CN102790337B - 集电环单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集电环单元，具有第一和第二部件组（1，2），所述两个部件组能彼此相对地围绕轴（A）转动地布置。所述第一部件组（1）包括集电环电刷（1.2），所述集电环电刷固定在支架（1.3；1.3′）上，所述支架安装在两个在所述轴（A）的方向上彼此偏移布置的部件（1.4，1.5；1.5′）之间。所述第二部件组（2）具有至少一个集电环（2.2）。所述支架（1.3；1.3′）和部件（1.4，1.5；1.5′）中的至少一个分别具有作用面（1.3a，1.4a，1.5a；1.3a′，1.5a′），通过作用面在支架（1.3；1.3′）和至少一个部件（1.4，1.5；1.5′）之间形成形状配合的连接。通过形状配合的连接能利用方向组件平行于所述轴（A）地传递力。

Description

集电环单元

技术领域

本发明涉及一种能在两个能相对转动的部件组之间传输电流的集电环单元。

背景技术

集电环单元通常还包括两个部件组、即定子和转子。定子通常包括集电环电刷，转子相反地主要具有一系列集电环。在运行中，集电环电刷滑动地接触旋转的集电环的外表面。这样的集电环单元被应用在大量的技术领域，以便将电信号或电功率从一个位置固定的电学单元传输到转动的电学单元上。

在专利申请文件EP0662736A1中公开了一种集电环，在这种集电环中，电刷支架被环形的部件支撑，其中环形的部件固定在两个法兰之间。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种集电环单元，其具有高度的可靠性并且同时可以简单并节约成本地对其进行制造。

该目的根据本发明来实现。

在用于在第一和第二部件组之间传输电流的集电环单元中，两个部件组能彼此相对地围绕轴转动地布置。例如是定子的第一部件组包括至少一个集电环电刷，其固定在支架上，该支架安装在两个在轴(Achse)的方向上彼此偏移布置的部件之间(部件例如可以设计为定子侧的环)。例如是转子的第二部件组具有至少一个集电环。支架和部件中的至少一个分别具有至少一个作用面，通过该作用面在支架和至少一个部件之间形成形状配合的连接。通过形状配合的连接能利用方向组件平行于轴地传递力。

以下将流体理解为电流，其对于传输电功率而言是必须的，但流体也被设计为信号，并且仅仅用于传输信息。

这样有利地配置集电环单元，即支架和两个所述部件分别具有至少一个作用面，通过该作用面在支架和两个部件之间分别形成形状配合的连接。

部件中的至少一个有利地具有咬边，并且支架包括凸起部，其中咬边和凸起部具有彼此啮合的作用面，并且这样地共同作用，即在支架和部件中的至少一个之间形成形状配合的连接，通过作用面能利用方向组件平行于轴地传递力。这样有利地配置集电环单元，即两个部件具有咬边。可以这样设计电环单元，即支架和部件共同作用的作用面利用搭接部在周向方向上彼此啮合。可替换地或补充地，可以这样配置集电环单元，即共同作用的作用面利用搭接部在径向方向上彼此啮合。

可以这样配置集电环单元，即借助于形状配合的连接能将轴向张紧力导入支架中。

在本发明的另一个设计中，第一部件组能相对于第二部件组借助于滚动轴承转动，并且部件用于确保滚动轴承的轴向安全，并且为此目的特别结合滚动轴承来实现。特别地，部件中的任一个或两个可以和滚动轴承的外环形状配合地连接，用于承受轴向力。在这样设计滚动轴承时、即例如在将滚动轴承设计为深沟球轴承时，该布置是特别有利的，即该轴向力可以从外环传递到内环上。可以这样配置集电环单元，即通过其可以在第一部件组和第二部件组之间传递轴向力，其中通过轴向力借助于形状配合的连接可以产生在支架中的张紧力。

