專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)型多速電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般說(shuō)來(lái)涉及直流電動(dòng)機(jī)，更具體地說(shuō)，涉及多速直流電動(dòng)機(jī)，例如具有兩極三電刷布置或四極六電刷布置的雙速直流電動(dòng)機(jī)。
雙速直流電動(dòng)機(jī)的一個(gè)普通應(yīng)用是或以低速或以高速用作驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)風(fēng)擋刮水器的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。典型地，機(jī)動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)器把一個(gè)刮水器開(kāi)關(guān)安置在或低速設(shè)定側(cè)或高速設(shè)定側(cè)，從而通過(guò)相聯(lián)電路把電功率引導(dǎo)到對(duì)直流電動(dòng)機(jī)供電。一種通常使用的雙速直流電動(dòng)機(jī)有三個(gè)電刷，包括一個(gè)低速電刷，一個(gè)高速電刷和一個(gè)共同部分電刷，用于對(duì)電動(dòng)機(jī)電樞上的繞組供給電流。各電刷同一個(gè)安排在電樞軸上并與電樞軸一起旋轉(zhuǎn)的整流子接觸。一對(duì)電刷，通常為低速電刷和共同部分電刷，大體上按180°圓周隔開(kāi)關(guān)系來(lái)安排。在電動(dòng)機(jī)操作期間，電流從電源通過(guò)低速電刷傳到整流子，因此流過(guò)電動(dòng)機(jī)繞組，并通過(guò)與低速電刷大體上按180°圓周來(lái)安排的共同部分電刷流回到電源。
當(dāng)電流供給低速電刷時(shí)，電動(dòng)機(jī)以第一低轉(zhuǎn)速(低RPM)操作，并且刮水器以低速掃刮，例如每分鐘45周。當(dāng)希望以第二高速操作電動(dòng)機(jī)時(shí)，電流替換通過(guò)高速電刷供給繞組，該高速電刷與低速電刷和共同部分電刷按圓周隔開(kāi)關(guān)系安置，并且安置在低速電刷與共同部分電刷之間。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知，當(dāng)電流通過(guò)這個(gè)第三電刷供給電動(dòng)機(jī)時(shí)，該第三電刷在圓周上比低速電刷更接近共同部分電刷，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加到第二高RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))，并且刮水器以高速掃刮，例如每分鐘65周。電動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速與高轉(zhuǎn)速之間的相對(duì)差由高速電刷對(duì)共同部分電刷的偏移，即分開(kāi)角所確定。
雙速直流電動(dòng)機(jī)操作期間所經(jīng)歷的一個(gè)固有問(wèn)題是由高速電刷端面的電磨損，通常稱(chēng)為腐蝕而引起。這個(gè)腐蝕是由于斷開(kāi)電刷端面與整流子之間接觸時(shí)所發(fā)生的電飛弧而引起。由于高速電刷安置成當(dāng)繞組經(jīng)過(guò)可以由永磁極或繞制式電磁極所形成的電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)磁體所建立的磁場(chǎng)的中性區(qū)域之外時(shí)，發(fā)生電樞繞組的整流，而低速電刷和共同部分電刷安置成當(dāng)繞組經(jīng)過(guò)場(chǎng)磁體所建立的磁場(chǎng)的中性區(qū)域之內(nèi)時(shí)，發(fā)生電刷繞組的整流，所以高速電刷側(cè)所經(jīng)歷的飛弧比低速電刷和共同部分電刷側(cè)所經(jīng)歷的飛弧更為劇烈。
在其操作壽命的早期階段，典型地在電動(dòng)機(jī)操作的最初兩百個(gè)小時(shí)左右，隨著高速電刷安置在整流子上，高速電刷的端面腐蝕則導(dǎo)致電刷與整流子之間有效接觸線(xiàn)的移動(dòng)。因此，高速電刷與整流子之間的有效接觸線(xiàn)離開(kāi)其電刷中心的初始位置，朝著電刷的前沿方向移動(dòng)，該初始位置是在電動(dòng)機(jī)交付使用之前為做規(guī)范試驗(yàn)而操作時(shí)接觸線(xiàn)所安置的位置。有效接觸線(xiàn)的這種移動(dòng)不利地影響電動(dòng)機(jī)性能，因?yàn)樗鼘?dǎo)致高速操作下電動(dòng)機(jī)的RPM超過(guò)高速操作下電動(dòng)機(jī)的希望RPM，使刮水器以每分鐘達(dá)75到80周掃刮，而不是高速設(shè)定側(cè)的希望每分鐘65周。對(duì)一臺(tái)磨合電動(dòng)機(jī)，實(shí)際高速RPM可能遠(yuǎn)大于規(guī)范試驗(yàn)期間所測(cè)量的高RPM，并且實(shí)際超過(guò)規(guī)范速度的可接受范圍。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種多速直流電動(dòng)機(jī)，它表現(xiàn)為最小的高速偏移。
