a、812d。在這些情況中，柔性傳感器815a可以使用膠粘劑貼附到彈簧，并且可以用例如 Teflon的涂層覆蓋，來保護柔性傳感器815a不被磨損。在另一個例子中，可以設置磨損狀 態監視器812d延伸超過彈簧829d的邊緣，使得柔性傳感器815d可以緊鄰彈簧829d的邊 緣定位。在其他的例子中，在其他的例子中，柔性傳感器815a、815d可以包括一個以上連接 到磨損狀態監視器812a、812d的有線連接。在圖8所說明的例子中，磨損狀態監視器812b 在磨損狀態監視器812b的同一端包括兩個端子。然而，磨損狀態監視器812寸可以在磨損 狀態監視器812b的每一端包括端子。這些設置僅僅用來進行說明，可以使用和/或考慮其 他這樣的設置。
[0097] 圖9示出了與柔性傳感器60可變電阻關聯的電壓隨著時間的示意圖900,所述柔 性傳感器60的可變電阻與電刷24的磨損狀態關聯。如上文所描述的，柔性傳感器60可以 具有可變電阻，該可變電阻可以基于應用到柔性傳感器60的彎曲半徑的變化。例如，如果 柔性傳感器60的彎曲半徑增加，那么根據特定柔性傳感器的特性曲線，柔性傳感器60的可 變電阻將相應地增加。如此，當柔性傳感器60并入到電路，例如分壓電路，從分壓電路輸出 的電壓可以相應地變化，正如曲線910所示。在一個例子中，當特定的柔性傳感器60并入 到處在接合位置的刷架組件110時，可以確定初始的可變電阻值905。隨著時間，由于關聯 的電刷24的磨損，柔性傳感器60的曲率半徑將增加。在該特定的分壓設置中，電壓增加。 在一些情況中。需要界定至少兩個閾值電壓來監視電刷24的磨損狀態。例如，第一閾值 Vm920,可以與接近更換磨損狀態的磨損狀態關聯，而第二閾值Vr930,可以更換磨損狀態關 聯。在一些情況中，在時間940,關聯的磨損狀態監視器，可以將電刷24已經達到接近更換 磨損狀態的磨損狀態標示給用戶。在時間950,關聯的磨損狀態監視器，可以將電刷24已經 達到更換磨損狀態標示給用戶。
[0098] 圖10示出了說明電機旋轉部件15情況的瞬態電壓信號1010例子的示意圖1000。 在一些情況中，與穩態信號相比，瞬態電壓信號1010的運行時間較短。例如，磨損狀態監視 器50可以監視發生在旋轉部件15單次旋轉和/或一次或多次旋轉期間內的一次或多次瞬 態事件。例如，時間1015可以對應單次旋轉的時間。對于以大約每分鐘1000轉旋轉的旋 轉部件15,大約每0. 06秒可以發生一次單次旋轉。在一些情況中，磨損狀態監視器50可以 監視多次旋轉期間內的瞬態事件（例如，兩次旋轉、五次旋轉、十次旋轉等）。瞬態事件1025 可以對應電刷的震動，例如當電刷24遇到遇到旋轉部件15表面上的不平整時。在一些情 況中，可以界定兩個以上閾值，例如Vmtl020和Vrtl030,其中Vmtl020對應當旋轉部件15 接近更換磨損狀態時的磨損狀態，而Vrtl030對應旋轉部件15的更換磨損狀態。正如所能 看見的，瞬態事件1035越過了 Vrtl030閾值。在這些情況中，磨損狀態監視器可以標示旋 轉部件已經達到了更換磨損狀態。在其他的情況中，在Vrt已經達到了指定的計數次數，或 者達到了指定的持續時間以后，磨損狀態監視器可以標示旋轉部件已經達到了更換磨損狀 態。這些僅僅是一些例子。
