(57)【要約】      （修正有）【課題】振動挙動の改善により低減された電流変調を示す２極ブラシ整流ＤＣモータを提供する。【解決手段】固定子２と、ｎ個のコイルセグメントを有する中空円筒無鉄心巻線１３とｎ個の整流子片を有する整流子１４が設けられた回転子３とを備え、各コイルセグメントは２つの隣接する整流子片に電気的に接続され、回転子軸と直角に交差しコイルセグメントの重心を通る重心線と回転子軸が関連するコイルセグメントの角度位置を決めるコイル平面を規定し、同じコイルセグメントに電気的に接続された整流子片の２つのブラシ接点面は互いに対して距離を有し、その距離の二等分線が回転子軸と直角に交差し、距離２等分線と回転子軸が関連する整流子片の角度位置を決める整流子平面を規定する。コイルセグメントのコイル平面を関連する整流子片の整流子平面に対して＞４５°〜＜１３５°の角度範囲内の補正角度（α）だけ回転子軸を中心に回転させて配置する。【選択図】図１
2017099268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子（２）と、ｎ個のコイルセグメント（１３．１−１３．７）を有する中空円筒無鉄心巻線（１３）とｎ個の整流子片（１４．１−１４．７）を有する整流子（１４）が設けられた回転子（３）とを備え、各コイルセグメント（１３．１−１３．７）は２つの隣接する整流子片（１４．１−１４．７）に電気的に接続され、各コイルセグメント（１３．１−１３．７）の重心（Ｓ）を通り前記回転子軸（Ａ）と直角に交差する重力軸（ＡＳ１−ＡＳ７）又は前記重心（Ｓ）を通る前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）の中心線（ＭＳ１−ＭＳ７）と前記回転子軸（Ａ）が前記関連するコイルセグメント（１３．１−１３．７）の角度位置を決めるコイル平面（ＥＳ１−ＥＳ７）を規定し、前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）に電気的に接続される前記整流子片（１４．１−１４．７）の２つのブラシ接点面（Ｋ１−Ｋ７）は互いに対して距離（ＡＫ１−ＡＫ７）を有し、その距離２等分線（ＨＡ１−ＨＡ７）が前記回転子軸（Ａ）と直角に交差し、前記距離２等分線（ＨＡ１−ＨＡ７）と前記回転子軸（Ａ）が前記関連する整流子片（１４．１−１４．７）の角度位置を決める整流子平面（ＥＫ１−ＥＫ７）を規定し、ここでｎは整数である、２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）において、前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）の前記コイル平面（ＥＳ１−ＥＳ７）が前記関連する整流子片（１４．１−１４．７）の前記整流子平面（ＥＫ１−ＥＫ７）に対して＞４５°〜＜１３５°の角度範囲内の補正角度（α）だけ前記回転子軸（Ａ）を中心に回転されて配置されている、ことを特徴とする２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項２】
前記補正角度（α）は６０°〜１２０°、好ましくは７５°〜１０５°の角度範囲内である、ことを特徴とする請求項１記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項３】
前記補正角度は略９０°である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項４】
前記巻線（１３）の前記個々のコイルセグメント（１３．１−１３．７）は少なくともその大部分が前記回転子軸（Ａ）に対して斜めに延在する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項５】
前記巻線（１３）の展開図において前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）の個々のターンはひし形を有し、その前端及び後端は前記巻線（１３）の前端面に位置している、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項６】