按照本發(fā)明，安排在低速電刷與共同部分電刷之間的高速電刷的端面不同于常規(guī)的弧形電刷端面，有一個(gè)非弧形端面，它不易遭受速度偏移腐蝕。該非弧形端面由兩個(gè)相交的偏移表面形成，這兩個(gè)偏移表面在高速電刷端面與整流子之間相交提供一條接觸線(xiàn)，該接觸線(xiàn)沿電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的方向，即朝著電刷的前沿方向，位移離開(kāi)高速電刷的中心線(xiàn)一個(gè)預(yù)選圓周間隔。相交表面可以包括平面型表面，也可以包括等值表面。
按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，安排在直徑方向上相對(duì)的低速電刷和共同部分電刷中間的兩極三電刷雙速直流電動(dòng)機(jī)的高速電刷的端面有一個(gè)第一端面和一個(gè)第二端面，它們?cè)谝粭l相交線(xiàn)相交，這條相交線(xiàn)在該中間電刷置于其操作位置時(shí)形成與電動(dòng)機(jī)整流子的接觸線(xiàn)，第二表面偏移第一表面一個(gè)銳角，第一表面與第二表面之間的偏移角的大小按照電刷跨在其上的直徑來(lái)改變。在本發(fā)明包括一個(gè)分?jǐn)?shù)功率的雙速直流電動(dòng)機(jī)，尤其適合用作機(jī)動(dòng)車(chē)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的特定實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)有一個(gè)直徑大約為0.860英寸的整流子，高速電刷的端面的第一和第二表面包括平面型表面，并且第一和第二平面型表面以10到15度范圍的偏移角，且最優(yōu)大約為13度的角相交，而且提供一條安排在離高速電刷前沿向內(nèi)大約0.025英寸(大約0.6235毫米)位置處的接觸線(xiàn)，而不是安排在大約0.20英寸(大約5.15毫米)寬電刷的中寬線(xiàn)位置處。
這里將參考附圖敘述本發(fā)明，其中

圖1是一種使用雙速直流電動(dòng)機(jī)的典型機(jī)動(dòng)車(chē)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)的示意圖；圖2是雙速直流電動(dòng)機(jī)的側(cè)視圖，部分為斷面圖；圖3是沿圖2直線(xiàn)3-3所取的擴(kuò)大斷面端視圖，它表示雙速直流電動(dòng)機(jī)的三電刷布置；圖4是說(shuō)明圖3雙速直流電動(dòng)機(jī)的直徑方向上相對(duì)的低速電刷和共同部分電刷的端面的常規(guī)技術(shù)布置的擴(kuò)大側(cè)視圖；圖5是說(shuō)明圖3按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)成的雙速直流電動(dòng)機(jī)的高速電刷的端面的表面的擴(kuò)大側(cè)視圖；圖6是說(shuō)明圖3按照本發(fā)明的一個(gè)替換實(shí)施例構(gòu)成的雙速直流電動(dòng)機(jī)的高速電刷的端面的表面的擴(kuò)大側(cè)視圖；以及圖7是說(shuō)明按照本發(fā)明的一個(gè)替換實(shí)施例構(gòu)成的四極六電刷多速直流電動(dòng)機(jī)的高速電刷的端面的表面的擴(kuò)大側(cè)視圖。
本發(fā)明這里將敘述為應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車(chē)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)中通常用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)型式的小型分?jǐn)?shù)功率雙速直流電動(dòng)機(jī)。然而不用說(shuō)，本發(fā)明普遍適用于其它種種型式的使用電刷的多速電動(dòng)裝置，其電刷至少在早期操作階段易遭受劇烈飛弧。
現(xiàn)在參考圖1，示意畫(huà)出了一個(gè)用于機(jī)動(dòng)車(chē)風(fēng)擋的相對(duì)典型的刮水器系統(tǒng)100。一般說(shuō)來(lái)，這種刮水器系統(tǒng)包括一個(gè)刮水器狀態(tài)開(kāi)關(guān)110，典型地是一個(gè)多功能開(kāi)關(guān)或多個(gè)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)，一個(gè)雙速直流電動(dòng)機(jī)120，具有一個(gè)低速電刷22，一個(gè)高速電刷24和一個(gè)共同部分電刷26，一個(gè)電子驅(qū)動(dòng)和控制器130，與刮水器狀態(tài)開(kāi)關(guān)110和電動(dòng)機(jī)120操作性地相聯(lián)，一個(gè)電位計(jì)140，與驅(qū)動(dòng)和控制器130操作性地相聯(lián)，用于對(duì)間歇式刮水器操作提供一個(gè)可調(diào)節(jié)的延遲，以及一對(duì)刮水器150，操作掃刮機(jī)動(dòng)車(chē)的風(fēng)擋，并且操作性地連接到電動(dòng)機(jī)120，以便由電動(dòng)機(jī)120響應(yīng)刮水器狀態(tài)開(kāi)關(guān)110的設(shè)定，或以相對(duì)低速或以相對(duì)高速有選擇地加以驅(qū)動(dòng)。
