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QUERVERWEIS AUF BEZOGENE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0081482 , die am 9. Juni 2015 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier in Ihrer Gesamtheit einbezogen wird.
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HINTERGRUND
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM), und insbesondere auf eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines WRSM, die in der Lage ist, eine axiale Länge eines Motors durch Vergrößern einer Kontaktfläche zwischen dem Schleifring und der Bürste zu verkürzen und die Zuverlässigkeit für einen glatten Betrieb des Motors durch stabiles Unterstützen einer Welle des Motors zu verbessern.
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2. Diskussion des Standes der Technik
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Im Allgemeinen werden ein Hybrid- oder ein elektrisches Automobil, die als ein umweltfreundliches Automobil bezeichnet werden, durch einen elektrischen Motor angetrieben, der eine Drehkraft unter Verwendung elektrischer Energie erhält.
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Das Hybrid-Automobil fährt in einem elektrischen Fahrzeug(EV)-Modus, der ein reiner elektrischer Fahrmodus ist, in welchem nur die Energie des elektrischen Motors verwendet wird, oder in einem hybrid-elektrischen Fahrzeug(HEV)-Modus, in welchem sowohl ein Verbrennungsmotor als auch eine Drehkraft eines Antriebsmotors für den Antrieb verwendet werden. Diese herkömmlichen elektrischen Automobilantriebe verwenden die Drehkraft des Antriebsmotors als Energie.
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Auf diese Weise ist der Antriebsmotor, der als eine Energiequelle für das umweltfreundliche Automobil verwendet wird, üblicherweise ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM). Der PMSM ist erforderlich, um das Leistungsvermögen eines Permanentmagneten zu maximieren, um das maximale Leistungsvermögen unter einer beschränkten Layoutbedingung zu zeigen.
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Hier wird Neodym (Nd) in dem Permanentmagneten verwendet, um eine Intensität des Permanentmagneten zu verbessern, und Dysprosium (Dy) wird verwendet, um einen Hochtemperatur-Entmagnetisierungswiderstand zu verbessern. Jedoch sind Seltene-Erden-Metalle in dem Permanentmagneten wie Nd und Dy begrenzt in einigen Ländern wie China usw. vorhanden, und sie sind sehr teuer und haben starke Preisschwankungen.
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Um diese Nachteile zu überwinden, wurde die Verwendung eines Induktionsmotors geprüft. Jedoch besteht eine Beschränkung hinsichtlich einer übermäßigen Zunahme der Größe wie des Volumens, des Gewichts und dergleichen, um dasselbe Leistungsvermögen des Motors zu erhalten.
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In der einschlägigen Industrie wurde die Entwicklung eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) als Ersatz für einen PMSM als elektrischer Motor, der als die Energiequelle für das umweltfreundliche Automobil verwendet wird, stark vorangetrieben.
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Der WRSM ist in der Lage, das Leistungsvermögen eines Motors mit einer optimalen Zunahme von etwa 10% im Vergleich zu dem PMSM zu zeigen. Der WRSM ersetzt einen Permanentmagneten des PMSM durch Wickeln einer Spule um einen Rotor und Versetzen des Rotors in einen Zustand eines Elektromagneten, wenn der Spule Strom zugeführt wird.
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De WRSM ist in einer solchen Weise konfiguriert, dass eine Spule um den Rotor gewickelt wird, um einen magnetischen Fluss in dem Rotor zu erzeugen, und eine Bürste und ein Schleifring sind außerhalb eines Gehäuses des Motors angeordnet, um einen magnetischen Fluss durch einen durch die Spule fließenden Strom zu erzeugen, wobei der Strom durch die Bürste und den Schleifring zu der Spule geführt wird.
