专利名称：旋转电机的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种旋转电机，特别地涉及一种具有电刷的DC (直流)旋转电机。
背景技术：
已知一种旋转电机，该旋转电机具有第一系统，该第一系统包括绕组、整流器和电刷，其作为常规系统；以及第二系统，该第二系统包括绕组、整流器和电刷。例如，JP2004-15844A描述了一种旋转电机,该旋转电机包括两个系统，以提供备用系统。如果在两个系统中的一个系统中发生故障，则电流会被传导至另一个系统中以便继续驱动旋转电机。在JP2004-15844A中的旋转电机中，两个整流器对应地电连接到第一系统的绕组和第二系统的绕组，以具有一对一的关系。另外，整流器分离地设置在旋转轴上的转子的相反端。电刷设置成与整流器接触。
发明内容
在整流器和电刷设置在转子的相对于旋转轴的轴向方向而言的相对两端处的结构中，在两个位置处一即在转子的相对两端中的每一端处一需要用于整流器和电刷的空间。因此，增大了旋转电机在旋转轴的轴向方向上的尺寸，并因此降低了旋转电机的可安装性。另外，由于需要至少两个整流器，因此往往会增加制造成本，例如材料成本以及组装成本。鉴于前述问题作出本公开，并且本公开的目的在于提供这样一种旋转电机即，该旋转电机具有减小的尺寸并且能够在其一部分部件中发生故障的情况下继续驱动旋转电机。根据本公开的一方面，旋转电机包括壳体、定子、旋转轴、转子、多个绕组、整流器以及多个电刷组。定子设置在壳体中。旋转轴由壳体可旋转地支撑。转子与旋转轴成一体并且转子能够相对于定子旋转。彼此电气分离的绕组设置在转子中。整流器设置在转子的相对于旋转轴的轴线而言的一端处。整流器包括多个整流器片组，整流器片组中的每一个电连接到绕组中的一个，以具有一对一的关系。电刷组设置在壳体中。当整流器旋转时，电刷组中的每一个与整流器片组中的一个相接触，以具有一对一的关系。在上述结构中，一个绕组、一个整流器片组以及一个电刷组构成一个系统。旋转电机具有多个系统。因此，设置了备用系统。即使在其中一个系统中发生故障，比如绕组断开，另一系统仍能够用作替代系统。因此，即使发生故障，仍能够通过将电流传导至另一系统而继续驱动旋转电机。另外，整流器设置在转子的相对于旋转轴的轴线而言的一端处。即，在相对于旋转轴的轴线的一个位置处——即在转子的一端处——需要用于整流器和电刷组的空间。因此，减小了旋转电机在旋转轴的轴向方向上的尺寸，并因此提高了可安装性。
根据参照附图所做出的以下详细描述，本公开的上述及其他目的、特征以及优点将变得更加明显，在附图中，相同的部件用相同的附图标记表示，其中图1A为简图，其示出了根据本公开的第一实施方式的旋转电机的示意性截面图；图1B为简图，其示出了根据第一实施方式的旋转电机的整流器周围部分的放大截面图；图2A为简图，其示出了根据本公开的第二实施方式的旋转电机的示意性截面图；图2B为简图，其示出了根据第二实施方式的旋转电机的整流器周围部分的放大截面图；图3为简图，其示出了根据本公开的第三实施方式的旋转电机的示意性截面图；图4为简图，其示出了作为本公开的第一参照示例的旋转电机的示意性截面图；图5为简图，其示出了作为本公开的第二参照示例的旋转电机的示意性截面图；图6A为简图，其示出了根据本公开的另一实施方式的旋转电机的整流器和电刷组的轴向端视图；图6B为简图，其示出了根据本公开的又一实施方式的旋转电机的整流器和电刷组的轴向端视图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图对本公开的示例性实施方式进行描述。在以下描述中，相同的部件用相同的附图标记表示，并且将不会重复描述相同的部件。(第一实施方式)参照图1A和图1B，根据第一实施方式的旋转电机I为直流驱动的DC马达。旋转电机I例如安装在车辆中并用作辅助操作方向盘的电动转向装置的马达。旋转电机I包括壳体20、定子15、旋转轴16、转子17、绕组部3、整流器4、第一电刷51、52、以及第二电刷61、62。壳体20例如由金属制成。壳体20具有筒状部21、第一端板22以及第二端板23。第一端板22覆盖筒状部21的第一端,第二端板23覆盖筒状部21的第二端。第一端板22在其大致中心处形成有第一孔24。第一孔24在第一端板22的壁厚方向上——即沿着筒状部21的轴线的方向一穿透第一端板22。第二端板23在其大致中心处形成有第二孔25。第二孔25在第二端板23的壁厚方向上穿透第二端板23。定子15呈大致圆筒状。定子15设置在壳体20中，邻近第一端板22。定子15配装在壳体20的筒状部21中，使得定子15的外表面固定到筒状部21的内表面。即，定子15固定到壳体20，并且不能够相对于壳体20旋转。定子15在其内表面上设置有磁极。这些磁极被交替地磁化成在定子15的周向方向上具有不同的磁极性。旋转轴16例如由金属制成。旋转轴大致呈杆状。旋转轴16的第一端容纳在第一端板22的第一孔24中。旋转轴16的第二端容纳在第二端板23的第二孔25中。因此，旋转轴16可旋转地支撑在壳体20中。转子17大致呈圆筒状。转子17例如由一叠铁芯板制成。转子17位于定子15的内侧。转子17与旋转轴16成一体并且转子17能够相对于定子15旋转。换句话说，转子17通过旋转轴16而可旋转地支撑在壳体20中。转子17与旋转轴16同轴。例如，绕组部3包括第一绕组31和第二绕组32。第一绕组31和第二绕组32围绕转子17缠绕。第一绕组31和第二绕组32彼此电气分离。