CN106299946A - 滑动触点件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑动触点件，该滑动触点件用于在该滑动触点件1的第一滑动偶件(2)和第二滑动偶件(3)之间产生电接触，其中第一滑动偶件(2)具有导电体和接触面(7)，第二滑动偶件(3)包括配对接触面(8)，所述接触面在第二滑动偶件(3)相对于第一滑动偶件(2)运动时能相互贴靠以产生电接触。为了提供一种就结构和安装而言低成本的且借以减小磨损、延长使用寿命且进而降低维护支出和成本的滑动触点件，滑动触点件(1)包括由滑动轴承材料的第一材料构成的触点元件(5)。另外，接触面(7)在局部由导电的第二材料构成，所述第二材料与周围的第一材料表面平齐地布置并与所述导电体电连接，所述第二材料的导电能力高于第一材料。

Description

滑动触点件

技术领域

本发明涉及用于在第一滑动偶件和第二滑动偶件之间建立电接触的滑动触点件。第一滑动偶件具有电导体和电接触面并且第二滑动偶件具有电配对接触面，其在第二滑动偶件运动时被紧贴到第一滑动偶件的接触面以产生电接触。就此意义来说，第二滑动偶件和第一滑动偶件被视为滑动触点件的一部分。

背景技术

有以下的许多应用场合，在此在第一滑动偶件和第二滑动偶件之间按照摩擦面接触原理建立电接触以传递不同大小的电压或功率，例如在直流驱动装置、电动机或发电机中，或者传递来自例如电子元件、传感器、控制器的信号。

因此，例如从阴极雾化涂覆装置中知道了通过接管或凸缘来保持涂覆时回转的管状阴极，该接管或凸缘本身是导电的并且以径向的即的垂直于管状阴极转轴的接触面在其转动时导电接通管状阴极的导电接触面并借此提供阴极雾化所需的电能。虽然在此两个滑动偶件的相对运动是转动，但在其它应用中也可以是平移运动。

根据应用，为此需要不同的设计方案以便一方面优化所需要的电接触且另一方面优化在各自机械应力下的两个接触面的寿命。通常，作为触点的石墨与作为另一触点的金属相组合。还知道了两种金属的组合。虽然黄铜确实具有良好的滑动性能，但有着相对差的传导性，故在以下情况下采用贵金属例如银还有靶和金和半贵金属且在此通常选择铜，磨损不太关键，反而需要良好的传导性和低的过渡电阻。因此，为了改善电导体的接触，例如从高压条中知道了使导体具有铜涂层或银涂层。但这些层在很快就磨损且必须更换或换掉构件。

通常且尤其在一般呈环形构成的回转滑动触点中，因为不一致的压紧状况和对置表面的磨损而没有实现均匀的电流传递，这限制了单位面积可传递的电流。变化的压紧力和通常也欠缺的两个滑动面相互位置固定也导致滑动触点件的寿命明显缩短。

发明内容

本发明基于以下任务，提出一种在结构和安装方面低成本的用于回转和平移的构件的滑动触点件，可借此减轻磨损，延长寿命，进而降低维护支出和成本，在有导电性和导电接通情况下，如半贵金属和贵金属中所知道的。

优选应该能获得相比于现有技术得到改善的两个接触面的彼此相对的位置固定和定中以及两个触点副的恒定压紧力。

滑动触点件也应该尤其通过用冷却介质喷洒可被保护以免接触面过热。

尤其是应该可以将用于阴极雾化的装置用于管状阴极的接通。

为了完成任务设置，提出滑动触点件。

利用本发明的滑动触点件的触点件做到了利用两种相互结合的材料的优点。这是在摩擦学上匹配于滑动触点的第一材料的机械性能和针对电接触被优化的第二材料的电性能。对导电接通来说，材料性能中的尤其是导电性能是有意义的。

