JP2014533082A

JP2014533082A - 電流制御ブラシ組立体

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Publication number: JP2014533082A
Application number: JP2014538885A
Authority: JP
Inventors: ディー．ローマンマシュー; リチャードソンジェイソン; ジェフリー　ダブリュ．リチャードソン; ダブリュ．リチャードソンジェフリー; ウィルワースアダム
Original assignee: イリノイトゥールワークスインコーポレイティド
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-10-24
Publication date: 2014-12-08
Anticipated expiration: 2032-10-24
Also published as: EP2771963A2; JP6235476B2; US20130106236A1; WO2013062988A3; EP2771963B1; WO2013062988A2; CN104040845A; US8963398B2; CN104040845B

Abstract

特定の実施形態において、システムが、電流制御ブラシ組立体を備え、電流制御ブラシ組立体は、第１の導電性フィラメント集成体を保持する第１の導電性弧状ハウジング部分を具備する。第１の導電性フィラメント集成体は、全体的に半径方向に沿って内側に延びる。電流制御ブラシ組立体はまた、第２の導電性フィラメント集成体を保持する第２の導電性弧状ハウジング部分を具備する。第２の導電性フィラメント集成体は、全体的に半径方向に沿って内側に延びる。更に、電流制御ブラシ組立体は、第１の導電性弧状ハウジング部分の第１の軸方向表面に実質的に垂直な軸を中心とした第１の導電性弧状ハウジング部分に対する第２の導電性弧状ハウジング部分の回転を容易にするヒンジを具備する。

Description

本発明は電流制御ブラシ組立体に関し、特に、ヒンジによって互いに結合された複数のハウジング部分を有するブラシ組立体に関する。

本願は、本願と一体をなすものとして引用する２０１１年１０月２８日出願の米国仮出願第６１／５５２８５９号「CURRENT CONTROL BRUSH ASSEMBLY」の優先権の利益を主張する。

電気モーターの運転中に、回転シャフトと周囲空気との間の摩擦によって、静電荷がモーター駆動軸上に蓄積する可能性がある。更に、シャフトに電気的に結合される回転物体と周囲空気との間の摩擦は、シャフト上の静電荷をますます増加させる可能性がある。更に、特定の実施形態では、電気モーターは、高いコモンモード電圧を生成する可能性がある可変周波数ドライブによって駆動される。その結果、電荷がシャフト内に誘起され、それにより、蓄積電荷が更に増加する可能性がある。シャフトの電荷が閾値を超える場合、シャフトが、モーターハウジングに放電し、それにより、モーターの部材（例えば、軸受、巻線等）上の摩耗（wear）を増加させ、および／またはシャフトに結合された物体の運転に干渉する可能性がある。

特定の実施形態では、システムが、電流制御ブラシ組立体を備え、前記電流制御ブラシ組立体は、第１の導電性フィラメント集成体を保持する第１の導電性弧状ハウジング部分を具備する。前記第１の導電性フィラメント集成体は、全体的に半径方向に沿って内側に延びる。該電流制御ブラシ組立体はまた、第２の導電性フィラメント集成体を保持する第２の導電性弧状ハウジング部分を具備する。前記第２の導電性フィラメント集成体は、全体的に半径方向に沿って内側に延びる。更に、該電流制御ブラシ組立体は、前記第１の導電性弧状ハウジング部分の第１の軸方向表面に実質的に垂直な軸を中心とした、前記第１の導電性弧状ハウジング部分に対する前記第２の導電性弧状ハウジング部分の回転を容易にするヒンジを具備する。

本発明のこれらの特徴、態様および長所、並びに他の特徴、態様および長所は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むときに、より理解が進むことになる。なお、図面全体を通して、類似の符号は類似の部品を表す。

電流制御ブラシ組立体の実施形態を含む例示的な電気モーターシステムの略図である。電荷をシャフトから電気モーターの導電性ハウジングに伝達する導電性フィラメントを有する電流制御ブラシ組立体の実施形態を含む図１の電気モーターシステムの部分断面図である。ヒンジによって互いに結合される２つのハウジング部分を有する電流制御ブラシ組立体の実施形態の斜視図である。設置する前に開放位置にある図３の電流制御ブラシ組立体の斜視図である。開放位置にある図３の電流制御ブラシ組立体の底面図である。電流制御ブラシ組立体を製造する方法の実施形態のフローチャートである。

本発明の１つまたは複数の実施形態が以下で述べられる。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようとして、実際の実装態様の全ての特徴が、本明細書で述べられない場合がある。任意のこうした実際の実装態様の開発において、任意の工学または設計プロジェクトの場合と同様に、多数の実装態様固有の決定が、実装態様ごとに変動する場合がある、システム関連制約およびビジネス関連制約に関する適合性等の開発者の固有の目的を達成するために行われなければならない。更に、こうした開発努力が、複雑でかつ時間がかかるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとって、設計、作製および製造の決まり切った仕事である。

本発明の種々の実施形態の要素を導入するとき、数量を限定しない語（"a," "an," "the," and "said"）は、要素の１または複数が存在することを意味している。「具備する（comprising）」、「含む（including）」および「有する（having）」といった用語は包含的であり、列挙した要素以外の更なる要素が存在する場合がある。運転パラメータおよび／または環境条件のいかなる例も、開示される実施形態の他のパラメータ／条件を排除するものではない。