圖2畫(huà)出了一個(gè)典型機(jī)動(dòng)車(chē)刮水器系統(tǒng)100中通常用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)120型式的三電刷雙速兩極分?jǐn)?shù)功率直流電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)120有一個(gè)殼體10，其中安裝一對(duì)相對(duì)延伸的磁極20，各磁極包括永久磁鐵，典型地取圓柱殼形斷面形狀，然而磁極也可能包括繞制式電磁鐵，而不是永久磁鐵。一個(gè)由多個(gè)線(xiàn)繞組33組成的電樞30支持在一個(gè)軸向延伸的電樞軸35上，以在殼體10之內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以便線(xiàn)繞組33旋轉(zhuǎn)穿過(guò)永久磁鐵20之間所建立的磁場(chǎng)。如同時(shí)參考圖2和圖3兩圖最佳所見(jiàn)，在一個(gè)電刷卡28上按常規(guī)方式安裝三個(gè)電刷22，24和26，以便各電刷的端面靠置在一個(gè)安裝在電樞軸35的整流子40上。雖然整流子40在附圖中說(shuō)明成一個(gè)典型的桶式整流子，由多個(gè)軸向延伸的、圓周排列的、密集的、提供徑向外側(cè)整流接觸表面的整流條42所組成，但是不用說(shuō)，整流子40可以是具有一個(gè)提供整流接觸表面的端面的盤(pán)式整流子。在操作中，通過(guò)從一個(gè)電源，例如機(jī)動(dòng)車(chē)的電系統(tǒng)，對(duì)或低速電刷22或高速電刷24中之一供給電流，并通過(guò)共同部分電刷26來(lái)接通當(dāng)前電路，則通過(guò)整流子40按常規(guī)方式對(duì)線(xiàn)繞組33供給電流。
低速電刷22和共同部分電刷26大體上按180度圓周隔開(kāi)關(guān)系安排，即相互之間在整流子40的相對(duì)側(cè)直徑方向上隔開(kāi)，并且相對(duì)成對(duì)的永久磁鐵20來(lái)安置，以便低速電刷22和共同部分電刷26各自的端面23和27與整流子40之間的接觸這樣發(fā)生，即當(dāng)繞組穿過(guò)成對(duì)的永久磁鐵20的中性區(qū)域時(shí)，發(fā)生電樞繞組的整流。
高速電刷24與低速電刷22和共同部分電刷26按圓周隔開(kāi)關(guān)系來(lái)安置，并且安置在低速電刷22與共同部分電刷26之間，而且它偏移低速電刷22一個(gè)預(yù)選銳角，例如大約60度。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知，電動(dòng)機(jī)高速與低速比較取每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的轉(zhuǎn)速之間的相對(duì)差是由低速電刷與高速電刷之間的分開(kāi)角X的大小所確定，因此所選擇的分開(kāi)角取決于電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用及希望的高低速關(guān)系。然而這樣安置，即高速電刷24安排成當(dāng)繞組穿過(guò)成對(duì)的永久磁鐵20的中性區(qū)域之外時(shí)，發(fā)生電樞繞組的整流。因此，與可能對(duì)于所安排的電刷22和26所發(fā)生的任何腐蝕比較，高速電刷24在其端面27的后部區(qū)域易遭受更劇烈的腐蝕，這個(gè)后部區(qū)域是指整流子40從與端面不接觸處通過(guò)的高速電刷24的端面區(qū)域，即相對(duì)整流子旋轉(zhuǎn)的端面的下游區(qū)域。
由于電刷22和26安排成當(dāng)繞組穿過(guò)磁鐵20的中性區(qū)域時(shí)發(fā)生電樞繞組的整流，并且因此它們不易遭受劇烈腐蝕，所以電刷22和26各自的端面23和27按常規(guī)弧形表面構(gòu)成。典型地，如圖4所說(shuō)明，該弧形表面包括一個(gè)圓弧，其曲率半徑比電刷22和26各自端面23和27所靠置的整流子40的半徑大。結(jié)果，置于成對(duì)永久磁鐵20的中性區(qū)域之內(nèi)的電刷22和26沿一條接觸線(xiàn)41與整流子40的表面接觸，該接觸線(xiàn)41跨過(guò)較大半徑的弧形端面23和27各自的縱長(zhǎng)，沿其中心區(qū)域中的中寬線(xiàn)軸向延伸。
