本發(fā)明涉及一種集電環(huán)以及包括這種集電環(huán)的集電環(huán)單元。

集電環(huán)單元通常包括兩個(gè)組件，即定子和轉(zhuǎn)子。定子通常包括至少一個(gè)電刷單元，對(duì)此轉(zhuǎn)子主要具有集電環(huán)組。在運(yùn)行中，電刷單元的電刷具有與轉(zhuǎn)動(dòng)的集電環(huán)的外殼側(cè)的平滑的接觸。這樣的電刷單元在多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中使用，以便將電信號(hào)或電功率從位置固定的單元傳輸?shù)叫D(zhuǎn)的電單元上或者在相反的方向上傳輸。

背景技術(shù)：

在文獻(xiàn)US 5224138中公開(kāi)了一種集電環(huán)，其具有由絕緣材料構(gòu)成的圓柱形的載體，在其周面上布置有導(dǎo)體帶。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種用于集電環(huán)單元的集電環(huán)，該集電環(huán)單元特別適用于傳輸高頻電流或者信號(hào)，并且同時(shí)允許簡(jiǎn)單的和經(jīng)濟(jì)的制造。

該目的根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。

相應(yīng)地，集電環(huán)包括具有環(huán)形的周面和徑向定向的套管的絕緣的載體，該套管穿過(guò)周面或者載體。此外，集電環(huán)包括第一導(dǎo)體元件和第二導(dǎo)體元件，其中，導(dǎo)體元件分別具有第一部段和第二部段。在第一部段中，兩個(gè)導(dǎo)體元件與在周面上的軸向的位移平行地在周向方向上延伸地布置。在第二部段中，導(dǎo)體元件利用徑向的方向部件延伸進(jìn)入套管中。在此，第一部段分別延伸經(jīng)過(guò)小于360°的第一角度范圍，從而使得沿著導(dǎo)體元件的周向方向分別在第二角度范圍中存在有間斷。此外套管布置用于，使得第一導(dǎo)體元件的第二角度范圍相對(duì)于第二導(dǎo)體元件的第二角度范圍在周向方向上錯(cuò)位地布置。第一導(dǎo)體元件和第二導(dǎo)體元件相互電連接。特別地，第一導(dǎo)體元件和第二導(dǎo)體元件隨后配屬于相同的軌道。

因此，兩個(gè)導(dǎo)體元件的第一部段與在周面上的特別是圓弧形的軸向的位移平行地在周向方向上延伸，而導(dǎo)體元件的第二部段利用徑向的方向部件特別是直線地延伸進(jìn)入套管中。

周面的概念在接下來(lái)根據(jù)用于圓柱形體的幾何定義來(lái)理解，其中，集電環(huán)能夠圓柱形地、特別是空心圓柱形地或者環(huán)形地設(shè)計(jì)。特別地，周面是集電環(huán)的環(huán)形的外表面，然而接下來(lái)其也能夠在該概念下理解為環(huán)形的內(nèi)表面。

特別地，第一角度范圍和第二角度范圍沿著導(dǎo)體元件的圓周線如下地測(cè)量，即其在總和上延伸超過(guò)360°，也就是超過(guò)完整的圓周。

間斷的概念在接下來(lái)意味著沿著圓周線的位置，在該位置中，導(dǎo)體元件在其外直徑上(對(duì)于導(dǎo)體元件安裝在外部的周面上的情況)或者在其內(nèi)直徑上(對(duì)于導(dǎo)體元件安裝在內(nèi)部的周面上的情況)不在載體上環(huán)繞。特別地，導(dǎo)體元件的第一部段的端部通過(guò)縫隙或接縫間隔開(kāi)。相應(yīng)地作為例子，間斷在此也能夠理解為縫隙或接縫。

因此，間斷延伸經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)于第二角度范圍的圓心角，該第二角度范圍特別地通過(guò)360°減去導(dǎo)體元件的第一部段的第一角度范圍的公式進(jìn)行計(jì)算。

