DE102016208702B4 - Bürstenstruktur zur Erhöhung von Rippelstrom eines Motors - Google Patents

Abstract

Bürstenstruktur zur Erhöhung von Rippelstrom eines Motors, wobei die Bürstenstruktur dazu konfiguriert ist, mit einem Kommutator (20) einen Kontakt herzustellen und auf diesem zu gleiten, welcher Kommutatorsegmente (22) umfasst, welche in einer Ringform angeordnet und durch eine Mehrzahl von Schlitzen (25) getrennt sind, wobei die Bürstenstruktur umfasst:einen ersten Rippelnutabschnitt (32), welcher in einer Fläche einer Bürste (30) angeordnet ist, welche den Kommutatorsegmenten (22) zugewandt ist und in einer Längsrichtung der Bürste (30) konkav ist; undeinen zweiten Rippelnutabschnitt (34), welcher sich von dem ersten Rippelnutabschnitt (32) in einer Richtung weg von den Kommutatorsegmenten (22) erstreckt, wobei der zweite Rippelnutabschnitt (34) schmaler als der erste Rippelnutabschnitt (32) ist, um eine gestufte Struktur auszubilden,wobei die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte (32, 34) die Bürste (30) in einer Drehrichtung des Kommutators (20) in zwei Segmente teilen, unddie Bürstenstruktur die folgenden Bedingungen erfüllt:R2>R1;L<W2<0,5B; X≥(R2)2−(B2)2−(R1)2−(B2)2−(R2−R1); undX<Y<0,5BL,wobeiL eine Breite von jedem der Schlitze (25) zwischen den Kommutatorsegmenten (22) bezeichnet,R1 einen Krümmungsradius des Kommutators (20) bezeichnet,R2 einen Krümmungsradius der Fläche der Bürste (30) bezeichnet, welche mit den Kommutatorsegmenten (22) einen Kontakt herstellt,B eine Breite der Bürste (30) bezeichnet,BL eine Länge der Bürste (30) bezeichnet,W1 eine Breite des ersten Rippelnutabschnitts (32) bezeichnet,W2 eine Breite des zweiten Rippelnutabschnitts (34) bezeichnet,X eine Tiefe des ersten Rippelnutabschnitts (32) bezeichnet, undY eine Summe von Tiefen der ersten und zweiten Rippelnutabschnitte (32, 34) bezeichnet.

Description

• Gebiet
• Eine oder mehrere Ausführungsformen beziehen sich auf einen Motor, welcher eine Bürste umfasst, und insbesondere eine Bürste, um einen Rippelstrom von einem Motor zu erhöhen.
• Beschreibung der verwandten Technik
• Im allgemeinen umfasst ein Motor einen Rotor und einen Stator. Der Rotor umfasst einen Kommutator, welcher dazu konfiguriert ist, zusammen mit einer Ausgangswelle von dem Motor zu drehen. Der Stator umfasst eine Bürste, welche dazu konfiguriert ist, dem Kommutator Strom zuzuführen. Im Allgemeinen umfasst der Kommutator eine Mehrzahl von Segmenten, welche voneinander getrennt sind und um die Ausgangswelle von dem Motor herum angeordnet sind. Die Bürste führt dem Kommutator Strom zu, während sie auf den Kommutatorsegmenten gleitet.
• Die Drehung von dem Motor, welcher die oben beschriebene Struktur hat, kann unter Verwendung von Rippelstrom gesteuert/geregelt werden. Im Allgemeinen wird Rippelstrom als ein elektrisches Signal verwendet, um die Position oder Geschwindigkeit von einem Motor zu steuern/regeln, welcher als ein Aktuator in einem Fahrzeug fungiert, wie zum Beispiel ein Gleichstrom (DC)-Motor, ein Schiebedach-Motor, ein Sitz-Motor, oder ein Wischermotor.
• Im Vergleich zu dem Fall einer Verwendung von einem Hall-Sensor in der verwandten Technik verursacht der Einsatz von Rippelstrom (ripple current) geringere Kosten und erfordert nicht den Einbau von einem zusätzlichen Sensor. Zusätzlich, da Rippelstrom viele Impulse aufweist, können Motoren unter Verwendung von Rippelstrom präziser gesteuert/geregelt werden.
