DE102012105735A1 - Elektromotor - Google Patents

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DE102012105735A1
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Li Sheng Liu
Yue Li
Hong Jian Zhang
Bao Ting Liu
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Johnson Electric International AG
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Johnson Electric SA
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Abstract

Ein Gleichstrom-Bürstenmotor hat einen ersten Verbindungsbereich und einen zweiten Verbindungsbereich für die jeweilige Verbindung einer positiven und einer negativen Elektrode einer Gleichstromquelle, einen Ständer mit einer N Phasen entsprechenden Anzahl von Spulen, einen Läufer, eine Stromumwandlungsvorrichtung und eine Funkenunterdrückungsschaltung. Die Funkenunterdrückungsschaltung hat N Zweige. Jeder Zweig hat eine erste Diode und eine zweite Diode, wobei die Kathode der ersten Diode und die Anode der zweiten Diode jeweils mit dem ersten Verbindungsbereich und dem zweiten Verbindungsbereich verbunden sind und wobei die Anode der ersten Diode und die Kathode der zweiten Diode mit einer entsprechenden Phase verbunden sind.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft Elektromotoren und insbesondere einen Gleichstrommotor mit einem Kommutator und einem Permanentmagnetläufer.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gleichstrommotoren mit einem Permanentmagnetläufer, gewickelten Ständerspulen, einem Kommutator und Bürsten sind allgemein bekannt, wie das die japanische Patentpublikation JP4-200259 zeigt. Der Kommutator dient zur Umwandlung der Gleichstromenergie in Wechselstromenergie mit einer Anzahl von Phasen, um die die Ständerspulen mit Strom zu versorgen. Die Unterdrückung von Elektrorauschen ist bei solchen Motoren ein wesentliches Thema, wenn die Leistung der Motoren erhöht wird. Als Elemente zur Rauschunterdrückung werden normalerweise Drosseln verwendet, die jedoch häufig relativ groß sind, um eine annehmbare Rauschunterdrückung zu erzielen, so dass dadurch auch der Motor größer wird.
  • Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Motors, der die vorstehend genannten Problem lösen oder zumindest mildern kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor angegeben, umfassend: einen Ständer mit einer N Phasen entsprechenden Mehrzahl von Spulen; einen Läufer mit einer Welle und P Permanentmagnetpolen; einen Kommutator mit zwei leitenden Schleifringen, P Lamellen, die mit den Schleifringen elektrisch verbunden sind, und einen Isolierkörper, der an der Welle befestigt ist und die Schleifringe sowie die Lamellen trägt, wobei die Lamellen entlang der Umfangsrichtung des Kommutators gleich beabstandet sind; zwei erste Bürsten, die jeweils für einen elektrischen Schleifkontakt mit dem ersten und dem zweiten Schleifring angeordnet sind; N zweite Bürsten, die mit den N Phasen elektrisch verbunden und für einen elektrischen Schleifkontakt mit den Lamellen angeordnet sind; und eine Funkenunterdrückungsschaltung, die N Zweige umfasst, wobei jeder Zweig eine erste Diode und eine zweite Diode aufweist, wobei die Kathode der ersten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit einem positiven Anschluss einer Gleichstromquelle angeordnet ist, wobei die Anode der zweiten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit einem negativen Anschluss der Gleichstromquelle angeordnet ist, und wobei die Anode der ersten Diode und die Kathode der zweiten Diode miteinander und mit einer entsprechenden Phase verbunden sind.
  • Vorzugsweise umfasst der Motor ferner P Widerstände, wobei jeder Widerstand jeweils in einem Spalt zwischen benachbarten Lamellen angeordnet, mit den benachbarten Lamellen elektrisch verbunden ist und eine Kontaktfläche hat, die angeordnet ist für einen elektrischen Kontakt mit der zweiten Bürste, wenn sich der Läufer dreht.
  • Vorzugsweise beträgt der Widerstandswert der Widerstände mehr als das Dreifache des Widerstandswerts der Spulen des Ständers.
  • Vorzugsweise hat der Kommutator eine zylindrische Bürstenkontaktfläche, die durch die Schleifringe und die Lamellen gebildet wird und sich entlang der axialen Richtung der Welle erstreckt.
