用于滑环式电机的阴性接触元件以及滑环式电机的制作方法

本发明涉及一种用于滑环式电机的阴性接触元件以及涉及一种滑环式电机。

背景技术：

空气分离设备使用大尺寸压缩机压缩空气。压缩机通过感应电机或异步电机驱动，所述感应电机或异步电机的功率输出通常为12至18兆瓦(MW)。

感应或异步电机为AC(交流电)电动机，其中转子中产生扭矩所必需的电流通过来自定子绕组的磁场的电磁感应而获得。感应电机的转子可为绕线式或鼠笼式的任一种。

在绕线转子式电机中，转子绕组通过滑环连接至外电阻。这是为何该类型电机也称作为滑环式电机的原因。在启动期间，外电阻使定子处的场强减少。因此，定子绕组中的电流被限制至标称电流。当电机达到满速度时，转子电极切换至短路。为此，使用包括阳性接触元件和阴性接触元件的切换机构。当阳性接触元件/插头式接触元件和阴性接触元件/插座式接触元件彼此脱离接合时，电流流过外电阻。在阳性接触元件和阴性接触元件接触后，转子电极切换至短路。

阳性接触元件和阴性接触元件安装成以便与定子一起旋转，例如以每分钟1500至1800转的速度旋转。因而，阳性接触元件和阴性接触元件经历高离心力。已发现的是对申请人内在已知的阴性接触元件由于蠕变和其它因素而趋于严重变形。阴性接触元件的变形不仅关于与对应阳性接触元件的恰当接合是有害的，而且可负面地影响阳性接触元件和阴性接触元件之间的电接触。考虑到大型滑环式电机中经过每对阳性接触元件和阴性接触元件的例如2至3kA的高电流，减少的电接触区域导致了可对接触元件的材料引起局部熔融或其它损伤的甚至更高的局部电流。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于滑环式电机的改善的阴性接触元件。

该目的通过用于功率输出大于1MW的滑环式电机的阴性接触元件实现，其中所述阴性接触元件配置成与阳性接触元件接合，藉此在所述阴性接触元件与所述阳性接触元件之间产生电连接，所述阴性接触元件包含Cu-Be合金。

本发明所基于的一个构思是至少部分地由Cu-Be合金(铜铍合金)制造所述阴性接触元件。Cu-Be合金具有卓越的弹性特性。尤其地，疲劳强度高于其它铜合金。这将减轻或避免如上所述在离心力的作用下阴性接触元件中的蠕变。另外Cu-Be合金具有高导电性，例如范围在10×10⁶S/m至35×10⁶S/m，因此相比于使用其它铜合金在系统中引入的附加电阻是可接受的。

根据一实施例，所述Cu-Be合金包含0.1至3wt％、优选0.1至2wt％的Be。

发现Be的这些wt％(重量百分比)范围提供了具有期望强度、导电性和成本的合金。

根据另一实施例，所述Cu-Be合金包含Ni和/或Co。

Ni(镍)和Co(钴)可为Cu-Be合金提供其它期望的特性。

根据另一实施例，所述Cu-Be合金被时效硬化(age hardened)和/或冷锻(cold hammered)。

尽管其它途径的硬化Cu-Be合金是可以的，但是时效硬化和冷锻是优选的。硬化更加改善了材料强度和/或疲劳强度。

根据另一实施例，所述Cu-Be合金被银涂覆。

银涂层提供了阴性接触元件和阳性接触元件所彼此接触的接触区域处增强的导电性。因而，当电流流过时更少的热量在接触区域处传播，增加了接触元件的寿命。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括至少一个接触部分，所述至少一个接触部分包含Cu-Be合金或由Cu-Be合金构成，所述至少一个接触部分配置成弹性地变形以产生电连接。

本文中，“包含”应理解为非排他性的。因而，接触部分可包含其它材料。另一方面，“构成”应理解为排他性的。因而，接触部分除Cu-Be合金外可不包括任何其它材料。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括至少一个片簧，所述至少一个片簧具有所述至少一个接触部分以及至少一个弯曲部，所述至少一个片簧的厚度优选大于1mm、优选大于1.5mm，所述至少一个弯曲部具有小于10mm、优选小于6mm内半径。

