために設けられているブラシ（２０，２１；２３，２４）の数は、電機子極の数よりも小さい、
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の整流子電動機。
【請求項１３】
前記整流子電動機は、例えば１キロワットまでの電力領域の小型電動機として、例えば、自動車用のアンチロックシステムのポンプ駆動器として、サーボ駆動器として、または調整駆動器として構成されている、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の整流子電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、少なくとも４つのステータ極およびこれらのステータ極と協働する電機子コイルを有する多極整流子電動機に関する。これらの電機子コイルは、電流供給のために整流子の２つの整流子片にそれぞれ電気的に接続されている。電機子コイルの数はステータ極の数よりも大きく、ここでは整流子に接触接続するブラシの数を低減するため、磁気的に同じ方向に配向される電機子極を形成する電機子コイルが電機子側のブリッジ導体によって並列接続されている。
【０００２】
このような整流子電動機は、例えば、自動車のアンチロックシステム用のポンプ駆動器として、サーボ駆動器として、または調整駆動器として使用される。このような整流子電動機を小型モータと称することもできる。それはこれらの電動機は、通例、約１キロワットまでの電力領域をカバーするからである。
【０００３】
このような整流子電動機の典型的な例では、例えば、有利には永久磁石によって励磁される４つのステータ極と、これに相応してこれらのステータ極と協働する４つの電機子極とが設けられており、ここでこれらの電機子極は電機子コイルによって構成される。電機子コイルは、電機子側の整流子に接続されており、この整流子には通例、４つのブラシを介して電流が供給される。ブラシは整流子の整流子片上で摺動する。
【０００４】
ブラシを節約するために従来技術において公知であるのは、上記のような電機子コイルを電機子側の電気的なブリッジ導体によって並列接続することであり、ここでこれらは磁気的に同じ方向に配向される電機子極を構成する。ドイツ国特許明細書ＤＥ１９７５７２７９Ｃ１においてこのために提案されているのは、ブリッジ導体を整流子片−接触接続ブリッジとして構成し、ここでこれは、電機子コイルを巻回する際にコイル巻線によって一緒に巻回される。ブリッジ導体は、電機子コイルと同様にフックに掛止され、ここでこれらのフックは整流子片において電機子コイルに向かって配置される。電機子コイルを掛止することに問題はない。それは電機子コイルは実質的に電機子の回転軸方向に延在しており、したがってフックに簡単に掛止できるからである。これに対してブリッジ導体を掛止することは問題である。それはこれが電機子の回転軸方向に対して横向きに延在しなければならないからである。その理由は、通例直径上で対向する整流子片が、これらのブリッジ導体によって互いに接続されるからである。これに加えて、ブリッジ導体を支持するため、電機子のシャフトに電気的に絶縁された区間を設けなければならない。
【０００５】
より電力が大きい整流子電動機、電力が１キロワットよりもはるかに大きな整流子電動機であればどのようなものであれ整流子片は、調整接続部によって並列接続され、これにより整流子片間に調整電流（Ａｕｓｇｌｅｉｃｈｓｔｒｏｍ）が流れるようにすることができる。このため、ブラシが調整電流によって負荷を負わされることはない。ブラシの低減はいずれにせよ行われておらず、このように電力の大きな電動機では過剰な整流子電流が発生してしまい、これにより問題となる電流さい断動作（Ｓｔｒｏｍａｂｒｉｓｓｖｅｒｈａｌｔｅｎ）、場合によって整流子における閃光（Ｒｕｎｄｆｅｕｅｒ）さえも発生してしまうことになるのである。
【０００６】
発明の利点