前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）の最初のターンと前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）の最後のターンには巻線タップ（１８．１−１８．７）が設けられ、前記巻線タップ（１８．１−１８．７）はそれぞれ前記関連する整流子セグメント（１４．１−１４．７）に電気的に接続されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項７】
前記巻線タップ（１８．１−１８．７）は前記整流子（１４）に最も近い側の前記巻線の端面に配置されている、ことを特徴とする請求項６に記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項８】
前記巻線タップ（１８．１−１８．７）は、前記補正角度（α）を橋絡するために前記巻線（１３）から斜めに引き出されている、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項９】
前記巻線タップ（１８．１−１８．７）と前記関連する整流子片（１４．１−１４．７）は、前記巻線ワイヤから形成された又は前記整流子（１４）の一部分である又はＰＣＢ回路で形成された導体を用いて接続されている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項１０】
前記固定子（２）は主磁化方向を有する永久磁石（４）を備え、前記整流子（１４）は２つの正反対位置に配置された整流子ブラシ（８．１，８．２）を備え、前記整流子の共通軸が前記主磁化方向に対して実質的に前記補正角度だけ回転された向きにされている、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項１１】
前記整流子ブラシ（８．１，８．２）はばね装置によって前記整流子（１４）に押し付けられている、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項１２】
前記整流子ブラシ（８．１，８．２）はグラファイトブラシ又は貴金属ブラシである、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項１３】
前記整流子片（１４．１−１４．７）は円筒状整流子を構成し、前記整流子ブラシ（８．１，８．２）は前記整流子（１４）の円筒状ジャケット表面に直径方向に圧接する、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）。
【請求項１４】
ｎ個のコイルセグメント（１３．１−１３．７）を有する中空円筒無鉄心巻線（１３）とｎ個の整流子片（１４．１−１４．７）を有する整流子（１４）が設けられた回転子（３）を備え、各コイルセグメント（１３．１−１３．７）は２つの隣接する整流子片（１４．１−１４．７）に電気的に接続され、各コイルセグメント（１３．１−１３．７）の重心（Ｓ）を通り前記回転子軸（Ａ）と直角に交差する重力軸（ＡＳ１−ＡＳ７）又は前記重心（Ｓ）を通る前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）の中心線（ＭＳ１−ＭＳ７）と前記回転子軸（Ａ）が前記関連するコイルセグメント（１３．１−１３．７）の角度位置を決めるコイル平面（ＥＳ１−ＥＳ７）を規定し、前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）に電気的に接続される前記整流子片（１４．１−１４．７）の２つのブラシ接点面（Ｋ１−Ｋ７）は互いに対して距離（ＡＫ１−ＡＫ７）を有し、その距離２等分線（ＨＡ１−ＨＡ７）が前記回転子軸（Ａ）と直角に交差し、前記距離２等分線（ＨＡ１−ＨＡ７）と前記回転子軸（Ａ）が前記関連する整流子片（１４．１−１４．７）の角度位置を決める整流子平面（ＥＫ１−ＥＫ７）を規定し、ここでｎは整数である、請求項１−１３のいずれかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータのための回転子（３）において、前記コイルセグメント（１３．１−１３．７）の前記コイル平面（ＥＳ１−ＥＳ７）が前記関連する整流子片（１４．１−１４．