本公开的实施例总体上涉及滑环技术领域，并且更具体地，涉及一种滑环单元和包括滑环单元的电机。
背景技术：
滑环单元是在电机(电动机或发电机)中使用的一种旋转连接器，其用于实现两个相对转动机构间的信号和电功率传输。滑环单元通过定子部分的碳刷与转子部分的滑环主体之间的滑动摩擦，来实现滑动电接触。
目前，滑环单元具有多种类型，诸如同轴风扇滑环单元、辅助风扇滑环单元等。同轴风扇滑环单元相比于其他类型的滑环单元更加经济且更易于组装，因此同轴风扇滑环单元的使用非常普遍。在这种同轴风扇滑环单元中，通常使用与滑环主体安装在相同转轴上的风扇来将冷却空气吹入滑环箱中，以对碳刷和滑环主体进行冷却。然而，由于在电机的运行过程中风扇和转轴会被电机加热，因此风扇和转轴的温度将会高于待吹送的冷却空气的温度。在这样的通风结构中，冷却空气将会首先被风扇及其转轴加热，再被吹入到滑环箱中，因而使得进入到滑环箱中的冷却空气的温度升高，从而影响了对碳刷和滑环主体的冷却效果。此外，在电机的运行过程中，碳刷与滑环主体之间的摩擦会导致碳粉的产生。在采用风扇将冷却空气吹入滑环箱中对碳刷和滑环主体进行冷却时，碳粉将会被空气吹散，因此难以对碳粉进行收集和清洁。
因此，存在对于能够更好地对碳刷和滑环主体进行冷却以及更好地对碳粉进行收集的滑环单元的需要。
技术实现要素：
本公开的目的是提供一种滑环单元和包括滑环单元的电机，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
根据本公开的第一方面，提供了一种滑环单元，包括：滑环箱，包括气体入口和气体出口；滑环主体，设置在所述滑环箱中；滑环电刷，设置在所述滑环箱中并且与所述滑环主体接触；以及吸风装置，设置在所述气体出口处，并且被配置为经由所述气体出口抽吸所述滑环箱中的气体，以使冷却气体经由所述气体入口进入到所述滑环箱中。
在根据本公开的实施例中，通过采用设置在滑环箱的气体出口处的吸风装置来抽吸滑环箱中的气体，能够使得冷却气体经由气体入口进入到滑环箱中，从而在滑环箱中形成从气体入口到气体出口的气流路径，以对滑环电刷和滑环主体进行冷却。与常规的吹风冷却方式相比，采用吸风方式进行冷却避免了冷却气体在进入到滑环箱中之前被加热，因而能够更好地对滑环电刷和滑环主体进行冷却。此外，由于吸风装置设置在气流路径的末端，因此吸风装置可以将由于滑环电刷与滑环主体之间的摩擦而产生的粉末从滑环箱中吸出，而不会向常规的吹风冷却方式那样被吹散，因而更容易对滑环箱中的粉末进行收集和清洁。
在一些实施例中，所述吸风装置包括：风扇，被配置为在转动的情况下抽吸所述滑环箱中的气体；以及盖体，覆盖所述风扇以及所述气体出口，并且具有用于将由所述风扇从所述滑环箱中抽出的气体排到外部环境中的排气口。在这样的实施例中，通过采用风扇抽吸滑环箱中的气体，能够使得冷却气体在未被加热的情况下经由气体入口进入到滑环箱中，从而能够更好地对滑环电刷和滑环主体进行冷却。此外，由于风扇设置在气流路径的末端，因此可以可靠地将滑环箱中产生的粉末从滑环箱中吸出，而不会将粉末吹散，因而能够容易地在风扇盖体的排气口处对产生的粉末进行收集。
在一些实施例中，所述风扇与所述滑环主体安装在相同的转轴上。在这样的实施例中，风扇和滑环主体同轴安装使得滑环单元更加经济、易于组装且节约空间。
在一些实施例中，所述滑环单元还包括：挡板，在所述滑环箱中设置在所述气体入口与所述滑环电刷之间，所述挡板与所述壳体的内壁之间形成有与所述气体入口连通的预定空间，并且所述挡板上设置有朝向所述滑环电刷的多个开口。在这样的实施例中，通过采用挡板来调节滑环箱中的气流路径，能够使得进入到预定空间中的冷却气体在穿过挡板上的开口之后流向滑环电刷和滑环主体。以此方式，一方面能够提升对滑环电刷和滑环主体的冷却效果，另一方面能够使得对于各个滑环电刷的冷却效果更加均匀。
在一些实施例中，所述多个开口中的至少一个开口的边缘处设置有气体引导件，所述气体引导件被配置为将所述冷却气体朝向所述滑环电刷引导。在这样的实施例中，通过采用设置在开口的边缘处的气体引导件，能够进一步约束滑环箱中的气流路径，使得冷却气体基本上被引导流向滑环电刷和滑环主体，从而进一步提高了对滑环电刷和滑环主体的冷却效果。
