BRPI0920033B1

BRPI0920033B1 - motor elétrico e motor de redução

Info

Publication number: BRPI0920033B1
Application number: BRPI0920033-9A
Authority: BR
Inventors: Sakata Kenji; Takakusagi Ryuichi; Saito Tatsuyuki; Kimura Toshiyuki; Kawashima Yoshichika
Original assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2019-11-19
Also published as: US20130278107A1; RU2520937C2; US20130293054A1; US8643247B2; WO2010041448A1; EP3007338A2; JP5853051B2; US8618712B2; US20130221779A1; EP2339725A4; EP2339725B1; EP3007338A3; CN103560638B; CN103560638A; US20110198954A1; CN102171912B; RU2013141791A; JP2014150724A; EP3007338B1; RU2011114810A

Abstract

motor elétrico e motor de redução a presente invenção refere-se a um motor no qual é fornecido um comutador (10) com fios de conexão que colocam em curto-circuito seg- mentos equipotenciais; escovas (21) são constituídas por uma escova de baixa velocidade (21a), uma escova de alta velocidade (21b) e uma escova comum (21c) usada em comum pelas escovas de baixa velocidade e de alta velocidade e são justapostas ao longo da direção circunferencial. a largura circunferencial da escova 0jv2) da escova de alta velocidade é determinada para ser menor do que a largura circunferencial da escova 0jv1) da escova de baixa velocidade. a escova de alta velocidade e a escova de baixa velocidade são formadas de modo que o contato deslizante simultâneo com os segmentos equipotenciais (15) possa ser evitado. adicionalmente os núcleos de induzido (8) são fornecidos de modo que a pluralidade de dentes (12) seja ponto simétrica em volta de um eixo rotativo (3) a intervalos iguais na direção circunferencial, e os dentes e fendas (13) sejam formados para existir alternadamente em intervalos de 90 graus na direção circunferencial. em virtude da configuração acima, vibração e ruído podem ser reduzidos ao mesmo tempo em que se alcança miniaturização e alto desempenho de um motor.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MOTOR ELÉTRICO E MOTOR DE REDUÇÃO.

Campo da Técnica

A presente invenção refere-se a um motor elétrico montado em, por exemplo, um veículo, e um motor de redução que usa o mesmo.

É reivindicada prioridade no Pedido de Patente Japonês de No. 2008-260987 depositado em 7 de outubro de 2008, cujos conteúdos são incorporados neste documento por referência.

Antecedentes da Técnica

Motores elétricos com escovas têm sido convencionalmente usados com frequência como motores de limpadores para um automóvel. Neste tipo de motor elétrico, é disposta uma pluralidade de imãs permanentes em intervalos iguais na direção circunferencial na superfície periférica interna de uma armação cilíndrica, e um induzido é suportado rotacionalmente dentro destes imãs permanentes. O induzido tem um núcleo de induzido no qual uma pluralidade de dentes é formada em uma forma radial. Uma pluralidade de fendas longas é formada na direção axial entre os respectivos dentes, e são formadas bobinas de fios de enrolamento entre as fendas com intervalos predeterminados através de um método de sobreposição de enrolamento. As bobinas são conectadas eletricamente a um comutador que é ajustado e fixado ao eixo rotativo a partir do exterior para ficar adjacente ao núcleo do induzido.

O comutador tem uma pluralidade de segmentos, que são peças de metal, dispostos na direção circunferencial em um estado mutuamente isolado, e uma extremidade inicial do enrolamento e uma extremidade final do enrolamento de uma bobina são conectadas a cada segmento. Adicionalmente, os segmentos são conectados às escovas, respectivamente, para assim serem capazes de contato deslizante com os segmentos, e é fornecida energia elétrica para as respectivas bobinas através das escovas. Também, é formado um campo magnético em uma bobina para a qual é fornecida energia elétrica, e um eixo rotativo é acionado por uma força magnética atrativa ou repulsiva gerada entre os magnetos permanentes da armação.

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Aqui, recentemente, a partir das necessidades de pequeno tamanho e alto desempenho do motor de limpador, é descrita uma técnica para obter múltiplos polos nos quais a quantidade de polos magnéticos é 4 (a quantidade de pares de polos é 2) e múltiplas fendas, alcançando alto desempenho em um motor, dispondo quatro escovas em intervalos iguais na direção circunferencial, e tornando a velocidade do motor variável (por exemplo, referir-se ao Documento de Patente 1).

No motor do documento de Patente 1, a quantidade de uma corrente elétrica a ser fornecida a uma bobina em cada modo de um modo BAIXO, um modo MÉDIO, e um modo ALTO é mudada mudando os padrões de energização das quatro escovas. Através desta configuração, a frequência rotacional do motor em cada modo pode ser mudada enquanto alimentando um motor no qual a quantidade de polos magnéticos é 4, e são obtidas múltiplas fendas.

Documentos da Técnica Anterior

Documento de Patente

Documento de Patente 1 Pedido de Patente Japonesa Não Examinado. Primeira Publicação N° 2006-353019

Descrição Invenção

Problema a ser solucionado pela invenção

Entretanto, no motor descrito acima, intervalos são respectivamente formados entre os quatro magnetos permanentes dispostos na armação. Desta maneira, mudanças no fluxo magnético aumentam entre o lado de imã permanente e os intervalos com ambas as extremidades circunferenciais de cada imã permanente como uma borda. Por esta razão, quando cada dente passa através de ambas as extremidades circunferenciais de cada imã permanente, uma força magnética atrativa ou repulsiva que atua no dente muda grandemente, e, portanto é gerado torque de borda. Como resultado, a vibração e o ruído do motor elétrico aumentam.

A invenção foi feita em vista das circunstâncias descritas acima, e o objetivo da mesma é fornecer um motor elétrico de velocidade variável e um motor de redução que possam reduzir vibração e ruído ao mesmo tempo

3/20 em que alcançam miniaturização e alto desempenho.