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Der WRSM ist so konfiguriert, dass die Bürste immer in mechanischem Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche des Schleifrings gehalten wird, so dass ein Gleichstrom (DC) zu der gewickelten Spule geliefert wird, und zum kontinuierlichen mechanischen Kontakt zwischen der Bürste und dem Schleifring ist ein Ende einer Seite der Bürste elastisch von einer Feder unterstützt, und die Bürste wird in einem kontinuierlichen Kontaktzustand mit der äußeren Umfangsfläche des Schleifrings aufgrund einer elastischen Kraft der Feder gehalten, und ein Strom wird zu der Spule übertragen.
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Jedoch ist bei der herkömmlichen Struktur eines Schleifrings und einer Bürste eines WRSM eine Kontaktfläche zwischen dem Schleifring und der Bürste zum Zuführen eines DC relativ klein im Vergleich zu der Gesamtfläche des Schleifrings, so dass ein Kontaktwiderstand zunimmt, wenn ein hoher Strom durch die Bürste in die Spule eingegeben wird, und somit treten eine Wärmeableitung und ein Verlust in dem Motor auf. Auch treten Reibung und Abnutzung in der Kontaktfläche auf aufgrund von wiederholtem mechanischen Kontakt zwischen der Bürste und dem Schleifring, und aufgrund einer derartigen Reibung und Abnutzung bilden sich Fremdstoffe wie Metallpulver, so dass ein Funke usw. auftritt, und die Lebensdauer des Motors verringert wird.
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Weiterhin kann, wenn der Schleifring sich in einer axialen Richtung erstreckt und die axiale Länge des Schleifrings vergrößert wird, so dass eine ausreichende Kontaktfläche zwischen der Bürste und dem Schleifring erhalten wird, die Kontaktfläche zwischen dem Schleifring und der Bürste vergrößert werden, aber aufgrund einer Zunahme der axialen Länge des Schleifrings kann die Größe des Motors übermäßig zunehmen.
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[Dokumente des Standes der Technik]
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[Patentdokumente]
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- Patentdokument 1: Koreanische Patentregistrierung Nr. 10-0178158 (veröffentlicht am 20. November 1998)
- Patentdokument 2: Koreanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2000-0055497 (veröffentlicht am 5. September 2000)
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist auf eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gerichtet, die in der Lage ist, eine Wärmeabführung und einen Verlust des Motors zu verhindern, wenn ein hoher Strom über die Bürste in den Motor eingegeben wird, indem eine Kontaktfläche zwischen der Bürste und dem Schleifring des WRSM vergrößert wird.
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Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gerichtet, die in der Lage ist, die Zuverlässigkeit des glatten Antriebs des Motors zu verbessern, indem Kontaktflächen zwischen der Bürste und dem Schleifring in einer Umfangsrichtung des Schleifrings gleichmäßig verteilt werden, so dass, selbst wenn ein Teil der Kontaktflächen abgenutzt ist, der andere Teil der Kontaktflächen verwendet wird, um den abgenutzten Teil zu ergänzen.
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Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gerichtet, die in der Lage ist, die dauerhafte Zuverlässigkeit des Motors zu verbessern, indem Fremdstoffe, die durch wiederholte mechanische Reibung und Abnutzung der Bürste und des Schleifrings erzeugt werden, nach außerhalb des Motors abgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gerichtet, die in der Lage ist, eine axiale Länge des Schleifrings zu verringern, indem eine Kontaktfläche zwischen dem Schleifring und der Bürste vergrößert und die axiale Gesamtgröße des Motors verringert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist auch auf eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gerichtet, die in der Lage ist, eine Dämpfungsfunktion durchzuführen, wenn eine Welle des Motors rattert, und eine Stützfestigkeit der Welle des Motors zu verbessern, indem die Welle des Motors in allen Richtungen stabil gestützt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt, und andere Aufgaben, die nicht beschrieben sind, sind für den Fachmann anhand der folgenden Beschreibung offensichtlich.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM): einen inneren Schleifring, der mit einer Drehwelle eines Motors kombiniert ist; eine Bürste, die sich an einem Umfang des inneren Schleifrings befindet und mehrere Faltungen hat, die eine äußere Umfangsfläche des inneren Schleifrings kontaktieren, hat; einen äußeren Schleifring, der an einem Umfang der Bürste angeordnet ist und in Kontakt mit den mehreren Faltungen der Bürste ist; und einen Halter, der den äußeren Schleifring stützt.
