DE10331245B4

DE10331245B4 - Bürstenmotor für elektrisches Lenkservosystem

Info

Publication number: DE10331245B4
Application number: DE10331245.5A
Authority: DE
Inventors: Toshinori Tanaka; Masayoshi Yamamoto; Osamu Waku; Kyouhei Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: KR100586784B1; FR2849544B1; JP3767554B2; CN100352145C; DE10331245A1; FR2849544A1; CN1512647A; US6731040B1; KR20040060709A; JP2004215333A

Abstract

Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem, welcher aufweist: einen Vierpol-Feldabschnitt (3), der an einer Innenwandoberfläche eines Jochs (2) befestigt ist; einen Anker (4), welcher aufweist: Wicklungen (9), die um einen Kern (5) mit 22 Schlitzen (8) herumgewickelt sind, um eine Schleifenwicklung auszubilden; Haken (12), die jeweils an einem Ende von 22 Kommutatorsegmenten (10) vorgesehen sind, und auf welche die Wicklungen (9) aufgelegt sind, und einen zylindrischen Kommutator (7), der durch einstückiges Ausformen der Kommutatorsegmente (10) mit einem Harz (11) ausgebildet ist, so dass konvexe Abschnitte (33) zum Verhindern eines Herausschleuderns des Kommutatorsegments (10) auf einer Innenumfangsoberflächenseite jedes Kommutatorsegments (10) so vorgesehen sind, dass sie sich beinahe über die gesamte Länge in Axialrichtung erstrecken; und vier Bürsten (18), die in Gleitberührung mit Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente (10) stehen; wobei dann, wenn der Kommutator (7), mit welchem ein Gleitberührungsabschnitt der Bürste in Berührung steht, senkrecht zur Axialrichtung geschnitten wird, die Beziehung 0,18 ≤ (A × N)/(D × D) ≤ 0,23 erfüllt ist, wobei A die Schnittfläche (mm2) eines Kommutatorsegments (10) ist, N die Anzahl an Kommutatorsegmenten (10) ist, und D der Durchmesser (mm) von Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente (10) ist, wobei die Bürste (18) eine Breite aufweist, welche drei benachbarte Kommutatorsegmente (10) überspannt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verringerung der Bürstentemperatur eines Bürstenmotors für ein elektrisches Lenkservosystem, wobei der Bürstenmotor einen zylindrischen Kommutator aufweist, dessen mehreren Kommutatorsegmente durch Harz befestigt sind, sowie eine Bürste, die in Gleitberührung mit Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente des Kommutators steht.
Bei einem Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem nach dem Stand der Technik wird, um einen Temperaturanstieg der Bürste zu verringern, die Wärmeerzeugung dadurch unterdrückt, dass die Verringerungsrate des dem Motor zugeführten Stroms erhöht wird, und auch die Wärmekapazität erhöht wird, durch Vergrößerung der Abmessungen des Motors selbst, und wird darüber hinaus ein Wärmeübertragungsteil vorgesehen, das in enger Berührung mit dem Bürstenhalter steht, um die in der Bürste erzeugte Wärme aufzunehmen und zu übertragen, damit der Temperaturanstieg der Bürste verringert wird (vgl. JP 2002-153022 A ).
Ferner ist aus der JP 2001-320862 A ein Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem bekannt mit einem Vierpolfeldabschnitt, der an einer Innenwandoberfläche eines Jochs befestigt ist, einem Anker mit Wicklungen, die um einen Kern mit 22 Schlitzen gewickelt sind, um eine Schleifenwicklung auszubilden, Haken, die jeweils an einem Ende von 22 Kommutatorsegmenten vorgesehen sind und auf welche die Wicklungen aufgelegt sind und einem zylindrischen Kommutator, der durch einstückiges Ausformen der Kommutatorsegmente mit einem Harz ausgebildet ist, so dass konvexe Abschnitte zum Verhindern eines Herausschleuderns des Kommutatorsegments auf einer Innenumfangsoberflächenseite jedes Kommutatorsegments so vorgesehen sind, dass sie sich beinahe über die gesamte Länge in Axialrichtung erstrecken. Ferner sind vier Bürsten vorgesehen, die in Gleitberührung mit Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente stehen. Vergleichbare Offenbarungen finden sich auch in der JP H08-163831 A , der US 6,057,626 A und der JP 2000-166183 A .
Ferner offenbart die DE 199 30 220 A1 einen Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem, bei dem eine Bürste eine Breite aufweist, so dass sie drei benachbarte Kommutatorsegmente überspannt.
Bei dem Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem nach dem Stand der Technik wird, um eine Überhitzung des Motors zu verhindern, die Wärmeerzeugung dadurch unterdrückt, dass die Abnahmerate des Stroms erhöht wird, die dem Motor zugeführt wird, damit der Versorgungsstrom begrenzt wird. Aus diesem Grund wird das Hilfsdrehmoment, das von dem Motor aufgebracht wird, in relativ kurzer Zeit verringert, so dass das Lenkdrehmoment ansteigt, das der Fahrer aufbringen muss. Daher wird in einigen Fällen das Lenkgefühl beeinträchtigt, insbesondere dann, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit fährt, und dergleichen. Weiterhin werden, wenn die Wärmekapazität durch Vergrößerung der Abmessungen des Motors selbst verbessert wird, das Drehmoment und der Drehmomentverlust erhöht, zusätzlich dazu, dass die Montage erschwert wird, und bei Vergrößerung der Abmessungen des Motors die von diesem erzeugten Geräusche zunehmen. Daher werden das Lenkgefühl und das Rückstellen des Lenkrades beeinträchtigt. Weiterhin werden dann, wenn der Temperaturanstieg dadurch verringert wird, dass das Wärmeübertragungsteil in enge Berührung mit dem Bürstenhalter gebracht wird, derartige Probleme hervorgerufen wie eine Erhöhung der Anzahl an Teilen, eine Vergrößerung der Abmessungen, und zunehmende Geräusche, infolge der Hinzufügung des Wärmeübertragungsteils, usw.