Meios para solucionar o problema

A invenção refere-se a um motor elétrico que inclui uma armação cuja quantidade de pares de polos é 2, e um induzido assentado rotacionalmente à armação. Um induzido inclui um eixo rotativo assentado na armação; um núcleo do induzido preso ao eixo rotativo e que tem uma pluralidade de dentes que se estendem em uma forma radial para a direção radial e que permitem que as bobinas sejam enroladas em volta dos mesmos, e uma pluralidade de fendas formadas entre os dentes que se estendem ao longo da direção axial, e um comutador fornecido no eixo rotativo para ser adjacente ao núcleo do induzido, e que tem uma pluralidade de segmentos dispostos na direção circunferencial. Escovas que fornecem energia elétrica às bobinas através dos segmentos entram em contato deslizante com os segmentos. Em uma primeira invenção relacionada à invenção, o comutador é provido de membros de curto-circuito que colocam em curto-circuito segmentos equipotenciais. Adicionalmente, as escovas são constituídas por três escovas de uma escova de baixa velocidade, uma escova de alta velocidade e uma escova comum usada em comum pelas escovas de baixa velocidade e de alta velocidade e justapostas ao longo da direção circunferencial. A largura circunferencial da escova de alta velocidade é ajustada para ser menor do que a largura circunferencial da escova de baixa velocidade e a escova de alta velocidade e a escova de baixa velocidade são formadas de modo que o contato deslizante simultâneo com os segmentos equipotenciais possa ser evitado. Adicionalmente, os núcleos de induzido são fornecidos de modo que a pluralidade de dentes seja ponto simétrica em volta do eixo rotativo a intervalos iguais na direção circunferencial, e os dentes e fendas são formados para existir alternadamente em intervalos de 90 graus na direção circunferencial.

Em uma segunda invenção relacionada à invenção, a quantidade da pluralidade de dentes e da pluralidade de fendas é ajustada para qualquer uma de 7 vezes, 9 vezes e 11 vezes a quantidade de pares de polos.

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Em uma terceira invenção relacionada com a invenção, o diâmetro externo do comutador é determinado dentro de uma amplitude de 20 mm ou mais e 30 mm ou menos.

Em uma quarta invenção relacionada à invenção, as larguras circunferenciais da escova de baixa velocidade e da escova comum são determinadas dentro de uma amplitude de 2,5 mm ou mais e 5 mm ou menos.

Em uma quinta invenção relacionada à invenção, a largura circunferencial da escova de alta velocidade é determinada para uma amplitude que é igual ou maior do que 1,5 mm e menor do que 2,5 mm.

Adicionalmente, uma sexta invenção relacionada à invenção fornece um motor de redução que inclui o motor elétrico de acordo com qualquer uma das primeira a quinta invenções acima, um eixo do sem fim acoplado ao eixo rotativo do motor elétrico, e uma engrenagem sem fim que engrena com o eixo do sem fim.

Efeitos da Invenção

Na invenção, os núcleos do induzido são fornecidos de modo que a pluralidade de dentes seja ponto simétrica em volta do eixo rotativo em intervalos iguais na direção circunferencial, e os dentes e fendas sejam formados para existir alternadamente em intervalos de 90 graus na direção circunferencial. Consequentemente, em um caso onde a quantidade de pares de polos é 2, o relacionamento posicionai relativo entre um polo-N e um dente e uma fenda que defrontam este polo-N e o relacionamento posicionai relativo entre um polo-S e um dente e uma fenda que defrontam este polo-S podem ser mudados.

Por esta razão, a temporização de geração de torque de borda gerado em um dente (fenda) que passa através de um polo N, e a temporização de geração do torque de borda gerado em um dente (fenda) que passa através de um polo S pode ser alterada. Consequentemente, o torque de borda de todo o induzido diminui, e é possível reduzir a vibração e ruído do motor elétrico.

Adicionalmente, determinando a quantidade da pluralidade de dentes e da pluralidade de fendas em qualquer um de 7 vezes, 9 vezes e 11

5/20 vezes a quantidade de pares de polos, múltiplas fendas podem ser formadas ao mesmo tempo em que se reduz a vibração e ruído. Por esta razão, podem ser fornecidos um motor elétrico e um motor de redução de alto desempenho.

Além disso, uma vez que as escovas são constituídas por três escovas de uma escova de baixa velocidade, uma escova de alta velocidade, e uma escova comum usada em comum pelas escovas de baixa velocidade e de alta velocidade, com respeito a fazer a velocidade variável, a quantidade de peças pode ser reduzida quando comparada a técnica relacionada.

Além disso, a largura circunferencial da escova de alta velocidade é determinada para ser menor do que a largura circunferencial da escova de alta velocidade, e a escova de alta velocidade e a escova de baixa velocidade são formadas para evitar contato deslizante simultâneo com segmentos equipotenciais. Por esta razão, a largura circunferencial dos segmentos é diminuída comparada a técnica relacionada, e a miniaturização do comutador é alcançada facilmente. Como resultado, pode ser alcançada a miniaturização de todo o motor elétrico.

Aqui em um caso onde o motor elétrico é acionado rotativamente a baixa velocidade, quando a escova de alta velocidade que não é usada entra em contato deslizante com um segmento, pode ser causada uma diferença na quantidade de bobinas de um circuito elétrico equivalente e pode ocorrer variação nas correntes elétricas que fluem através das respectivas bobinas. Deste modo, a vibração e ruído do motor elétrico podem aumentar.

Entretanto, a influência da escova de alta velocidade durante o acionamento rotacional baixo pode ser reduzida através da determinação de que a largura circunferencial da escova de alta velocidade seja menor do que a largura circunferencial da escova de baixa velocidade. Por esta razão, podem ser fornecidos um motor elétrico e um motor de redução com menos vibração e ruído.

Breve Descrição das Figuras [figura 1] A figura 1 é uma vista plana de um motor de redução

6/20 em uma modalidade da invenção.

[figura 2] A figura 2 é uma vista de corte longitudinal do motor de redução na modalidade da invenção.

[figura 3] A figura 3 é uma vista de corte de um motor elétrico na modalidade da invenção.