有利地，周面包括環(huán)形的第一槽和環(huán)形的第二槽，其中，第一導(dǎo)體元件布置在第一槽中，并且第二導(dǎo)體元件布置在第二槽中。

在本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案中，集電環(huán)具有第三導(dǎo)體元件，該第三導(dǎo)體元件在第一部段中與在周面上相對(duì)于第一導(dǎo)體元件和第二導(dǎo)體元件的軸向的位移平行地在周向方向上延伸地布置。此外，第三導(dǎo)體元件在第二部段中利用徑向的方向部件延伸進(jìn)入套管中。第一部段延伸經(jīng)過(guò)小于360°的第一角度范圍，從而使得沿著第三導(dǎo)體元件的周向方向分別在第二角度范圍中或者沿著第二角度范圍存在有間斷。此外套管布置用于，使得第三導(dǎo)體元件的第二角度范圍相對(duì)于第一和/或第二導(dǎo)體元件的第二角度范圍在周向方向上錯(cuò)位地布置，其中，第一導(dǎo)體元件、第二導(dǎo)體元件和第三導(dǎo)體元件相互電連接。

以相似的方式，也能夠在載體上布置另外的導(dǎo)體元件，從而因此能夠例如在四個(gè)或更多的槽中布置四個(gè)或更多的導(dǎo)體元件。

有利地，第一角度范圍延伸經(jīng)過(guò)至少270°，在另外的有利的設(shè)計(jì)方案中經(jīng)過(guò)至少300°、特別是經(jīng)過(guò)至少340°。

可替換地，集電環(huán)也能夠如下地設(shè)計(jì)，即沿著圓周線在周向方向上相互串聯(lián)地布置多個(gè)導(dǎo)體元件，從而使得沿著該圓周線出現(xiàn)多個(gè)間斷。

在本發(fā)明的另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，在第一導(dǎo)體元件的套管和第二導(dǎo)體元件的套管之間，在周向方向上、在周面上存在間距。

有利地，導(dǎo)體元件分別設(shè)計(jì)為導(dǎo)線，其特別地具有小于20mm²、特別是小于10mm²、特別是小于5mm²的橫截面。

導(dǎo)線能夠具有圓形的橫截面，這能夠直接帶來(lái)傳輸高頻信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)。

有利地，導(dǎo)體元件與其第一和第二部段分別一件式地設(shè)計(jì)。

以有利的方式，導(dǎo)體元件以貴金屬、例如金涂敷。

根據(jù)有利的結(jié)構(gòu)類型，導(dǎo)體元件有關(guān)第一部段的電連接徑向內(nèi)置地布置。在該結(jié)構(gòu)類型中，導(dǎo)體元件布置在載體的外圓周上。

在本發(fā)明的另外的設(shè)計(jì)方案中，相互電連接的導(dǎo)體元件配屬于由接片軸向地界定的軌道。

本發(fā)明也涉及一種集電環(huán)單元，其包括相應(yīng)的集電環(huán)以及具有電刷的電刷單元。兩個(gè)導(dǎo)體元件在導(dǎo)體元件的相應(yīng)的第一部段中能由電刷分別經(jīng)由第一角度范圍磨削地接觸，其中，第一角度范圍延伸經(jīng)過(guò)至少270°。

在具有三個(gè)導(dǎo)體元件的集電環(huán)的設(shè)計(jì)方案中，集電環(huán)單元能夠如下地配置，即至少兩個(gè)導(dǎo)體元件能夠通過(guò)電刷在相關(guān)導(dǎo)體元件的相應(yīng)的第一部段中經(jīng)由整個(gè)圓周磨削地接觸。

有利地，電刷由含金屬的材料制成，特別是由不含碳的材料制成。

根據(jù)集電環(huán)單元的優(yōu)選的變體方案，電刷具有含貴金屬、例如含金的表面。

特別地，集電環(huán)單元能夠如下地構(gòu)造，即導(dǎo)體元件能夠由電刷雙重地接觸。在這點(diǎn)上，電刷有利地具有兩個(gè)自由端，其利用在周向方向上存在的位移分別抵靠在相同的導(dǎo)體元件上。該布置也能夠被稱為雙電刷，其特別地帶來(lái)了電流或者數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂唷?/p>

在本發(fā)明的另外的設(shè)計(jì)方案中，形成軌道的導(dǎo)體元件特別地在第一部段中由接片軸向地環(huán)繞，其為了界定電刷的軸向的能移動(dòng)性而具有比導(dǎo)體元件的第一部件更大的外直徑。