現(xiàn)在參考圖5和圖6，安排在直徑方向上相對(duì)的電刷22和26中間的電刷24的端面25為這樣安排，即當(dāng)繞組穿過(guò)磁極的中性區(qū)域時(shí)發(fā)生電樞繞組的整流，并且在電動(dòng)機(jī)120的說(shuō)明實(shí)施例中構(gòu)成高速電刷，該端面25輪廓為非弧形，并且由第一表面55，57和第二表面65，67構(gòu)成，這些表面相互偏移一個(gè)銳角Y，有利地大約小于25度，并且它們相交提供一條軸向延伸的與整流子40的接觸線(xiàn)43，這條接觸線(xiàn)43不是安排在端面25的中心區(qū)域，而是朝著端面25的前沿21方向，并且離開(kāi)電刷24的端面25的后沿29，位移離開(kāi)其中心區(qū)域一個(gè)希望的圓周間隔。第一和第二表面55，57和65，67各自可以包括平面型表面或弧形表面。理想地，在不產(chǎn)生電刷的前沿會(huì)落入整流條之間的槽中的條件下，接觸線(xiàn)43應(yīng)該盡可能靠近電刷24的前沿21。這樣，電刷24的端面25初始構(gòu)成為模擬常規(guī)弧形電刷的端面，其在成為完全就位之前已在充分長(zhǎng)操作時(shí)間內(nèi)經(jīng)受了腐蝕。因此，整流子與電刷24之間按照本發(fā)明構(gòu)成的具有非弧形端面25的接觸線(xiàn)43將不會(huì)移動(dòng)位置，而是將大體上保持在安裝時(shí)的位置。因此，裝有按照本發(fā)明構(gòu)成的電刷24的電動(dòng)機(jī)120的速度將不會(huì)隨電動(dòng)機(jī)接入而增加，而是將保持在與初始操作時(shí)高速操作所關(guān)聯(lián)的大體上相同的RPM。
在圖5說(shuō)明的本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電刷24的端面25有第一平面型表面55和第二平面型表面65，這些平面型表面在一條相交線(xiàn)處相交，形成與整流子40的接觸線(xiàn)43。第一平面型表面55從電刷24的前沿21向內(nèi)，并且最為有利地與前沿21垂直延伸到相交線(xiàn)43，前沿21即是相對(duì)整流子40旋轉(zhuǎn)的電刷的上游沿，以及第二平面型表面65從電刷24的后沿29向內(nèi)延伸到相交線(xiàn)43，后沿即是相對(duì)整流子40旋轉(zhuǎn)的電刷的下游沿。然而，第二平面型表面65偏移第一平面型表面55一個(gè)銳角Y。偏移角Y的大小將按照電刷24置于其上的整流子40的直徑隨電動(dòng)機(jī)而改變。
在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例中，其包括一個(gè)分?jǐn)?shù)功率的兩極三電刷雙速直流電動(dòng)機(jī)，尤其適合用作機(jī)動(dòng)車(chē)風(fēng)擋刮水器系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)，并且結(jié)合如圖5所說(shuō)明的電刷布置，該電動(dòng)機(jī)有一個(gè)直徑大約為0.860英寸的整流子，兩個(gè)直徑方向上相對(duì)的電刷各自包括一個(gè)低速電刷和一個(gè)共同部分電刷，安排成當(dāng)繞組穿過(guò)磁極的中性區(qū)域之內(nèi)時(shí)整流電樞繞組，并且高速電刷安置在低速電刷與共同端電刷之間。這樣安排，即當(dāng)繞組穿過(guò)磁極的中性區(qū)域之外時(shí)在高速電刷側(cè)發(fā)生電樞繞組的整流。高速電刷的第一和第二平面型表面包括相交的平面型表面，它們以10到15度范圍的偏移角，最優(yōu)大約為13度的角，并且在大約0.203英寸寬的電刷的前沿向內(nèi)0.025英寸位置處的接觸線(xiàn)處相交。對(duì)本特定實(shí)施例，考慮到制造公差，已發(fā)現(xiàn)把相交平面所形成的接觸線(xiàn)安排在高速電刷的前沿向內(nèi)千分之25英寸處，足夠保證旋轉(zhuǎn)整流子的多個(gè)條之間的槽在電刷之下平滑地經(jīng)過(guò)而不會(huì)使其前沿落入槽中，同時(shí)提供一種從制造觀(guān)點(diǎn)來(lái)看容易實(shí)現(xiàn)的布置。
在圖6所說(shuō)明的本發(fā)明的一個(gè)替換實(shí)施例中，電刷24的端面25有一個(gè)第一等值表面57和一個(gè)第二等值表面67，它們包括在一條相交線(xiàn)處相交的弧形表面，這條相交線(xiàn)形成與整流子的接觸線(xiàn)43。第一弧形表面57從電刷24的前沿21向內(nèi)延伸到相交線(xiàn)43，而第二弧形表面67從電刷24的后沿29向內(nèi)延伸到相交線(xiàn)43。如相對(duì)平面型表面那樣，第二弧形表面67偏移第一弧形表面57一個(gè)銳角Y，并且這個(gè)偏移角的大小也取決于整流子直徑。
不用說(shuō)，中間電刷24的端面25可以用兩個(gè)既不是平面型表面也不是弧形表面的相交表面形成，這并不違反本發(fā)明的精神和范圍。例如，圖5說(shuō)明的電刷24的端面25可以更改為包括一個(gè)平面型表面和一個(gè)弧形表面，前一表面55或是平面型或是弧形，而后一表面65相反，是弧形或平面型。此外，當(dāng)一個(gè)或兩個(gè)相交表面是弧形表面時(shí)，那個(gè)弧形表面可以如圖6說(shuō)明那樣向內(nèi)凹入，或相反地向外凸出，或在端面為兩個(gè)相交弧形表面情況下，一個(gè)可能凸出而另一個(gè)可能凹入，這并不違反本發(fā)明的精神和范圍。
