CN103579881A - 多功能集电环壳体 - Google Patents

Abstract

一种集电环设备，包括多个集电环模块以及相应的电刷架。这些部件安置在具有四个彼此成直角布置的侧面的集电环壳体内。第一侧面是装配壁，借助于该装配壁能够固定集电环壳体。第二侧面具有通向电刷架空间的开口，通过该电刷架空间可以接近电刷架。第三侧面具有通向接线空间的开口，通过该接线空间可以接近电接头。通过具有通向模块空间的开口的第四侧面，可以接近布置在其中的集电环模块。

Description

多功能集电环壳体

技术领域

本发明涉及一种用于集电环设备的壳体以及一种集电环设备。通过集电环设备，可以借助于滑动触头或者无接触地在可相对转动的部件之间传送电信号。

背景技术

EP0662736A公开了一种集电环设备，其中具有多个由导电材料制成的导线的电刷在由导电材料制成的滑轨的V形槽中运行。通过滑轨和导线之间的电镀接触能够传送电流。壳体设计为圆柱形，并且必须将其拆下，以便获得通向集电环部件的通道。在重新组装时，必须相对于电刷对齐滑轨的精确定向校准装置。因此，只能由具有相应的校准装置的车间保养该集电环设备。即便简单的保养工作，如滑轨的再润滑，也同样强制性地要求此类车间。

在DE1489080A中公开了一种集电环设备，其中多个实心单线形式的电刷在滑轨的槽中运行。在此也公开了一种圆柱形的壳体，必须将该壳体拆下，以便能够获得通向集电环部件的通道。

在EP1154920B1中公开了一种电动泵组件，其中在单独的壳体中设置有单独的调节电路或者说控制电路。

DE1928597公开了一种具有能够容易更换的电刷架装置的电机，可以通过独有的操作门接近该电刷架装置。接线端子位于另一操作门下。冷却空气流通过接线端子导向电刷架装置。

发明内容

本发明的目的在于，设计一种集电环壳体以及一种集电环设备，使得可以有简单的通向集电环部件的通道，而该通道也实现了无需重新校准集电环设备的保养。

该目的通过根据权利要求1所述的装置得以实现。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中说明。

具有集电环壳体的集电环设备具有至少四个侧面，优选地精确地具有四个侧面，这些侧面优选地布置为与相应的相邻侧面成直角。集电环设备环绕至少一个具有旋转轴的集电环模块以及至少一个电刷组件，其中该集电环模块能够围绕该旋转轴转动。这些侧面优选地布置为平行于旋转轴。由此可以实现一种简单地、少占空间的、模块化的结构。单个侧面满足独立的功能，并且优选地设计用于针对特定人员类型的通道。通过功能划分，得到一种简单并且易保养的装置，该装置也有助于避免进行装配工作和保养工作时的错误。因此，也能够通过不同的装置锁闭特定的盖板，而这些盖板锁闭通向各个侧面的通道。由此，实现了一种通道，这种通道只针对那些具有相应的用于开启通道的装置的人员类型。不同的用于锁闭的装置可以是例如具有不同螺栓头的不同类型的螺栓，优选地具有不同保险头的不同类型的螺栓。简单的通向例如接线空间的通道能够通过快速锁合装置实现。为了确保通道的安全，也可以通过至少一个锁和/或密封和/或铅封实现封闭。

第一侧面优选地是装配壁，借助于该装配壁能够固定集电环壳体。因此，可以将整个集电环壳体固定到例如装置或者机床的旋转的或者固定的部件上。为了测量转矩，还可以设置附加的转矩桥。转矩桥只传输转矩，并且在其它情况下，可以自由移动，以避免重复测定。因为轴承将旋转轴精确地定义在轴承壳体内，所以只可以通过转矩桥引入一个转矩。不希望有附加的、特别是侧向的力量。

转矩桥是例如容纳在模块或者轴承壳体的螺纹中的杆，并且在客户方，通过机械止挡保持或者说同步。特别优选地，装配壁具有用于夹紧装置的容纳部，在至少一个工序中能够将集电环壳体保持在该容纳部中。因此，可以通过例如在夹紧状态下铣削集电环壳体，达到极高的精确度。

