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Die
Erfindung betrifft allgemein einen DC (Direct Current) Bürstenmotor,
der mit Gleichstrom betrieben wird. Insbesondere betrifft die Erfindung
einen Gleichstrommotor (DC Motor), der kompakt und dünn ausgebildet
ist, und der in einem Fahrzeug montiertbar ist, um vorzugsweise
als Antriebsquelle verwendet zu werden, beispielsweise für ein Antiblockierbremssystem
oder ein Traktionssystem.
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Ein
bekannter Gleichstrommotor ist beispielsweise in der JP2001-86719A2
offenbart, in der in 7 ein
innerer Aufbau eines bekannten Gleichstrombürstenmotors gezeigt ist. Wie
in 7 gezeigt, enthält ein Gehäuse 102 einen
Hauptkörper 102a,
der als Joch gekrümmt
ist, und eine Endplatte (Stirnplatte) 102b, die eine Öffnung des
Hauptkörpers 102a abdeckt.
Der Hauptkörper 102a,
der zylindrisch ausgebildet ist, hat einen Bodenbereich, und ein
Nabenbereich 103, der ebenfalls zylindrisch ausgebildet
ist, ist am Zentrumsbereich des Bodenbereichs gebildet. Der Nabenbereich 103 enthält ferner einen
Stufenbereich 103a und einen Bereich 103b mit
kleinem Durchmesser am Ende des Nabenbereichs 103. Eine
Welle 105 eines Ankers 104 ist durch ein erstes
Lager 106a und ein zweites Lager 106b abgestützt, und
das erste Lager 106a, das nahe den Bürsten gebildet ist, ist in
den Bereich 103b mit kleinem Durchmesser eingepasst. Die
Endplatte 102b enthält
einen zylindrischen Nabenbereich 107, der sich an einem
Zentrumsbereich der Endplatte 102b nach innen erstreckt,
und das zweite Lager 106b ist in den zylindrischen Nabenbereich 107 eingepasst.
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Bei
einem derartigen Aufbau vergrößert sich eine
Länge des
Gleichstrommotors in axialer Richtung, mit anderen Worten, eine
Dicke des Gleichstrommotors erhöht
sich um die Dicke der Endplatte 102b aufgrund der Position
der Endplatte 102b, die außen am Hauptkörper 102a angebracht
ist, wie in 7 gezeigt.
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Aufgabe
der Erfindung ist die Schaffung eines Gleichstrommotors, der einen
Aufbau aufweist, mit dem die Länge
des Gleichstrommotors in axialer Richtung reduziert werden kann,
bzw. die Größe des Gleichstrommotors
reduziert werden kann, wobei eine Welle des Gleichstrommotors sicher
an dem Gleichstrommotor rotierbar abgestützt werden kann.
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Die
Lösung
der gestellten Aufgabe ist den Patentansprüchen 1 und 6 zu entnehmen.
Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung enthält ein
Gleichstrommotor ein Gehäuse
(2) mit einer Öffnung
(2a), eine Mehrzahl von Magneten (6), die in dem
Gehäuse
(2) fixiert sind, einen Anker (8), der in dem
Gehäuse
(2) bereitgestellt ist, um relativ zu den Magneten (6)
zu drehen, und einen Kommutator (11) enthält, der
eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist, eine Welle (4)
zur Ausgabe einer Drehung des Ankers (8), ein erstes Lager
(5) zum Lagern der Welle (4) relativ zu dem Gehäuse (2),
einen Bürstenhalter (3),
der in der Öffnung
(2a) des Gehäuses
(2) bereitgestellt ist zum Halten einer Mehrzahl von Bürsten (12),
die gleitbar relativ zu dem Kommutator (11) des Ankers
(8) sind, und ein zweites Lager (7), das an dem
Bürstenlager
(3) bereitgestellt ist, zum Lagern der Welle (4),
damit diese frei rotierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anker (8) einen konkaven Bereich (8a) um eine
Achse des Ankers (8) herum aufweist, und die Bürsten (12),
die relativ zu dem Kommutator (11) gleitbar sind, in dem
konkaven Bereich (8a) bereitgestellt sind.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung enthält ein Gleichstrommotor ein
Gehäuse
(2) mit einer Öffnung
(2a), eine Mehrzahl von Magneten (6), die in dem
Gehäuse
(2) fixiert sind, einen Anker (8), der in dem
Gehäuse
(2) bereitgestellt ist, um relativ zu den Magneten (6)
zu drehen, und der einen Kommutator (11) mit einer Mehrzahl
von Abschnitten aufweist, eine Welle (4) zum Ausgeben einer
Drehung des Ankers (8), ein erstes Lager (5) zum
Lagern der Welle (4) relativ zu dem Gehäuse (2), einen Bürstenhalter
(3), der in der Öffnung
(2a) des Gehäuses
(2) bereitgestellt ist zum Halten einer Mehrzahl von Bürsten (12),
die relativ zu dem Kommutator (11) des Ankers (8)
bewegbar (gleitbar) sind, und ein zweites Lager (7), das
an dem Bürstenhalter
(3) bereitgestellt ist zum Lagern der Welle (4),
damit diese frei drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite
Lager (7) einen inneren Laufring (7a) und einen äußeren Laufring
(7c) aufweist, und ein Befestigungsmittel (13)
an einer äußeren Umfangsfläche des äußeren Laufrings (7c)
bereitgestellt ist zum Einstellen der Position von diesem relativ
zu dem Bürstenhalter
(3).
