本发明涉及一种用于绕线式转子电动机(也称为滑环式电动机)的滑环单元，特别是具有可动电刷的滑环单元。
背景技术
绕线式转子电动机是特别的异步电动机，其包括具有绕线式转子铁芯的可旋转的轴和环套管，该环套管承载金属环并且被配装在该轴上。转子回路连接至外部变阻器，以允许改变转子电阻。就三相电动机而言，环套管包括三个环，三个环各自通过线缆连接至单个转子绕组相。转子与轴一体地旋转。滑环式电动机还包括三组电刷，每个相一组电刷，所述三组电刷电连接至变阻器并且与定子电绝缘。电刷与环接触并且电刷可以被提升。
当电动机处于停用状态时，电刷与环接触，并且环是电绝缘的(并且因此转子绕组是电绝缘的)。
电动机包括由致动器驱动的致动装置。当电动机启动时，致动器驱动致动装置，使得：
-三个环短路且因此使得三个转子相短路；
-电刷被提升，以使由碳刷粉尘所造成的不必要磨损和污物累积最小。
当转子相短路时，转子以类似于普通鼠笼式转子的方式运转。
致动装置包括下述复杂机构：该复杂机构允许用于使环短路且用于将电刷升高的校准运动。该机构需要麻烦的设定和维护并且使得电动机的成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种用于绕线式转子电动机的滑环单元，该滑环单元构造成使得使绕组短路以及将电刷升高是通过下述机构以更简单的方式实现的：该机构足以易于设定和维护，因此降低了该单元的总成本。
该目的和其他目的是通过根据权利要求1的用于绕线式转子电动机的滑环单元实现的。
从属权利要求限定本发明的可能有利的实施方式。
附图说明
参考附图，从以示例的方式所给出的优选实施方式的以下描述中，根据本发明的用于绕线式转子电动机的滑环单元的另外的特征和优点将变得更明显，在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施方式的用于绕线式转子的滑环单元的立体图；
图2示出了图1中的滑环单元的一部分的立体图；
图3是图2中的滑环单元的所述部分的平面图；
图4是根据本发明的一种实施方式的滑环单元的特例的立体图；
图5a和图5b是处于第一构型的根据本发明的一种实施方式的滑环单元的一部分的侧视图；
图6a和图6b是处于第二构型的图5a和图5b中的滑环单元的所述部分的侧视图；
图7是根据另一可能的实施方式的滑环单元的特例的侧视图。
具体实施方式
参照附图，以标记1来表示用于绕线式转子电动机(或滑环式电动机)的滑环单元。滑环单元1可以容置在覆盖箱2中，该覆盖箱2至少局部地可敞开以用于滑环单元1的检查。该单元1包括轴3和定子，该轴3能够相对于覆盖箱2旋转并且至少部分地向外伸出，该定子在附图中未示出。轴3又包括转子。该单元1包括对单元1进行支承的支承板12。支承板12又可以连接至覆盖箱2或者作为覆盖箱2的一部分。
单元1还包括环套管5，该环套管5承载至少一个导电环6并且被配装在轴3上。如果电动机为三相电动机，则环套管5包括三个环6，三个环6各自例如通过连接杆4连接至相应的转子绕组相。
转子回路可以连接至外部变阻器以改变转子电阻。变阻器可以连接至连接板43，该连接板43可以被容置在形成于覆盖箱2中的变阻器线缆壳体7中，该变阻器线缆壳体7可以被定位在单元1的两侧上，并且变阻器可以通过导电杆而连接至转子回路，这将在下面进行详细描述。
单元1包括至少一个电刷组件9，特别地，环6中的每一个环一个电刷组件，其中，每个电刷组件9包括一个或更多个电刷10，所述一个或更多个电刷10能够在降低位置与升高位置之间移动，在降低位置中，电刷10与相应的环6接触，在升高位置中，电刷10距相应的环6一定距离。
单元1还包括短路套管11，该短路套管11能够与轴3一体地旋转并且能够相对于轴3以滑动的方式移动。特别地，短路套管11能够在短路位置与非短路位置之间移动。在短路位置中，短路套管11与环套管5相互作用，特别是与环套管5的接触板42相互作用，使得环6短路且因此使得转子相短路，而在非短路位置中，短路套管11距接触板42一定距离且不与环6相互作用，使得环6是电绝缘的并且因此使得转子绕组是电绝缘的。当转子相短路时，转子如鼠笼式转子一样运转。