Wenn bei dem Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem der Benutzer lenkt, während das Fahrzeug stillsteht, oder der Benutzer das Fahrzeug in eine Garage führt usw., muss ein höherer Strom geliefert werden als jener, der beim Lenken beim normalen Fahren benötigt wird. Daher wird ein hoher Strom in einer Situation geliefert, in welchem der Motor angehalten ist, oder sich der Motor nur mit sehr geringer Geschwindigkeit dreht. Es wird daher wesentlich, die Bürstentemperatur bei einer derartigen speziellen Einsatzsituation zu verringern. Daher ist eine andere Lösung erforderlich, die dazu geeignet ist, bei dem Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem die Bürstentemperatur zu verringern.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Überwindung der voranstehend geschilderten Probleme entwickelt, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Absenkung der Bürstentemperatur zur Verfügung zu stellen, die für einen Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem geeignet ist, welche den Temperaturanstieg des Bürstenabschnitts dadurch unterdrücken kann, dass Wärme, die in dem Bürstenabschnitt erzeugt wird, wirksam auf die Seite des Ankers übertragen wird, so dass der Temperaturanstieg der Bürste leicht unterdrückt werden kann, ohne die Abmessungen des Motors zu vergrößern, wobei die Anzahl an Teilen klein gehalten wird, das Lenkgefühl dadurch verbessert werden kann, dass entsprechend die Verringerungsrate des Stroms verringert wird, der dem Motor zugeführt wird, oder durch Erhöhung des Versorgungsstroms, wobei eine Geräuschverminderung erzielt wird, usw.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in Anspruch 1 oder 2 gelöst.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Bürstenmotors für ein elektrisches Lenkservosystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
2 eine Darstellung eines Ankers bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
3 eine Erläuterung der Form einer Bürste bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 eine Schnittansicht eines Gleitkontaktabschnitts, senkrecht zur Axialrichtung, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung der elektrischen Verdrahtung des Bürstenmotors für ein elektrisches Lenkservosystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6A und 6B Schnittansichten eines Kommutators gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
7 eine Darstellung von Messergebnissen in Bezug auf einen Schnittflächenfaktor, eine Bürstentemperatur, und eine zulässige Drehzahl, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
8 eine Schnittansicht eines Gleitkontaktabschnitts senkrecht zur Axialrichtung, gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
9 eine Schnittansicht eines Gleitkontaktabschnitts senkrecht zur Axialrichtung, gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
10 eine Schnittansicht eines Gleitkontaktabschnitts senkrecht zur Axialrichtung, gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
11 eine Darstellung der Form einer Bürste gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
12 eine Darstellung von Messergebnissen in Bezug auf einen Dickenfaktor, eine Bürstentemperatur, und eine zulässige Drehzahl, gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung; und
13 eine Schnittansicht eines Gleitkontaktabschnitts senkrecht zur Axialrichtung, gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung.
(Ausführungsform 1)
1 ist eine Schnittansicht eines Bürstenmotors für ein elektrisches Lenkservosystem gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine zugehörige Schnittansicht eines Ankers des Motors. Bei der nachstehenden Beschreibung werden gleiche oder entsprechende Teile in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie aus den Figuren hervorgeht, ist bei einem Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem ein Magnet 3, der als Vierpol-Feldabschnitt dient, an einer Innenwandoberfläche eines Jochs 2 angebracht, und liegt ein Kern 5 eines Ankers 4 der Innendurchmesserseite des Magneten 3 so gegenüber, dass dazwischen ein vorbestimmter Spalt vorhanden ist. Bei dem Anker 4 ist der Kern 5 an einer Drehwelle 6 und einem Kommutator 7 befestigt. Der Kern 5 ist so aufgebaut, dass flach gewalzte magnetische Stahlbleche übereinander geschichtet sind, und ein Streifen mit 22 Schlitzen 8 ausgebildet wird. In dem Schlitz 8 ist eine Wicklung 9 vorgesehen, die so aufgebaut ist, dass emaillierter Kupferdraht mit einem Drahtdurchmesser von beispielsweise etwa 0,7 mm als Schleifenwicklung gewickelt ist.
Der Kommutator 7 weist 22 Kommutatorsegmente 10 auf, und ist einstückig mit einem Harz 11 ausgeformt, beispielsweise Phenolharz und dergleichen, zum Befestigen und Isolieren der Kommutatorsegmente 10, und ist an der Drehwelle 6 durch Presssitz oder dergleichen gehaltert. Ein Haken 12 und die Kommutatorsegmente 10 sind einstückig an einer Endseite einer Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 ausgebildet, die aus Kupfermaterial besteht. Die Wicklung 9 und ein Ausgleicher 13 sind auf den Haken 12 eingerastet, und sind mit den Kommutatorsegmenten 10 durch Verschweißen oder dergleichen verbunden.
Ein Bürstenhalter 14 ist so aufgebaut, dass eine Platte 16 beispielsweise aus Messing oder dergleichen und ein Halter 17 an einer Basis 15 angebracht sind, die aus einem Harz wie beispielsweise PPS ausgeformt ist, und dann Bürsten 18 und Federn 19 vorgesehen werden, welche die Bürsten 18 gegen eine Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 andrücken, auf einem Kastenabschnitt, welcher die Platte 16 und den Halter 17 enthält. Vier Bürsten 18 sind in dem Bürstenhalter 14 in einem Winkelabstand von 90 Grad angeordnet. Ein Leitungsdraht 20, der mit einer Steuereinheit (nicht gezeigt) verbunden ist, ist in den Bürstenhalter 14 eingeführt, und ist elektrisch mit einem Anschlusskabel 21 verbunden, das von der Bürste 18 ausgeht. Weiterhin ist der Bürstenhalter 14 in einem Gehäuse 23 durch Befestigungsschrauben 22 angebracht.
Der Anker 4 wird drehbeweglich durch Lager 24 und 25 gehaltert. Das Joch 2 ist an dem Gehäuse 23 mit Befestigungsschrauben 26 befestigt. Eine Kupplung 27 ist an einem Ende der Drehwelle 6 beispielsweise durch Presssitz befestigt, und ist mit einer Schneckenwelle (nicht gezeigt) oder dergleichen gekuppelt, um die Drehkraft des Ankers 4 zu übertragen. Im vorliegenden Fall beträgt der Nennstrom des Bürstenmotors 1 für das elektrische Lenkservosystem 80 Ampere, und ist dieser Bürstenmotor in einem Fahrzeug angebracht, dessen Brennkraftmaschine einen Hubraum von annähernd 2 Litern aufweist.
3 dient zur Erläuterung der Form einer Bürste. Die Bürste 18 weist einen konkaven Abschnitt 28 auf, dessen innerer Abschnitt in Axialrichtung nicht in Gleitberührung mit den Kommutatorsegmenten 10 steht, und beide Endabschnitte der Bürste in Axialrichtung weist eine solche Form auf, dass sie in Gleitberührung mit den Kommutatorsegmenten 10 stehen. Beide Gleitoberflächen 31 eines Endabschnitts 29, der in Axialrichtung an der Hakenseite liegt, und eines Endabschnitts 30, welcher an der dem Haken abgewandten Seite liegt, der Bürste 18 weisen dieselbe Krümmung des Durchmessers auf wie die Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente 10. Die Gleitoberflächen 31 stehen in Gleitberührung mit den Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente 10 zur Ausbildung von zwei Gleitlaufflächen 32. Im vorliegenden Fall beträgt die Abmessung der Bürste 18 in Axialrichtung etwa 15 mm, und weist die Bürste 18 eine Gleitoberfläche 31 von etwa 2 mm an beiden Enden in Axialrichtung auf.