发现该厚度和半径引起具有长使用寿命的阴性接触元件。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括两个接触部分，所述两个接触部分在它们之间限定一槽，其中阳性接触元件的对应接触部分可插入到所述槽中，当所述阳性接触元件的接触部分插入到所述槽中时阴性接触元件的两个接触部分弹性地散开藉此产生电连接，其中所述两个接触部分包含Cu-Be合金或由Cu-Be合金构成。

该设计允许制作可释放的连接(用于阳性接触元件与阴性接触元件的接合和脱离接合)。与此同时，所述设计是简单的且提供可靠的电连接。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括两个片簧，每个片簧具有U形部分，所述U形部分包括两个接触部分的其中之一。

所述U形部分具有如下半圆部分，当阳性接触元件插入到所述槽中时所述半圆部分提供期望的柔性。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括对所述两个接触部分的运动进行约束的约束单元，其中所述约束单元优选由钢制成。

所述约束单元例如防止当阴性接触元件与滑环式电机的转子旋转和/或由阳性接触元件接合时该阴性接触元件的变形。优选地，所述约束单元由如下材料制成，该材料相比于制造两个接触部分的材料而言具有更高的拉伸强度和/或更高的弹性模量。例如，所述约束单元可由钢或钛制成。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括两个接触部分，所述两个接触部分在它们之间限定一槽，其中阳性接触元件的对应接触部分可沿着第一轴线插入到所述槽中，当所述阳性接触元件的接触部分插入到所述槽中时，所述阴性接触元件的两个接触部分弹性地散开，藉此在所述阴性接触元件的两个接触部分与所述阳性接触元件的接触部分之间产生电连接，其中所述两个接触部分在它们弹性地散开时至少部分地分别沿第二轴线移动，所述第一轴线和第二轴线彼此垂直地定向，并且所述阴性接触元件包括约束单元，所述约束单元对所述两个接触部分沿着与第一轴线和第二轴线垂直定向的第三轴线的运动进行约束，其中所述约束单元包括抵接部分，所述两个接触部分在沿着所述第三轴线移动时抵靠所述抵接部分。在滑环式电机的操作期间，离心力将趋向于使所述两个接触部分变形。当阴性接触元件安装在滑环式电机上时离心力的作用方向与第三轴线一致。所述抵接部分防止接触部分的这种变形。因而，由于蠕变或其它塑性变形而引起的对两个接触部分的损伤非常少可能性地发生。

所述阴性接触元件可包括嵌套在彼此内的两个片簧。因而，一个片簧形成外片簧并且另一片簧形成内片簧。所述内片簧和外片簧在它们的相应端部各自设有U形部分。因而，形成限定总共两个槽的四个U形部分。

优选地，所述阳性接触元件具有U形形状，其具有两个自由端部。每个自由端部形成为接触部分。所述阳性接触元件的两个接触部分可插入到所述阴性接触元件的两个槽中。

根据另一实施例，多个突伸部从两个接触部分的自由端部突伸，其中所述约束单元接合所述突伸部。

所述突伸部可沿着所述第三轴线突伸。通过突伸部被约束单元接合，力和力矩可高效地从所述两个接触部分传递到所述约束单元中。反之亦然，所述两个接触部分的变形因而可被准确地控制。

根据另一实施例，所述约束单元配置成对突伸部沿着第一轴线和/或第二轴线的运动进行约束。

尤其地，当所述阳性接触元件的接触部分从所述槽移除、即脱离接合时，所述两个接触部分经受沿第一轴线的高的力。这会是阴性接触元件的两个接触部分与阳性接触元件的接触部分由于经过所述阳性接触元件和阴性接触元件的高电流而造成的局部焊接的结果。所述突伸部因而尤其良好地适于防止当从所述槽移除阳性接触元件的接触部分时两个接触部分的弯曲。