单元1还包括致动装置13，该致动装置13用于使电刷10(特别是对电刷10进行支承的半板29，如下面将更详细描述的)在降低位置与升高位置之间移动并且用于使短路套管11在非短路位置与短路位置之间移动。特别地，当电动机被关闭时，电刷10与环6接触且环6电绝缘的。当电动机被启动且达到额定转矩时，致动装置进行以下操作：
-使短路套管11从非短路位置移动至短路位置；
-使电刷10从降低位置移动至升高位置。
致动装置13包括固定地连接至支承板12的致动器16(其优选地具有线性类型)和在主枢轴15处铰接至支承板12的至少一个主杆14。根据可能的实施方式，致动装置13包括一对主杆14，在轴3的每侧中各有一个主杆。主枢轴15和致动器16处于相对于轴3的相反位置中。致动器16直接地或间接地连接至主杆14，并且致动器16驱动主杆14使得主杆14绕主枢轴15摆动。特别地，主杆14通过致动器16而在第一位置与第二位置之间移动。根据可能的实施方式，致动器16为线性致动器并且包括致动器轴17，该致动器轴17优选地平行于轴3且能够在缩回位置与伸展位置之间移动。致动器轴17可以通过中间杆18连接至主杆14，该中间杆18在一侧铰接至致动器轴17且在第二侧在辅助枢轴19处铰接至主杆14。以这种方式，当致动器轴17处于缩回位置时，主杆14处于第一位置，且当致动器轴17处于伸展位置时，主杆14处于第二位置。
此外，主杆14优选地通过定位在主枢轴15与辅助枢轴19之间的连接支承件20连接至短路套管11，使得：在主杆14从第一位置移动至第二位置时，短路套管11通过沿着轴3滑动同时与轴3一体地旋转而相应地从非短路位置移动至短路位置，并且在主杆14从第二位置移动至第一位置时，短路套管11通过沿着轴3滑动同时与轴3一体地旋转而相应地从短路位置移动至非短路位置。
此外，主杆14在系索枢轴22处连接至电刷提升机构21，该电刷提升机构21使电刷在降低位置与升高位置之间移动。根据可能的实施方式，系索枢轴22被定位成使得主枢轴15位于系索枢轴22本身与辅助枢轴19之间，并且电刷提升机构21包括一个或更多个系索23，所述一个或更多个系索23在一侧在系索枢轴22处连接至主杆14并且在另一侧连接至电刷10、特别是连接至半板29，使得：在主杆14处于第一位置时，电刷10处于降低位置，并且在主杆14处于第二位置时，半板29处于升高位置并且因此电刷10处于升高位置，这是因为系索23在系索枢轴22处被主杆14拉动。
因此，简要地总结如下：
-当致动器轴17处于缩回位置(如图5a和图5b中所示出的)时：
主杆14处于第一位置；
短路套管11处于非短路位置；
电刷10处于降低位置；
电动机处于启动位置；
-当致动器轴17处于伸展位置(如图6a和图6b中所示出的)时：
主杆14处于第二位置；
短路套管11处于短路位置；
电刷10处于升高位置；
电动机处于正常连续运行状态；
应当注意的是，致动器16可以相对于主杆14以不同的方式定位。特别地，致动器16和辅助枢轴19可以定位在相对于主枢轴15的相反位置中。参照图5a和图6a中的侧视图，这指的是致动器16和辅助枢轴19可以位于上部位置中而不是位于所示出的下部位置中。在图7中示出了根据该另一可能的实施方式的布置。根据该实施方式，致动器板46固定至支承板12，并且致动器16在枢轴47处优选地通过中间支架48铰接至致动器板46。致动器轴17在辅助枢轴19处连接至主杆14，该辅助枢轴19在这种情况下定位在主枢轴15的上方。根据该实施方式，轴3和致动器16位于相对于主枢轴15的相反位置中。
现在将通过参照本发明的示例性实施方式给出各种电动机部件的另一些细节。
致动器16优选地定位在覆盖箱2的内部。如已阐述的，致动器16优选地为线性类型的机电致动器。该致动器被控制单元驱动，该控制单元控制运动，特别是在开始时控制运动，并且该控制单元可以配置成保护电动机免于过载。可以提供连接至该控制单元的两个端部行程开关。
短路套管11可以以一定间隙安装在轴3上并且可以例如通过键(附图中未示出)以可旋转的方式联接至轴3。短路套管11的轴向运动例如通过螺栓型滚子和杆而实现。以这种方式，短路套管11可以沿着轴3在短路位置与非短路位置之间移动并且与轴3一体地旋转。
