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Die Erfindung betrifft allgemein einen DC (Direct Current) Bürstenmotor, der mit Gleichstrom betrieben wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gleichstrommotor (DC Motor), der kompakt und dünn ausgebildet ist, und der in einem Fahrzeug montierbar ist, um vorzugsweise als Antriebsquelle verwendet zu werden, beispielsweise für ein Antiblockierbremssystem oder ein Traktionssystem.
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Ein bekannter Gleichstrommotor ist beispielsweise in der
JP 2001 - 086 719 A offenbart, wobei in der
7 ein innerer Aufbau des bekannten Gleichstrombürstenmotors gezeigt ist. Wie in
7 gezeigt, enthält ein Gehäuse
102 einen Hauptkörper
102a, der als Joch gekrümmt ist, und eine Endplatte (Stirnplatte)
102b, die eine Öffnung des Hauptkörpers
102a abdeckt. Der Hauptkörper
102a, der zylindrisch ausgebildet ist, hat einen Bodenbereich, und ein Nabenbereich
103, der ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist, ist am Zentrumsbereich des Bodenbereichs gebildet. Der Nabenbereich
103 enthält ferner einen Stufenbereich
103a und einen Bereich
103b mit kleinem Durchmesser am Ende des Nabenbereichs
103. Eine Welle
105 eines Ankers
104 ist durch ein erstes Lager
106a und ein zweites Lager
106b abgestützt, und das erste Lager
106a, das nahe den Bürsten gebildet ist, ist in den Bereich
103b mit kleinem Durchmesser eingepasst. Die Endplatte
102b enthält einen zylindrischen Nabenbereich
107, der sich an einem Zentrumsbereich der Endplatte
102b nach innen erstreckt, und das zweite Lager
106b ist in den zylindrischen Nabenbereich
107 eingepasst.
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Bei einem derartigen Aufbau vergrößert sich eine Länge des Gleichstrommotors in axialer Richtung, mit anderen Worten, eine Dicke des Gleichstrommotors erhöht sich um die Dicke der Endplatte 102b aufgrund der Position der Endplatte 102b, die außen am Hauptkörper 102a angebracht ist, wie in 7 gezeigt.
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WO 02/ 037 645 A1 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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DE 198 05 003 A1 betrifft einen Elektromotor zum Antreiben eines Pumpenaggregats.
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DE 26 58 157 A1 betrifft eine axiale Fixierung für Wälzlager in der Bohrung von ungeteilten Gehäusen mittels eines im Lageraußenring angeordneten Sprengringes, der in eine in die Lagerbohrung eingestoßene Nut eingreift.
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DE 295 03 978 U1 betrifft ein Motor-Pumpen-Aggregat mit einfacher Fertigungs- und Montagetechnik, bei der die axiale Kompaktheit eines vorzugsweise mittels einer von außen in das Motorgehäuse dichtend einführbaren Anschlussleitung speisbaren Motor-Pumpen-Aggregats weiter verbessert wird.
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DE 44 03 820 A1 betrifft einen Elektromotor mit einem Läufer kurzer axialer Baulänge, wobei ein einfaches Einlegen der Wicklungen in die Nuten des Läuferblechpakets möglich ist.
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JP S59- 153 453 A betrifft eine drehende Elektromaschine mit reduzierter Dicke zum Eliminieren eines Funkens, der zwischen einem Kommutator und einer Bürste erzeugt wird.
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JP S52- 80 408 A betrifft einen Kommutatormotor mit einem Funkenabsorptionsmittel, das parallel zwischen den Bürsten vorgesehen ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Gleichstrommotors, der einen Aufbau aufweist, mit dem die Länge des Gleichstrommotors in axialer Richtung reduziert werden kann, bzw. die Größe des Gleichstrommotors reduziert werden kann, wobei eine Welle des Gleichstrommotors sicher an dem Gleichstrommotor rotierbar abgestützt werden kann.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe ist dem Patentanspruch 1 zu entnehmen. Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem erläuternden Beispiel zur Erfindung enthält ein Gleichstrommotor ein Gehäuse (2) mit einer Öffnung (2a), eine Mehrzahl von Magneten (6), die in dem Gehäuse (2) fixiert sind, einen Anker (8), der in dem Gehäuse (2) bereitgestellt ist, um relativ zu den Magneten (6) zu drehen, und einen Kommutator (11) enthält, der eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist, eine Welle (4) zur Ausgabe einer Drehung des Ankers (8), ein erstes Lager (5) zum Lagern der Welle (4) relativ zu dem Gehäuse (2), einen Bürstenhalter (3), der in der Öffnung (2a) des Gehäuses (2) bereitgestellt ist zum Halten einer Mehrzahl von Bürsten (12), die gleitbar relativ zu dem Kommutator (11) des Ankers (8) sind, und ein zweites Lager (7), das an dem Bürstenlager (3) bereitgestellt ist, zum Lagern der Welle (4), damit diese frei rotierbar ist, wobei der Anker (8) einen konkaven Bereich (8a) um eine Achse des Ankers (8) herum aufweist, und die Bürsten (12), die relativ zu dem Kommutator (11) gleitbar sind, in dem konkaven Bereich (8a) bereitgestellt sind.