在图1A中，为了方便，仅示意性地示出了第一绕组31和第二绕组32。即，图1没有示出第一绕组31和第二绕组32的实际缠绕状态。整流器4包括本体40、第一整流器片组41以及第二整流器片组42。本体40例如由树脂制成。本体40呈实心圆筒状，其在旋转轴16的轴向方向上具有较短的长度。换句话说，本体40大致呈盘状。本体40设置在转子17的相对于旋转轴16的轴向方向而言的一端。本体40在朝向第二端板23地与转子17分离开预定距离的位置处固定在旋转轴16上。另外，本体40同轴地固定到旋转轴16。因而，本体40与旋转轴16和转子17—起旋转。第一整流器片组41包括多个第一片(金属片)411，所述多个第一片411由例如铜 合金或类似物等金属制成。第二整流器片组42包括多个第二片(金属片)421，所述多个第二片421由例如铜合金或类似物等金属制成。第一片411和第二片421通过嵌件模制设置在本体40中。第一片411中的每个大致呈矩形板状。第一片411设置成使得第一片411的一个表面从本体40的外表面暴露。另外，第一片411沿本体40的周向方向以预定间隔设置。第二片421中的每个大致呈L形。第二片421设置成使得第二片421的第一端(例如图1B中的上端)从本体40的第一轴向端面一第一轴向端面面向转子17的端部一凸出，并且第二片421的第二端(例如图1B中的下端)在本体40的第二轴向端面——第二轴向端面邻近壳体20的第二端板23——上暴露。另外，第二片421沿本体40的周向方向以预定间隔设置。如图1A所示，第一片411中的一个通过导线11电连接到第一绕组31的第一端。第一片411中的另一个通过导线12电连接到第一绕组31的第二端。导线11和导线12对应地连接到第一片411中的、相对于本体40的轴线彼此相对的两个第一片411。S卩，导线11和导线12对应地连接到第一片411中的、位于垂直穿过本体40轴线的假想线上的两个第一片411。其他的第一片411通过导线11和导线12以类似的方式连接到第一绕组31。导线11和导线12交替地连接到沿本体40的周向方向设置的第一片411。在图1A中，示例性地示出了其中一个导线11以及其中一个导线12，而没有示出其他导线11和其他导线12，以避免图示的复杂化。第二片421中的一个通过导线13电连接到第二绕组32的第一端。第二片421中的另一个通过导线14电连接到第二绕组32的第二端。导线13和导线14对应地连接到第二片421中的、相对于本体40的轴线彼此相对的两个第二片421。S卩，导线13和导线14对应地连接到第二片421中的、位于垂直穿过本体40轴线的假想线上的两个第二片421。其他的第二片421通过导线13和导线14以类似的方式连接到第二绕组32。导线13和导线14交替地连接到沿本体40的周向方向设置的第二片421。在图1A中，示例性地示出了其中一个导线13和其中一个导线14，而没有示出其他导线13和其他导线14，以避免图示的复杂化。
以此方式，第一整流器片组41和第二整流器片组42电连接到第一绕组31和第二绕组32，以具有一对一的关系。即，第一整流器片组41电连接到第一绕组31，第二整流器片组42电连接到第二绕组32。第一电刷51、52构成第一电刷组。同样，第二电刷61、62构成第二电刷组。第一电刷51、52设置在本体40的相对两侧并且相对于本体40的轴线彼此相对。即，第一电刷51、52位于垂直穿过本体40轴线的假想线上。第一电刷51、52中的每一个包括电刷件53、电刷保持架54、偏压构件55以及电线56。例如，电刷件53由混合了碳和金属的金属碳、具有润滑性的金属、或类似物制成。例如，电刷保持架54呈大致长方体状，并由树脂制成。电刷保持架54将电刷件53保持在其中，使得电刷件53的一部分从电刷保持架54的、在电刷保持架54的预定表面上限定的开口暴露。电刷保持架54设置成使得电刷件53与从本体40的外表面暴露的第一整流器片组41相接触。例如，电刷保持架54设置成使得电刷件53沿垂直于本体40轴线的方向与第一整流器片组41相接触。偏压构件55例如为盘簧。偏压构件55的第一端接触并固定到电刷保持架54的、与电刷保持架54的暴露出电刷件53的预定表面相对的表面。偏压构件55的第二端接触并固定到壳体20的筒状部21的内表面。以此方式,第一电刷51、52中的每一个由壳体20支撑。另外，偏压构件55将电刷保持架54朝向本体40的外表面偏压。因此，电刷件53以预定压力与第一整流器片组41挤压接触。电线56在其端部处电连接至电刷件53。电线56的另一端部电连接到未示出的电子控制单元(下文中被称为EOT)。E⑶是小型计算机，其包括作为计算装置的CPU (中央处理器)、作为存储装置的ROM (只读存储器)和RAM (随机存取存储器)以及其他控制电路。ECU基于由各种传感器提供的信息对安装在车辆中的各种装置的操作进行控制。构成第二电刷组的第二电刷61、62中的每一个包括电刷件63、电刷保持架64、偏压构件65以及电线66。例如，电刷件63由混合了碳和金属的金属碳、具有润滑性的金属、或类似物制成。例如，电刷保持架64呈大致长方体状，并由树脂制成。电刷保持架64将电刷件63保持在其中，使得电刷件63的一部分从电刷保持架64的、在电刷保持架64的预定表面上限定的开口暴露。电刷保持架64设置成使得电刷件63与第二整流器片组42接触，第二整流器片组42从本体40的第二轴向端面朝向第二端板23暴露。例如，电刷保持架64设置成使得电刷件63沿平行于本体40轴线的方向与第二整流器片组42接触。偏压构件65例如为盘簧。