4 ist eine Schnittansicht des Gleitkontaktabschnitts der Bürste von 3, und zwar geschnitten senkrecht zur Axialrichtung. Die Bürste 18 ist so geformt, dass sie eine Breite aufweist, welche drei benachbarte Kommutatorsegmente 10 überspannt, zur Gleitberührung mit diesen. Jedes Kommutatorsegment 10, das im wesentlichen trommelförmig ausgebildet ist, weist einen Schenkelabschnitt 10a auf, der zur Innenumfangsoberflächenseite verläuft. Ein Ende des Schenkelabschnitts 10a weist konvexe Abschnitte 33 auf, die jeweils taubenschwanzförmig ausgebildet sind, um ein Herausschleudern des Kommutatorsegmentes 10 zu verhindern. Der Schenkelabschnitt 10a erstreckt sich beinahe über die Gesamtlänge in Axialrichtung. Die konvexen Abschnitte 33 verhindern eine Bewegung des Kommutatorsegmentes 10, die beispielsweise durch die Zentrifugalkraft und dergleichen hervorgerufen wird. Das Kommutatorsegment 10 ist so aufgebaut, dass 22 Ringsegmente, die miteinander verbunden sind, aus Kupferrohrmaterial durch Pressbearbeitung hergestellt werden, dann diese Segmente einstückig mit dem Harz 11 ausgeformt werden, und dann benachbarte Segmente elektrisch auf Kommutatorsegmente durch jeweilige Einschnitte 34 getrennt werden. Im vorliegenden Fall ist der Innendurchmesser des Kommutatorsegments 10 verringert, und beträgt die Dicke des Kommutatorsegments 10 in Radialrichtung etwa das 1,4-fache wie bei dem herkömmlichen Kommutatorsegment.
Die Anzahl N an Kommutatorsegmenten 10 des Kommutatorsegments 7 beträgt 22, und der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 beträgt 28 mm. Weiterhin hat eine Schnittfläche A des Kommutatorsegments 10 eine Größe von 7,5 mm². Daher gilt (A × N)/(D × D) = 0,21. Hierbei wird nachstehend (A × N)/(D × D) als Schnittflächenfaktor bezeichnet.
5 zeigt die elektrische Verschaltung des Bürstenmotors 1 für das elektrische Lenkservosystem. 6 ist eine zugehörige Schnittansicht des Kommutators 7 in Axialrichtung, wobei 6A jenen Zustand zeigt, in welchem der Ausgleicher 13 und die Wicklung 9 an dem Haken 12 bei der Herstellung des Ankers 4 angebracht sind, und 6B eine Schnittansicht ist, welche jenen Zustand zeigt, in welchem der Ausgleicher 13 und die Wicklung 9 mit den Kommutatorsegmenten 10 verbunden sind. In den Figuren weist der Kern 5 des Ankers 4 22 Schlitze 8 auf, und sind die Wicklungen 9, die mehrfach mit einem vorbestimmten Schlitzunterteilungsabstand gewickelt sind, um einen Wickel auszubilden, in den Schlitz 8 eingeführt. Auf diese Weise wird eine sogenannte Schleifenwicklung ausgebildet, bei welcher die Wicklung 9 in den Schlitz 8 eingeführt ist, aufeinanderfolgend um einen Schlitzteilungsabstand verschoben. Als Ausgleicher 13 werden 11 gegenüberliegende Kommutatorsegmente 10 von den 22 Kommutatorsegmenten 10 über 11 emaillierte Kupferdrähte oder dergleichen verbunden.
Zuerst wird ein Ende des Ausgleichers 13 auf den Haken 12 aufgelegt, und dann wird der Ausgleicher 13 geschnitten, um das andere Ende auf den Haken 12 aufzulegen, der an der entgegengesetzten Seite liegt. Durch Wiederholung dieses Schrittes werden daher 11 Ausgleicher 13 zur Verfügung gestellt. Dann wird ein Ende der Wicklung 9 auf den Haken 12 aufgelegt, und wird die Wicklung 9 mehrfach um vorbestimmte Schlitze gewickelt, dann wird die Wicklung 9 auf den nächsten Haken 12 aufgelegt, und dann wird die Wicklung 9 mehrfach kontinuierlich um vorbestimmte Schlitze herumgewickelt, ohne Unterbrechung, so dass sie zum übernächsten Haken 12 zurückkehrt. Die Wicklung 9 ist als sogenannte Doppelwicklung ausgebildet, in welche 44 Wickel eingeführt sind, durch Wiederholung der voranstehenden Schritte. Daher sind zwei Wicklungen 9 (vier Wicklungen 9 zum Beginn des Wickelns und gegen Ende des Wickelns) auf einen Haken 12 aufgelegt. Anders ausgedrückt erstrecken sich vier Wicklungen 9 zwischen einem bestimmten Haken 12 und dem Kern 5. Die Doppelwicklung wird dadurch hergestellt, dass der Wickel, dessen Schnittfläche die Hälfte einer vorbestimmten Schnittfläche der Wicklung 9 beträgt, in der doppelten Anzahl an Wickeln eingeführt wird (44 mal, was das Doppelte der normalen Anzahl von 22 beträgt), wobei jedoch der Ankerwiderstand elektrisch gleich dem üblichen Ankerwiderstand eingestellt wird.
Auf diese Weise sind in 6 ein Ausgleicher 13 und zwei Wicklungen 9 (vier Wicklungen 9 sind zwischen dem Haken 12 und dem Kern 5 angeordnet) in einem Ausnehmungsabschnitt 35 angeordnet, der in dem Kommutatorsegment 10 vorgesehen ist. Die Isolatorschichten der Wicklungen 9 und des Ausgleichers 13 werden durch das Schweißen oder dergleichen entfernt, und die Wicklungen 9 sind fehlerfrei mit den Kommutatorsegmenten 10 verbunden.