如圖7所說(shuō)明，本發(fā)明還應(yīng)用于多速四極電動(dòng)機(jī)，其中設(shè)置六個(gè)電刷來(lái)整流電樞繞組。在一臺(tái)四極電動(dòng)機(jī)中，繞電動(dòng)機(jī)殼體的內(nèi)部按圓周相等的隔開(kāi)間距設(shè)置四個(gè)磁極。磁極可以包括永久磁鐵或繞制式電磁鐵。一個(gè)由多個(gè)線(xiàn)繞組組成的電樞支持在軸向延伸的電樞軸上，以在電動(dòng)機(jī)殼體之內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以便線(xiàn)繞組穿過(guò)磁極之間所建立的磁場(chǎng)。
六個(gè)電刷82，84，86，92，94和96按常規(guī)方式安裝在一個(gè)電刷卡上，以便各電刷的端面靠置在電樞軸35上所安裝的一個(gè)整流子40上。如常規(guī)情況那樣，兩個(gè)電刷82和92構(gòu)成低速電刷，兩個(gè)電刷84和94構(gòu)成共同部分電刷，以及兩個(gè)電刷86和96構(gòu)成高速電刷。兩個(gè)共同部分電刷84和94并聯(lián)布線(xiàn)，并且大體上按180度圓周隔開(kāi)關(guān)系安排，即在整流子40的相對(duì)側(cè)上直徑方向上相互隔開(kāi)。兩個(gè)低速電刷82和92并聯(lián)布線(xiàn)，并且也是大體上按180度圓周隔開(kāi)關(guān)系安排，即在整流子40的相對(duì)側(cè)上直徑方向上相互隔開(kāi)，但是與共同部分電刷84和94大體上按90度間隔的圓周隔開(kāi)關(guān)系來(lái)安排。低速電刷82和92及共同部分電刷84和94相對(duì)四個(gè)磁極安置，以便當(dāng)繞組穿過(guò)這四個(gè)磁極所建立的磁場(chǎng)的中性區(qū)域時(shí)，發(fā)生電樞繞組的整流。
兩個(gè)高速電刷86和96并聯(lián)布線(xiàn)，并且大體上按180度圓周隔開(kāi)關(guān)系安排，即在整流子40的相對(duì)側(cè)上直徑方向上相互隔開(kāi)，而且分別也是與低速電刷82和92及共同部分電刷84和94按圓周隔開(kāi)關(guān)系來(lái)安排，并且安排在它們之間。高速電刷86偏移低速電刷82及高速電刷96偏移低速電刷92一個(gè)分開(kāi)銳角Z，例如大約30度。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所周知，電動(dòng)機(jī)高速與低速比較取每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)的轉(zhuǎn)速之間的相對(duì)差是由低速電刷與高速電刷之間的分開(kāi)角Z的大小所確定，因此所選擇的分開(kāi)角取決于電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用及希望的高低速關(guān)系。
然而，這樣安置，即高速電刷86和96安排為當(dāng)繞組穿過(guò)四個(gè)磁極的中性區(qū)域之外時(shí)，發(fā)生電樞繞組的整流。因此，與相對(duì)電刷82，84，92和94所可能發(fā)生的任何腐蝕比較，高速電刷在它們各自端面的后部區(qū)域附近易遭受更劇烈的腐蝕。因此，按照本發(fā)明的教導(dǎo)，用一個(gè)非弧形端面構(gòu)成四極電動(dòng)機(jī)的各個(gè)高速電刷86和96，該非弧形端面由相互間偏移一個(gè)角Y的第一和第二相交表面形成，以便它們相交形成一條與整流子40的接觸線(xiàn)83，該接觸線(xiàn)83不是安排在端面的中心區(qū)域，而是朝著端面的前沿方向位移離開(kāi)其中心區(qū)域一個(gè)希望的圓周間隔。如相對(duì)兩極電動(dòng)機(jī)布置所指出那樣，第一和第二平表面可以或是平面型表面，或是弧形表面，并且如果是弧形，可以是凸出或凹入的。
權(quán)利要求
1.一種多速直流電動(dòng)機(jī)，包括至少兩個(gè)磁極，按照建立磁場(chǎng)的協(xié)同關(guān)系安排在電動(dòng)機(jī)殼體之內(nèi)；一個(gè)轉(zhuǎn)子組件，具有一個(gè)電樞繞組，安排在一個(gè)軸向延伸的電樞軸的周?chē)?，以便在所述磁極建立的磁場(chǎng)之內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及一個(gè)整流子，安裝在所述電樞軸上，并且電連接到所述電樞繞組，所述整流子提供一個(gè)整流接觸表面；一個(gè)低速電刷，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，并且有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面；一個(gè)共同部分電刷，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，并且有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面，所述低速電刷和所述共同部分電刷操作性地相聯(lián)，以便當(dāng)供給所述低速電刷電流時(shí)，使電動(dòng)機(jī)以第一相對(duì)低的速度旋轉(zhuǎn)；以及一個(gè)高速電刷，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，并且與所述低速電刷和所述共同部分電刷以隔開(kāi)關(guān)系來(lái)安排，而且安排在它們之間，所述高速電刷和所述共同部分電刷操作性地相聯(lián)，以便當(dāng)供給所述高速電刷電流時(shí)，使電動(dòng)機(jī)以第二相對(duì)高的速度旋轉(zhuǎn)，所述高速電刷有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面，所述高速電刷的端面有一個(gè)第一表面和一個(gè)第二表面，它們?cè)谝粭l用于同所述整流子的整流接觸表面相接觸的相交線(xiàn)處相交，所述相交線(xiàn)位移離開(kāi)所述高速電刷的端面的中心區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面各包括平面型表面。