根据另一实施例，所述突伸部包括第一突伸部和第二突伸部，所述第一突伸部和第二突伸部从两个接触部分中的每一个沿着第三轴线在相反方向上突伸。

出于对称以及有关于作用于两个接触部分的力矩的原因，可优选的是在相应接触部分的任一侧上设置第一突伸部和第二突伸部。

根据另一实施例，邻近于所述抵接部分，所述约束单元包括凹部，所述凹部与突伸部中的至少一个或多个接合。可替代地，所述凹部可形成为孔，例如形成为杆或板中的切口。

有利地，凹部良好地适于约束沿第一轴线和/或第二轴线在一个方向或两个方向(正方向和负方向)上的运动。例如，所述约束单元可包括具有凹部的钩或闩锁(更普遍地本文中也称为自由端部)，其中所述闩锁钩住与所述两个接触部分关联的两个突伸部。

根据另一实施例，突伸部的其中一个或多个与相关联的接触部分制成为单件，并且优选地由与相关联的接触部分相同的材料制成。

例如，设置两个片簧，每个片簧分别具有两个接触部分的其中之一，所述接触部分包括一个或多个突伸部。包括接触部分和突伸部的所述片簧可在单个步骤中由坯料切成。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括基底，所述两个片簧附接至所述基底，其中所述基底优选由钢制成。

优选地，所述基底由如下材料制成，该材料相比于制成两个接触部分的材料而言具有更高的拉伸强度和/或更高的弹性模量。例如，所述基底可由钢或钛制成。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括基底和两个片簧，每个片簧包括基底部分和两个接触部分的其中之一，其中相应的基底部分附接至所述基底，并且其中所述约束单元相对于所述基底从后方接合所述突伸部。

以该方式，所述突伸部在沿着第一轴线背离所述基底方向上被固定。

根据另一实施例，所述约束单元具有U形支架，所述支架包括自由端部，所述自由端部形成抵接部分以用于两个接触部分沿着第三轴线在相反的方向上抵靠。

所述支架可附接至所述阴性接触元件的基底。所述两个接触部分沿着第三轴线在正方向和负方向上的运动因而被约束。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括片簧，其中所述支架抓在片簧的U形部分周围，所述U形部分包括所述两个接触部分的其中之一。

这可为阴性接触元件提供紧凑设计。

根据另一实施例，所述阴性接触元件还包括外片簧和内片簧，所述外片簧和内片簧具有在其之间限定两个槽的四个接触部分，所述支架抓在包括四个接触部分其中两个接触部分的内片簧的U形部分周围，其中所述基底具有U形形状并且抓在包括四个接触部分中另外两个接触部分的外片簧的U形部分周围，其中所述基底的自由端部成型为以便朝着彼此汇聚。

鉴于所述支架约束内片簧的U形部分的变形，所述基底约束外片簧的U形部分的变形。因而获得稳定的设计。所述支架可具有U形形状或双U形形状或H形形状。

根据另一实施例，所述约束单元具有笼，所述笼形成抵接部分以用于两个接触元件沿着第三轴线在相反的方向上抵靠。

与支架相对比，笼可提供对例如力矩更大的阻力，或者换句话说，相比于支架对于笼而言可使用更轻的设计以获得同样的稳定性。另一方面，支架会更易于制造，并且将支架附接至基底相比于将笼附接至基底会更容易。然而，任一设计(支架或笼)同样可行。所述笼可尤其具有矩形形状。

根据另一实施例，所述阴性接触元件还包括两个片簧，其中所述笼抓在两个片簧分别的U形部分周围，每个U形部分包括所述两个接触部分的其中之一。

因而，所述笼配置成支承两个片簧(例如内片簧和外片簧)的U形部分。相比于之前描述的一个使用支架与基底结合以支承内片簧和外片簧的U形部分的实施例，这表示了一替代实施例。

根据另一实施例，所述阴性接触元件包括多个片簧，所述多个片簧预加载所述两个接触部分以便当阳性接触元件的接触部分被插入到所述槽中时抵消两个接触部分的散开，其中由每个片簧产生的预加载是相同的，其中所述片簧优选由钢制成。