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Aufgrund
eines derartigen Aufbaus, bei dem die Bürsten (12) innerhalb
des Ankers (8) bereitgestellt sind, kann eine Länge des
Gleichstrommotors (1) in axialer Richtung reduziert und
der Gleichstrommotor (1) verkleinert werden. Der Bürstenhalter
(3) ist ferner an der Öffnung
des Gleichstrommotors (1) bereitgestellt, um mit dem Gehäuse (2)
des Gleichstrommotors (1) integriert zu werden. Die Dicke
des Gleichstrommotors (1) kann folglich reduziert und der Gleichstrommotor
(1) verkleinert werden. Darüber hinaus ist das Befestigungsmittel
(13) an dem äußeren Laufring
(7c) des zweiten Lagers (7) bereitgestellt zum
Bestimmen einer Position des zwei ten Lagers (7) relativ
zu dem Bürstenhalter
(3), der als eine äußere Schale
des DC Motors (1) dient. Mit anderen Worten, ein derartiger
Gleichstrommotor (1), der das Befestigungsmittel (13)
aufweist, kann an einem angetriebenen Bereich unabhängig von
dessen Struktur sicher angebracht werden.
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Die
oben genannten und weitere Merkmale und Eigenschaften der Erfindung
werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten
Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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1 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel;
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4 eine Draufsicht, die einen
inneren Aufbau des Gleichstrommotors gemäß 3 verdeutlicht;
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5 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel;
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6 eine Draufsicht, die einen
inneren Aufbau des Gleichstrommotors gemäß 5 verdeutlicht; und
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7 eine Draufsicht, die einen
inneren Aufbau eines bekannten Gleichstrommotors verdeutlicht.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben. Bei einem Gleichstrommotor gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
wie in 1 gezeigt, enthält ein Gehäuse 2 eines
Gleichstrommotors 1 an dessen einem Ende eine Öffnung 2a und
an dessen anderem Ende einen Bodenbereich 2b. Das Gehäuse 2,
das beispielsweise aus Metall gebildet ist, dient als Joch für eine magnetische
Schaltung des Gleichstrommotors 1. Die Öffnung 2a ist durch
einen Bürstenhalter 3 abgedeckt,
der als Endplatte (Stirnplatte) dient. Der Bodenbereich 2b des
Gehäuses 2 ist
derart pressgeformt, dass ein gekrümmter Bereich 2c,
der in Richtung der Öffnung 2a wegsteht,
gebildet wird, und ein erstes Lager 5 ist innerhalb des
gekrümmten
Bereichs 2c gebildet, zum Lagern einer Welle 4,
die als Ausgangswelle des Gleichstrommotors 1 dient. Das erste
Lager 5 kann alternativ an dem Gehäuse 2 fixiert sein,
um die Welle 4 zu lagern.
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Eine äußere Form
des Bürstenhalters 3,
der beispielsweise aus Harz gebildet ist, ist identisch zu der Form
der Öffnung 2a.
Ein Flansch 3b, der sich in axialer Richtung des Gleichstrommotors 1 erstreckt, ist
an einem Zentrumsbereich 3a des Bürstenhalters 3 gebildet,
und ein zweites Lager 7 ist innerhalb des Flansches 3b bereitgestellt
zum Lagern der Welle 4. Das Lager 7 enthält einen
inneren Laufring 7a, ein Kugellager 7b, einen äußeren Laufring 7c und
eine mechanische Dichtung 7d. Der Aufbau des Lagers ist nicht
auf ein Kugellager beschränkt.
Das Lager kann andere Strukturen aufweisen, solange ein innerer Laufring
und ein äußerer Laufring
vorhanden sind.
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Der
Bürstenhalter 3 ist
gut in die Öffnung 2a des
Gehäuse 2 eingepasst,
um einen Innenraum 1a zu bilden. Magnete 6, die
als Stator dienen, sind in dem Innenraum 1a bereitgestellt
und entlang einer inneren Umfangsfläche 2d des Gehäuses 2 fixiert.
