專利名稱：換向器電機設(shè)計的電刷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說明書涉及換向器電機，尤其涉及換向器電機的電刷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在典型的換向器電機中，換向器可以沿兩個方向旋轉(zhuǎn)，例如順時針方向和逆時針方向。換向器電機的電刷可以保持在電刷引導(dǎo)件上并且相對于換向器沿徑向定位。電刷沿換向器的外周間隔開并且構(gòu)造成與換向器接觸?？梢允褂脧椈蓙泶偈闺娝⑴c換向器接觸。換向器電機使用電刷來使得電流流過纏繞在換向器上的專用線圏。這些線圈產(chǎn)生電場，該電場將會在由永磁體維持的磁場中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)換向器旋轉(zhuǎn)時該電場切換以維持有效轉(zhuǎn)矩。由于這種切換，或者換向，轉(zhuǎn)矩可能發(fā)生變化。當(dāng)這種換向恰當(dāng)時，這種變化是可以容忍的。當(dāng)電機高速運行時，這種變化可能是確定的。但是，當(dāng)速度降低到例如小于IOrpm時，額外的有害的轉(zhuǎn)矩變化將會變得明顯。這種轉(zhuǎn)矩變化可能起因于旋轉(zhuǎn)過程中電刷和換向器之間的接觸狀態(tài)的某種改變或某些改變。換向器導(dǎo)軌相對于每個電刷的位置(由旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的)以及電刷在電刷引導(dǎo)件中的方位可能會導(dǎo)致接觸狀態(tài)發(fā)生變化。促使電刷與換向器接觸的彈簧已經(jīng)被用于盡量改善接觸狀態(tài)。但是，這種彈簧的使用會受到可能施加到電刷而不導(dǎo)致電刷和換向器之間過度摩擦的力的大小的限制。因此，希望提供ー種具有穩(wěn)定接觸狀態(tài)的換向器電機組件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)ー個發(fā)明，提供一種用于電カ轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的換向器電機，該換向器電機包括換向器，可繞軸線旋轉(zhuǎn)；電刷引導(dǎo)件，設(shè)置在換向器周圍；至少ー個電刷，設(shè)置在電刷引導(dǎo)件中并且接近換向器徑向外緣安置；以及由電刷引導(dǎo)件支撐的彈簧，促使至少ー個電刷與換向器接觸。該至少一個電刷包括接觸端，該接觸端具有至少ー個構(gòu)造成與換向器接觸的平面部分。結(jié)合附圖，從以下描述中將會明了這些和其它優(yōu)點和特征。


在說明書結(jié)論部分的權(quán)利要求中特別指明并且清楚要求了被看作為本發(fā)明的主題。結(jié)合附圖從以下詳細描述中可以明了本發(fā)明的前述和其它特征和優(yōu)點，其中圖1示出了根據(jù)ー個示意性實施例的包括在電刷引導(dǎo)件中的電刷和換向器的換向器電機；
圖2不出了根據(jù)ー個不意性實施例的換向器電機中的電刷系統(tǒng)的兀件；圖3示出了根據(jù)ー個示意性實施例的在單個電刷和換向器之間的接觸；圖4示出了根據(jù)ー個示意性實施例的電刷系統(tǒng)的元件和在電刷和換向器之間的接觸；圖5不出了根據(jù)ー個不意性實施例的顯不基于換向器的旋轉(zhuǎn)方向由電刷和換向器之間的接觸引起的各個カ的カ圖；以及圖6示出了包括在換向器、電刷保持件和彈簧之間的カ的カ圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中將參考具體實施例進行描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此，換向器電機子結(jié)構(gòu)20包括電刷引導(dǎo)件30、電刷40、彈簧50、以及換向器60。參考圖1，在ー個不意性實施例中，換向器60可以沿著第一方向以及與第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。換向器60包括沿其外周設(shè)置的多個換向器導(dǎo)線62。電刷引導(dǎo)件30在換向器60周圍徑向設(shè)置。電刷引導(dǎo)件構(gòu)造成相對于換向器定位電刷40。參考圖2和圖3，在一個示例性實施例中，電刷40包括接觸端42和安裝端44。電刷40沿換向器60的徑向外緣設(shè)置以便接觸端42與換向器60相接觸。與接觸端42相比，電刷40的安裝端44形成在電刷40的相對端。安裝端44安裝在電刷引導(dǎo)件30中以便電刷引導(dǎo)件30可以相對于換向器60保持電刷40。彈簧50由電刷引導(dǎo)件30支撐。彈簧50構(gòu)造成向電刷40的安裝端44施加彈簧力以促使電刷40與換向器60相接觸。在一個示意性實施例中，四個電刷40可以結(jié)合設(shè)置在換向器電機子結(jié)構(gòu)20內(nèi)。四個電刷40沿換向器60的徑向外部設(shè)置并且繞換向器60外周間隔開。所包含的彈簧50向相應(yīng)的電刷40提供彈簧力。