[figura 4] A figura 4 é uma vista como vista a partir da seta A da figura 2.

[figura 5] A figura 5 é uma vista desenvolvida de um induzido na modalidade da invenção.

Melhor modo para realizar a invenção

A seguir, será descrita uma modalidade da invenção com referências às figuras.

Como mostrado nas figuras 1 a 3, um motor de redução 1 é usado como, por exemplo, um motor de limpador de um automóvel, e inclui um motor elétrico e um mecanismo de redução 4 acoplado ao eixo rotativo 3 do motor elétrico 2.

O motor elétrico 2 tem uma armação tubular com base e um induzido 6 fornecido rotativamente dentro da armação 5.

Uma parte tubular 53 da armação 5 é formada substancialmente na forma de um cilindro, e quatro segmentos de imã de tipo permanente 7 são dispostos em intervalos iguais em uma direção circunferencial na superfície periférica interna da parte tubular de modo que os polos magnéticos se tornam alternados. Ou seja, a quantidade de pares de polos dos magnetos permanentes 7 fornecidos na armação 5 é determinado como 2.

O centro radial de uma parede de fundo (parte de extremidade) 51 da armação 5 é formada com uma parte de cubo 19 que se projeta axialmente para fora, e na parte de cubo 19 é fornecido um mancai 18 para assentar uma extremidade do eixo rotativo 3. Adicionalmente, a superfície externa da armação 5 é pintada em preto. Através desta pintura preta, a quantidade de calor liberada pela armação 5 para o exterior pode ser aumentada, e a elevação de temperatura do motor elétrico 2 pode ser reduzida.

Uma abertura 53a da parte tubular 53 é provida de uma parte de

7/20 flange externo 52. A parte de flange externo 52 é formada com um furo de parafuso (não mostrado). Um parafuso 24 é inserido através deste furo de parafuso, e a armação 5 é apertada e fixada ao mecanismo de redução 4 quando o parafuso é atarraxado dentro de um furo de parafuso (não mostrado) formado em uma caixa de engrenagem 23 (que será descrito abaixo) do mecanismo de redução 4.

O induzido 6 é ajustado no eixo rotativo 3 a partir de fora, e inclui um núcleo de induzido fixo 8, boninas do induzido 9 enroladas em volta do núcleo do induzido 8, e um comutador 10 disposto na outra extremidade do eixo rotativo 3. Cada núcleo de induzido 8 é formado através de laminação de placas (núcleo laminado) feito de um material magnético prensado através de um trabalho de prensa ou algo semelhante na direção axial ou formação por pressão (núcleo de pó) de pó magnético macio, e tem um corpo de núcleo 11 substancialmente anelar.

Dezoito dentes 12, que são substancialmente em forma de T em uma vista plana axial, são fornecidos em uma forma radial em intervalos iguais ao longo da direção circunferencial em uma parte de periferia externa do corpo do núcleo 11. Cada dente 12 é constituído por uma parte de tambor de enrolamento 31 que se estende radialmente e tem um fio de enrolamento 14 enrolado em sua volta, e uma parte de parede periférica 32 que é fornecida na ponta da parte de tambor de enrolamento 31 e se estende para se tornar simétrica com respeito à parte de tambor de enrolamento 31. Ou seja, a parte de parede periférica 32 fornecida na ponta do dente 12 constitui a superfície de periferia externa do núcleo do induzido 8, e a parte de parede periférica 32 é posta em um estado onde a parte de parede periférica defronta um imã permanente 7.

Dezoito fendas cauda de andorinha 13 são fornecidas entre os dentes adjacentes 12 fornecendo os dentes 12 em uma forma radial na parte de periferia externa do corpo do núcleo 11. As fendas 13 se estendem ao longo da direção axial, e são formadas em intervalos iguais ao longo da direção circunferencial.

Um fio de enrolamento revestido de laca 14 é inserido através

8/20 das fendas 13, e o fio de enrolamento 14 é enrolado em volta da parte de tambor de enrolamento 31 do dente 12 através de um isolador (não mostrado) que é um material isolante. Deste modo, uma pluralidade de bobinas de induzido 9 são formadas na periferia externa do núcleo do induzido 8.

Aqui, quando os dezoito dentes 12 são formados em intervalos iguais ao longo da direção circunferencial, todos os dentes 12 e fendas 13 existem ponto simetricamente em volta do eixo rotativo 3. Por outro lado, os dentes 12 e fendas 13 existem alternadamente em um relacionamento posicionai com intervalos de 90 graus na direção circunferencial.

Ou seja, uma vez que quatro magnetos permanentes 7 (a quantidade de polos magnéticos é quatro) são fornecidos na presente modalidade, a quantidade de pares de polos é dois, e os dezoito dentes 12 (fendas 13) são fornecidos com respeito a estes. Ou seja, a quantidade de dentes 12 (fendas 13) é determinada para ser 9 vezes a quantidade de pares de polos.

Adicionalmente, todos os dentes 12 e fendas 13 são ponto simétricos em volta do eixo rotativo 3, e os dentes 12 e as fendas 13 existem alternadamente em um relacionamento posicionai com intervalos de 90 graus na direção circunferencial. Deste modo o relacionamento posicionai relativo entre um polo-N de imã permanente 7 e cada dente 12 que defronta este imã e o relacionamento posicionai entre um polo-S de imã permanente 7 e cada dente 12 que defronta este imã são trazidos para o estado de ter se deslocado por uma distância equivalente a metade da largura de uma fenda 13 ao longo da direção circunferencial.

O comutador 10 é inserido a partir do exterior e fixado próximo a extremidade do eixo rotativo 3 contrária a do núcleo do induzido. Dezoito segmentos 15 formados de um material condutivo são presos à superfície periférica externa do comutador 10. Os segmentos 15 são feitos de uma peça semelhante a uma placa de metal que é longa na direção axial, e são fixados em paralelo em intervalos iguais ao longo da direção circunferencial em um estado onde os segmentos são isolados um do outro. O diâmetro externo D1 do comutador 10 é determinado dentro de uma amplitude de 20 mm ou mais e 30 mm ou menos.