• Das Prinzip einer Rippelstrom-Erzeugung wird nun beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wenn ein Rotor von einem Motor durch einen Strom angetrieben wird, welcher einem Kommutator 2 durch Bürsten 1 zugeführt wird, bewegen sich die Bürsten 1 über Schlitze 4 zwischen Kommutatorsegmenten 3, und somit verändert sich der Kontaktwiderstand zwischen den Bürsten 1 und den Kommutatorsegmenten 3, was zu der Erzeugung von Rippelstrom führt.
• Kontaktbedingungen/-zustände, welche Veränderungen im Kontaktwiderstand zwischen dem Kommutator 2 und den Bürsten 1 und somit die Erzeugung von Rippelstrom verursachen, können in drei klassifiziert werden, wie in den 1 bis 3 veranschaulicht. Die drei Kontaktzustände werden nun unter Bezugnahme auf das in 1 gezeigte Beispiel beschrieben, in welchem zwei Bürsten 1 in Bezug auf acht Segmente 3 von dem Kommutator 2 eingebaut sind. 1 veranschaulicht einen Kontaktzustand, in welchem die zwei Bürsten 1 jeweils zwei (1+1) Kommutatorsegmenten 3 entsprechen. 2 veranschaulicht einen anderen Kontaktzustand, in welchem die zwei Bürsten 1 drei (1+2) Kommutatorsegmenten 3 entsprechen. 3 veranschaulicht den anderen Kontaktzustand, in welchem die zwei Bürsten 1 vier (2+2) Kommutatorsegmenten 3 entsprechen. In dem Kontaktzustand, welcher in 1 gezeigt ist, ist der Kontaktwiderstand R = 2R_i was gekürzt ist aus 1/R = 1/(4R_i) + 1/(4R_i). In den Gleichungen bezieht sich R auf den Gesamtkontaktwiderstand (kombinierter Widerstand) zwischen den zwei Bürsten 1 und dem Kommutator 2 und R_i bezieht sich auf den Widerstand von der Rotorspule entsprechend einem Kommutatorsegment 3. Zusätzlich bezieht sich 4R_i auf einen kombinierten Widerstand von Rotorspulen, welche durch vier Schlitze 4 getrennt sind, welche zwischen den zwei Bürsten 1 angeordnet sind. D.h. eine Parallelschaltung wird durch eine Mehrzahl von Kommutatorsegmenten 3 zwischen den zwei Bürsten 1 ausgebildet.
• In dem in 2 gezeigten Kontaktzustand ist der Kontaktwiderstand R = (7/12)R_i = 1,71 R_i, was gekürzt ist aus 1/R = 1/(3R_i) + 1/(4R_i). In dem in 3 gezeigten Kontaktzustand ist der Kontaktwiderstand R = (2/3)R_i = 1,5R_i, was gekürzt ist aus 1/R = 1/(3R_i) + 1/(3R_i). D.h., der Kontaktwiderstand kann gemäß den Kontaktzuständen von 1,5R_i bis 2,0R_i (25%) reichen.
• Theoretisch erhöht sich oder verringert sich der Rippelstrom gemäß Widerstandsunterschieden zwischen Segmentkontaktzuständen. In dem oben genannten Beispiel kann vorhergesagt werden, dass das Niveau von dem Rippelstrom zunimmt, wenn vier (2+2) Kommutatorsegmente 3 mit den Bürsten 1 einen Kontakt herstellen.
• Beispielsweise offenbart das koreanische Patent Nr. 0968923 eine Bürstenstruktur zur Verwendung eines Rippelstroms von einem Motor als einem Signal zur Steuerung/Regelung des Motors.
• Wenn jedoch die offenbarte Bürstenstruktur verwendet wird, können Benutzer oder Betreiber unzufrieden sein, da ein Geräusch/Störgeräusch übermäßig erzeugt wird durch Faktoren wie zum Beispiel ein Rauigkeitsungleichgewicht zwischen feinen Flächen von einem Kommutator und Bürsten, innerhalb etwa 1000 Zyklen, nachdem die Bürsten beginnen, reibend um den Kommutator herum zu gleiten. Zusätzlich, nachdem die offenbarte Bürstenstruktur oft verwendet wird, können Rippelnuten, welche in den Bürsten ausgebildet sind, durch Abrieb verschwinden und somit kann der Effekt, den Rippelstrom zu erhöhen, auch verschwinden. Ferner, da die anfängliche Kontaktfläche zwischen dem Kommutator und den Bürsten relativ groß ist, ist das Maximum von dem Rippelstrom relativ niedrig und somit ist eine zusätzliche Schaltung notwendig, um den Rippelstrom zu verstärken.