根据可能的实施方式，短路套管11包括适于由上述连接支承件20接合的周向凹槽(附图中未示出)，使得短路套管11与主杆14之间的上述运动成为可能，同时使得短路套管11与轴3的一体地旋转成为可能。
短路套管11包括接触件24，该接触件24构造成在短路套管11处于短路位置时被连接至上述接触板42中的对应的接触件25，接触板42又连接至转子绕组。短路套管11的接触件24是电连接的，使得在接触件24与接触板42中的接触件25接合时，转子绕组(和环6)短路。
现在对可以例如由不锈钢制成的环套管5和环6进行说明，只要短路套管11处于非短路位置，则环套管5和环6是电绝缘的。为此，环6有利地定位成距彼此为一定的轴向距离，并且环套管5包括多个杆件27，所述多个杆件27沿着轴3的轴向方向纵向地延伸并且绕轴3周向地布置。杆件27由导电材料比如铜制成且被电绝缘材料包覆。该电绝缘材料具有将环6电绝缘的功能。此外，每个环6连接至一个连接杆4(以用于连接至相应转子绕组相)和两个杆件27的导电部分。连接杆4和杆件27又电连接至接触板42。
现在对电刷组件9进行说明，其包括用于每个环6的电刷支承件28。电刷支承件28优选地在轴3的轴向方式上定位成以彼此间隔开。根据一种实施方式，每个电刷支承件28包括两个半板29，所述两个半板29承载一个或更多个电刷10，并且所述两个半板29在板枢轴31处铰接至固定板30以便能够绕优选地与轴3的纵向方向平行的轴线相对于固定板30旋转。每个半板29沿轴3的周向方向延伸并且对电刷10进行支承，使得当电刷组件9处于降低位置时电刷10与环6在轴3的大致径向方向上接触。使电刷组件9进入到升高位置对应于半板29绕板枢轴31的旋转，使得半板29相对于彼此展开，优选地以对称的方式相对于彼此展开。半板29的这些运动是通过上述系索23驱动，所述系索23可以例如在系索孔37处连接至半板29。诸如一个或更多个牵引式弹簧45的弹性装置可以作用在所述两个半板29之间，以便将所述两个半板29的上述展开运动以相反的方式进行。换句话说，弹性装置作用成使得：电刷组件9被引向降低位置并且电刷10被推到环6上，以便确保电刷与环接合时的连续的电接触。
根据可能的实施方式，每个半板29包括电刷保持件32，该电刷保持件32容纳至少一个电刷10。电刷10能够在相对于轴3的径向方向上沿着所述电刷保持件32滑动。诸如一个或更多个压缩弹簧40的弹性装置在径向方向上推动电刷10抵靠相应的环6。
每个电刷组件9的固定板30固定至支承板12的支承架35，其中，该支承架35优选地沿着轴3的纵向方向纵向地延伸。为了在短路套管11处于非短路位置时使环6电绝缘，电刷组件9有利地包括定位在支承架35与固定板30之间的一个或更多个电绝缘间隔件36。
有利地，支承架35包括系索导引装置41，该系索导引装置41用于将系索23从系索枢轴22导引至系索孔37，使得半板29可以执行绕板枢轴31的上述旋转。
根据一种实施方式，每个电刷组件9包括突出部分38，该突出部分38可以例如是固定板30的横向于轴3的轴向方向延伸、优选地垂直于轴3的轴向方向延伸的一部分。仍然更优选地，突出部分38在电刷组件9的两侧上延伸。突出部分38电连接至电刷10并且与支承架35电绝缘。例如，突出部分38可以定位在绝缘间隔件36与固定板30之间，其中，固定板30、板枢轴31、半板29和电刷保持件32由导电材料制成。
根据可能的实施方式，在致动器16处于上部位置中(参见图7)时，上述支承架35还可以形成致动器板46。
有利地，单元1包括辅助导电杆件39，该辅助导电杆件39用于将突出部分38电连接至变阻器连接板43。应当注意的是，如上面已讨论的，变阻器线缆壳体7可以被定位在轴3的两侧上。因此，根据变阻器的位置，轴3可以在其两侧上通过辅助导电杆件39而连接至突出部分38。
对于根据本发明的用于绕线式转子电动机的滑环单元的上述实施方式，为了满足特定的电流要求，技术人员可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下通过其他在操作上等效的元件对各元件做出多种添加、修改或替换。