(57)【要約】【課題】電気モータ、特に、その等化ワイヤの溶断の危険性の低いブラシモータを提供する。【解決手段】電気モータは、固定子、回転子、及び複数のブラシを含む。固定子は、複数の極を形成する。回転子は、整流子、巻き線、及び等化ユニットを含む。整流子は、巻き線と電気的に接続されたセグメントを含む。等化ユニットの各々は、複数の等電位セグメントと電気的に接続され、等電位セグメントを等化させる。複数の並列回路が、等化ユニットを備えた等電位セグメント間に形成される。ブラシは、整流子のセグメントと摺動可能に接触するように配置される。ブラシの数は、固定子極の数よりも少ない。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシモータのための回転子であって、
複数の均等に離間した等電位セグメントを形成する複数のセグメントを含む整流子と、
前記整流子の前記セグメントに電気的に接続された巻き線と、
ユニットの各々がそれぞれの複数の等電位セグメントを互いに電気的に接続する複数の等化ユニットと、
を含み、
前記等化ユニットは、前記それぞれの複数の等電位セグメントの該セグメントの間に複数の並列電気回路を形成する、
ことを特徴とする回転子。
【請求項２】
各等化ユニットは、等化ワイヤの形態であり、該等化ワイヤは、前記それぞれの複数の等電位セグメントのセグメントを互いに電気的に接続する閉ループを形成することを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
各等化ユニットは、複数の等化ワイヤを含み、その全ては、同じセグメントから始まり、同じ中間セグメントに接続され、かつ同じセグメントで終端することを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項４】
各等化ユニットは、２つの等化ワイヤから構成されることを特徴とする請求項３に記載の回転子。
【請求項５】
各等化ユニットの前記等化ワイヤは、一緒により線にされることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の回転子。
【請求項６】
複数の極を形成する固定子と、
複数の均等に離間した等電位セグメントを形成する複数のセグメントを含む整流子、該整流子の該セグメントに電気的に接続された巻き線、及びユニットの各々がそれぞれの複数の等電位セグメントを互いに電気的に接続する複数の等化ユニットを含む回転子と、
前記整流子の前記セグメントに摺動可能に接触するように配置され、ブラシの数が固定子極の数よりも少ない複数のブラシと、
を含み、
前記等化ユニットは、前記それぞれの複数の等電位セグメントの該セグメントの間に複数の並列電気回路を形成する、
ことを特徴とする電気モータ。
【請求項７】
各等化ユニットは、等化ワイヤの形態であり、該等化ワイヤは、前記それぞれの複数の等電位セグメントの該セグメントを互いに電気的に接続する閉ループを形成することを特徴とする請求項６に記載のモータ。
【請求項８】
各等化ユニットは、複数の等化ワイヤを含み、その全ては、同じセグメントから始まり、同じ中間セグメントに接続され、かつ同じセグメントで終端することを特徴とする請求項６に記載のモータ。
【請求項９】
各等化ユニットは、２つの等化ワイヤから構成されることを特徴とする請求項８に記載のモータ。
【請求項１０】
各等化ユニットの前記等化ワイヤは、一緒により線にされることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
固定子極の数が、６であり、ブラシの数が、２又は４であることを特徴とする請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、又は請求項１０に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータ、特に、その等化ワイヤの溶断の危険性の低いブラシモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシモータは、回転子上に装着された整流子と固定子上に装着された少なくとも１対のブラシとを含む。整流子は、回転子の巻き線と電気的に接続される。ブラシは、回転子に電力を供給するために整流子のセグメントに摺動可能に接触するように配置される。通例、ブラシの対の数は、固定子極の対の数に等しい。