7 zeigt Messergebnisse in Bezug auf einen Schnittflächenfaktor, eine Bürstentemperatur, und eine zulässige Drehzahl. In Bezug auf die Bürstentemperatur wurde der Temperaturanstieg der Bürste 18 mit einem Thermoelement gemessen, das an der Bürste 18 angebracht ist, während ein vorbestimmter Strom an den Anker 4 in einem Zustand geliefert wurde, in welchem die Drehung des Ankers 4 gesperrt war. Wie voranstehend geschildert wird bei dem Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem in einigen Fällen ein hoher Strom dann geliefert, wenn sich der Anker 4 nicht dreht, so dass die Temperaturmessung unter derartigen, erschwerten Bedingungen für die Bürstentemperatur erfolgte. In Bezug auf die zulässige Drehzahl wurde die Drehzahl gemessen, bei welcher die Kommutatorsegmente 10 durch Zentrifugalkraft zerstört werden, durch Antrieb bzw. Drehen des Ankers 4 durch eine äußere Kraft, während der Anker 4 auf eine vorbestimmte, hohe Temperatur eingestellt wurde. Bei dem Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem wird die zulässige Drehzahl unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors unter der Annahme festgelegt, dass der Anker 4 zu schnell von außen aus über einen Getriebemechanismus gedreht wird. Die minimale Drehzahl ist jene minimale Drehzahl, die bei der Verwendung des Bürstenmotors 1 bei einem elektrischen Lenkservosystem benötigt wird. Wie aus 7 hervorgeht wird, wenn der Schnittflächenfaktor vergrößert wird, die Bürstentemperatur verringert, und auch die zulässige Drehzahl verringert.
Der Schnittflächenfaktor wird auf unterhalb von 0,17 eingestellt, beispielsweise 0,166, 0,168 oder dergleichen, bei dem entsprechenden Motor nach dem Stand der Technik. Wird der Schnittflächenfaktor auf 0,18 oder mehr, jedoch 0,23 oder weniger eingestellt, kann die Bürstentemperatur verringert werden, unter Sicherstellung einer Drehzahl, die höher ist als die minimale zulässige Drehzahl. Bevorzugt kann dieser Effekt verstärkt werden, wenn der Schnittflächenfaktor auf 0,21 oder höher eingestellt wird. Die Vergrößerung des Schnittflächenfaktors führt nicht nur zu einer Verringerung der Drehfestigkeit der Kommutatorsegmente 10, sondern erhöht auch die Kosten, infolge einer Zunahme der eingesetzten Menge an Kupfermaterial, und führt zu verschlechterter Bearbeitbarkeit der Kommutatorsegmente 10. Daher wurde unnötigerweise eine derartige Erhöhung des Schnittflächenfaktors beim Stand der Technik nicht überlegt. Daher wurde nicht das technische Konzept aufgefunden, dass die in dem Bürstenabschnitt des Bürstenmotors 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erzeugte Wärme dadurch auf die Ankerseite übertragen werden kann, dass der Schnittflächenfaktor erhöht wird, um die Bürstentemperatur zu verringern.
Bei dem Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem, der wie voranstehend geschildert ausgebildet ist, erzeugt der Anker 4 eine Drehkraft, wenn eine vorbestimmte Stromstärke dem Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit über den Leitungsdraht 20 zugeführt wird, und die Drehkraft wird an eine Schneckenwelle (nicht gezeigt) übertragen, die mit der Kupplung 27 gekuppelt ist, die an der Drehwelle 6 angebracht ist. Auf diese Weise kann die vom Fahrer aufgebrachte Lenkkraft verringert werden.
Wie voranstehend geschildert, wird die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10 dadurch erhöht, dass der Schnittflächenfaktor auf 0,21 eingestellt wird. Daher kann, selbst wenn nicht nur einfach die Wärmekapazität vergrößert wird, sondern auch erhebliche Wärme in kurzer Zeit erzeugt wird, beispielsweise wenn ein Kraftfahrzeug in eine Garage gefahren wird, die in der Bürste 18 erzeugte Wärme wirksam von dem Kommutatorsegment 10 auf die Wicklung 9 und den Ausgleicher 13 übertragen werden, und kann auch die Wärmeerzeugung des Kommutatorsegments 10 selbst verringert werden, so dass ein Temperaturanstieg der Bürste 18 unterdrückt werden kann. Daher kann die Abnahmerate des zugeführten Stroms und der Nennstrom erhöht werden, was das Lenkgefühl verbessert. Weiterhin ist die minimale zulässige Drehzahl sichergestellt, so dass ein sicherer Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden kann. Weiterhin ist, da die Schnittfläche durch Verringern des Innendurchmessers des Kommutatorsegments 10 vergrößert wird, keine Änderung des grundsätzlichen Aufbaus des Motors erforderlich, so dass ein Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden kann, der geringe Abmessungen aufweist, und geringe Drehmomentverluste.
Da der Vierpolmagnet 3, 22 Schlitze 8, und vier Bürsten 18 vorhanden sind, teilen sich diese vier Bürsten 18 die Wärmeerzeugung und die Wärmeleitung. Da die gegenüberliegenden Bürsten 18 gleiche Zustände aufweisen, wird darüber hinaus die Bürstentemperatur stabilisiert, so dass der Temperaturanstieg wirksam unterdrückt werden kann. Darüber hinaus können Geräusche und Drehmomentschwankungen verringert werden, da die vier Pole und 22 Schlitze 8 verwendet werden, und können auch die Bürstentemperatur und die Geräusche dadurch verringert werden, dass die Ausgleicher 13 vorhanden sind. Auf diese Art und Weise kann ein Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden, den es im Stand der Technik nicht gibt.
Weiterhin sind die Haken 12, mit welchen die Wicklung 9 und der Ausgleicher 13 verbunden sind, zusammen mit den Kommutatorsegmenten 10 jeweils an einem Ende der Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente 10 so vorgesehen, dass sie annähernd den gleichen Durchmesser wie die Außenumfangsoberfläche aufweisen. Da die Entfernungen von der Bürste 8 zur Wicklung 9 und zum Ausgleicher 13 verkürzt werden, anders bei einem Kommutator 7 des sogenannten ansteigenden Typs, der einen Kragenabschnitt aufweist, der in Richtung des äußeren Durchmessers verläuft, an einem Ende der Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente 10, kann die Wärmeleitung verbessert werden, und auch der Temperaturanstieg wirksam unterdrückt werden. Da die Standfestigkeit in Bezug auf die Zentrifugalkraft im Vergleich zum Kommutator des sogenannten ansteigenden Typs verbessert werden kann, können darüber hinaus die Schnittflächen der Kommutatorsegmente 10 vergrößert werden, und der Temperaturanstieg noch stärker unterdrückt werden.
Weiterhin ist ein Schenkelabschnitt 10a bei jedem Kommutatorsegment 10 vorhanden, wodurch sich leicht eine Erhöhung der Schnittfläche erreichen lässt, und eine gute Bearbeitbarkeit. Da sich der Schenkelabschnitt 10a über die gesamte Fläche erstreckt, mit Ausnahme der Vertiefung, die an beiden Endabschnitten in Axialrichtung vorhanden ist, usw., wird die Wärmeleitung verbessert, und kann die Bürstentemperatur wirksam verringert werden. Da sich der konvexe Abschnitt 33 beinahe über die gesamte Fläche erstreckt, mit Ausnahme der Vertiefung, die an beiden Endabschnitten in Axialrichtung vorhanden ist, usw., ist das Kommutatorsegment 10 fest mit dem Harz 11 verbunden, und lässt sich das Kommutatorsegment 10 schwer bewegen. Daher kann ein sicherer Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem mit geringer Geräuschentwicklung erhalten werden. Da in diesem Fall die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10, das aus Kupfermaterial besteht, vergrößert ist, ist die Wärmeleitung stärker als bei dem Harz 11, mit welchem die Kommutatorsegmente 10 befestigt sind, so dass der Temperaturanstieg wirksam unterdrückt werden kann.