优选地，预加载片簧由如下材料制成，该材料相比于制成所述两个接触部分的材料而言具有更高的拉伸强度和/或更高的弹性模量。例如，预加载片簧可由钢制成。优选地，所述片簧沿着第二轴线预加载所述两个接触部分以便抵消它们的散开。因而，当阳性接触元件的接触部分插入到所述槽中时，由阴性接触元件的两个接触部分对该阳性接触元件的接触部分施加的接触压力沿着第一轴线是恒定的。这(借助于增加表面接触区域)改善了导电性，并且因而减少了对接触部分的材料的热负荷。另外借助于所述多个片簧，所述两个接触部分在变形以插入所述阳性接触元件的接触部分时不会被过度地加载。

根据另一实施例，每个片簧具有等边梯形的形状，其包括基底、两个腿部以及开放侧，其中所述两个接触部分伸过所述开放侧并且相应腿部的自由端部对相关联的接触部分预加载。

该设计良好地适于使用单个片簧以同时对两个接触部分预加载。

根据另一实施例，所述片簧具有不同的厚度。

所述片簧在所述接触部分的不同高度处施加相应的预加载。因而，为了提供同样的预加载，所述片簧经受不同的力矩。通过选择带有不同厚度的片簧，每个片簧中的应力被保持处于近似同一水平。

根据另一实施例，所述片簧嵌套在彼此内。

因而，获得阴性接触元件的紧凑设计。

根据另一实施例，设置至少三个片簧。

以该方式，所述预加载更均匀地分布在每个接触部分的高度上(所述高度涉及第一轴线)。

此外，提供一种功率输出尤其大于1或大于10兆瓦(MW)的滑环式电机，所述滑环式电机包括以上所述的阴性接触元件。

在其它实施例中，所述滑环式电机的功率输出可大于10MW。另外所述滑环式电机可耦接至空气分离设备的压缩机。参照本发明的阴性接触元件描述的结构的实施例对滑环式电机作出了适当的更正。

“一”或“一个”元件不应被理解为限制成仅仅一个元件，而是多于一个元件，例如可设置两个、三个或更多个元件。出于同样原因，“两个”或本文中有关具体数量的任何其它措辞不应理解为仅限制至那个数量的元件，而是可设置其它数量的元件。

“垂直地”或“成直角”优选包括距完美垂直或成直角的线高达20°的偏差，优选高达10°的偏差以及更优选高达3°的偏差。

本发明另外可能的实施方式或替代解决方案也涵盖了以上描述特征或以下关于实施例描述特征的(在本文中未明确提及的)组合。本领域技术人员也可对本发明的最基本形式增加各个的或孤立的方面和特征。

附图说明

本发明另外的实施例、特征和优点将从随后的说明和从属权利要求结合所附附图而变得明显，其中：

图1以局部剖视图示出根据一实施例的滑环式电机；

图2以轴向视图示出图1的包括阴性接触元件的第一环单元；

图3以轴向视图示出图1的包括阳性接触元件的第二环单元；

图4以立体图示出图2的阴性接触元件；

图5以侧视图示出图4的阴性接触元件；

图6示出了图5的俯视图；

图7以俯视图示出了图4至6的外片簧；

图8以立体图示出图4至6的支架；

图9至11示出了在图4至6的阴性接触元件中使用的片簧的侧视图；

图12以立体图示出根据另一实施例的阴性接触元件；

图13以立体图示出图12的笼的一部分；

图14以俯视图示出在图12的阴性接触元件中使用的片簧的坯料；以及

图15A至图17B分别以侧视图和俯视图示出了在图12的阴性接触元件中使用的片簧。

在附图中，除非另外指明，否则同样的附图标记代表同样或功能上等同的元件。

具体实施方式

图1以局部剖视图示出根据本发明一实施例的滑环式电机1。

滑环式电机1对例如在空气分离设备中使用的压缩机(未示出)进行驱动。滑环式电机1包括设置在定子(未示出)内的转子2。转子2为绕线式的。转子2包括多个绕组3a、3b。绕组3a、3b通过第一和第二电缆线4、5连接至第一和第二滑环6、7。为了简化表示，在图1中示出仅仅两条缆线4、5和两个滑环6、7。通常地，设置六条或更多条缆线以及对应的滑环。