偏压构件65的第一端接触并固定到电刷保持架64的、与电刷保持架64的暴露出电刷件63的预定表面相对的表面。偏压构件65的第二端接触并固定到壳体20的第二端板23的内表面。以此方式，第二电刷61、62中的每一个由壳体20支撑。偏压构件65将电刷保持架64朝向本体40的第二轴向端面偏压。因此，电刷件63以预定压力与第二整流器片组42挤压接触。电线66在其端部处电连接至电刷件63。电线66的另一端部电连接到E⑶。以此方式，包括有第一电刷51、52的第一电刷组和包括有第二电刷61、62的第二电刷组与第一整流器片组41和第二整流器片组42对应地接触，以具有一对一的关系。即，第一电刷组与第一整流器片组41相接触，第二电刷组与第二整流器片组42相接触。E⑶通过电线56、66对供给到旋转电机I的电力进行控制。即，E⑶能够对旋转电机I的操作进行控制。接下来，将对旋转电机I的操作进行描述。由于E⑶将电力供给到连接至第一电刷51的电线56，因此电流流入第一电刷51的电刷件53、第一片411、导线11、第一绕组31、导线12、第一片411、第一电刷52的电刷件53和连接到第一电刷52的电线56。在这种情况下，在转子17的周向方向上交替地产生不同的磁极。因而，由于在转子17的磁极与定子15的磁体的磁极之间产生排斥力和吸引力，转子17沿预定方向旋转预定角度。由于整流器4与转子17 —起旋转，因此使得第一电刷51、52的电刷件53与位于电刷件53之前已经接触过的第一片411旁边的第一片411接触。这样，在转子17中产生的磁极被改变，并且由于转子17的磁极与定子15的磁体的磁极之间产生的排斥力和吸引力，转子17沿预定方向进一步旋转预定角度。当向与第一电刷51相连的电线56供给电力的同时向连接到第二电刷61的电线66供给电力时，电流流入第二电刷61的电刷件63、第二片421、导线13、第二绕组32、导线14、第二片421、第二电刷62的电刷件63以及连接到第二电刷62的电线66。在这种情况下，在转子17的周向方向上交替产生不同的磁极。因而，由于在转子17的磁极与定子15的磁体的磁极之间产生排斥力和吸引力，转子17沿预定方向旋转预定角度。由于整流器4与转子17 —起旋转，因此使得第二电刷61、62的电刷件63接触到定位在电刷件63之前已经接触过的第二片421旁边的第二片421。这样，在转子17中产生的磁极被改变，由于在转子17的磁极与定子15的磁体的磁极之间产生的排斥力和吸引力，转子17沿预定方向进一步旋转预定角度。因此，第一电刷51、52的电刷件53相继地与沿周向方向设置的第一片411以滑动的方式接触，并且第二电刷61、62的电刷件63相继与沿周向方向设置的第二片421以滑动的方式接触。随着在转子17中产生的磁极反复地改变，转子17和旋转轴16持续地旋转。因此，从旋转轴16输出扭矩。输出的扭矩用作电动转向装置的驱动源。在该实施方式中，第一绕组31和第二绕组32在旋转电机I的正常驱动期间被供给有大致相同水平的电力。在第一实施方式中，第一绕组31、导线11、12、第一整流器片组41以及第一电刷51、52构成第一系统。同样，第二绕组32、导线13、14、第二整流器片组42以及第二电刷61、62构成与第一系统电气分离的第二系统。由不同供电系统产生的电力被供给至第一系统和第二系统。例如，E⑶具有用于第一系统和第二系统中的每一个的动力转换单元。各个动力转换单元将来自电池的电力转换成用于驱动旋转电机I的电力，并将转换的电力供给到第一绕组31和第二绕组32中的相对应的一个。因此，即使在第一绕组31、导线11、12、第一整流器片组41、第一电刷51、52、用于第一系统的动力转换单元中的任何一个中发生电气故障，例如断开或接触不良，由于电流被传导到第二系统，所以仍能够继续驱动旋转电机I。在上面描述的该实施方式中，旋转电机I具有两个系统，每个系统包括一个绕组(第一绕组31或第二绕组32)、一个整流器片组(第一整流器片组41或第二整流器片组42)和一个电刷组(第一电刷51、52或第二电刷61、62)。因此，能够设置一个备用系统。即使在两个系统中的一个中发生故障，通过将两个系统中的另一个用作备用系统仍能够继续驱动旋转电机I。即，即使在两个系统中的一个中发生电气故障，例如绕组断开，仍能够通过将电流传导到两个系统中的另一个而继续驱动旋转电机I。整流器4仅设置在转子17的相对于旋转轴16的轴向方向而言的一端。换句话说，整流器4设置成邻近旋转轴16的一端。因此，仅在旋转轴16的轴向方向上的一个位置处——例如在旋转轴16的一端处——需要用于整流器4和电刷5的空间。与整流器和电刷设置在旋转轴的两个轴向端部的常规结构相比，减小了旋转电机I在轴向方向上的尺寸。因此，提高了旋转电机I在车辆上的可安装性。另外，提高了驱动旋转电机I的可靠性。整流器4设置在旋转轴16的轴向方向上的一个位置处，例如设置在旋转轴16的一端处。因此，对应地连接到第一绕组31和第二绕组32的第一整流器片组41和第二整流器片组42设置在单个整流器4中。这样，就减少了整流器部件的数量，并且减少了制造成本，例如材料成本和组装成本。整流器4的本体40呈实心圆筒状。构成第一电刷组的第一电刷51、52能够与从本体40的外表面暴露的第一整流器片组41以滑动的方式接触。同样，构成第二电刷组的第二电刷61、62能够与从本体40的第二轴向端面暴露的第二整流器片组42以滑动的方式接触。即，第一电刷51、52在垂直于旋转轴16轴线的方向上与本体40接触。第二电刷61、62在平行于旋转轴16轴线的方向上与本体40接触。