• Die DE 44 38 868 C2 zeigt eine Bürstenstruktur zur Erhöhung von Rippelstrom eines Motors, wobei die Bürstenstruktur dazu konfiguriert ist, mit einem Kommutator einen Kontakt herzustellen und auf diesem zu gleiten, welcher Kommutatorsegmente umfasst, welche in einer Ringform angeordnet und durch eine Mehrzahl von Schlitzen getrennt sind, wobei die Bürstenstruktur einen Rippelnutabschnitt umfasst, welcher in einer Fläche von einer Bürste angeordnet ist, welche den Kommutatorsegmenten zugewandt ist und in einer Längsrichtung der Bürste konkav ist, und wobei der Rippelnutabschnitt die Bürste in einer Drehrichtung von dem Kommutator in zwei Segmente teilt.
• ÜBERSICHT
• Aufgabe der Erfindung ist es, in einer Bürstenstruktur Rippelstrom eines Motors zu erhöhen, anfängliche Reibungsgeräusche/-störgeräusche zu reduzieren und die Erzeugung eines stabilen Rippelstroms auch nach einer langen Betriebszeit oder vielen Arbeitszyklen zu garantieren.
• Zur Lösung der Aufgabe wird eine Bürstenstruktur nach Anspruch 1 angegeben.
  Die Bürstenstruktur ist dazu konfiguriert, mit einem Kommutator einen Kontakt herzustellen und auf diesem zu gleiten, welcher Kommutatorsegmente umfasst, welche in einer Ringform angeordnet und durch eine Mehrzahl von Schlitzen getrennt sind, wobei die Bürstenstruktur umfasst:
• einen ersten Rippelnutabschnitt (ripple groove portion), welcher in einer Fläche einer Bürste angeordnet ist, welche den Kommutatorsegmenten zugewandt ist und in einer Längsrichtung der Bürste konkav ist; und
• einen zweiten Rippelnutabschnitt, welcher sich von dem ersten Rippelnutabschnitt in einer Richtung weg von den Kommutatorsegmenten erstreckt, wobei der zweite Rippelnutabschnitt schmaler als der erste Rippelnutabschnitt ist, um eine gestufte Struktur auszubilden,
• wobei die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte die Bürste in einer Drehrichtung des Kommutators in zwei Segmente teilen, und
• die Bürstenstruktur die folgenden Bedingungen erfüllt:
  • R2 > R1; $$\begin{array}{l}\text{L}<{\text{W}}_2<\mathrm{0,5}\text{B;}\\ \text{ X}\ge \sqrt{{\left({\text{R}}_2\right)}^2-{\left(\frac{\text{B}}{2}\right)}^2}-\sqrt{{\left({\text{R}}_1\right)}^2-{\left(\frac{\text{B}}{2}\right)}^2}-\left({\text{R}}_2-{\text{R}}_1\right);und\\ \text{X}<\text{Y}<\mathrm{0,5}\text{BL}\text{,}\end{array}$$
    
    wobei
  • L eine Breite von jedem der Schlitze zwischen den Kommutatorsegmenten bezeichnet,
  • R1 einen Krümmungsradius des Kommutators bezeichnet,
  • R2 einen Krümmungsradius der Fläche der Bürste bezeichnet, welche mit den Kommutatorsegmenten einen Kontakt herstellt,
  • B eine Breite der Bürste bezeichnet,
  • BL eine Länge der Bürste bezeichnet,
  • W1 eine Breite des ersten Rippelnutabschnitts bezeichnet,
  • W2 eine Breite des zweiten Rippelnutabschnitts bezeichnet,
  • X eine Tiefe des ersten Rippelnutabschnitts bezeichnet, und
  • Y eine Summe von Tiefen der ersten und zweiten Rippelnutabschnitte bezeichnet.
• W1 kann W2 < W1 < B erfüllen.