  • Vorzugsweise hat der Kommutator eine ebene Bürstenkontaktfläche, die durch die Schleifringe und die Lamellen gebildet wird und sich in einer zur Welle senkrechten Richtung erstreckt.
  • Vorzugsweise hat der Kommutator eine zylindrische Bürstenkontaktfläche, die durch die Lamellen gebildet wird und sich entlang der axialen Richtung der Welle erstreckt; und der Kommutator hat auch zwei ebene Bürstenkontaktflächen, die durch die Schleifringe gebildet werden und sich in einer zur Welle senkrechten Richtung erstrecken.
  • Vorzugsweise ist die Breite jeder Lamelle in der Umfangsrichtung der Welle im Wesentlichen gleich der Bogenlänge, die dem mechanischen Winkel des Motors minus der Summe der Breite der zweiten Bürste und einer Abstandsbreite entspricht.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Elektromotor angegeben, umfassend: einen Ständer mit einer N Phasen entsprechenden Mehrzahl von Spulen; einen Läufer mit einer Welle und P Permanentmagnetpolen; einen Kommutator mit N Schleifringen, N Lamellen, die mit den jeweiligen Schleifringen elektrisch verbunden sind, und einem Isolierkörper, der an der Welle befestigt ist und die Schleifringe sowie die Lamellen trägt, wobei die Lamellen in Umfangsrichtung des Kommutators gleich beabstandet sind; zwei erste Bürsten, die jeweils für einen elektrischen Schleifkontakt mit den Lamellen angeordnet sind; N zweite Bürsten, die mit den N Phasen elektrisch verbunden und für einen elektrischen Schleifkontakt mit den Schleifringen angeordnet sind; und eine Funkenunterdrückungsschaltung, die N Zweige umfasst, wobei jeder Zweig eine erste Diode und eine zweite Diode aufweist, wobei die Kathode der ersten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit der positiven Elektrode einer Gleichstromquelle angeordnet ist, wobei die Anode der zweiten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit der negativen Elektrode der Gleichstromquelle angeordnet ist, und wobei die Anode der ersten Diode und die Kathode der zweiten Diode mit einer entsprechenden Phase verbunden sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein Elektromotor angegeben, umfassend: einen ersten Verbindungsbereich für die Verbindung einer positiven Elektrode einer Gleichstromquelle, einen zweiten Verbindungsbereich für die Verbindung einer negativen Elektrode der Gleichstromquelle; einen Ständer mit einer Mehrzahl von Spulen, die den N Phasen entsprechen; einen Läufer, der in dem Ständer aufgenommen ist und eine Mehrzahl von Polen aufweist; eine Stromumwandlungsvorrichtung, die elektrisch zwischen die Verbindungsbereiche und die Phasen geschaltet ist, zur Kommutierung des von der Stromquelle gelieferten Gleichstroms in N Phasen eines Wechselstroms und zur Verbindung der N Phasenströme mit den jeweiligen Spulen des Ständers; und eine Funkenunterdrückungsschaltung, die N Zweige umfasst, wobei jeder Zweig eine erste Diode und eine zweite Diode aufweist, wobei die Kathode der ersten Diode und die Anode der zweiten Diode jeweils mit dem ersten Verbindungsbereich und mit dem zweiten Verbindungsbereich verbunden sind und wobei die Anode der ersten Diode und die Kathode der zweiten Diode mit einer entsprechenden Phase verbunden sind.
  • Vorzugsweise sind die Pole des Läufers Permanentmagnetpole.
  • Wenn in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine zweite Bürste von einer Lamelle getrennt wird, fließt die induzierte elektromotorische Kraft, die durch die Spule erzeugt wird, die mit dieser getrennten zweiten Bürste verbunden ist, über den Zweig der Funkenunterdrückungsschaltung zur Stromquelle. Auf diese Weise wird die induzierte elektromotorische Kraft unterdrückt, so dass dadurch auch eine Funkenbildung unterdrückt oder sogar eliminiert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels erläutert, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, tragen in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, die gleichen Bezugszeichen. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind allgemein im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
  • 1 ist eine Ansicht eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Motor einen Kommutator und eine Anzahl von Bürsten aufweist;
  • 2 ist eine Endansicht des Motors von 1;
  • 3 ist eine Ansicht des Kommutators und der Bürsten des Motors von 1;
  • 4 ist ein Diagramm eines elektrischen Schaltkreises des Motors von 1;
  • 5 ist eine Ansicht eines alternativen Kommutators für den Motor von 1, gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine Ansicht eines weiteren alternativen Kommutators und einer Anzahl von Bürsten für den Motor von 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 7 ist eine Ansicht eines weiteren alternativen Kommutators und einer Anzahl von Bürsten für den Motor von 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es wird auf die 1 bis 4 Bezug genommen. Ein Gleichstrom-Bürstenmotor (DC-Motor) 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Ständer 10, einen Läufer 20, einen Kommutator 30, eine Funkenunterdrückungsschaltung 40, zwei erste Bürsten 50 und drei zweite Bürsten 60.