在本发明的另一个设计中，第一部件组包括壳体件，其用作在支架和至少一个部件之间形状配合的连接的形状配合的径向安全件。特别地，壳体件可以在形状配合的区域中无间隙地径向包围支架和至少一个部件。在此可以将壳体件设计为空心圆柱形或管形。特别地，可以将壳体件用作在两个部件上的形状配合的连接的形状配合的径向安全件，如果支架和两个部件分别具有至少一个作用面的话，通过该作用面在支架和这些部件之间分别产生形状配合的连接。

有利地，集电环单元具有多个支架，其中在支架和至少一个部件之间分别形成形状配合的连接。特别地，集电环单元具有两个支架，它们有利地围绕轴(旋转轴)偏移了180°地布置。可替代地，也可以布置三个支架，它们有利地以彼此120°的角间距布置。在本发明的另一个设计中可以布置四个支架，它们特别地以彼此90°的角间距布置。

附图说明

根据本发明的集电环单元的其他细节和优点由以下根据附图对实施例的说明得出。

其示出

图1是集电环单元的纵截面图，

图2a是集电环单元的第一部件的细节图，

图2b是支架的细节图，

图2c是集电环单元的局部截面图，

图3a是根据第二实施例的支架的侧视图，

图3b是根据第二实施例的支架的局部俯视图，

图3c是根据第二实施例的集电环单元的一个部件的细节图，

图3d是根据第二实施例的集电环单元的细节图。

具体实施方式

根据图1，2a，2b和2c，根据本发明的集电环单元包括可以被称为定子1的第一部件组和以下称为转子2的第二部件组。集电环单元用于在转子2和定子1之间传输电流，其中将转子2和定子1能彼此相对地围绕轴A旋转地布置。转子2相对于定子1利用滚动轴承3支撑，该滚动轴承包括外环3.1、内环3.2以及滚动体3.3和一个特别是带状的密封件3.4。滚动轴承3在此设计为深沟球轴承，因此能将轴向力从外环3.1传递到内环3.2上,并且可以反向进行。

转子2包括轴2.1，其在本实施例中设计为空心轴。首先在轴2.1的径向外部具有基本是管形的部件2.4，其例如可以由铝制成。与此相连地在径向外部进一步布置了支撑管2.5，其具有在轴向方向上延伸的凹槽2.51。

在优选地可以由塑料或陶瓷制成的电绝缘的支撑管2.5上固定了防转动的集电环2.2，其通过具有轴向间距的电绝缘的环2.3彼此分开。为了清楚起见，在图中未示出电导线。未被注意的是，在实施例中每个以轴向间距依次排列成行的集电环2.2在其内侧和电导线连接，电导线分别沿着凹槽2.51在轴向方向上布置在转子2中，并且转子2通过凹槽2.11中的任一个在轴2.1的轴向端部离开。

定子1根据该实施例具有四个由绝缘材料、在此由塑料制成的支架1.3，其中这些支架1.3分别以90°沿着圆周线偏移地布置。支架1.3具有一个基本上方形的基体。在每个支架1.3上固定有集电环电刷1.2，其对应于定子1，并且弹性地接触集电环1.2。当前，集电环电刷1.2设计为电线束。集电环电刷1.2借助于支架1.3的基体中的内层连接1.33(参见图2b，2c)和导线连接。在图2b，2c中为了清楚起见在图中也未示出定子侧的电导线。

支架1.3具有凸起部1.31，其爪形地形成在基体上。凸起部1.31具有基本上圆柱形的原形，其中相关的圆柱轴线彼此平行地取向，或凸起部1.31彼此平行地确定方向。支架1.3被一体地设计并且由塑料借助于喷射铸造过程制成。

集电环电刷1.2和集电环2.2布置在空心圆柱形的壳体件1.1的内腔中以便被保护防止外界影响。此外在定子侧通过两个部件、在此是两个环1.4，1.5来限制内腔。这些环1.4，1.5同时构成了对于滚动轴承3的外环3.1的夹持装置，环1.4，1.5特别用于确保轴向安全，并且用于使滚动轴承3轴向预张紧。在外环3.1和环1.4，1.5之间的力传递通过环1.4，1.5的、径向环绕的凸肩1.43，1.53来实现。滚动轴承3自身设计为深沟球轴承，从而通过其可以将轴向力从定子1传递给转子2并且可以反向进行。