本開示の実施形態は、複数の導電性フィラメントを有する電流制御ブラシ組立体を設けることによってシャフト上の電荷の蓄積を実質的に低減することができる。複数の導電性フィラメントは、シャフトに接触し、電荷をシャフトから導電性ハウジングに伝達する。特定の実施形態では、電流制御ブラシ組立体は、第１のフィラメント集成体を保持する第１の弧状ハウジング部分および第２のフィラメント集成体を保持する第２の弧状ハウジング部分を含む。フィラメントは、シャフトに向かって半径方向内側に延び、電荷を、シャフトから導電性弧状ハウジング部分に伝達する。電流制御ブラシ組立体はまた、ヒンジを備え、ヒンジは、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分に結合され、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分がシャフトを実質的に囲繞する閉鎖位置と、シャフトを中心とした電流制御ブラシ組立体の配設を容易にする開放位置との間で、電流制御ブラシ組立体が移行することを可能にする。その結果、電流制御ブラシ組立体は、取付けられた機器からシャフトを外すことなく、シャフトの回りに配設することができる。

特定の実施形態では、電流制御ブラシ組立体は、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分に結合され、これらのセクション間のギャップにまたがる弧状プレートを含む。ヒンジおよび／または弧状プレートが第１の弧状ハウジング部分と第２の弧状ハウジング部分との間の接続を提供するため、互いに結合されない複数のハウジング部分を含む構成と比較して、電流制御ブラシリング組立体の総合的な安定性を強化することができる。電流制御ブラシ組立体の改善された構造上の剛性は、導電性フィラメントとシャフトとの間の強化された接触を提供することができる。

図１は、電流制御ブラシ組立体の実施形態を含む例示的な電気モーターシステム１０の略図である。図示するように、電気モーター１２は、シャフト１４および導電性ハウジング１６を含む。認識されるように、電力がモーター１２に印加され、それにより、シャフト１４を、ハウジング１６に対して回転させるようにする電磁場を生成することができる。電気モーター１２の運転中、シャフト（および／またはシャフトに結合された機器）と周囲空気との間の摩擦によってシャフト１４上に静電荷が蓄積する可能性がある。その結果、図示する実施形態は、電荷をシャフト１４から導電性ハウジング１６に伝達する電流制御ブラシ組立体１８を含む。導電性ハウジング１６が基準電位（例えば、アースグラウンド２０）に電気的に結合されるため、シャフト１４の回転によって誘起される電荷は、実質的に蓄積する前に消散される。その結果、シャフト１４とハウジング１６との間の（例えば、シャフト１４とハウジング１６との間に配設される転がり軸受を通しての）放電の可能性が、実質的に減少するかまたはなくなる。

詳細に後述するように、電流制御ブラシ組立体１８は、取付けられた機器からシャフト１４を外すことなく、シャフト１４の回りに配設される。議論のために、シャフト１４の回転軸線２、シャフト１４に沿う軸方向または軸４、シャフト１４に向かうかまたはシャフト１４から離れる半径方向または軸６、およびシャフト１４の回りの外周方向または軸８に対して参照が行われる。特定の実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８は、第１のフィラメント集成体を保持する第１の弧状ハウジング部分および第２のフィラメント集成体を保持する第２の弧状ハウジング部分を含む。第１のフィラメント集成体および第２のフィラメント集成体は、シャフト１４との接触を容易にするように、半径方向内側に向けられる。電流制御ブラシ組立体１８はまた、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分に結合されたヒンジを含む。ヒンジは、取付けられた機器を外すことなく、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分がシャフト１４を囲繞する実質的に環状のハウジングを形成する閉鎖位置と、シャフト１４を中心とした電流制御ブラシ組立体１８の配設を容易にする開放位置との間で、電流制御ブラシ組立体１８が移行することを可能にする。

電流制御ブラシ組立体１８を設置するには、開いたブラシ組体１８が、フィラメントがシャフト１４に接触するまで、半径方向６に並進される。ブラシ組立体１８は、次に、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分の互いに向かう回転によって閉鎖位置に移行される。ブラシ組立体１８は、次に、ブラシ組立体１８がモーターハウジング１６のフェースプレートに接触するまで軸方向４に並進される。電流制御ブラシ組立体１８が設置されると、シャフト１４上の誘起電荷が、導電性フィラメントを介して第１の弧状ハウジング部分および／または第２の弧状ハウジング部分に伝達される。電荷は、次に、導電性ハウジング１６を介してハウジング部分からグラウンド２０に流れる。その結果、シャフト１４の回転によって誘起される電荷は、実質的に蓄積する前に消散し、それにより、シャフト１４とハウジング１６との間の（例えば、シャフト１４とハウジング１６との間に配設される転がり軸受を通しての）放電の可能性を実質的に減少させるかまたはなくす。

図２は、電荷をシャフト１４から電気モーター１２の導電性ハウジング１６に伝達する導電性フィラメントを有する電流制御ブラシ組立体１８の実施形態を含む図１の電気モーターシステム１０の部分断面図である。図示する実施形態では、電気モーターシステム１０は、ハウジング１６に対するシャフト１４の回転を容易にする転がり軸受２２を含む。図示するように、転がり軸受２２は、外側レース２４、内側レース２６、およびレース間に配設される複数の玉軸受２８を含む。（例えば、締りばめによって）外側レース２４はハウジング１６に結合され、内側レース２４はシャフトに結合される。認識されるように、軸受グリース３０を、転がり軸受２２全体にわたって塗る（distributed）ことができる。軸受グリース３０は、玉軸受２８の回転を容易にし、それにより、内側レース２６が外側レース２４に対して回転することを可能にし、シャフト１４の回転を容易にする。