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Um elevador 16 que é arqueado em uma forma dobrada para o lado do diâmetro externo é formado integralmente na extremidade de cada segmento 15 no lado do núcleo do induzido 8. Um fio de enrolamento 14 que se torna uma extremidade inicial de enrolamento e uma extremidade final de enrolamento de uma bobina de induzido 9 é fixado em volta do elevador 16, e o fio de enrolamento 14 é fixado ao elevador 16 através de fusão ou algo semelhante. Deste modo, um segmento 15 e uma bobina de induzido 9 que correspondem a este segmento são conectados eletricamente um ao outro.

Adicionalmente, os fios de conexão 40 são respectivamente fixados em volta dos elevadores 15 que correspondem a segmentos equipotenciais 15, ou seja, segmentos 15 (cada par de segmentos 15 separado por nove posições na presente modalidade) que são voltados um para o outro em volta do eixo rotativo 3, e os fios de conexão 40 são fixados aos elevadores 16 através de fusão ou algo semelhante (referência a figura 5). Os fios de conexão 40 são fornecidos para colocar em curto-circuito os segmentos equipotenciais 15 um ao outro, e são dispostos entre o comutador 10 e o núcleo do induzido 8.

O comutador 10 configurado deste modo é trazido para um estado onde o comutador defronta a caixa de engrenagens 23 do mecanismo de redução 4. A caixa de engrenagem 23 é constituída por um corpo de caixa 42 que é formado substancialmente na forma de uma caixa que tem uma abertura 42a em uma face da mesma e aloja um grupo de engrenagens 41 do mecanismo de redução 4, e uma tampa que bloqueia abertura 42a do corpo da caixa 42. Uma parte de alojamento da escova 22 é formada no lado do corpo da caixa 42 do motor elétrico 2, e o comutador 10 do motor elétrico 2 defronta a parte de alojamento da escova.

Como mostrado nas figuras 2 a 4, parte de alojamento da escova 22 tem formato côncavo e é formado no lado da caixa de engrenagem 23 do motor elétrico 2. Uma parede periférica 30 da parte de alojamento da escova 22 é formada para ter uma seção transversal substancialmente oval, e é constituída por paredes planares 30a e paredes arqueadas 30b.

Uma tampa 33, que é formada na forma de um tubo que tem

10/20 uma seção transversal substancialmente oval para corresponder a parte de alojamento da escova, é fornecida dentro da parte de alojamento da escova 22. A tampa 33 também tem paredes planares 33a e paredes arqueadas 33b. Além disso, um suporte de apoio 34 formado para corresponder a tampa 33 é fornecido dentro da tampa 33. O suporte de apoio 34 é apertado e fixado a parede lateral 42b do corpo da caixa 42 através de parafusos 35.

Suportes de escova 36 são fornecidos em três locais ao longo da direção circunferencial no suporte de apoio 34. As escovas 21 são suportadas dentro dos suportes de escova 36, respectivamente, para sobressaírem e retraírem dos suportes de escova em um estado onde as escovas são reguladas através de molas S, respectivamente. Uma vez que as pontas das escovas 21 são reguladas pelas molas S, as pontas das escovas entram em contato deslizante com o comutador 10, e a energia elétrica (não mostrada) do exterior é fornecida para o comutador 10 através das escovas 21.

As escovas são constituídas por uma escova de baixa velocidade 21a e uma escova de alta velocidade 21b, que são conectadas ao lado do anodo, e uma escova comum 21c que é usada em comum pela escova de baixa velocidade 21a ou pela escova de alta velocidade 21b, e é conectada ao lado do catodo. A escova de baixa velocidade 21a e a escova comum 21c são mutuamente dispostas a um intervalo de 180° em ângulo elétrico, ou seja, a um intervalo de 90° na direção circunferencial em ângulo mecânico. Entretanto, a escova de alta velocidade 21b é disposta afastada da escova de baixa velocidade 21a por um ângulo α na direção circunferencial. Adicionalmente, embora a presente modalidade descreva que a escova comum 21c seja usada como o lado do catodo, e a escova de baixa velocidade 21a e a escova de alta velocidade 21b sejam usadas como o lado do anodo, o lado do anodo e o lado do catodo podem ser invertidos.

Na presente modalidade, o valor de resistência elétrica da escova de alta velocidade 21a é determinado para ser duas ou mais vezes maior do que os valores de resistência elétrica da escova de baixa velocidade 21a e da escova comum 21c. Portanto, o valor de corrente pode ser reduzido quando uma corrente elétrica é fornecida para as bobinas do induzido 9 a

11/20 partir da escova de alta velocidade 21a. Deste modo, quando uma corrente elétrica é fornecida para as bobinas do induzido 9 a partir da escova de alta velocidade 21a e o induzido 6 do motor elétrico 2 está girando em alta velocidade, o valor da corrente de uma corrente alta (corrente de bloqueio) fornecida para as bobinas do induzido 9 podem ser reduzidas em um caso onde a rotação do induzido 6 é parada (bloqueada) por uma carga externa. Portanto, qualquer dano a um elemento para proteger um circuito elétrico, tal como um fusível fornecido em um dispositivo de acionamento do motor, podem ser evitados antecipadamente.

Aqui, uma vez que os segmentos equipotenciais 15 do comutador 10, ou seja, os segmentos 15 que são voltados um para o outro em volta do eixo rotativo 3, são colocados em curto-circuito pelos fios de conexão 40, é possível fornecer energia elétrica mesmo aos segmentos com os quais as escovas 21 não entram em contato deslizante. Consequentemente, a escova de alta velocidade 21b existe em uma posição que é avançada por um ângulo Θ com respeito à escova de baixa velocidade 21a. Adicionalmente, na presente modalidade, o ângulo θ é determinado para ser de 30 graus.

