CN113994551A - 电刷保持件与配合在一起的支承杆装置 - Google Patents

Abstract

一种用于旋转电机的滑环组件的电刷组件(100)，该电刷组件包括：‑至少一个电刷保持件(120)，所述电刷保持件限定有至少一个笼状件，至少一个电刷(103)能够以可滑动的方式接纳到笼状件中；‑至少一个杆装置(101)，杆装置包括由绝缘材料制成的至少一个部件，并且沿着第二轴线(D2)延伸，第二轴线的方向具有平行于第一轴线的分量，杆装置用于支承电刷保持件，其中，杆装置和电刷保持件中的一者限定有至少一个凹部(121)，电刷保持件和杆装置中的另一者包括定尺寸成接纳到凹部中的部分、即所述配合部分(105)，所述凹部由第一壁(123、124)限定，第一壁布置成当所述配合部分被接纳在所述凹部中、电刷保持件在平行于第二轴线的纵向方向上沿着所述杆装置被驱动时抵靠配合部分，所述凹部由第二壁(122)限定，第二壁布置成当所述配合部分被接纳在所述凹部中、电刷保持件在围绕第二轴线的切向方向上被驱动时抵靠配合部分。

Description

电刷保持件与配合在一起的支承杆装置

技术领域

本发明涉及旋转电机例如发电机的固定元件与移动元件之间的电流传递，更具体地涉及滑环单元的电刷组件。

背景技术

图1是现有技术电刷组件的分解图，其中，电刷保持件1安装在部分圆形(例如半圆形)的金属板(所述摇杆)2、2’、2”上。

每个电刷保持件限定笼状件，电刷6以可滑动的方式接纳到笼状件上，并且电刷保持件包括弹簧元件7，该弹簧元件7推动该电刷6使得电刷6的端部抵靠导电环——也称为滑环——的筒形表面5滑动。电流通过电刷6流动至导电环5/从导电环5流动通过电刷6。流动通过电刷6的电流也流动通过其上安装有相应的电刷保持件1的摇杆2、2’或2”。

每个摇杆2、2’、2”对应于相。

摇杆2、2’、2”由绝缘钢螺栓3支承，绝缘钢螺栓3的端部接纳在绝缘体4中。

绝缘体4可以由团状模塑料(BMC)材料制成。

因此，摇杆2、2’、2”彼此电绝缘。

由于电刷保持件1安装到摇杆2、2’、2”上，使电刷冷却可能相对难以实现。

图2是另一现有技术电刷组件的分解图，其中，每个电刷保持件12被夹持到连接杆13上，因此允许使组件更容易冷却。

每个连接杆13具有圆形截面并且每个电刷保持件通过双夹持系统安装到杆上。

每个连接杆13包括由绝缘管环绕的钢螺栓。绝缘管可以由玻璃胶布板制成。

此外，绝缘盘15可以设置在相之间以增加爬电距离。

流动通过每个电刷的电流也流动通过连接到电刷12上的导线(未示出)。这些导线由导线支架16支承。

存在对允许均匀冷却和快速安装两者的电刷组件的需要。

发明内容

提供了一种用于旋转电机的滑环组件的电刷组件，该电刷组件用于支承与滑环组件的导电环的筒形表面电接触的至少一个电刷，电刷组件和导电环中的一者具有围绕沿着纵向方向延伸的第一轴线的旋转运动，电刷组件包括：

-至少一个电刷保持件，所述电刷保持件限定有至少一个笼状件，至少一个电刷可以以可滑动的方式接纳到笼状件中，所述电刷保持件包括弹簧元件，弹簧元件布置并且安装成当所述电刷被接纳在笼状件中时将力施加到电刷上以推动所述电刷抵靠导电环的筒形表面，所述力具有与关于第一轴线的径向方向平行的分量；

-至少一个杆装置，杆装置沿着第二轴线延伸，该第二轴线的方向具有与第一轴线平行的分量，杆装置用于支承电刷保持件，

其中，

杆装置和电刷保持件中的一者限定有至少一个凹部，

电刷保持件和杆装置中的另一者包括定尺寸成接纳到凹部中的部分、即所述配合部分，

所述凹部由第一壁限定，第一壁布置成当所述配合部分被接纳在所述凹部中、电刷保持件在平行于第二轴线的纵向方向上沿着所述杆装置被驱动时抵靠配合部分，

所述凹部由第二壁限定，第二壁布置成当所述配合部分被接纳在所述凹部中、电刷保持件在围绕第二轴线的切向方向上围绕所述杆装置被驱动时抵靠配合部分。

旋转电机可以为同步电机或异步电机。

旋转电机例如可以包括双馈电机。

旋转电机可以构造为马达或发电机。

旋转电机可以布置成用于功率传输或者用于信号传输。

电流可以为交流电流(AC)或直流电流(DC)。

旋转电机可以用于风力涡轮机、蒸汽轮机、燃气轮机、升降机、破碎机、通风机、泵、交流发电机等。

导电环和/或电刷组件可以旋转，前提是导电环与电刷之间存在相对旋转运动。

电刷可以包括分流器、端子和/或由石墨、金属和/或其他成分制成的块。

替代性地，电刷可以为纤维电刷。

杆装置可以安装到围绕导电环的至少一部分的环形支承件上。例如，环形支承件例如可以包括圆形区段金属板。

杆装置可以有利地布置成使得：在杆装置的长度的至少80％上，对于杆装置在垂直于第二轴线的各平面中的截面中的每个截面，杆装置在该截面中的最高尺寸小于杆装置在该截面中的最小尺寸的3倍、有利地小于杆装置的最小尺寸的两倍、有利地小于杆装置的最小尺寸的150％。也就是说，杆元件可以相对较厚以便能够承受电刷保持件的重量。