在这种结构中，多个整流器片组——例如第一整流器片组41和第二整流器片组42—能够设置在单个整流器4中。因此，能够减少与整流器4有关的部件的数量。第一电刷51、52和第二电刷61、62设置成与壳体20的内表面接触，并由壳体20支撑。因此，没有必要使用额外的部件作为用于支撑电刷5的支撑构件。因此，能够减少部件的数量以及材料成本。(第二实施方式)在下文中，将参照图2A和图2B对根据本公开的第二实施方式的旋转电机进行描述。第二实施方式中的旋转电机与第一实施方式中的旋转电机在整流器本体和整流器片的结构以及第二电刷的布置方面是不同的。旋转电机的整流器7包括本体70、第一整流器片组71、第二整流器片组72等。本体70呈筒状，本体70在其一个轴向端部处具有封闭的端部。本体70例如由树脂制成。本体70包括筒状部73和底部74，底部74将筒状部73的邻近转子17的端部封闭。本体70设置在转子17的相对于旋转轴16的轴向方向而言的轴向一端。换句话说，本体70设置在旋转轴16的第二端。本体70设置在朝向壳体20的第二端板23地与转子17分离开预定距离的位置处。底部74同轴地固定到旋转轴16。因而，本体70与旋转轴16和转子17—起旋转。第一整流器片组71包括多个由例如铜合金的金属制成的第一片(金属片)711。第二整流器片72包括多个由例如铜合金的金属制成的第二片(金属片)721。第一片711和第二片721通过嵌件模制而设置在本体70中。
第一片711呈大致矩形板状。第一片711设置成使得第一片711的一个表面从筒状部73的外表面暴露。另外，第一片711沿本体70的周向方向以预定间隔设置。第二片721呈大致矩形板状。第二片721部分地嵌入本体70中。换句话说，第二片721部分地穿过本体70，使得第二片721的一端(例如图2B中的下端)定位在筒状部73中并且第二片721的另一端(例如图2B中的上端)从本体70的底部74朝向转子17凸出。第二片721的一个端(例如图2B中的下端)面从筒状部73的内表面暴露。第二片721沿本体70的周向方向以预定间隔设置。如图2A中所示，第一片711中的一个通过导线11电连接到第一绕组31的第一端。第一片711的中的另一个通过导线12电连接到第一绕组31的第二端。导线11和导线12对应地连接到第一片711中的、相对于本体70轴线彼此相对的两个第一片711。S卩，导线11和导线12对应地连接到第一片711中的、位于垂直通过本体70轴线的假想线上的两个第一片711。 其他的第一片711通过导线11和导线12以类似的方式连接到第一绕组31。导线11和导线12交替地连接到沿本体70的周向方向设置的第一片711。在图2A中，示例性地示出了其中一个导线11和其中一个导线12，而没有示出其他导线11以及其他导线12，以避免图示的复杂化。第二片721中的一个通过导线13连接到第二绕组32的第一端。第二片721中的另一个通过导线14连接到第二绕组32的第二端。导线13和导线14对应地连接到第二片721中的、相对于本体70轴线彼此相对的两个第二片721。S卩，导线13和导线14对应地连接到第二片721中的、位于垂直通过本体70轴线的假想线上的两个第二片721。其他的第二片721通过导线13和导线14以类似的方式连接到第二绕组32。导线13和导线14交替地连接到第二片421。在图2A中，示例性地示出了其中一个导线13和其中一个导线14，而没有示出其他导线13以及其他导线14，以避免图示的复杂化。以此方式，第一整流器片组71和第二整流器片组72电连接到第一绕组31和第二绕组32，以具有一对一的关系。即，第一整流器片组71电连接到第一绕组31，第二整流器片组72电连接到第二绕组32。构成第一电刷组的第一电刷51、52设置在本体70的相对两侧并且相对于本体70轴线彼此相对。即,第一电刷51、52位于垂直穿过本体70轴线的假想线上。第一电刷51、52中的每个的电刷保持架54设置成使得电刷件53与从本体70的外表面暴露的第一整流器片组71接触。第一电刷51、52中的每个的偏压构件55设置成将电刷保持架54朝向本体70的外表面偏压。如图2B中所示，壳体20的第二端板23设置有支撑部分26、27，支撑部分26、27从第二端板23的内表面朝向本体70的底部74延伸。支撑部分26、27的端部定位成位于筒状部73的内侧、邻近底部74。支撑部分26、27设置在旋转轴16的相对两侧。换句话说，旋转轴16位于支撑部分26、27之间。支撑部分26、27位于穿过第一电刷51、52以及本体70轴线的假想线上。在该实施方式中，构成第二电刷组的第二电刷61、62不包括偏压构件65。第二电刷61、62中的每个的电刷件63保持在电刷保持架64中并从电刷保持架64的、在电刷保持架64的预定表面上限定的开口暴露。电刷保持架64的与暴露电刷件63的预定表面相对的表面固定到支撑部分26、27中的对应的一个。因而，支撑部分26、27支撑第二电刷61、62。第二电刷61、62位于穿过第一电刷51、52以及本体70轴线的假想线上。第二电刷61、62的电刷件63与从筒状部73的内表面暴露的第二整流器片组72接触。以此方式，第一电刷51、52和第二电刷61、62在垂直穿过旋转轴16轴线的假想线上对齐。第二电刷61、62设置成沿垂直于旋转轴16轴线的方向与整流器7接触。 当支撑部分26、27朝向筒状部73弯曲时，第二电刷61、62被偏压成抵靠筒状部73的内表面。包括有第一电刷51、52的第一电刷组和包括有第二电刷61、62的第二电刷组与第一整流器片组71和第二整流器片组72对应地接触，以具有一对一的关系。即，第一电刷组与第一整流器片组71接触，第二电刷组与第二整流器片组72接触。