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Aufgrund eines derartigen Aufbaus, bei dem die Bürsten (12) innerhalb des Ankers (8) bereitgestellt sind, kann eine Länge des Gleichstrommotors (1) in axialer Richtung reduziert und der Gleichstrommotor (1) verkleinert werden. Der Bürstenhalter (3) ist ferner an der Öffnung des Gleichstrommotors (1) bereitgestellt, um mit dem Gehäuse (2) des Gleichstrommotors (1) integriert zu werden. Die Dicke des Gleichstrommotors (1) kann folglich reduziert und der Gleichstrommotor (1) verkleinert werden. Darüber hinaus ist das Befestigungsmittel (13) an dem äußeren Laufring (7c) des zweiten Lagers (7) bereitgestellt zum Bestimmen einer Position des zweiten Lagers (7) relativ zu dem Bürstenhalter (3), der als eine äußere Schale des DC Motors (1) dient. Mit anderen Worten, ein derartiger Gleichstrommotor (1), der das Befestigungsmittel (13) aufweist, kann an einem angetriebenen Bereich unabhängig von dessen Struktur sicher angebracht werden.
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Die oben genannten und weitere Merkmale und Eigenschaften der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
- 1 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors gemäß einem erläuternden Beispiel;
- 2 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors gemäß einem erläuternden Beispiel;
- 4 eine Draufsicht, die einen inneren Aufbau des Gleichstrommotors gemäß 3 verdeutlicht;
- 5 eine Längsquerschnittsansicht eines Gleichstrommotors gemäß einem erläuternden Beispiel;
- 6 eine Draufsicht, die einen inneren Aufbau des Gleichstrommotors gemäß 5 verdeutlicht; und
- 7 eine Draufsicht, die einen inneren Aufbau eines bekannten Gleichstrommotors verdeutlicht.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die Erfindung erläutert. Bei einem Gleichstrommotor gemäß einem erläuternden Beispiel, wie in 1 gezeigt, enthält ein Gehäuse 2 eines Gleichstrommotors 1 an dessen einem Ende eine Öffnung 2a und an dessen anderem Ende einen Bodenbereich 2b. Das Gehäuse 2, das beispielsweise aus Metall gebildet ist, dient als Joch für eine magnetische Schaltung des Gleichstrommotors 1. Die Öffnung 2a ist durch einen Bürstenhalter 3 abgedeckt, der als Endplatte (Stirnplatte) dient. Der Bodenbereich 2b des Gehäuses 2 ist derart pressgeformt, dass ein gekrümmter Bereich 2c, der in Richtung der Öffnung 2a wegsteht, gebildet wird, und ein erstes Lager 5 ist innerhalb des gekrümmten Bereichs 2c gebildet, zum Lagern einer Welle 4, die als Ausgangswelle des Gleichstrommotors 1 dient. Das erste Lager 5 kann alternativ an dem Gehäuse 2 fixiert sein, um die Welle 4 zu lagern.
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Eine äußere Form des Bürstenhalters 3, der beispielsweise aus Harz gebildet ist, ist identisch zu der Form der Öffnung 2a. Ein Flansch 3b, der sich in axialer Richtung des Gleichstrommotors 1 erstreckt, ist an einem Zentrumsbereich 3a des Bürstenhalters 3 gebildet, und ein zweites Lager 7 ist innerhalb des Flansches 3b bereitgestellt zum Lagern der Welle 4. Das Lager 7 enthält einen inneren Laufring 7a, ein Kugellager 7b, einen äußeren Laufring 7c und eine mechanische Dichtung 7d. Der Aufbau des Lagers ist nicht auf ein Kugellager beschränkt. Das Lager kann andere Strukturen aufweisen, solange ein innerer Laufring und ein äußerer Laufring vorhanden sind.