• Zusätzliche Aspekte werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können aus den dargestellten Ausführungsformen entnommen werden.
• Figurenliste
• Diese und/oder andere Aspekte werden aus der folgenden Beschreibung von den Ausführungsformen ersichtlich und leichter verstanden, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwendet werden, in welchen:
• 1 bis 3 Ansichten sind, welche Zustände veranschaulichen, in welchen Rippelstrom durch einen Motor von der verwandten Technik erzeugt wird;
• 4 eine Ansicht ist, welche eine Bürstenstruktur gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht;
• 5 eine Ansicht ist, welche eine Anordnung von einer in 4 dargestellten Bürste und eines Kommutators veranschaulicht; und
• 6 eine grafische Darstellung ist, welche Impulse von Rippelstrom von einem Motor veranschaulicht, welcher die in 4 dargestellte Bürste umfasst.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Es wird nun detailliert auf Ausführungsformen Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, wobei sich gleiche Bezugszahlen überall auf gleiche Elemente beziehen. In dieser Hinsicht können die vorliegenden Ausführungsformen unterschiedliche Formen aufweisen und sollten nicht so verstanden werden, dass sie auf die hier dargelegten Beschreibungen beschränkt sind. Folglich werden die Ausführungsformen nachstehend lediglich unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, um Aspekte der vorliegenden Beschreibung zu erläutern. Wie hier verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder“ jegliche und alle Kombinationen von einem oder mehreren von den zugeordnet aufgelisteten Gegenständen.
• Nachstehend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
• 4 ist eine Ansicht, welche eine Bürstenstruktur gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. 5 ist eine Ansicht, welche eine Anordnung von einer Bürste 30, welche in 4 dargestellt ist, und eines Kommutators 20 veranschaulicht. 6 ist eine grafische Darstellung, welche Impulse von Rippelstrom von einem Motor veranschaulicht, welcher die in 4 dargestellte Bürste 30 umfasst.
• Auf die 4 bis 6 Bezug nehmend dient die Bürstenstruktur der Ausführungsform dazu, einen Rippelstrom (ripple current) von einem Motor zu erhöhen. Die Bürste 30, welche die Bürstenstruktur hat, ist gleitend im Kontakt mit dem Kommutator 20 und der Kommutator 20 umfasst Kommutatorsegmente 22, welche in einer Ringform angeordnet und durch eine Mehrzahl von Schlitzen 25 getrennt sind.
• Der Kommutator 20 ist ein Teil, welcher einen Motor-Rotor bildet. Wie oben beschrieben, umfasst der Kommutator 20 die Kommutatorsegmente 22, welche in einer Ringform angeordnet sind und durch die Schlitze 25 getrennt sind. Die Schlitze 25 trennen Rotorspulen (nicht gezeigt) entsprechend den Kommutatorsegmenten 22. Die Kommutatorsegmente 22 sind jeweils elektrisch mit den Rotorspulen verbunden, welche durch die Schlitze 25 getrennt sind.
• Die Bürste 30 weist zu den Kommutatorsegmenten 22. Die Bürste 30 ist mit den Kommutatorsegmenten 22 in Kontakt und auf den Kommutatorsegmenten 22 verschiebbar. D.h., während die Kommutatorsegmente 22 gedreht werden, stellen die Bürsten 30 sequenziell Kontakt mit den Kommutatorsegmenten 22 her. Beispielsweise kann die Bürste 30 verschiebbar in einem Bürstengehäuse (nicht gezeigt) angeordnet sein. Die Bürste 30 kann durch ein elastisches Element (nicht gezeigt) zu den Kommutatorsegmenten 22 hin gedrückt werden. Eine Mehrzahl von Bürsten 30 können vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Paar von Bürsten 30 vorgesehen sein und in diesem Fall können die Bürsten 30 in einem Winkel von 180° dazwischen angeordnet sein. Eine externe Energiequelle kann den Kommutatorsegmenten 22 durch die Bürste 30 einen Strom zuführen.
• Die Bürste 30 kann einen ersten Rippelnutabschnitt (ripple groove portion) 32 und einen zweiten Rippelnutabschnitt 34 umfassen.
• Der erste Rippelnutabschnitt 32 ist in einer Fläche von der Bürste 30 angeordnet, welche zu den Kommutatorsegmenten 22 weist. Beispielsweise kann der erste Rippelnutabschnitt 32 in einer Längsrichtung von der Bürste 30 konkav sein.