これに対して本発明の多極整流子電動機では、ブリッジ導体は電機子のスロットを介して案内されるため、巻回技術的に有利な「掛止角度」（Ｅｉｎｈａｅｎｇｅｗｉｎｋｅｌ）が整流子片において可能である。ブリッジ導体と整流子片との掛止接続、はんだ付けまたはその他の接続の領域において、ブリッジ導体は、実質的に電機子の回転軸の方向に沿って延在する。これに対して従来技術ではブリッジ導体はこの領域において回転軸の方向に対して横向きに延在している。したがって本発明により、電機子の巻回が格段に簡単になる。これに加えて整流子電動機はコンパクトに作製される。それは整流子と電機子歯との間に、場合によっては収容すべきブリッジ導体に対するスペースを設ける必要がないからである。いずれにしてもブリッジ導体を設けることによってブラシが節約され、本発明の整流子電動機をコスト的に有利に作製することができる。
【０００７】
従属請求項に記載した手段によって本発明の整流子電動機の有利な発展形態および改善が可能である。
【０００８】
ブリッジ導体は有利には少なくとも２つまたはそれ以上の電機子歯の周りにそれぞれ巻回される。ここで有利であることが判明したのは、ブリッジ導体をコイル巻線（Ｗｉｃｋｌｕｎｇｓｄｒａｈｔ）から作製し、このブリッジ導体を有利には掛止装置に電機子コイルと一緒に掛止することであり、ここでこの掛止装置は、電機子コイルを掛止するために整流子片に設けられている。自明であるのは、ブリッジ導体と整流子片とを電気的に接続するためのその他の接続方式、例えばはんだ付け、圧着（Ｃｒｉｍｐｅｎ）または溶接も可能なことである。
【０００９】
コイル巻線から構成されるブリッジ導体は、有利にも電機子コイルを巻回する際に直接一緒に巻回することができる。この場合に有利にはこれらが電機子コイルと同じコイル巻線からなることであり、これによってブリッジ導体を収容する際に材料を交換する必要がないようにする。
【００１０】
ブリッジ導体は、基本的にただ１つの電気的導体、例えばただ１つのコイル巻線から構成することができ、このコイル巻線によって１つずつの端部と整流子片とが電気的に接続される。本発明のこの変形実施形態は実践的には有利であることが判明した。
【００１１】
しかしながらブリッジ導体を複数の線路接続部（Ｌｅｉｔｕｎｇｓｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）、例えば２つの線路接続部からそれぞれ構成することも可能である。この変形実施形態では、相異なる電機子スロットを介して、ブリッジ導体に対応する線路接続部を案内することができる。したがって一方ではブリッジ導体の個々の線路接続部の電流負荷が低減され、他方ではつぎが可能である。すなわち、本発明の有利な構成では、１つずつのブリッジ導体に対応する線路接続部を電機子コイルと一緒に電機子スロットに配置して、各電機子コイルと、同じ電機子スロットに一緒に配置される少なくとも１つの線路接続部とにおいて、同じ方向に配向される電流が実現されるようにできるのである。同じ方向に配向される電流によって各電機子コイルの磁界の低下が回避される。
【００１２】
有利には整流子の周囲において、それぞれ直径上で対向する整流子片が、１つずつのブリッジ導体によって並列接続される。この変形実施形態は、殊に４極整流子電動機において有利である。しかしながら自明であるのは、４つ以上の極、例えば６つまたは８つの極を有する整流子電動機も本発明のブリッジ導体によって構成できることである。
【００１３】
有利にはブリッジ導体を支持するために支持部および／または固定部が設けられており、これによって各ブリッジ導体と、整流子電動機の電機子を貫通する電機子シャフトとが電気的に絶縁される。さらに上記の支持部ないしは固定部によってブリッジ導体が機械的に安定化される。
【００１４】
しかしながら有利にはブリッジ導体を絶縁材料、例えば充填材によって機械的固定することも可能である。
【００１５】
電機子コイルは基本的に種々異なる巻回変形形態で電機子に取り付けることができる。実践的に有利であることが判明したのは、多極のループ状巻回である。
【００１６】
本発明の有利な適用分野は、１キロワットまでの電力領域の小型電動機であり、これは例えば自動車用のアンチロックシステムのポンプ駆動器として、サーボ駆動器として、または調整駆動器として使用される。
【００１７】
図面
本発明の実施例を図面に示し、以下詳しく説明する。
【００１８】
実施例の説明
図１には４極整流子電動機１４の電機子１３の巻回方式が示されている。整流子電動機１４は、ステータ極１６，１７，１８，１９を備えるステータ１５を有する。ステータ極１６〜１９は、電気的に、または永久磁石によって励磁可能である。