Dispondo as respectivas escovas 21a a 21c desta forma, as partes da tampa 33 e o suporte de apoio 34 onde as escovas 21a a 21c não existem podem ser retiradas. Ou seja, a tampa 33 pode ser formada para ter uma seção transversal substancialmente oval, e a escova de baixa velocidade 21a e a escova comum 21c podem ser dispostas próximas às partes de conexão das paredes planares 33a e das paredes arqueadas 33b. Por outro lado, a escova de alta velocidade 21b pode ser disposta na parede arqueada 33b da tampa 33 oposta aos locais da tampa 33 nos quais a escova de baixa velocidade 21a e a escova comum 21c são dispostas, em volta do eixo rotativo 3. Por esta razão, a parte de alojamento da escova 22 pode ser formada para ter uma seção transversal substancialmente oval, e é possível achatar a parte de alojamento 22.

Adicionalmente, como mostrado em detalhes na figura 3, as larguras circunferenciais das escovas W1 pelas quais as escovas de baixa velocidade 21a e escova comum 21c entram em contato deslizante com o co

12/20 mutador 10 são determinadas para serem praticamente as mesmas. Ao contrário, a largura circunferencial da escova W2 pela qual a escova de alta velocidade 21b entra em contato deslizante com o comutador 10 é determinada para ser menor do que a largura de escova W1 da escova de baixa velocidade 21a. Especificamente, quando o diâmetro externo do comutador 10 é determinado dentro da amplitude de 20 mm ou mais e 30 mm ou menos, as larguras de escova W1 da escova de baixa velocidade 21a e da escova comum 21c são determinadas dentro de uma amplitude de 2,5 mm ou mais e 5 mm ou menos. Por outro lado, a largura de escova W2 da escova de alta velocidade 21b é determinada para uma amplitude que é igual ou maior do que 1,5 mm e menor do que 2,5 mm.

Determinando as larguras das escovas W1 da escova de baixa velocidade 21a e da escova comum 21c, e a largura de escova W2 da escova de alta velocidade 21b desta forma, é possível evitar uma situação onde a escova de baixa velocidade 21a e a escova de alta velocidade 21b entrem em contato deslizante com o mesmo segmento 15 simultaneamente.

Isto é, por exemplo, a escova de baixa velocidade 21a existe mesmo em uma posição ponto simétrica com respeito à mesma em volta do eixo rotativo 3 através de um fio de conexão 40 conectado ao comutador 10 (referência a uma linha pontilhada dupla na figura 3). Neste caso, o espaçamento entre a escova de baixa velocidade 21a e a escova de alta velocidade 21b se torna aproximadamente o mesmo que o espaçamento entre os segmentos adjacentes 15, 15. Entretanto, uma vez que a largura da escova W2 da escova de alta velocidade 21b é determinada para ser menor do que a largura da escova W1 da escova de baixa velocidade 21a, é possível evitar uma situação onde a escova de baixa velocidade 21a e a escova de alta velocidade 21b entrem em contato deslizante com o mesmo segmento 15 simultaneamente.

Também acontece o mesmo entre a escova de alta velocidade 21b e a escova comum 21c. Ou seja, a escova de alta velocidade 21b existe mesmo em uma posição ponto simétrica com respeito à mesma em volta do eixo rotativo 3 através de um fio de conexão 40 conectado ao comutador 10.

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Entretanto, uma vez que a largura da escova W2 da escova de alta velocidade 21b é determinada para ser menor do que a largura da escova W1 da escova comum 21c, é possível evitar uma situação em que a escova de alta velocidade 21b e a escova comum 21c entrem em contato deslizante com o mesmo segmento 15 simultaneamente,

Como mostrado nas figuras 1 e 2, o grupo de engrenagens 41 alojadas no corpo da caixa 42 da caixa de engrenagem 23 é constituído por um eixo sem fim 25 acoplado ao eixo rotativo 3 do motor elétrico 2, uma engrenagem graduada 26 que engrena com o eixo do sem fim 25, e uma roda dentada que engrena com a engrenagem graduada 26. O eixo do sem fim 25 tem uma extremidade acoplada ao eixo rotativo 3 e a outra extremidade assentada rotativamente no corpo da caixa 42. A engrenagem graduada 26 é obtida pela formação integral de uma engrenagem sem fim 28 que engrena com o eixo do sem fim 25, e uma engrenagem de menor diâmetro 29 que é formada para ter um diâmetro menor do que a engrenagem sem fim 28.

Um eixo tensor 61 é ajustado por pressão dentro do centro radial da engrenagem graduada 26. O eixo tensor 61 se projeta para o lado oposto a engrenagem de menor diâmetro 29, e esta extremidade projetada 61a é assentada rotativamente no corpo da caixa 42. Por outro lado, a ponta da engrenagem de menor diâmetro 29 que existe no lado oposto da extremidade 61a do eixo tensor 61 é assentada rotativamente na tampa 43. Desta forma, a engrenagem graduada 26 é trazida para um estado onde ambas as extremidades da mesma são assentadas ao corpo da caixa 42 e a tampa 43.

A engrenagem sem fim 27 engrena com a engrenagem de menor diâmetro 29 da engrenagem graduada 26. A parte de cubo 61 é formada no centro radial da engrenagem sem fim 27 para se projetar em direção ao lado da tampa 43. A parte do cubo 54 é suportada rotativamente pela tampa 43. Adicionalmente, um eixo de saída 62 é ajustado por pressão dentro da parte do cubo 65. O eixo de saída 62 se projeta de uma parede de fundo (parte da extremidade) 42c do corpo da caixa 42. A parte de cubo 63 é formada na parte da parede de fundo 42c do corpo da caixa 42 que corresponde ao eixo de saída 62 para se projetar para fora. A parte de cubo 63 é pro

14/20 vida de um mancai deslizante 64 para assentar rotativamente o eixo de saída 62.

A parte do eixo de saída 62 que se projeta do corpo da caixa 42 é formada com uma parte afunilada 66 que é afunilada gradualmente em direção a ponta. A parte afunilada 66 é formada com recorte serrilhado 67. Deste modo, por exemplo, um mecanismo externo para acionar um limpador ou algo semelhante e o eixo de saída 62 podem ser acoplados.