在一些实施例中，所述气体引导件设置在所述至少一个开口的边缘上的靠近所述吸风装置的位置处，并且相对于所述挡板朝向远离所述吸风装置的方向倾斜。在这样的实施例中，考虑到吸风装置的设置位置，将气体引导件设置在开口的边缘上的靠近吸风装置的位置处，以将冷却气体朝向远离吸风装置的方向被倾斜引导。以此方式，能够避免一些气流被在穿过挡板上的开口之后直接流向气体出口，从而使得基本上所有冷却气体都能被引导到滑环电刷和滑环主体上，因而能够实现极佳的冷却效果。
在一些实施例中，所述多个开口中的每个开口为矩形，并且每个开口的靠近所述吸风装置的两个相邻侧边处设置有朝向开口内部倾斜的所述气体引导件。在这样的实施例中，通过采用挡板上的多个矩形开口以及相应设置的气体引导件对冷却气体进行引导，能够使得冷却气体对于各个滑环电刷的冷却效果更加均匀。此外，设置在开口的靠近吸风装置的两个相邻侧边处的气体引导件能够可靠地将冷却气体引导向对应的滑环电刷。
在一些实施例中，所述滑环单元还包括用于将所述预定空间分隔成多个区域的至少一个隔板。在这样的实施例中，通过采用隔板能够对预定空间中的气流分布进行调整。
在一些实施例中，所述滑环电刷为碳刷。
根据本公开的第二方面，提供了一种电机，包括根据本公开的第一方面的滑环单元。在根据本公开的实施例中，电机可以是电动机或发电机。由于根据本公开的实施例的电机包括如上所述的滑环单元，因而能够提供与滑环单元相同的优点。
提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开内容的关键特征或主要特征，也无意限制本公开内容的范围。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，其中：
图1示出了根据本公开的一个实施例的滑环单元的结构示意图；
图2示出了根据本公开的一个实施例的挡板的结构示意图；
图3示出了图2中所示的挡板的主视图；
图4示出了图2中所示的挡板的俯视图；以及
图5示出了根据本公开的另一实施例的挡板的结构示意图。
在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。
如在上文中所描述的，在采用吹风方式进行冷却的常规滑环单元中，冷却空气将会首先被风扇及其转轴加热，然后再被吹入到滑环箱中，因而使得进入到滑环箱中的冷却空气的温度升高，从而影响了对碳刷和滑环主体的冷却效果。本公开的实施例的滑环单元通过采用吸风方式对滑环电刷和滑环主体进行冷却，避免了冷却气体在进入到滑环箱中之前被加热，因而能够更好地对滑环电刷和滑环主体进行冷却，并且能够更容易地对滑环箱中产生的粉末进行收集和清洁。在下文中将参考附图结合示例性实施例来详细描述本公开的原理。
图1示出了根据本公开的一个实施例的滑环单元100的结构示意图。如图1所示，总体上，在此描述的滑环单元100包括滑环箱2、滑环主体3、滑环电刷4以及吸风装置5。滑环箱2具有用于容纳部件的内部空间，并且包括气体入口21和气体出口22。用于对内部部件进行冷却的气体可以经由气体入口21进入滑环箱2的内部空间，并且经由气体出口22离开滑环箱2的内部空间。在根据本公开的实施例中，冷却气体可以为空气或其他可用的气体。
在一个实施例中，如图1所示，滑环主体3和滑环电刷4设置在滑环箱2的内部空间中，并且彼此接触。滑环主体3可以设置在转轴6上以在转轴6的带动下转动，而滑环电刷4固定设置在滑环箱2中。在滑环单元100的操作期间，通过滑环电刷4与滑环主体3之间的滑动摩擦，来实现滑动电接触。在根据本公开的实施例中，滑环主体3和滑环电刷4可以采用各种已知的布置，对于其具体的工作原理在此不再概述。此外，滑环主体3和滑环电刷4也可以采用其他未来可用的布置，本公开的范围在此方面不受限制。
在一些实施例中，滑环电刷4可以为碳刷。然而，应当理解，这并不旨在限制本公开的范围，本领域技术人员可以构思采用各种可用的滑环电刷4。
