CN104821473B - 电刷单元以及具有电刷单元的集电环装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电接触集电环(3)的罩面(3.1)的电刷单元。电刷单元包括电刷架(1；1′)和弹性的电刷(2；2′)。电刷(2；2′)安装在电刷架(1；1′)上，使得电刷(2；2′)在两个点(P1，P2)之间弹性地张紧，在这两个点上，电刷(2；2′)支撑在电刷架(1；1′)上，从而电刷(2；2′)具有突起部(2.1)，并且电刷(2；2′)在两个点(P1，P2)之间贴靠在电刷架(1；1′)上。此外，本发明涉及一种具有相应的电刷单元的集电环装置。

Description

电刷单元以及具有电刷单元的集电环装置

技术领域

本发明涉及一种电刷单元以及一种具有相应的电刷单元的集电环装置。

此外，集电环装置通常包括两个构件组、即定子和转子。定子通常包括多个电刷单元，对此，定子主要具有一组集电环。在运行中，电刷单元的电刷与旋转的集电环的外周侧滑动地接触。这种集电环装置使用在多个技术领域中，以便将电信号或电功率从位置固定的单元传输到旋转的单元上或者沿着相反的方向传输。

背景技术

在公开文献DE 10 2012 204 830 A1中公开了一种电刷组，其中，先前塑性成型的电刷安装在电刷架中。

此外，这种结构形式具有的缺点是，在相应的集电环装置中相对强地改变了集电对的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种用于集电环装置的电刷单元，所述电刷单元具有高的可靠性并且同时可以简单地和经济地制造。

因此，用于电接触集电环的罩面的电刷单元包括电刷架和弹性的电刷。在此，电刷如此安装在电刷架上，以至于所述电刷在两个点之间被弹性地张紧，在这两个点上电刷支撑在电刷架上，从而电刷具有突起部。此外，电刷在两个点之间贴靠在电刷架上。

下面根据圆柱体的几何定义理解概念罩面，其中，集电环可以设计为圆柱的、特别是空心圆柱的或环状的。

在本发明的另一个构型中，电刷架可以在两个点之间具有凹面，电刷在电刷架上被支撑在所述点上。

电刷特别是不这样布置，即所述电刷穿过电刷架、例如穿入凹槽中。更确切地说，电刷仅仅布置在电刷架的一侧上并且仅仅在电刷架的一侧或外表面上、特别是在凹面的区域中与电刷架接触。此外，电刷有利地设计为一体的。

电刷可以在所述两个点之间如此固定在电刷架上，以至于特别是借助固定装置将电刷压到电刷架。固定装置有利地可以将电刷移近到电刷架上或其凹面上，从而即这样布置固定装置，所述固定装置被加上拉力负荷，所述拉力负荷由在突起部的区域中对电刷的弹性的张紧实现。电刷例如可以通过作为固定装置的铆钉和螺钉压到电刷架。

电刷有利地在多个点上或在电刷的表面上贴靠在电刷架的凹面上。电刷特别是可以这样安装在电刷架上，即电刷的突起部在凹面的区域中(支撑)贴靠在电刷架上。

在本发明的另一个改进方案中，电刷在两个点之间具有用于电接触的接口，电刷在电刷架上被支撑在所述点上。这些接口可以例如设计为孔。此外，例如以套管形式的接触元件可以穿过设计为孔的接口。也就是说，接口优选地布置在电刷的区域中，所述区域即在突起部的区域中被弹性地张紧。特别是当通过接触元件导入用于产生对电刷的弹性的预应力的力，接触元件可以限定电刷的区域的边界，所述区域被弹性地张紧。

电刷架有利地具有接片，通过所述接片沿着轴向方向加固电刷，也就是说，通过所述接片沿着轴向方向抑制或限制电刷的可运动性。因此，即电刷可以布置在凹槽中，所述凹遭沿着轴向方向加固电刷。接片关于轴向方向位于凹面的两侧。

