电流传感器装置和用于组装该装置的方法与流程

电流传感器装置和用于组装该装置的方法
1.本发明涉及测量流过意在提供固定部件/元件与可移动部件/元件之间的电接触的电刷的电流。本发明可以在例如旋转电机(特别是异步电机)、马达、发电机(特别是风力涡轮发电机)中得到应用。
2.电刷是在固定部件/元件与旋转部件/元件之间传输电流的滑动电接触件，并且反之亦然。电刷可以用于诸如发电机或电动马达的电气设备中，其旋转元件可以是集电器或一组集电环。一般而言，电刷由一个或更多个导电材料块(通常为石墨基)组成，通常设置有电缆。这些电刷由电刷保持器支承。
3.电刷的操作可以取决于许多参数，例如环境温度、接触表面的状态、通过每个电刷的电流、振动等。在大功率机器中，多个电刷并联电连接。因此，电流分布在各个电刷之间，这在电流分布不对称的情况下可能会干扰电刷的操作：其中低电流通过其的电刷将充当磨石，而高电流通过其的另一电刷将变热。后者的电阻将增加，特别是在与电刷所连接的电缆的连接点处电阻将增加，这可能通过拉出电缆而导致电刷断开，并且增加通过其他电刷的电流，并且最终可能拉出连接至电刷的所有电缆。
4.这就是为什么几年以来，监视通过电刷的电流对于旋转电机的用户来说是必要的。
5.通过电刷的电流可以通过电流传感器电阻器(“分流传感器”或“电流感测电阻器”)来监视。该系统具有廉价且使用广泛的优点。然而，由于装置尺寸大，可能损失一些电流，并且很难监视每个电刷。
6.使用霍尔效应传感器来测量通过电刷的电流是已知的。霍尔效应传感器对由电流产生的磁通量敏感，并且生成代表该电流的电压。这样的传感器具有不干扰待测量的电流的优点。然而，由于这些传感器对磁环境和外部磁源的敏感性，会观察到干扰和损失。此外，安装一般相对复杂，这些传感器通常安装在为电刷供电的电缆上。
7.文献cn102169136特别地描述了用于在线监视发电机中的电刷电流的装置。该装置包括安装在电刷上游的霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器在将电刷的电缆连接至电刷保持器的电源板上。因此，霍尔效应传感器不测量通过电刷的电流，而仅测量通过电源板的电流。
8.使用霍尔效应传感器来测量连接至电刷的电缆的电流也是已知的。因此，文献ru2157033c1描述了用于测量连接至电刷的电缆的电流的工具。然而，该工具需要操作者的干预，并且不能测量通过电刷块的电流，而仅测量通过连接至电刷的电缆的电流。
9.文献cn107861062b描述了用于使用霍尔效应传感器在线监视发电机的装置，该霍尔效应传感器位于支承绕组的环的两端之间，或者换言之，位于有源环面。霍尔效应传感器的传感器输出信号代表通过一个或更多个电刷的电流值的变化。因此霍尔效应传感器不测量电流值。该文献也没有指定霍尔效应传感器的位置。
10.因此，存在使得能够可靠且有效地监视旋转电机中的电刷的电流传感器装置的需要。还存在紧凑、廉价且易于安装的电流传感器装置的需要。
11.提出了一种用于监视通过电刷的电流的电流传感器装置，该电流传感器装置包
括：
[0012]-电刷保持器，电刷保持器在远端与近端之间沿纵向方向延伸并且限定贯通壳体，贯通壳体意在沿纵向方向可滑动地接纳电刷，使得电刷的意在抵靠旋转可移动表面而滑动的一端在电刷保持器的远端的同一侧从电刷保持器突出，
[0013]-霍尔效应传感器，霍尔效应传感器被布置成检测磁场，
[0014]-集中器，集中器被布置成将磁场集中在集中磁场区域之内并且保护该区域免受外部磁场的影响，其中，
[0015]-集中器安装在电刷保持器上，以便当电刷被接纳在电刷保持器的壳体之内时、特别是在垂直于纵向方向的平面中围绕电刷的至少一部分，