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Die Faltungen der Bürste können in einer Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet sein und können in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche des inneren Schleifrings bzw. einer inneren Umfangsfläche des äußeren Schleifrings sein.
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Aufnahmenuten, in denen der innere Schleifring, die Bürste und der äußere Schleifring aufgenommen sind, können in dem Halter gebildet sein.
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Öffnungen für die Abführung von Fremdstoffen, die in einer axialen Richtung perforiert sind, um mit den Aufnahmenuten verbunden zu sein, können in dem Halter gebildet sein.
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Ein Ventilator, der eine zwangsweise Abführung von Fremdstoffen durch die Öffnungen für die Abführung von Fremdstoffen bewirkt, kann an dem Motor installiert sein.
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Der Halter kann durch Presspassung in den Motor eingefügt und mit diesem kombiniert sein. Stiftnuten, in die Stifte durch Presspassung eingesetzt sind, können in dem Halter so gebildet sein, dass eine Position des in den Motor eingepressten Halters fixiert ist.
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Magnetkörper können zwischen dem inneren Schleifring und der Bürste installiert sein, und ein Sensor zum Erfassen der Positionen der Magnetkörper kann an dem Halter installiert sein.
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Die Magnetkörper können durch Injizieren von formbaren magnetischen Materialien zwischen den inneren Schleifring und die Bürste gebildet sein.
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Der Sensor kann ein Hallsensor sein, der die Positionen der Magnetkörper unter Verwendung des Halleffekts erfasst.
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Die Struktur kann weiterhin Drähte zum Zuführen eines Stroms zu dem äußeren Schleifring enthalten, und die Drähte können integral in dem Halter zusammen mit Drähten zum Zuführen von Energie zu dem Sensor installiert sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann augenscheinlicher durch detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von 1 ist;
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3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1 ist;
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4 eine perspektivische Ansicht ist, die Einzelheiten einer kombinierten Struktur für einen inneren Schleifring, eine Bürste und einen äußeren Schleifring illustriert, wobei ein Halter in der in 1 illustrierten Struktur weggelassen ist;
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5 eine Vorderansicht von 4 ist;
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6 eine perspektivische Ansicht ist, die Einzelheiten einer kombinierten Struktur für die Bürste und den inneren Schleifring illustriert, wobei der äußere Schleifring in der kombinierten Struktur von 4 weggelassen ist;
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7 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines WRSM gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert;
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8 eine Seitenansicht von 7 ist; und
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9 eine Vorderansicht von 7 ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Nachfolgend wird eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, welche ein Auszug des Schleifrings und der Bürste kombiniert mit einer Drehwelle eines Motors und einem Halter, der den Schleifring und die Bürste umgibt und stützt, ist. Auch ist 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von 1, und 3 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A in 1 genommen ist. Weiterhin ist 4 eine perspektivische Ansicht, die Einzelheiten einer kombinierten Struktur für einen inneren Schleifring, eine Bürste und einen äußeren Schleifring illustriert, wobei ein in 1 illustrierter Halter weggelassen ist, und 5 ist eine Vorderansicht von 4. Auch ist 6 eine perspektivische Ansicht, die Einzelheiten einer kombinierten Struktur für die Bürste und den inneren Schleifring illustriert, wobei der äußere Schleifring aus der kombinierten Struktur in 4 weggelassen ist.
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Gemäß den 1 bis 6 enthält die Struktur für den Schleifring und die Bürste des WRSM gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen inneren Schleifring 120, der mit einer Drehwelle 110 des Motors kombiniert ist, eine Bürste 130, die auf einer Außenseite des inneren Schleifrings 120 angeordnet ist, einen äußeren Schleifring 140, der auf einer Außenseite der Bürste 130 angeordnet ist, Drähte 150 zum Zuführen eines Stroms zu dem äußeren Schleifring 140, und einen Halter 160, der den äußeren Schleifring 140 stützt.