吸风装置5设置在气体出口22处，并且能够经由气体出口22抽吸滑环箱2中的气体，以使冷却气体经由气体入口21进入到滑环箱2中，从而在滑环箱2中形成如箭头所示的从气体入口21到气体出口22的气流路径，以对滑环电刷4和滑环主体3进行冷却。与常规的吹风冷却方式相比，采用这种吸风方式进行冷却避免了冷却气体在经由气体入口21进入到滑环箱2中之前被加热，因而能够更好地对滑环电刷4和滑环主体3进行冷却。此外，由于吸风装置5设置在气流路径的末端，因此吸风装置5可以将由于滑环电刷4与滑环主体3之间的摩擦而产生的粉末从滑环箱2中吸出，而不会像常规的吹风冷却方式那样使得粉末被吹散，因而更容易对滑环箱2中的粉末进行收集和清洁。
在一些实施例中，如图1所示，吸风装置5包括风扇51和盖体52。风扇51能够在转动的情况下抽吸滑环箱2中的气体。盖体52覆盖风扇51以及气体出口22，并且具有用于将由风扇51从滑环箱2中抽出的气体排到外部环境中的排气口53。利用这样的布置，在风扇51转动时，能够经由气体出口22抽吸出滑环箱2中的气体，并且经由盖体52的排气口53将气体排到外部环境中。同时，外部环境中的冷却气体可以经由气体入口21被吸入到滑环箱2中，从而对滑环电刷4和滑环主体3进行冷却。此外，由于风扇51设置在气流路径的末端，因此可以可靠地将滑环箱2中产生的粉末从滑环箱2中吸出，而不会将粉末吹散，因而能够容易地在风扇盖体52的排气口53处对产生的粉末进行收集。
在一些实施例中，如图1所示，风扇51与滑环主体3安装在相同的转轴6上。在滑环单元100的操作期间，转轴6能够带动滑环主体3和风扇51一起转动，从而利用风扇51以吸风方式在滑环箱2中形成冷却气体的气流路径。在这样的实施例中，风扇51和滑环主体3同轴安装使得滑环单元100更加经济、易于组装且节约空间。在其他实施例中，风扇51可以单独设置，而非直接设置在转轴6上。
应当理解，吸风装置5可以以各种结构设置在滑环箱2的气体出口22处，只要其能够抽吸出滑环箱2中的气体，以在滑环箱2中形成冷却气体的气流路径即可。例如，吸风装置5可以包括更多个风扇或者可以包括除了风扇之外的其他类型的吸气元件，这些替代方式同样落入本公开的保护范围之内。
在一些实施例中，如图1所示，滑环单元100还包括挡板7。挡板7在滑环箱2中设置在气体入口21与滑环电刷4之间。挡板7与壳体2的内壁之间形成有与气体入口21连通的预定空间8。挡板7上设置有朝向滑环电刷4的多个开口(图1中未示出，将在下文中结合图2至图5进行描述)。在滑环单元100的操作期间，冷却气体在穿过气体入口2之后，将会首先进入到空间8中。空间8中的冷却气体可以穿过挡板7上的开口流向滑环电刷4和滑环主体3，以对它们进行冷却。在这样的实施例中，通过采用挡板7来调节滑环箱2中的气流路径，一方面能够提升对滑环电刷4和滑环主体3的冷却效果，另一方面能够使得对于各个滑环电刷4的冷却效果更加均匀。
图2示出了根据本公开的一个实施例的挡板7的结构示意图，图3示出了图2中所示的挡板7的主视图，以及图4示出了图2中所示的挡板7的俯视图。如图2至图4所示，挡板7可以包括底板70以及设置在底板7的相对两侧的两个侧板73。底板70和两个侧板73可以与壳体2的内壁一起围成如图1所示的预定空间8。底板70上设置有多个开口71。结合图1至图4所示，在滑环单元100的操作期间，冷却气体在穿过气体入口2之后，将会首先进入到空间8中。随后，空间8中的冷却气体可以穿过底板70上的开口71流向滑环电刷4和滑环主体3，以对它们进行冷却。
在一些实施例中，如图2至图4所示，每个开口的边缘710处设置有气体引导件72。气体引导件72用于将冷却气体朝向滑环电刷4引导。在这样的实施例中，通过采用设置在开口71的边缘710处的气体引导件72，能够进一步约束滑环箱2中的气流路径，使得冷却气体基本上被引导流向滑环电刷4和滑环主体3，从而进一步提高了对滑环电刷4和滑环主体3的冷却效果。
在一些实施例中，结合图1至图4所示，气体引导件72设置在至开口71的边缘710上的靠近吸风装置5的位置处，并且相对于挡板7朝向远离吸风装置5的方向倾斜。在这样的实施例中，考虑到吸风装置5的设置位置，将气体引导件72设置在开口71的边缘710上的靠近吸风装置5的位置处，以将冷却气体朝向远离吸风装置5的方向被倾斜引导。以此方式，能够避免一些气流被在穿过底板70上的开口71之后直接流向气体出口22，从而使得基本上所有冷却气体都能被引导到滑环电刷4和滑环主体3上，因而能够实现极佳的冷却效果。