Adicionalmente, um conector 68 é fornecido na parede lateral 42b do corpo da caixa 42 para se projetar ao longo da direção axial do eixo rotativo 3. O conector 68 é fornecido para fornecer a energia elétrica externa para o motor elétrico 2. Uma porta receptora 69 do conector 68 é provida de um terminal de conexão 70, e o terminal de conexão 70 é conectado eletricamente às escovas 21 (21a a 21c) do motor elétrico 2. Portanto, a energia elétrica externa é fornecida para o comutador 10 através das escovas 21.

Além disso, um assento de parafuso 71 para apertar e fixar a tampa 43 é formado integralmente com uma borda de abertura do corpo da caixa 42. Um assento de fixação 73, que tem um furo de parafuso (não mostrado) através do qual o parafuso 72 pode ser inserido, é formado integralmente na parte do corpo da caixa 42 da tampa 43 que corresponde ao assento de parafuso 71. Conforme o parafuso é inserido através do assento de fixação 73, e o parafuso 72 é atarraxado para dentro do assento de parafuso 71 do corpo da caixa 42. Por meio de que a tampa 43 é apertada e fixada ao corpo da caixa 42.

Adicionalmente, a tampa 43 é provida de um substrato de distribuição de energia 74 para conectar eletricamente o terminal de conexão 70 do conector 68 e as escovas 21 do motor elétrico 2. O substrato de distribuição de energia 74 é formado com um padrão (não mostrado) que tem um papel de um fio condutor.

A seguir, será descrita a estrutura para enrolamento do fio de enrolamento 14 em volta do núcleo do induzido 8 do induzido 6 com referência a figura 5.

A figura 5 é uma vista desenvolvida do induzido 6, e um espaço

15/20 entre os dentes adjacentes 12 é equivalente a fenda 13. Adicionalmente, nos desenhos seguintes, os respectivos segmentos 15 e os respectivos dentes serão descritos com numerais de referência dados a eles.

Como mostrado em detalhes neste desenho, os segmentos equipotenciais 15 são colocados em curto-circuito através de fios de conexão 40. Isto é, na presente modalidade, todos os nonos segmentos 15 (por exemplo, um primeiro segmento 15 e o décimo segmento 15) são colocados em curto-circuito através de fios de conexão 40, respectivamente.

Aqui, o fio de enrolamento 14 é constituído por um primeiro fio condutivo 110 e um segundo fio condutivo 120. Adicionalmente, na figura 5, o primeiro fio condutivo 110 é mostrado por linhas sólidas, e o segundo fio condutivo 120 é mostrado por linhas quebradas.

O primeiro fio condutivo 110 é enrolado na direção para frente entre cada par arbitrário de fendas 13 e 13 separadas por três posições, e é enrolado na direção para trás entre as fendas 13 e 13 que são deslocadas por 90 graus, respectivamente, na direção circunferencial a partir das fendas arbitrárias 13 e 13, em que deste modo forma os primeiro ao nono fios de enrolamento 161 ao 169.

O segundo fio condutivo 120 é enrolado na direção para frente entre cada par arbitrário de fendas 13 e 13 separadas por três posições, e é enrolado na direção para trás entre as fendas 13 e 13 que são deslocadas por 90 graus, respectivamente, na direção circunferencial a partir das fendas arbitrárias 13 e 13, em que deste modo formam outros primeiro ao nono fios de enrolamento 171 ao 179.

Os primeiro ao nono fios de enrolamento (161 para 169) e os outros primeiro para o nono fios de enrolamento (171 para 179) existem em posições que são respectivamente ponto simétricas em volta do eixo rotativo

3.

Ou seja, o primeiro fio de enrolamento 161 formado pelo primeiro fio condutivo 110 e o outro primeiro fio de enrolamento condutivo 171 formado pelo segundo fio condutivo 120 existem em posições que são voltadas uma para a outra em volta do eixo rotativo 3, e um primeiro par de fios de

16/20 enrolamento é formado pelo fio de enrolamento 161 e o fio de enrolamento 171. De maneira similar, um segundo par de fios de enrolamento (162, 172), um terceiro par de fios de enrolamento (163, 173), um quarto par de fios de enrolamento (164, 174), um quinto par de fios de enrolamento (165, 175), um sexto par de fios de enrolamento (166, 176), um sétimo par de fios de enrolamento (167, 177), um oitavo par de fios de enrolamento (168, 178), e um nono par de fios de enrolamento (169, 179) são formados pelo segundo até o nono fios de enrolamento 162 a 169 e os outros segundo ao nono fios de enrolamento 172 a 179, respectivamente.

O primeiro ao nono fios de enrolamento 161 a 169 são conectados em uma série através de nove fios de conexão 40, respectivamente. Por outro lado, os outros primeiro ao nono fios de enrolamento 171 a 179 são conectados em uma série através de nove fios de conexão 40, respectivamente. Uma extremidade inicial de enrolamento e uma extremidade final de enrolamento dos fios de enrolamento 161 a 179 são conectadas entre os segmentos adjacentes 15 e 15. Os primeiro ao nono fios de enrolamento 161 a 169 e os outros primeiro ao nono fios de enrolamento 171 a 179, que são formados entre as fendas 13, respectivamente, deste modo, podem ser enrolados, por exemplo, com o uso de uma máquina de enrolamento tipo de duplo volante ou semelhante.

A seguir, será descrita a operação de redução do motor 1.

Primeiro, durante o acionamento de baixa rotação, no motor elétrico 2 do motor de redução 1, a energia elétrica é fornecida para a escova comum 21c e a escova de baixa velocidade 21a. Neste momento, os campos magnéticos gerados nas bobinas do induzido 9 enroladas em volta do núcleo do induzido 8, e as forças magnéticas atrativas ou repulsivas são geradas entre os campos magnéticos e os imãs permanentes 7 fornecidos na armação 5 para acionar o eixo rotativo 3. Por outro lado, durante o acionamento de alta rotação, o motor elétrico 2 é avançado pela escova de alta velocidade 21b, e opera a velocidade rotacional maior do que aquela durante o acionamento de baixa rotação.