在这里，以下材料应被称为滑动轴承材料，其具有良好的滑动性能和高的耐磨强度。为此，考虑各种不同的本领域技术人员所知道的材料，只要它们适用于各自应用场合。知道了各种金属和金属合金，也知道了烧结金属，其通常也具有石墨掺混物。也知道了塑料、陶瓷材料或复合材料，其中覆上满足尤其是力学要求和热要求的支承体被覆上具有期望的滑动性能的滑动轴承材料层。

技术人员通过各种不同特征来表征轴承材料的滑动性能，例如耐磨强度和相对于长期负荷的负荷能力、出现不允许的变形或断裂时的力学负荷极限、所述材料借此例如通过塑性变形适应应力的可弯曲性、耐裂性和还有其它。这些特征有时无法通过数字上规定值来表述，但技术人员在选择材料时考虑所述预期负荷和期望抵抗能力。

根据第一材料的导电性能，可以实现第二材料与第一滑动偶件的导电体的、在其导电情况下借助第一材料本身的电连接，或者在弱导电性或非导电性的第一材料情况下借助在触点件之上或之内形成的第一滑动偶件的导电体与触点件的第二材料的电连接。后者决定性地实现了与第二滑动偶件的电连接并且为此具有比第一材料更高的导电性，确切说取决于采用了哪种滑动轴承材料。

根据本发明，第一材料应该具有滑动轴承材料作为主要组成。就是说，包含不习惯地改变滑动性能的其它组成。

在通过两种不同特征的滑动接触和电接触的组合情况下，对于第二材料，重点放在良好导电性上。在此尤其知道了贵金属和半贵金属如铜、银或金。

根据本发明，如此实现两种材料的组合，两种材料平齐地构成触点件的接触表面，因而并排地用于各自功能。为此，第一材料承受因接触面和配对接触面的相对运动而出现的力学负载并减轻第二材料的机械损伤。通过这种方式，可以减轻滑动传递电流时的磨损并且延长滑动触点的寿命和增大可传递的电流密度。另外，可以借助滑动摩擦又除去例如因为较长寿命而或许出现在第二材料上的氧化层。通过优化材料组合及其在触点件中的布置(以下将具体描述其变型)，也可以完成材料方面的成本优化，而没有技术参数的相关损失。

两种材料的这种结合可以通过不同方式实现。例如在滑动触点件的一个实施方式中，通过第一材料构成的接触面部分或者通过第二材料构成的接触面部分分别形成连贯的在回转相对运动时环绕的面。或者，两种材料构成这种面。后者在最简单情况下可以通过由多个并排的分元件如环段构成触点件来实现。

与之相比较低的用于第二材料的材料支出和成本支出例如通过在第一材料的凹空部内的第二材料填充物来实现，其中第一材料形成触点环主体并且该凹空部以槽或其它形成的具有从几微米到几毫米的深度的凹面形式开设在主体接触面内。此时两个材料在接触面内平齐地并排布置。

通过连贯组合两种材料的实施方式，填充物的表面份额和几何形状也可以改变。如果该触点件由分元件构成，则第一和第二材料的分元件并排在接触面内。该实施方式允许第二材料被第一材料包围，从而阻止第二材料的可能腐蚀，因为包围的第一材料起到滑动密封作用。这在将作为第二滑动偶件的转子例如通过第二材料的中间环导电接通至作为第一滑动偶件的定子的环形触点件的实施方式中简单实现，该中间环被两个与之邻接的第一材料外环包围。

借助第二材料的填充物的实施方式容许很多变的第二材料表面份额，确切说就表面份额的高度和分布而言。只要它们最好通过导电的第一材料相互电连接，也不能实现连贯的第二材料表面份额。在任何情况下如此构成所述表面份额，在两个滑动偶件相对运动的过程中总是提供足够大的接触面。也可利用环形填充物实现以上用环段描述的接触面。