第二侧面具有通向电刷架空间的开口，通过该电刷架空间可以接近电刷架。优选地只能由有资格的保养人员进入该电刷架空间。由此，可以从该电刷架空间中更换具有损坏的电刷的电刷架。在此，优选地也可以接近单个电刷的触点，并且能够对其进行检查。同样地，在此能够测量不同的信号和/或电阻，以进行故障查找。优选地，单个电刷架通过插接连接器经由电缆与外部插接连接器连接，其中，电缆被引至电刷架空间外部。特别优选地，如此布置插接连接器，使得插接连接器实现来自电刷架空间外部的直接连接。因此，可以更换单个电刷架，而无需其他布线工作。在电刷架空间内没有任何电缆，由此能够以最简单的方式到达电刷架，而无需在此前移除大量电缆。优选地，能够相对于集电环模块密封电刷架空间，并且特别优选地是相对于其密封电刷架空间。由此，能够如下文描述的，防止灰尘和/或颗粒进入模块空间，并且防止导电磨损、特别是碳刷进入电刷架空间。因此，优选地，通向电触点，特别是通向多个电刷的并联电路的电导线安放在电刷架空间，而非集电环模块的区域内。如果电刷架空间内无导电的杂质，则在此应用较低的绝缘距离。

第三侧面具有通向接线空间的开口，通过该接线空间可以接近电接头。在该接线空间内，优选地也引入电缆，用于连接电刷架与外部插接连接器。在此能够以简单的方式进行保养工作，如配置更改和/或更换电缆或者说外部插接连接器，而无需接触集电环模块和/或电刷架。因此，在该区域内的工作也能够由不具备在集电环处工作的资格的人员进行。通常存在问题，即在关闭集电环壳体的盖板时，必须将大量电缆安置在极狭窄的区域内。在此，对于根据现有技术的集电环壳体，出现下列情况：电缆距离移动的集电环部件过近，并且可能接触可移动的部件，这会导致绝缘的损坏，并且可能由于中断和/或短路导致故障。此外，电缆可能机械上增加集电环部件的负担，例如挤压电刷架并且使其变形。因此，可能侧向地将电刷从轨道中压出和/或改变其弹压力。这会导致过高的磨损或者提前失灵。通过根据发明所述的具有独立接线空间的设计方式，避免电缆与集电环模块和/或电刷架的每次接触。因此，即便在强力地压合电缆时，也能够可靠地避免集电环部件的影响，其结果是装置的高可靠性和质量。在接线空间内存在定义的、大多数情况下相对于现有技术扩大的用于电缆的区域。由此，也能够在接线空间内更好地并且可再生地引导电缆。因此，能够保持定义的间距，以便保持例如确定的串音衰减，这也可成批再生。同样地，能够安置较大的电缆长度。因此，现在能够出于合理化原因，多次使用具有相同长度的相同连接电缆，因为多余的电缆长度现在能够安置在接线空间内。接线空间能够优选地相对于集电环模块防尘地密封，或者说优选地已密封。在此，如果接线空间自身没有相对于该模块密封，还能够实现相对于电刷架空间的密封。如果使用的是金簧钢丝刷（Goldfederdrahtbürsten），则重要的是防止灰尘进入滑轨。因此，例如磨损性的灰尘可能会导致滑轨以及电刷上的薄金涂层的严重磨损以及提前失灵，而磨损性灰尘通常出现在工业设备中。如果使用的是具有碳刷的集电环，则由于导电的碳材料产生极细的电刷磨损，而该碳材料由极小的裂口划过并且到处沉积。这导致绝缘的损坏以及泄漏电流或者说飞弧。因此，集电环专用的部件，如模块和电刷组件，通常配备有特别大的爬电距离或者说绝缘距离。然而，在接线空间内通常必须使用标准化的插接连接器或者说接线端子。其设计用于正常环境，但是不具有在用于集电环附近时必要的提高的爬电距离。通过接线空间的密封，现在也能够毫无问题地使用此类标准化的插接连接器或者说接线端子。如有可能，也可以将冷却空气流引入通过集电环设备，而不会导致由集电环磨损颗粒污染的冷却空气进入接线空间。

第四侧面提供通向模块空间的开口，在该模块空间中布置有至少一个集电环模块。通过该开口，可以从背离电刷架侧的一侧接近集电环模块，并且优选地相对于电刷架或者说电刷架空间侧布置。由于此类相对布置，不存在任何通向电刷的通道。因此，当在集电环模块上进行保养工作时，不会损害电刷。尽管如此，通过相对于集电环壳体转动集电环模块，还是能够检查并且保养电刷的四周。因此，能够进行例如集电环模块的滑轨的表面的润滑和/或清洁和/或处理。