Die Länge
der Magnete 6 in axialer Richtung ist ungefähr gleich
dem Innendurchmesser des Gehäuses 2 in axialer
Richtung. Ein Anker 8 ist in einem Raum bereitgestellt,
der von den Magneten 6 umgeben ist, um zusammen mit der
Welle 4 drehbar zu sein. Der Anker 8, der einen
Rotor bildet, enthält
einen Kern 9 und eine Ankerspule 10. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
enthält
der Kern 9 mehrere Schichten von Eisenplatten, jedoch kann
alternativ ein aus weichem Magnetpulver geformter Körper als
Kern 9 verwendet werden.
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Ein
konkaver Bereich 8a ist ungefähr am Zentrumsbereich des Ankers 8,
der an der Welle 4 fixiert ist, gebildet, der sich in Richtung
Bürstenhalter 3 öffnet. Mit
anderen Worten, der konkave Bereich 8a ist um eine Achse
des Ankers 8 herum gebildet. Ein Kommutator 11,
der eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist und elektrisch mit der
Ankerspule 10 verbunden ist, ist an einer inneren Umfangsfläche des konkaven
Bereichs 8a bereitgestellt. Bürsten 12 sind in dem
konkaven Bereich 8a bereitgestellt, um gleitbar in Eingriff
mit dem Kommutator 11 zu sein. Der Kommutator 11 und
die Bürsten 12 sind
folglich positioniert, um in axialer Richtung in die Länge des
Ankers 8 und des Magneten 6 zu passen.
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Flansche 3c,
die sich in axialer Richtung der Welle 4 erstrecken, sind
an dem Bürstenhalter 3 an der
Ankerseite gebildet. Die Flansche 3c enthalten Bürstenhaltelöcher 3d zum
Aufnehmen und Fixieren der Bürsten 12,
um zu dem Kommutator 11 zu weisen.
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Die
Welle 4 des Gleichstrommotors 1 ist mit einem
angetriebenen Bereich verbunden, beispielsweise einem Antriebsmechanismus 20 eines
Antiblockierbremssystems oder eines Traktionssystems, und mit einem
Montageflansch 2e, der neben der Öffnung 2a des Gehäuses 2 gebildet
ist, über
den der Gleichstrommotor 1 an dem angetriebenen Bereich fixiert
wird. Der Bürstenhalter 3 wird
folglich direkt an einem Gehäuse 21 des
angetriebenen Bereichs befestigt.
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Eine
durchgehende Aushöhlung 7e ist
auf der äußeren Umfangsfläche des äußeren Laufrings 7c des
Lagers 7 gebildet, das an dem Flansch 3b des Bürstenhalters 3 bereitgestellt
ist. Nachdem das Lager 7 an dem Bürstenhalter 3 montiert
ist, wird ein Befestigungsmittel 13 in die Aushöhlung 7e eingepasst,
um das Lager 7 abzustützen.
Das Befestigungsmittel 13 ist speziell zwischen dem Flansch 3b des
Bürstenhalters 3 und
dem Gehäuse 21 des
angetriebenen Bereichs sandwichartig angebracht. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird ein C-Ring als Befestigungsmittel 13 verwendet, jedoch können andere
Befestigungsmittel alternativ an Stelle eines derartigen C-Rings
verwendet werden, solange der äußere Laufring 7c des
Lagers 7 durch ein derartiges Mittel fixiert wird.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei die in 1 verwendeten
Bezugsziffern gleiche Teile in 2 kennzeichnen.
Der Gleichstrommotor gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
hat den gleichen Aufbau, wie der Gleichstrommotor gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel, mit
Ausnahme der Struktur des Flansches 3b des Bürstenhalters 3,
so dass nur die Struktur des Flansches 3b im Folgenden
erklärt
wird.