[0016]-霍尔效应传感器安装在电刷保持器上位于集中磁场区域之内的位置处，以便当电刷被接纳在电刷保持器的壳体中时测量代表通过电刷的电流的强度的值。
[0017]
因此，当电刷被接纳在电刷保持器的壳体中时，集中器围绕电刷的至少一部分，使得由通过电刷的电流生成的磁场被集中器集中。集中器的存在允许集中和增加由通过被接纳在电刷保持器的壳体中的电刷的电流生成的磁通量，因此提高测量的准确度。集中器还允许保护霍尔效应传感器免受来自外部源的磁场的影响。此外，这样的布置是紧凑的，允许为每个电刷保持器并且因此为每个电刷提供一个电流传感器，改进了对配备有多个电刷的旋转电机的监视。
[0018]
应注意，集中器可以安装在电刷保持器外部，以便至少部分地围绕壳体。集中器于是围绕限定壳体的电刷保持器的壁。集中器还可以安装在电刷保持器之内以便至少部分地围绕壳体。在此情况下，集中器可以至少部分地限定壳体并且自身被电刷保持器的壁围绕。换言之，在所有情况下，集中器安装在电刷保持器上以便至少部分地围绕设置在壳体之内的电刷。
[0019]
有利地，霍尔效应传感器可以对平行于其表面延伸的磁场敏感。例如，使用(集成磁集中器)技术的传感器正是如此。这种类型的传感器于是可以被定位成平行于电刷保持器的纵向方向而延伸，以便测量在纵向方向上流通的电流。这使得可以进一步限制电流传感器装置的尺寸。
[0020]
霍尔效应传感器和集中器可以定位在电刷保持器上的沿其纵向方向的任何点处。然而，在电刷保持器的近端处，即，与电刷的抵靠旋转可移动表面而滑动的端所接近于的远端相对，通过电刷的电流在下述三个方向上流通：在纵向方向上，但也在垂直于纵向方向的平面的两个方向上。当被放置在该区域中时，霍尔效应传感器因此将不测量整个电流。
[0021]
因此，有利地，为了更好的测量准确度，集中器和霍尔效应传感器可以位于在纵向方向上距电刷保持器的远端比距近端更近的位置处。在使用中，集中器和霍尔效应传感器于是位于更靠近电刷的抵靠旋转可移动表面而滑动的端的位置处。在电刷的该区域中，电流基本上在纵向方向上流通，使得可以测量通过电刷的所有或几乎所有电流。特别地，集中器和霍尔效应传感器可以位于电刷保持器的远端处。
[0022]
集中器可以在垂直于纵向方向的平面中完全围绕被接纳在电刷保持器的壳体中的电刷，或者具有开口形式。
[0023]
有利地，壳体可以在垂直于电刷保持器的纵向方向而延伸的平面中具有呈四边形形式的横截面，并且集中器因此可以在壳体在该同一平面中的四边形形状的至少三个侧
上、或者甚至部分或全部在第四壳体侧上围绕被接纳在壳体之内的电刷。集中器的这种形状易于实现，并且允许由通过电刷的电流生成的磁场的特别有效的集中，同时限制来自由相邻电刷生成的磁场和/或来自外部源的干扰。集中器可以特别地具有u形状，传感器有利地在u的翼之间、特别是在u的翼之间的中途在u的开口处定位。
[0024]
一般而言，集中器可以采用电刷保持器的形状并且在电刷保持器之外或之内抵靠形成电刷保持器的壁而被施加。
[0025]
有利地，霍尔效应传感器可以附接至位于安装在电刷保持器上的外壳之内的传感器支承件，使得霍尔效应传感器可移除地安装在电刷保持器上。霍尔效应传感器的这种可移除安装可以导致外壳在电刷保持器上的可移除安装、传感器支承件在外壳上的可移除安装，或者两者。因此，霍尔效应传感器可以容易地安装在电刷保持器上或从电刷保持器移除，这允许容易且快速地安装或甚至更换。例如，接纳传感器支承件的外壳可以通过卡扣固定在电刷保持器上，或者传感器支承件可以像盒一样插入外壳内。
[0026]