也就是說，每個電刷40可以被單個彈簧50促動朝向換向器60?？梢岳斫?，本發(fā)明不限于上述這種結(jié)構(gòu)，換向器電機子結(jié)構(gòu)20根據(jù)具體應(yīng)用可以包括任意數(shù)量的電刷40和彈簧50。在一個示意性實施例中，換向器電機子結(jié)構(gòu)可以使用在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。但是，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)備在換向器電機設(shè)計中產(chǎn)生出傳統(tǒng)換向器電機應(yīng)用中未注意到的額外特征。一個這種特征是電刷40與換向器60接觸的穩(wěn)定性。這里使用的術(shù)語“穩(wěn)定性”指可維持的接觸模式，無論換向器的旋轉(zhuǎn)方向是什么，均能實現(xiàn)該接觸模式。如果該穩(wěn)定性沒有被維持住，則在某些可被放大的位置處存在増加的轉(zhuǎn)矩變化。根據(jù)這里所描述的示例性實施例，本發(fā)明可以使電刷40和換向器60之間的接觸穩(wěn)定，同時也使這些電刷和電刷在該處操作的各個槽穴之間的接觸穩(wěn)定。在使用中，當(dāng)換向器60旋轉(zhuǎn)時電刷40應(yīng)該以同步方式與換向器導(dǎo)線62接觸。無論換向器60的旋轉(zhuǎn)方向是什么，在電刷40和換向器60之間的觸點‘C’處所產(chǎn)生的電阻由穩(wěn)定的接觸模式產(chǎn)生。術(shù)語“穩(wěn)定接觸”指穩(wěn)定接觸區(qū)域，也指在觸點‘C’處的合理大小的穩(wěn)定壓力。這允許少量的接觸電阻變化。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的在電刷40和換向器60之間的觸點‘C’。彈簧50壓靠電刷40的安裝端44，因而提供彈簧カ以促使電刷40與換向器60相接觸。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，電刷40的接觸端42包括兩個平面部分46、47，每個平面部分構(gòu)造成在觸點‘C’處與換向器60相接觸。彈簧50提供弾力Fs以促使電刷12與換向器15相接觸(參見圖5A、圖5B和圖6)。此外，參考圖3，電刷40包括縱軸線‘L’。彈簧50包括彈簧軸線‘S’。在ー個示意性實施例中，彈簧軸線可以相對于縱軸線成角度從而使得彈簧カFs非軸向地施加到電刷40上。平面部分46、47相對于彼此形成一定角度。因此，在一個示意性實施例中，接觸端42可以形成為大致‘V’形形狀。由于這種幾何形狀，換向器60和電刷40之間的觸點‘C’可以朝向電刷40的外緣移動，即遠離中心區(qū)域，從而使得具有在縱軸線‘L’的相對側(cè)上的兩個觸點‘C’。正如下面進ー步討論的那樣，當(dāng)施加到電刷40的力方向由于換向器的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度而發(fā)生變化時，這種構(gòu)造可有助于堅固性。圖4是根據(jù)本發(fā)明ー個示意性實施例的換向器電機子結(jié)構(gòu)的視圖。在圖4所示的示意性實施例中，換向器電機子結(jié)構(gòu)20包括四個電刷40，它們沿換向器60的徑向外部設(shè)置并且圍繞換向器60的外周在圓周上間隔開。其中一個電刷40以部分截面視圖示出，切去了換向器導(dǎo)線62以顯示出電刷40和換向器60之間的觸點‘C’，類似于圖3所示的視圖。圖5A和圖5B是示出了由于電刷40與其環(huán)境相作用而引起的且關(guān)于換向器60的旋轉(zhuǎn)方向的力矢量平衡的變化的視圖。圖5A和圖5B所示出的力矢量尤其包括在不同旋轉(zhuǎn)方向期間從換向器60施加到電刷40的力矢量。圖5A示出了換向器60沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)的例子。在此示例中，彈簧カFs施加到電刷40上，電刷引導(dǎo)件的力不出為大體橫向力Fbi和Fb2。第一換向器力Fci從換向器60施加到電刷40。圖5B示出了換向器60沿順時針方向旋轉(zhuǎn)的示例。類似于圖5A中的示例，圖5B示出了施加到電刷40上的彈簧カFs和電刷引導(dǎo)件カFbi和FB2。然而，與Fci相比，由于換向器60的旋轉(zhuǎn)方向?qū)е掠蓳Q向器60施加的第二換向カFe2沿不同方向施加。在圖5A和圖5B的示例中，彈簧カFs作為相對于換向器60的大體徑向カ被示出。在一個示意性實施例中，參考下面進ー步討論的圖6，偏移并重新定向所述彈簧力Fs使得彈簧カFs相對于電刷40的縱軸線成角度是有利的。參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，為了實現(xiàn)穩(wěn)定的接觸模式，電刷40和換向器60之間的觸點‘C’行程為主要接觸。之后，這些カ布置成使得該接觸就幾何形狀和壓カ而言保持不變?？梢栽趦蓚€點‘C’處形成電刷40和換向器60之間的接觸。