図示する実施形態では、シャフト１４は、ハウジング１６を通して、電流制御ブラシ組立体１８に進入するように延びている。電流制御ブラシ組立体１８は、シャフト１４に接触して、シャフト１４から電流制御ブラシ組立体１８の導電性環状ハウジング３８への電荷の伝達を容易にする複数の導電性フィラメント３６を含む。図示するように、ブラシ組立体ハウジング３８は、モーターハウジング１６に電気的に結合され、モーターハウジング１６はアースグラウンド２０に電気的に結合され、それにより、導電性フィラメント３６とグラウンド２０との間に電気経路が確立される。その結果、シャフト１４上の誘起電荷は、導電性フィラメント３６を介してグラウンド２０に伝達される。その結果、シャフト１４の回転によって誘起される電荷は、実質的に蓄積する前に消散し、それにより、シャフト１４とハウジング１６との間の（例えば、転がり軸受２２を通した）放電の可能性を実質的に減少させるかまたはなくす。

図示する実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８の環状ハウジング３８は、第１の導電性弧状ハウジング部分および第２の導電性弧状ハウジング部分を含む。弧状ハウジング部分は、第１の弧状ハウジング部分に対する第２の弧状ハウジング部分の回転を容易にするヒンジによって互いに結合される。その結果、電流制御ブラシ組立体１８は、シャフト１４を中心とした電流制御ブラシ組立体１８の配設を容易にする開放位置と、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分がシャフト１４の外周を実質的に囲繞する閉鎖位置との間で移行されることができる。例えば、電流制御ブラシ組立体１８が開放位置にある間、ブラシ組立体１８は、取付けられた機器をシャフト１４から外すことなく、シャフト１４の回りに配設されることができる。電流制御ブラシ組立体１８は、その後、ブラシ組立体１８がシャフト１４を実質的に囲繞するように閉鎖位置に移行されることができる。こうした構成は、取付けられた機器を取外した後にシャフト１４上に設置される連続リング組立体と比較して、電流制御ブラシ組立体１８を設置することに関連するコストを実質的に減少させることができる。

図３は、ヒンジによって互いに結合される２つのハウジング部分を有する電流制御ブラシ組立体１８の実施形態の斜視図である。図示するように、電流制御ブラシ組立体１８は、第１の導電性弧状ハウジング部分４０および第２の導電性弧状ハウジング部分４２を含む。各弧状ハウジング部分は、導電性フィラメント３６の各集成体を保持する。既述したように、導電性フィラメント３６は、全体的に半径方向６に沿って内側に延びる。特定の実施形態では、各フィラメント３６は、カーボンファイバー、ステンレス鋼、アクリルファイバー若しくはナイロンファイバー等の導電性プラスチックから作られる微細毛様構造体（例えば、導電性マイクロファイバー）、または、任意の他の導電性ファイバータイプフィラメントである。更に、各フィラメントは、約１５０μｍ未満の直径を有する。例えば、特定のフィラメントは、約５μｍ〜約１００μｍの範囲内の直径を有する。導電性マイクロファイバーは可撓性があるため、フィラメントは、一般に、高速シャフト回転中、シャフト１４との接触を維持することになる。更に、導電性マイクロファイバーとシャフトとの間の接触は、より大きな直径の／より硬質のファイバーと比べて少ない回転抵抗を生成する。各フィラメント３６の長さ、直径、および材料を、シャフトの回転を容易にしながら、シャフト１４からブラシ組立体１８に電荷を効率的に伝達するように特に選択することができる。

図示する実施形態では、第１の弧状ハウジング部分４０および第２の弧状ハウジング部分４２は、とりわけアルミニウム、銅、真鍮、または鋼等の導電性材料から形成される。詳細に後述するように、各弧状ハウジング部分は、ベース部材を有する支持体と、ベース部材の回りに延在する外側バンドを含む。各弧状ハウジング部分は、また、支持体に固定された弧状プレートを含む。特定の実施形態では、弧状プレートは、支持体に対してフィラメント３６を圧迫することによって導電性フィラメント３６を保持する。代替実施形態では、導電性フィラメント３６は、導電性接着剤によって弧状ハウジング部分４０、４２に固定される。フィラメント３６が弧状ハウジング部分４０、４２に電気的に結合されているので、フィラメント３６とシャフト１４の外周とが接触することによって、シャフト１４とハウジング部分４０、４２との間が電気に接触することとなる。更に、弧状ハウジング部分４０、４２がモーターハウジング１６に電気的に結合され、モーターハウジング１６がアースグラウンド２０に電気的に結合されるため、シャフト１４とグラウンド２０との間に電気経路が確立される。その結果、シャフト１４の回転によって誘起される電荷は、実質的に蓄積する前に消散され、それにより、シャフト１４とハウジング１６との間の（例えば、シャフト１４とハウジング１６との間に配設される転がり軸受を通しての）放電の可能性が、実質的に減少するかまたはなくなる。

図示する実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８は、シャフト１４の回転軸線２に実質的に平行な軸線４６を中心とした第１の導電性弧状ハウジング部分４０に対する第２の導電性弧状ハウジング部分４２の回転を容易にするヒンジ４４を含む。ヒンジ４４は、図示する閉鎖位置と開放位置との間で電流制御ブラシ組立体１８の移行を可能とする。解放位置では、第１の弧状ハウジング部分４０および第２の弧状ハウジング部分４２がシャフト１４の外周を実質的に囲繞し、開放位置ではブラシ組立体１８の設置および取外しが容易になる。例えば、モーターハウジング１６から電流制御ブラシ組立体１８を取外すために、ハウジング部分４０、４２をハウジング１６から取外し、第１の弧状ハウジング部分４０を軸線４６を中心として方向４８に回転し、第２の弧状ハウジング部分４２を軸線４６を中心として方向５０に回転させるようにできる。その後、シャフトに取付けられたどの機器も外すことなく、電流制御ブラシ組立体１８をシャフト１４から取外すことができる。こうした構成によって、取付けられた機器を取外した後にシャフト１４に取付けられる連続リング組立体と比較して、電流制御ブラシ組立体１８を取外すことに関連するコストを実質的に低減することが可能となる。