在所述可能的实施方式中，该接触面可以是平面的，但也可以呈隆起形状，只要它对应于配合触点的表面，从而后者能贴靠前者运动。在此采取的带有作为活动触点的配对触点的第二滑动偶件的配置被任意选择以抽象区分这两个滑动偶件。当第一滑动偶件相对于第二滑动偶件运动或者两者都运动时，该滑动触点件显然按照相似的方式作用。

材料的选择、其组合和还有接触面形状主要取决于滑动触点件和与之逻辑关联的电接触参数的当前应用场合。例如技术人员知道作为滑动轴承材料的用于各种不同应用的有色金属合金，因为它们根据其组成提供截然不同的机械性能和还有电学性能。铜合金尤其是通过添加软金属如铅、锡、锌或铝而具有期望的改善滑动性能。铜锡合金和黄铜合金具有良好的滑动性能和在高耐磨性下的良好的防摩擦性能。

在滑动触点件的另一个实施方式中，可以调节出一致的压紧力，在一个触点环情况下调节出将触点件和进而接触面压到第一滑动偶件的配对接触面上的周向一致的压紧力，做法是该触点件通过至少一个固定元件如此与第一滑动偶件相连，即，该触点件被固定以防止相对于第一滑动偶件的移动并且可以在固定元件的作用方向上运动经过预定距离。在此实施方式中，该触点件通过最好均匀散布在触点件上的其中一个或多个所述固定元件被如此固定在第一滑动件上，即它不可移动但在该固定元件的作用方向能移动超过预定移动长度。在第二滑动偶件转动时，可以实现在回转的第二滑动偶件的转轴方向上的可移动性，其做法是触点环被轴向固定在定子上，因而触点环无法转动但可轴向移动。通过该可移动性，随时都保证了触点环压紧到自身运动的且一般通过外保持件来保持就位的滑动偶件上并且其强度例如可借助弹簧来调节。

表述“用于回转构件的滑动触点件的轴向和径向设计”应该在此总是涉及转子的转轴，除非另有明确说明。

只要根据另一个实施方式该触点件借助弹性夹紧机构例如弹簧以规定的力被压到配对接触面上，则即便运动不均匀例如在转子不均匀转动时，该压紧力也被均匀分散到整个接触面上。最好不仅多个固定元件和多个夹紧机构均匀散布在触点环周面上。通过调节该压紧力且尤其是环绕均匀的压紧力，即便磨损加剧，也可以总保证良好的电接触。

如果一个或多个导电的固定元件和/或一个或多个导电的夹紧机构均匀散布于触点环周围，则夹紧机构和/或固定元件可以除了其真正功能外还实现触点环的导电接通，尤其当电流密度较低时。在触点环的导电第一材料情况下，保证了所述固定元件和夹紧机构与触点环的良好接触。在介电第一材料或导电性太低的情况下，需要在所述固定元件和夹紧机构与第二材料之间的电连接。

上述实施方式尤其允许该触点环可直接借助冷却液如水被冷却，由此一来，不同于现有技术所用电炭地获得良好的触点副冷却并且排走可能有的磨屑。良好的冷却还允许提高最大可输送的与面积相关的电流强度。

在尤其用于回转的滑动偶件的滑动触点件的另一个实施方式中，触点环的接触面和在接触面旁经过的转子配对接触面具有相对于转子转轴的、在5°≤a≤85°范围内的锐角a。该触点副的两个面的这种锥形走向因其回转而造成转子定心，延伸经过触点环接触面。第二材料与良好导电的第一材料的组合支持该实施方式。或者，触点环直径可以在转子转轴方向上朝向转子增大或减小。

所述实施方式、其优点且尤其是可实现的高电流密度、更长的寿命和可能的直接水冷容许用于管状阴极的回转的滑动触点件被用在借助阴极雾化的涂覆装置中。在这样的装置中，所谓的馈给终端部件构成定子。借此来保持该管状阴极并且使之回转并馈给电压和冷却水。对于有效而均匀的涂覆结果，可用该滑动触点件获得的长时间均匀的电压馈电是尤其有利的。