【０００３】
図９を参照すると、典型的な６極９スロットブラシモータが展開図に示されている。モータの巻き線は、固定子の９つの歯Ｔ１−Ｔ９の周りに巻かれた１８のコイル８０を含む。モータの整流子は、電気的にコイル８０を備えた１８のセグメントＳ１−Ｓ１８を含む。モータは、更に、複数の等電位セグメントの電圧が同じであるように各々が複数の等電位セグメントＳ１−Ｓ１８を電気的に接続する複数の等化ワイヤｅ１−ｅ６を含む。すなわち、等化ワイヤｅ１−ｅ６は、ブラシの１つ又はそれよりも多くの対に取って代わることができる。すなわち、ブラシの対の数は、等化ワイヤを使用することによって低減することができる。ブラシは、図９には示されていない。
【０００４】
図１０を参照すると、モータには、１対のブラシ７１及び７２のみが装備される。ブラシ７１、７２が、それぞれ、セグメントＳ１及びＳ１０に接触すると、セグメントＳ７及びＳ１３の各々は、セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３が等化ワイヤｅ１によって互いに電気的に接続されているので、セグメントＳ１の電位に等しい電位を有する。セグメントＳ４及びＳ１６の各々は、セグメントＳ４、Ｓ１０、及びＳ１６が等化ワイヤｅ４によって互いに電気的に接続されているので、セグメント１０の電位に等しい電位を有する。従って、巻き線に６つの並列回路が形成され、各並列回路は、直列に電気的に接続された３つのコイル８０を含む。図１０の矢印は、コイル８０に流れる電流の方向を示している。各並列回路における電流の強度をＩと仮定すると、セグメントＳ１とＳ７の間に接続された等化ワイヤｅ１に流れる電流の強度は、従って、４Ｉであり、等化ワイヤｅ１に流れる電流の強度は大きすぎるものであり、これは、等化ワイヤｅ１の溶断の高い危険性をもたらす場合がある。
【０００５】
図１１は、２つの更に別のブラシ７３、７４を装備したモータを示している。同じく各並列回路における電流の強度をＩと仮定すると、セグメントＳ７とＳ１３の間に接続された等化ワイヤｅ１に流れる電流の強度は、従って、２Ｉであり、別の対のブラシ７３、７４が追加されたにも関わらず、等化ワイヤに流れる電流は、同じく大きすぎる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、等化ワイヤの溶断の危険性の低い改善されたブラシモータを提供する必要性が当業技術に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、その１つの態様では、本発明は、ブラシモータのための回転子を提供し、回転子は、複数の均等に離間した等電位セグメントを形成する複数のセグメントを含む整流子と、整流子のセグメントに電気的に接続された巻き線と、ユニットの各々がそれぞれの複数の等電位セグメントを互いに電気的に接続する複数の等化ユニットとを含み、等化ユニットは、それぞれの複数の等電位セグメントのセグメント間に複数の並列電気回路を形成する。
【０００８】
好ましくは、各等化ユニットは、等化ワイヤの形態であり、等化ワイヤは、それぞれの複数の等電位セグメントのセグメントを互いに電気的に接続する閉ループを形成する。
【０００９】
好ましくは、各等化ユニットは、複数の等化ワイヤを含み、その全ては、同じセグメントから始まり、同じ中間セグメントに接続され、かつ同じセグメントで終端する。
【００１０】
好ましくは、各等化ユニットは、２つの等化ワイヤから構成される。
【００１１】
好ましくは、各等化ユニットの等化ワイヤは、一緒により線にされる。
【００１２】
その第２の態様により、本発明はまた、複数の極を形成する固定子と、複数の均等に離間した等電位セグメントを形成する複数のセグメントを含む整流子、整流子のセグメントに電気的に接続された巻き線、及びユニットの各々がそれぞれの複数の等電位セグメントを互いに電気的に接続する複数の等化ユニットを含む回転子と、整流子のセグメントに摺動可能に接触するように配置され、ブラシの数が固定子極の数よりも少ない複数のブラシとを含む電気モータを提供し、等化ユニットは、それぞれの複数の等電位セグメントのセグメント間に複数の並列電気回路を形成する。
【００１３】
好ましくは、各等化ユニットは、等化ワイヤの形態であり、等化ワイヤは、それぞれの複数の等電位セグメントのセグメントを互いに電気的に接続する閉ループを形成する。
【００１４】