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Der innere Schleifring 120, der ein Stromübertragungsmedium zum Zuführen eines Stroms zu einer um einen Rotor (nicht gezeigt) des Motors gewickelten Spule ist, ist so gebildet, dass er die Form eines kreisförmigen Rings mit einer kleinen Dicke hat, wobei eine axiale Länge des inneren Schleifrings 120 im Vergleich zu der herkömmlichen Struktur für einen an dem herkömmlichen Motor installierten Schleifring verringert ist.
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Zwei innere Schleifringe 120 sind mit einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand in einer axialen Richtung angeordnet und durch Presspassung auf einer äußeren Umfangsfläche der Drehwelle 110 des Motors fixiert und mit dieser kombiniert.
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Die beiden inneren Schleifringe 120, die durch Presspassung auf die Drehwelle 110 des Motors in dieser Weise aufgesetzt sind, sind mit einem positiven (+) Pol bzw. einem negativen (–) Pol der um den Rotor des Motors gewickelten Spule verbunden und werden gedreht, wenn sich die Welle 110 des Motors dreht.
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Jede von zwei Bürsten 130 befindet sich in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche jedes der inneren Schleifringe 120.
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Jede der Bürsten 130 ist so gebildet, dass sie eine Bürstenstruktur vom Blasebalgtyp haben, bei der die gesamte Form der Bürsten 130 wiederholt in Umfangsrichtung in einer Wellenform gefaltet ist, wie in 2 illustriert ist.
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In diesem Fall sind in den Bürsten 130 gebildete Faltungen 132 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung angeordnet.
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Bei der Betrachtung von der Vorderseite der Drehwelle 110 aus, wie in 5 illustriert ist, sind die Faltungen 132 der Bürste 130 der einen Seite so angeordnet, dass sie die Faltungen 132 der Bürste 130 der anderen Seite kreuzen.
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Dies dient der Erzeugung einer gleichmäßigen Reibung zwischen jeder der Bürsten 130 und jedem der inneren Schleifringe 120, wenn sich die Drehwelle 110 des Motors dreht.
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Auch werden die Enden von Innenseiten der Faltungen 132 jeder der Bürsten 130 in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche jedes der inneren Schleifringe 120 in Kontakt gehalten, in einem Zustand, in welchem jede der Bürsten 130 an einem Umfang jedes der inneren Schleifringe 120 angeordnet ist.
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Somit wird während der Drehung der Drehwelle 110 des Motors jede der Bürsten 130 in Gleitkontakt mit jedem der inneren Schleifringe 120 auf einer Innenseite von jeder der Bürsten 130 gehalten, und ein Strom fließt durch jeden der inneren Schleifringe 120, der die Faltungen 132 von jeder der Bürsten 130 kontaktiert, so dass der Strom zu der um den Rotor des Motors gewickelten Spule geführt wird und ein magnetischer Fluss zur Drehung erzeugt wird.
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Jede der Bürsten 130 ist durch Sintern von Graphit und Kupfer wie bei der herkömmlichen Bürste hergestellt. Das Graphitmaterial hiervon dient als ein Schmiermittel, wenn eine Gleitreibung zwischen jeder der Bürsten 130 und jedem der inneren Schleifringe 120 auftritt.
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Auch können bei der Struktur der Bürste 130 vom Blasebalgtyp der Bildungszyklus und die Anzahl der Faltungen 132 unterschiedlich gesetzt sein gemäß der Größe des Durchmessers von jeder der auf der Drehwelle 110 des Motors installierten Bürsten 130.
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Das heißt, die Anzahl der Bürsten 130 und die Länge der Faltungen 132 kann unterschiedlich sein, um für eine Unterstützungsfestigkeit der Drehwelle 110 des Motors und eine Kontaktfläche zwischen der jeder der Bürsten 130 und jedem der inneren Schleifringe 120 geeignet zu sein.