７）の前記整流子平面（ＥＫ１−ＥＫ７）に対して＞４５°〜＜１３５°の角度範囲内の補正角度（α）だけ前記回転子軸（Ａ）を中心に回転されて配置されている、ことを特徴とする２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ（１）のための回転子（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２極ブラシ整流ＤＣ電気モータに関し、このＤＣ電気モータは、固定子と、ｎ個のコイルセグメントを有する中空円筒無鉄心巻線とｎ個の整流子片を有する整流子が設けられた回転子とを備え、各コイルセグメントは２つの隣接する整流子片に電気的に接続され、コイルセグメントの重心を通り回転子軸と直角に交差する重心軸又はコイルセグメントの中心線と回転子軸が関連するコイルセグメントの角度位置を決めるコイル平面を規定し、同じコイルセグメントに電気的に接続された整流子片の２つのブラシ接点面は互いに対して距離を有し、その距離の二等分線が回転子軸と直角に交差し、距離２等分線と回転子軸が関連する整流子片の角度位置を決める整流子平面を規定し、ここでｎは整数である。
【背景技術】
【０００２】
このようなＤＣ電気モータは、例えば特許文献１から既知である。これは中空無鉄心巻線を有する回転子システムを備えたモータであり、個々のコイルセグメントが中空円筒の軸方向に斜めに延在し、整流のために関連する整流子片に接続される。この目的のために、巻線の前端面から出る巻線タップは半径方向に曲げられ、星形に内方へ導かれ、関連する整流子片に電気的に接続される。互いに電気的に絶縁された複数の整流子片により形成される円筒状の整流子は正反対の位置に配置された２つのブラシと摺接する。ブラシはばね装置を備え、このばね装置でブラシは整流子に押し付けられるため、ジャケット表面に垂直に作用するブラシ接触力が生じる。ＤＣモータにおいて、コイルセグメントの電流は整流中に最初にそのコイルセグメントがブラシにより短絡されることにより停止され、その後反対極性で再び生成する。このような２極ＤＣモータではコード接続された巻線（chorded winding）又は傾斜巻線が一般に使用されている。軸方向に斜めに延在する巻線を有する有用な無鉄心巻線の例は特許文献２，３，４，５，６に記載されている。これらから明らかなように、多角形又はひし形のコイルセグメントが好ましい。各コイルセグメントは所定数の巻線からなり、回転子軸を中心に回転する湾曲した３次元構造を示す。無鉄心巻線の主要な例では、整流子片に接続される巻線タップは関連する整流子片の外側に半径方向に位置する。この場合にはそれらを比較的短い導体で互いに電気的に接続することができる。スペースの理由で、特に小さい特別の形状を用いてそれらを４５°の角度で斜めに接続するのも有利であり得る。このような実施形態は特許文献１０に開示されている。
【０００３】
積層コアを備える回転子を備えた小型の電気モータが特許文献１１から既知であり、この電気モータでは磁気平面に対してブラシ平面を回転させることによってストッパに対する振動の低減を達成している。磁石に対するブラシの回転を補償するために整流子も巻線に対して逆方向に回転させている。
【０００４】
２極ブラシ整流ＤＣ電気モータの固定子は、中空無鉄心巻線の内部に挿入された円筒状の永久磁石を有し得る。この場合にはその外側に導磁性のヨークスリーブが配置される。
【０００５】
このような電気モータは無鉄心回転子のためにディテントトルクを有しないため、回転子を遥動（jolting）なしに小さい回転角度で動作させることもでき、一般に振動や雑音を殆ど生じない。その結果、任意の所望の回転位置を容易に制御することができ、制御動作に非線形性を生じない。回転子に鉄心がないため、鉄損がなく、一定の磁化が起こる。これは高い効率（９０％以上）及び低い無負荷電流（典型的には＜５０ｍＡ）をもたらす。従って鉄心の飽和効果が回避される。更に、発生するトルクは最高電流でもモータ電流に厳密に比例したままになる。モータのパワーは使用する永久磁石の強さに依存する。回転子の小さい質量慣性も有益であり、高い動力特性及び短い回転立上り時間をもたらす。これらのモータは広く使用され、一般に良好な動作挙動を有するが、実際には整流子の辺りで時々振動が生じ、それによって電流が変調され、その結果この帰還に起因して振動の増幅が引き起こされることが確かめられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＤＥ  １０２０１００４９５２４  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  １１８８７０９  Ｂ
【特許文献３】ＤＥ  １４６３８５５  Ａ１
【特許文献４】ＤＥ  １５３８８４３  Ａ１