因此，选自于外壳和传感器支承件的至少一个元件可以可移除地安装，特别是在没有工具的情况下可移除地安装。这种可移除安装例如可以借助于与电刷保持器或外壳的对应凹形构件/凸形构件协作的凸形构件或凹形元件来实现。这些对应的凸形构件/凹形构件可以例如选自于滑轨/指状件、卡扣孔口/指状件、卡扣孔口/凸耳、滑块/轨道类型的其他类型的凸形构件/凹形件等及其组合。
[0027]
在变型中，霍尔效应传感器可以固定地(不可移除地)安装在电刷保持器上，或者直接地(通过胶合等)安装在电刷保持器上，或者经由固定地安装在电刷保持器上的传感器支承件(通过胶合、旋拧等)，或者经由位于固定地安装在电刷保持器上的外壳之内的传感器支承件(通过胶合、旋拧等)安装在电刷保持器上。
[0028]
一般而言，传感器支承件可以平行于纵向方向、优选地平行于电刷保持器的面而延伸。
[0029]
有利地，传感器支承件可以是印刷电路板或者包括印刷电路板。传感器支承件于是呈承载电子部件的板的形式。霍尔效应传感器于是可以附接至承载电子部件的印刷电路的面，并且定位在电刷保持器的对面。例如，该印刷电路板可以通过滑动插入安装在电刷保持器上的外壳之内。
[0030]
有利地，印刷电路板可以包括用于分析霍尔效应传感器供应的数据的至少一个微处理器或微控制器。电流传感器装置于是还可以包括连接构件，连接构件被布置成收集并向数据管理系统发送由该至少一个微处理器或微控制器分析的数据。
[0031]
有利地，为了便于集中器的安装，集中器还可以优选地在没有工具的情况下安装和/或可移除地安装在电刷保持器上。例如，集中器可以借助于附接至电刷保持器的支承元件附接至电刷保持器，特别是在没有工具和/或可移除地的情况下附接至电刷保持器。该支承元件还可以被布置成保护集中器。
[0032]
为了快速安装，电流传感器装置可以包括以下特征中的至少一个：
[0033]-电刷保持器可以限定至少一个保持构件，该至少一个保持构件与选自于外壳、集中器、支承元件的至少一个元件的保持构件协作，
[0034]-外壳可以限定至少一个保持构件，该至少一个保持构件与选自于集中器和支承元件的至少一个元件的保持构件协作，
[0035]-支承元件可以限定至少一个保持构件，该至少一个保持构件与选自于电刷保持器、外壳和集中器的至少一个元件的保持构件协作。
[0036]
特别地，这些保持构件可以被布置成阻止它们保持的部件至少在纵向方向上或者甚至在空间中的所有方向上的相对运动。
[0037]
这些保持构件可以选自于分别与边缘或突起、元件部分、凹形构件和凸形构件协作的止动件、壳体、孔口、凸形构件和凹形构件。凸形构件可以包括指状件、凸耳、舌状件、螺钉、销或类似物。凹形构件可以包括孔口、槽、轨道或类似物。
[0038]
有利地，集中器在纵向方向上的长度代表可选地从电刷保持器的远端开始的电刷保持器的长度的50％或更小，特别是40％或更小、30％或更小或25％或更小。
[0039]
有利地，为了提高集中器的效率，集中器在纵向方向上的长度可以等于或大于霍尔效应传感器的对应长度，优选地至少等于该长度。可选地，为了最佳效率，霍尔效应传感器可以在位于相对于集中器的至少一个中间平面中的位置处，该中间平面选自于平行于纵向方向的中间平面和垂直于纵向方向的中间平面。
[0040]
集中器的磁场集中和保护的功能可以通过任何合适的材料，特别是铁磁材料来获得，该材料可选地能够具有特定的结构，例如层压结构或任何其他适合的结构。
[0041]
有利地，集中器可以由铁磁材料制成。
[0042]
有利地，电流传感器装置可以包括至少一个其他传感器，该至少一个其他传感器被布置成测量与电刷的状态相关联的至少一个参数。该参数例如选自于电刷上的磨损的参数特性、电刷的温度、代表电刷所经受的振动的参数、代表电刷与旋转可移动表面之间的电压降的参数。该一个或多个附加传感器可以紧固至电刷保持器、传感器支承件或接纳传感器支承件的外壳。
[0043]