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Auch kann, da zwei Bürsten 130 vom Blasebalgtyp in einer axialen Richtung des Motors installiert sind, eine Dämpfungsfunktion gleichmäßig in einer radialen Richtung gegen ein Rattern einer Motorwelle aufgrund einer externen Last auf die Motorwelle, einer elektromagnetischen Kraft des Motors, einer exzentrischen Bewegung eines Motordrehkörpers, usw. aufrechterhalten werden, verglichen mit einem Fall, in welchem eine Bürste 130 vom Blasebalgtyp installiert ist, und die Motorwelle kann gleichmäßig gestützt werden.
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Weiterhin treten, wenn die Struktur der Bürste 130 vom Blasebalgtyp verwendet wird, eine gleichmäßige Reibung und Abnutzung zwischen jeder der Bürsten 130 und jedem der Schleifringe 120 und 140 auf, so dass die dauerhafte Zuverlässigkeit des Motors verbessert werden kann.
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Der äußere Schleifring 140, der ein Medium zum Übertragen eines Stroms zu der Bürste 130 ist, ist auf einem Umfang der Bürste 130 angeordnet.
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Eine innere Umfangsfläche des äußeren Schleifrings 140 ist in Kontakt mit Enden von Außenseiten der in der Bürste 130 gebildeten Faltungen 132.
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Somit wird, während die Drehwelle 110 des Motors sich dreht, der äußere Schleifring 140 in Gleitkontakt mit äußeren Teilen der Faltungen 132 der Bürste 130 gehalten, und ein Strom wird durch die Kontaktbereiche zu der Bürste 130 übertragen.
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Auch sind die Drähte 150 in dem äußeren Schleifring 140 so angeordnet, dass ein Strom von außen zu den Drähten 150 geführt werden kann.
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In diesem Fall können die Drähte 150 mit einer Seite des äußeren Schleifrings 140 unter Verwendung eines Verfahrens wie Punktschweißen, Schmelzen oder dergleichen verbunden sein.
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In diesem Fall werden keine Schweißperlen an einer inneren Umfangsfläche des äußeren Schleifrings 140, die die Bürste 130 kontaktiert, erzeugt.
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Durch diese Struktur werden, wenn ein positiver (+) Strom zu einem der Drähte 150, die sich in zwei äußeren, in der axialen Richtung angeordneten Schleifringen 140 befinden, geführt wird, und ein negativer (–) Strom zu dem anderen der Drähte 150 geführt wird, der positive (+) Strom und der negative (–) Strom zu der Spule des Rotors durch die Bürste 130 und den inneren Schleifring 120, die aufeinanderfolgend in Kontakt mit dem äußeren Schleifring 140 sind, geführt, so dass ein magnetischer Fluss zum Antreiben des Motors erzeugt wird.
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Der Halter 160 ist mit einem Gehäuse (nicht gezeigt) des Motors kombiniert, um den inneren Schleifring (120), die Bürste (130) und den äußeren Schleifring (140), die aufeinanderfolgend mit der Drehwelle 110 des Motors kombiniert sind, zu umschließen und zu schützen.
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In diesem Fall sind zwei Aufnahmenuten 162 auf einer Innenseite des Halters 160 in einem Zustand, in welchem eine Trennwand 161 zwischen den beiden Aufnahmenuten 162 angeordnet ist, gebildet.
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Die beiden Aufnahmenuten 162 bilden einen ringförmigen Raumbereich, in welchem zwei Sätze von Stromübertragungsmedien enthaltend de äußeren Schleifring 140, die Bürste 130 und den inneren Schleifring 120, die in der axialen Richtung angeordnet sind, jeweils aufgenommen werden können.
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In diesem Fall sind mehrere Fremdstoff-Ausgabeöffnungen 164, die in der axialen Richtung perforiert sind, um mit jeder der Aufnahmenuten 162 in Verbindung zu sein, in der Vorder- und Rückfläche des Halters 160, die senkrecht zu der axialen Richtung des Halters 160 angeordnet sind, gebildet, so dass metallische Fremdstoffe, die aufgrund wiederholter Reibung und Abnutzung zwischen der Bürste 130 und jedem der Schleifringe 120 und 140 erzeugt wurden, zur Außenseite des Halters 160 ausgegeben werden können.