3.如權(quán)利要求2所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二平面型表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
4.如權(quán)利要求3所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的銳角。
5.如權(quán)利要求1所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面各包括弧形表面。
6.如權(quán)利要求5所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二弧形表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
7.如權(quán)利要求6所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的銳角。
8.如權(quán)利要求1所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)平面型表面。
9.如權(quán)利要求1所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)弧形表面。
10.如權(quán)利要求9所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
11.如權(quán)利要求10所述的一種多速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)10到15度的銳角。
12.一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，包括四個(gè)磁極，按照建立磁場(chǎng)的協(xié)同關(guān)系安排在電動(dòng)機(jī)殼體之內(nèi)；一個(gè)轉(zhuǎn)子組件，具有一個(gè)電樞繞組，安排在一個(gè)軸向延伸的電樞軸的周?chē)员阍谒龃艠O建立的磁場(chǎng)之內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及一個(gè)整流子，安裝在所述電樞軸上，并且電連接到所述電樞繞組，所述整流子提供一個(gè)整流接觸表面；一對(duì)低速電刷，并聯(lián)布線(xiàn)，并且在所述轉(zhuǎn)子組件的相對(duì)側(cè)上按直徑方向相對(duì)關(guān)系，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，各低速電刷有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面；一對(duì)共同部分電刷，并聯(lián)布線(xiàn)，并且在所述轉(zhuǎn)子組件的相對(duì)側(cè)上按直徑方向相對(duì)關(guān)系，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，該對(duì)共同部分電刷與低速電刷對(duì)按圓周隔開(kāi)90度，各共同部分電刷有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面，各低速電刷與對(duì)應(yīng)的一個(gè)共同部分電刷操作性地相聯(lián)，以便當(dāng)供給低速電刷電流時(shí)，使電動(dòng)機(jī)以第一相對(duì)低的速度旋轉(zhuǎn)；以及一對(duì)高速電刷，并聯(lián)布線(xiàn)，并且在所述轉(zhuǎn)子組件的相對(duì)側(cè)上按直徑方向相對(duì)關(guān)系，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，該對(duì)高速電刷安排在低速電刷對(duì)與共同部分電刷對(duì)之間，從而各高速電刷與對(duì)應(yīng)的一個(gè)低速電刷圓周隔開(kāi)一個(gè)銳角，各高速電刷與對(duì)應(yīng)的一個(gè)共同部分電刷操作性地相聯(lián)，以便當(dāng)供給所述高速電刷電流時(shí)，使電動(dòng)機(jī)以第二相對(duì)高的速度旋轉(zhuǎn)，各所述高速電刷有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面，各高速電刷的端面有一個(gè)第一表面和一個(gè)第二表面，它們?cè)谝粭l用于同所述整流子的整流接觸表面相接觸的相交線(xiàn)處相交，所述相交線(xiàn)位移離開(kāi)各高速電刷的端面的中心區(qū)域。