【特許文献５】ＤＥ  １６１３１６８  Ａ１
【特許文献６】ＤＥ  １０２００５０５１０５９  Ａ１
【特許文献７】ＥＰ  ２１８０５８１  Ａ２
【特許文献８】ＥＰ  １０７３１７９  Ａ２
【特許文献９】ＤＥ  １０２０１４１０２２０４  Ａ１
【特許文献１０】ＪＰ  ２００２−６４９６６  Ａ
【特許文献１１】ＥＰ  ２１０４２０５  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、振動挙動の改善により低減された電流変調を示す、最初に述べたタイプの２極ブラシ整流ＤＣモータを提供することにある。
【０００８】
この目的のために、冒頭に述べたタイプの２極ブラシ整流ＤＣモータにおいて、コイルセグメント（コイル）のコイル平面を関連する整流子片の整流子平面に対して＞４５°〜＜１３５°の角度範囲内の補正角度（α）だけ回転子軸を中心に回転させて配置する。
【０００９】
本発明者等は、特に中空シリンダの軸方向に対して斜めに延在するコイルセグメントに関して、回転軸に対し横方向に延在する直径方向生成力又はトルク（巻線のタイプに依存する）は電流と関連することを認識している。両効果は回転子を整流子の位置で半径方向に偏向させる。この整流子の横方向運動がブラシの方向の成分を有する場合には、ブラシ接触圧力、ひいては電流が変調される。従って、本発明では、この力の影響又はトルクの影響を有利に低減もしくは抑制するよう試みる。整流された巻線セグメント（即ちコイルセグメント）の電流により生じる力又はトルクの方向がブラシ接点の方向にほぼ直角に作用する場合には、ブラシ接点を介する帰還が回避されるため、最も有利であること勿論である。しかしながら、既知の実施形態においては、以前からブラシ接点を介する帰還を低減させれば有利であった。作用力の方向は、ブラシ接点の方向のブラシへの影響が低減又は抑制されるようにコイル平面と整流子平面間の補正角度だけ変化させることができる。巻線又は個々のコイルセグメントはそれらの形状の相違及びそれらの３次元的配列を言葉で表すのが難しいため、この場合にはコイルセグメントの重心に適応される。このコイルセグメントの結果として生じる力は殆どの場合この重心に関連し、また結果として生じるモーメントも重心に作用する。回転子軸に対して直角の重力軸は回転子軸とともに、殆どの場合コイルセグメントを２つの対称的半部に分割するコイル平面を規定する。よって、コイル平面は各コイルセグメントに対して決定することができ、各コイル平面は隣のコイルセグメントのコイル平面に対して所定の角度だけ回転子軸を中心に回転して配置される。
【００１０】
整流子片の回転角度位置は整流子平面により同様に決定される。２つの隣接する整流子片の各々はそれらの間をまたぐ整流子平面を規定する。この整流子平面も一般に、ブラシが２つの隣接する整流子片のブラシ接点面と対称に接触するとき、関連するブラシの接点面を２つの半部に分割する。従来の構成に比較して、巻線はいわば整流子に対して所定の補正角度だけ回転して配置される。ブラシはこの回転に従う。
【００１１】
本発明は、特許文献４、特許文献３、特許文献６、特許文献７、特許文献９による巻線とともに使用すると、回転子システムの振動の低減をもたらすために、特に有利である。
【００１２】
本発明の利点は、一実施形態では補正角度が６０°〜１２０°、好ましくは７５°〜１０５°の範囲内であるとき極めて顕著である。一実施形態では、特に有利な補正角度はほぼ９０°である。殆どのタイプの巻線では、結果として生じる力は整流子に対して接線方向に、ひいてはブラシ接点に直角に作用し、よって整流子の胸部の方向への変位（攻撃）が最小になる。
【００１３】
本発明は、中空円筒無鉄心巻線を有する回転子に対して特に有利であり、その理由はこれらの回転子は鉄心がないために低い回転質量を有するためである。しかしながら、そのためこれらの回転子は横方向の力により半径方向に偏向され易い。ベアリングの設計もこの半径方向の偏向に関連してある程度の影響を受ける。
【００１４】
横方向の力は特に、一実施形態による巻線の個々のコイルセグメントが回転軸に対して少なくとも大きな範囲に亘って斜めに延在するときに生じる。これは特に、多角形及びひし形状配列のコイルセグメントの場合である。本発明の利点はこの場合に特に顕著である。一変形例によれば、それゆえ、コイルセグメントの個々のターンは、巻線の展開図において、ひし形を有し、その前端部と後端部（丸くし得る）が巻線の前端面に位置し得る。展開図は平面、即ち巻線の帯状配列を示し、この展開された巻線の長さは中空円筒無鉄心巻線の円周に相当する。