集电环设备包括至少一个集电环模块以及至少一个相应的电刷架。这些部件安置在之前说明的集电环壳体内。

附图说明

接下来，不受限于总的发明构思，根据实施例，参考附图，示例性地说明本发明。

图1示出根据发明所述的设备。

图2示出装配壁的侧视图。

图3示出电刷架空间的侧视图。

图4示出接线空间的侧视图。

图5示出模块空间的侧视图。

图6示出电刷架空间的另一侧视图。

图7示出总视图。

具体实施方式

在图1中显示了根据发明所述的设备的俯视图。在集电环壳体30中布置有至少一个集电环模块10以及至少一个电刷架20。集电环模块10优选地借助于模块载体11可相对于集电环壳体30旋转地固定在轴12上。集电环模块10围绕轴转动，而轴的中心表示设备的旋转轴。存在有至少一个第一电刷21以及第二电刷22与至少一个集电环模块10啮合，这些电刷优选地由至少一个电刷架20保持，并且特别优选地借助于其相互接触。在此，两个电刷21，22在集电环模块的同一轨道上运行，并且彼此电连接。至少一个电刷架20通过至少一个插接连接器23经由至少一个电缆24与至少一个外部插接连接器62连接。集电环壳体优选地具有四个侧面，这四个侧面特别优选地布置为与相邻的侧面成直角。第一侧面优选地包括装配壁40，而装配壁40特别优选地具有至少一个紧固元件41，用于固定集电环壳体30。第二侧面优选地包括通向电刷架空间50的开口，该开口优选地能够由电刷架盖板51封闭。第三侧面优选地包括通向接线空间60的开口，而接线空间60优选地能够由接线盖板61封闭。该接线盖板61优选地用作用于外部插接连接器的载体，例如第一外部插接连接器62和第二外部插接连接器63。为了能够将至少一个电缆24从电刷架空间50引入接线空间60，优选地设置至少一个电缆引线装置64。这可以是简单的开口，而该开口优选地由密封剂密封。特别优选地，使用永久弹性的密封材料，例如硅胶。第四侧面优选地包括通向模块空间70的开口，在该模块空间70中布置有集电环模块10。该开口优选地能够由模块盖板71封闭。集电环壳体优选地由金属制成，如锌或者铝，特别优选地通过喷射注塑技术制成。可选地，壳体也可以包括塑料材料，特别优选地包括纤维强化的塑料材料，例如通过玻璃纤维和/或碳纤维强化的塑料材料。优选地，预设有密封件31用于密封盖板51，61和71。这可以是环绕的密封件，例如密封绳，或者敷设的和/或喷射的塑料密封件和/或橡胶密封件。

在图2中显示装配壁40的侧视图。该装配壁40优选地具有至少一个紧固元件41。为了进行固定，优选地设置有紧固孔，例如第一紧固孔42和第二紧固孔43。这些紧固孔特别优选地具有内螺纹。

在图3中显示电刷架空间50的侧视图。单个电刷架20，25，26在此优选地由紧固螺栓89固定。单个电刷架的间距优选地对应于单个集电环模块的间距。如果电刷架具有导体电路81，以连接电刷触点80与至少一个插接连接器23，则是优选地。此外，能够在电刷架中预设凹进处82，通过该凹进处82可实现通向电刷的通道。因此，能够检查或者说校准电刷的状态和/或磨损和/或装配。优选地，为每个电刷架预设一个插接连接器。但是也可以有多个插接连接器。特别有益的是，插接连接器布置为直接与接线空间连接，使得没有接线电缆经过电刷架空间内。

在图4中显示接线空间60的侧视图。在此可以看到第一电缆引线装置64、第二电缆引线装置65和第三电缆引线装置66，这些电缆引线装置引向相应的电刷架20，25和26。举例来说，在此标记出电缆24，其引向电刷架20的插接连接器23。优选地，为每个电刷架预设独有的电缆引线装置。然而，可以有任意数量的电缆引线装置。优选地，电缆引线装置匹配于必要的电缆横截面和/或插接连接器的尺寸。特别优选地，电缆引线装置已密封，以便实现接线空间60与电刷架空间50的隔离。与在此显示的实施方式不同，接线空间60也可以具有用于连接的接线端子。在这种情况下，可以取消至少一部分外部插接连接器62，63。

在图5中显示模块空间70的侧视图。在此示例性地画出三个集电环模块：第一集电环模块10、第二集电环模块15和第三集电环模块16。集电环模块具有至少一个滑轨。举例来说，集电环模块10具有三个滑轨：第一滑轨17、第二滑轨18和第三滑轨19。如果使用具有三个滑轨或者数量对应于3的整数倍的滑轨的单个模块，则是特别优选的。