在一些实施例中，如图2至图4所示，每个开口71为矩形，并且每个开口71的靠近吸风装置5的两个相邻侧边处设置有朝向开口内部倾斜的气体引导件72。例如，底板70上可以设置有三对开口71，其中每一对开口71对应于一个滑环电刷4进行设置，并且每一对开口71的靠近吸风装置5的侧边以及彼此邻近的侧边处设置有朝向开口内部倾斜的气体引导件72。在这样的实施例中，通过采用挡板7上的矩形开口71以及相应设置的气体引导件72对冷却气体进行引导，能够使得冷却气体对于各个滑环电刷4的冷却效果更加均匀。此外，设置在开口71的靠近吸风装置5的两个相邻侧边处的气体引导件72能够可靠地将冷却气体引导向对应的滑环电刷4。
在根据本公开的实施例中，底板70上可以设置任意数目的开口71，本公开的范围在此方面不受限制。在根据本公开的实施例中，底板70上的开口71可以按照任意排列进行布置，本公开的范围在此方面不受限制。在根据本公开的实施例中，各个开口71可以为其他形状，诸如椭圆形，菱形等，本公开的范围在此方面不受限制。在根据本公开的实施例中，可以在部分或所有开口71的边缘处设置气体引导件72，本公开的范围在此方面不受限制。
图5示出了根据本公开的另一实施例的挡板7的结构示意图。图5所示的挡板7的结构与图2至图4所示的挡板7的结构类似，区别在于滑环单元100还包括用于将预定空间8分隔成多个区域的两个隔板9。在这样的实施例中，通过采用隔板9能够对预定空间8中的气流分布进行调整，从而使得对于各个滑环电刷4的冷却效果更佳均匀。在其他实施例中，可以设置其他数目的隔板9，本公开的范围在此方面不受限制。
根据本公开的实施例的滑环单元100可以用在电机中，诸如电动机或发电机。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
1.一种滑环单元(100)，包括：
滑环箱(2)，包括气体入口(21)和气体出口(22)；
滑环主体(3)，设置在所述滑环箱(2)中；
滑环电刷(4)，设置在所述滑环箱(2)中并且与所述滑环主体(3)接触；以及
吸风装置(5)，设置在所述气体出口(22)处，并且被配置为经由所述气体出口(22)抽吸所述滑环箱(2)中的气体，以使冷却气体经由所述气体入口(21)进入到所述滑环箱(2)中。
2.根据权利要求1所述的滑环单元(100)，其中所述吸风装置(5)包括：
风扇(51)，被配置为在转动的情况下抽吸所述滑环箱(2)中的气体；以及
盖体(52)，覆盖所述风扇(51)以及所述气体出口(22)，并且具有用于将由所述风扇(51)从所述滑环箱(2)中抽出的气体排到外部环境中的排气口(53)。
3.根据权利要求2所述的滑环单元(100)，其中所述风扇(51)与所述滑环主体(3)安装在相同的转轴(6)上。
4.根据权利要求1所述的滑环单元(100)，还包括：
挡板(7)，在所述滑环箱(2)中设置在所述气体入口(21)与所述滑环电刷(4)之间，所述挡板(7)与所述壳体(2)的内壁之间形成有与所述气体入口(21)连通的预定空间(8)，并且所述挡板(7)上设置有朝向所述滑环电刷(4)的多个开口(71)。
5.根据权利要求4所述的滑环单元(100)，其中所述多个开口(71)中的至少一个开口的边缘(710)处设置有气体引导件(72)，所述气体引导件(72)被配置为将所述冷却气体朝向所述滑环电刷(4)引导。
6.根据权利要求5所述的滑环单元(100)，其中所述气体引导件(72)设置在所述至少一个开口(71)的边缘(710)上的靠近所述吸风装置(5)的位置处，并且相对于所述挡板(7)朝向远离所述吸风装置(5)的方向倾斜。
7.根据权利要求6所述的滑环单元(100)，其中所述多个开口(71)中的每个开口为矩形，并且每个开口(71)的靠近所述吸风装置(5)的两个相邻侧边处设置有朝向开口内部倾斜的所述气体引导件(72)。
8.根据权利要求4所述的滑环单元(100)，还包括用于将所述预定空间(8)分隔成多个区域的至少一个隔板(9)。
9.根据权利要求1所述的滑环单元(100)，其中所述滑环电刷(4)为碳刷。
10.一种电机，包括根据权利要求1至9中任一项所述的滑环单元(100)。
技术总结