[发明专利]换向器电机设计的电刷系统

说明书

相关申请的参考

本专利申请要求2011年10月11日申请的美国临时专利申请系列第61/545,753号的优先权，并通过引用结合其全部公开内容在此。

技术领域

本说明书涉及换向器电机，尤其涉及换向器电机的电刷系统。

背景技术

在典型的换向器电机中，换向器可以沿两个方向旋转，例如顺时针方向和逆时针方向。换向器电机的电刷可以保持在电刷引导件上并且相对于换向器沿径向定位。电刷沿换向器的外周间隔开并且构造成与换向器接触。可以使用弹簧来促使电刷与换向器接触。

换向器电机使用电刷来使得电流流过缠绕在换向器上的专用线圈。这些线圈产生电场，该电场将会在由永磁体维持的磁场中产生转矩。当换向器旋转时该电场切换以维持有效转矩。由于这种切换，或者换向，转矩可能发生变化。当这种换向恰当时，这种变化是可以容忍的。当电机高速运行时，这种变化可能是确定的。但是，当速度降低到例如小于10rpm时，额外的有害的转矩变化将会变得明显。

这种转矩变化可能起因于旋转过程中电刷和换向器之间的接触状态的某种改变或某些改变。换向器导轨相对于每个电刷的位置(由旋转导致的)以及电刷在电刷引导件中的方位可能会导致接触状态发生变化。促使电刷与换向器接触的弹簧已经被用于尽量改善接触状态。但是，这种弹簧的使用会受到可能施加到电刷而不导致电刷和换向器之间过度摩擦的力的大小的限制。

因此，希望提供一种具有稳定接触状态的换向器电机组件。

发明内容

根据一个发明，提供一种用于电力转向系统的换向器电机，该换向器电机包括：换向器，可绕轴线旋转；电刷引导件，设置在换向器周围；至少一个电刷，设置在电刷引导件中并且接近换向器径向外缘安置；以及由电刷引导件支撑的弹簧，促使至少一个电刷与换向器接触。该至少一个电刷包括接触端，该接触端具有至少一个构造成与换向器接触的平面部分。

结合附图，从以下描述中将会明了这些和其它优点和特征。

附图说明

在说明书结论部分的权利要求中特别指明并且清楚要求了被看作为本发明的主题。结合附图从以下详细描述中可以明了本发明的前述和其它特征和优点，其中：

图1示出了根据一个示意性实施例的包括在电刷引导件中的电刷和换向器的换向器电机；

图2示出了根据一个示意性实施例的换向器电机中的电刷系统的元件；

图3示出了根据一个示意性实施例的在单个电刷和换向器之间的接触；

图4示出了根据一个示意性实施例的电刷系统的元件和在电刷和换向器之间的接触；

图5示出了根据一个示意性实施例的显示基于换向器的旋转方向由电刷和换向器之间的接触引起的各个力的力图；以及

图6示出了包括在换向器、电刷保持件和弹簧之间的力的力图。

具体实施方式

现在参考附图，其中将参考具体实施例进行描述本发明，但本发明不限于此，换向器电机子结构20包括电刷引导件30、电刷40、弹簧50、以及换向器60。

参考图1，在一个示意性实施例中，换向器60可以沿着第一方向以及与第一方向相反的第二方向旋转。换向器60包括沿其外周设置的多个换向器导线62。电刷引导件30在换向器60周围径向设置。电刷引导件构造成相对于换向器定位电刷40。

参考图2和图3，在一个示例性实施例中，电刷40包括接触端42和安装端44。电刷40沿换向器60的径向外缘设置以便接触端42与换向器60相接触。与接触端42相比，电刷40的安装端44形成在电刷40的相对端。安装端44安装在电刷引导件30中以便电刷引导件30可以相对于换向器60保持电刷40。

弹簧50由电刷引导件30支撑。弹簧50构造成向电刷40的安装端44施加弹簧力以促使电刷40与换向器60相接触。

在一个示意性实施例中，四个电刷40可以结合设置在换向器电机子结构20内。四个电刷40沿换向器60的径向外部设置并且绕换向器60外周间隔开。所包含的弹簧50向相应的电刷40提供弹簧力。也就是说，每个电刷40可以被单个弹簧50促动朝向换向器60。可以理解，本发明不限于上述这种结构，换向器电机子结构20根据具体应用可以包括任意数量的电刷40和弹簧50。