杆装置可以有利地仅包括单个杆元件。该杆元件因此沿着第二轴线延伸。

杆元件可以限定有凹部和配合部分中的一者。

替代性地，杆装置可以包括以可移除的方式组装在一起的多个件。

例如，杆装置可以包括沿着第二轴线纵向延伸的杆和以可移除的方式安装到该杆上的至少一个支承元件。

杆沿着其整个长度可以具有圆形截面或者不具有圆形截面。

有利地，至少一个支承元件可以限定杆装置的凹部或配合部分，即电刷保持件经由安装到杆上的该支承元件而与杆装置配合。

有利地，安装到杆上的至少一个支承元件可以由绝缘材料制成。

替代性地，安装到杆上的至少一个支承元件可以包括至少一个金属部件和至少一个绝缘部分，例如可以包括限定有凹部或配合部分的部分。

当杆沿着其整个长度具有圆形截面时，至少一个支承元件可以设置成被夹持到该杆上。

杆可以由金属例如钢制成，从而允许提高机械阻力，或者杆可以不由金属例如钢制成。例如，杆可以由诸如塑料的绝缘材料制成。

当杆沿着其整个长度的截面不是圆形时，杆可以有利地布置成与至少一个支承元件相配合，例如借助于其他凹部/配合部分系统而与至少一个支承元件相配合。

电刷保持件安装到杆装置上。

电刷保持件可以安装到杆装置的周缘上，而不是安装在杆装置的纵向端部中的一个端部处。

电刷保持件可以限定有单个笼状件或多个笼状件，例如两个或四个笼状件。

弹簧元件例如可以包括板簧、悬臂弹簧、扭力弹簧或者其他弹簧。

第一轴线和第二轴线例如可以平行或大致平行(角度偏差小于20°，有利地小于10°)。

第一壁和/或第二壁可以有利地是光滑的，即没有螺纹。

杆装置(或者电刷保持件)的凹部在电刷保持件(或者杆装置)的配合部分位于凹部内的情况下由用于限制电刷保持件(或者相应地，杆装置)的运动的至少两个壁进行限制：第一壁用于阻挡沿平行于第二轴线的方向被驱动的电刷保持件，并且第二壁用于当电刷保持件沿切向方向被驱动时阻挡电刷保持件。

凹部可以朝向具有与就第一轴线和/或第二轴线而言的局部径向方向平行的分量的方向敞开，如果凹部被限定在杆装置内、例如被限定在杆元件内，则凹部在具有与就第二轴线而言的局部径向方向平行的分量的方向上敞开。如果凹部被限定在电刷保持件内，则当电刷保持件以配合部分接纳在凹部内的方式安装在杆装置上时，凹部在具有与就第二轴线而言的局部径向方向平行的分量的方向上敞开。也就是说，在这两种情况下，电刷保持件当在杆装置上安装时被从旁侧引入。

这种电刷组件可以允许相当容易且快速地安装和调整电刷保持件，因为与图2的电刷组件相比可以存在较少的径向和纵向的调整，在图2的电刷组件中，电刷保持件可以安装到连接杆上的任何位置处。

此外，电刷组件因其结构而可以比图1中的电刷组件更容易均匀冷却。

此外，电刷组件可以包括较少数目的件，并且电刷组件的设计可以相对简单。

此外，电刷可以相当容易地进行更换。

此外，可以相对容易地实现标准化。

有利地，凹部和配合部分可以具有互补部段，即，配合部分在于纵向方向(即，平行于第一轴线和/或第二轴线的方向)以及切向方向(即，与围绕第一轴线或第二轴线的旋转相切的局部方向)上没有任何游隙(除了组装间隙)的情况下被接纳。

有利地，凹部(在与具有径向分量的方向垂直的平面中)可以具有非圆形的截面，即，不可能使配合部分在凹部内旋转。

有利地，凹部可以限定有彼此相对的两个第一壁，从而(在电刷保持件和杆装置中的另一者的配合部分已接纳在所述凹部中时)允许当电刷保持件在沿着第二轴线的两个方向上沿着所述杆装置被纵向地驱动时阻挡电刷保持件。因此，根据接纳在凹部中的配合部分的(沿着纵向方向的)尺寸以及两个第一壁之间的距离的(沿着纵向方向的)尺寸，可能的纵向运动被限制于相对短的范围，例如限制于小于一厘米或小于一毫米的游隙。

替代性地，凹部可以包括单个第一壁，即，为了将电刷保持件安装在杆装置上，技术人员推动配合部分抵靠该第一壁，使得不存在纵向调整。

至少一个第一壁可以有利地具有至少一个局部法向量(即，在平面壁的情况下该平面壁的法向方向)，该局部法向量具有沿着第二轴线的分量(在凹部被限定在电刷保持件中的情况下当电刷保持件安装在杆装置上时)。例如，局部法向量或法向方向可以与第二轴线平行或大致平行(角度偏差小于30°，有利地小于15°)。

至少一个第一壁可以有利地包括平面部分，平面部分的法向方向具有沿着第二轴线的分量(在凹部被限定在电刷保持件中的情况下当电刷保持件安装在杆装置上时)，例如该法向方向可以与第二轴线平行或大致平行。

至少一个第二壁可以布置成使得其局部法向量中的至少一个法向量(即，在平面壁的情况下该平面壁的法向方向)具有沿着对应局部切向方向的分量(当电刷保持件安装在杆装置上时—如果电刷保持件限定有凹部的话)。

例如，至少一个第二壁可以是平面的。

至少一个第二壁可以有利地纵向延伸(当电刷保持件安装在杆装置上时—如果电刷保持件限定有凹部的话)。

至少一个第二壁可以布置成使得其局部法向量中的至少一个法向量(即，在平面壁的情况下该平面壁的法向方向)具有不平行于对应局部径向方向的分量，特别是当所述至少一个第二壁纵向地延伸时。

例如，至少一个第二壁可以既纵向又径向地延伸。

例如，凹部可以限定有从凹部的底部直立且彼此相对的两个第二侧壁，从而(当电刷保持件和杆装置中的另一者的配合部分已接纳在所述凹部中时)允许当电刷保持件在两个切向方向上沿着所述杆装置被切向地驱动时阻挡电刷保持件。因此，根据电刷保持件的接纳在凹部中的配合部分的(沿着切向方向的)尺寸以及两个第二壁之间的距离的(沿着切向方向的)尺寸，可能的切向运动可以被限制于相对短的范围，例如限制于小于一厘米或小于一毫米的游隙。

第一壁和/或第二壁可以为沿下述方向从凹部的底壁直立的侧壁：所述方向具有平行于径向方向和/或平行于与底壁垂直的方向的分量(当电刷保持件安装在杆装置上时—如果电刷保持件限定有凹部的话)。