• Der zweite Rippelnutabschnitt 34 erstreckt sich von dem ersten Rippelnutabschnitt 32 in einer Richtung weg von den Kommutatorsegmenten 22.
• Der zweite Rippelnutabschnitt 34 ist schmaler als der erste Rippelnutabschnitt 32. Daher können in einem Querschnitt von der Bürste 30 der erste Rippelnutabschnitt 32 und der zweite Rippelnutabschnitt 34 eine gestufte Struktur ausbilden.
• Die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34 teilen die Bürste 30 in zwei Segmente in einer Drehrichtung von dem Kommutator 20.
• Die Bürste 30, welche durch die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34 in zwei Segmente geteilt ist, hält mit den Kommutatorsegmenten 22 2+2 Segmentkontakte bei, während sie auf den Kommutatorsegmenten 22 gleiten. Daher können Rippelstromimpulse stabil erzeugt werden.
• Zusätzlich, wenn die Bürste 30 und der Kommutator 20 anfänglich zusammengebaut werden, kann die Kontaktfläche bzw. der Kontaktbereich zwischen der Bürste 30 und dem Kommutator 20 aufgrund der ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34 klein sein und somit können Geräusche/Störgeräusche, welche durch eine Nichtübereinstimmung zwischen der Krümmung von dem Kommutator 20 und der Krümmung von der Bürste 30 verursacht werden, reduziert werden. Ferner trägt der erste Rippelnutabschnitt 32 zu der Erzeugung von scharfen und hohen Spitzen-Rippelstrom-Impulsen bei, wenn die Bürste 30 und der Kommutator 20 anfänglich zusammengebaut und betrieben werden.
• Die Größen von den ersten und zweiten Rippelnutabschnitten 32 und 34 werden nun beschrieben.
• L bezeichnet die Breite von jedem von den Schlitzen 25 zwischen den Kommutatorsegmenten 22.
• R1 bezeichnet den Krümmungsradius von dem Kommutator 20.
• R2 bezeichnet den Krümmungsradius von einer Fläche von der Bürste 30, welche mit den Kommutatorsegmenten 22 einen Kontakt herstellt.
• Gemäß der Ausführungsform ist die Bürste 30 derart bemessen, dass R2 größer ist als R1 (R2 > R1). Wenn R2 kleiner als R1 ist, kann ein Reibungsgeräusch/-störgeräusch übermäßig erzeugt werden, wenn die Bürste 30 und der Kommutator 20 anfänglich zusammengebaut und betrieben werden.
• B bezeichnet die Breite von der Bürste 30.
• BL bezeichnet die Länge von der Bürste 30.
• L, R1, R2, B und BL sind Konstanten. D.h., wenn der Kommutator 20 und die Bürste 30 für einen Motor ausgelegt werden, können solche Werte als Konstanten behandelt werden.
• W1 bezeichnet die Breite von dem ersten Rippelnutabschnitt 32.
• W2 bezeichnet die Breite von dem zweiten Rippelnutabschnitt 34.
• X bezeichnet die Tiefe von dem ersten Rippelnutabschnitt 32.
• Y bezeichnet die Summe von der Tiefe von dem ersten Rippelnutabschnitt 32 und der Tiefe von dem zweiten Rippelnutabschnitt 34.
• Bei den oben erwähnten Werten, wenn W1, W2, X, und Y innerhalb bestimmter Bereiche in Relation zu L, R1, R2, B und BL sind, kann ein stabiler und hoher Rippelstrom von einem Motor, welcher die Bürste 30 umfasst, erzeugt werden.
• Erstens kann W2 L < W2 < 0,5B erfüllen. Wenn W2 gleich oder kleiner als L ist, können 2+2 Segmentkontakte nicht aufrechterhalten werden, wenn die Segmente von der Bürste 30 geteilt durch den ersten Rippelnutabschnitt 32 auf den Kommutatorsegmenten 22 gleiten, und somit kann ein Rippelstrom nicht stabil erzeugt werden. Andererseits, wenn W2 größer als 0,5B ist, kann die Bürste 30 eine schlechte Haltbarkeit aufweisen und somit, wenn die Bürste 30 verwendet wird, kann die Bürste 30 brechen.