缆线4、5在转子2的中空轴9(以局部剖视图示出)中从绕组3a、3b导向至滑环6、7。滑环6、7相对于轴9不可旋转以便与该轴一起旋转。滑环6、7分别被电刷11、12接触。电刷11、12是静止的且电连接至外电阻10。

缆线4示出为连接至滑环6，并且缆线5连接至滑环7。另外，缆线4优选通过接触栓(未示出)连接至第一旋转单元15的阳性接触元件(插头式接触元件)14(见图3)，并且缆线5优选通过另一接触栓(未示出)连接至第一旋转单元15的阳性接触元件16。图1和图3中的黑点表示缆线4、5或接触栓的电连接点。

第一旋转单元15可包括如图3轴向视图中所见的环17。环17由使阳性接触元件14、16彼此电绝缘的材料制成。例如，环17由玻璃纤维复合物制成。

另外，滑环式电机1包括在图2的轴向视图中示出的第二旋转单元18。第二旋转单元18包括环19。环19由基底环元件20(见图1)和导电环元件21构成。基底环元件20配置为电绝缘件并且例如由玻璃纤维复合物制成。另一方面，导电环元件21由导电材料、例如由铜制成。阴性接触元件(插座式接触元件)22、23(见图2)附接至导电环元件21，其中在阴性接触元件22、23与导电环元件21之间产生电连接。

当然，第一旋转单元15可包括多于两个、例如包括六个至十二个阳性接触元件，并且第二旋转单元18可包括多于两个、例如包括六个至十二个阴性接触元件，如图2和图3中虚线所表示。为了示意性目的，分别在图2和图3中示出仅仅两个这样的元件。

旋转单元15、18二者都附接至轴9以便与该轴一起旋转。然而，第一旋转单元15还关于轴9轴向地固定，而第二旋转单元18配置成在中空轴9上沿着轴线24移动。

图1示出第一状态，在所述第一状态，第一和第二旋转单元15、18彼此间隔开以使得阳性接触元件14、16和阴性接触元件22、23彼此脱离接合。因而，缆线4、5和它们对应的绕组3a、3b并未切换至短路。于是，在滑环式电机1的启动期间感应的涌入电流从绕组3a通过缆线4、经由滑环6和电刷11进入到外电阻10中。外电阻10可包含电解质或任何其它高电阻材料。在经过外电阻10之后，电流经由电刷12、滑环7和缆线5返回至绕组3b。电流通过外电阻10的路径由虚线箭头表示。

当滑环式电机1已启动后，即当转子2的每分钟转数增加，通过缆线4、5的电流变得更小。因而，期望的是当滑环式电机1已达到其标称速度时关掉外电阻10。为此，第二旋转单元18沿着轴线24在方向25上移动到第二状态(未示出)，在所述第二状态，阳性接触元件14、16接合阴性接触元件22、23。因而，缆线4、5被切换至短路，是因为电流从缆线4流过阳性接触元件14进入到阴性接触元件22中，流过导电环元件21并经由阴性接触元件23和阳性接触元件16进入到缆线5中。

即使目前仅关于单相和/或单对的绕组3a、3b进行解释，同一原理适用于其它相和/或其它对的绕组。

图4以立体图示出图1和图2的阴性接触元件22。对应的阳性接触元件14通过虚线表示。

阴性接触元件22包括两个片簧即外片簧26和内片簧27、基底28、支架29(更普遍地本文称作为约束单元)、嵌套的预加载弹簧30、31、32和对立板33。

外片簧26和内片簧27的设计将参照以侧视图示出阴性接触元件22的图5和以俯视图示出外片簧26的图7更详细地解释。

外片簧26和内片簧27由Cu-Be合金构成。所述Cu-Be合金可包含0.1至3wt％、优选0.1至2wt％的Be，以及附加地包含Ni和Co。采用包含0.34wt％的Be、1.68wt％的Ni和0.07wt％的Co的Cu-Be合金获得外片簧26和内片簧27尤其长的使用寿命。另外，当Cu-Be合金被硬化、例如被时效硬化和/或冷锻时发现甚至更高的耐久度。发现对外片簧26和内片簧27涂覆银更加改善了阴性接触元件22与阳性接触元件14、16之间的电连接。