Quando o eixo rotacional 3 é acionado, o acionamento é trans17/20 mitido para o eixo de saída 62 através do mecanismo de redução 4. Uma vez que um mecanismo externo para acionar um limpador ou algo semelhante é acoplado ao eixo de saída 62, o mecanismo externo opera a baixa velocidade ou opera a uma alta velocidade de acordo com a rotação do eixo de saída 62.

Adicionalmente, todos os dentes 12 e fendas 13 do motor elétrico 2 são ponto simétricos em volta do eixo rotativo 3, e os dentes 12 e fendas 13 existem alternadamente em um relacionamento posicionai com intervalos de 90 graus na direção circunferencial, ou seja, em um intervalo de 180 graus em ângulo elétrico. Deste modo, o relacionamento posicionai relativo entre um polo -N de imã permanente 7 e cada dente 12 que defronta este imã e o relacionamento posicionai relativo entre um polo -S de imã permanente 7 e cada dente 12 que defronta este imã é colocado no estado de ter desviado por uma distância equivalente e metade da largura de uma fenda 13 ao longo da direção circunferencial.

Por esta razão o momento da geração do torque de borda de um dente 12 da parte que corresponde a um polo N e o momento da geração do torque de borda de um dente 12 da parte que corresponde ao polo S são deslocados um do outro. Portanto, o torque de borda do motor elétrico 2 diminui.

Adicionalmente, uma vez que a energia elétrica é fornecida pela escova comum 21c e pela escova de baixa velocidade 21a durante acionamento de baixa rotação, não é fornecida energia elétrica para a escova de alta velocidade 21b, e é acarretado um estado não energizado. Por esta razão, quando a escova de alta velocidade 21b existe para transpor entre segmentos adjacentes 15 e 15, os segmentos 15 e 15 são colocados em curto-circuito pela escova de alta velocidade 21b. Também o fio de enrolamento 14 conectado aos segmentos colocados em curto-circuito 15 e 15 apenas se torna um circuito fechado. Como resultado, é provocada uma diferença na quantidade de bobinas de um circuito elétrico equivalente.

Neste momento, uma vez que passa fluxo magnético através do fio de enrolamento 14 que se torna um circuito fechado pela escova de alta

18/20 velocidade 21b, uma tensão induzida (força eletromotriz contrária) é gerada no fio de enrolamento 14 devido a uma mudança neste fluxo magnético.

Uma corrente elétrica em uma direção oposta à direção energizada flui momentaneamente devido a esta tensão induzida (força eletromotriz contrária), e a comutação deteriora. Isto aumentará uma oscilação do torque.

Entretanto, na presente modalidade, as larguras de escova W1 da escova de baixa velocidade 21a e da escova comum 21c na direção circunferencial são determinadas para ser quase iguais uma a outra, e a largura circunferencial da escova W2 da escova de alta velocidade 21b é determinada para ser menor do que a largura da escova W1 da escova de baixa velocidade 21a (referência a figura 3). Por esta razão, o tempo que a escova de alta velocidade 21b coloca em curto-circuito segmentos adjacentes 15 e 15 pode ser determinado, e a corrente elétrica que flui para dentro do fio de enrolamento 14 no qual um circuito fechado foi formado pela escova de alta velocidade 21b pode ser reduzida.

Por outro lado, uma vez que a energia elétrica é fornecida pela escova comum 21c e a escova de alta velocidade 21b durante acionamento de alta rotação, não é fornecida energia elétrica para a escova de baixa velocidade 21a, e é acarretado um estado não energizado. Entretanto, uma vez que uma tensão induzida (força eletromotriz contrária) que deteriora a comutação não é facilmente gerada na escova de baixa velocidade 21a, a escova de baixa velocidade 21a tem quase nenhuma influência durante acionamento de alta rotação.

Consequentemente, de acordo com a modalidade descrita acima, a quantidade de pares de polos é 2, ou seja, a quantidade de polos magnéticos é quatro, e são formadas múltiplas fendas (as quantidades de fendas são 7 vezes, 9 vezes, e 11 vezes a quantidade de pares de polos). Assim, o torque de borda pode ser reduzido mesmo no motor elétrico de velocidade variável 2. Por esta razão, é possível reduzir a vibração e ruído do motor elétrico 2 (motor de redução 1).

Particularmente, um aumento na oscilação do torque que resulta da escova de alta velocidade 21b pode ser reduzido durante o acionamento

19/20 de baixa velocidade rotacional com o uso de alta frequência, quando comparada com durante o acionamento de alta velocidade rotacional. Por esta razão, é possível reduzir adicionalmente a vibração e ruído do motor elétrico 2 durante acionamento de rotação baixa.

Adicionalmente, determinando a largura circunferencial de escova W2 da escova de alta velocidade 21b para ser menor do que as larguras circunferenciais de escova W1 da escova de baixa velocidade e escova comum 21c, é possível evitar uma situação onde a escova de baixa velocidade 21a e a escova de alta velocidade 21b entram em contato deslizante com o mesmo segmento 15 simultaneamente. Por esta razão, é possível fornecer um motor elétrico de alto desempenho de pequeno tamanho 2 com múltiplas fendas.

Além disso, como o motor de redução 1 é constituído pelo motor elétrico 2, e o mecanismo de redução 4 acoplado ao eixo rotativo 3 do motor elétrico 2, é possível alcançar miniaturização e alto desempenho do motor de redução 1.

Adicionalmente, deve ser entendido que a invenção não é limitada a modalidade descrita acima, mas várias modificações podem ser feitas á modalidade descrita acima sem se afastar do escopo da invenção.

Adicionalmente, o caso onde o núcleo do induzido 8 do motor elétrico 2 é provido de dezoito dentes 12, e a quantidade de dentes 12 é determinada para ser 9 vezes a quantidade de pares de polos foi descrita na modalidade descrita acima. Entretanto, a quantidade de dentes 12 não é limitada a esta. Em um caso onde alto desempenho pelas múltiplas fendas do motor elétrico 2 é levada em consideração, é desejável determinar a quantidade de dentes 12 para qualquer uma de 7 vezes, 9 vezes, e 11 vezes a quantidade de pares de polos.