[0099] 在一些情況中，在正常的運行過程中，可能出現一些電刷的小級別震動（例如，大 約0. 002英寸、大約0. 003英寸等）。當旋轉部件15磨損時，震動的級別可能變化。通過監 視表示震動的信號的級別（例如，瞬態電壓信號1010)，可以推出旋轉部件的磨損狀態。例 如，在正常的運行過程中，可以認為接近0.005英寸級別的震動或者小于該級別的震動是 "可接收的"。正如圖10中所示，通過監視瞬態電壓1010,可以推出三種磨損狀態情況。例 如，第一區域1040可以對應"可運行"的磨損狀態（例如，震動的大小<大約0. 005英寸）， 使用閾值1020、1030可以界定第二區域1050和第三區域1060,所述第二區域對應接近更換 磨損狀態的磨損狀態（例如，震動的大小在大約〇. 005英寸和大約0. 010英寸之間），而所 述第三區域1060對應更換磨損狀態（例如，震動的大小>0. 10英寸）。
[0100] 圖11示出了監視一個以上電氣裝置部件磨損狀態的方法1100。在1110，磨損狀態 監視器可以從柔性傳感器獲得變量值，例如可變電阻值、變化的電壓值和/或變化的電流 值。變化的電壓值和/或變化的電流值可以與柔性傳感器可變電阻值相關聯。變量值可以 用來檢測碳刷相對于電機裝置旋轉部件的運動，所述旋轉部件例如圖7電機的集電環。例 如，可變電阻可以對應與刷架組件110的電刷24和彈簧29關聯的柔性傳感器60的彎曲半 徑。彎曲半徑上的變化可以與電刷相對于電氣裝置旋轉部件的運動和/或電刷相對于電氣 裝置旋轉部件的磨損狀態關聯。在1120,可變電阻值可以與閾值進行比較來確定電刷的磨 損狀態。電刷的磨損狀態可以傳遞給使用者，例如通過包括了視覺標示器和/或聽覺標示 器的用戶接口。
[0101] 在一些情況中，可以將電刷磨損狀態的標示傳遞給位置監視裝置和/或遠程監視 裝置。遠程監視裝置可以位于離開電機和位置監視裝置相同和/或不同的地理位置。
[0102] 在一些情況中，磨損監視器、位置監視器和/或遠程監視裝置可以包括，能夠處 理，使用與碳刷運動關聯的電阻值，預測電刷和/或電機旋轉部件預期壽命指令的處理器。 在一些情況中，處理器能夠使用穩態可變電阻值處理識別碳刷磨損狀態的指令，并且/或 者使用瞬態可變電阻值識別電氣裝置旋轉電氣部件（例如，集電環、換向器等）的磨損狀 ??τ O
[0103] 本領域的技術人員可以認識到，本發明的各個方面可以以各種形式表現，而不限 于本文所描述和考慮的【具體實施方式】。因此，正如所附權利要求書中所描述的，在不脫離本 發明保護范圍和精神的前提下，可以在形式和細節上進行新的嘗試。
【主權項】
1. 一種監視電機刷架組件碳刷的監視裝置，所述裝置包括： 具有電阻的柔性傳感器，所述電阻基于柔性傳感器的曲率半徑變化，其中所述柔性傳 感器的曲率半徑與彈簧的變形相關，所述彈簧的變形為碳刷與所述電機的旋轉部件的接合 提供力； 連接到所述傳感器的信號處理電路，所述信號處理電路使用有關柔性傳感器可變電阻 的信息確定碳刷磨損狀態的程度。2. 如權利要求1所述的監視裝置，進一步包括用戶接口，所述用戶接口將碳刷磨損狀 態程度的標示提供給使用者。3. 如權利要求2所述的監視裝置，其中用戶接口包括至少一個發光二級管（LED)。4. 如權利要求3所述的監視裝置，一個以上所述發光二級管（LED)設置成，當所述監視 裝置確定了所述碳刷的第一磨損狀態，發出第一種顏色的光，當所述監視裝置確定了所述 碳刷的第二磨損狀態，發出第二種顏色的光。5. 如權利要求4所述的監視裝置，其中碳刷所述的第一磨損狀態對應更換磨損狀態， 而碳刷的第二磨損狀態對應接近更換磨損狀態的磨損狀態。6. 如權利要求1所述的監視裝置，其中所述信號處理電路，通過將柔性傳感器可變電 阻與至少一個預定閾值進行比較，確定所述碳刷磨損狀態的程度。7. 如權利要求6所述的監視裝置，其中至少一個預定閾值對應柔性傳感器電阻的穩態 程度。8. 如權利要求1所述的監視裝置，其中通過將柔性傳感器可變電阻與第一閾值進行比 較，所述信號處理電路確定了碳刷磨損狀態的程度，并且通過將柔性傳感器可變電阻與第 二閾值進行比較，所述信號處理電路確定了電機旋轉部件磨損狀態的程度。