  • Der Ständer 10 hat ein kreisförmiges Joch 12, sechs Zähne 14 und sechs Spulen 16. Die Zähne 14 springen in gleichen Abständen von der Innenfläche des Jochs 12 vor. Die Spulen 16 entsprechen drei Phasen A, B, C und sind um die entsprechenden Zähne 14 gewickelt, wobei pro Spule ein Zahn vorgesehen ist. Die Spulen 16 bilden eine Sternschaltung, was bedeutet, dass ein erstes Ende jeder Spule 16 mit einer jeweiligen zweiten Bürste 60 verbunden ist, während die zweiten Enden der Spulen 16 miteinander verbunden sind. Gemäß einer Alternative bilden die Spulen 16 eine Deltaschaltung, was bedeutet, dass eine Spule 16 jeweils zwischen zwei zweite Bürsten 60 geschaltet ist. Vorzugsweise sind die Spulen 16 aus Aluminiumdraht hergestellt.
  • Der Läufer 20 ist in dem Ständer 10 angeordnet und hat eine Welle 22 und zwei Pole 24. Vorzugsweise sind die Pole 24 Permanentmagnetpole, die optional radial polarisiert sind, und sie sind in Umfangsrichtung abstandsgleich an der Welle 22 befestigt, in der typischen Weise über einen Läuferkern, so dass die Polarität der Magnetpole 24 unterschiedlich ist, d. h. ein Pol ist ein magnetischer Nordpol und der andere Pol ein magnetischer Südpol. Vorzugsweise sind die Magnetpole 24 des Läufers 20 durch einen einzelnen Ringmagnet gebildet, der zwei Pole mit alternierender Polarität aufweist, die in Umfangsrichtung um den Läufer 20 beabstandet sind. Gemäß einer Alternative kann der Läufer mehr als zwei Magnetpole aufweisen, die durch den Ringmagnet gebildet werden, der eine Anzahl von Polen mit alternierender Polarität aufweist, die in Umfangsrichtung um den Läufer 20 beabstandet sind.
  • Der Kommutator 30 ist an der Welle 22 befestigt und hat einen Isolierkörper 31, der eine Anzahl von Kommutator-Elementen trägt, unter anderem einen ersten leitenden Schleifring 32, eine erste Lamelle 34, einen zweiten leitenden Schleifring 36 und eine zweite Lamelle 38. Der erste und der zweite Schleifring 32 und 36 sind entlang der Welle beabstandet. Die erste und die zweite Lamelle 34, 38 erstrecken sich jeweils axial von dem ersten und dem zweiten Schleifring 32, 36 in Richtung auf den zweiten und den ersten Schleifring 36, 32. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Lamelle 34, 38 als Stanzteil jeweils einteilig mit dem ersten und dem zweiten Ring 32, 36 ausgebildet. Die erste und die zweite Lamelle 34, 38 sind alternierend in gleichen Abständen in Umfangsrichtung der Welle 22 angeordnet. Die erste Lamelle 34 ist von der zweiten Lamelle 38 elektrisch isoliert.
  • Die Funkenunterdrückungsschaltung 40 hat drei Zweige 42, die den drei Phasen A, B und C entsprechen. Jeder Zweig 42 hat eine erste Diode D1 und eine zweite Diode D2. Die Anode der ersten Diode D1 und die Kathode der zweiten Diode D2 sind mit einer entsprechenden Phase verbunden. Die Kathode der ersten Diode D1 ist mit der ersten Bürste 50 verbunden, die mit der positiven Elektrode einer Stromquelle verbunden ist. Die Anode der zweiten Diode D2 ist mit der ersten Bürste 50 verbunden, die mit der negativen Elektrode der Stromquelle verbunden ist.