Weiterhin ist keine Kerbe vorgesehen, im Gegensatz zu anderen Kommutatoren 7 jener Art, die eine Kerbe und dergleichen in der Mitte der Axialrichtung des Kommutatorsegments 10 an der Seite der Innenumfangsoberfläche entlang der Richtung des Außendurchmessers aufweisen. Daher ist die Wärmeleitung zu den Wicklungen 9 gut, kann der Temperaturanstieg wirksam unterdrückt werden, und kann auch der Kommutator 7 kostengünstig hergestellt werden. Weiterhin wird die Herstellung des Kommutators 7 einfach und kostengünstig, da der Kommutator 7 einstückig mit dem Harz 11 so ausgeformt wird, dass die Kommutatorsegmente 10 miteinander verbunden werden, und jeweilige Kommutatoren 7 nach dem Ausformen elektrisch getrennt werden. Da die Kommutatoren 7 nach dem Ausformen getrennt werden, gibt es eine gute Toleranz für die Form des Verbindungsabschnitts zwischen den Kommutatorsegmenten 10, und ist die Bearbeitbarkeit gut. Darüber hinaus kann die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10 einfach vergrößert werden, da die Kommutatoren 7 nach dem Ausformen getrennt werden.
Die Wicklungen 9 des Ankers 4 sind als Doppelwicklung gewickelt, und weiterhin sind zwei Wicklungen 9 mit dem Haken 12 verbunden. Daher werden die Berührungsflächen zwischen den Kommutatorsegmenten 10 und den Wicklungen 9 vergrößert, und ist ihre Anzahl groß, wodurch die Wärmeleitung zu den Wicklungen 9 wirksam verbessert werden kann. Darüber hinaus sind die Wicklungen 9 mit hoher Dichte infolge der Doppelwicklung gewickelt, und werden die Berührungsflächen zwischen den Wicklungen 9 auf der Randoberfläche des Kerns 5 und den Wicklungen 9 in dem Schlitz 8 vergrößert, wodurch die Wärmeleitung verbessert werden kann.
Weiterhin ist der Ausgleicher 13 mit dem Haken 12 verbunden, so dass die Wärmeleitung von den Kommutatorsegmenten 10 zum Ausgleicher 13 erreicht werden kann. Daher kann nicht nur ein Temperaturanstieg der Bürste 18 wirksamer verringert werden, sondern auch die Bürstentemperatur abgesenkt werden, infolge der verbesserten Kommutierung, und kann auch eine Geräuschverringerung erzielt werden.
Da ein Temperaturanstieg bei der Bürste 18 wirksam verringert werden kann, kann darüber hinaus selbst dann ein Schmelzen des Harzes und eine Änderung der Abmessungen unterdrückt werden, wenn ein Bürstenhalter 14 eingesetzt wird, welcher die Basis 15 aufweist, deren Bereich in der Nähe der Bürste 18 mit Harz ausgeformt ist. Daher kann ein geräuscharmer und kostengünstiger Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden, der eine gute Gleitfähigkeit der Bürste 18 aufweist. Da die Abnahmerate des Stroms verringert ist, usw., kann das Lenkgefühl verbessert werden.
Da ein Teil der Bürste 18 in Axialrichtung so geformt ist, dass es in Gleitberührung mit den Kommutatorsegmenten 10 steht, wird der Oberflächendruck der Gleitoberfläche 31 erhöht, und der Kontakt der Bürste 18 stabilisiert. Darüber hinaus kann die Wärmeerzeugung verringert werden, und ergeben sich verringerte Geräusche. Eine derartige Bürste ist insbesondere für den Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem geeignet. Bei welchem die auf die Federn 19 aufgebrachte Belastung gering ist, um den Drehmomentverlust zu verringern.
Weiterhin ist die Bürste 18 so geformt, dass sie eine Breite aufweist, welche in Gleitberührung mit mehr als drei Kommutatorsegmenten 10 steht, die nebeneinander in Umfangsrichtung angeordnet sind. Daher kann die Wärmeleitung von den Kommutatorsegmenten 10 auf die Wicklungen 9 und den Ausgleicher 13 weiter verbessert werden, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem die Bürste 18 in Gleitberührung mit zwei Kommutatorsegmenten steht, und kann der Temperaturanstieg der Bürste 18 wirksam verringert werden.
Da der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 auf 28 mm eingestellt ist, kann der Schnittflächenfaktor vergrößert werden, während die Drehfestigkeit der Kommutatorsegmente 10 beibehalten wird, und kann die Bürstentemperatur verringert werden. Wird der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 zu klein gewählt, kann zwar der Drehmomentverlust verringert werden, jedoch kann der Schnittflächenfaktor nicht erhöht werden, unter Beibehaltung der Drehfestigkeit der Kommutatorsegmente 10. Wird im Gegensatz hierzu der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 übermäßig groß gewählt, so erhöht sich der Drehmomentverlust. Daher wird vorzugsweise der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 auf 20 mm bis 50 mm eingestellt. Bevorzugter sollte dieser Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche auf 23 mm bis 33 eingestellt werden. Weiterhin können, falls das Produkt aus Nennstrom und der Stromversorgungszeit konstant gehalten wird, ähnliche Auswirkungen erreicht werden, wenn der Nennstrom auf den Bereich von 25 Ampere bis 80 Ampere eingestellt wird, und kann auch der Temperaturanstieg wirksam verringert werden.