外片簧26具有平坦的基底部分34，所述基底部分连接至两个U形部分35和36，所述两个U形部分在基底部分34的相反两端处连接。每个U形部分35、36包括关于基底部分34(经由带有内半径R1的弯曲部)成直角并连接至该基底部分的笔直部分37、以内半径R2半圆地弯曲的且连接至所述笔直部分37的弯曲部分38、以及连接至所述弯曲部分38并从弯曲部分38朝着基底部分34向下延伸的笔直接触部分39。接触部分39具有自由端部40，所述自由端部带有与其制成为单件的突伸部41、42(见图7)。

内片簧27类似地包括平坦的基底部分43和U形部分44、45，所述U形部分在基底部分43的相反两端处连接。每个U形部分44、45包括关于基底部分43(经由带有内半径R3的弯曲部)成直角并连接至该基底部分的笔直部分46、以内半径R4半圆地弯曲的且连接至所述笔直部分46的弯曲部分47、以及连接至弯曲部分47的笔直接触部分48。所述接触部分48从笔直部分47向下朝着基底部分43延伸并且包括自由端部49。突伸部50(另一端部处的突伸部未在附图中示出)成单件地连接至自由端部49。

外片簧26和内片簧27可通过由具有恒定厚度的平坦板材弯曲而制造。由于外片簧26和内片簧27由Cu-Be合金制造的事实，半径R1、R2、R3和R4可选择得较小，例如小于10mm，优选小于6mm，而不会将材料中的应力升高超过会显著减少外片簧26和内片簧27寿命的水平。分别将R1至R4等于2mm获得尤其长的使用寿命。与此同时，由于片簧26、27的材料(Cu-Be合金)厚度D1和D2可有利地相当大地以大于1mm、优选大于1.5mm选择。D1和D2等于2mm获得尤其好的结果。

外片簧26和内片簧27的每对接触部分39、48在它们之间限定槽51、52。阳性接触元件14大体为U形形状，其具有基底53和以直角连接至基底53的两个接触部分54、55。阳性接触元件14和阴性接触元件22在图4和图5中显示处于脱离接合状态。为了接合，阴性接触元件22沿着第一轴线X在箭头25的方向上移动。阳性接触元件14的接触部分54、55因而移动到阴性接触元件22的槽51、52中，其中接触部分39、48沿着与第一轴线X垂直的第二轴线Y在相反的方向56、57上散开。接触部分39、48的该弹性运动通过三个预加载弹簧30、31、32抵消。

在另一实施例中，阴性接触元件22的仅仅一些部分、例如接触部分39、48被银涂覆，并且外片簧26和内片簧27的每一个的剩余部分根本未被涂覆或涂覆有Zn。再次地，这可减少材料成本。

预加载弹簧包括第一片簧30、第二片簧31和第三片簧32，并且在图9、10和11中更详细地示出。

预加载弹簧30、31、32各自基底58、连接至所述基底58的相反两端的两个腿部59、60、以及开放侧61。开放侧61在腿部59、60的两个自由端部62、63之间限定。预加载弹簧30、31、32在高度H和厚度t上不同。对应片簧材料的厚度t随着预加载弹簧30、31、32高度H的增加而增加。优选地，片簧材料为钢。

现在返回至图5，示出了由于预加载弹簧30、31、32的不同高度H，这些预加载弹簧接触沿着第一轴线X处于不同位置的相关联的接触部分39、48。由于预加载弹簧30、31、32的厚度t随着高度H增加而增加，所以由每个自由端部62、63施加的预加载力在对应的杠杆臂变长时是恒定的。其中，预加载弹簧30、31、32作用于相应接触部分39、48的外侧表面64。相应接触部分39、48的限定了与阳性接触元件14的接触部分54、55所接触表面的对应内侧表面65利用附图标记65指明。

预加载弹簧30、31、32因而确保了阴性接触元件22的接触部分39、48与阳性接触元件14的相应接触部分54、55之间的大表面接触。这避免了由于高的局部电流造成的过度温度，改善对应接触表面的寿命。