  • Die beiden ersten Bürsten 50 erstrecken sich radial, so dass jeweils ein kontinuierlicher Schleifkontakt mit dem ersten und dem zweiten Schleifring 32, 36 hergestellt wird. Die drei zweiten Bürsten 60 sind axial zwischen den beiden ersten Bürsten 50 angeordnet. Die drei zweiten Bürsten 60 sind entlang der Umfangsrichtung des Kommutators 30 gleich beabstandet, so dass ein Schleifkontakt mit der ersten Lamelle 34 und der zweiten Lamelle 38 hergestellt wird, wenn sich der Läufer 20 dreht. Das bedeutet, dass der eingeschlossene Winkel zwischen benachbarten Bürsten 60 bis 120 Grad beträgt.
  • Die Breite der ersten Lamelle und der zweiten Lamelle 34, 38 ist in Umfangsrichtung der Welle 22 gemessen etwa gleich der Bogenlänge, die dem mechanischen Winkel des Motors minus der Summe der Breite einer zweiten Bürste 60 und einer für die Vermeidung von Stromkurzschlüssen konfigurierten Abstandsbreite entspricht. Der mechanische Winkel ist gleich dem elektrischen Winkel geteilt durch die halbe Anzahl von Magnetpolen 24, und der elektrische Winkel ist gleich 120 Grad oder 180 Grad. Der Abstand zwischen der ersten Lamelle 34 und der zweiten Lamelle 38 ist größer als die Breite der zweiten Bürste 60, um zu verhindern, dass die zweite Bürste 60 gleichzeitig die erste und die zweite Lamelle 34, 38 verbindet. Die Breite der ersten oder der zweiten Lamelle 34, 38 ist größer als das Ergebnis des eingeschlossenen Winkels zwischen benachbarten zweiten Bürsten 60 minus der Breite der zweiten Bürste 60, so dass die erste oder die zweite Lamelle 34, 38 für einen gleichzeitigen Kontakt mit zwei benachbarten zweiten Bürsten 60 geeignet ist.
  • Im Betriebszustand wird Gleichstrom von einer Gleichstromquelle (nicht gezeigt) über Stromleitungen 53, die ersten Bürsten 50, den Kommutator 30 und die zweiten Bürsten 60 in Reihe zu den Spulen 16 geleitet, so dass die Spulen 16 Magnetfelder erzeugen. Die durch diese Magnetfelder erzeugte Kraft setzt den Läufer 20 in Drehung. Während der Drehung wird der Gleichstrom durch den Kommutator 30 in einen Dreiphasen-Wechselstrom (AC) umgewandelt, der zu den Spulen 16 geleitet wird, um den Läufer 20 in Drehung zu halten. In dem Moment, in dem die zweite Bürste 60 von der ersten oder der zweiten Lamelle 34, 38 getrennt wird, wird eine induzierte elektromagnetische Kraft durch die Spule 16 erzeugt, die aufgrund der starken Änderung des Stroms mit dieser getrennten zweiten Bürste 60 verbunden wird. In diesem Fall wird die erste Diode D1, die mit dieser getrennten zweiten Bürste 60 verbunden ist, durch die Kraft der induzierten elektromotorischen Kraft aktiviert, wenn vor dieser Trennung Strom von dem Verbindungspunkt der drei Phasen zu der getrennten zweiten Bürste 60 geflossen ist, oder es wird die zweite Diode D2, die mit dieser getrennten zweiten Bürste 60 verbunden ist, durch die Kraft der induzierten elektromotorischen Kraft aktiviert, wenn vor der Trennung Strom von der getrennten zweiten Bürste 60 zu dem Verbindungspunkt der drei Phasen geflossen ist. Auf diese Weise fließt ein Teil der induzierten elektromotorischen Kraft zur Stromquelle, wodurch die induzierte elektromotorische Kraft unterdrückt wird, so dass folglich auch Funken unterdrückt oder sogar eliminiert werden.
  • In alternativen Ausführungsformen kann der Motor 1 ferner zwei Widerstände 70 aufweisen. Jeder Widerstand 70 ist vorzugsweise über zwei einander gegenüberliegende, dem Isolierkörper 31 zugewandte Enden einer seiner Flächen mit der ersten und der zweiten Lamelle 34, 38 elektrisch verbunden.