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In diesem Fall sind die mehreren Fremdkörper-Ausgabeöffnungen 164 in der vorderen und der hinteren Oberfläche des Halters 160 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet.
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Auch kann ein Ventilator (nicht gezeigt) an dem Rotor des Motors so installiert sein, dass die Fremdstoffe durch die Fremdstoff-Ausgabeöffnungen 164 glatt ausgegeben werden.
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Das heißt, die Fremdstoffe in den Aufnahmenuten 162 werden zwangsweise durch die Fremdkörper-Ausgabeöffnungen 164 nach außen ausgegeben, wobei eine Blaskraft des Ventilators, der sich zusammen mit dem Rotor dreht, verwendet wird, so dass eine glatte Ausgabe der Fremdstoffe bewirkt werden kann.
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Der Halter 160 mit der vorbeschriebenen Konfiguration kann aus verstärktem Kunststoff oder technischem Kunststoff in Bezug auf die Festigkeit und die Elastizität hergestellt sein.
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Der Halter 160 ist mit einem Gehäuse des Motors unter Verwendung eines Presspassungsverfahrens kombiniert. In diesem Fall ist der Halter 160 mit dem Gehäuse des Motors durch Presspassungsstifte (nicht gezeigt) zwischen dem Gehäuse des Motors und dem Halter 160 so kombiniert, dass der durch Presspassung am Gehäuse des Motors angebrachte Halter 160 in einer vorbestimmten Position fixiert ist und nicht bewegt werden kann.
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Hierzu sind mehrere Stiftnuten 166, in die die Stifte durch Presspassung eingesetzt werden können, in einer äußeren Oberfläche des Halters 160 und in einer inneren Oberfläche des Gehäuses des Motors gebildet, mit dem der Halter 160 durch Presspassung verbunden ist.
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Die Stiftnuten 166 sind in der äußeren Oberfläche des Halters 160 und der inneren Oberfläche des Gehäuses des Motors so gebildet, dass sie einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen, und in einem Zustand, in welchem der Halter 160 durch Presspassung mit dem Gehäuse des Motors verbunden ist, sind die Stifte durch Presspassung in die in dem Halter 160 und in beiden Seiten des Gehäuses des Motors gebildeten Stiftnuten 166 so eingesetzt, dass die Position des Halters 160 fixiert werden kann.
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Auf diese Weise kann, da der Halter 160 mit dem Gehäuse des Motors durch Presspassung der Stifte in den in der äußeren Oberfläche des Halters 160 und der inneren Oberfläche des Gehäuses des Motors gebildeten Stiftnuten 166 kombiniert ist, der Halter 160 sich nicht leicht von dem Gehäuse des Motors trennen, sondern kann selbst dann fixiert bleiben, wenn eine externe Kraft auf den Halter 160 ausgeübt wird.
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Da der vorstehend beschriebene Halter 160 dieselbe Funktion hat wie die eines Lagers, das einen Teil der Drehwelle 110 des Motors in einem Zustand, in welchem der Halter 160 mit dem Gehäuse des Motors kombiniert ist, stützt, kann die Größe eines Wellenlagers, das an der Drehwelle 110 des Motors angeordnet ist, im Vergleich zu dem Stand der Technik verringert werden.
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Wenn die Struktur für den Schleifring und die Bürste des WRSM mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration nach der vorliegenden Erfindung in einem Wechselstromgenerator für ein Fahrzeug verwendet wird, muss eine Echtzeit-Positionserfassung des Rotors, der sich innerhalb des Wechselstromgenerators dreht, durchgeführt werden, so dass eine genaue Maschinenausgangs-Unterstützungsfunktion realisiert werden kann.