【００１５】
好ましくは、コイルセグメントの最初のターンと最後のターンには巻線タップが設けられ、それらのタップは関連する整流子セグメントにそれぞれ電気的に接続される。最初のターン及び最後のターンは整流回路に含まれる実質ターンであり、偽ターンではないため、有効コイルセグメントと称される。従って、コイルセグメントは２つの隣接する整流子片に電気的に接続され得るため、これらの２つの整流子片を橋絡するブラシはこのコイルセグメントを短絡する。
【００１６】
コイルセグメントと整流子片との間の可能な最短接続路を提供するために、巻線タップは整流子に最も近い巻線の前端面に配置するのが好ましい。
【００１７】
有利な実施形態では、補正角度を橋絡するために巻線タップを巻線から斜めに引き出す。このようにすると、補正角度にもかかわらず比較的短い接続路が依然として維持される。
【００１８】
更に、巻線タップと関連整流子片は巻線から形成された又は整流子の一部分である又はＰＣＢ回路で形成された導体を用いて接続することができる。モータの設計に応じて及びコストに関して最も好ましい接続技術を使用することができる。整流をさらに向上させるために更なる回路（例えばＣＬＬ板）を挿入するというオプションも存在する。
【００１９】
特に、固定子が主磁化方向を有する永久磁石を備え、整流子が２つの正反対の位置に配置された整流子ブラシを備え、整流子の共通軸が主磁化方向に対して補正角度、好ましくは９０°だけ（回転子軸Ａを中心に）回転した向きにされた２極システムを容易に生成することができる。この構成はすでに巻線の補正角度が考慮されているので、この構成はすでに普通ではなく、それぞれの利点を伴う。しかしながら、主磁化方向に対する整流子ブラシの共通軸の回転が回転子軸を中心に＞４５°〜＜１３５°、好ましくは＞６０°〜＜１２０°、より好ましくは＞７５°〜＜１０５°の角度範囲の個々の補正角度だけ行われている場合に、利点が予め得られる。
【００２０】
一実施形態では、整流子ブラシはばね装置を用いて整流子に押し付けるのが有利である。これによりほぼ均等な接触力を簡単な構成で得ることができるため、関連する要素間の摩擦を合理的限界内に維持する測定接触圧力を期待することができる。また、整流子ブラシの磨耗もそれらを追跡することによって自動的に補正することができる。
【００２１】
グラファイトブラシ又は貴金属ブラシを好都合に使用することができる。グラファイトブラシ（通常銅部分を有する）は半径方向に移動可能に装着されるか回動可能に配置され、一種のフック又は角張った形を有する。貴金属ブラシは一般に銅からなる板ばねで、接点部分に銀がコーティングされる。
【００２２】
整流子セグメントは好ましくは円筒状整流子を構成し、整流子ブラシは整流子の円筒状ジャケット表面に正対して圧接する。このタイプの整流子は有能であることが証明されており、整流子片の数に応じて、整流子径を相対的に小さくし得るので、摩擦相手間の相対速度を低く維持することもできる。
【００２３】
更に、本発明は請求項１−１３の何れかに記載の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータのための回転子に関する。この回転子は、ｎ個のコイルセグメントを有する中空円筒無鉄心巻線と、ｎ個の整流子片を有する整流子とを備え、各コイルセグメントは２つの隣接する整流子片に電気的に接続され、コイルセグメントの重心を通り回転子軸と直角に交差する重力軸又は重心を通るコイルセグメントの中心線と回転子軸が関連するコイルセグメントの角度位置を決めるコイル平面を規定し、記コイルセグメントに電気的に接続される前記整流子片の２つのブラシ接点面は互いに対して距離（ＡＫ１−ＡＫ７）を有し、その距離２等分線が前記回転子軸と直角に交差し、前記距離２等分線と前記回転子軸が前記関連する整流子片の角度位置を決める整流子平面を規定し、ここでｎは整数であり、さらに、前記コイルセグメントの前記コイル平面が前記関連する整流子片の前記整流子平面に対して＞４５°〜＜１３５°の角度範囲内の補正角度（α）だけ前記回転子軸を中心に回転されて配置される。
【００２４】
以下に図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータの概略分解図を示す。
【図２】２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ用の従来の回転子の整流子側の概略断面図を示す。