  • Die beiden Widerstände 70 sind entlang des Weges der zweiten Bürsten 60 und an den beiden Spalten zwischen der ersten Lamelle 34 und der zweiten Lamelle 38 angeordnet. Jeder Widerstand 70 hat eine Kontaktfläche 72, die von dem Isolierkörper 31 abgewandt ist, und ist konfiguriert für den elektrischen Kontakt mit den zweiten Bürsten 60, wenn sich der Läufer 20 dreht. Der Abstand zwischen dem Widerstand 70 und der ersten oder der zweiten Lamelle 34, 38 ist kleiner als die Breite der zweiten Bürsten 60. Auf diese Weise befindet sich im Betriebszustand eine zweite Bürste 60 zum Zeitpunkt ihrer Trennung von der ersten oder der zweiten Lamelle 34, 38 bereits in Kontakt mit der Kontaktfläche des Widerstands 70, wodurch ein Teil der induzierten elektromotorischen Kraft der Reihe nach über den Widerstand 70 und die erste und die zweite Lamelle 34, 38 zur Stromquelle zurückfließen kann. Vorzugsweise beträgt der Widerstandswert des Widerstands 70 mehr als das Dreifache des Widerstandswerts der Spulen 16 des Ständers.
  • In der vorliegenden Ausführungsform hat der Motor 1 zwei Magnetpole 24, drei Phasen und drei Zweige 42, die den drei Phasen entsprechen. Die Anzahl der Magnetpole und der Phasen ist jedoch nicht auf die Anzahl in der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. Die Anzahl von Phasen kann beispielsweise eine andere ganze Zahl wie 2 oder 4 sein. Ähnlich kann die Anzahl von Magnetpolen eine andere ganze Zahl wie beispielsweise 4 und 6 sein, solange die Gesamtzahl von Lamellen des Kommutators gleich der Anzahl von Polen des Läufers und die Anzahl von zweiten Bürsten und die Anzahl von Zweigen jeweils gleich der Anzahl von Phasen ist und die zweiten Bürsten entlang der Umfangsrichtung des Kommutators gleichen Abstand aufweisen.
  • Der erste und der zweite Schleifring 32 und 36, die erste und die zweite Lamelle 34 und 38 und die erste und die zweite Bürste 50 und 60 werden als Stromumwandlungsvorrichtung (nicht näher benannt) verwendet, um unter Zusammenwirken mit der Drehung des Läufers den von einer Gleichstromquelle gelieferten Strom in eine Anzahl von Phasen eines Wechselstroms umzuwandeln und die Anzahl der Phasenströme zu den Spulen 16 des Ständers 10 zu leiten. Es versteht sich jedoch, dass die Ausführung des Kommutators und der Verbindung zwischen dem Kommutator und der ersten und der zweiten Bürste nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Motor zum Beispiel einen Kommutator 80 wie in 5 gezeigt aufweisen. Der wesentliche Unterschied zwischen diesem Kommutator 80 und dem vorstehend beschriebenen Kommutator 30 liegt darin, dass sich der erste und der zweite Schleifring 82 und 84 in den jeweiligen Ebenen, die allgemein senkrecht zur Achse der Welle oder des Kommutators liegen und auf der gleichen Seite wie die erste und die zweite Lamelle 86 und 88 angeordnet sind, radial erstrecken. Dadurch würden sich die ersten Bürsten (in 5 nicht gezeigt) axial, die zweiten Bürsten hingegen radial erstrecken. Die Widerstände 70 sind ebenfalls zwischen benachbarten ersten und zweiten Lamellen 86, 88 angeordnet.