本发明还涉及一种组件，该组件包括如前所述的电流传感器装置和电刷，该电刷沿纵向方向可滑动地接纳在电刷保持器的壳体之内，使得电刷的意在抵靠旋转可移动表面而刷擦的一端在电刷保持器的远端处从电刷保持器突出。
[0044]
本发明的另一目的是一种包括至少一个根据本发明的电流传感器装置的旋转电机。
[0045]
特别地，旋转电机可以包括多个电刷，并且每个电刷在纵向方向上可滑动地接纳在电流传感器装置的电刷保持器的壳体之内，使得电刷的意在抵靠电机的旋转可移动表面而滑动的一端在电刷保持器的远端处从电刷保持器突出。
[0046]
本发明还涉及一种用于组装用于监视电刷的电流的电流传感器装置的方法，特别是如前所述，该方法包括：
[0047]-提供电刷保持器，电刷保持器在远端与近端之间沿纵向方向延伸并且限定贯通壳体，贯通壳体意在沿纵向方向可滑动地接纳电刷，使得电刷的意在抵靠旋转可移动表面而滑动的一端在电刷保持器的远端处从电刷保持器突出，
[0048]-将被布置成将磁场集中在集中磁场区域之内并且保护该区域免受外部磁场的影响的集中器安装在电刷保持器上，以便当电刷被接纳在电刷保持器的壳体之内时、特别是在垂直于纵向方向的平面中围绕电刷的至少一部分，使得由通过被接纳在电刷保持器的壳体中的电刷的电流生成的磁场被集中器集中在集中磁场区域中，
[0049]-在电刷保持器上在位于集中磁场区域之内的位置处安装被布置成检测磁场的霍
尔效应传感器，以便测量代表通过电刷的电流的强度的值。
[0050]
特别地，本发明不限于用于安装集中器和霍尔效应传感器的步骤的特定顺序。
[0051]
有利地，霍尔效应传感器的安装可以包括：
[0052]-将霍尔效应传感器附接至传感器支承件，
[0053]-将传感器支承件安装在外壳之内，
[0054]-将外壳安装在电刷保持器上。
[0055]
特别地，传感器支承件可以在没有工具的情况下和/或可移除地安装在外壳之内，和/或外壳可以在没有工具的情况下和/或可移除地安装在电刷保持器上。
[0056]
现在参照所附的非限制性附图描述本发明，在附图中：
[0057]
图1是根据实施方式的接收电刷的电流传感器装置的透视图。
[0058]
图2是安装在图1的电流传感器装置的电刷保持器上的元件的分解透视图。
[0059]
图3是图1的电流传感器装置的一端的横截面的示意图。
[0060]
图4是集中器和霍尔效应传感器的横截面的侧视图。
[0061]
图5是图1的电流传感器装置的电刷保持器的透视图。
[0062]
图6是类似于图5的视图，还示出了处于预安装位置的外壳和集中器。
[0063]
图7是在放置集中器及其支承元件之后类似于图6的视图。
[0064]
图8是类似于图7的视图，外壳处于安装位置。
[0065]
图9示意性地示出了旋转机器和控制安装在旋转机器上的电流传感器装置的电子架构。
[0066]
图10是根据变型实施方式的电流传感器装置的电刷保持器的透视图。
[0067]
图11是类似于图10的视图，还示出了处于预安装位置的外壳。
[0068]
图12是类似于图11的视图，在放置集中器及其支承元件之后，外壳处于安装位置。
[0069]
在附图中，参考系x、y、z是正交参考系。
[0070]
参照图1至图8，描述了在本发明的一个实施方式中用于监视通过电刷1的电流的电流传感器装置10。
[0071]
该电流传感器装置10包括：
[0072]-电刷保持器12，
[0073]-霍尔效应传感器14，霍尔效应传感器14被布置成检测磁场，
[0074]-集中器16，集中器16被布置成将磁场集中在集中磁场区域之内并且保护该区域免受外部磁场的影响。
[0075]