【図３】回転子の巻線の一変形例の概略図を示す。
【図４】回転子の巻線の他の変形例の概略図を示す。
【図５】従来の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータの巻線及び関連する整流子とブラシを展開して示す概略図である。
【図６】本発明による２極ブラシ整流ＤＣ電気モータの巻線及び関連する整流子とブラシを展開して示す概略図である。
【図７】本発明による回転子の変形例の整流子側の概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
これから図１を参照して従来の２極ブラシ整流ＤＣ電気モータ１の構造を更に詳しく説明する。無鉄心ＤＣ電気モータ１の必須の構成要素は固定子２と回転子３である。固定子２は、必須の構成要素として、中空円筒永久磁石４と、永久磁石４を位置決めするフランジ５と、スリーブとして形成された鉄製の磁気ヨーク６と、２つの整流子ブラシ８．１及び８．２が枢着されたフロントフランジ７を備える。固定子２の更なる構成要素はフランジ５及び７内に配置されたボールベアリング９．１及び９．２及びシール１０である。
【００２７】
回転子３は、必須の構成要素として、シャフト１２と、自己支持型中空円筒無鉄心巻線１３と、数個の整流子片１４．１−１４．１３（本例では１３個）からなる整流子１４と、整流子１４と巻線１３をシャフトに接続する整流子板１５を備える。回転子３の更なる構成要素はロックとして機能する整流子Ｖリング１６，１及び１６．２で、シャフト１２の外端部に圧着される。フランジ５に対する永久磁石４の位置決めはこれらの２つの要素に圧入されたスリーブ１１により行われる。図１からも明らかなように、整流子片１４．１−１４．１３はＬ字形に曲げられ、それらの前部は一緒に円筒状の整流子１４を形成するが、Ｌ字の残部（レグ）は半径方向に外側へ突出し、個々のコイルセグメント（１３個のコイルセグメント）に電気的に接続される。更に明らかなように、組み込まれた状態の自己保持型巻線１３は永久磁石４のジャケット表面とヨーク６の内面との間の空隙内で回転する。
【００２８】
図２は回転子３の整流子端部の代替構成を例示する。
整流子板１５は射出成形で製造され、個々の整流子片１４．１−１４．１３をそれらの間に絶縁層又は空間がそれぞれ存在するように合体する。シャフト１２にはこの領域に整流子板１５のよりよい接着のために刻み目１７が設けられる。巻線タップ１８．１−１８．１３は中空円筒巻線１３の前端面に現れる。それらの巻線タップは、本例では、この前端面に現れる巻線の要素で形成され、関連する整流子片１４．１−１４．１３の半径方向レグに接続される。更に、この接続部を保護する保護材１９が設けられる。
【００２９】
上記の説明は２極ブラシ整流ＤＣ電気モータに関連し、巻線タップ１８．１−１８．１３は整流子片１４．１−１４．１３の関連するレグの外側に半径方向に直接位置する。整流子ブラシ８．１及び８．２は、本例では、回動可能に配置されたグラファイトブラシ（銅含有）によって構成され、これらのブラシはレグばねによって押し付けられる。
【００３０】
適切な巻線タイプは特許文献４、特許文献６、特許文献７及び特許文献９に開示されている。１３個の所要数のコイルセグメントが当然存在するはずである。
【００３１】
しかしながら、コイルセグメント及び整流子片の数は現在のところ関係ない。しかし、一般的に奇数、例えば５又は７が使用される。
【００３２】
コイルセグメントの位置及び形状の様々なオプションが一例として図３及び図４に示されている。
【００３３】
図３は中空円筒巻線全体の周囲に斜めに延在するコイルセグメント１３．１を示す。コイルセグメント１３．１は数ターンからなり、上から見ると楕円であり、スリーブ状巻線１３の一方の端面から他方の端面まで延在する。従って、コイルセグメント１３．１は回転子軸Ａより上に位置するセクションと回転子軸Ａより下に位置するセクションを有する。このコイルセグメント１３．１の角度位置を決定するために、その重心Ｓが決定される。この特定の例では、重心Ｓは回転子軸Ａ上に正確に位置するため、回転子軸Ａに直角の重力軸を決定することは困難である。このような場合には、重心を通る中心線ＭＳ１を引き、コイルセグメント１３．１を２つの等しい半部に分割するか、コイルセグメント１３．１の最長辺を決定する。この中心線ＭＳＩは回転子軸Ａとともにコイル平面ＥＳ１を規定する。従って、コイル平面ＥＳＩは回転子軸Ａと直角に位置する。よって、回転子３上のコイルセグメント１３．１の角度位置はコイル平面ＥＳ１を位置決定することによって正確に決定することができる。この手順は他のすべてのコイルセグメント１３．２−１３．７に対して同じであり、関連するコイル平面ＥＳ２−ＥＳ７が決定される。