  • Ein Beispiel eines weiteren Kommutators 90 für den Motor ist in 6 gezeigt. Der Kommutator 90 hat eine ebene Kontaktfläche, die in einer zur Achse des Kommutators oder der Welle senkrechten Ebene liegt. Im Einzelnen hat der Kommutator in diesem Beispiel vier erste Lamellen 94 und vier zweite Lamellen 98. Die ersten Lamellen 94 erstrecken sich von dem ersten Schleifring 92 radial nach außen. Der zweite Schleifring 96 umschließt die ersten Lamellen 94. Die zweiten Lamellen 98 erstrecken sich von dem zweiten Schleifring 96 radial nach innen. Die ersten und die zweiten Lamellen 94, 98 sind in Umfangsrichtung der Welle (in 6 nicht dargestellt), die sich im Benutzungsfall durch die zentrale Öffnung des Kommutators erstreckt, alternierend und in gleichen Abständen angeordnet. Die erste und die zweite Bürste 50, 60 erstrecken sich axial, so dass sie sich mit dem korrespondierenden ersten und zweiten Schleifring 92, 96 und der ersten und zweiten Lamelle 94, 98 in Kontakt befinden. Widerstände 70 sind ebenfalls zwischen benachbarte erste und zweite Lamellen 94, 98 geschaltet.
  • Ein weiteres Beispiel eines Kommutators 100 für den Motor ist in 7 gezeigt. Der Kommutator 100 hat drei leitende Schleifringe 102, die axial beabstandet an dem Isolierkörper 101 angeordnet sind, und drei Kommutatorlamellen 104, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet und an einem Ende des Körpers 101 befestigt sind. Jeder Schleifring 102 ist mit einer korrespondierenden Lamelle 104 elektrisch verbunden. Jede Ständerphase ist über eine entsprechende zweite Bürste 60 mit einen Schleifring 102 verbunden. Die beiden ersten Bürsten 50 sind radial derart angeordnet, dass sie sich mit den drei Lamellen 104 in Kontakt befinden, wenn sich der Kommutator 100 dreht, um Strom, der von einer Gleichstromquelle geliefert wird, in einen Dreiphasen-Wechselstrom umzuwandeln.
  • Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
  • Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedenen Modifikationen möglich sind, ohne den Schutzrahmen der Erfindung zu verlassen, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.
  • Wenngleich die Pole des Läufers beispielsweise als radial polarisierte Permanentmagnetpole beschrieben wurden, können sie in anderen Konfigurationen polarisiert sein. Die Erfindung kann auch bei einem geschalteten Reluktanzmotor angewendet werden, bei dem die Läuferpole nicht durch Permanentmagnete gebildet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 4-200259 [0002]

Claims (10)

  1. Elektromotor, umfassend: einen Ständer (10), der eine Mehrzahl von Spulen (16) umfasst, die N Phasen entspricht; und einen Läufer (20) der eine Welle (22) und mit P Permanentmagnetpolen (24) umfasst; gekennzeichnet durch einen Kommutator (30, 80, 90, 100), der zwei leitende Schleifringe (32, 36, 82, 84, 92, 96, 102), P Lamellen (34, 36, 86, 88, 94, 98, 104), die mit den Schleifringen elektrisch verbunden sind, und einen Isolierkörper aufweist, der an der Welle befestigt ist und die Schleifringe sowie die Lamellen trägt, wobei die Lamellen entlang der Umfangsrichtung des Kommutator in gleichen Abständen beabstandet sind; durch zwei erste Bürsten (50), die jeweils für einen elektrischen Schleifkontakt mit dem ersten dem zweiten Schleifring angeordnet sind; N zweite Bürsten (60), die mit den N Phasen elektrisch verbunden und für einen elektrischen Kontakt mit den Lamellen angeordnet sind; und Durch eine Funkenunterdrückungsschaltung (40), die N Zweige umfasst, wobei jeder Zweig eine erste Diode (D1) und eine zweite Diode (D2) aufweist, wobei die Kathode der ersten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit einem positiven Anschluss einer Gleichstromquelle angeordnet ist, wobei die Anode der zweiten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit einem negativen Anschluss der Gleichstromquelle angeordnet ist, und wobei die Anode der ersten Diode und die Kathode der zweiten Diode miteinander und mit einer entsprechenden Phase verbunden sind.
  2. Motor nach Anspruch 1, ferner umfassend P Widerstände (70), wobei jeder Widerstand jeweils in einem Spalt zwischen benachbarten Lamellen angeordnet, mit den benachbarten Lamellen elektrisch verbunden ist und eine Kontaktfläche (72) hat, die für einen elektrischen Kontakt mit den zweiten Bürsten (60) angeordnet ist, wenn sich der Läufer dreht.