【００１９】
電機子１３はステータ１５に回転可能に配置されている。整流子２２上を摺動するブラシ２０および２１を介して、コイル３１〜４２に電流が供給される。整流子２２は、整流子片１〜１２を有しており、これらはコイル３１〜４２に電気的に接続されている。ここではコイル３１の一方の端部は整流子片１に接続されており、他方の端部は整流子片２に接続されている。コイル３２の一方の端部は整流子片２に接続されており、他方の端部は整流子片３に接続されている。この方式にしたがい、別のコイル３３〜４２も整流子片３〜１２に接続される。
【００２０】
コイル３１〜４２は、金属導体、例えば絶縁された銅線の複数の巻線からそれぞれ構成されている。これらは電機子歯５１〜６２にそれぞれ何重にも巻回されており、その端部は整流子片１〜１２にそれぞれ電気的に接続されている。電機子歯５１〜６２の間には電機子スロット７１〜８２が設けられており、ここで電機子スロット１７は電機子歯５１と５２との間に、また電機子スロット７２は電機子歯５２と５３との間に配置されており、これが以下同様に続く。
【００２１】
コイル３１は電機子歯５１，５２および５３の周りに何重にも巻回されており、これによってその巻線は、電機子歯５１，５６および５３，５４の間に配置される電機子スロット８２ないしは７３にあるようにされる。さらにコイル３１は、整流子片１および２に電気的に接続されている。別のコイル３２〜４２は同じ巻回方式で電機子歯５１〜６２の周りに巻回されている。
【００２２】
コイル３１〜４２は、ループ状巻線で電機子１３に配置されている。この巻回方式ではそれ自体で、各整流子が励磁極対を有するのと同じ数だけブラシセットが必要であり、具体的なケースでは、例えば２つずつのブラシを有する２つのブラシセットが必要である。このループ状巻線を並列巻線と称することも可能である。それは、慣用の整流子電動機において並列接続される、ブラシセットのブラシにより、電機子の巻線部分が並列接続されるからである。
【００２３】
整流子片１，７；２，８；３，９；４，１０；５，１１；６，１２は、ブリッジ導体４３〜４８によって並列接続されている。これによって、慣用の４極整流子電動機とは異なり、整流子２２の接触接続のために２つのブラシしか必要でない。それにもかかわらず図１では、線路２５，２６を介して電流が供給されるブラシ２０および２１だけでなく、ブラシ２０，２１に並列接続されるブラシ２３，２４も点線で示されている。しかしながら整流子電動機１４では実際にはブラシ２３，２４は設けられていない。このことは図１において点線で表した、ブラシ２３，２４への線路２７，２８によって示されている。
【００２４】
電機子１３の図示の位置では、ブラシ２０，２１は整流子片１０，７に接し、これらに電機子電流ＩＡを供給する。整流子片１０から電機子電流ＩＡの半分ＩＡ／２が電機子コイル４０を介して整流子片１１に流れ、ここからさらにコイル４１を介して整流子片１２に流れ、ここからさらに電機子コイル４２を介して整流子片１に流れる。慣用の整流子電動機であれば、電機子電流ＩＡ／２はブラシ２４と線路２８と介して流れ出すことができる。しかしながら本発明の場合には、電機子電流ＩＡ／２はブリッジ導体４３を介して整流子片７に流れ、ここでこの電流はブラシ２１を介して流れ出すことができるのである。
【００２５】
慣用の整流子電動機であれば図示の電機子位置において、電機子電流の別の半分ＩＡ／２は整流子片４を介して供給されることになる。しかしながら整流子電動機１４ではこれは行われない。その代わりに電機子電流ＩＡ／２はブリッジ導体４３を介して整流子片４に流れることができる。そこからこの電流は電機子コイル３４と、整流子片５と、電機子コイル３５と、整流子片６と、電機子コイル３６と、整流子片７とを通り、これによってここからブラシ２１と線路２６とを介して流れ出すことができるのである。
【００２６】