该实施方式的旋转电机以与第一实施方式的旋转电机类似的方式操作。在上面描述的该实施方式中，整流器7的本体70呈中空圆筒状。第一电刷51、52与从筒状部73的外表面暴露的第一整流器片组71以滑动的方式接触。第二电刷61、62与从筒状部73的内表面暴露的第二整流器片组72以滑动的方式接触。即，第一电刷51、52和第二电刷61、62沿垂直于旋转轴16轴线的方向与整流器7的本体70接触。在这种结构中，由于多个整流器片组一例如第一整流器片组71和第二整流器片组72—设置在单个整流器7中，因此能够减少与整流器7有关的部件的数量。此外，由于第二电刷61、62设置在整流器7的内侦彳，即筒状部73的内侦彳，因此能够进一步减小旋转电机在旋转轴16的轴向方向上的尺寸。(第三实施方式)将参照图3对根据本公开的第三实施方式的旋转电机进行描述。第三实施方式中的旋转电机与第一实施方式中的旋转电机在整流器的结构方面是不同的。第三实施方式中的旋转电机的整流器8包括第一整流器81和第二整流器82。第三实施方式中的旋转电机还具有替代转子17的转子9。转子9以与第一实施方式中的转子17类似的方式固定到旋转轴16。第一整流器81包括第一本体83和第一整流器片组84。例如，第一本体83由树脂制成，并呈大致盘状。第一本体83例如由树脂制成。第一本体83设置在转子9的相对于旋转轴16的轴向方向而言的轴向一端。换句话说，第一本体83设置成邻近旋转轴16的第二端。第一本体83朝向第二端板23地与转子9的一个轴向端部间隔开预定距离。第一本体83同轴地固定到旋转轴16。因而，第一本体83与旋转轴16以及转子9 一起旋转。第一整流器片组84包括由例如铜合金的金属制成的第一片(金属片)841。第一片841通过嵌件模制而设置在第一本体83中。第一片841呈大致矩形板状。第一片841设置成使得第一片841中的一个表面从第一本体83的外表面暴露。另外，第一片841沿第一本体83的周向方向以预定间隔设置。第一本体83形成有槽口 85。各个槽口 85位于第一片841之间，并由第一本体83的外表面沿第一本体83的径向向内的方向形成。除了槽口 85之外，第一整流器81具有类似于普通整流器的结构。
第二整流器82包括第二本体86和第二整流器片组87。例如，第二本体86由树脂制成，并呈大致盘状。第二本体86设置在转子9的相对于旋转轴16的轴向方向而言的一端。第二本体86设置成相对于第一整流器81的第一本体83与转子9相对。S卩，第一本体83设置在转子9与第二本体86之间。另外，第二本体86朝向第二端板23地与第一本体83间隔开预定距离。第二本体86同轴地固定到旋转轴16。因而，第二本体86与旋转轴16以及转子9 一起旋转。第二整流器片组87包括由例如铜合金的金属制成的第二片(金属片)871。第二片871通过嵌件模制而设置在第二本体86中。第二片871呈大致矩形板状。第二片871设置成使得第二片871的一个表面从第二本体86的外表面暴露。另外，第二片871沿第二本体86的周向方向以预定间隔设置。因而，第二整流器82具有类似于普通整流器的结构。
转子9同轴地固定到旋转轴16。类似于第一实施方式中的转子17，转子9也呈大致圆筒状。转子9例如由一叠芯板制成。在转子9中，第一绕组31和第二绕组32以类似于普通转子的方式缠绕。如图3所示，第一片841中的一个通过导线11电连接到第一绕组31的第一端。第一片841中的另一个通过导线12电连接到第一绕组31的第二端。导线11和导线12对应地连接到第一片841中的、相对于第一本体83的轴线彼此相对的两个第一片841。S卩，导线11和导线12对应地连接到第一片841中的、位于垂直穿过第一本体83轴线的假想线上的两个第一片841。其他的第一片841通过导线11和导线12以类似的方式连接到第一绕组31。导线11和导线12交替地连接到沿第一本体83的周向方向设置的第一片841。在图3中，示例性地示出了其中一个导线11和其中一个导线12，而没有示出其他导线11以及其他导线12，以避免图示的复杂化。第二片871中的一个通过导线13电连接到第一绕组31的第一端。第二片871中的另一个通过导线14电连接到第二绕组32的第二端。导线13和导线14对应地连接到第二片871中的、相对于第二本体86的轴线彼此相对的两个第二片871。S卩，导线13和导线14对应地连接到第二片871中的、位于垂直穿过第二本体86轴线的假想线上的两个第二片871。其他的第二片871通过导线13和导线14以类似的方式连接到第二绕组32。导线13和导线14交替地连接到沿第二本体86的周向方向设置的第二片871。在图3中，示例性地示出了其中一个导线13和其中一个导线14，而没有示出其他导线13以及其他导线14，以避免图示的复杂化。以此方式，第一整流器片组84和第二整流器片组87电连接到第一绕组31和第二绕组32，以具有一对一的关系。即，第一整流器片组84电连接到第一绕组31，第二整流器片组87电连接到第二绕组32。如图3所示，导线13、14穿过第一本体83的槽口 85。因而，槽口 85提供了允许导线13、14穿过以朝向第二本体86的路径(导线路径)。在该实施方式中，构成第一电刷组的第一电刷51、52相对于第一本体83的轴线彼此相对。S卩，第一电刷51、52设置在第一本体83的相对两侧并位于垂直穿过第一本体83轴线的假想线上。第一电刷51、52中的每个的电刷保持架54设置成使得电刷件53与从第一本体83的外表面暴露的第一整流器片组84接触。偏压构件55将电刷保持架54朝向第一本体83的外表面偏压。构成第二电刷组的第二电刷61、62相对于第二本体86的轴线彼此相对。S卩，第二电刷61、62设置在第二本体86的相对两侧并位于垂直穿过第二本体86轴线的假想线上。第二电刷61、62中的每个的电刷保持架64设置成使得电刷件63与从第二本体86的外表面暴露的第二整流器片组87接触。偏压构件65将电刷保持架64朝向第二本体86的外表面偏压。以此方式，包括有第一电刷51、52的第一电刷组和包括有第二电刷61、62的第二