集電環(huán)單元用于傳輸電功率和/或電信號(hào)，因此用于傳輸信息。

通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的集電環(huán)或者通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的集電環(huán)單元，能夠以相對(duì)簡(jiǎn)單的方式傳輸高頻信號(hào)。特別地，集電環(huán)的特有的結(jié)構(gòu)類型有利地在減少的電容量方面得到證明。

附圖說(shuō)明

根據(jù)附圖，從接下來(lái)的實(shí)施例的描述中得出根據(jù)本發(fā)明的集電環(huán)或者根據(jù)本發(fā)明的集電環(huán)單元的另外的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。

其示出，

圖1示出集電環(huán)單元的立體圖，

圖2示出集電環(huán)單元的側(cè)視圖，

圖3示出沒(méi)有導(dǎo)體元件的集電環(huán)的周面的詳細(xì)視圖，

圖4示出作為截面圖的、沒(méi)有導(dǎo)體元件的集電環(huán)的載體的詳細(xì)視圖，

圖5示出具有導(dǎo)體元件的集電環(huán)的周面的詳細(xì)視圖，

圖6示出作為截面圖的、具有導(dǎo)體元件的集電環(huán)的詳細(xì)視圖，

圖7示出作為截面圖的、具有導(dǎo)體元件的集電環(huán)單元的詳細(xì)視圖，

圖8示出根據(jù)第二實(shí)施例的、作為截面圖的、具有導(dǎo)體元件的集電環(huán)的詳細(xì)視圖，

圖9示出根據(jù)第二實(shí)施例的、作為截面圖的、具有導(dǎo)體元件的集電環(huán)單元的詳細(xì)視圖，

圖10示出根據(jù)第三實(shí)施例的、作為截面圖的、具有導(dǎo)體元件的集電環(huán)單元的詳細(xì)視圖。

具體實(shí)施方式

圖1和2示出了集電環(huán)單元，其包括基本上環(huán)形地設(shè)計(jì)的絕緣的載體1以及電刷單元2。盡管集電環(huán)單元總共具有五個(gè)用于傳輸五種不同的電流或信號(hào)的導(dǎo)軌或者通道，接下來(lái)示例性地僅詳細(xì)闡述兩個(gè)導(dǎo)軌或者通道。相應(yīng)地，其他的導(dǎo)軌或者通道不標(biāo)記標(biāo)號(hào)。

在載體1上或者在其周面1.4上布置有導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2，其中，導(dǎo)體元件10.1，20.1能夠配屬于第一軌道，并且導(dǎo)體元件10.2，20.2能夠配屬于第二軌道。電刷單元2具有多個(gè)導(dǎo)電的電刷2.1，2.2，其固定在電刷支架2.3上。在提出的實(shí)施例中，電刷2.1，2.2分別設(shè)計(jì)為特別是具有圓形的橫截面的導(dǎo)線，其優(yōu)選地涂敷金。第一電刷2.1屬于第一軌道并且第二電刷2.2屬于第二軌道。

集電環(huán)單元如下地設(shè)計(jì)，即在載體1或者導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2圍繞軸線A相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2和電刷2.1，2.2之間的電流傳輸、特別是信號(hào)傳輸。在提出的實(shí)施例中，導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2由電刷2.1，2.2雙重地接觸，因?yàn)槊總€(gè)電刷2.1，2.2利用各個(gè)自由端(雙電刷結(jié)構(gòu)類型)具有兩個(gè)區(qū)域。端部在電刷2.1，2.2的彈性的范圍中是可徑向運(yùn)動(dòng)的。

將槽1.41，1.42加入到載體1的環(huán)形的周面1.4中，該槽在提出的實(shí)施例中設(shè)計(jì)為環(huán)形的v形槽1.41，1.42(見(jiàn)圖3和4)。在此，在提出的實(shí)施例中，兩個(gè)槽1.41，1.42設(shè)置由于軌道或者傳輸通道。槽1.41，1.42的槽線、即出現(xiàn)在槽1.41，1.42的兩個(gè)面會(huì)聚的位置上的線以軸向的間距a布置。槽線垂直于軸線A地在周向方向上延伸。在一對(duì)槽1.41，1.42之間軸向地布置接片1.44。