【００３４】
図４に示すようなタイプの巻線に対しては、これは幾分簡単になる。重心Ｓは回転子軸Ａの上に位置しない。コイルセグメント１３．１は、回転子軸Ａに対してほぼ片側に位置するように重心Ｓに折り曲げ点又は反転点を有し、２つの傾斜部分領域を備える。重力軸ＡＳは正確に重心Ｓを通り、回転子軸Ａに直角である。重力軸ＡＳ１と回転子軸Ａは回転子３上のコイルセグメント１３．１の角度位置を決定するコイル平面ＥＳ１を規定する。例えば、コイルセグメント１３．１が０°の角度を規定する場合、他のコイルセグメント１３．２−１３．７は利用可能な３６０°に亘って所定の角度ステップで分布される。図４に示すタイプの巻線は最も一般的なものの一つである。この場合も手順は他のすべてのコイルセグメントに対して同じであり、関連するコイル平面ＥＳ２−ＥＳ７が決定される。
【００３５】
図４に類似する巻き型内の７つのコイルセグメント１３．１−１３．７と、関連する整流子１４の７つの整流子片１４．１−１４．７との間の配置状態をここで図５を参照して更に詳細に説明する。７つの巻線タップ１８．１−１８．７及び７つのコイルセグメント１３．１−１３．７を有する無鉄心巻線１３の展開図が概略的に示されている。この配置は一例としてコイルセグメント１３．５（太線で示す）を用いて説明される。この概略図において、コイルセグメント１３．５は５つのターンを備える。その第１ターンと最終ターンに巻線タップ１８．５及び１８．６がそれぞれ配置され、巻線タップ１８．６は同時にコイルセグメント１３．６の第１ターンの巻線タップに相当する。同様に、巻線タップ１８．５はコイルセグメント１３．４の最終ターンの巻線タップに相当する。巻線タップ１８．５は整流子片１４．５に電気的に接続される。同様に、巻線タップ１８．６は整流子片１４．６に電気的に接続される。図５の角度表示は、コイルセグメント１３．５の中心が正確に角度０°に配置されていることを示す。整流子片１４．５及び１４．６のブラシ接点面Ｋ５及びＫ６は間隔ＡＫ５を有する。間隔ＡＫ５の中心に正確に形成される距離２等分線ＨＡ５（直線）は回転子軸Ａと直角に交差する（距離２等分線は図５の図紙面に垂直に位置する）。回転子軸Ａと距離２等分線ＨＡ５は２つの整流子片１４．５と１４．６の角度位置を正確に規定する平面ＥＫ５を規定する。この平面ＥＫ５は２つの整流子片１４．５と１４．６との間の中心（本例では正確に０°）を正確に延在するため、コイルセグメント１３．５のコイル平面ＥＳ５に一致する。よって、巻線タップ１８．５及び１８．６からの線も関連する整流子片１４．５及び１４．６へと半径方向に内向きに導くだけでよい。このような配置によれば、コイル平面ＥＳ１−ＥＳ７は関連する整流子片平面ＥＫ１−ＥＫ７に一致する。
【００３６】
図５は２つの整流子ブラシ８．１及び８．２の対応位置も示す。整流子ブラシ８．２は２つの整流子片１４．５及び１４．６と、即ち整流子片１４．５及び１４．６の関連するブラシ接点面Ｋ５及びＫ６に正確に対称に接触する。整流子片１４．５と１４．６の間のコイルセグメント１３．５はブラシ８．２により短絡される。このコイルセグメント１３．５内の電流はブラシ８．１及び８．２の平面内に正確に位置する力を発生する。ブラシ８．１は正確に正反対（１８０°）の位置に配置されているために、ブラシ８．１もこれに影響される。従って、この力はブラシ８．１及び８．２への接触圧力を相殺し、よって電流の変調をもたらす。この帰還のために、振動の増大が起こり得る。巻線タップ１８．２と整流子片１４．１は図に２回示されていることにも注意されたい。円筒状に巻かれた形状の巻線１３ではそれらは一致し、即ち実際には同じ巻線タップ１８．１及び整流子片１４．１である。
【００３７】
固定子２の励磁界は０°で示す方向に向う。つまり、永久磁石４の主磁化方向（図示面に垂直）は従って回転子軸Ａに直角であること意味する。整流子ブラシ８．１及び８．２は従って回転子軸Ａと主磁化方向により規定される平面内で整列する。
【００３８】