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Der Bürstenhalter 3 ist gut in die Öffnung 2a des Gehäuses 2 eingepasst, um einen Innenraum 1a zu bilden. Magnete 6, die als Stator dienen, sind in dem Innenraum 1a bereitgestellt und entlang einer inneren Umfangsfläche 2d des Gehäuses 2 fixiert. Die Länge der Magnete 6 in axialer Richtung ist ungefähr gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses 2 in axialer Richtung. Ein Anker 8 ist in einem Raum bereitgestellt, der von den Magneten 6 umgeben ist, um zusammen mit der Welle 4 drehbar zu sein. Der Anker 8, der einen Rotor bildet, enthält einen Kern 9 und eine Ankerspule 10. Gemäß dem Ausführungsbeispiel enthält der Kern 9 mehrere Schichten von Eisenplatten, jedoch kann alternativ ein aus weichem Magnetpulver geformter Körper als Kern 9 verwendet werden.
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Ein konkaver Bereich 8a ist ungefähr am Zentrumsbereich des Ankers 8, der an der Welle 4 fixiert ist, gebildet, der sich in Richtung Bürstenhalter 3 öffnet. Mit anderen Worten, der konkave Bereich 8a ist um eine Achse des Ankers 8 herum gebildet. Ein Kommutator 11, der eine Mehrzahl von Abschnitten aufweist und elektrisch mit der Ankerspule 10 verbunden ist, ist an einer inneren Umfangsfläche des konkaven Bereichs 8a bereitgestellt. Bürsten 12 sind in dem konkaven Bereich 8a bereitgestellt, um gleitbar in Eingriff mit dem Kommutator 11 zu sein. Der Kommutator 11 und die Bürsten 12 sind folglich positioniert, um in axialer Richtung in die Länge des Ankers 8 und des Magneten 6 zu passen.
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Flansche 3c, die sich in axialer Richtung der Welle 4 erstrecken, sind an dem Bürstenhalter 3 an der Ankerseite gebildet. Die Flansche 3c enthalten Bürstenhaltelöcher 3d zum Aufnehmen und Fixieren der Bürsten 12, um zu dem Kommutator 11 zu weisen.
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Die Welle 4 des Gleichstrommotors 1 ist mit einem angetriebenen Bereich verbunden, beispielsweise einem Antriebsmechanismus 20 eines Antiblockierbremssystems oder eines Traktionssystems, und mit einem Montageflansch 2e, der neben der Öffnung 2a des Gehäuses 2 gebildet ist, über den der Gleichstrommotor 1 an dem angetriebenen Bereich fixiert wird. Der Bürstenhalter 3 wird folglich direkt an einem Gehäuse 21 des angetriebenen Bereichs befestigt.
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Eine durchgehende Aushöhlung 7e ist auf der äußeren Umfangsfläche des äußeren Laufrings 7c des Lagers 7 gebildet, das an dem Flansch 3b des Bürstenhalters 3 bereitgestellt ist. Nachdem das Lager 7 an dem Bürstenhalter 3 montiert ist, wird ein Befestigungsmittel 13 in die Aushöhlung 7e eingepasst, um das Lager 7 abzustützen. Das Befestigungsmittel 13 ist speziell zwischen dem Flansch 3b des Bürstenhalters 3 und dem Gehäuse 21 des angetriebenen Bereichs sandwichartig angebracht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein C-Ring als Befestigungsmittel 13 verwendet, jedoch können andere Befestigungsmittel alternativ an Stelle eines derartigen C-Rings verwendet werden, solange der äußere Laufring 7c des Lagers 7 durch ein derartiges Mittel fixiert wird.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die in 1 verwendeten Bezugsziffern gleiche Teile in 2 kennzeichnen. Der Gleichstrommotor gemäß dem Ausführungsbeispiel hat den gleichen Aufbau, wie der Gleichstrommotor gemäß 1, mit Ausnahme der Struktur des Flansches 3b des Bürstenhalters 3, so dass nur die Struktur des Flansches 3b im Folgenden erklärt wird.
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Ein Vorsprung 3e ist an dem Endbereich des Flansches 3b gebildet, der in Richtung Befestigungsmittel 13, das in der Aushöhlung 7e des äußeren Laufrings 7c bereitgestellt ist, wegsteht und mit diesem in Eingriff ist. Ein oberer Rand des Vorsprungs 3e kann verformt sein, um einen Spalt (Zwischenraum) zwischen dem Gleichstrommotor 1 und dem angetriebenen Bereich zu überbrücken. Der Vorsprung 3e ist im Querschnitt dreieckförmig (2), kann jedoch eine andere gekrümmte Form aufweisen, beispielsweise eine Kreisform oder eine elliptische Form, solange der Vorsprung 3e aufgrund eines Eingriffs zwischen dem Befestigungsmittel 13 und dem angetriebenen Bereich, an dem der Gleichstrommotor 1 angebracht ist, verformt werden kann. Der Vorsprung 3e kann auf dem gesamten Umfang des Flansches 3b des Bürstenhalters 3 bereitgestellt sein, oder mehrere Vorsprünge 3e können mit einem Abstand zu einander auf dem Umfang des Flansches 3b gebildet sein. Wenn der Vorsprung 3e auf dem gesamten Umfang des Flansches 3b des Bürstenhalters 3 bereitgestellt ist, kann der Spalt zwischen dem Gleichstrommotor 1 und dem angetriebenen Bereich über den gesamten Umfang des Flansches 3b überbrückt werden.