在图6中显示电刷架空间50的另一侧视图，其中接线空间60也被切开。在此能够看出电缆24的走向以及电缆引线装置的布置。

在图7中显示装置的总视图。该总视图示出封闭的电刷架盖板51，该电刷架盖板51优选地由紧固螺栓52固定地封闭。在该电刷架盖板51下显示有轴承壳体90，在该轴承壳体90中优选地存在有轴承，其实现了模块相对于集电环壳体的转动。在轴承壳体90下方存在有与模块抗扭地连接的模块连接壳体91，在其中能够接触集电环模块。因此，在该壳体内可选地存在有端子和/或插接连接器。该模块连接壳体优选地是圆形的。在一个可选实施方式中，该壳体是矩形的，优选方形，其中特别优选地，实现了一种相对于旋转轴对称的布置。用于连接模块连接壳体的插接连接器能够可选地径向布置或者也可以布置在壳体的轴向侧。同样地，能够在模块连接壳体的内部或者其上安装具有电缆去张力装置的接线盒。模块连接壳体自身是装置的重要组成部分，因为其在模块侧封闭集电环壳体或者说集电环设备。如果没有该模块连接壳体，集电环壳体在一侧可能是开启的，以致可能无法保证集电环壳体的功能性。

在该图中，包括电刷架盖板51以及接线盖板61的位于轴承壳体90上方的上半部分可旋转地与模块连接壳体91连接。至少一个集电环模块10能够与模块连接壳体一同在设备内部旋转。至少一个电刷架20连同电刷架盖板51以及接线盖板61能够相对于上述部件旋转。

参考标号列表

10    集电环模块

11    模块载体

12    轴

15    第二集电环模块

16    第三集电环模块

17    第一滑轨

18    第二滑轨

19    第三滑轨

20    电刷架

21    第一电刷

22    第二电刷

23    插接连接器

24    电缆

25    第二电刷架

26    第三电刷架

30    集电环壳体

31    密封件

40    装配壁

41    紧固元件

42    第一紧固孔

43    第二紧固孔

50    电刷架空间

51    电刷架盖板

52    紧固螺栓

60    接线空间

61    接线盖板

62    第一外部插接连接器

63    第二外部插接连接器

64    电缆引线装置

65    第二电缆引线装置

66    第三电缆引线装置

70    模块空间

71    模块盖板

80    电刷触点

81    导体电路

82    凹进处

89    紧固螺栓

90    轴承壳体

91    模块连接壳体

Claims (9)

1.一种集电环设备，包括

至少一个具有旋转轴的集电环模块（10）；模块连接壳体（91），所述模块连接壳体能够相对于所述集电环模块旋转；至少一个电刷架（20），具有至少一个电刷（21，22）；以及具有至少四个侧面（40，50，60，70）的集电环壳体（30），具有

-第一侧面，所述第一侧面包括装配壁（40），能够借助于所述装配壁（40）固定所述集电环壳体，

-第二侧面，所述第二侧面包括通向电刷架空间（50）的开口，能够通过所述电刷架空间（50）接近所述电刷架，

-第三侧面，所述第三侧面包括通向接线空间（60）的开口，能够通过所述接线空间（60）接近所述电接头，以及

-第四侧面，所述第四侧面包括通向模块空间（70）的开口，能够在所述模块空间（70）中布置集电环模块，

其中，所述至少四个侧面平行于所述旋转轴指向，并且在径向方向上布置为彼此相邻。

2.根据权利要求1所述的集电环设备，其特征在于，所述集电环壳体（30）精确地具有四个侧面（40，50，60，70）。

3.根据权利要求2所述的集电环设备，其特征在于，所述集电环壳体（30）精确地具有四个侧面（40，50，60，70），其中，每个侧面都布置为与相邻的侧面成直角。

4.根据前述权利要求中任一项所述的集电环设备，其特征在于，通向电刷架空间（50）、通向接线空间（60）和/或模块空间（70）的所述开口中的至少一个能够通过盖板（61，71，81）封闭。

5.根据前述权利要求中任一项所述的集电环设备，其特征在于，设置有至少一个用于固定所述至少一个电刷架（20）的装置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的集电环设备，其特征在于，所述电刷架空间（50）相对于所述集电环模块（10）密封。

7.根据前述权利要求中任一项所述的集电环设备，其特征在于，所述接线空间（60）相对于所述集电环模块（10）密封。

8.根据前述权利要求中任一项所述的集电环设备，其特征在于，所述电刷架空间（50）相对于所述接线空间（60）密封。

9.根据前述权利要求中任一项所述的集电环设备，其特征在于，至少一个集电环模块（10）包括三个滑轨（17，18，19）以及至少一个具有三个电刷的电刷架（20）。

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