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Jedoch gibt es bei der herkömmlichen Struktur für eine Bürste und einen Schleifring eines WRSM viele Schwierigkeiten bei der Realisierung einer optimierten Fahrzeugkarosserie aufgrund des Mangels an Montageraum für den Positionsdetektor, der zur Erfassung de Position des Rotors installiert ist.
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Um das Problem zu lösen, wird bei der vorliegenden Erfindung eine einfache Konfiguration zur Positionserfassung des Rotors vorgeschlagen, die zusätzlich in der Struktur für den Schleifring und die Bürste gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel installiert ist, so dass ein Schema zum Implementieren einer Struktur für einen Schleifring und eine Bürste mit einer einfachen Modulform erhalten wird, mit dem eine Positionserfassung des Rotors möglich ist.
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines WRSM gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert, 8 ist eine Seitenansicht von 7, und 9 ist eine Vorderansicht von 7.
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Gemäß den 7 bis 9 enthält die Struktur des Schleifrings und der Bürste des WRSM gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Magnetkörper 172 und 174, die zwischen dem inneren Schleifring 120 und der Bürste 130 angeordnet sind, um die Position des Rotors zu erfassen, und einen Sensor 180 zum Erfassen der Positionen der Magnetkörper 172 und 174, die sich integral mit der Drehwelle 110 des Motors drehen, die zusätzlich in der Struktur für den Schleifring und die Bürste mit der vorstehend beschriebenen Form gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.
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In diesem Fall sind die Magnetkörper 172 und 174 aus formbaren Magnetmaterialien gebildet, und die formbaren Magnetmaterialien sind zwischen den inneren Schleifring 120 und die Bürste 130 injiziert, so dass die Magnetkörper 172 und 174 gebildet werden können.
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Auf diese Weise enthält jeder der Magnetkörper 172 und 174, die zwischen dem inneren Schleifring 120 und der Bürste 130 durch Injektion der Magnetmaterialien gebildet sind, einen N-Pol und einen S-Pol. Wie in 9 illustriert ist, kann ein Paar aus N-Pol- und S-Pol-Magnetkörpern 172 und 174 auf einer Außenseite der Drehwelle 110 so angeordnet sein, dass sie einander zugewandt sind. In diesem Fall können die Magnetkörper 172 und 174 durch mehrere Kombinationen gemäß der Anzahl von in dem Rotor angeordneten Pole konfiguriert sein.
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Aufgrund der zwischen dem inneren Schleifring 120 und der Bürste 130 geformten Magnetkörper 172 und 174 wird ein Raum zwischen dem inneren Schleifring 120 und der Bürste 130 in einem festen Zustand gehalten. Somit führt die Bürste 130, wenn die Drehwelle 110 sich dreht, eine Drehbewegung zusammen mit der Drehwelle 110 durch.
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Zusätzlich kann der Sensor 180, der vorgesehen ist, die Echtzeitpositionen der Magnetkörper 172 und 174 zu erfassen, ein Hallsensor sein, der die Positionen der Magnetkörper 172 und 174 unter Ausnutzung des Halleffekts erfassen kann.
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Der Sensor 180 ist auf einer Innenseite des Halters 160 angeordnet, um die Positionen der Magnetkörper 172 und 174, die sich in Verbindung mit der Drehwelle 110 drehen, zu erfassen, wie in 9 illustriert ist.
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Auch sind Drähte (nicht gezeigt) zum Zuführen von Energie zu dem Sensor 180 integral auf der Innenseite des Halters 160 zusammen mit den Drähten 150 zum Zuführen eines Stroms zu dem äußeren Schleifring 140 so installiert, dass die Struktur für den Schleifring und die Bürste, die eine einfache Struktur hat, bei der keine komplizierte Verdrahtung erforderlich ist, implementiert werden kann.