詳細に後述するように、ヒンジ４４は、第１の弧状ハウジング部分４０から第２の弧状ハウジング部分４２まで延在する可撓性ストリップを含む。可撓性ストリップは、ハウジング部分が互いに対して回転することを可能にするリビングヒンジを形成する。しかし、代替実施形態では、ハウジング部分の回転を容易にする他のヒンジ組立体を含むことができることは理解されよう。例えば、特定のヒンジは、ハウジング部分を通って延在するピンを含むことができ、それにより、ハウジング部分が互いに対して回転することを可能にする。代替的に、ヒンジは、自蔵式外部ピボットを有するバレルヒンジまたは任意の他の適したヒンジ構成とすることができる。詳細に後述するように、ヒンジ４４が第１の弧状ハウジング部分４０と第２の弧状ハウジング部分４２との間の接続を提供するため、互いに結合されない複数のハウジング部分を含む構成と比較して、電流制御ブラシ組立体１８の総合的な安定性を強化することができる。電流制御ブラシ組立体１８の改善された安定性は、導電性フィラメント３６とシャフト１４との間の強化された接触を提供することができる。

図示する実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８は、ブラシ組立体１８が閉鎖位置にある間、第１の弧状ハウジング部分４０に対する第２の弧状ハウジング部分４２の回転を選択的にブロックするロック組立体／弧状プレート５２を含む。図示するように、弧状プレート５２は、第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４および第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に固定される。その結果、弧状プレート５２は、方向４８への第１の弧状ハウジング部分４０の移動をブロックし、方向５０への第２の弧状ハウジング部分４２の移動をブロックする。詳細に後述するように、弧状プレート５２を、接着層によって軸方向表面５４、５６に固定することができる。例えば、設置の前に、電流制御ブラシ組立体１８が開放位置にある間に、弧状プレート５２を、第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４に固定することができる。電流制御ブラシ組立体１８は、その後、シャフト１４の回りに配設され、閉鎖位置に移行されることができる。弧状プレート５２が第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に接触するため、弧状プレート５２および／または軸方向表面５６に結合された接着層は、弧状プレート５２と第２の弧状ハウジング部分４２との間の接着剤接合を確立し、それにより、互いに対する弧状ハウジング部分の回転をブロックすることができる。その結果、弧状ハウジング部分４０、４２は、シャフト１４の外周を実質的に囲繞する実質的に環状のハウジングを形成する。

図示するように、電流制御ブラシ組立体１８がモーターハウジング１６に結合されると、第１の弧状ハウジング部分４０の周方向端部６０と第２の弧状ハウジング部分の周方向端部６２との間にギャップ５８が形成される。認識されるように、ギャップ５８のサイズは、弧状ハウジング部分４０、４２の幾何形状、モーターハウジング１６に対する弧状ハウジング部分４０、４２の向き、および／または、弧状ハウジング部分４０、４２のアライメントに影響を及ぼす可能性がある他の因子（例えば、締結具アライメント、締結具の向き等）によって決まる場合がある。弧状プレート５２が、第１の弧状ハウジング部分４０と第２の弧状ハウジング部分４２との間でギャップ５８にわたって延在するため、互いに結合されない複数のハウジング部分を用いる構成と比較して、電流制御ブラシ組立体１８の構造上の剛性が強化される場合がある。ヒンジ４４および弧状プレート５２が改善された構造上の剛性を提供するため、電流制御ブラシ組立体１８の総合的な安定性が強化され、それにより、導電性フィラメント３６とシャフト１４との間に改善された接触を提供することができる。

示すロック組立体は第１の弧状ハウジング部分４０から第２の弧状ハウジング部分４２まで延在する弧状プレート５２を含むが、代替実施形態でが、他のロック組立体が含んでいてもよい。例えば、特定の実施形態では、ロック組立体は、弧状ハウジング部分を互いに結合するラッチを含むことができる。代替的に、ロック組立体は、ハウジング部分を互いに選択的に固定する、第１のハウジング部分４０および第２のハウジング部分４２を通して延在するピンを含むことができる。認識されるように、各ロック組立体は、電流制御ブラシ組立体１８の構造上の剛性を強化することができる。しかし、剛性強化の程度は、特定のロック用機構の構成によって少なくとも部分的に決まる場合がある。

図示する実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８は、ヒンジ４４に隣接させて配置され、電流制御ブラシ組立体１８の構造上の剛性を強化する第２の弧状プレート６４を含む。図示するように、弧状プレート６４は、第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４および第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に（例えば、接着剤接続によって）固定される。例えば、設置の前に、電流制御ブラシ組立体１８が開放位置にある間に、弧状プレート６４を、第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に固定することができる。電流制御ブラシ組立体１８は、その後、シャフト１４の回りに配設され、閉鎖位置に移行されることができる。弧状プレート６４が第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４に接触するため、弧状プレート６４および／または軸方向表面５４に結合された接着層は、弧状プレート６４と第１の弧状ハウジング部分４０との間の接着剤結合を確立することができる。