  3. Motor nach Anspruch 2, wobei der Widerstandswert des Widerstands (70) mehr als das Dreifache des Widerstandswerts der Spulen (16) des Ständers beträgt.
  4. Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Kommutator (30, 100) eine zylindrische Bürstenkontaktfläche aufweist, die durch die Schleifringe und die Lamellen gebildet ist und die sich entlang der axialen Richtung der Welle erstreckt.
  5. Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Kommutator (90) eine ebene Bürstenkontaktfläche aufweist, die durch die Schleifringe und die Lamellen gebildet ist und die sich in einer zur Welle senkrechten Richtung erstreckt.
  6. Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Kommutator (80) eine zylindrische Bürstenkontaktfläche aufweist, die durch die Lamellen (86, 88) gebildet ist und die sich entlang der axialen Richtung der Welle erstreckt; und wobei der Kommutator auch zwei ebene Bürstenkontaktflächen aufweist, die durch die Schleifringe (82, 84) gebildet sind und die sich in einer zur Welle senkrechten Richtung erstrecken.
  7. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Breite jeder Lamelle (34, 36, 86, 88, 94, 98, 104) in der Umfangsrichtung der Welle im Wesentlichen gleich der Bogenlänge ist, die dem mechanischen Winkel des Motors minus der Summe der Breite der zweiten Bürste (60) und einer Abstandsbreite entspricht.
  8. Elektromotor, umfassend: einen Ständer (10), der eine Mehrzahl von Spulen (16) umfasst, die N Phasen entspricht; und einen Läufer (20) der eine Welle (22) und P Permanentmagnetpole (24) umfasst; gekennzeichnet durch einen Kommutator (100), der N Schleifringe (102), N Lamellen (104), die mit den jeweiligen Schleifringen elektrisch verbunden sind, und einen Isolierkörper (101) aufweist, der an der Welle befestigt ist und die Schleifringe und die Lamellen trägt, wobei die Lamellen in Umfangsrichtung des Kommutators gleich beabstandet sind; durch zwei erste Bürsten (50), die jeweils für einen elektrischen Schleifkontakt mit den Lamellen angeordnet sind; N zweite Bürsten (60), die mit den N Phasen elektrisch verbunden und für einen elektrischen Schleifkontakt mit den Schleifringen (102) angeordnet sind; und Durch eine Funkenunterdrückungsschaltung (40), die N Zweigen (42) umfasst, wobei jeder Zweig eine erste Diode (D1) und eine zweite Diode (D2) aufweist, wobei die Kathode der ersten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit einem positiven Anschluss einer Gleichstromquelle angeordnet ist, wobei die Anode der zweiten Diode mit der ersten Bürste verbunden ist, die für eine Verbindung mit einem negativen Anschluss der Gleichstromquelle angeordnet ist, und wobei die Anode der ersten Diode und die Kathode der zweiten Diode mit einer entsprechenden Phase verbunden sind.
  9. Elektromotor, umfassend: einen ersten Verbindungsbereich (53) zum Verbinden einer positiven Elektrode einer Gleichstromquelle; einen zweiten Verbindungsbereich (53) zum Verbinden einer negativen Elektrode der Gleichstromquelle; einen Ständer (10), der eine Mehrzahl von Spulen (16) umfasst, die N Phasen entspricht und; einen Läufer (20), der in dem Ständer aufgenommen ist und eine Mehrzahl von Polen (24) hat; gekennzeichnet durch eine Stromumwandlungsvorrichtung (30, 80, 90, 100), die zur Kommutierung des von der Gleichstromquelle gelieferten Gleichstroms in N Phasen eines Wechselstroms und zur Verbindung der N Phasenströme mit den jeweiligen Spulen des Ständers elektrisch zwischen die Verbindungsbereiche und die Phasen geschaltet ist; und durch eine Funkenunterdrückungsschaltung (40), die N Zweigen (42) umfasst, wobei jeder Zweig eine erste Diode (D1) und eine zweite Diode (D2) aufweist, wobei die Kathode der ersten Diode und die Anode der zweiten Diode jeweils mit dem ersten Verbindungsbereich und dem zweiten Verbindungsbereich verbunden sind und die Anode der ersten Diode und die Kathode der zweiten Diode mit einer entsprechenden Phase verbunden sind.
  10. Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pole (24) des Läufers radial polarisierte Permanentmagnetpole sind.
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