(Ausführungsform 2)
8 zeigt eine weitere Ausführungsform des konvexen Abschnitts 33, der das Herausschleudern des Kommutatorsegments 10 verhindert. Die übrigen Abschnitte sind ähnlich wie bei der Ausführungsform 1. 8 ist eine entsprechende Schnittansicht des Gleitberührungsabschnitts der Bürste, und zwar senkrecht zur Axialrichtung, wie 4. Zwei konvexe Abschnitte 33, die zur Zentrumsseite jedes Kommutatorsegments 10 in Umfangsrichtung gebogen sind, um das Herausschleudern des Kommutatorsegments 10 zu verhindern, sind an der Innenumfangsoberflächenseite der Kommutatorsegmente 10 über beinahe die gesamte Fläche in Axialrichtung vorgesehen. Die konvexen Abschnitte 33 verhindern eine Bewegung des Kommutatorsegments 10 infolge der Zentrifugalkraft und dergleichen. Das Kommutatorsegment 10 ist so ausgebildet, dass ein Plattenmaterial aus Kupfer mit einer Plattendicke von 2,4 mm ringförmig gebogen wird, dann die konvexen Abschnitte 33 ausgebildet werden, dann die Segmente einstückig mit dem Harz 11 in einem Zustand ausgeformt werden, in welchem 22 Kommutatorsegmente 10 miteinander verbunden werden, und dann benachbarte Kommutatorsegmente elektrisch durch die jeweiligen Schnitte 34 nach dem Ausformen getrennt werden. Die Anzahl N an Kommutatorsegmenten 10 des Kommutators 7 beträgt 22, und der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 beträgt 28 mm. Weiterhin ist eine Schnittfläche A eines Kommutatorsegments 10 6,5 mm² groß. Daher beträgt der Schnittflächenfaktor 0,18.
Die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10 ist zur Innendurchmesserseite vergrößert, durch Einstellung des Schnittflächenfaktors auf 0,18. Daher ist der Effekt der Verringerung der Bürstentemperatur geringfügig verringert im Vergleich zur Ausführungsform 1, aber dennoch können beträchtliche Auswirkungen erzielt werden. Da das Kommutatorsegment 10 durch Rundbiegen des Plattenmaterials hergestellt wird, kann ein derartiges Kommutatorsegment 10 kostengünstig hergestellt werden, im Vergleich zu jenem Fall, in welchem das Kommutatorsegment aus Rohrmaterial hergestellt wird. Da sich die Schnittform des Kommutatorsegments 10, das in 8 gezeigt ist, im wesentlichen in Axialrichtung erstreckt, kann nicht nur die Schnittfläche einfach vergrößert werden, sondern auch die Kommutatorsegmente 10 fest durch das Harz 11 befestigt werden. Selbst wenn der Kommutator 7 durch Rundbiegen von Plattenmaterial hergestellt wird, kann daher eine derartige Bürste bei dem Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem eingesetzt werden, von dem geringe Geräuschentwicklung gefordert wird. Da jeweilige Kommutatorsegmente elektrisch nach dem Ausformen getrennt werden, erfolgt die Herstellung des Kommutators 7 einfach und kostengünstig. Da die Kommutatorsegmente nach dem Ausformen getrennt werden, kann die Toleranz in Bezug auf die Formen der Kommutatorsegmente 10 und ihrer Verbindungsabschnitte vergrößert werden, kann die Bearbeitbarkeit der Kommutatorsegmente 10 verbessert werden, und lässt sich auch die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10 einfach vergrößern.
(Ausführungsform 3)
9 ist eine Schnittansicht des Gleitberührungsabschnittes der Bürste, senkrecht zur Axialrichtung, wie 4. Der Gleitberührungsabschnitt der Bürste ist ähnlich ausgebildet wie in 4. Die Anzahl N an Kommutatorsegmenten 10 des Kommutators 7 beträgt 22, und der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 beträgt 24,5 mm. Weiterhin ist eine Schnittfläche A eines Kommutatorsegments 10 5,74 mm² groß. Daher ist der Schnittflächenfaktor auf 0,21 eingestellt. Weiterhin beträgt der Nennstrom 40 Ampere, und ist dieser Bürstenmotor in einem Fahrzeug vorgesehen, dessen Brennkraftmaschine einen Hubraum von etwa 1 Liter aufweist.
Die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10 ist zur Seite des Innendurchmessers hin dadurch vergrößert, dass der Schnittflächenfaktor auf 0,21 eingestellt ist. Daher können ähnliche Auswirkungen über Ausführungsform 1 erreicht werden. Da der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 stärker verkleinert ist als bei der Ausführungsform 1, kann der Drehmomentverlust verringert werden, so dass dieser Bürstenmotor bei einem Fahrzeug eingesetzt werden kann, dessen Brennkraftmaschine einen relativ kleinen Hubraum aufweist.
(Ausführungsform 4)
10 ist eine Schnittansicht des Gleitberührungsabschnittes der Bürste, senkrecht zur Axialrichtung, wie 4. Jedes Kommutatorsegment 10, das annähernd trommelförmig ausgebildet ist, weist einen Schenkelabschnitt 10a auf, der sich zur Seite der Innenumfangsoberfläche erstreckt. Die konvexen Abschnitte 33, die jeweils taubenschwanzförmig (schwalbenschwanzförmig) ausgebildet sind, um das Herausschleudern des Kommutatorsegments 10 zu verhindern, sind an einem Ende des Schenkelabschnitts 10a vorgesehen. Der Schenkelabschnitt 10a erstreckt sich über beinahe die gesamte Fläche in Axialrichtung. Die konvexen Abschnitte 33 verhindern ein Herausschleudern des Kommutatorsegmentes 10 infolge der Zentrifugalkraft und dergleichen. Das Kommutatorsegment 10 wird so hergestellt, dass 22 ringförmige, verbundene Segmente aus Kupferrohrmaterial durch Pressformen ausgebildet werden, dann die Segmente einstückig mit dem Harz 11 ausgeformt werden, und dann benachbarte Kommutatorsegmente jeweils durch einen Schnitt 34 nach dem Ausformen elektrisch getrennt werden. Wird der Kommutator 7, welchen der Gleitberührungsabschnitt der Bürste berührt, senkrecht zur Axialrichtung geschnitten, beträgt die Dicke T der Kommutatorsegmente in Radialrichtung 3,5 mm, und beträgt der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 28 mm. Das Verhältnis T/D ist daher auf 0,12 eingestellt. Hierbei ist der Wert für T/D eines entsprechenden Kommutatorsegments beim Stand der Technik kleiner als 0,09, und die Dicke des Kommutatorsegments in Radialrichtung beträgt etwa das 1,4-fache der herkömmlichen Dicke auf der Innenumfangsseite. Hierbei wird T/D nachstehend als Dickenfaktor bezeichnet. Der Nennstrom dieses Bürstenmotors 1 für ein elektrisches Lenkservosystem beträgt 80 Ampere.
11 zeigt die Form einer Bürste. Die Gleitoberfläche 31 der Bürste 18 an dem hakenseitigen Endabschnitt 29 in Axialrichtung weist annähernd dieselbe Krümmung des Durchmessers auf wie die Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente 10. Die Gleitoberfläche 31 steht in Gleitberührung mit den Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente 10 zur Ausbildung einer Gleitlauffläche 32. In diesem Fall beträgt die Abmessung der Bürste 18 in Axialrichtung etwa 15 mm, und weist die Bürste 18 eine Gleitoberfläche 31 von annähernd 4 mm an dem hakenseitigen Endabschnitt 29 auf. Die übrigen Abschnitte, abgesehen von den voranstehend angegebenen Ausnahmen, sind ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 ausgebildet.