図示するように、電流制御ブラシ組立体１８がモーターハウジング１６に結合されると、第１の弧状ハウジング部分４０の周方向端部６８と第２の弧状ハウジング部分４２の周方向端部７０との間にギャップ６６が形成される。既述したように、ギャップ６６のサイズは、弧状ハウジング部分４０、４２の幾何形状、モーターハウジング１６に対する弧状ハウジング部分４０、４２の向き、および／または、弧状ハウジング部分４０、４２のアライメントに影響を及ぼす可能性がある他の因子（例えば、締結具アライメント、締結具の向き等）に依存する場合がある。弧状プレート６４が、第１の弧状ハウジング部分４０と第２の弧状ハウジング部分４２との間でギャップ６６にわたって延在するため、互いに結合されない複数のハウジング部分を用いる構成と比較して、電流制御ブラシ組立体１８の構造上の剛性を強化することができる。ヒンジ４４、第１の弧状プレート５２、および第２の弧状プレート６４が改善された構造上の剛性を提供するため、電流制御ブラシ組立体１８の総合的な安定性が強化され、それにより、導電性フィラメント３６とシャフト１４との間に改善された接触を提供することができる。

図示する実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８は、モーターハウジング１６の導電性フェースプレート７２に電気的かつ物理的に結合される。この構成では、シャフト１４上の誘起電荷は、導電性フィラメント３６によって第１のハウジング部分４０および第２の導電性ハウジング部分４２に伝達される。電流制御ブラシ組立体１８が導電性モーターハウジング１６に電気的に結合され、モーターハウジング１６が基準電位（例えば、アースグラウンド２０）に電気的に結合されるため、シャフト１４の回転によって誘起される電荷は、実質的に蓄積する前に消散される。その結果、シャフト１４とハウジング１６との間の（例えば、シャフト１４とハウジング１６との間に配設される転がり軸受を通しての）放電の可能性が、実質的に減少するかまたはなくなる。図示する実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８が導電性フェースプレート７２に電気的かつ物理的に結合されるが、代替実施形態では、電流制御ブラシ組立体を、電気モーターの他の部材（例えば、接地されたカバー）に電気的におよび／または物理的に結合することができる。

図示するように、電流制御ブラシ組立体１８は、外周方向８に沿ってブラシ組立体１８を中心として間隔を空けて配置された取付ブラケット７４を含む。取付ブラケット７４は、弧状ハウジング部分４０、４２をフェースプレート７２の表面に固定する。図示する実施形態は４つの取付ブラケット７４を含むが、代替実施形態では、それより多いかまたは少ない数（例えば、１、２、３、４、５、６、７、８以上の）の取付ブラケット７４を含むことができる。図示するように、各取付ブラケット７４は、ベース７６、ベース７６から上方に延在する立上り部７８、および立上り部７８から内側に延びる遠位端８０を含む。図示する実施形態では、ベース７６は、フェースプレート７２の表面に沿って半径方向６に延在し、立上り部７８は、軸方向４に沿って上方に延在し、遠位端部８０は、半径方向６に沿って内側に延びる。各取付ブラケット７４のベース７６は、第１の締結具８２によってフェースプレート７２に固定され、遠位端部８０は、第２の締結具８４によってそれぞれのハウジング部分に固定される。図示する実施形態では、取付ブラケット７４並びに締結具８２、８４は、導電性であり、それにより、第１の導電性ハウジング部分４０および第２の導電性ハウジング部分４２から導電性フェースプレート７２への電流の流れを容易にする。

示す各ブラケット７４は、弧状ハウジング部分４０、４２をフェースプレート７２の表面から間隔を空けて配置する立上り部７８を含むが、代替実施形態では、弧状ハウジング部分をフェースプレートの表面に直接結合するブラケットを用いてもよい。例えば、特定の実施形態では、各ブラケットの遠位端部は、それぞれのハウジング部分の上面に結合され、それにより、ハウジング部分をフェースプレートの表面に結合することができる。更なる実施形態では、実質的に平坦なブラケット（例えば、立上り部を有しないブラケット）が使用されて、ハウジング部分をフェースプレートの表面に近接して固定することができる。

更に、図示する実施形態では、導電性ブラケット７４が使用されて、ハウジング部分４０、４２から導電性フェースプレート７２に電流を伝達するが、代替実施形態では、非導電性ブラケットを使用するようにしてもよい。例えば、特定の実施形態では、導電体が、各ハウジング部分からフェースプレートまで延在して、電流制御ブラシ組立体からの電流をフェースプレートに伝達することができる。更なる実施形態では、１つまたは複数の導電体が使用されて、電流制御ブラシ組立体からの電流を、アースグラウンド（例えば、シュラウド、シールディング等）に直接および／またはアースグラウンドに電気的に結合された導電性物体に伝達し、それにより、モーターハウジング１６をバイパスすることができる。

示す電流制御ブラシ組立体１８は、２つの導電性弧状ハウジング部分４０、４２を含むが、代替実施形態では、更なる（例えば、３、４、５、６以上の）弧状ハウジング部分を含むことができる。例えば、特定の実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８は、シャフトの外周の回りに延在する３つのハウジング部分を含むことができる。こうした実施形態では、それぞれの弧状ハウジング部分の間に３つのギャップが形成される。その結果、第１のヒンジは第１のハウジング部分と第２のハウジング部分との間に延在することができ、第２のヒンジは第２のハウジング部分と第３のハウジング部分との間に延在することができる。その結果、電流制御ブラシ組立体が開放位置に有る状態で、ブラシ組立体は、シャフトの回りに配設され、閉鎖位置に移行されることができる。ロック用機構は、その後、第３の弧状ハウジング部分を第１の弧状ハウジング部分に固定し、それにより、互いに結合されない複数のハウジング部分を有する構成と比較して、強化された安定性を有する実質的に環状のハウジングを形成することができる。