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In dem Ausführungsbeispiel ist eine Länge des Flansches 3b des Bürstenhalters 3 kleiner als ein Abstand von einer linken Endfläche des äußeren Laufrings 7c in 1 und in 2 zu einer linken Endfläche des Befestigungsmittels 13 in 1 und 2, und gleichzeitig ist ein Abstand von einer Fläche des Befestigungsmittels 13, mit der das Gehäuse 21 des angetriebenen Bereichs in Eingriff ist zu einer Fläche des Bürstenhalters 3, mit der das Gehäuse 21 in Eingriff ist, kleiner als eine Dicke des Befestigungsmittels 13 in axialer Richtung, um dadurch den Gleichstrommotor 1 sicher an dem angetriebenen Bereich zu fixieren.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ein weiteres erläuterndes Beispiel eines Gleichstrommotors beschrieben. Ein in 3 und 4 gezeigter Gleichstrommotor enthält mehrere Magnete 6, die als ein Stator dienen, der an der inneren Umfangsfläche 2d des Gehäuses 2 fixiert ist. Eine Länge des Magneten 6 in axialer Richtung ist identisch zu dem Innendurchmesser des Gehäuses 2 in axialer Richtung. Vier Magnete 6 (Stator) sind in dem Gehäuse 2 angeordnet, und Räume S sind zwischen jeweils zwei Magneten 6 und der inneren Umfangsfläche 2d gebildet. Ein Kondensator C, der als Rauschfilterelement zum Entfernen von Rauschen dient, ist in dem Raum S angeordnet und mit den Bürsten 12 elektrisch verbunden.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ein weiteres erläuterndes Beispiel eines Gleichstrommotors beschrieben. In den 5 und 6 sind die Positionen des Bürstenhalters 3, des Kondensators C und des Lagers 7 gegenüber den in den 3 und 4 gezeigten Positionen vertauscht. Die Bürsten 12, die an dem Zentrumsbereich des Bürstenhalters 3 bereitgestellt sind, sind durch zusammengedrückte Spulenfedern 52 vorgespannt, um bewegbar (gleitbar) mit dem Kommutator 11 in Eingriff zu stehen. Ein Federhalter 53 ist bereitgestellt zum Halten der Federn 52, die an dem Bürstenhalter 3 bereitgestellt sind, und zum Abdecken der Öffnung des Bürstenhalters 3. Der Federhalter 53 enthält Flansche 53a zum Halten der Spulenfedern 52, die die Bürsten 12 vorspannen. Ein Abdeckungsgehäuse 54 als Teil des Gehäuses 2 ist ferner in einen äußeren Umfang des Gehäuses 2 eingepasst. Der Federhalter 53 und der Bürstenhalter 3 sind an dem Gehäuse 2 durch das Abdeckungsgehäuse 54 befestigt.
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Der Bürstenhalter 3 enthält einen Flansch 3a zum Abdecken einer Öffnung 2f des Gehäuses 2, und eine Aushöhlung 3f an einem Teil einer Fläche des Flansches 3a, die zu dem Abdeckungsgehäuse 54 weist. Der Kondensator C, der mit den Bürsten 12 elektrisch verbunden ist, zum Filter (entfernen) von Rauschen, ist in der Aushöhlung 3f angeordnet. Der Kondensator C ist durch einen verlängerten Bereich 53b des Federhalters 53 an den Bürstenhalter 3 gedrückt. Die Position des verlängerten Bereichs 53b des Federhalters 53 ist durch das Abdeckungsgehäuse 54 bestimmt, das außen am Gehäuse 2 positioniert ist, so dass der Kondensator C innerhalb der Aushöhlung 3f, die auf dem Bürstenhalter 3 gebildet ist, fixiert ist.
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6 zeigt eine Draufsicht auf einen Gleichstrommotor, wobei der Bürstenhalter 3, das Lager 7, die Endplatte 50 und der Federhalter 53 nicht deutlich zu erkennen sind. Der Kondensator C ist innerhalb der Aushöhlung 3f, die auf dem Bürstenhalter 3 gebildet ist, befestigt und elektrisch mit einem Teil eines Drahtes W verbunden, der die Bürste 12 mit einem Anschluss TM verbindet.