为了与集电环的罩面电接触，电刷具有两个自由端。所述自由端沿着垂直于轴向方向x的方向弹性地运动。

在本发明的其他的构型中，电刷以金属带的形式构造，所述金属带是导电的和弹性的。

本发明也涉及一种集电环装置，所述集电环装置包括具有罩面的集电环和具有电刷架和弹性电刷的电刷单元，其中，电刷与罩面电接触。此外，电刷如此安装在电刷架上，以至于电刷在两个点之间被弹性地张紧，电刷在电刷架上被支撑在所述点上，从而电刷具有突起部，其中，电刷在所述两个点之间贴靠在电刷架上。

优选地，电刷单元设计为，用于相对于电刷架支承电刷的力关于集电环沿着切线方向定位。

集电环装置用于传输电功率和/或电信号、即传输信息。

集电环装置可以设计为，具有多个沿着轴向方向彼此紧贴排列的集电环和多个沿着轴向方向彼此紧贴排列的电刷架。

电刷架有利地以相对彼此轴向的间距布置。

此外，集电环装置具有支架，并且电刷架具有例如以勾环形式的固定元件用于将电刷架固定在支架上。

集电环装置有利地具有支架，电刷架固定在所述支架上，其中，电刷架和支架如此构造，以至于为了相对轴向的调节，电刷架能够相对于支架特别是无级地移动。

在本发明的另一个构型中，支架关于集电环的圆周方向布置在电刷的突起部的两侧。

通过根据本发明的电刷单元能够以简单的方式在非常小的公差范围内再现相应的集电环装置的集电环上的压紧力，从而可以增加集电环装置的运行能力或使用寿命。

附图说明

根据本发明的电刷单元或根据本发明的集电环装置从根据附图的两个实施例的下述说明中得出。

附图示出：

图1是电刷架的透视图，

图2是电刷架的细节透视图，

图3是未安装状态中的电刷的俯视图，

图4是电刷单元的局部截面图，

图5是集电环装置的透视图，

图6是根据第二实施例的电刷单元的局部截面图。

具体实施方式

在图1中示出电刷架1，在所述实施例中，所述电刷架由不导电的材料制造。这个电刷架1在中间具有凹面1.1，所述凹面关于x方向由两个接片1.3限定边界(也见图2)。此外，两个孔或通道1.2加工在电刷架1中，所述孔或电刷架沿着y方向延伸并且穿过凹面1.1。此外，电刷架1在其端部分别具有一个在此设计为敞开的勾环的固定元件1.4以及其他的孔或通道1.5，所述其他的孔或通道近似地沿着z方向延伸。此外，电刷架1具有中心孔1.6。

在图3中示出电刷2，在所述电刷安装在电刷架1之前。电刷2以相对弹性的能导电的金属带的形式构造，其中，在端部2.2上开缝。在电刷2的中间部段中设置一个中心孔2.3和两个置于所述中心孔旁边的孔2.4。

在电刷架1与电刷2组合成所谓的电刷单元的过程中，首先根据第一实施例(见图4)这样将电刷2压在电刷架1上，即所述电刷弹性地变形并且贴靠在电刷架1的凹面上。接着，固定装置5、在此为铆钉被推入穿过电刷架1的中心孔1.6并且穿过电刷2的中心孔2.3并且相应地变形，从而将电刷2固定在电刷架1上。也就是说，在安装的状态中至少在两个点P1，P2之间被张紧，电刷2在电刷架1上、特别是沿着y方向支撑在所述点上，从而电刷2具有突起部2.1。在电刷2在两点P1，P2之间贴靠在电刷架1上、特别是贴靠在凹面1.1上。换而言之，电刷2的突起部2.1贴靠在电刷架1上、特别是贴靠在凹面1.1上。电刷架1、特别是凹面1.1用于使电刷2取向、特别是用于准确地定位自由端2.2。在此具有的优点是，以高精度调节角度α。根据图4，角度α是在中心径向(沿着方向z)定位的轴线和电刷远离于突起部2.1或在突起部2.1两侧未张紧区域中的延伸之间的角度。