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Ein
Vorsprung 3e ist an dem Endbereich des Flansches 3b gebildet,
der in Richtung Befestigungsmittel 13, das in der Aushöhlung 7e des äußeren Laufring
s 7c bereitgestellt ist, wegsteht und mit diesem in Eingriff
ist. Ein oberer Rand des Vorsprungs 3e kann verformt sein,
um einen Spalt (Zwischenraum) zwischen dem Gleichstrommotor 1 und
dem angetriebenen Bereich zu überbrücken. Der
Vorsprung 3e ist im Querschnitt dreieckförmig (2), kann jedoch eine andere
gekrümmte
Form aufweisen, beispielsweise eine Kreisform oder eine elliptische
Form, solange der Vorsprung 3e aufgrund eines Eingriffs
zwischen dem Befestigungsmittel 13 und dem angetriebenen
Bereich, an dem der Gleichstrommotor 1 angebracht ist,
verformt werden kann. Der Vorsprung 3e kann auf dem gesamten
Umfang des Flansches 3b des Bürstenhalters 3 bereitgestellt sein,
oder mehrere Vorsprünge 3e können mit
einem Abstand zu einander auf dem Umfang des Flansches 3b gebildet
sein. Wenn der Vorsprung 3e auf dem gesamten Umfang des
Flansches 3b des Bürstenhalters 3 bereitgestellt
ist, kann der Spalt zwischen dem Gleichstrom motor 1 und
dem angetriebenen Bereich über
den gesamten Umfang des Flansches 3b überbrückt werden
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
und dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist eine Länge
des Flansches 3b des Bürstenhalters 3 kleiner
als ein Abstand von einer linken Endfläche des äußeren Laufrings 7c in 1 und in 2 zu einer linken Endfläche des
Befestigungsmittels 13 in 1 und 2, und gleichzeitig ist
ein Abstand von einer Fläche
des Befestigungsmittels 13, mit der das Gehäuse 21 des angetriebenen
Bereichs in Eingriff ist zu einer Fläche des Bürstenhalters 3, mit
der das Gehäuse 21 in
Eingriff ist, kleiner als eine Dicke des Befestigungsmittels 13 in
axialer Richtung, um dadurch den Gleichstrommotor 1 sicher
an dem angetriebenen Bereich zu fixieren.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ein
drittes Ausführungsbeispiel
des Gleichstrommotors gemäß der Erfindung
beschrieben. Ein in 3 und 4 gezeigter Gleichstrommotor enthält mehrere
Magnete 6, die als ein Stator dienen, der an der inneren
Umfangsfläche 2d des
Gehäuses 2 fixiert
ist. Eine Länge
des Magneten 6 in axialer Richtung ist identisch zu dem
Innendurchmesser des Gehäuses 2 in
axialer Richtung. Vier Magnete 6 (Stator) sind in dem Gehäuse 2 angeordnet,
und Räume S
sind zwischen jeweils zwei Magneten 6 und der inneren Umfangsfläche 2d gebildet.
Ein Kondensator C, der als Rauschfilterelement zum Entfernen von Rauschen
dient, ist in dem Raum S angeordnet und mit den Bürsten 12 elektrisch
verbunden.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ein
viertes Ausführungsbeispiel
des Gleichstrommotors gemäß der Erfindung
beschrieben. In den 5 und 6 sind die Positionen des
Bürstenhalters 3,
des Kondensators C und des Lagers 7 gegenüber den
in den 3 und 4 gezeigten Positionen vertauscht.
Die Bürsten 12,
die an dem Zentrumsbereich des Bürstenhalters 3 bereitgestellt
sind, sind durch zusammengedrückte
Spulenfedern 52 vorgespannt, um bewegbar (gleitbar) mit
dem Kommutator 11 in Eingriff zu stehen. Ein Federhalter 53 ist bereitgestellt
zum Halten der Federn 52, die an dem Bürstenhalter 3 bereitgestellt
sind, und zum Abdecken der Öffnung
des Bürstenhalters 3.
Der Federhalter 53 enthält
Flansche 53a zum Halten der Spulenfedern 52, die
die Bürsten 12 vorspannen.
Ein Abdeckungsgehäuse 54 als
Teil des Gehäuses 2 ist
ferner in einen äußeren Umfang
des Gehäuses 2 eingepasst.
Der Federhalter 53 und der Bürstenhalter 3 sind
an dem Gehäuse 2 durch
das Abdeckungsgehäuse 54 befestigt.
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Der
Bürstenhalter 3 enthält einen
Flansch 3a zum Abdecken einer Öffnung 2f des Gehäuses 2, und
eine Aushöhlung 3f an
einem Teil einer Fläche des
Flansches 3a, die zu dem Abdeckungsgehäuse 54 weist. Der
Kondensator C, der mit den Bürsten 12 elektrisch
verbunden ist, zum Filter (entfernen) von Rauschen, ist in der Aushöhlung 3f angeordnet.
Der Kondensator C ist durch einen verlängerten Bereich 53b des
Federhalters 53 an den Bürstenhalter 3 gedrückt. Die
Position des verlängerten
Bereichs 53b des Federhalters 53 ist durch das
Abdeckungsgehäuse 54 bestimmt,
das außen
am Gehäuse 2 positioniert
ist, so dass der Kondensator C innerhalb der Aushöhlung 3f die
auf dem Bürstenhalter 3 gebildet ist,
fixiert ist.
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6 zeigt eine Draufsicht
auf einen Gleichstrommotor, wobei der Bürstenhalter 3, das
Lager 7, die Endplatte 50 und der Federhalter 53 nicht
deutlich zu erkennen sind. Der Kondensator C ist innerhalb der Aushöhlung 3f die
auf dem Bürstenhalter 3 gebildet
ist, befestigt und elektrisch mit einem Teil eines Drahtes W verbunden,
der die Bürste 12 mit
einem Anschluss TM verbindet.