Aplicabilidade Industrial

Como descrito acima, de acordo com a invenção, é possível fornecer um motor elétrico de velocidade variável e um motor de redução que pode reduzir a vibração e ruído ao mesmo tempo em que se alcança miniaturização e alto desempenho.

20/20

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

1: MOTOR DE REDUÇÃO

2: MOTOR ELÉTRICO

3: EIXO ROTATIVO

4: MECANISMO DE REDUÇÃO

5: ARMAÇÃO

6: INDUZIDO

7: IMÃ PERMANENTE (POLO MAGNÉTICO)

8: NÚCLEO DO INDUZIDO

9: BOBINA DO INDUZIDO (BOBINA)

10: COMUTADOR

12: DENTE

13: FENDA

14: FIO DE ENROLAMENTO (BOBINA)

15: SEGMENTO

21: ESCOVA

21a: ESCOVA DE BAIXA VELOCIDADE

21b: ESCOVA DE ALTA VELOCIDADE

21c: ESCOVA COMUM

25: EIXO SEM FIM

28: ENGRENAGEM SEM FIM

40: FIO DE CONEXÃO (MEMBRO DE CURTO-CIRCUITO)

D1: DIÂMETRO EXTERNO

W1, W2: LARGURA DAS ESCOVAS

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Motor elétrico (2) compreendendo:

uma armação (5) sendo fornecida com um ímã permanente (7) cuja quantidade de pares de polos é 2; e um induzido (6) assentado rotacionalmente à armação (5), em que o induzido (6) inclui:

um eixo rotativo (3) assentado na armação (5);

um núcleo do induzido (8) preso ao eixo rotativo (3) e tendo uma pluralidade de dentes (12) que se estendem em uma forma radial para a direção radial e que permitem que as bobinas sejam enroladas em volta dos mesmos, e uma pluralidade de fendas (13) formadas entre os dentes (12) e que se estendem ao longo de uma direção axial do eixo rotativo (3);

uma bobina de induzido (9) sendo enrolada ao redor do núcleo do induzido (8); e um comutador (10) fornecido no eixo rotativo (3) para ser adjacente ao núcleo do induzido (8), e tendo uma pluralidade de segmentos (15) dispostos na direção circunferencial ao redor do eixo rotativo (3);

em que são fornecidas escovas (21) que proporcionam energia elétrica às bobinas através dos segmentos (15) entram em contato deslizante com os segmentos (15), em que um fio de conexão (40) é provido de membros de curtocircuito entre o comutador (10) e a bobina de induzido (9) que colocam em curto-circuito segmentos equipotenciais (15) do comutador (10), em que a bobina de armadura (9) inclui uma pluralidade de fios de enrolamento (14) compostos por um primeiro fio condutor e uma pluralidade de outros fios de enrolamento compostos de um segundo fio condutor, em que a pluralidade de fios de enrolamento compostos pelo primeiro fio condutor e a pluralidade de outros fios de enrolamento compostos pelo segundo fio condutor são dispostos simétricos em ponto ao redor do eixo rotativo (3),

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2/3 em que as bobinas incluem uma bobina e uma outra bobina, em que uma bobina é configurada de modo que cada um da pluralidade de fios de enrolamento compostos pelo primeiro fio condutor e a pluralidade de outros fios de enrolamento compostos pelo segundo fio condutor são passados arbitrariamente através da primeira fenda (13) e da segunda fenda (13) e enrolada em torno dos dentes (12) posicionados entre a primeira fenda (13) e a segunda fenda (13) em uma direção para frente, e em que a outra bobina é configurada de forma que cada fio de enrolamento composto pelo primeiro fio condutor e a pluralidade de outros fios de enrolamento compostos pelo segundo fio condutor são passados arbitrariamente através da segunda fenda (13) e da terceira fenda (13), e enrolados ao redor dos dentes (12) posicionados entre a segunda fenda (13) e a terceira fenda (13) na direção para trás, em que as escovas (21) são constituídas por três escovas (21) dentre uma escova de baixa velocidade (21a), uma escova de alta velocidade (21b) e uma escova comum (21c) usada em comum pelas escovas de baixa velocidade (21a) e de alta velocidade (21b) e justapostas ao longo da direção circunferencial, em que a largura circunferencial da escova de alta velocidade (21b) é determinada para ser menor do que a largura circunferencial da escova de baixa velocidade (21a), e a escova de alta velocidade (21b) e a escova de baixa velocidade (21a) são formadas de modo que o contato deslizante simultâneo com os segmentos equipotenciais (15) possa ser evitado, caracterizado pelo fato de que os núcleos de induzido (8) são fornecidos de modo que a pluralidade de dentes (12) seja ponto simétrica em volta do eixo rotativo (3) a intervalos iguais na direção circunferencial, e os dentes (12) e fendas (13) sejam formados para existir alternadamente em intervalos de 90 graus na direção circunferencial.

2. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade da pluralidade de dentes (12) e da pluralidade de fendas (13) é ajustada para qualquer uma dentre 7 vezes, 9 vezes e

11 vezes a quantidade de pares de polos.

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3. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o diâmetro externo (D1) do comutador (10) é determinado para ser de 20 mm ou mais e 30 mm ou menos.
4. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza-
5 do pelo fato de que as larguras circunferenciais da escova de baixa velocidade (21a) e da escova comum (21c) são determinadas para serem de 2,5 mm ou mais e 5 mm ou menos.

5. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a largura circunferencial da escova de alta velocidade

10 (21b) é determinada para uma amplitude que é igual ou maior do que 1,5 mm ou mais e menor do que 2,5 mm.
6. Motor de redução (1) compreendendo:

o motor elétrico (2) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende:

15 um eixo do sem fim (25) acoplado ao eixo rotativo (3) do motor elétrico (2), e uma engrenagem sem fim (28) que engrena com o eixo do sem fim (25).