电刷2仅仅弹性地变形，也就是说，不具有可塑的变形或由此导致的组织变化。因此，关于用于使用在集电环装置中的弹簧作用的机械特性是非常好的。

接着，导电的接触元件6(在此以套管的形式)分别被推入穿过通道1.2和电刷2的孔2.4(见图4)并且例如通过铆焊连接与电刷2电接触。接着，电线的绞合线导入接触元件6中并且与接触元件6焊接。所述绞合线穿过基本沿着z方向延伸的通道1.5(见图1)，从而通道1.5也用作减轻张力件。出于这个目的，穿过通道1.5的绞合线可以被浇注在通道1.5中。为了简明，在附图中取消绞合线的视图。

在图5中示出集电环装置，所述集电环装置包括多个电刷单元(即多个电刷架1和电刷2)以及沿着轴向方向x彼此紧贴排列的集电环3。仅仅出于示范的目的，在图5中在一定程度上向上翻起地、即在不相应于通常的运行状态的状态中示出三个电刷单元。集电环3通过电隔离的环8以轴向的间距彼此分隔开，其中，每个集电环3在其内侧彼此相对电隔离地扭转止动地固定在支承管7上。罩面3.1与电刷2电接触。此外，集电环3与绞合线接触以传输信号或电功率。为了简明，同样在图5中取消电线的视图。

电刷架1以其固定元件1.4特别是通过夹紧机构固定在支架4上。因此在这种安装情况中，支架4关于集电环3的圆周方向布置在电刷2的突起部2.1的两侧上。

集电环装置设计为，电刷架1沿着轴向方向x彼此紧贴排列、即相对彼此以轴向的间距布置。也就特别是说，相邻的电刷架1或相邻的电刷单元之间的存在轴向的气隙。以这种方式，各个电刷2可以相对于分别所属的集电环3单独地被调节，从而可以补偿公差条件下的尺寸偏差。在此，借助固定元件1.4使电刷架1在支架4上的所述方式的固定是有利的。这种固定是摩擦配合的并且设计为，在相应大的力传递中进行无级的轴向的移动，出于沿着支架4相对轴向地调节各个电刷架1的目的，电刷架1能够沿着支架4移动。

集电环装置通常这样来驱动，即电刷单元和支架4是固定的、即对应于定子，而集电环3和支承管7与此相对用作转子。

集电环装置用于在定子和转子之间传输电流，其中，定子和转子布置为相对彼此能绕着沿方向x延伸的轴线A旋转。在旋转运动期间，每个电刷2与集电环3的罩面3.1滑动地接触。在所述的实施例中，集电环3在其罩面3.1上每个电刷单元两次地与电刷2接触，因为每个电刷2具有两个臂，所述两个臂分别具有一个自由端2.2。端部2.2可以在电刷2的弹性范围内运动。对于准确的信号和/或电流传输重要的是，电刷2或其端部2.2以准确地预定的张紧力或按压力并且以相对于罩面3.1的预定的角度贴靠在罩面3.1上。通过根据本发明的电刷单元确保了，可复现地和准确地能够以相对小的花费实现上述的力预定和几何形状预定。

因此，在集电环装置运行中电刷2可以沿着轴向方向、即沿着x方向相对于电刷架1不移动，在电刷架1上设置接片1.3，从而在此存在对电刷2形状配合的轴向的加固。这方面也包括这样的功能，据此，电刷2这样由接片1.3导向，即所述电刷、特别是其自由端2.2不能再被限制。