好ましくは、各等化ユニットは、複数の等化ワイヤを含み、その全ては、同じセグメントから始まり、同じ中間セグメントに接続され、かつ同じセグメントで終端する。
【００１５】
好ましくは、各等化ユニットは、２つの等化ワイヤから構成される。
【００１６】
好ましくは、各等化ユニットの等化ワイヤは、一緒により線にされる。
【００１７】
好ましくは、固定子極の数は６であり、ブラシの数が２又は４である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】展開図に歯及びセグメントを示す第１の実施形態によるモータの巻き線を示す概略図である。
【図２】整流子上に巻かれた等化ユニットを示す図１のモータの整流子を示す図である。
【図３】回転子とブラシの電気的関係を示すモータが２つのブラシを装備した図１のモータに対する同等の回路図である。
【図４】回転子とブラシの電気的関係を同じく示すモータが４つのブラシを装備した図１のモータに対する同等の回路図である。
【図５】展開図に歯とセグメントを示す第２の実施形態によるモータの巻き線を示す概略図である。
【図６】整流子上に巻かれた等化ユニットを示す図５のモータの整流子を示す図である。
【図７】回転子とブラシの電気的関係を示すモータが２つのブラシを装備した図５のモータに対する同等の回路図である。
【図８】回転子とブラシの電気的関係を同じく示すモータが４つのブラシを装備した図５のモータに対する同等の回路図である。
【図９】展開図に歯とセグメントを示す典型的なモータの巻き線を示す概略図である。
【図１０】回転子とブラシの電気的関係を示すモータが２つのブラシを装備した図９のモータに対する同等の回路図である。
【図１１】回転子とブラシの電気的関係を同じく示すモータが４つのブラシを装備した図９のモータに対する同等の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
ここで、本発明の好ましい実施形態を単に一例として添付図面の図を参照して以下に説明する。図では、１つよりも多くの図に出現する同一の構造、要素、又は部品は、一般的にそれが出現する全ての図において同じ参照番号を用いてラベル付けされる。図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、一般的に呈示の都合及び明瞭さに対して選択され、必ずしも縮尺に従って示すものではない。以下にこれらの図を列挙する。
【００２０】
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態によるブラシモータは、固定子と回転子を含む。この実施形態では、モータは、単に例示目的の６極９スロット１８バーモータである。６極９スロット１８バーモータは、モータが６つの固定子極、９つの回転子極、及び１８の整流子セグメントを有することを意味する。
【００２１】
固定子は、６つの磁極、すなわち、３つのＮ極及び３つのＳ極を含む。Ｎ極及びＳ極は、固定子の周方向に沿って交互に配置される。回転子は、９つの歯Ｔ１−Ｔ９を備えた回転子コアと、１８のセグメントＳ１−Ｓ１８を有する整流子と、歯Ｔ１−Ｔ９の周りに巻かれ、かつセグメントＳ１−Ｓ１８で終端する集中回転子巻き線とを含む。巻き線は、この実施形態では、その各々が１つの歯の周りに巻かれた１８のコイル８０を含む。
【００２２】
回転子は、更に、６つの等化ユニットＥ１−Ｅ６を含み、その各々は、この実施形態では２つの等化ワイヤを含む。各等化ワイヤＥ１−Ｅ６は、３つの等電位セグメントを整流子の周方向に沿って順々に電気的に接続する。３つの等電位セグメントは、この実施形態では６０度だけ角度的に離間している。具体的には、１つの等化ユニットの等化ワイヤは、同じセグメントで始まり、同じ中間セグメントに電気的に接続され、かつ同じセグメントで終端する。
【００２３】