12 zeigt Messergebnisse des Dickenfaktors, der Bürstentemperatur, und der zulässigen Drehzahl. Die Messung der Bürstentemperatur und der zulässigen Drehzahl wurde ähnlich wie voranstehend erläutert durchgeführt, und die minimal zulässige Drehzahl ist so wie voranstehend angegeben. Wie aus 12 hervorgeht wird, wenn der Dickenfaktor vergrößert wird, die Bürstentemperatur verringert, und auch die zulässige Drehzahl verringert. Der Dickenfaktor ist auf kleiner als 0,09 eingestellt, beispielsweise auf 0,086, 0,089 oder dergleichen, bei dem entsprechenden Motor nach dem Stand der Technik. Wenn der Dickenfaktor auf 0,10 oder mehr, jedoch 0,14 oder weniger eingestellt wird, kann die Bürstentemperatur verringert werden, wobei eine Drehzahl oberhalb der minimal zulässigen Drehzahl sichergestellt wird. Bevorzugter kann, wenn der Dickenfaktor auf 0,12 oder mehr eingestellt wird, diese Auswirkung verstärkt werden. Die Vergrößerung des Dickenfaktors führt nicht nur zu einer Verringerung der Drehfestigkeit der Kommutatorsegmente 10, sondern auch zu einer Kostenerhöhung, infolge der Zunahme an verwendetem Kupfermaterial, und zu einer verschlechterten Bearbeitbarkeit der Kommutatorsegmente 10. Daher wurde unnötigerweise eine derartige Erhöhung des Dickenfaktors beim Stand der Technik nicht überlegt. Dies führte dazu, dass kein derartiges technisches Konzept aufgefunden wurde, das die in dem Bürstenabschnitt des Bürstenmotors 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erzeugte Wärme auf die Ankerseite übertragen wird, durch Erhöhung des Dickenfaktors, damit die Bürstentemperatur absinkt.
Die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10 wird dadurch vergrößert, dass der Dickenfaktor auf 0,21 eingestellt wird. Selbst wenn nicht nur einfach die Wärmekapazität vergrößert wird, sondern auch erhebliche Wärme in kurzer Zeit erzeugt wird, beispielsweise dann, wenn ein Fahrzeug in eine Garage gefahren wird, kann daher die in der Bürste 18 erzeugte Wärme wirksam von dem Kommutatorsegment 10 an die Wicklung 9 und den Ausgleicher 13 übertragen werden, und kann auch die Wärmeerzeugung des Kommutatorsegments 10 selbst verringert werden, so dass ein Temperaturanstieg der Bürste 18 unterdrückt werden kann. Daher können die Abnahmerate des zugeführten Stroms und der Nennstrom erhöht werden, so dass das Lenkgefühl verbessert werden kann. Weiterhin ist die minimal zulässige Drehzahl sichergestellt, so dass ein sicherer Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden kann. Weiterhin ist, da die Schnittfläche dadurch vergrößert wird, dass der innere Durchmesser des Kommutatorsegments 10 verkleinert wird, keine Änderung des grundlegenden Aufbaus des Motors erforderlich, so dass ein Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden kann, der geringe Abmessungen aufweist, sowie einen kleinen Drehmomentverlust.
Da der hakenseitige Endabschnitt 29 der Bürste 18 so geformt ist, dass er in Gleitberührung mit den Kommutatorsegmenten 10 steht, wird der Oberflächendruck der Gleitoberfläche 31 erhöht, und der Kontakt der Bürste 18 stabilisiert. Dies führt zu einer Abnahme der Wärmeerzeugung und der hervorgerufenen Geräusche. Da der hakenseitige Endabschnitt 29 in Gleitberührung mit den Kommutatorsegmenten 10 steht, werden darüber hinaus die Entfernungen von der Bürste 18 zu der Wicklung 9 und dem Ausgleicher 13 kurz, wodurch die Bürstentemperatur wirksam abgesenkt werden kann. Eine derartige Bürste ist geeignet für einen Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem, bei dem die auf die Federn 19 aufgebrachte Belastung gering ist, um den Drehmomentverlust zu verringern.
(Ausführungsform 5)
13 ist eine Schnittansicht des Gleitberührungsabschnitts der Bürste, senkrecht zur Axialrichtung, wie 10. Es wird eine ähnliche Anordnung wie in 10 gezeigt eingesetzt. Wenn der Kommutator 7, mit welchem der Gleitberührungsabschnitt der Bürste in Berührung steht, senkrecht zur Axialrichtung geschnitten wird, beträgt die Dicke T der Kommutatorsegmente in Radialrichtung 2,7 mm, und beträgt der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 24,5 mm. Daher ist das Verhältnis T/D auf 0,11 eingestellt.
Die Schnittfläche des Kommutatorsegments 10 wird zur Seite des Innendurchmessers hin dadurch vergrößert, dass der Dickenfaktor auf 0,11 eingestellt wird. Der Effekt der Verringerung der Bürstentemperatur ist daher im Gegensatz zur Ausführungsform 4 verringert, jedoch können beträchtliche Auswirkungen erzielt werden. Bevorzugter sollte der Dickenfaktor auf 0,12 oder höher eingestellt werden. Weiterhin kann, da der Durchmesser D der Außenumfangsoberfläche der Kommutatorsegmente 10 verkleinert ist, der Drehmomentverlust verringert werden. Daher kann auch dieser Bürstenmotor bei einem Fahrzeug vorgesehen werden, dessen Brennkraftmaschine einen relativ kleinen Hubraum aufweist.
Wie voranstehend geschildert, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem zur Verfügung gestellt, der einen Vierpol-Feldabschnitt aufweist, der an einer Innenwandoberfläche eines Jochs befestigt ist; einen Anker mit Wicklungen, die um einen Kern mit 22 Schlitzen gewickelt sind, um eine Schleifenwicklung auszubilden, Haken, die jeweils an einem Ende der 22 Kommutatorsegmente vorgesehen sind, und auf welche die Wicklungen aufgelegt sind, und einen zylindrischen Kommutator, der durch einstückiges Ausformen der Kommutatorsegmente mit einem Harz hergestellt ist, wobei konvexe Abschnitte zum Verhindern des Herausschleuderns der Kommutatorsegmente auf einer Innenumfangsoberflächenseite jedes Kommutatorsegments vorgesehen sind, so dass sie sich über annähernd die gesamte Länge in Axialrichtung erstrecken; und vier Bürsten, die in Gleitberührung mit Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente stehen; wobei dann, wenn der Kommutator, mit welchen ein Gleitberührungsabschnitt der Bürste in Berührung steht, senkrecht zur Axialrichtung geschnitten wird, die folgende Beziehung erfüllt ist: 0,18 ≤ (A × N)/(D × D) ≤ 0,23 wobei A die Schnittfläche (mm²) eines Kommutatorsegments ist, N die Anzahl an Kommutatorsegmenten ist, und D der Durchmesser (mm) von Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente ist. Die in dem Bürstenabschnitt erzeugte Wärme kann daher wirksam auf die Ankerseite übertragen werden, so dass ein Temperaturanstieg der Bürste unterdrückt werden kann. Dies führt dazu, dass ein Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden kann, der eine geringe Anzahl an Teilen aufweist, und zu einem guten Lenkgefühl führt.