根据第二实施例按照图6，电刷架1′和电刷2′不具有中心通道或中心孔。根据第二实施例，在将电刷架1′与电刷2′组合成电刷单元中，电刷2′被压在电刷架1′上，从而电刷2′弹性地变形并且贴靠在电刷架1′的凹面1.1上。不同于第一实施例，在这个阶段中每个导电的接触元件6被推入穿过每个通道1.2和电刷2′的孔2.4并且例如通过铆焊连接与电刷2′电接触。在第二实施例中，电接触同时用作机械固定。也就是说，因此在安装的状态中电刷2′至少在两个点P1，P2之间弹性地张紧，电刷2′在电刷架1′上支承在所述点上并且电刷2′与所述点电接触，从而电刷2′具有突起部2.1。在此，电刷2′在这两个点P1，P2之间也贴靠在电刷架1′上、特别是贴靠在凹面1.1上。也就是说，在根据第二实施例的这种结构形式中，电刷2′不借助于附加的固定装置被拉向凹面1.1。更确切地说，电刷2′贴靠在凹面1.1上仅仅是由于其弹性地张紧力造成的。在此，通过接片1.3形状配合地实现对电刷2′轴向的(沿着方向x)的加固。

如同在第一实施例中地实现接触元件6与相应的绞合线的连接。

Claims (13)

1.一种用于电接触集电环(3)的罩面(3.1)的电刷单元，包括电刷架(1；1′)和弹性的电刷(2；2′)，所述电刷安装在所述电刷架(1；1′)上，其特征在于，所述电刷在两个点(P1，P2)之间借助固定装置(5)固定在所述电刷架上，使得所述电刷压向所述电刷架，并且所述电刷(2；2′)在所述两个点(P1，P2)之间弹性地张紧，在所述两个点上所述电刷(2；2′)支撑在所述电刷架(1；1′)上，从而所述电刷(2；2′)具有突起部(2.1)，并且所述电刷(2；2′)在所述两个点(P1，P2)之间贴靠在所述电刷架(1；1′)上。

2.根据权利要求1所述的电刷单元，其特征在于，所述电刷架(1；1′)在所述两个点(P1，P2)之间具有凹面(1.1)。

3.根据权利要求1所述的电刷单元，其特征在于，所述电刷(2；2′)在所述两个点(P1，P2)之间具有用于电接触的接口(2.4)。

4.根据权利要求3所述的电刷单元，其特征在于，所述接口(2.4)设计为孔，并且接触元件(6)引导穿过设计为孔的所述接口(2.4)。

5.根据权利要求1所述的电刷单元，其特征在于，所述电刷架(1；1′)具有接片(1.3)，通过所述接片沿着轴向方向(x)加固所述电刷(2；2′)。

6.根据权利要求1所述的电刷单元，其特征在于，所述电刷(2；2′)具有两个自由端(2.2)。

7.根据权利要求1所述的电刷单元，其特征在于，所述电刷(2；2′)设计为金属带的形式。

8.一种集电环装置，所述集电环装置包括带有罩面(3.1)的集电环(3)和根据权利要求1所述的电刷单元，其中，所述电刷(2；2′)与所述罩面(3.1)电接触。

9.根据权利要求8所述的集电环装置，其特征在于，所述集电环装置具有多个沿着轴向方向(x)彼此紧贴排列的集电环(3)和多个沿着轴向方向(x)彼此紧贴排列的电刷架(1；1′)。

10.根据权利要求9所述的集电环装置，其特征在于，所述电刷架(1；1′)相对彼此以轴向的间距布置。

11.根据权利要求8所述的集电环装置，其特征在于，所述集电环装置具有支架(4)，并且所述电刷架(1；1′)具有用于使所述电刷架(1；1′)固定在所述支架(4)上的固定元件(1.4)。

12.根据权利要求8所述的集电环装置，其特征在于，所述集电环装置具有支架(4)，所述电刷架(1；1′)固定在所述支架(4)上，其中，所述电刷架(1；1′)和所述支架(4)设计为，为了相对轴向的调节，所述电刷架(1；1′)能够相对于所述支架(4)移动。

13.根据权利要求11所述的集电环装置，其特征在于，所述支架(4)关于圆周方向布置在所述电刷(2；2′)的所述突起部(2.1)的两侧。