図４は、設置する前に開放位置にある、図３の電流制御ブラシ組立体１８の斜視図である。図示するように、第１の弧状ハウジング部分４０と第２の弧状ハウジング部分４２との間のギャップ５８は、電流制御ブラシ組立体１８がシャフト１４の回りに配設されるのに十分である。図示する実施形態では、第１の弧状プレート５２の第１の部分８６は、ブラシ組立体１８を設置する前に、第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４に（例えば、接着剤接続によって）結合される。第１の弧状プレート５２はまた、設置プロセス中に第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に結合する第２の部分８８を含み、それにより、弧状ハウジング部分４０、４２の互いに対する移動をブロックする。同様に、第２の弧状プレート６４の第１の部分９０は、ブラシ組立体１８を設置する前に、第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に（例えば、接着剤接続によって）結合される。第２の弧状プレート６４はまた、第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４に結合する第２の部分９２を含み、それにより、電流制御ブラシ組立体１８の構造上の剛性が強化される。

設置中、電流制御ブラシ組立体１８は、示す開放位置内にありながら、シャフト１４の回りに配設される。次に、第１の弧状ハウジング部分４０がヒンジ軸線４６を中心として方向９４に回転する、および／または、第２の弧状ハウジング部分４２がヒンジ軸線４６を中心として方向９６に回転する。接着層が第１の弧状プレート５２の第２の部分８８に塗布されているため、弧状プレート５２は、第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に接合し、それにより、第１の弧状ハウジング部分および第２の弧状ハウジング部分の互いに対する回転をブロックする。同様に、接着層が第２の弧状プレート６４の第２の部分９２に塗布されているため、弧状プレート６４は、接触すると、第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４に接合し、それにより、電流制御ブラシ組立体１８の構造上の総合的な剛性を強化する。実質的に環状のハウジングが形成されてしまうと、電流制御ブラシ組立体１８は、取付ブラケット７４がモーターハウジング１６のフェースプレート７２に接触するまで軸方向４に並進される。電流制御ブラシ組立体１８は、各取付ブラケット７４のベース７６内の開口がフェースプレート７２内の対応するレセプタクルに位置合わせされるまで、外周方向８に回転することができる。最後に、締結具８２が、フェースプレート７２の取付ブラケット７４を固定するように設置され、それにより、モーターハウジング１６に電流制御ブラシ組立体１８を物理的かつ電気的に結合する。

図示する実施形態では、取付ブラケット７４が用いられているが、代替実施形態では、電流制御ブラシ組立体１８をフェースプレート７２の表面に結合する他の取付方法を用いてもよい。例えば、電流制御ブラシ組立体１８をフェースプレート７２の表面に（例えば、導電性接着剤によって）直接接合することができる。更に、図示する実施形態では、弧状プレート５２、６４がそれぞれの軸方向表面５４、５６に接合されるが、代替実施形態では、弧状プレート５２、６４を第１の弧状ハウジング部分４０および第２の弧状ハウジング部分４２に固定する他の取付方法を用いてもよい。例えば、特定の実施形態では、各弧状プレートを、１つまたは複数の締結具および／または溶接式接続によってそれぞれの軸方向表面に固定することができる。

図５は、開放位置にある、図３の電流制御ブラシ組立体１８の底面図である。既述したように、ヒンジ４４が、第１の弧状ハウジング部分４０と第２の弧状ハウジング部分４２との間に延在して、ハウジング部分の互いに対する回転を容易にする。図示する実施形態では、ヒンジ４４は、第１の弧状ハウジング部分の半径方向外面１００に結合した第１の端部９８および第２の弧状ハウジング部分４２の半径方向外面１０４に結合した第２の端部１０２を有する可撓性ストリップを含む。この構成では、可撓性ストリップはリビングヒンジを形成し、リビングヒンジは、第１の弧状ハウジング部分４０および第２の弧状ハウジング部分４２がシャフト１４の外周を囲繞する実質的に環状のハウジングを形成する閉鎖位置と、シャフト１４を中心としての電流制御ブラシ組立体１８の配設を容易にする開放位置との間で、電流制御ブラシ組立体１８が移行することを可能にする。

図示する実施形態では、第１の接着層１０６は第１の弧状プレート５２の第２の部分８８に塗布され、第２の接着層１０８は第２の弧状プレート６４の第２の部分９２に塗布される。特定の実施形態では、接着層は、接触するとそれぞれの軸方向表面に接合する液体樹脂を含む。代替的に、接着層は、ミネソタ州セントポール（St. Paul, Minnesota）の3M社によって製造される３Ｍ（商標）ＶＨＢ（商標）テープ等の両面テープである部材とすることができる。例えば、両面テープを、第１の弧状プレート５２および第２の弧状プレート６４の軸方向表面全体に塗布することができる。そして、第１のプレート５２の第１の部分８６は、両面テープによって第１の弧状ハウジング部分４０の軸方向表面５４に接合され、第２のプレート６４の第１の部分９０は、両面テープによって第２の弧状ハウジング部分４２の軸方向表面５６に接合される。この構成のその結果、両面テープは、第１の弧状プレート５２の第２の部分８８上に接着層１０６を提供し、第２の弧状プレート６４の第２の部分９２上に接着層１０８を提供する。図示する実施形態では、それぞれの弧状プレート５２、６４の第２の部分８８、９２は、約３０度の角度１１０にわたって外周方向８に沿って延在する。しかし、代替実施形態では、第２の部分８８、９２の長さが、より長いかまたは短い場合がある。