电刷组与第一整流器片组84以及第二整流器片组87对应地接触，以具有一对一的关系。即，第一电刷组与第一整流器片组84相接触，第二电刷组与第二整流器片组87相接触。
该实施方式中的旋转电机以与第一实施方式中的旋转电机类似的方式操作。在上面描述的该实施方式中，第一整流器片组84和第二整流器片组87对应地连接到第一绕组31和第二绕组32，以具有一对一的关系。整流器8由包括有第一整流器片组84的第一整流器81和包括有第二整流器片组87的第二整流器82提供。第一整流器81和第二整流器82在旋转轴16的轴向方向上对齐。另外，第一整流器81和第二整流器82彼此分离开。在这种情况下，尽管与第一实施方式和第二实施方式相比有可能增加了与整流器8有关的部件的数量，但仅在一个位置处——即仅在转子9的一端处——需要用于第一整流器81和第二整流器82的空间。因此，能够减小旋转电机在旋转轴16的轴向方向上的尺寸。第一整流器81在旋转轴16的轴向方向上位于转子9与第二整流器82之间。第一整流器81具有槽口 85，以允许用于电连接第二整流器片组87和电连接第二绕组32的导线13、14穿过。因此，导线13、14很容易布线。另外，导线13、14不太可能会接触到第一电刷 51、52。该实施方式中的旋转电机能够通过采用具有槽口 85的第一整流器81来实施。换句话说，由于能够利用普通旋转电机的部件来实施本实施方式中的旋转电机，因此能够减少对用于制造旋转电机的新的设备投入。因此，能够减少用于制造具有备用系统的旋转电机的成本。(第一参照示例)将参照图4对根据本公开的第一参照示例的旋转电机进行描述。第一参照示例的旋转电机与第三实施方式中的旋转电机在转子和整流器的结构方面是不同的。第一参照示例中的旋转电机包括转子110。转子110包括第一转子111和第二转子112。第一转子111和第二转子112中的每一个具有与第三实施方式的转子9类似的结构，但在轴向方向上具有比转子9的长度短的长度。第一转子111和第二转子112在轴向方向上设置在旋转轴16的大致中间部分处，但彼此分离开预定距离。第一转子111和第二转子112同轴地固定到旋转轴16。定子15位于第一转子111和第二转子112的径向外侧处，并固定到壳体20的筒状部21的内表面。第一绕组31以与普通绕组类似的方式绕第一转子111缠绕。第二绕组32以与普通绕组类似的方式绕第二转子112缠绕。
第一整流器81设置在朝向壳体20的第一端板22地与第一转子111分离开预定距离的位置处。不同于第三实施方式中的整流器81，第一参照示例中的整流器81没有槽口85。第二整流器82设置在朝向壳体20的第二端板23地与第二转子112分离开预定距离的位置处。如图4所示，第一整流器片组84的第一片841中的一个通过导线11电连接到第一绕组31的第一端。第一整流器片组84的第一片841中的另一个通过导线12电连接到第一绕组31的第二端。导线11和导线12对应地连接到位于垂直穿过第一本体83轴线的假想线上的第一片841。其他的第一片841通过导线11和导线12以类似的方式连接到第一绕组31。导线11和导线12交替地连接到沿第一本体83的周向方向设置的第一片841。在图4中，示例性地示出了其中一个导线11和其中一个导线12，而没有示出其他导线11以及其他导线12，以避免图示的复杂化。同样，第二整流器片组87的第二片871中的一个通过导线13电连接到第二绕组32的第一端。第二整流器片组87的第二片871中的另一个通过导线14电连接到第二绕组32的第二端。导线13和导线14对应地连接到位于垂直穿过第二本体86轴线的假想线上的第二片871。其他的第二片871通过导线13和导线14以类似的方式连接到第二绕组32。导线13和导线14交替地连接到沿第二本体86的周向方向设置的第二片871。在图4中，示例性地示出了其中一个导线13和其中一个导线14，而没有示出其他导线13以及其他导线14以避免图示的复杂化。类似于第三实施方式，构成第一电刷组的第一电刷51、52相对于第一本体83的轴线设置在第一整流器81的第一本体83的相对两侧。S卩，第一电刷51、52设置在垂直穿过第一本体83轴线的假想线上。第一电刷51、52中的每个的电刷保持架54设置成使得保持在其中的电刷件53与从第一本体83的外表面暴露的第一整流器片组84相接触。偏压构件55将电刷保持架54朝向第一本体83的外表面偏压。类似于第三实施方式，构成第二电刷组的第二电刷61、62相对于第二本体86的轴线设置在第二整流器82的第二本体86的相对两侧。即，第二电刷61、62设置在垂直穿过第二本体86轴线的假想线上。第二电刷61、62中的每个的电刷保持架64设置成使得保持在其中的电刷件63与从第二本体86的外表面暴露的第二整流器片组87接触。偏压构件65将电刷保持架64朝向第二本体86的外表面偏压。