如圖3所示，在載體1中布置有徑向定向的套管1.1，1.2或者穿孔，其穿過(guò)周面1.4，其中，套管1.1，1.2在相同的圓周線上以間距U布置。在槽線的區(qū)域中，套管1.1，1.2分別具有凹槽1.11，1.21。

在圖5中，如圖3所示的集電環(huán)的相同的截面具有的差別在于，在圖5中第一軌道的導(dǎo)體元件10.1，20.1和第二軌道的導(dǎo)體元件10.2，20.2安裝在載體1上。

接下來(lái)根據(jù)第一軌道闡述集電環(huán)的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。用于導(dǎo)體元件10.1，20.1的材料能夠作為繞起來(lái)的半成品提供，從而能相對(duì)低成本和經(jīng)濟(jì)地制造集電環(huán)。有關(guān)裝配方面，相應(yīng)地剪切并且彎曲導(dǎo)體元件10.1，20.1，從而使導(dǎo)體元件10.1，20.1在其端部具有環(huán)繞的柄或者第二部段10.12，10.13，20.12，20.13(圖6)。

隨后，將準(zhǔn)備好的導(dǎo)體元件10.1，20.1放入到槽1.41，1.42中。第二部段10.12，10.13，20.12，20.13延伸到套管1.1，1.2中，從而使第二部段10.12，10.13，20.12，20.13或者其端部徑向向內(nèi)地從載體1中伸出(圖6)。導(dǎo)體元件10.1，20.1分別具有第一部段10.11，20.11，其在相應(yīng)的槽1.41，1.42中以圓弧形圍繞軸線A在周向方向上延伸，特別是第一部段10.11，20.11的徑向的外輪廓沿著圓弧延伸。通過(guò)凹槽1.11，1.21能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)體元件10.1，20.1在槽1.41，1.42中與軸向的位移a平行的合適的布置。

在導(dǎo)體元件10.1，20.1布置在載體1上之后，第二部段10.12，10.13，20.12，20.13或者導(dǎo)體元件10.1，20.1的端部相互焊接。在此生成第一焊接點(diǎn)40.1，其與第二部段10.12，10.13，20.12，20.13電地并且機(jī)械地相互連接。在圖6中以點(diǎn)線標(biāo)記焊接點(diǎn)40.1。因此第一軌道的兩個(gè)導(dǎo)體元件10.1，20.1(其因此布置在兩個(gè)接片1.44之間)通過(guò)所屬的第二部段10.12，10.13，20.12，20.13的焊接而具有相同的電勢(shì)。在集電環(huán)單元的之后的運(yùn)行中，通道的信號(hào)施加在導(dǎo)體元件10.1，20.1處。

其余的導(dǎo)體元件10.2，20.2類似地安裝。

導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2如下地布置在槽1.41，1.42中，即其分別在小于360°的包角中旋轉(zhuǎn)。換句話說(shuō)，第一軌道的導(dǎo)體元件10.1，20.1的第一部段10.11，20.11分別沿著圓周線延伸經(jīng)過(guò)小于360°(在此355°)的第一角度范圍α10，α20。相應(yīng)地，沿著該導(dǎo)體元件10.1，20.1的周向方向分別在第二角度范圍β10，β20中存在有間斷u10，u20或者分別存在有間隙。第二角度范圍β10，β20在此延伸經(jīng)過(guò)5°的角度。在提出的實(shí)施例中，第一角度范圍α10，α20分別利用第二角度范圍β10，β20補(bǔ)充到360°。因此存在：

α10+β10＝360°＝α20+β20。

通過(guò)將套管1.1，1.2布置為使得第一導(dǎo)體元件10.1的第二角度范圍β10相對(duì)于第二導(dǎo)體元件20.1的第二角度范圍β20在周向方向上錯(cuò)位地布置，能夠?qū)崿F(xiàn)第一軌道的電刷1.1經(jīng)由整個(gè)圓周與第一軌道的導(dǎo)體元件10.1，20.1中的至少一個(gè)持續(xù)地接觸。