预加载弹簧30、31、32如例如图5中所示地嵌套在彼此以内。这意味着预加载弹簧31设置在预加载弹簧32以内并且预加载弹簧30设置在预加载弹簧31以内。嵌套的预加载弹簧30、31、32继而设置在于片簧26、27的U形部分35、44以内限定的空间以内。预加载弹簧30、31、32通过对立板33和对应的铆钉或螺栓66紧固至外片簧26和基底28。

图8示出支架29的立体图。

支架29由形成为H形状的单一板材、优选为钢构成。支架29因而具有两个U形部分67、68，所述两个U形部分通过基底部分69彼此背靠背连接。每个U形部分67、68包括侧部70和在该侧部70的相反两端处连接的钩或闩锁71、72(本文更普遍地还称为自由端部)。每个闩锁71、72在相应内侧表面上形成抵接部分73、74。凹部75、76在每个闩锁71、72中与相应抵接部分73、74相邻地形成。

如图4和图5中所示，支架29的基底部分69借助于铆钉或螺栓77附接至内片簧27和基底28。还如图6中所示，支架29的U形部分67、68抓在内片簧27的U形部分44、45周围。因而，支架29的抵接部分73、74沿着第三方向Z分别位于接触部分39、48的彼此反向80、81(见图6)的相应侧面78、79(见图4)的前方。第三轴线Z关于第一轴线X和第二轴线Y垂直地定向。

抵接部分73、74因而配置成使接触部分39、48在沿着第三轴线Z在方向80上作用于阴性接触元件22的离心力F(见图2)作用下的运动停止。因而，接触部分39、48以内的变形可被限定至可接受的水平以允许长寿命的阴性接触元件22。

图4和图5还示出了闩锁71、72越过突伸部41、42、50。因而，对应的接触部分39、48的成对突伸部41、50和50(另一突伸部未示出)设置在闩锁71、72以内的相关联凹部75、76以内。为此，突伸部41、50沿着第三轴线Z在方向80上突伸并且突伸部42(另一突伸部未示出)从接触部分39、48的相应自由端部40、49沿着第三轴线Z在相反的方向81上突伸。从基底28能看到的，闩锁71、72从后方接合突伸部41、42、50。因而，突伸部41、42、50沿着第一轴线X在方向25上的还有沿着第二轴线Y在方向56、57上的运动被约束。突伸部41、42、50沿方向82(见图5)的运动通过片簧26、27的几何形状被自动约束。

当阳性接触元件14被拉出槽51、52以为了脱离接合时，该设计就施加在接触部分39、48上的力而言是尤其有利的。突伸部41、42、50连同闩锁71、72一起防止了接触部分39、48在该情况下弯曲。

基底28本身具有U形形状，其包括基底部分83和自由端部84、85。优选地，基底28由钢制成。自由端部84、85各自关于基底部分83形成小于90°的角度α。因而，自由端部84、85如图5中点划线所表示地朝着彼此汇聚。其中，自由端部84、85被预加载靠着外片簧26的U形部分35、36的笔直部分37。与此同时，自由端部84、85的汇聚引起基底29与边缘86之间在方向25上的形状配合，所述边缘86在外片簧26的相应笔直部分37与基底部分34之间形成。该设计赋予U形部分35、36克服在阳性接触元件14与阴性接触元件22接合和脱离接合时所发生力矩的附加阻碍，以及还改善了接触部分39、48与44、45之间的表面接触。

类似地，对所述弯曲力矩的阻碍以及改善的表面接触通过支架29的对内片簧27的笔直部分46进行支承的侧部70获得。

优选地，在外片簧26和内片簧27的每个U形部分35、36、44、45中设置一个或多个切口87。所述切口在每个U形部分35、36、44、47处通过弯曲部分38、47地伸到笔直部分37、46中并伸到接触部分39、49中。这些切口87还改善了接触部分39、48与54、55之间的表面接触。