根据图2a，环1.4具有多个、在此是六齿的凹槽(四个偏移90°的组具有各四个凹槽)，其在轴向方向上通过孔被终止，从而参照轴向方向形成咬边1.42。与此类似地设计第二环1.5，从而其也具有六齿的凹槽(四个偏移90°的组具有各四个凹槽)，其设计为咬边1.52。

在安装集电环单元时，每个支架1.3的凸起部1.31被压入环1.4，1.5的凹槽、特别是咬边1.42，1.52中。然后支架1.3的凸起部1.31根据示出截面图的图1啮合在第一环1.4和第二环1.5的咬边1.42，1.51中，通过延伸通过两个参照支架1.3外部的凸起部1.31的切线得出该截面图。此外在图2a至2c中示出了作用面1.3a，1.4a，1.5a。支架1.3和两个环1.4，1.5分别具有作用面1.3a，1.4a，1.5a。因此通过彼此接触并且相啮合的作用面1.3a，1.4a，1.5a，在支架1.3和每个环1.4，1.5之间形成形状配合的连接。换而言之，实现了通过咬边1.42，1.51和凸起部1.31共同作用形成的各一个形状配合的连接。

这样测定在支架1.3的轴向相对的端部上或属于支架的作用面1.3a上的凸起部1.31之间的轴向间距，即该间距(在将支架1.3安装在环1.4，1.5上以前)略小于咬边1.42，1.52的轴向间距，或小于相对设置的环1.4，1.5的作用面1.4a，1.5a的轴向间距。由于支架1.3的尺寸过小，因此在完成安装之后在支架1.3中出现轴向的预张紧力。预张紧力通过凸肩1.43，1.53传递到滚动轴承3上，从而将其在轴向上彼此预张紧。就此而言，借助于形状配合的连接将轴向的张紧力导入支架1.3中。

这样设计爪形地形成在支架1.3的基体上的凸起部1.31，即其在安装完成之后在环1.4，1.5上和环1.4，1.5的径向外轮廓或其外圆周齐平地封闭。凸起部1.31的在径向上位于外部的轮廓因此至少部分地是圆柱面，其具有的直径是各个环1.4，1.5在其外侧面上的直径。因此通过拉开壳体件1.1形成对通过咬边1.42，1.51和凸起部1.31相互作用形成的连接的径向保护。

在图3a，3b和3c中示出了另一个实施例，其和第一实施例的区别主要在于形状配合的连接的设计。

在图3a中示出了支架1.3`的没有集电环电刷的正视图，其中支架1.3`类似地设计在其轴向相对设置的、未示出的端面上。支架1.3`具有三个燕尾形的凸起部1.31`和与此相邻的咬边1.32`。凸起部1.31`或支架1.3`的径向外侧面在圆周上延伸。凸起部1.31`在径向内部具有各一个轮廓，其直线地延伸并且切线地确定方向。

对此可替换地也可以这样设计相应的轮廓，即其在圆周上延伸，从而凸起部1.31`可以直接贴靠在外环3.2的外表面上。圆周的半径可以正好和外环3.2的外直径一样大。

根据在俯视图中示出了支架1.3`的细节的图3b，凸起部1.31`和咬边1.32`具有作用面1.3a`。此外作用面1.3a`确定地和另一个也设计为环1.5`的部件的作用面1.5a`共同作用。环1.5`的作用面1.5a`布置在三个燕尾形的凸起部1.51`上和与此相邻的咬边1.52`上。