電流制御ブラシ組立体１８が設置されると、第１の弧状プレート５２は、第１の弧状ハウジング部分４０と第２の弧状ハウジング部分４２との間のギャップ５８にわたって延在する。更に、ヒンジ４４および第２の弧状プレート６４は、第２の弧状ハウジング部分４２と第１の弧状ハウジング部分４０との間のギャップ６６にわたって延在する。その結果、互いに結合されない複数のハウジング部分を用いる構成と比較して、電流制御ブラシ組立体１８の構造上の剛性を強化することができる。ヒンジ４４および弧状プレート５２並びに６４が、改善された構造上の剛性を提供するため、電流制御ブラシ組立体１８の総合的な安定性が強化され、それにより、導電性フィラメント３６とシャフト１４との間に改善された接触を提供することができる。

図６は、電流制御ブラシ組立体を製造する方法１５２の実施形態のフローチャートである。最初に、ブロック１５４で示すように、導電性フィラメントを、第１の導電性弧状ハウジング部分に結合して、第１の接地組立体を形成する。既述したように、フィラメントは、弧状プレートと支持体との間で圧迫することによってハウジング部分に結合することができる。次に、ブロック１５６で示すように、導電性フィラメントを、第２の導電性弧状ハウジング部分に結合して、第２の接地組立体を形成する。ブロック１５８で示すように、第１の接地組立体と第２の接地組立体とを、その後、ヒンジによって互いに結合する。既述したように、ヒンジは、第１の導電性弧状ハウジング部分および第２の導電性弧状ハウジング部分がシャフトの外周を囲繞する実質的に環状のハウジングを形成する閉鎖位置と、シャフトを中心としての電流制御ブラシ組立体の配設を容易にする開放位置との間で、電流制御ブラシ組立体が移行することを可能にする。

ブロック１６０で示すように、次に弧状プレートを、第１の弧状ハウジング部分の軸方向表面および第２の弧状ハウジング部分の軸方向表面に結合する。既述したように、弧状プレートは、ブラシ組立体が閉鎖位置にある間、第１の弧状ハウジング部分に対する第２の弧状ハウジング部分の回転を選択的にブロックする。その結果、弧状ハウジング部分は、シャフトの外周を実質的に囲繞する実質的に環状のハウジングを形成する。最後に、ブロック１６２で示すように、弧状ハウジング部分は、導電性フィラメントが導電性構造体を通して延在するシャフトに接触するように、導電性構造体の表面に取付られる。例として、ブラシ組立体が開放位置にある間、電流制御ブラシ組立体を、シャフトの回りに配設することができる。ブラシ組立体は、その後、閉鎖位置に移行し、それにより、弧状プレートとハウジング部分の軸方向表面との間の接触を確立し、実質的に環状のハウジングを形成することができる。実質的に環状のハウジングは、導電性フェースプレートに結合されて、導電性フィラメントおよび導電性ハウジング部分を介してシャフトからフェースプレートへの電気経路を確立することができる。こうして、電流制御ブラシ組立体が、取付けられた機器を外すことなくシャフトの回りに配設され、それにより、電流制御ブラシ組立体を設置することに関連するコストを実質的に減少させることができる。

本明細書において、本発明の特定の特徴のみを図示、説明したが、当業者には多くの変更および変形が想起されよう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨に入る全ての変更および変形を包含することを意図していることは理解されたい。