第一参照示例中的旋转电机以与第三实施方式中的旋转电机类似的方式操作，并将略去第一参照示例中的旋转电机的描述。在如上所述的第一参照示例中，转子110分为第一转子111和第二转子112。因此，与第三实施方式中的转子相比，增加了与转子有关的部件的数量。另外，由于第一整流器81和第二整流器82在旋转轴16的轴向方向上设置在转子110的相对两侧，因此增加了旋转电机在轴向方向上的尺寸。然而，第一参照示例中的旋转电机能够通过采用两套普通整流器和普通转子来实施。即，由于能够使用普通旋转电机的零部件，因此能够减少对用于制造旋转电机的新的设备投入。(第二参照示例)将参照图5对根据本公开的第二参照示例的旋转电机进行描述。第二参照示例中的旋转电机与第一参照示例中的旋转电机在转子和整流器的布置以及定子的结构方面是不同的。在第二参照示例中的旋转电机中，第一整流器81和第二整流器82设置在旋转轴16的大致中间部分处，并且在旋转轴16的轴向方向上彼此间隔开预定距离。第一转子111设置在朝向壳体20的第一端板22地与第一整流器81分离开预定距离的位置处。第二转子112设置在朝向壳体20的第二端板23地与第二整流器82分离开预定距离的位置处。第二参照示例中的旋转电机具有替代定子15的定子120。定子120包括第一定子121和第二定子122。尽管第一定子121和第二定子122中的每一个具有类似于第一参照示例中的定子15的结构,但各个第一定子121和第二定子122的轴向长度比定子15的轴向长度短。第一定子121位于第一转子111的径向外侧，并固定到壳体20的筒状部21的内表面。第二定子122位于第二转子112的径向外侧，并固定到壳体20的筒状部21的内表面。第二参照示例的旋转电机的其他结构与第一参照示例中的旋转电机相同。同样，第二参照示例中的旋转电机以与第一参照示例中的旋转电机类似的方式操作，并将略去对第二参照示例的旋转电机的描述。不同于第一参照示例，在第二参照示例中的旋转电机中，第一整流器81和第二整流器82设置成在旋转轴16上彼此相邻。因此,第一电刷51、52和第二电刷61、62设置成彼此邻近。在这种情况下，连接到第一电刷51、52的电线56和连接到第二电刷61、62的电线66设置成彼此邻近。因此，电线56和电线66集合或集中在一块。在这种情况下，例如，能够减少用于保持电线56和电线66而形成的连接器的数量。因此，与第一参照示例相比，减少了第二参照示例中的旋转电机的制造成本。(其他实施方式)在上面描述的第二实施方式中，在壳体20的内表面上形成有支撑部分26、27，用于将第二电刷61、62朝向设置在整流器7的筒状部73的内表面上的第二整流器片组72偏压。如图6A所示，可以使用半圆形弹簧91来替代支撑部分26、27。半圆形弹簧91设置成使得其轴线与旋转轴16的轴线大致重合。另外，半圆形弹簧91设置在第二电刷61、62之间，即设置在第二电刷组的内侧，以将第二电刷61、62朝向第二整流器片组72偏压。换句话说，可使用弹簧91作为用于将第二电刷61、62朝向整流器7偏压的偏压构件。弹簧91为呈板状的板簧并被成形为半圆形形状。弹簧91设置成使得其壁厚方向与径向方向对应，并且弹簧91的端部从第二电刷61、62的径向内侧位置压靠在第二电刷61、62上。弹簧91的来自半圆形形状的排斥力(回弹力)产生偏压力。弹簧91的形状不限于半圆形形状，还可以例如为圆形形状的任何其他形状。如图6B所示，可以使用涡旋弹簧(盘簧)92来替代第二实施方式中的支撑部分26、27。涡旋弹簧92设置成使得其轴线与旋转轴16的轴线大致重合。另外，涡旋弹簧92设置在第二电刷61、62之间，即设置在第二电刷组的内侧，以将第二电刷61、62朝向第二整流器片组72偏压。换句话说，可使用弹簧92作为用于将第二电刷61、62朝向整流器7偏压的偏压构件。弹簧92是通过将板材绕成涡旋(圈状)形状而形成的涡旋(圈状)弹簧。弹簧92设置成使得其壁厚方向与径向方向对应，并且弹簧92的相对的部分从第二电刷61、62的径向内侧位置压靠在第二电刷61、62上。弹簧92的来自涡旋(圈状)形状的排斥力(回弹力)沿径向向外的方向产生偏压力。在图6A和图6B中的示例中，没有必要在壳体的内表面上形成支撑部分26、27。因此，减少了制造成本。半圆形弹簧91和涡旋弹簧92可以设置成使得其轴线相对于旋转轴16的轴线倾斜。如另一示例，半圆形弹簧91和涡旋弹簧92可以设置成使得其轴线与旋转轴16的轴线大致平行，而不与旋转轴16的轴线相交。在上面描述的示例性实施方式中，旋转电机包括彼此电气分离的两个系统。即，示例性实施方式的旋转电机包括两个绕组、两个整流器片组以及两个电刷组。按照本公开的又一实施方式，旋转电机可以包括彼此电气分离的三个或更多个系统。即，旋转电机可以具有三个或更多个绕组、三个或更多个整流器片组、三个或更多个电刷组。沿定子的周向方向设置的磁体的数量不限于特定的数量，而可以为任意数量。同样，随着电力供应到绕组而在转子的周向方向上产生的磁极的数量不限于特定的数量，而可以为任意数量。在上述示例性实施方式中，旋转电机构造为内转子型电刷马达，在该内转子型电刷马达中，转子设置在定子的径向内侧。替代性地，本公开的技术可以用于外转子型电刷马达，在外转子型电刷马达中，筒状转子设置在定子的径向外侧。本公开中的旋转电机的用途可以不限于用于电动转向装置的马达，而可以为用于电动泵型液压助力转向装置的马达、用于任意车辆转向装置——例如线控转向(SBW)转向系统以及可变齿轮比转向系统(BGR)等——的马达。另外，本公开可以用于用作除车辆转向装置之外的任何目的的任何马达。尽管仅选择了选定的示例性实施方式来说明本公开，但根据本公开内容对本领域的普通技术人员来说明显的是，在不脱离所附权利要求限定的公开内容的范围的情况下，能够对本公开做出各种改变及改型。此外，提供根据本公开的示例性实施方式的以上描述仅为了说明而不是为了限制所附权利要求及其等同方案所限定的公开内容。