附图说明

以下将结合这种带有馈给终端部件的管状阴极来示例性而非限制性地描述本发明，附图所示为：

图1A是本发明滑动触点件的实施方式的剖视图，示出了夹紧机构，

图1B是根据图1A的本发明滑动触点件的实施方式的细节图，示出用于将触点环压到转子上的夹紧机构，

图2以剖视图示出根据图1A和1B的滑动触点件的触点环，以及

图3是触点环实施方式的细节图，示出用于将触点环固定在定子上的固定元件。

附图标记列表

1 滑动触点件

2 第一滑动偶件，定子

3 第二滑动偶件，转子

4 转动方向

5 触点元件，触点环

6 底面

7 接触面

8 配对接触面

10 主体

11 衬垫

15 固定元件

16 紧固元件

17 套筒

18 钻孔

19 螺钉头

21 夹紧机构

22 孔

25 环

26 软接线

l_h 套筒长度

l_v 移动长度

具体实施方式

以下所述的构件只是为了说明本发明而被示意性示出的，未对尺寸精度或完整性提出要求。

在图1A中示出根据本发明的滑动触点件1的定子2，该滑动触点件具有触点环5和在其接触面7旁经过的转子3。在以下所述的实施方案中，定子2是管状阴极的馈给终端部件的位置固定的接管，其可转动支承该管状阴极并能用以实现给管状阴极供应电压和供应冷却剂至管状阴极内。转动方向4由箭头表示。该馈给终端部件也实现了管状阴极的回转驱动。这样的馈给终端部件的各实施方式是已知的并能以后面的滑动触点件1也是事后构成和运转。

滑动触点件1的主要构件是触点环5，为了更好地示出，在图2A和图2B单独示出触点环，因而所述组成部分在两个图中一致并具有相同的附图标记。

触点环5具有圆锥形横截面，因为其外径在轴向上变小。触点环5的环绕外周面构成滑动触点件1的环形接触面7。它相对于转子3的转轴具有约60°角度。滑动触点件1的也呈环形的配对接触面8在转子3转动时也贴靠接触面7。

触点环5由第一材料的主体10构成，在本实施例中是作为滑动轴承材料的黄铜，在其接触面7内作为具有低接触电阻的良好导电的接触材料形成齐平结束的由第二材料且在此实施例中是银构成的环形填充物11，其具有矩形横截面。如此构成填充物11，接触面7由良好导电的第二材料的中间条构成，其两侧分别设有良好导电的第一材料条。

触点环5在定子2上的安装借助多个均匀散布在触点环5周围的固定元件(未示出)来实现，所述固定元件固定触点环5以防止相对于定子2扭转并以具有规定移动长度的轴向自由度被固定在定子2上。

图1B示出触点环5的局部，触点环5的接触面7以该局部被压到转子3的接触面8上且触点环5被电接通。对于第一功能，也均匀散布在触点环5周围地在触点环5和定子2之间设有多个夹紧机构21。每个夹紧机构21以扭簧形式构成，其在一侧压入触点环5的朝向定子2的底面6内的孔22中，在另一侧压入定子2内的相应孔22中，同时以规定力将触点环5压到转子3上。在这里，根据定子2设计，例如在定子2和触点环5之间的片簧或盘簧的替代实施方式也是可行的。

在本实施例中，第二材料的填充物11的导电接通通过导电的定子2和多个且在本实施例中是两个均匀散布在触点环5周围的且以环25被固定在定子2上的软接线26来实现。软接线26被固定在该触点环5上的除接触面7外的其它面上，因而它通过其导电主体10与填充物11电连接。在所示的实施方式中，定子2是用于提供待传递至接触面7的电压的导电体。或者，也可以在定子2上或定子内形成单独的导电体。