在接合后，在支架1.3`和环1.5`之间根据图3d形成形状配合的连接，其中通过形状配合的连接能利用方向组件平行于轴A传递力。作用面1.3a`和.15a`相互啮合。尽管在图3b中仅仅示出了支架1.3`的一个侧面，在其上能实现形状配合的连接，但是此外也可以在第二实施例中设计集电环的具有这种连接的、相对设置的侧面。关于由于支架1.3`尺寸不足而形成轴向预张紧力的相同观点相应地也适合于第二实施例。在第二实施例中，壳体件1.1同样也用于确保在相互啮合的燕尾形的凸起部1.31`，1.51`和咬边1.32`，1.52`之间的形状配合的连接的轴向安全。此外集电环根据第二实施例也具有多个在周向上分布的支架1.3`，当前使用了四个1.3`。

Claims (10)

1.一种集电环单元，用于在第一部件组(1)和第二部件组(2)之间传输电流，其中所述两个部件组(1，2)能彼此相对地围绕轴(A)转动地布置，其中

-所述第一部件组(1)包括至少一个集电环电刷(1.2)，所述集电环电刷固定在支架(1.3；1.3′)上，所述支架安装在两个在所述轴(A)的方向上彼此偏移布置的部件(1.4，1.5；1.5′)之间；并且

-所述第二部件组(2)具有至少一个集电环(2.2)，

其特征在于，所述支架(1.3；1.3′)和所述部件(1.4，1.5；1.5′)中的至少一个分别具有作用面(1.3a，1.4a，1.5a；1.3a′，1.5a′)，通过所述作用面在所述支架(1.3；1.3′)和至少一个部件(1.4，1.5；1.5′)之间形成形状配合的连接，其中通过所述形状配合的连接能利用方向组件平行于所述轴(A)地传递力，其中，所述支架和所述至少一个部件通过咬边和凸起部彼此啮合。

2.根据权利要求1所述的集电环单元，其特征在于，所述支架(1.3；1.3′)和两个所述部件(1.4，1.5；1.5′)分别具有作用面(1.3a，1.4a，1.5a；1.3a′，1.5a′)，通过所述作用面在所述支架(1.3；1.3′)和这些所述部件(1.4，1.5；1.5′)之间分别形成形状配合的连接。

3.根据权利要求1所述的集电环单元，其特征在于，借助于所述形状配合的连接能将轴向张紧力导入所述支架(1.3；1.3′)中。

4.根据权利要求1所述的集电环单元，其特征在于，所述第一部件组(1)能相对于所述第二部件组(2)借助于滚动轴承(3)转动，并且所述部件(1.4，1.5；1.5′)中的任一个用于确保所述滚动轴承(3)的轴向安全。

5.根据权利要求4所述的集电环单元，其特征在于，这样配置所述滚动轴承(3)，即通过所述滚动轴承能在所述第一部件组(1)和所述第二部件组(2)之间传递所述轴向力。

6.根据权利要求1所述的集电环单元，其特征在于，所述第一部件组(1)能相对于所述第二部件组(2)借助于两个滚动轴承(3)转动，并且，所述部件(1.4，1.5；1.5′)中的任一个分别用于确保所述滚动轴承(3)中的任一个的轴向安全。

7.根据权利要求1所述的集电环单元，其特征在于，所述第一部件组(1)包括壳体件(1.1)，所述壳体件用作所述形状配合的连接的形状配合的径向安全件。

8.根据权利要求7所述的集电环单元，其特征在于，所述支架(1.3；1.3′)和所述两个部件(1.4，1.5；1.5′)分别具有作用面(1.3a，1.4a，1.5a；1.3a′，1.5a′)，通过所述作用面在所述支架(1.3；1.3′)和这些所述部件(1.4,1.5；1.5′)之间分别形成形状配合的连接，并且所述壳体件(1.1)用作所述形状配合的连接的形状配合的径向安全件。

9.根据权利要求7所述的集电环单元，其特征在于，所述壳体件(1.1)设计为空心圆柱形。

10.根据权利要求1所述的集电环单元，其特征在于，所述集电环单元具有多个所述支架(1.3；1.3′)。