図２を参照すると、明瞭にするために第１の等化ユニットＥ１だけが図２に示されている。第１の等化ユニットＥ１は、２つの等化ワイヤＥ１１及びＥ１２を含む。等化ワイヤＥ１１及びＥ１２は、両方ともセグメントＳ１から始まり、次にセグメントＳ７に電気的に接続され、最終的にセグメントＳ１３で終端する。従って、セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３の間に２つの同じ並列分岐が形成される。すなわち、１つの等化ワイヤＥ１１は、セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３を周方向に沿って順々に電気的に接続し、それによってセグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３の間に１つの分岐が形成される。別の等化ワイヤＥ１２は、セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３を同じ周方向に沿って順々に電気的に接続し、それによってセグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３の間に別の同じ分岐が形成される。従って、２つの同じ分岐が、セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３の間に形成される。他の等化ユニットＥ２−Ｅ６は、第１の等化ユニットと同じ方法を使用することにより、それぞれ対応するセグメントを電気的に接続し、その間に２つの同じ並列分岐を形成する。
【００２４】
好ましくは、等化ユニットＥ１−Ｅ６は、回転子コイル８０を巻く前にセグメントに接続される。代替的に、等化ユニットＥ１−Ｅ６はまた、回転子を巻いている最中又は巻いた後にセグメントに接続することができる。
【００２５】
等化ユニットＥ１−Ｅ６がセグメントＳ１−Ｓ１８に接続される前に、１つの等化ユニットの等化ワイヤは、一緒により線にされることが好ましく、かつ１つの等化ユニットの等化ワイヤが一体化されて等化ユニットとセグメントの間の接続工程が簡略化されるようにセグメントに互いに溶接されることが好ましい。
【００２６】
図３を参照すると、モータには、２つのブラシ７１及び７２が装備され、それらは、末端キャップ（図示せず）上に装着される。ブラシ７１、７２は、回転子に電力を供給するために整流子のセグメントＳ１−Ｓ１８に摺動可能に接触するように配置される。ブラシ７１、７２が、それぞれセグメントＳ１及びＳ１０に接触すると、セグメントＳ１及びＳ１０は、それぞれ、こうして電源の正極及び負極に等しい電位をこうして取得する。セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３が等化ワイヤＥ１１及びＥ１２によって互いに接続されると、セグメントＳ７及びＳ１３の各々は、セグメントＳ１の電位に等しい電位を有し、等化ワイヤＥ１１及びＥ１２を通じてセグメントＳ７及びＳ１３に電力が供給される。同様に、セグメントＳ４、Ｓ１０、及びＳ１６が等化ワイヤＥ４１及びＥ４２によって互いに電気的に接続されているので、セグメントＳ４及びＳ１６の各々は、セグメントＳ１０の電位に等しい電位を有する。従って、巻き線に６つの並列回路が形成され、各並列回路は、直列に電気的に接続された３つのコイル８０を含む。すなわち、等化ユニットＥ１−Ｅ６は、４つの更に別のブラシとして機能する。
【００２７】
図３の矢印は、巻き線に電流が流れる方向を示している。各並列回路内の電流がＩであると仮定すると、セグメントＳ１とＳ７の間に流れる合計電流は４Ｉになり、従って、等化ワイヤＥ１１及びＥ１２の各々に流れる電流は、等化ワイヤＥ１１及びＥ１２がセグメントＳ１及びＳ７間に２つの分路を形成するので２Ｉである。すなわち、等化器Ｅ１１及びＥ１２の各々に流れる電流の強度は、図９の典型的なモータのセグメントＳ１及びＳ７間に接続された等化ワイヤｅ１に流れる電流の半分である。従って、各等化ワイヤＥ１１又はＥ１２に生じる熱は、典型的なモータの等化ワイヤｅ１に生じる熱に対して有意に減少するので、等化ワイヤＥ１１及びＥ１２の溶断の危険性が低減される。
【００２８】
１つの等化ユニットの等化ワイヤの数は、２つよりも多くすることができることを理解すべきである。その場合、等化ユニットが２つよりも多くの分路を形成するので、各等化ワイヤ内の電流の強度が更に減少する。従って、等化ワイヤの溶断の危険性が更に低減される。
【００２９】
図４のモータは、２つの更に別のブラシ７３及び７４を装備する。すなわち、モータは、全部で４つのブラシ７１−７４を有する。ここでもまた、各並列回路内の電流がＩであると仮定すると、セグメントＳ７及びＳ１３間の全電流は、こうして２Ｉであり、従って、等化器Ｅ１１及びＥ１２の各々に流れる電流は、等化器Ｅ１１及びＥ１２がセグメントＳ１及びＳ７間に２つの分路を形成するのでＩである。すなわち、等化器Ｅ１１及びＥ１２の各々に流れる電流の強度は、典型的なモータのセグメントＳ７及びＳ１３間に接続された等化ワイヤｅ１に流れる電流の半分である。従って、各等化ワイヤＥ１１又はＥ１２に生じる熱は、典型的なモータの等化ワイヤｅ１に生じる熱に対して有意に減少し、同時に等化ワイヤＥ１１及びＥ１２の溶断の危険性も低減される。