Claims

電流制御ブラシ組立体を具備するシステムにおいて、
前記電流制御ブラシ組立体が、
全体的に半径方向に沿って内側に延びる第１の複数の導電性フィラメントを保持する第１の導電性弧状ハウジング部分と、
全体的に前記半径方向に沿って内側に延びる第２の複数の導電性フィラメントを保持する第２の導電性弧状ハウジング部分と、
前記第１の導電性弧状ハウジング部分の第１の軸方向表面に実質的に垂直な軸を中心として、前記第１の導電性弧状ハウジング部分に対する前記第２の導電性弧状ハウジング部分の回転を容易にするヒンジとを具備するシステム。
前記ヒンジは、前記第１の導電性弧状ハウジング部分の第１の半径方向表面および前記第２の導電性弧状ハウジング部分の第２の半径方向外面に結合する可撓性ストリップを具備する請求項１に記載のシステム。
前記可撓性ストリップは、第１の接着層によって前記第１の半径方向外面に結合され、前記可撓性ストリップは、第２の接着層によって前記第２の半径方向外面に結合されている請求項２に記載のシステム。
前記ヒンジは、前記第１の導電性弧状ハウジング部分の第１の周方向端部に隣接させて、また、前記第２の導電性弧状ハウジング部分の第２の周方向端部に隣接させて配置され、前記電流制御ブラシ組立体は、前記第１の導電性弧状ハウジング部分の第３の周方向端部を前記第２の導電性弧状ハウジング部分の第４の周方向端部に固定するロック組立体を具備する請求項１に記載のシステム。
前記ロック組立体は、前記第１の周方向端部に隣接して前記第１の導電性弧状ハウジング部分の前記第１の軸方向表面に、また、前記第２の周方向端部に隣接して前記第２の導電性弧状ハウジング部分の第２の軸方向表面に結合する第１の弧状プレートを具備する請求項４に記載のシステム。
前記第１の弧状プレートは、第１の接着層によって前記第１の軸方向表面に結合するように構成され、前記第１の弧状プレートは、第２の接着層によって前記第２の軸方向表面に結合する請求項５に記載のシステム。
前記電流制御ブラシ組立体は、前記第３の周方向端部に隣接して前記第１の軸方向表面に、また、前記第４の周方向端部に隣接して前記第２の軸方向表面に結合する第２の弧状プレートを具備する請求項５に記載のシステム。
前記第１の複数の導電性フィラメントは、シャフトに向かって半径方向内側に延在し、前記第１の複数の導電性フィラメントは、第１の電荷を、前記シャフトから前記第１の導電性弧状ハウジング部分に伝達するように構成され、前記第２の複数の導電性フィラメントは、前記シャフトに向かって半径方向内側に延在し、前記第２の複数の導電性フィラメントは、第２の電荷を、前記シャフトから前記第２の導電性弧状ハウジング部分に伝達する請求項１に記載のシステム。
前記第１の導電性弧状ハウジング部分および前記第２の導電性弧状ハウジング部分は、導電性構造体の表面に取付けるようになっており、それにより、前記第１の複数の導電性フィラメントおよび前記第２の複数の導電性フィラメントの少なくとも一部分は、前記導電性構造体を通って延在する前記シャフトに接触する請求項８に記載のシステム。
前記導電性構造体は、電気モーターのフェースプレートを具備する請求項９に記載のシステム。
電流制御ブラシ組立体を具備するシステムにおいて、
全体的に半径方向に沿って内側に延びる第１の複数のフィラメントを保持する第１の弧状ハウジング部分と、
全体的に前記半径方向に沿って内側に延びる第２の複数のフィラメントを保持する第２の弧状ハウジング部分と、
前記第１の弧状ハウジング部分および前記第２の弧状ハウジング部分に結合されたヒンジとを具備し、
前記ヒンジは、前記第１の弧状ハウジング部分および前記第２の弧状ハウジング部分がシャフトの外周を囲繞する実質的に環状のハウジングを形成する閉鎖位置と、前記シャフトを中心としての前記電流制御ブラシ組立体の配設を容易にする開放位置との間で、前記電流制御ブラシ組立体が移行することを可能とし、
前記第１の弧状ハウジング部分、前記第２の弧状ハウジング部分、前記第１の複数のフィラメント、および前記第２の複数のフィラメントが導電性であるシステム。
前記ヒンジは、前記第１の弧状ハウジング部分の第１の周方向端部に隣接させて、かつ、前記第２の弧状ハウジング部分の第２の周方向端部に隣接させて配置され、前記電流制御ブラシ組立体は、前記第１の弧状ハウジング部分の第３の周方向端部を前記第２の弧状ハウジング部分の第４の周方向端部に固定するロック組立体を具備する請求項１１に記載のシステム。
前記ヒンジは、前記第１の弧状ハウジング部分の第１の半径方向外面および前記第２の弧状ハウジング部分の第２の半径方向外面に結合する可撓性ストリップを具備する請求項１１に記載のシステム。
前記可撓性ストリップは、第１の接着層によって前記第１の半径方向外面に結合し、前記可撓性ストリップは、第２の接着層によって前記第２の半径方向外面に結合する請求項１３に記載のシステム。
前記第１の複数のフィラメントのうちの少なくとも１つは、導電性マイクロファイバーを含む材料から作られ、前記第２の複数のフィラメントのうちの少なくとも１つは、導電性マイクロファイバーを含む材料から作られる請求項１１に記載のシステム。
電流制御ブラシ組立体を製造する方法において、
第１の複数の導電性フィラメントを、該第１の複数の導電性フィラメントが全体的に半径方向に沿って内側に延びるように第１の導電性弧状ハウジング部分に結合することによって第１の接地組立体を形成し、
第２の複数の導電性フィラメントを、該第２の複数の導電性フィラメントが全体的に前記半径方向に沿って内側に延びるように第２の導電性弧状ハウジング部分に結合することによって、第２の接地組立体を形成し、
前記第１の導電性弧状ハウジング部分および前記第２の導電性弧状ハウジング部分がシャフトの外周を囲繞する実質的に環状のハウジングを形成する閉鎖位置と、前記シャフトを中心とした前記電流制御ブラシ組立体の配設を容易にする開放位置との間で、前記電流制御ブラシ組立体が移行することを可能にするヒンジによって、前記第１の接地組立体を前記第２の接地組立体に結合することを含む電流制御ブラシ組立体を製造する方法。
前記ヒンジは可撓性ストリップを備え、前記第１の接地組立体を前記第２の接地組立体に結合することは、前記可撓性ストリップを前記第１の導電性弧状ハウジング部分の第１の半径方向外面に結合し、前記可撓性ストリップを前記第２の導電性弧状ハウジング部分の第２の半径方向外面に結合することを含む請求項１６に記載の方法。
弧状プレートを、前記第１の導電性弧状ハウジング部分の第１の軸方向表面に結合し、前記弧状プレートを前記第２の導電性弧状ハウジング部分の第２の軸方向表面に結合することを含む請求項１６に記載の方法。
前記弧状プレートは、接着層によって前記第１の軸方向表面および前記第２の軸方向表面に結合する請求項１８に記載の方法。
前記第１の導電性弧状ハウジング部分および前記第２の導電性弧状ハウジング部分を導電性構造体の表面に取付ることであって、それにより、前記第１の複数の導電性フィラメントおよび前記第２の複数の導電性フィラメントの少なくとも一部分が、前記導電性構造体を貫通して延びる前記シャフトに接触することを含む請求項１６に記載の方法。