凹部例如可以由防止纵向和切向运动的壁所围绕。

在实施方式中，至少一个第二壁可以为凹部的底壁。

该底壁可以与凹部的开口相对。

该底壁可以包括至少一个法向量，该法向量具有沿着对应局部切向方向的分量(当电刷保持件安装到杆装置上时、如果凹部限定在电刷保持件内的话)，以防止切向运动。

(在凹部限定在电刷保持件内的情况下，当电刷保持件安装到杆装置上时)该底壁在垂直于第二轴线的平面中可以具有非圆形截面、例如平面截面、V形截面等，从而禁止配合部分的切向运动，特别是当配合部分具有与底壁相匹配的端部例如平面端部、倒V型端部等时禁止配合部分的切向运动。

杆装置或电刷保持件的配合部分可以包括分别从杆装置或电刷保持件的其余部分向外的端壁的至少一个端表面。

配合部分可以包括分别从该端表面朝向杆装置或电刷保持件的其余部分直立的侧壁。

有利地，配合部分布置成使得当配合部分被接纳在凹部内时配合部分的端表面与凹部的至少一个底壁处于表面接触。特别地，配合部分的侧壁高到足以使端表面与凹部的底壁接触。

在后一种实施方式中，其中，至少一个底壁阻止切向运动，凹部可以由侧壁围绕，侧壁中的一些侧壁可能也允许防止切向运动，或者替代性地，凹部仅具有从底壁直立的至少一个第一壁。

凹部的壁和/或配合部分的壁可以在其间形成边缘，或者替代性地，可以形成圆角或倒圆边缘。

凹部可以限定在电刷保持件内，在这种情况下，杆装置、例如杆元件或安装到圆形杆上的支承元件，可以限定有可以接纳在电刷保持件的凹部内的突出部分。突出部分可以从杆装置的杆表面突出并且可以沿具有关于第二轴线的径向分量的方向延伸。

替代性地，凹部可以限定在杆装置内。

例如，凹部可以限定在杆装置的两个件的相对的壁之间。在另一示例中，杆装置可以包括限定有该凹部的单个杆元件。

当凹部限定在杆装置内时，电刷保持件的配合部分例如可以为从电刷保持件的其余部分突出的突出部分的至少一部分或者为电刷保持件的本体的一部分。在后一种情况下，沿着电刷保持件的接纳在凹部内的部分的纵向方向的尺寸等于电刷保持件本身的沿着纵向方向的尺寸。

当杆装置限定有凹部时，有利的是，在杆装置的垂直于第二轴线的平面中的任何截面中，凹部的面积不代表该截面的面积的多于30％，从而避免以相对空的截面削弱杆装置。

特别地，凹部可以不是通过杆装置的主杆部段延伸的贯穿开口。

有利地，对于由凹部占据的在垂直于第二轴线的平面中的每个截面，凹部可以不到达杆装置的该截面的重心。

例如，当凹部朝向重心延伸时，凹部的底部可以比该重心靠前，例如凹部的深度小于重心的深度的80％、有利地小于50％。

例如，凹部可以限定在重心的旁侧、有利地限定在主杆部段的旁侧部，从而避免以空的空间削弱该主杆部段。

凹部的深度可以小于杆装置的(在垂直于第二轴线的平面中并且在与凹部的纵向位置相对应的纵向位置处的)截面的最高尺寸，例如，凹部可以占据杆装置的(在垂直于第二轴线的平面中并且在与凹部的纵向位置相对应的纵向位置处的)截面的最高尺寸的低于50％，有利地低于30％。

在杆装置或电刷保持件限定有将被接纳到凹部中的突出部分的情况下，该突出部分和凹部可以具有互补的非圆形截面。

有利地，限定在杆装置或电刷保持件上的突出部分分别相对于杆装置或电刷保持件的其余部分是不可移动的。例如，杆装置或电刷保持件可以由单个件制成(除了用于电刷保持件的通常为单独元件的弹簧元件)。

例如，凹部和/或配合部分可以具有柱形形状、截头锥形形状，在这两种情况下均具有下述轴线：轴线具有与关于第二轴线的径向方向平行的分量或其他。例如，凹部可以限定有位于凹部的底部处的第二壁。

在正柱形形状或正截头锥形形状、即轴线垂直于基部的情况下，柱体或(对应于截头锥形形状的)锥体的基部可以不是圆形的。例如，基部可以是椭圆形、矩形或其他形状，从而禁止配合部分在凹部内旋转或者凹部围绕配合部分旋转。

有利地，杆装置可以包括由绝缘材料制成的至少一部分，从而允许提高抗腐蚀性能。

绝缘材料例如可以包括塑料或复合材料，例如玻璃纤维增强聚酯模塑料(BMC)。BMC是有利的，这还因为它的热变形温度、例如为200°或更高，该热变形温度比滑环单元的典型温度高得多。

绝缘材料和杆装置的设计可以被选择成承受高电压、例如高于400V或者高于600V的高压力，同时保持绝缘。

有利地，杆装置可以包括在重量上多于10％、例如在重量上多于50％、例如在重量上多于90％的绝缘材料，有利地包括在重量上多于95％、例如100％的绝缘材料。

有利地，杆装置可以包括在体积上多于25％、例如在体积上多于70％、例如在体积上多于90％的绝缘材料，有利地包括在体积上多于95％、例如100％的绝缘材料。

在示例中，杆元件可以包括芯。该芯可以有利地由金属制成。该芯可以有利地在该芯的长度的至少一部分上、优选地在该芯的整个长度上由绝缘材料覆盖。

有利地，杆元件可以由绝缘材料制成。

例如，杆元件可以包括在重量上多于10％、例如在重量上多于50％、在重量上多于90％的绝缘材料，有利地包括多于95％、例如100％的绝缘材料，从而允许提高抗腐蚀性能、致密性和各相之间的绝缘。这在暴露于雾盐的情况下可以特别有益。

例如，杆装置可以包括在体积上多于25％、例如在体积上多于70％、例如在体积上多于90％的绝缘材料，有利地包括在体积上多于95％、例如100％的绝缘材料。

杆元件可以有利地包括单个绝缘件，即使在被设计成支承多个电刷保持件时也是如此。

杆装置、例如杆元件或更一般地杆装置的由绝缘材料制成的部分，例如可以通过塑料的注射模制或通过其他制造工艺、例如冲压、3D打印、机加工等来制造。

技术人员将会根据制造工艺、期望电压值等来选择绝缘材料。

有利地，并且特别地当杆装置包括金属部分时，电刷组件可以布置成使得将电刷保持件安装在杆装置上的这个事实本身不允许创建用于使可能流动通过电刷的电流还(轴向地、即沿第二轴线的方向或全部方向)流动通过杆装置的路径。需要解决利用导线进行电连接的问题。