权利要求
1.一种旋转电机，包括壳体(20)；定子(15 )，所述定子(15)设置在所述壳体(20 )中；旋转轴(16)，所述旋转轴(16)由所述壳体(20)可旋转地支撑；转子(9、17)，所述转子(9、17)与所述旋转轴(16)成一体并且所述转子(9、17)能够相对于所述定子(15)旋转；多个绕组(31、32)，所述多个绕组(31、32)设置在所述转子(9、17)中并彼此电气分离； 整流器(4、7、8)，所述整流器(4、7、8)设置在所述转子(9、17)的相对于所述旋转轴 (16)的轴线而言的一端，所述整流器(4、7、8)包括多个整流器片组(41、42、71、72、84、87)， 所述整流器片组(41、42、71、72、84、87)中的每一个电连接到所述绕组(31、32)中的一个， 以具有一对一的关系；以及多个电刷组，所述多个电刷组设置在所述壳体(20)中，当所述整流器(4、7、8)旋转时， 所述电刷组中的每一个与所述整流器片组(41、42、71、72、84、87)中的一个相接触，以具有一对一的关系。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其中所述整流器(4)包括呈实心圆筒状的本体(40)，所述多个整流器片组(41、42)具有第一整流器片组(41)和第二整流器片组(42)， 所述第一整流器片组(41)设置在所述本体(40)的外表面上，所述第二整流器片组(42)设置在所述本体(40)的轴向端面上，所述多个电刷组具有至少第一电刷组(51、52)和第二电刷组(61、62)，所述第一电刷组(51、52)与所述第一整流器片组(41)相接触，以及所述第二电刷组(61、62)与所述第二整流器片组(42)相接触。
3.根据权利要求1所述的旋转电机，其中所述整流器(7)包括呈中空圆筒状的本体(70)，所述多个整流器片组(71、72)具有至少第一整流器片组(71)和第二整流器片组(72)， 所述第一整流器片组(71)设置在所述本体(70)的外表面上，所述第二整流器片组(72 )设置在所述本体(70 )的内表面上，所述多个电刷组具有第一电刷组(51、52)和第二电刷组(61、62),所述第一电刷组(51、52)与所述第一整流器片组(71)相接触，以及所述第二电刷组(61、62)与所述第二整流器片组(72)相接触。
4.根据权利要求1所述的旋转电机，其中所述多个绕组(31、32)具有第一绕组(31)和第二绕组(32)，所述多个整流器片组(84、87)具有第一整流器片组(84)和第二整流器片组(87)，所述整流器(8)包括第一整流器(81)和第二整流器(82)，所述第一整流器片组(84)被包括在所述第一整流器(81)中并连接至所述第一绕组(31)，所述第二整流器片组(87)被包括在所述第二整流器(82)中并连接至所述第二绕组(32)，以及所述第一整流器(81)和所述第二整流器(82)沿着所述旋转轴(16)的轴线对齐。
5.根据权利要求4所述的旋转电机，其中所述第一整流器(81)设置成比所述第二整流器(82 )更接近所述转子(9 )，所述第一整流器(81)具有导线路径(85)，以允许电连接所述第二整流器片组(87)和所述第二绕组(32)的导线穿过所述导线路径(85)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其中所述多个电刷组与所述壳体(20 )的内表面相接触并由所述壳体(20 )支撑。
7.根据权利要求3所述的旋转电机，还包括弹簧(91、92)，所述弹簧(91、92)设置在所述第二电刷组(61、62)中，使得所述弹簧 (91,92)的中心与所述旋转轴(16)的轴线大致重合，其中所述弹簧(91、92)呈圆形形状、半圆形形状、以及涡旋形状中的至少一种形状，以提供用于将所述第二电刷组(61、62)朝向设置在所述本体(70)的所述内表面上的所述第二整流器片组(72)偏压的偏压力。
8.根据权利要求1至5以及7中任一项所述的旋转电机，其中所述整流器(4、7、8)和所述多个电刷组仅设置在所述转子(9、17)的一端。
全文摘要
一种旋转电机，包括壳体(20)、定子(15)、旋转轴(16)、转子(9、17)、绕组(31、32)、整流器(4、7、8)以及电刷组。定子设置在壳体中，并且旋转轴由壳体可旋转地支撑。转子与旋转轴成一体并且转子能够相对于定子旋转。绕组设置在转子中并且彼此电气分离。整流器设置在转子的相对于旋转轴的轴线的一端。整流器包括整流器片组(41、42、71、72、84、87)。整流器片组中的每一个电连接到绕组中的一个，以具有一对一的关系。电刷组设置在壳体中。当整流器旋转时，电刷组中的每一个与整流器片组中的一个相接触，以具有一对一的关系。
文档编号H02K13/00GK103001439SQ201210332610
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月10日 优先权日2011年9月12日
发明者向井靖彦, 株根秀树, 吉永浩希 申请人:株式会社电装