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Auf diese Weise sind die Magnetkörper 172 und 174 zwischen dem inneren Schleifring 120 und der Bürste 130 des WRSM installiert, und der Sensor 180, der die Echtzeitpositionen der Magnetkörper 172 und 174 erfassen kann, ist an dem Halter 160 so installiert, dass die Struktur für den Schleifring und die Bürste des WRSM in der Form eines kompakten Moduls implementiert werden kann. Somit kann ein Bauteil zum Erfassen der Position des Rotors vereinfacht werden, und eine effiziente Raumausnutzung ist möglich in Bezug auf ein Bauteil im Vergleich zu der herkömmlichen Feldenergie-Zuführungseinheit und dem Positionsdetektor.
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Wie vorstehend beschrieben ist, können mit einer Struktur für einen Schleifring und eine Bürste eines Synchronmotors mit gewickeltem Rotor (WRSM) nach der vorliegenden Erfindung die folgenden nützlichen Wirkungen erhalten werden.
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Zuerst wird eine Kontaktfläche zwischen der Bürste und dem Schleifring des WRSM stark vergrößert, so dass eine Wärmeableitung eines Motors, die durch Eingabe eines hohen Stroms bewirkt wird, minimiert werden kann, und eine Beschädigung des Motors, die durch die Wärmeableitung bewirkt wird, kann verhindert werden.
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Zweitens sind mehrere Kontaktflächen, an denen die Bürste und der Schleifring des Motors einander kontaktieren, in einer Umfangsrichtung in gleichen Abständen verteilt, so dass eine gleichmäßige Reibung und Abnutzung zwischen der Bürste und dem Schleifring möglich ist, und selbst wenn ein Teil der Kontaktflächen der Bürste abgenutzt ist, wird der andere Teil von diesen verwendet, um den abgenutzten Teil zu ergänzen, so dass die dauerhafte Zuverlässigkeit des Motors verbessert werden kann.
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Drittens können, selbst wenn metallische Fremdstoffe aufgrund von wiederholter mechanischer Reibung und Abnutzung zwischen der Bürste und dem Schleifring erzeugt werden, die Fremdstoffe glatt zur Außenseite des Motors ausgegeben werden, so dass ein aufgrund der Fremdstoffe in dem Motor auftretender Funken verhindern werden kann.
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Viertens wird die Kontaktfläche zwischen der Bürste und dem Schleifring so vergrößert, dass die axiale Länge des Schleifrings verringert werden kann und somit die gesamte axiale Abmessung des Motors herabgesetzt werden kann.
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Fünftens kann, selbst wenn eine externe Last auf eine Drehwelle des Motors ausgeübt wird, die Drehwelle des Motors gleichmäßig und stabil an mehreren Stellen durch eine Bürstenstruktur vom Blasebalgtyp gestützt werden. Weiterhin kann durch die Bürstenstruktur vom Blasebalgtyp eine Dämpfungsfunktion für die Drehwelle des Motors erhalten werden, so dass ein Rattern der Drehwelle des Motors verhindert werden kann und ein Drehgleichgewicht der Motorwelle stabil erhalten bleiben kann.
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Sechstens sind Magnetkörper zwischen einem inneren Schleifring und der Bürste installiert, und ein Sensor zum Erfassen der Position der Magnetkörper ist an einem Halter so installiert, dass die Struktur für den Schleifring und die Bürste des WRSM in der Form eines Moduls implementiert werden kann, und ein vereinfachtes und kompaktes Positionserfassungs-Bauteil im Vergleich zum Stand der Technik kann implementiert werden.
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Siebentens kann, da Drähte zum Zuführen von Energie zu dem Sensor und Drähte zum Zuführen eines Stroms zu einem äußeren Schleifring integral in dem Halter angeordnet sind und eine Verdrahtungsstruktur der Drähte einfach realisiert werden kann, eine effiziente Raumausnutzung in Bezug auf ein Bauteil implementiert werden, und die gesamte Bauteilstruktur enthaltend eine Feldenergie-Zuführungseinheit und einen Positionsdetektor kann einfach implementiert werden.
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Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Geist oder den Bereich der Erfindung zu verlassen. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle derartigen Modifikationen abdeckt, vorausgesetzt, dass sie innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2015-0081482 [0001]
- KR 10-0178158 [0014]
- KR 2000-0055497 [0014]