有利地，杆装置可以布置成使得：当杆装置支承电刷保持件时，杆装置的金属部分不可能电接触电刷保持件或电刷。即，杆装置可以布置成使得：当杆装置支承电刷保持件时，杆装置的接触电刷保持件和/或电刷的表面由绝缘材料制成。

特别地，由杆装置限定的凹部或配合部分可以由绝缘材料制成。

有利地，安装有支承元件的杆元件或金属杆可以包括至少一个金属部分，例如由绝缘材料例如塑料包围的一根或数根导线、金属筒等。绝缘材料可以是安装在金属部分上的附加元件的一部分，附加元件例如是以可移除的方式安装在金属杆上的支承元件。在另一实施方式中，绝缘材料可以应用、例如模制在金属部分上。

例如，杆元件可以通过以下步骤进行制造：

(a)提供由绝缘材料制成的杆、例如柱形杆，

(b)将至少一个金属部分、例如至少一根导线安置到杆上，同时如果存在数个金属部分的话则将每个金属部分与其他金属部分保持距离，

(c)利用绝缘材料例如塑料将杆和金属部分的组件包覆模制成包围金属部分的长度，并且布置模子，使得模制绝缘材料限定出凹部或配合部分、例如突出部分。

当提供了多个金属部分时，绝缘材料因此可以允许使各金属部分彼此绝缘。

有利地，杆装置和电刷保持件中的至少一者可以限定用于将电刷保持件沿具有关于第二轴线和/或第一轴线的径向分量的方向导引的导引装置。因此，导引装置允许电刷保持件的径向调整。由于杆装置可能离导电环不远，因此可以调整从电刷保持件到导电环的柱形表面的距离。

特别地，电刷组件可以布置成使得：当杆装置已安装时，导引装置允许将电刷保持件沿与关于第一轴线或第二轴线的径向方向相对靠近(角度偏差小于20°、有利地小于10°)的方向导引。

在实施方式中，在凹部具有平面底壁的情况下，导引装置可以允许将电刷保持件沿与底壁的平面内的方向平行或者相对靠近(角度偏差小于20°、有利地小于10°)的方向导引。

导引装置可以包括相对于彼此滑动的阳型元件和阴型元件，这些元件中的一者由杆装置、例如由杆元件进行限定，并且另一者由电刷保持件进行限定。

例如，导引装置可以包括凹槽。

在实施方式中，导引装置可以包括限定在杆装置内的凹槽。

在另一实施方式中，导引装置可以包括限定在电刷保持件内的凹槽。

导引装置可以包括适于以可滑动的方式接纳在凹槽内的舌状部。

例如，导引装置可以包括限定在电刷保持件中(或在杆装置中)的凹槽和从杆装置的其余部分(或者，相应地，从电刷保持件)突出的舌状部。

在实施方式中，阴型元件可以限定在杆装置内。阴型元件可以从电刷保持件突出，或者替代性地，阴型元件可以是电刷保持件的本体的一部分。

例如，凹部可以形成由底壁和从底壁直立的两个相对的侧壁所限定的凹槽。即，凹部还在单个端部处或两个端部处朝向平行于或大致平行于两个相对的第一壁的侧向方向敞开。

电刷保持件和/或杆装置可以布置成允许将电刷保持件锁定到杆装置上，例如，电刷保持件和/或杆装置可以限定有用于接纳螺钉或螺栓的螺纹杆的孔、例如通孔。

螺纹杆可以有利地由金属制成。

电刷组件当然可以包括除螺纹杆之外的其他锁定装置。

有利地，杆装置可以布置成机械地支承用于功率和/或数据分配的装置，例如：

-杆装置、例如杆元件，可以具有对下述支承件进行限定的形状：这些支承件用于待安装在这些支承件上的导线、端子线缆、连接元件、导电板和/或其他，以及/或者

-功率/数据分配装置、例如金属插入件，可以结合到杆装置中，例如结合到杆元件中。

因此，布线路径可以非常易于安装。

如果功率/数据分配装置结合到杆元件中，则可以通过将绝缘材料围绕功率/数据分配装置的一部分进行模制来制造杆元件。

功率/数据分配装置例如可以包括金属插入件、金属线、印刷电路板(PCB)等。

有利地，电刷组件还可以包括在垂直于下述线的平面中延伸的至少一个至少部分圆形导电板：该线具有平行于第一轴线和第二轴线的分量，该线例如是平行或大致平行(角度偏差小于20°、有利地小于10°)于第一轴线和/或第二轴线的线。

至少部分圆形导电板可以为圆区段导电板、即该至少部分圆形导电板在360°上延伸，或者该至少部分圆形导电板可以为部分圆形导电板。在后一种情况下，该至少部分圆形导电板可以例如从20°延伸至359°，有利地从30°延伸至300°、例如从40°延伸至120°。

有利地，电刷组件可以布置成使得流动通过电刷的电流也流动通过相应的至少部分圆形导电板。因此，功率连接可以相对简单。

有利地，当电刷组件包括多个至少部分圆形区段导电板时，这些至少部分圆形区段导电板可以彼此电隔离。特别地，每个至少部分圆形导电板可以对应于一相。

有利地，至少一个杆装置可以布置成至少部分地支承至少一个至少部分圆形导电板。例如，杆装置、例如杆元件或安装到杆上的支承元件，可以限定有例如垂直于第二轴线延伸的直立壁，直立壁限定有用于机械固定至至少部分圆形导电板的孔。例如，杆元件可以被模制成限定有这些具有孔的直立壁。

例如，至少一个至少部分圆形导电板可以由至少一个(并且可能数个)绝缘支承杆(与杆装置不同)支承，该绝缘支承杆沿平行或大致平行(角度偏差小于20°，有利地小于10°)于第一轴线和/或第二轴线的方向延伸。

这个/这些绝缘支承杆可以提供改进的抗径向振动能力。

替代性地，至少一个至少部分圆形导电板可以仅由至少一个杆装置支承。

在另一实施方式中，至少一个至少部分圆形导电板不能由机械地支承电刷保持件的任何杆装置机械地支承。所述至少一个至少部分圆形导电板例如可以仅由专用的绝缘支承杆机械地支承。