9. 如權利要求8所述的監視裝置，其中第一閾值對應所述柔性傳感器可變電阻的穩態 程度，而第二閾值對應所述柔性傳感器可變電阻的瞬態程度。10. 如權利要求1所述的監視裝置，其中所述信號處理電路設置成，使用利用有關柔性 傳感器可變電阻信息的碳刷震動的程度，來確定電機旋轉部件的磨損狀態，其中所述旋轉 部件為集電環或換向器。11. 如權利要求1所述的監視裝置，進一步包括連接到所述信號處理電路的通信電路， 所述通信電路用來將碳刷磨損狀態的程度傳遞給位置監視器，所述位置監視器能夠接受與 電機關聯的一個以上刷組件的一個以上碳刷的磨損狀態的信息。12. 如權利要求11所述的監視裝置，其中所述碳刷的磨損狀態被傳遞給中央監視裝 置，其中中央監視裝置位于不同于所述電機的地理位置的地理位置。13. 如權利要求11所述的監視裝置，其中所述碳刷的磨損狀態，通過語音信息、文本信 息、即時信息、email、聽覺標示和/或視覺標示，進一步傳遞給使用者。14. 如權利要求1所述的監視裝置，進一步包括一個以上環境傳感器，其中環境傳感器 包括至少一個溫度傳感器或濕度傳感器。15. 如權利要求1所述的監視裝置，其中所述監視裝置緊鄰所述刷架組件的所述彈簧 定位。16. 如權利要求15所述的監視裝置，其中所述柔性傳感器貼附到所述彈簧。17. -種監視電機一個以上碳刷磨損狀態的系統，所述系統包括： 一個以上與電氣裝置關聯的刷架組件，其中每個刷架組件包括： 碳刷； 緊鄰碳刷的彈簧，所述彈簧用來給所述碳刷提供力，使得所述碳刷接合所述電機的旋 轉部件； 緊鄰所述彈簧定位的柔性傳感器，所述柔性傳感器具有基于柔性傳感器曲率半徑變化 的電阻，其中所述曲率半徑表示碳刷的物理位置和/或運動； 連接到所述柔性傳感器的磨損狀態監視器，所述磨損狀態監視器使用柔性傳感器可變 電阻來確定碳刷磨損狀態的程度；以及 與一個以上所述電刷組件磨損狀態監視器通信連接的位置監視器，所述位置監視器能 夠接收有關一個以上所述電刷組件碳刷磨損狀態的信息，并且將一個以上所述碳刷的磨損 狀態傳遞給使用者。18. 如權利要求17所述的系統，其中所述磨損狀態監視器包括具有一個以上發光二級 管（LED)的用戶接口，用來將有關碳刷磨損狀態的信息傳遞給使用者。19. 如權利要求18所述的系統，其中所述碳刷的第一磨損狀態與所述LED的第一種顏 色關聯，而所述碳刷的第二磨損狀態與所述碳刷的第二磨損狀態關聯。20. 如權利要求19所述的系統，其中所述第一磨損狀態對應表示所述碳刷要被更換的 磨損狀態，而所述第二磨損狀態對應所述碳刷需要更換前的磨損狀態。21. 如權利要求17所述的系統，其中磨損狀態監視器進一步設置成，使用柔性傳感器 的可變電阻來確定電機旋轉部件的磨損狀態。22. 如權利要求21所述的監視系統，其中所述磨損狀態監視器使用所述柔性傳感器可 變電阻的穩態程度來確定所述碳刷的磨損狀態，而使用所述柔性傳感器可變電阻的瞬態程 度來確定所述旋轉部件的磨損狀態，其中所述旋轉部件為集電環或換向器。23. 如權利要求22所述的系統，其中磨損狀態監視器通過將所述柔性傳感器電阻的瞬 態程度與第一閾值進行比較，確定所述旋轉部件的第一磨損狀態，并且通過將所述柔性傳 感器電阻的瞬態程度與第二閾值進行比較，確定所述旋轉部件的第二磨損狀態。24. 如權利要求23所述的系統，其中所述第一磨損狀態對應表示所述旋轉部件需要維 護的磨損狀態，而所述第二磨損狀態對應所述旋轉部件需要維護前的磨損狀態。25. 如權利要求17所述的系統，其中所述位置監視器，通過用戶接口和/或信息，將一 個以上刷架組件中碳刷的磨損狀態傳遞給使用者。26. 