【００３０】
図５を参照すると、本発明の第２の実施形態によるモータは、各等化ユニットＥ１’−Ｅ６’が等化ワイヤＥ１’−Ｅ６’であり、それらが３つの等電位セグメントを周方向に沿って順々に電気的に接続して閉ループを形成し、従って、３つのセグメントが等化されるという点で第１の実施形態とは異なる。
【００３１】
図６は、等化ワイヤＥ１’−Ｅ６’とセグメントＳ１−Ｓ１８の間の接続を例示するために１つだけの等化ユニット／等化ワイヤＥ１’を示している。等化ワイヤＥ１’は、セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３の間に閉ループが形成されるようにセグメントＳ１から始まり、図６の時計回り方向に沿って延び、セグメントＳ７に電気的に接続し、次に、セグメントＳ１３に電気的に接続し、次に、セグメントＳ１上で終端する。等化ワイヤＥ１’は、セグメントＳ１、Ｓ７、及びＳ１３の間に閉ループが形成されるようにセグメントＳ１から始まり、図６の反時計回り方向に沿って延び、セグメントＳ１３に電気的に接続し、次に、セグメントＳ７に電気的に接続し、最終的にセグメントＳ１上で終端するように考えることもできる。
【００３２】
図７は、モータに２つのブラシ７１及び７２が装備された図５に示すモータに対する同等の回路図である。この状態では、ブラシ７１及び７２は、それぞれセグメントＳ１及びＳ１０に接触する。各並列回路の電流の強度をＩと仮定すると、等化ワイヤＥ１’の２つの部分がそれぞれセグメントＳ１からＳ７及びＳ１３を接続するので、セグメントＳ１からＳＳ７まで流れる電流及びセグメントＳ１からＳ１３まで流れる電流は、両方とも２Ｉである。等化ワイヤＥ１’に流れる最大電流は、図９の典型的なモータの等化ワイヤｅ１の電流の半分である。従って、等化ワイヤＥ１’に生じる熱は、典型的なモータの等化ワイヤｅ１に生じる熱に対して有意に低減されるので、等化ワイヤＥ１’の溶断の危険性が低減される。
【００３３】
図８を参照すると、モータには２つの更に別のブラシ７３及び７４が装備される。すなわち、モータは、総計で４つのブラシを有する。更に、各並列回路における電流がＩであると仮定すると、等化ワイヤＥ１’内の最大電流はＩであり、これは、典型的なモータの等化ワイヤｅ１の電流の半分である。従って、等化ワイヤＥ１’に生じる熱は、典型的なモータの等化ワイヤｅ１で生じる熱に対して有意に減少し、従って、等化ワイヤＥ１’の溶断の危険性が低減される。
【００３４】
第１の実施形態によるモータと比較すると、第２の実施形態によるモータは、６つの等化ワイヤＥ１’−Ｅ６’しか持たないので、等化ワイヤの合計材料が低減される。具体的には、等化ワイヤの低減された材料は、第１の実施形態によるモータの等化ワイヤの材料の実質的に１／４である場合がある。
【００３５】
図示の実施形態ではモータは６極モータであるが、実際には、モータは、ブラシの数が極数よりも小さく、従って、等化ワイヤが必要である限り、ｎを自然数として２（ｎ＋１）極を有するモータとすることができることに注意すべきである。
【００３６】
本出願の説明及び特許請求の範囲では、動詞「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｃｏｎｔａｉｎ」、及び「ｈａｖｅ」の各々及びその変形は、包含的な意味で使用され、記述される項目の存在を指定するが、付加的な項目の存在を除外しない。
【００３７】
本発明を１つ又はそれよりも多くの好ましい実施形態に関連して説明したが、様々な修正が可能であることは当業者によって認められるべきである。従って、本発明の範囲は、以下に続く特許請求の範囲を参照することによって判断されるものとする。
【符号の説明】
【００３８】
７１  ブラシ
８０  コイル
Ｅ１’  等化ユニット
Ｓ１  セグメント
【図１】
2013021916.tif 000003
【図２】
2013021916.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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