至少部分圆形导电板可以比现有技术中的摇杆薄且轻，因为电刷保持件由杆装置机械地支承。

有利地，电刷组件还可以包括至少一个连接元件，该连接元件布置成用于在连接元件上安装多个导线(有利地，以可移除的方式、例如借助于螺钉)以便彼此电接触。

有利地，所述至少一个连接元件可以安装到至少一个杆装置上，例如安装到杆元件上或者安装到在杆上安装的支承元件上。至少一个杆装置因此可以布置成机械地支承连接元件。

有利地，杆装置可以限定有与该杆装置所限定的至少一个凹部或配合部分靠近(例如相距小于20厘米，有利地小于10厘米)的至少一个平面部分。

平面部分可以有利地具有其法向方向，该法向方向具有沿关于第二轴线的径向方向的分量，例如该法向方向平行或大致平行于径向方向。

有利地，平面部分可以限定用于接纳例如螺钉或螺栓和螺母的至少一个孔并且优选地数个孔。

这种平面部分可以允许容易地将连接元件固定到杆装置上。

有利地，至少一个连接元件可以安装到杆装置的至少一个相应的平面部分上。

有利地，连接元件的至少一根导线还通过其另一端部(有利地以可移除的方式、例如借助于螺钉或螺栓和螺母)连接至相应的电刷。

因此，对客户来说，安装导线可以相当容易地进行。没有必要调整导线的长度。

有利地，平面部分可以具有与杆装置还限定的凹部/配合部分相同的纵向位置。有利地，杆装置可以在至少一个纵向端部处、优选地在单个端部处包括固定装置，固定装置布置成用于固定到支承件上，例如，用于螺钉或螺栓的螺纹杆的至少一个槽并且优选地数个槽或者至少一个孔并且优选地数个孔。

螺纹杆可以有利地由金属制成。

具有多个固定装置可以允许防止杆装置的旋转。

有利地，固定装置可以布置成允许在单一位置处并且以关于支承件的单一角度进行固定。即，在安装电刷组件时不需要调整。

电刷组件可以包括至少一个支承件、例如圆形支承件、由用户提供的发电机毂等，杆装置固定到所述至少一个支承件上。

具有单个支承件、例如在垂直或大致垂直于第一轴线和/或第二轴线的平面中延伸的板，允许通过轴向通风更容易地冷却。此外，件的数目可以相对较小，因此安装可以更简单。

有利地，杆装置、例如杆元件，可以限定有由外壁限定的腔，该外壁限定有至少一个通孔并且优选地数个通孔。即螺钉或螺栓的螺纹杆可以穿过该孔。

有利地，电刷组件还可以包括金属板，金属板定尺寸成接纳在该腔内，并且金属板在当金属板被接纳在腔内时与外壁的通孔的位置对应的位置处限定有至少一个孔并且优选地数个孔、优选地为通孔。因此，螺纹杆可以在金属板上施加作用，从而确保加强固定。

由这个/这些螺纹杆固定的件例如可以是支承件、连接元件或电刷保持件。

有利的是，这个件由金属制成，因为这个件与螺纹杆之间的金属接触——在腔的外壁的外侧部上——以及螺纹杆与腔内的金属板之间的金属接触。

例如，杆装置可以在其端部中的至少一个端部处并且优选地在单个端部处限定有腔，用于与金属支承件、例如毂的固定。

例如，杆装置可以在其突出的配合部分中的每个配合部分处限定有腔，用于对相应的电刷保持件的固定。螺纹杆允许将电刷保持件锁定到杆装置上。

电刷保持件可以由金属制成，并且可以利用绝缘层进行覆盖。

还提供了滑环组件，该滑环组件包括如上所述的至少一个电刷组件和具有筒形表面的至少一个导电环。

滑环组件可以包括单个环/电刷组件或者多于一个的环/电刷组件，例如，如果存在三个相，则为三个环/电刷组件。

如果提供多个环/电刷组件，则滑环组件可以包括导电环之间的绝缘装置、例如导电环之间的绝缘盘。

滑环组件和/或电刷组件可以布置成承受经由滑环和电刷的高功率传递，该高功率例如大于10kW，优选地大于100kW，有利地大于500kW、例如大于1MW。

滑环组件和/或电刷组件可以布置成承受高电压，例如大于400V或者大于600V。例如，滑动接触处的电压可以在220V与12000V之间的范围内、例如在220V与2700V之间的范围内，有利地在600V与1000V之间。

滑环组件可以包括单个杆装置或者数个杆装置。

对于每个杆装置，单个电刷保持件可以安装到该杆装置上，或者替代性地，数个电刷保持件可以安装到该杆装置上，例如，每个相对应一个电刷保持件。电刷保持件可以安装在杆装置的不同位置处、例如不同纵向位置处。

杆装置在沿着一个或数个导电环的第二轴线的方向上延伸。如果提供了多个导电环，则导电环沿着第一轴线对准，杆装置可以有利地沿着多个导电盘延伸以便能够支承用于与导电环中的每一个导电环滑动接触的多个电刷保持件。

在杆装置仅包括杆元件的情况下，该杆元件在沿着一个或数个导电环的第二轴线的方向上延伸。如果提供了多个导电环，则导电环沿着第一轴线对准，杆元件可以有利地沿着多个导电盘延伸以便能够支承用于与导电环中的每一个导电环滑动接触的多个电刷保持件。

当杆装置布置成使得多个电刷保持件可以被安装到该杆装置上时，杆装置可以布置成使得杆装置的由绝缘材料制成的部分(可能地，连同其他绝缘装置、比如由塑料制成的电刷保持件)允许接纳在多个电刷保持件中的一个电刷保持件中的至少一个电刷与接纳在多个电刷保持件中的另一电刷保持件中的至少一个电刷电绝缘。即，杆装置允许使电刷与不同的电刷保持件绝缘，例如使各相绝缘。

对于多个电刷保持件中的每个电刷保持件，电刷组件可以为流动通过接纳在该电刷保持件中的电刷的电流限定相应的路径。杆装置的由绝缘材料制成的部分可以允许使该路径与所述多个电刷保持件中的其他电刷保持件的路径电绝缘。