• Zusätzlich kann W1 W2 < W1 < B erfüllen.
• Wenn W1 gleich oder kleiner als W2 ist, bilden die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34 keine gestufte Struktur oder bilden eine umgekehrte gestufte Struktur. D.h., eine Doppelnutstruktur kann nicht ausgebildet werden. In der Ausführungsform, wenn die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34 keine gestufte Struktur ausbilden, können die oben beschriebenen Effekte nicht erhalten werden.
• Andererseits, wenn W1 gleich oder größer als B ist, ist es geometrisch unmöglich, den ersten Rippelnutabschnitt 32 auszubilden.
• X kann die nachstehende Formel (1) erfüllen: $$\text{X}\ge \sqrt{{\left({\text{R}}_2\right)}^2-{\left(\frac{\text{B}}{2}\right)}^2}-\sqrt{{\left({\text{R}}_1\right)}^2-{\left(\frac{\text{B}}{2}\right)}^2}-\left({\text{R}}_2-{\text{R}}_1\right)$$

  
• Y kann X < Y < 0,5BL erfüllen.
• In der Formel (1) ist X immer größer als Null, da R2 > R1.
• Wenn Y gleich oder kleiner als X ist, werden die ersten und zweiten 32 und 34 nicht ausgebildet. Zusätzlich, wenn Y gleich oder größer als 0,5BL ist, können die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34 übermäßig tief sein. Somit kann die Bürste 30 eine schlechte Haltbarkeit haben und bei Gebrauch brechen.
• Wenn die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34 einige oder alle von den oben beschriebenen Bedingungen erfüllen einschließlich festgelegter Werte, welche die Formen von dem Kommutator 20 und der Bürste 30 bestimmen, kann ein Rippelstrom, welcher zur Steuerung/Regelung eines Motors geeignet ist, erzeugt werden. D.h. gemäß der Bürstenstruktur der Ausführungsform wird eine Doppelnutstruktur (d.h. die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte 32 und 34) in einer Fläche von der Bürste 30, welche mit dem Kommutator 20 einen Kontakt herstellt, ausgebildet und somit kann die Bürste 30 eine zwei-Segment-Kontaktstruktur haben. Somit können im Vergleich zu Bürstenstrukturen von der verwandten Technik 2+2 Segmentkontakte hergestellt und über einen relativ langen Zeitraum aufrechterhalten werden und somit kann ein anfänglicher Rippelstrom von einem Motor stabilisiert werden. Als ein Ergebnis kann beispielsweise eine Sicherheitsfunktion einem Fensterhebermotor von einem Fahrzeug verliehen werden, ohne zusätzliche Einrichtungen wie zum Beispiel einen Ringmagneten oder einen Hall-Sensor zu verwenden. D.h., ein Motor, welcher zwei Energieversorgungsstifte hat, kann eine Sicherheitsfunktion haben ohne einen Ringmagneten und einen Hall-Sensor und somit kann der Motor leicht und kostengünstig sein und kann einen stabilen Rippelstrom auch nach einer langen Betriebszeitperiode oder Betriebszyklen erzeugen.
• Der erste Rippelnutabschnitt 32 hat einen Effekt, die Erzeugung von gleichmäßigen und stabilen Rippelstromimpulsen zu induzieren. D.h., wenn die Bürste 30 und der Kommutator 20 nach dem Zusammenbau anfänglich betrieben werden, können Rippelstromimpulse ähnlich sinusförmigen Impulsen aufgrund des ersten Rippelnutabschnitts 32 erzeugt werden.
• 6 veranschaulicht stabile und erhöhte Rippelstromimpulse von einem Motor, welcher die Bürstenstruktur von der Ausführungsform hat.
• Wie oben beschrieben, gemäß der einen oder den mehreren von den obigen Ausführungsformen erhöht die Bürstenstruktur von der Ausführungsform, welche dazu konfiguriert ist, mit dem Kommutator 20 einen Kontakt herzustellen, die Erzeugung von einem stabilen Rippelstrom in einem Motor, während anfängliche Betriebsgeräusche/-störungsgeräusche reduziert werden. Daher kann der Motor unter Verwendung von Rippelstromimpulsen, welche von dem Motor erzeugt werden, gesteuert/geregelt werden.