正如上面所詳細描述的那樣，在一個示意性實施例，電刷40的接觸端42由兩個平面部分46、47形成。在一個示例中，兩個平面部分46、47布置成相對于電刷40的縱軸線‘L’處于ー特定角度。這些平面部分的角度設(shè)置成使得觸點‘C’朝向電刷40的外緣產(chǎn)生。此外，進ー步參考圖6，正如上面參考圖3所描述的那樣，彈簧軸線‘S’可以被偏移和重新定向使得彈簧軸線‘S’相對于縱軸線‘L’成一角度。因此，由彈簧50施加的彈簧カFs被非軸向地施加到電刷40上。由于這種結(jié)構(gòu)，所以由彈簧カFs和電刷保持件反作用力Fbi和Fb2產(chǎn)生的最終力矢量落入在兩個換向力FC1和Fc2之間，這兩個換向力Fci和Fc2在一個界面或多個界面，即電刷40和換向器60的觸點‘C’處產(chǎn)生。如上面所述的那樣，這可以通過偏移和重新定向彈簧カ矢量以及通過設(shè)置電刷40和電刷引導(dǎo)件30之間的接觸位置來實現(xiàn)。
在上述的示意性實施例中。彈簧50施加的預(yù)荷載可以減小同時允許穿過電刷-換向器界面的電壓下降。因此，與以前的構(gòu)造相比，可以實現(xiàn)性能優(yōu)點。穩(wěn)定的電刷接觸也有助于降低由于換向器電機子結(jié)構(gòu)的部件之間的變化或不穩(wěn)定接觸而導(dǎo)致的可能噪音的產(chǎn)生。此外，在上述示意性實施例中所描述的換向器電機可以用于電カ轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在這種應(yīng)用中，換向器60基于轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向輪或轉(zhuǎn)向軸的旋轉(zhuǎn)方向沿不同方向旋轉(zhuǎn)。盡管結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實施例詳細描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該容易理解，本發(fā)明不限于這些公開的實施例。而且，本發(fā)明可以進行改進以包含任何數(shù)量的這里未表描述的變化、變更、代替或者等同設(shè)置，這也符合本發(fā)明的精神和范圍。此外，盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的不同實施例，但是可以理解，本發(fā)明的ー些方面可以僅包括了所描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被認為限制于前述的描述中。
權(quán)利要求
1.一種用于電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的換向器電機，包括 換向器，其可繞軸線旋轉(zhuǎn)； 電刷引導(dǎo)件，其圍繞所述換向器定位； 至少一個電刷，其設(shè)置在所述電刷引導(dǎo)件中并且接近所述換向器的徑向外緣定位；以及 由所述電刷引導(dǎo)件支撐的彈簧，其促使所述至少一個電刷與所述換向器接觸， 所述至少一個電刷包括接觸端，該接觸端包含至少一個構(gòu)造成與所述換向器接觸的平面部分。
2.如權(quán)利要求1所述的換向器電機，其中所述電刷的接觸表面包括設(shè)置在所述電刷的縱軸線的相對側(cè)上的兩個平面部分，每個平面部分均構(gòu)造成與所述換向器接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的換向器電機，其中所述至少一個電刷包括多個電刷，該多個電刷沿所述換向器的徑向外緣設(shè)置并且沿所述換向器的周圍間隔開。
4.如權(quán)利要求1所述的換向器電機，其中所述電刷包括縱軸線，且所述彈簧限定了彈簧軸線，該彈簧軸線定位成相對于所述電刷的縱軸線成一角度。
5.如權(quán)利要求4所述的換向器電機，其中所述彈簧相對于所述電刷的縱軸線成一角度地向所述電刷施加彈簧力。
6.如權(quán)利要求1所述的換向器電機，其中所述換向器還包括換向器引線。
7.如權(quán)利要求1所述的換向器電機，其中所述換向器沿著第一方向和與第一方向相反的第二方向可旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
提供一種用于電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的換向器電機設(shè)計的電刷系統(tǒng)。該換向器電機包括換向器，可繞軸線旋轉(zhuǎn)；電刷引導(dǎo)件，設(shè)置在換向器周圍；至少一個電刷，設(shè)置在電刷引導(dǎo)件中并且接近換向器徑向外緣安置；以及由電刷引導(dǎo)件支撐的彈簧，促使至少一個電刷與換向器接觸。該至少一個電刷包括接觸端，該接觸端具有至少一個構(gòu)造成與換向器接觸的平面部分。
文檔編號H01R39/26GK103051110SQ201210517488
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者S·A·奧索伊盧, W·格倫 申請人:操縱技術(shù)Ip控股公司