DE102006030721A1 - Electric motor with speed setting - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor, mit einer Anzahl n von Polen (4a-4d), wobei n gerade und größer 2 ist, und einer Anzahl m von Bürsten (1, 2), mit 2 <= m <= n, bei dem eine Anzahl r von zusätzlichen Bürstem (3) zur Geschwindigkeitsstellung mit 1 <= r <= n/2 vorgesehen ist.The present invention relates to an electric motor having a number n of poles (4a-4d), where n is even and greater than 2, and a number m of brushes (1, 2), with 2 <= m <= n, in which a number r of additional brushes (3) for speed setting with 1 <= r <= n / 2 is provided.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor mit Drehzahlstellung.The The present invention relates to an electric motor with speed setting.
Der
Einsatz einer dritten Bürste
zur Geschwindigkeitsstellung bei 2-poligen Motoren ist z.B. bei
Wischermotoren bekannt. Ein solcher Motor ist schematisch in
Weiter ist bei Elektromotoren der Einsatz von 4- und mehrpoligen Motoren mit nur einer Geschwindigkeitsstufe bekannt. Durch die Erhöhung der Polzahl kann aktive Motormasse eingespart werden, denn
- – der Magnetfluss teilt sich in mehrere Teilpfade auf, wodurch die Jochdicke reduziert werden kann,
- – das Ankerquerfeld, das zur Entmagnetisierung der Magnete führt, teilt sich ebenfalls auf mehrere Teilpfade auf, wodurch die Magnetdicke reduziert werden kann, ohne dass eine Entmagnetisierung auftritt, und
- – die Ankerwicklung weist bei höherer Polzahl einen geringeren Wickelschritt auf, was zu einer Verkleinerung der Wickelköpfe und somit zur Einsparung von Kupfer und einer Reduktion der Ankerlänge führt.
- - The magnetic flux is divided into several sub-paths, whereby the yoke thickness can be reduced,
- - The armature transverse field, which leads to the demagnetization of the magnets, is also divided into several sub-paths, whereby the magnetic thickness can be reduced without a demagnetization occurs, and
- - The armature winding has at higher number of poles on a smaller winding step, which leads to a reduction of the winding heads and thus to the saving of copper and a reduction of the anchor length.
Bei dem Design eines 4- und mehrpoligen Motors muss zunächst bei Einsatz einer Schleifenwicklung die Anzahl der Bürsten entsprechend der Erhöhung der Polzahl angepasst werden, d.h. beim Übergang von zwei auf vier Magnetpole muss sich die Anzahl der Bürsten ebenfalls von zwei auf vier erhöhen. Alternativ dazu können jedoch die Kommutatorlamellen, die in einer Ankerposition Kontakt zu den Bürsten gleicher Polarität haben, durch sogenannte Ausgleichsleiter elektrisch verbunden werden. Dadurch kann, bei ausreichender Stromtragfähigkeit der Bürsten, der Motor weiterhin mit nur zwei Bürsten betrieben werden. Solche 4- und mehrpoligen Motoren weisen jedoch nur eine Geschwindigkeitsstufe auf, d.h. sie benötigen eine externe Geschwindigkeitsstellung, z.B. durch Regelung der Spannung oder durch Einsatz von Vorwiderständen, um unterschiedliche Drehzahlstufen zu realisieren.at The design of a 4- and multi-pole motor must first at Using a loop winding, the number of brushes corresponding to the increase in Polzahl be adjusted, i. in the transition from two to four magnetic poles must be the number of brushes also increase from two to four. Alternatively, you can however, the commutator bars that contact in an anchor position to the brushes same polarity have to be electrically connected by so-called balancing conductor. This can, with sufficient current carrying capacity of the brush, the Engine continues with only two brushes operate. However, such 4 and multipole motors have only one speed level, i. they need an external speed setting, e.g. by controlling the voltage or by using series resistors to realize different speed levels.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Elektromotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Vorteile der Hochpoligkeit, nämlich der geringere Stoffeinsatz und Bauraumbedarf, mit der günstigen Methode der Drehzahlstellung durch Einsatz einer dritten Bürste kombiniert wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass bei einem Elektromotor mit einer Anzahl n von Polen, wobei n gerade und größer 2 ist, und einer Anzahl m von Bürsten, mit 2 ≤ m ≤ n, eine Anzahl r von zusätzlichen Bürsten zur Geschwindigkeitsstellung, mit 1 ≤ r ≤ n/2, vorgesehen ist. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß pro Polpaar, das ein Bürstenpaar aufweist, eine zusätzliche Bürste vorgesehen. Ist der Elektromotor so aufgebaut, dass, z.B. durch den Einsatz von Ausgleichsleitern, nicht jedes Polpaar ein Bürstenpaar aufweist, so kann auch die Anzahl der zusätzlichen Bürsten entsprechend reduziert werden. Weiterhin ist auch bei einem Einsatz von Ausgleichsleitern eine höhere Anzahl von Bürsten bis zu der vollen Anzahl n + n/2 von Bürsten möglich, wodurch eine Redundanz gegeben ist. Zusammengefasst weist der erfindungsgemäße Elektromotor bei wenigstens vier Polen eine Anzahl von Zusatzbürsten auf, die wenigstens den ohne den Einsatz von Ausgleichsleitern oder diesen entsprechenden internen Verschaltungen den vorgesehenen Bürstenpaaren zum Antrieb des Motors in nur einer Geschwindigkeitsstufe entspricht. Durch diese Zusatzbürsten) wird dann eine zweite Geschwindigkeitsstufe erreicht. Erfindungsgemäß ist der Einsatz von Ausgleichsleitern zwischen den entsprechenden Kommutatorlamellen bevorzugt, da dann weiterhin eine minimale Anzahl von Bürsten, d.h. insbesondere nur drei Bürsten, benötigt wird und ein Bürstenträger mit sechs oder mehr Bürsten, der insbesondere bei kleinen Motordurchmessern konstruktiv nur schwierig umzusetzen ist, nicht vorgesehen zu werden braucht. Alternativ zu Ausgleichsleitern, die normalerweise bei der Wicklung extra gelegt werden, können auch interne Verschaltungen der entsprechenden Kommutatorlamellen vorgesehen werden, wobei die Verschaltung dann direkt im Kommutator vorgesehen ist.The electric motor according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the advantages of the high pole, namely the lower material consumption and space requirements, combined with the favorable method of speed setting by using a third brush. This is achieved according to the invention in that, in the case of an electric motor with a number n of poles, where n is even and greater than 2, and a number m of brushes with 2 ≦ m ≦ n, a number r of additional brushes for speed setting is 1 ≤ r ≤ n / 2, is provided. In other words, an additional brush is provided according to the invention per pole pair having a pair of brushes. If the electric motor is constructed in such a way that, for example through the use of equalizing conductors, not every pole pair has a pair of brushes, the number of additional brushes can also be correspondingly reduced. Furthermore, even with the use of equalizing conductors, a higher number of brushes up to the full number n + n / 2 of brushes is possible, whereby a redundancy is given. In summary, the electric motor according to the invention has a number of additional brushes in at least four poles, which corresponds at least to the intended brush pairs for driving the motor in only one speed step without the use of equalizing conductors or corresponding internal interconnections. Through these additional brushes) then a second speed level is reached. According to the invention, the use of equalizing conductors between the corresponding commutator bars is preferred because then a minimum number of brushes, ie in particular only three brushes, is required and a brush holder with six or more brushes, which is difficult to implement, especially in small motor diameters, not needs to be provided. As an alternative to equalizing conductors, which are normally applied extra to the winding, it is also possible to provide internal connections of the corresponding commutator bars, the Ver circuit is then provided directly in the commutator.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The under claims show preferred developments of the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor ist vorzugsweise n = 4, d.h. es handelt sich um einen 4-poligen Motor, bei einer Anzahl m von zwei Bürsten und einer Anzahl r von einer zusätzlichen Bürste, d.h. mit Ausgleichsleitern bzw. internen Verschaltungen zwischen entsprechenden Kommutatorlamellen.at the electric motor according to the invention preferably n = 4, i. it is a 4-pole motor, at a number m of two brushes and a number r of an additional one Brush, i.e. with equalization conductors or internal interconnections between corresponding commutator blades.
Weiter bevorzugt umfasst der erfindungsgemäße Elektromotor vierzehn gleichmäßig verteilte Kommutatorlamellen, von denen jeweils gegenüberliegende Kommutatorlamellen durch einen jeweiligen Ausgleichsleiter oder eine interne Verschaltung verbunden sind.Further Preferably, the electric motor according to the invention comprises fourteen uniformly distributed commutator bars, from each opposite Commutator blades through a respective compensation conductor or an internal interconnection are connected.
Bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor sind bevorzugt eine erste Bürste und eine zweite Bürste, über die der Elektromotor in einer ersten Geschwindigkeitsstufe betrieben wird, in einem Winkel von 90° mechanisch zueinander angeordnet, und eine dritte Bürste über die der Elektromotor zusammen mit der zweiten Bürste in einer zweiten Geschwindigkeitsstufe betrieben wird, ist entweder in einer Position zwischen der ersten und der zweiten Bürste oder in einer zu dieser Position um 180° versetzten Position angeordnet. Es ist nach der Erfindung auch möglich, dass die erste Bürste und/oder die zweite Bürste um 180° zu der angegebenen Position versetzt angeordnet sind.at the electric motor according to the invention are preferably a first brush and a second brush over the the electric motor operated at a first speed level becomes mechanical at an angle of 90 ° arranged to each other, and a third brush over which the electric motor together with the second brush operating at a second speed level is either in a position between the first and the second brush or arranged in a position offset by 180 ° to this position. It is also possible according to the invention that the first brush and / or the second brush around 180 ° to the specified position are arranged offset.
Der erfindungsgemäßen Elektromotor ist nicht auf eine Anzahl von vier Polen bei einer Anzahl von drei Bürsten beschränkt. Ebenso können mehr oder weniger als vierzehn gleichmäßig verteilte Kommutatorlamellen vorgesehen werden und der Versatz der Bürsten zueinander kann ebenfalls unterschiedlich sein und hängt von dem gewählten Motordesign ab. Grundsätzlich ist erfindungsgemäß ein 4- und mehrpoliger Motor, der wenigstens ein Bürstenpaar aufweist, mit einer zusätzlichen Bürste für jedes vorgesehene Bürstenpaar versehen. Die zusätzliche Bürste wird entweder in einer Position zwischen den Bürsten des Bürstenpaares oder in einer zu dieser Position um einen bestimmten Winkel versetzten Position angeordnet. Dieser bestimmte Winkel wird durch die Anordnung von Ausgleichsleitern oder internen Verschaltungen bestimmt. In dem Fall, dass gegenüberliegende Kommutatorlamellen durch einen jeweiligen Ausgleichsleiter oder eine jeweilige interne Verschaltung verbunden sind, beträgt er 180°. In dem Fall, dass jeweils drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Kommutatorlamellen mit einem Ausgleichsleiter oder einer internen Verschaltung verbunden sind, beträgt er 120° oder 240°. In anderen Worten wird eine jeweilige dritte Bürste, wenn sie nicht in der Position zwischen den Bürsten des Bürstenpaares angeordnet ist, in einer solchen Position angeordnet, bei der die gleichen Kommutatorlamellen mit Energie versorgt werden, wie wenn die dritte Bürste in der Position zwischen den Bürstenpaares angeordnet wäre. Die Bürsten des Bürstenpaares können ebenfalls entsprechend versetzt angeordnet sein. Wie zuvor erörtert, kann auch im Falle von Ausgleichsleitern oder internen Verschaltungen zur Redundanz eine höhere Anzahl von Bürsten als drei vorgesehen werden. Diese sind dann jeweils in einer der oder mehreren von den Positionen angeordnet, in die die jeweilige dritte Bürste verschoben werden könnte.Of the electric motor according to the invention is not on a number of four poles at a number of three to brush limited. Likewise more or less than fourteen evenly distributed commutator bars can be provided and the offset of the brushes to each other can also be different and hang from the chosen one Motor design from. in principle is a 4- and multipolar motor having at least one pair of brushes, with a additional brush for each provided brush pair Mistake. The extra brush will either in a position between the brushes of the brush pair or in one too this position offset by a certain angle position arranged. This particular angle is determined by the arrangement of equalizing conductors or internal interconnections. In the case that opposite Commutator blades through a respective compensation conductor or a respective internal interconnection are connected, it is 180 °. By doing Case, each three evenly over the circumference Distributed commutator blades with a balancing conductor or a internal interconnection, it is 120 ° or 240 °. In other words, one becomes respective third brush, if it is not located in the position between the brushes of the brush pair, arranged in such a position, where the same commutator bars be energized as if the third brush in the position between the brushes pair arranged would. The to brush of the brush pair can also be arranged offset accordingly. As previously discussed, can also in the case of equalizing conductors or internal interconnections for redundancy, a higher one Number of brushes be provided as three. These are then each in one of or several of the positions in which the respective third brush could be moved.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:following becomes a preferred embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Nachfolgend
werden unter Bezugnahme der
Bei
den bevorzugten Ausführungsbeispielen handelt
es sich um 4-polige Wischermotoren mit Ausgleichsleitern. Das Statorpaket
hat jeweils vierzehn Nuten, entsprechend hat der Kommutator vierzehn Kommutatorlamellen
In
dem ersten in
Claims (4)
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