図５に示す配置は２極ブラシ整流ＤＣ電気モータの分野において最も一般的な配置の一つである。本発明は、この配置に対して、以下で図６について説明する改善策を提供することを意図している。同一のコンポーネント及び同等の効果について言及する限り、同じ参照番号を用いて上述した説明を更に参照されたい。本発明は、以下に記載される相違点を除いて、図１−図４について記載した原理及び構造を利用することができる。
【００３９】
コイルセグメント１３．１−１３．７は正確に同じ角度位置に配置される。また、固定子２の励磁界は０°で示す方向に向い、即ち永久磁石４の主磁化方向は回転子軸Ａに対して直角に整列する。しかしながら、ここでは整流子１４及び整流子ブラシ８．１及び８．２の回転角度はずらされる。図示の実施形態では、巻線１３に対する回転で行われるその補正角度αは９０°である（＞４５°及び＜１３５°の好ましい範囲内である）。これは、このシステムでは整流子ブラシ８．２が９０°に位置するとき、この時点において短絡されるコイルセグメント１３．５は０°に位置することを意味する。２つの関連する整流子片１４．５及び１４．６はそれぞれ中心で９０°の回転角度に整列するように位置する。同じことが整流子ブラシ８．１にも当てはまり、このシステムではこのとき整流子ブラシ８．１は２７０°に位置する。関連する整流子ブラシ８．１及び８．２を含む整流子全体１４を補正角度αだけ回転させるために、巻線タップ１８．１から１８．７まで、それらの間に配置される電気接続もこの角度に亘って延在しなければならない。このための様々なオプションがこの特定の構成に対して可能である。それらの間に配置された導体は巻線からなり、整流子自体の一部分としてもよく、また別個の要素、例えばＰＣＢ回路で構成してもよい。
【００４０】
この補正角度の回転は、短絡されるコイルセグメント１３．５から出る力を生じ、その力は図紙面（図６）に垂直で、ブラシ８．１及び８．２を押す方向作用せず、その方向に直角の方向に作用するため、整流中接線方向の力として知覚される。これによって、これらの力の比に起因する回転子３の可能な変更によるブラシ接点への影響は大幅に低減され、その結果として電流変調も低減もしくは抑制される。図６に示す配置では、コイル平面ＥＳ１−ＥＳ７は整流子平面ＥＫ１−ＥＫ７に対して回転子軸Ａを中心に９０°回転させて配置されている。
【００４１】
この回転について図７を参照して、回転子３の前面図を用いて、再度より詳細に説明する。図７に示す実施形態はたった５つのコイルセグメント１３．１−１３．５及び５つの整流子片１４．１−１４．５を備える。巻線スリーブ１３の前端面上の巻線タップ１８．１−１８．５も示されている。図から明らかのように、巻線ワイヤは斜めに引き出され、関連する整流子片１４．１−１４．５に接続される。ここでは一例としてタップ１８．２に電気的に接続されている整流子片１４．２について言及する。図にも示されているように、整流子平面ＥＫ２はコイル平面ＥＳ２に対して９０°の補正角度αだけ回転されて配置されている。同じことが他の整流子平面ＥＫ１，ＥＫ３，−ＥＫ５及びそれぞれ関連するコイル平面ＥＳ１，ＥＳ３−ＥＳ５に適用されている。
【符号の説明】
【００４２】
１    ＤＣ電気モータ
２    固定子
３    回転子
４    永久磁石
５    フランジ
６    ヨーク
７    前フランジ
８．１，８．２  整流子ブラシ
９．１，９．２  ボールベアリング
１０    シール
１１    スリーブ
１２    シャフト
１３    巻線
１３．１−１３．１３  コイルセグメント
１４    整流子
１４．１−１４．１３  整流子片
１５    整流子板
１６．１，１６．２  整流子Ｖリング
１７    ギザギザ
１８．１−１８１３  巻線タップ
１９    保護材
Ａ    回転歯軸
ＡＫ１−ＡＫ７  整流子片間隔
ＥＫ１−ＥＫ５  整流子平面
ＥＳ１−ＥＳ７  コイル平面
ＨＡ１−ＨＡ７  距離２等分線
ＭＳ１−ＭＳ７  コイルセグメント中心線
Ｓ    重心
α    補正角度
【図１】
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【図２】
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【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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【外国語明細書】
2017099268000001.pdf