因此，多个电刷保持件可以安装成彼此相对靠近，从而允许调节紧凑性与电气绝缘。

杆装置的由绝缘材料制成的部分可以允许使对应于一个电刷保持件或对应于一个相的用于功率/数据分配的装置与对应于另一电刷保持件/相的用于功率/数据分配的装置电绝缘。

特别地，当杆装置布置成使得多个电刷保持件可以安装到该杆装置上时，杆装置还布置成支承用于功率/数据分配的装置(例如导线、弧形板、金属插入件等)，杆装置可以有利地布置成使得杆装置的由绝缘材料制成的部分(可能地，连同其他绝缘装置、比如由塑料制成的电刷保持件)允许使对应于一个电刷保持件的用于功率/数据分配的装置与对应于另一电刷保持件的用于功率/数据分配的装置绝缘。

例如，杆装置的导电部分不直接用于支持电流流动，即流动通过电刷的电流不流动通过杆装置，或者电流强度的少于10％流动通过杆装置。例如，杆装置可以完全由绝缘材料制成，并且电流经由例如导线、摇杆等其他装置流动，这些装置可以安装或者不安装到杆装置上。在另一示例中，杆装置可以包括金属部件例如金属杆以及在该金属部件与电刷保持件之间的由绝缘材料制成的部件，电刷组件布置成使得没有电流流动通过杆装置的金属部件。

在另一实施方式中，杆装置可以包括功率/数据分配装置，例如，只要对于一个相的功率/数据分配装置与对应于另一相的分配装置(通过杆装置的由绝缘材料制成的部分)电绝缘，则金属插入件或导线可以嵌入到杆装置中。

杆装置可以包括金属部件，从而允许提高机械阻力，并且/或者为电流提供直接支持。

在一些实施方式中，杆装置的金属部件可以起机械作用，或者可以起电气作用。例如，可以安装有一个或多个支承元件的柱形金属杆可以不用于直接支持电流流动，但该柱形金属杆由于其高的机械阻力而是有利的。根据另一示例，可以使用嵌入的导线——该导线实际上不提供机械阻力——来支持电流的流动。

除非提供其他范围，否则“大致平行”意味着角度偏差小于15°、有利地小于10°。

附图说明

参照附图并通过示例的方式对本发明进一步详细地说明，在附图中，

图1示意性地示出了根据现有技术的系统。

图2示意性地图示了根据现有技术的另一系统。

图3图示了根据本发明的实施方式的示例性滑环组件。

图4图示了用于图3的滑环的示例性电刷组件。

图5图示了根据本发明的实施方式的用于电刷组件的示例性电刷保持件。

图6图示了根据图4的实施方式的用于电刷组件的示例性杆元件。

图7示出了近似于图5的电刷保持件的电刷保持件的一部分。

图8是图7的电刷保持件以及根据本发明的实施方式的用于电刷组件的杆元件的配合部分的详细视图。

图9是根据本发明的实施方式的电刷组件的剖视图。

图10示出了图9的电刷组件。

图11示出了根据图9的实施方式的电刷组件。

图12图示了根据图9的实施方式的电刷组件。

图13图示了根据本发明的其他实施方式的示例性滑环组件。

图14为图13的滑环组件的剖视图。

具体实施方式

以下是对说明性实施方式的描述，当结合以下附图时，这些描述将说明上述特征和优点以及其他特征和优点。在下面的描述中，出于说明而不是限制的目的，阐述了说明性的细节，比如结构、接口、技术、元件属性等。然而，对于本领域的普通技术人员将明显的是，背离这些细节的其他实施方式仍将被理解为在本发明的范围内。此外，为了清晰起见，省略了对公知的装置、电路、工具、技术和方法的详细描述，以免使现有系统的描述模糊不清。应当明确理解的是，附图出于说明性目的包括在内并且附图不代表本系统的范围。在附图中，不同附图中的相同附图标记可以表示类似元件。

相同的附图标记可以在多个附图上用来表示相同或类似的元件。

如图3所示，滑环组件100可以包括多个导电环201和电刷组件102，电刷组件102用以将电刷103抵靠导电环201的筒形表面202支承并且推动。

此外，电刷组件102布置成传输流动通过导电环201和电刷103的功率和/或数据。

导电环201被驱动成围绕第一轴线(D1)旋转。

电刷组件102包括一个或数个杆装置、在此为两个杆装置，每个杆装置包括仅一个杆元件101。

杆元件101在平行于第一轴线(D1)的方向上沿着导电环201纵向地延伸。轴线(D2)表示杆元件101延伸所沿着的轴线。

杆元件101由塑料或其他绝缘材料制成。

杆元件101可以通过注射模制制成。

杆元件101沿着第一轴线(D1)在滑环的整个长度上或者至少在该长度的80％上纵向地延伸。

电刷组件还包括电刷保持件120。

如在图4上可以看出，每个电刷保持件120限定有至少一个笼状件、此处为三个笼状件，用于接纳至少一个电刷103、此处为三个电刷103。

电刷可以在其笼状件内相对于第一轴线(D1)沿与相应的径向方向平行或大致平行的方向滑动。轴线(D3)表示相应的电刷可以滑动所沿着的轴线。

弹簧元件104允许将电刷103抵靠相应的筒形表面(参见图3上的202)推动。

电刷保持件120安装到杆元件101上。

如图5和图7上所示，每个电刷保持件120限定有凹部121，凹部121具有底壁122和关于该底壁122直立的两个侧壁123、124。

底壁122具有垂直于图7所示的轴线(D6)所表示的方向的平面表面。因此，当电刷保持件120安装在杆元件101上时，通过底壁122的大多数的局部切向方向具有平行于该轴线(D6)的分量。