图2示出处于拆卸状态的具有主体10和填充物11的触点环5。结合位于所述环的可见的凹陷中的孔22和钻孔(未示出)，可以清楚看到固定元件(未示出)和夹紧机构(未示出)的相对位置以及可以看到软接线26的布置。

图3示出用于如此将触点环5固定在定子2上的固定元件15的设计，即，相对于定子2阻止触点环5扭转但允许有规定移动长度的轴向运动。每个固定元件15包括一个紧固元件16，在此实施例中是螺钉，螺钉被拧动穿过可移动地设置在轴向延伸的钻孔18中的套筒17，直到被拧入定子2中。通过这种方式阻止触点环扭转。该螺钉具有螺钉头19，螺钉头直径大于套筒17的内径，因而套筒17通过螺钉拧紧被压到定子2上。通过套筒17长度l_h在螺钉拧紧状态下也突出到钻孔18外一个值l_v，触点环5可在套筒17上恰好移动该值l_v。螺钉头19在此实施例中限定轴向移动长度l_v。在此实施例中，该螺钉借助螺钉头凹窝沉埋在触点环5内，以缩短螺钉长度并且不使螺钉头19超出触点环5。

或者，也能不同地设计和限制触点环5的可移动性，例如通过可供触点环在其上滑动的销和作为移动长度l_v终点的止挡。

Claims (10)

1.一种滑动触点件，该滑动触点件用于在该滑动触点件(1)的第一滑动偶件(2)和该滑动触点件(1)的第二滑动偶件(3)之间产生电接触，其中所述第一滑动偶件(2)具有导电体和电接触面(7)，所述第二滑动偶件(3)包括配对电接触面(8)，该配对电接触面在所述第二滑动偶件(3)相对于第一滑动偶件(2)运动时能贴靠到所述第一滑动偶件(2)的电接触面(7)上以产生所述电接触，其特征在于，所述滑动触点件(1)包括作为主要组成部分的由滑动轴承材料的第一材料构成的触点元件(5)，在所述触点元件(5)上形成所述电接触面(7)，所述接触面在局部由导电的第二材料构成，所述第二材料与周围的第一材料表面平齐地布置并且与所述导电体电连接，并且所述第二材料的导电能力高于所述第一材料。

2.根据权利要求1所述的滑动触点件，其特征在于，所述第一材料是有色金属合金，优选是铜合金。

3.根据前述权利要求中任一项所述的滑动触点件，其特征在于，所述第二材料是贵金属或半贵金属。

4.根据前述权利要求中任一项所述的滑动触点件，其特征在于，所述电接触面(7)的通过所述第一材料构成的部分和/或所述电接触面(7)的通过所述第二材料构成的部分分别形成连贯的表面。

5.根据前述权利要求中任一项所述的滑动触点件，其特征在于，所述触点元件(5)利用至少一个固定元件(15)与所述第一滑动偶件(2)相连接，使得所述触点元件(5)被固定以避免相对于所述第一滑动偶件(2)移动并且能在预定的移动长度(l_v)范围内在所述固定元件(15)的作用方向上移动。

6.根据权利要求5所述的滑动触点件，其特征在于，所述触点元件(5)借助柔性夹紧机构(21)以规定的力被压紧到所述配对电接触面(8)上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的滑动触点件，其特征在于，所述触点元件(5)能直接借助冷却液冷却。

8.根据前述权利要求中任一项所述的滑动触点件，其特征在于，所述第二滑动偶件(3)是转子，所述第一滑动偶件(2)是定子。

9.根据权利要求8所述的滑动触点件，其特征在于，所述接触面(7)和配对电接触面(8)相对于所述转子(3)的转轴所具有的锐角a在5°≤a≤85°范围内。

10.根据权利要求8或9所述的滑动触点件，其特征在于，所述第二滑动偶件(3)是管状阴极，所述第一滑动偶件(2)是支承阴极雾化装置的管状阴极的支座。