通過(guò)套管1.1，1.2的錯(cuò)位的布置，導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2以如下方式在槽1.41，1.42中延伸，即軌道的相應(yīng)的間斷u在周向方向上相互錯(cuò)位參量T地布置。因此，導(dǎo)體元件10.1，20.1分別具有第一部段10.11，20.11，其在槽1.41，1.42中以圓弧形圍繞軸線A延伸，特別是第一部段10.11，20.11(即在間斷u10，u20的外部)的徑向的外輪廓沿著圓弧延伸。

圖7示出了詳細(xì)視圖，在其中，電刷2.1，2.2與導(dǎo)體元件10.1，20.1或者10.2，20.2磨削地接觸。電刷2.1，2.2分別以相對(duì)彈性地導(dǎo)電的金屬線的方式設(shè)計(jì)，其中，電刷2.1，2.2的表面是鍍金的。電刷2.1，2.2利用導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2之間的部分截面置入，從而在集電環(huán)單元的運(yùn)行中使電刷2.1，2.2不能夠在軸向方向上位移。特別地，例如在第一軌道中，電刷2.1在導(dǎo)體元件10.1，20.1的第一部段10.11中與兩個(gè)導(dǎo)體元件10.1，20.1電連接。

集電環(huán)單元用于傳輸電信號(hào)、特別是高頻信號(hào)。通過(guò)集電環(huán)單元能夠傳輸例如用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)連接、串行實(shí)時(shí)通信協(xié)議數(shù)據(jù)連接或其他的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連接的高數(shù)據(jù)率。特別地，通過(guò)特有的結(jié)構(gòu)類型確保的是，電刷2.1，2.2具有與導(dǎo)體元件10.1，20.1；10.2，20.2持續(xù)的接觸。此外，新的結(jié)構(gòu)類型的特征在于在傳輸路徑中的相對(duì)小的電容量，從而也能傳輸特別高頻的信號(hào)。

根據(jù)圖8或者圖9的第二實(shí)施例，第一軌道包括載體1’的周面1.4中的三個(gè)槽1.41，1.42，1.43。在這些槽1.41，1.42，1.43中以像在第一實(shí)施例中那樣的方式安裝導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1。相應(yīng)地，導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1也在此布置在槽1.41，1.42，1.43中，以使得其分別在小于360°的第一角度范圍α10，α20，α30中旋轉(zhuǎn)。由此，在相應(yīng)的導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1的外圓周上，在第二角度范圍β10，β20，β30中存在有間斷u10，u20，u30或者間隙。通過(guò)載體1’中的套管1.1，1.2，1.3的錯(cuò)位的布置，導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1在槽1.41，1.42，1.43中延伸，以使得相應(yīng)的間斷u10，u20，u30在周向方向上相互錯(cuò)位地布置。

具有導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1的第一軌道通過(guò)接片1.44與相鄰的第二軌道隔開(kāi)。第一電刷2.1’包括兩個(gè)電刷元件2.1a’，2.1b’。在提出的實(shí)施例中電刷元件2.1a’，2.1b’分別設(shè)計(jì)為特別具有圓形的橫截面的導(dǎo)線，其優(yōu)選地以貴金屬、例如金涂敷。

根據(jù)示出了第三實(shí)施例的圖10，第一軌道包括在載體1”的周面1.4中的三個(gè)槽1.41，1.42，1.43。在這些槽1.41，1.42，1.43中以像在第一或者第二實(shí)施例中那樣的方式安裝導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1。

具有導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1的第一軌道通過(guò)接片1.44與相鄰的第二軌道隔開(kāi)。第一電刷2.1”包括兩個(gè)相互焊接的電刷元件2.1a”，2.1b”。在提出的實(shí)施例中第一電刷元件2.1a”設(shè)計(jì)為特別具有圓形的橫截面的導(dǎo)線。在該第一電刷元件2.1a”上固定第二電刷元件2.1b”。其基本上設(shè)計(jì)為方形的并且特別地由銀-石墨制成。在集電環(huán)單元的運(yùn)行中，第一電刷元件2.1a”用于傳輸電流或信號(hào)，并且用于將第二電刷元件2.1b”徑向地彈性安置到導(dǎo)體元件10.1，20.1，30.1處。此外，通過(guò)接片1.44保障第二電刷元件2.1b”在軸向方向上的運(yùn)動(dòng)的界定。