13.如權(quán)利要求12所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面各包括平面型表面。
14.如權(quán)利要求13所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
15.如權(quán)利要求14所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二平面型表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的銳角。
16.如權(quán)利要求12所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面各包括弧形表面。
17.如權(quán)利要求16所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二弧形表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
18.如權(quán)利要求17所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二弧形表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的銳角。
19.如權(quán)利要求12所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)平面型表面。
20.如權(quán)利要求12所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)弧形表面。
21.如權(quán)利要求12所述的一種多速四極六電刷直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
22.一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，包括一對(duì)永磁極，按照建立磁場(chǎng)的協(xié)同關(guān)系安排在電動(dòng)機(jī)殼體之內(nèi)；一個(gè)轉(zhuǎn)子組件，具有一個(gè)電樞繞組，安排在一個(gè)軸向延伸的電樞軸的周?chē)?，以便在所述磁極建立的磁場(chǎng)之內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以及一個(gè)整流子，安裝在所述電樞軸上，并且電連接到所述電樞繞組，所述整流子提供一個(gè)整流接觸表面；一個(gè)低速電刷，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，并且有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面；一個(gè)共同部分電刷，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，并且有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面，所述低速電刷和所述共同部分電刷操作性地相聯(lián)，以便當(dāng)供給所述低速電刷電流時(shí)，使電動(dòng)機(jī)以第一相對(duì)低的速度旋轉(zhuǎn)；以及一個(gè)高速電刷，與所述轉(zhuǎn)子組件按面接關(guān)系來(lái)安排，并且與所述低速電刷和所述共同部分電刷以隔開(kāi)關(guān)系來(lái)安排，而且安排在它們之間，所述高速電刷和所述共同部分電刷操作性地相聯(lián)，以便當(dāng)供給所述高速電刷電流時(shí)，使電動(dòng)機(jī)以第二相對(duì)高的速度旋轉(zhuǎn)，所述高速電刷有一個(gè)與所述整流子的整流接觸表面相面接的端面，所述高速電刷的端面有一個(gè)第一表面和一個(gè)第二表面，它們?cè)谝粭l用于同所述整流子的整流接觸表面相接觸的相交線(xiàn)處相交，所述相交線(xiàn)位移離開(kāi)所述高速電刷的端面的中心區(qū)域。
23.如權(quán)利要求22所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面各包括平面型表面。
24.如權(quán)利要求23所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二平面型表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
25.如權(quán)利要求24所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二平面型表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的銳角。
26.如權(quán)利要求22所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面各包括弧形表面。
27.如權(quán)利要求26所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二弧形表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