如图6和图8上所示，杆元件101限定有多个配合部分、例如六个配合部分105。每个配合部分将被接纳在电刷保持件的相应凹部121内。

每个配合部分105可以是从杆元件101的主杆部段108径向地突出的突出部分107的端部部分。

每个配合部分包括端表面106、彼此相反的侧壁109、110、上表面111和下表面112。

在本示例中，凹部的底壁122是平面的，并且配合部分105的端表面106也是平面的。

底壁122与端表面106具有类似的矩形形状且具有小的间隙，使得配合部分可以接纳在凹部部分121中，同时：

-壁122和壁106彼此平面接触或者至少彼此非常接近，例如距离小于2毫米，

-壁110和壁124彼此接触或者至少彼此非常接近，例如距离小于2毫米，以及

-壁109和壁123彼此接触或者至少彼此非常接近，例如距离小于2毫米。

由于壁106和壁122是平面的、沿纵向方向延伸并且彼此平面接触或者彼此非常接近，因此防止了切向运动。

壁123、124防止电刷保持件120相对于杆元件101的纵向运动。

电刷保持件因此可以相对容易地预先定位到杆元件上，而不需要调整电刷保持件的纵向位置以及电刷保持件的角度位置。

如从图5可以看出，壁122、123、124全部沿着轴线(D4)图示的同一方向延伸。

该方向例如可以与轴线(D3)图示的电刷103的滑动方向平行或大致平行。

参照图6，壁109、110也可以沿着轴线(D5)图示的同一方向延伸。

此外，凹部121在底壁122的上边缘125和下边缘126处敞开。

因此，配合部分105可以插入在凹部121的这些开口中的一个开口处。

此外，配合部分105可以相对于凹部滑动。

如在图6和图8上可以看出，配合部分限定在厚壁171内。该厚壁在厚壁的拐角处限定有两个凹口131。每个凹口由壁109、110中的一者以及由另一个垂直的壁175、176定界。

凹口131沿平行于轴线(D5)的方向延伸。

如在图7和图8上可以看出，侧壁123、124各自为沿平行于轴线(D4)的方向延伸的相应舌状部167、168的壁，并且相应舌状部167、168的壁169、170与凹口131的壁175、176平面接触，从而提供增强的导引。

如图5和图7上所示，凹部121可以限定在从电刷保持件120的其余部分突出的突出部分185内。

现在参照图4，锁定装置113、114允许防止配合部分105在由凹部121形成的凹槽内的这种滑动运动，因此将电刷保持件120相对于杆元件101锁定。

在本示例中，锁定装置包括螺钉114，螺钉114的螺纹杆穿过限定在杆元件101内的相应孔115(图6上)并且穿过限定在电刷保持件120的底壁122处的相应孔127(图5上和图7上)。

电刷保持件处的孔127(和/或杆元件处的孔)可以为椭圆形以便允许径向调整。在未图示的替代性实施方式中，可以提供具有不同径向位置的多个孔以便允许径向调整。

在本示例中，螺钉114的头部处于杆元件侧。

杆元件101在突出部分107内限定有腔116。该腔由限定配合部分105的厚壁171、由从该厚壁171朝向主杆部段108直立的两个侧壁117、118、由主杆部段108的壁119以及由下壁130进行限定。

金属板132(图4上)可以被接纳在该腔116内。

下壁130防止金属板132在尚未设置螺钉114时落在滑环上。

板132限定有用于螺钉114的孔并且允许保护杆元件101免于与螺钉114的头部113直接接触。此外，由于螺钉114与板132之间的金属-金属接触，因此固定得到加强。

在本示例中，为每个电刷保持件120设置了三个螺钉114。

在图3、图4和图6的实施方式中，杆元件101布置成用于机械地支承部分圆形的导电板141。更准确地，杆元件101限定有在垂直于第二轴线(D2)的平面中延伸的直立壁144。这些壁144限定有用于接纳螺栓的长度从而允许对板141进行支承的孔145。

在图9至图11的实施方式中，杆元件101’与图4的实施方式中略有不同，因为杆元件101’的平面部分133’在杆元件101’的几乎整个长度上、例如在其长度的大致80％上延伸。

固定装置、例如螺栓135和螺母156可以允许将连接元件134锁定到平面部分133’上。

每个螺母156可以被接纳在腔136内，从而避免螺母从杆元件的本体突出。

图12中示出了类似的腔136。

该腔具有适于与相应螺母配合的截面例如六角形截面，从而防止螺母156在腔136内的旋转运动。

连接元件134可以由导电材料制成，例如金属、例如黄铜。连接元件134包括位于杆元件的平面部分133’上的底部部分158、与底部部分158形成U的侧壁153(参见图10)、以及垂直于侧部分153的直立部分152。

连接元件134在其侧壁153上限定有用于将电连接件151固定至电刷端子的孔，对应的导线未在图10中表示。

连接元件134还包括与侧壁153电接触的直立主壁152，并且直立主壁152限定有用于电连接件155的孔154，从而允许收集流动通过对应的六个电刷的电流(或者给这六个电刷供电)。

如图11上所示，杆元件101’可以限定有用于例如借助于螺钉而固定线缆导引元件180的孔(未示出)。

导线137可以被导引穿过这些线缆导引元件180。

这种布线可以有利地在安装之前进行。

导线137可以连接至传感器，例如磨损传感器、温度传感器等。因此，导线可以适用于信号。

此外，图11的电刷组件包括单个环形支承件138，杆元件101以杆元件101的端部139、140中的单个端部139固定到环形支承件138上。

杆元件在该单个端部139处可以更厚以便承受更多作用力。

环形支承件138可以由金属、例如钢制成。

如图9所示，固定装置包括用于接纳金属板181的腔142。

腔142的外壁182与金属板可以限定有供螺钉141的螺纹孔穿过的孔。

金属支承件的一部分可以被接纳在螺钉141的头部与外壁181的外表面之间。金属支承件的该部分还可以限定有用于螺钉的孔，从而允许借助于金属-金属接触将杆元件101’相对于环形支承件138锁定。

返回到图3，滑环组件包括彼此平行的三个部分圆形区段导电板141。

这些板141可以由金属制成。

导线142和电连接件150允许将电刷端子连接至相应的导电板141。

部分圆形区段导电板141部分地由绝缘支承杆143支承，绝缘支承杆143沿与轴线(D1)平行的方向从板141的平面垂直地延伸。

杆143也以杆143的端部中的单个端部安装在环形支承件138上。

在图4的实施方式中，杆元件101限定有从平面部分133直立的三个壁144。每个壁144限定有用于支承机械连接件的孔145，机械连接件例如为螺栓和螺母146，用于将部分圆形区段导电板141固定(参见图3)。因此，杆元件101也对导电板141进行支承。

如图3和图4上所示，可以设置有用于接地的附加电刷保持件147。该附加电刷保持件147可以限定有凹部(未示出)并且杆元件101可以限定有专用于该附加电刷保持件147的附加配合部分148。