如權利要求17所述的系統，其中位置監視器進一步包括通信電路，所述通信電路 能夠將所述碳刷的磨損狀態傳遞給中央監視裝置，其中所述中央監視裝置位于不同于所述 位置監視器和所述電氣裝置地理位置的地理位置。27. 如權利要求17所述的系統，其中所述位置監視器設置成確定一個以上刷架組件的 標識，所述刷架組件正在傳遞所述碳刷的磨損狀態，并且正在將所述刷架組件的標識與所 述碳刷的磨損狀態關聯。28. -種監視電氣裝置一個以上部件磨損狀態的方法，所述狀態包括： 從柔性傳感器獲得可變電阻值來檢測碳刷相對于所述電氣裝置旋轉部件的運動； 將可變電阻值與閾值進行比較來確定所述碳刷的磨損狀態； 將所述碳刷磨損狀態的標示傳遞給使用者。29. 如權利要求28所述的方法，進一步包括將所述碳刷磨損狀態的標示傳遞給位置監 視裝置，其中所述位置監視裝置將所述碳刷磨損狀態的標示提供給使用者。30. 如權利要求29所述的方法，進一步包括將所述磨損狀態標示傳遞給中央監視裝 置，其中所述中央監視裝置位于第一地理位置，而所述位置監視裝置和所述電氣裝置位于 不同的第二地理位置。31. 如權利要求28所述的方法，進一步包括使用與所述碳刷的運動關聯的電阻值來預 測所述碳刷的預期壽命。32. 如權利要求31所述的方法，進一步包括： 使用穩態可變電阻值來識別所述碳刷的磨損狀態；以及 使用瞬態可變電阻值來識別電氣裝置旋轉電氣部件的磨損狀態。33. 如權利要求32所述的方法，其中所述旋轉電氣部件為集電環或換向器。34. -種刷架組件，帶有一體化的傳感器，所述傳感器用來監視碳刷或者電機關聯的旋 轉部件的磨損狀態，所述刷架組件包括： 碳刷； 與碳刷關聯的彈簧，所述彈簧用來提供使所述碳刷與電機旋轉部件接合的力； 接近所述彈簧定位的磨損狀態傳感器，所述磨損狀態傳感器包括： 磨損標示器； 比較器，所述比較器用來將從彎曲傳感器接收的信號與預定的閾值進行比較來確定電 機碳刷和旋轉部件中至少一個的磨損狀態； 標示器，所述標示器用來將電機碳刷和旋轉部件中至少一個的磨損狀態的標示提供給 使用者； 通信電路，所述通信電路用來將有關電機碳刷和旋轉部件中至少一個的磨損狀態的信 息傳遞給接近所述電機的位置監視器。35. 如權利要求34所述的刷架組件，其中所述磨損標示器的運動對應所述彈簧的運 動。36. 如權利要求34所述的刷架組件，其中所述磨損標示器是彎曲傳感器。37. 如權利要求34所述的刷架組件，其中所述磨損狀態傳感器定位成與所述彈簧的表 面接觸。38. 如權利要求35所述的刷架組件，其中所述磨損狀態傳感器定位成與所述刷架組件 上所述彈簧的表面以外的表面接觸。39. 如權利要求38所述的刷架組件，其中所述磨損狀態傳感器緊鄰所述刷架組件的手 柄定位。
【專利摘要】一種設置用來監視電機刷架組件碳刷的監視裝置，所述監視裝置包括柔性傳感器和信號處理電路，所述信號處理電路用來處理從柔性傳感器接收的信號。所述柔性傳感器可以具有電阻，所述電阻基于柔性傳感器的曲率半徑變化，其中所述柔性傳感器的曲率半徑與彈簧的變形相關，所述彈簧的變形為碳刷與電機旋轉部件的接合提供力。信號處理電路可以連接到傳感器，并且可以對其進行設置，使用有關柔性傳感器可變電阻的信息確定碳刷磨損狀態的程度。
【IPC分類】H01R39/58
【公開號】CN105247746
【申請號】CN201480028534
【發明人】羅伯特·S·卡特福斯
【申請人】科茨福斯有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2014年3月10日
【公告號】CA2906455A1, EP2973890A1, US9252643, US20140265675, US20160111838, WO2014150190A1