• Während eine oder mehrere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben wurden, ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet verständlich, dass verschiedene Änderungen in der Form und Details darin vorgenommen werden können, ohne vom Sinn und Bereich des Erfindungskonzepts abzuweichen, wie es durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist.
• Eine Bürstenstruktur ist dazu konfiguriert, auf einem Kommutator zu gleiten, welcher Kommutatorsegmente umfasst, welche in einer Ringform angeordnet und durch Schlitze getrennt sind. Die Bürstenstruktur umfasst: einen ersten Rippelnutabschnitt, welcher in einer Fläche von einer Bürste angeordnet ist, welche zu den Kommutatorsegmenten weist und in einer Längsrichtung von der Bürste konkav ist; und einen zweiten Rippelnutabschnitt, welcher sich von dem ersten Rippelnutabschnitt in einer Richtung weg von den Kommutatorsegmenten erstreckt, wobei der zweite Rippelnutabschnitt schmaler ist als der erste Rippelnutabschnitt, um eine gestufte Struktur auszubilden. Die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte teilen die Bürste in zwei Segmente in einer Drehrichtung von dem Kommutator. Die Bürstenstruktur erfüllt R2 > R1, wobei R1 einen Krümmungsradius von dem Kommutator bezeichnet und R2 einen Krümmungsradius von der Fläche von der Bürste bezeichnet.

Claims (2)

1. Bürstenstruktur zur Erhöhung von Rippelstrom eines Motors, wobei die Bürstenstruktur dazu konfiguriert ist, mit einem Kommutator (20) einen Kontakt herzustellen und auf diesem zu gleiten, welcher Kommutatorsegmente (22) umfasst, welche in einer Ringform angeordnet und durch eine Mehrzahl von Schlitzen (25) getrennt sind, wobei die Bürstenstruktur umfasst: einen ersten Rippelnutabschnitt (32), welcher in einer Fläche einer Bürste (30) angeordnet ist, welche den Kommutatorsegmenten (22) zugewandt ist und in einer Längsrichtung der Bürste (30) konkav ist; und einen zweiten Rippelnutabschnitt (34), welcher sich von dem ersten Rippelnutabschnitt (32) in einer Richtung weg von den Kommutatorsegmenten (22) erstreckt, wobei der zweite Rippelnutabschnitt (34) schmaler als der erste Rippelnutabschnitt (32) ist, um eine gestufte Struktur auszubilden, wobei die ersten und zweiten Rippelnutabschnitte (32, 34) die Bürste (30) in einer Drehrichtung des Kommutators (20) in zwei Segmente teilen, und die Bürstenstruktur die folgenden Bedingungen erfüllt: $$\begin{array}{l}{\text{R}}_2>{\text{R}}_1;\\ \text{L}<{\text{W}}_2<\mathrm{0,5}\text{B;}\\ \text{ X}\ge \sqrt{{\left({\text{R}}_2\right)}^2-{\left(\frac{\text{B}}{2}\right)}^2}-\sqrt{{\left({\text{R}}_1\right)}^2-{\left(\frac{\text{B}}{2}\right)}^2}-\left({\text{R}}_2-{\text{R}}_1\right);und\\ \text{X}<\text{Y}<\mathrm{0,5}\text{BL}\text{,}\end{array}$$

   

   wobei L eine Breite von jedem der Schlitze (25) zwischen den Kommutatorsegmenten (22) bezeichnet, R1 einen Krümmungsradius des Kommutators (20) bezeichnet, R2 einen Krümmungsradius der Fläche der Bürste (30) bezeichnet, welche mit den Kommutatorsegmenten (22) einen Kontakt herstellt, B eine Breite der Bürste (30) bezeichnet, BL eine Länge der Bürste (30) bezeichnet, W1 eine Breite des ersten Rippelnutabschnitts (32) bezeichnet, W2 eine Breite des zweiten Rippelnutabschnitts (34) bezeichnet, X eine Tiefe des ersten Rippelnutabschnitts (32) bezeichnet, und Y eine Summe von Tiefen der ersten und zweiten Rippelnutabschnitte (32, 34) bezeichnet.
2. Bürstenstruktur nach Anspruch 1, wobei W1 W2 < W1 < B erfüllt.

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