Weiterhin wird ein Bürstenmotor für ein elektrisches Lenkservosystem zur Verfügung gestellt, der einen Vierpol-Feldabschnitt aufweist, der an einer Innenwandoberfläche eines Jochs befestigt ist; einen Anker mit Wicklungen, die um einen Kern mit 22 Schlitzen gewickelt sind, um eine Schleifenwicklung auszubilden, Haken, die jeweils an einem Ende der 22 Kommutatorwicklungen vorgesehen sind, und auf welche die Wicklungen aufgelegt sind, und einen zylindrischen Kommutator, der durch einstückiges Ausformen der Kommutatorsegmente mit einem Harz hergestellt ist, wobei ein Schenkelabschnitt auf einer Innenumfangsoberflächenseite jedes Kommutatorsegments so vorgesehen ist, dass er sich über annähernd die gesamte Länge in Axialrichtung erstreckt, und konvexe Abschnitte zum Verhindern des Herausschleuderns des Kommutatorsegments an einem Ende des Schenkelabschnitts vorgesehen sind; sowie vier Bürsten, die in Gleitberührung mit Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente stehen; wobei, wenn der Kommutator, mit welchem ein Gleitberührungsabschnitt der Börste in Berührung steht, senkrecht zur Axialrichtung geschnitten wird, die folgende Beziehung erfüllt ist: 0,10 ≤ T/D ≤ 0,14 wobei T die Dicke (mm) des Kommutatorsegments in Radialrichtung ist, und D der Durchmesser (mm) von Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente ist. Daher kann die in dem Bürstenabschnitt erzeugte wärme wirksam auf die Ankerseite übertragen werden, wodurch ein Temperaturanstieg der Bürste unterdrückt werden kann. Dies führt dazu, dass ein Bürstenmotor 1 für ein elektrisches Lenkservosystem erhalten werden kann, der eine kleine Anzahl an Teilen aufweist, und zu einem guten Lenkgefühl führt.

Claims

Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem, welcher aufweist: einen Vierpol-Feldabschnitt (3), der an einer Innenwandoberfläche eines Jochs (2) befestigt ist; einen Anker (4), welcher aufweist: Wicklungen (9), die um einen Kern (5) mit 22 Schlitzen (8) herumgewickelt sind, um eine Schleifenwicklung auszubilden; Haken (12), die jeweils an einem Ende von 22 Kommutatorsegmenten (10) vorgesehen sind, und auf welche die Wicklungen (9) aufgelegt sind, und einen zylindrischen Kommutator (7), der durch einstückiges Ausformen der Kommutatorsegmente (10) mit einem Harz (11) ausgebildet ist, so dass konvexe Abschnitte (33) zum Verhindern eines Herausschleuderns des Kommutatorsegments (10) auf einer Innenumfangsoberflächenseite jedes Kommutatorsegments (10) so vorgesehen sind, dass sie sich beinahe über die gesamte Länge in Axialrichtung erstrecken; und vier Bürsten (18), die in Gleitberührung mit Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente (10) stehen; wobei dann, wenn der Kommutator (7), mit welchem ein Gleitberührungsabschnitt der Bürste in Berührung steht, senkrecht zur Axialrichtung geschnitten wird, die Beziehung 0,18 ≤ (A × N)/(D × D) ≤ 0,23 erfüllt ist, wobei A die Schnittfläche (mm²) eines Kommutatorsegments (10) ist, N die Anzahl an Kommutatorsegmenten (10) ist, und D der Durchmesser (mm) von Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente (10) ist, wobei die Bürste (18) eine Breite aufweist, welche drei benachbarte Kommutatorsegmente (10) überspannt.
Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem, welcher aufweist: einen Vierpol-Feldabschnitt (3), der an einer Innenwandoberfläche eines Jochs (2) befestigt ist; einen Anker (4), welcher aufweist: Wicklungen (9), die um einen Kern (8) mit 22 Schlitzen herumgewickelt sind, um eine Schleifenwicklung auszubilden, Haken (12), die jeweils an einem Ende von 22 Kommutatorsegmenten (10) vorgesehen sind, und auf welche die Wicklungen (9) aufgelegt sind, und einen zylindrischen Kommutator (7), der durch einstückiges Ausformen der Kommutatorsegmente (10) mit einem Harz (11) ausgebildet ist, so dass ein Schenkelabschnitt auf einer Innenumfangsoberflächenseite jedes Kommutatorsegments (10) so vorgesehen ist, dass er sich über annähernd die gesamte Länge in Axialrichtung erstreckt, und konvexe Abschnitte (33) zum Verhindern eines Herausschleuderns des Kommutatorsegments (10) an einem Ende des Schenkelabschnitts (10a) vorgesehen sind; und vier Bürsten (18), die in Gleitberührung mit Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente (10) stehen; wobei dann, wenn der Kommutator (7), mit welchem ein Gleitberührungsabschnitt (31) der Bürste (18) in Berührung steht, senkrecht zur Axialrichtung geschnitten ist, die Beziehung von 0,10 ≤ T/D ≤ 0,14 erfüllt ist, wobei T die Dicke (mm) des Kommutatorsegments (10) in Radialrichtung ist, und D der Durchmesser (mm) von Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente (10) ist, wobei die Bürste (18) eine Breite aufweist, welche drei benachbarte Kommutatorsegmente (10) überspannt.
Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Wicklungen (9) des Ankers (4) auf jeden der Haken (12) aufgelegt sind.
Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleicher (13) auf jeden der Haken (12) aufgelegt ist.
Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bürstenhalter (14) zum Haltern der Bürste (18), der ein Teil aufweist, das aus Harz besteht, in der Nähe von zumindest der Bürste (18) vorgesehen ist.
Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Bürste (18) in Axialrichtung in Gleitberührung mit den Kommutatorsegmenten (10) steht.
Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste (18) eine solche Form aufweist, dass sie in Gleitberührung mit mehr als drei Kommutatorsegmenten (10) steht, die nebeneinander in Umfangsrichtung vorhanden sind.
Bürstenmotor (1) für ein elektrisches Lenkservosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Außenumfangsoberflächen der Kommutatorsegmente (10) 20 mm bis 50 mm beträgt.