ブリッジ導体４３〜４８は、電機子スロット７１〜８２を通して案内される。ここではすべてのブリッジ導体４３〜４８に対して巻回方式は同じである。したがってブリッジ導体４３の巻回方式を説明すれば十分である。別のブリッジ導体４４〜４８と同様にブリッジ導体４３はここでは巻線によって構成され、電機子１３の巻回の際に直接一緒に巻回される。ブリッジ導体４３は整流子片１に電気的に接続される。このためにブリッジ導体４３は、例えば整流子片１および７との接触接続領域においてそれぞれ導電性を有し、ここでこれは例えばその他の個所には設けられているエナメル絶縁部（Ｌａｃｋｉｓｏｌｉｅｒｕｎｇ）を除去することによって導電性を有するようにされるのである。ブリッジ導体４３〜４８と整流子片１〜１２との間の別の接続方式、例えばはんだ付け、溶接、リベット止めなども容易に可能である。
【００２７】
有利であることが判明したのは、ブリッジ導体をフックに掛止することであり、ここでこのフックは整流子片１に配置されているが図１には示されていない。ブリッジ導体４３は、整流子片１から電機子スロット８２に通じており、さらに電機子歯５１〜５６の脇を通り過ぎて電機子スロット７６に達する。電機子スロット７６からブリッジ導体４３は整流子片７に案内され、そこに電気的に接続される。
【００２８】
ブリッジ導体４３〜４８はいずれにせよ整流子片１〜１２に接続されて、これらのブリッジ導体が、共通の接続個所において実質的に平行に、または電機子１３および整流子２２の回転軸５０に対してわずかだけ曲がって延在するようにされる。いずれにせよ、回転軸５０に対して平行にまたは場合によってはわずかに交差させられている電機子スロット７１〜８２にブリッジ導体４３〜４８が延在する本発明により、ブリッジ導体４３〜４８と、整流子片１〜１２との接続が作製技術的に極めて簡単に行われるのである。
【００２９】
ブリッジ導体４３〜４８を電機子歯５１〜６２の周りに巻回するために基本的に種々異なる巻回方式が可能である。以下ではブリッジ導体４３および４６について例示的に別の巻回変形実施形態を示そう。
【００３０】
すでに説明したブリッジ導体４３，４６の線路案内を以下では４３ａ，４６ａで示す。ここでは付加的に線路接続部４３ｂ，４６ｂが示されており、これらは部分的に、線路接続部４３ａ，４６ａとは別の電機子スロットにおいて案内されている。
【００３１】
線路接続部４３ｂは、整流子片１から電機子スロット７３に案内され、さらに電機子歯５４，５５，５６の脇を通り過ぎて電機子スロット７６に案内され、またそこから整流子片７に案内されている。この線路案内によって達成されるのは、ブリッジ導体４３ｂにおける電流が、図示の電機子位置において、電機子スロット７３，７６に配置されている、電機子コイル３１，３３ないしは３４，３７の導体の電流と同じ方向に配向されることである。したがってブリッジ導体４３ｂにおける電流は、電機子場の磁界の低下を発生させることはなく、さらに磁界を強めさえするのである。
【００３２】
このことはブリッジ導体４６の線路接続部４６ｂにも当てはまり、ここでこの線路接続部は、整流子片１０から電機子スロット７９を介し、電機子歯５９〜５３の脇を通って電機子スロット７２に案内され、ここから整流子片４に案内される。線路接続部４６ｂでも、図示の電機子位置において電流は、同様に電機子スロット７９，７２に配置されている電機子コイル４２，３３ないしは３７，４０の導体におけるのと同じ方向に配向されている。
【００３３】
基本的にはすべてのブリッジ導体４３〜４８は、冒頭に説明し実線で示した巻回方式で行うことも、線路接続部４３ｂまたは４６ｂに基づいて示した巻回方式で行うことも共に可能である。
【００３４】
さらに、１つのブリッジ導体４３〜４８に対して複数の線路パスを設けることも可能である。例えば、ブリッジ導体４３は２つの線路接続部４３ａ，４３ｂを有することができ、また場合によっては別の線路接続部を有することができる。
【００３５】
本発明の別の変形実施形態も原理的に可能であることは自明のことである。さらに本発明の説明ならびに請求項に示した手段は任意に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
４極整流子電動機１４の電機子１３の巻回方式を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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