现在参照图13和图14的实施方式，滑环组件100”可以包括用于支承电刷保持件120”的杆装置301。在本实施方式中，每个杆装置301由组装在一起的多个件制成。

每个杆装置包括柱形钢杆302和多个塑料支承元件303，例如每个钢杆302对应三个支承元件303。

每个支承元件303被夹持到对应的钢杆302上。

每个支承元件303的布置成与两个电刷保持件120”配合，该布置与图3的布置类似。每个支承元件303可以限定有类似于配合部分105的配合部分，该配合部分被接纳到对应的电刷保持件的凹部中。

每个电刷保持件允许容纳两个电刷103”。每个支承元件303对应两对电刷，即对应的杆302的每侧上均有一对电刷。

支承元件303布置成用于机械地支承部分圆形导电板141”。更准确地，支承元件303限定有直立壁144”，直立壁144”在与对应杆302的纵向轴线(D2”)垂直的平面中延伸。这些壁144”限定有用于接纳螺栓304的长度的孔，从而允许对板141进行支承。

杆元件101、101’和支承元件303由复合材料或塑料制成，或者用具有足够绝缘性的任何材料制成。杆元件101、101’和支承元件303布置成借助于配合部分105对电刷保持件120进行支承，并且布置成(至少部分地)支承功率/数据传输装置比如板141、连接元件134、导线137等。

杆装置确保了机械支承，并且电连接件具有单独的路径(例如，除了可能对导线确保机械支承之外不确保机械支承的部分圆形板141)，从而借助于可以根据杆元件的材料获得的适当的爬电距离来提供电分离。

在未图示的实施方式中，杆装置可以包括金属部件、例如金属芯或金属丝，该金属部件至少部分地由浇铸到该金属部件上的绝缘材料所覆盖。

Claims (15)

1.一种用于旋转电机的滑环组件的电刷组件(100)，所述电刷组件(100)用于支承与所述滑环组件的导电环(201)的筒形表面(202)电接触的至少一个电刷(103)，所述电刷组件和所述导电环中的一者具有围绕沿着纵向方向延伸的第一轴线(D1)的旋转运动，所述电刷组件包括：

-至少一个电刷保持件(120)，所述电刷保持件限定有至少一个笼状件，至少一个电刷(103)能够以可滑动的方式接纳到所述笼状件中，所述电刷保持件包括弹簧元件(104)，所述弹簧元件(104)布置并且安装成当所述电刷被接纳在所述笼状件中时将力施加到所述电刷上以推动所述电刷抵靠所述导电环的所述筒形表面，所述力具有与关于所述第一轴线的径向方向平行的分量；

-至少一个杆装置(101)，所述杆装置(101)包括由绝缘材料制成的至少一个部件，并且所述杆装置(101)沿着第二轴线(D2)延伸，所述第二轴线(D2)的方向具有与所述第一轴线平行的分量，所述杆装置(101)用于支承所述电刷保持件，

其中，

所述杆装置和所述电刷保持件中的一者限定有至少一个凹部(121)，

所述电刷保持件和所述杆装置中的另一者包括定尺寸成接纳到所述凹部中的部分，所述配合部分(105)，

所述凹部由第一壁(123、124)限定，所述第一壁(123、124)布置成当所述配合部分被接纳在所述凹部中、所述电刷保持件在平行于所述第二轴线的纵向方向上沿着所述杆装置被驱动时抵靠所述配合部分，

所述凹部由第二壁(122)限定，所述第二壁(122)布置成当所述配合部分被接纳在所述凹部中、所述电刷保持件在围绕所述第二轴线的切向方向上被驱动时抵靠所述配合部分。

2.根据权利要求1所述的电刷组件，其中，所述第二壁(122)为所述凹部(121)的底壁，并且其中，至少一个所述第一壁(123、124)从所述底壁直立。

3.根据权利要求1或2所述的电刷组件，其中，所述杆装置(101)和所述电刷保持件(120)中的至少一者限定有导引装置(122、123、124、131、169、170、175、109、110、176)，所述导引装置(122、123、124、131、169、170、175、109、110、176)用于将所述电刷保持件沿具有关于所述第一轴线的径向分量的方向导引。

4.根据权利要求3所述的电刷组件，其中，所述导引装置包括凹槽(122、123、124)。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电刷组件，其中，所述电刷保持件(120)限定有所述凹部(121)并且所述杆装置(101)包括所述配合部分(105)。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电刷组件，其中，所述杆装置布置成使得多个电刷保持件能够安装到所述杆装置上，并且

所述杆装置布置成使得所述杆装置的由绝缘材料制成的所述部件允许接纳在所述多个电刷保持件中的一个电刷保持件中的所述至少一个电刷与接纳在所述多个电刷保持件中的另一电刷保持件中的所述至少一个电刷电绝缘。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电刷组件，其中，所述杆装置的由绝缘材料制成的所述部件(101；101’；303)通过塑料的注射模制而制造。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的电刷组件，其中，所述杆装置(101；101’)布置成支承用于功率和/或数据分配的装置(146、141、150；134、180)。

9.根据权利要求8所述的电刷组件，其中，所述功率/数据分配装置结合到所述杆装置中。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的电刷组件，其中，

所述电刷组件还包括限定有至少一个孔的至少一个金属板，

所述杆装置限定有适于接纳所述金属板的腔，

所述腔的外壁在当所述金属板被接纳在所述腔内时与所述金属板的所述孔的位置对应的位置处限定有至少一个通孔。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的电刷组件，其中，所述电刷组件还包括至少一个至少部分圆形导电板(141；141”)，所述至少部分圆形导电板(141；141”)在与具有平行于所述第一轴线和/或所述第二轴线的分量的线垂直的平面中延伸。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的电刷组件，其中，所述杆装置包括单个杆元件(101；101’)。

13.根据权利要求1至11中的任一项所述的电刷组件，其中，所述杆装置(301)包括沿着所述第二轴线纵向延伸的杆(302)以及以可移除的方式安装到所述杆上的至少一个支承元件(303)。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的电刷组件，其中，

所述杆装置(101’)在单个端部处包括固定装置(141、142)，所述固定装置(141、142)布置成用于固定到支承件(138)上，

所述固定装置布置成允许在单一位置处并且以关于所述支承件的单一角度进行固定。

15.一种滑环组件，所述滑环组件包括：

具有筒形表面(202)的至少一个导电环(201)，以及

根据权利要求1至14中的任一项所述的电刷组件。

Images