28.如權(quán)利要求27所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二弧形表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的銳角。
29.如權(quán)利要求22所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)平面型表面。
30.如權(quán)利要求22所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)弧形表面。
31.如權(quán)利要求22所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)大約小于25度的銳角。
32.如權(quán)利要求31所述的一種雙速直流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)10到15度的銳角。
33.一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，該直流電動(dòng)機(jī)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)整流子，其提供一個(gè)整流接觸表面，所述電刷包括一個(gè)導(dǎo)電材料的本體，以及一個(gè)在所述本體上與整流子的整流接觸表面相面接的端面，所述端面其上有一個(gè)第一表面和一個(gè)第二表面，所述第一和第二表面在一條用于同整流子的整流接觸表面相接觸的相交線(xiàn)處相交，所述相交線(xiàn)位移離開(kāi)所述電刷的端面的中心區(qū)域。
34.如權(quán)利要求33所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二表面各包括平面型表面。
35.如權(quán)利要求34所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二平面型表面偏移一個(gè)大約小于25度的角。
36.如權(quán)利要求35所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二平面型表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的角。
37.如權(quán)利要求33所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二表面各包括弧形表面。
38.如權(quán)利要求37所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二弧形表面相互偏移一個(gè)小于25度的角。
39.如權(quán)利要求38所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二弧形表面相互偏移一個(gè)10到15度的角。
40.如權(quán)利要求33所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)平面型表面。
41.如權(quán)利要求33所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二表面中至少一個(gè)包括一個(gè)弧形表面。
42.如權(quán)利要求33所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)小于25度的角。
43.如權(quán)利要求42所述的一種用于一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的電刷，其中所述第一和第二表面相互偏移一個(gè)10到15度范圍的角。
全文摘要
一種多速直流電動(dòng)機(jī)(120)包括一個(gè)高速電刷(24)，其安排在低速電刷(25)與共同部分電刷(26)之間，并且有一個(gè)非弧形端面(25)，不同于常規(guī)弧形電刷端面(23，27)，該非弧形端面(25)不易遭受速度偏移腐蝕。非弧形端面(25)由兩個(gè)偏移表面(55，65及57及67)構(gòu)成，這兩個(gè)偏移表面(55，65及57，67)在高速電刷(24)與整流子(40)之間相交提供一條接觸線(xiàn)(43)，該接觸線(xiàn)(43)沿電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的方向，即朝著電刷(24)的前沿(21)方向，位移離開(kāi)高速電刷(24)的中心線(xiàn)。相交表面(55，65及57，67)既可以包括平面型表面，也可以包括等值表面。
文檔編號(hào)H02K23/20GK1149937SQ95193231
公開(kāi)日1997年5月14日 申請(qǐng)日期1995年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月25日
發(fā)明者拉里·S·香農(nóng), 戴維·W·韋爾奇, 丹尼爾·P·比克斯坦 申請(qǐng)人:聯(lián)合電動(dòng)機(jī)技術(shù)系統(tǒng)公司