图12示出根据本发明第二实施例的阴性接触元件22。下文的解释聚焦在与在图4至图11中解释的第一实施例的不同之处。

使用笼88代替使用支架29作为对接触部分39、48的运动进行约束的约束单元。笼88具有矩形形状。下文中，将更详细地解释图12右手边的笼88，所述解释适用于对图12左手边的笼细节上作必要修正。

笼88包括通过杆91、92彼此连接的两个板89、90。优选地，笼88由钢制成或由具有高弹性模量和拉伸强度的其它材料制成。如图13中所示，板89、90在它们的内表面上包括抵接部分73、74(后者在任一附图中未示出)。挨着抵接部分73、74形成的是凹部75、76(后者在任一附图中未示出)。凹部75、76例如形成为方形孔。当与突伸部41、42、50接合时，这些凹部沿着第一轴线X在相反的方向25、82上(见图5)以及沿着第二轴线Y在相反的方向56、57上被约束。

如图13中所示，所述杆91、92可与相应板89、90的孔93、例如方形孔接合。另外，连接件94可从板89以直角突伸并且与所述板一体形成。连接件94具有定位销95，所述定位销从连接件94以直角延伸并且与连接件一体形成。在组装状态，销95伸过图15A至17B中所示的预加载弹簧30、31、32的每一个中的孔97。另外，销95伸过图14中所示的外片簧26中的对应孔96，图14示出了外片簧26刚好从平坦的板材切除之后、即处于未弯曲状态。孔96、97设计成占用来自对应板89、90的两个销95。在组装状态，铆钉或螺栓98(见图13)将每个连接件94、以及因此将板89、90附接至每个预加载弹簧30、31、32、外片簧26以及基底28。螺栓98穿过连接件94中的孔99、每个预加载弹簧30、31、32中的对应孔100、以及外片簧26中的对应孔101。

在当前示例中，由于部件之间提供的形状配合不必将杆91、92焊接至板89、90。仍然，在其它实施例中杆91、92可被焊接至板89、90。然而，形状配合允许容易地拆卸第二实施例的阴性接触元件26。

笼88抓在两个相邻的U形部分36、45(或用于图12左手边的笼88的U形部分35、44)的完整界限(parameter)周围。因而，杆91、92支承外片簧26和内片簧27的每个U形部分45、36的笔直部分37和46。结果，第二实施例的基底28不需要具有汇聚的自由端部84、85(见图5)。而是，基底28可配置为单个的平坦件。

尽管已依照优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员明显的是在所有实施例中改型是可能的。

附图标记列表

1 滑环式电机

2 转子

3a，3b 绕组

4 缆线

5 缆线

6 滑环

7 滑环

9 轴

10 外电阻

11 电刷

12 电刷

14 阳性接触元件

15 旋转单元

16 阳性接触元件

17 环

18 旋转单元

19 环

20 基底环元件

21 导电环元件

22 阴性接触元件

23 阴性接触元件

24 轴线

26 外片簧

27 内片簧

28 基底

29 支架

30，31，32 预加载弹簧

33 对立板

34 基底部分

35 U形部分

36 U形部分

37 笔直部分

38 弯曲部分

39 接触部分

40 自由端部

41 突伸部

42 突伸部

43 基底部分

44 U形部分

45 U形部分

46 笔直部分

47 弯曲部分

48 接触部分

49 自由端部

50 突伸部

51 槽

52 槽

53 基底

54 接触部分

55 接触部分

56 方向

57 方向

58 基底

59 腿部

60 腿部

61 开放侧

62 自由端部

63 自由端部

64 表面

65 表面

66 螺栓

67 U形部分

68 U形部分

69 基底部分

70 侧部

71 闩锁

72 闩锁

73 抵接部分

74 抵接部分

75 凹部

76 凹部

77 螺栓

78 侧面

79 侧面

80 方向

81 方向

82 方向

83 基底部分

84 自由端部

85 自由端部

86 边缘

87 切口

88 笼

89 板

90 板

91 杆

92 杆

93 孔

94 连接件

95 定位销

96 孔

97 孔

98 螺栓

99 孔

100 孔

101 孔

α 角度

D1，D2 厚度

R1-R4 半径

X，Y，Z 轴线