电刷保持器12在远端12a与近端12b之间沿纵向方向(对应于附图中的轴线z)延伸。电刷保持器12限定贯通壳体120，贯通壳体120意在沿纵向方向可滑动地接纳电刷1，使得电刷的意在抵靠旋转可移动表面而滑动的远端1a在电刷保持器12的远端12a处从电刷保持器12突出，如图1所示。因此，壳体120也沿纵向方向z延伸。一般而言，电刷保持器12的纵向方向与被接纳在壳体120之内的电刷12的纵向方向一致。
[0076]
一般而言，电刷1的远端1a沿该纵向方向z从电刷保持器12的远端12a突出几毫米。常规地，电刷保持器12由具有良好机械强度的导热材料例如黄铜、不锈钢、铜铝合金或任何其他合适的材料制成。
[0077]
通常，电刷1具有平行六面体形状，接纳电刷1的壳体120也是如此。壳体120一般由
电刷保持器的壁限定，这里为平行于纵向方向z延伸的四个壁121、122、123、124。
[0078]
根据本发明，集中器16安装在电刷保持器12上，以便当电刷1被接纳在电刷保持器12中时围绕电刷1的至少一部分，使得由通过电刷的电流生成的磁场被集中器集中在集中磁场区域160中。集中磁场区域160特别地对应于位于形成集中器的壁之间的区域。因此，集中器16特别是在垂直于电刷保持器12的纵向方向z的平面中至少部分地围绕由电刷保持器12限定的壳体120。
[0079]
在所示的实施方式中，集中器16在垂直于电刷保持器的纵向方向而延伸的平面中具有u形。因此，形成了平行于纵向方向z延伸的三个壁161、162、163，其中形成u形翼的两个壁161、163彼此平行并且由第三壁162连接。因此，集中器16围绕电刷保持器的四个面中的三个面，集中磁场区域160在三个壁161至163之间延伸。集中器16例如由具有折叠成u形的矩形形状的材料板形成。
[0080]
这种u形具有易于生产和组装在电刷保持器上的优点。然而，本发明不限于该实施方式。特别地可以设想在垂直于纵向方向的平面中完全围绕电刷保持器的集中器或u形集中器，其翼的自由端朝向彼此弯曲平行于壁124，因此具有类似于c的形状。
[0081]
集中器16以通常的方式由铁磁材料制成。可以设想的铁磁材料是铁、镍、sife、nife或任何其他铁磁材料。集中器可以例如由金属片或由金属片的叠加形成。集中器可以例如由多个层叠的铁片和镍片形成。
[0082]
本领域技术人员将能够根据流过电刷的电流的幅度以通常的方式确定集中器的厚度。
[0083]
一般而言，优选地使集中器16抵靠电刷保持器而邻接，例如抵靠电刷保持器的限定电刷保持器外部的壳体120的壁121至124而被施加。因此，电刷保持器与集中器之间的空间被减小至最小，这使得可以将集中器尽可能靠近霍尔效应传感器定位，并且提高磁场的集中。本领域技术人员将能够在集中器与电刷保持器之间提供安装间隙。在未示出的实施方式中，集中器可以抵靠电刷保持器的限定电刷保持器之内的壳体120的壁121至124而邻接。集中器于是至少部分地限定壳体120。
[0084]
根据本发明，霍尔效应传感器安装在电刷保持器12上位于集中磁场区域160之内的位置处，以便测量代表流过电刷1的电流的强度的值。
[0085]
霍尔效应传感器对由电流流通生成的磁场敏感。霍尔效应传感器将生成的磁场转换成与磁场成比例的电压。传感器的输出可以与磁场呈线性关系，并且由于磁场与导体中的电流呈线性关系，因此输出电压将提供与电流成正比的线性电压。对于具有非线性输出的传感器，电流可以通过图表或式来确定，例如集成在微处理器微控制器中。这种类型的传感器的操作是公知的，并且将不再详述。
[0086]
常规霍尔效应传感器检测垂直于其表面的磁通量，这使得它们无法安装得非常靠近其中待测量的电流流通的导体。
[0087]
尽管可以在本发明中设想这样的传感器，但是所述传感器相对笨重并且不太敏感。优选地使用对平行于其表面延伸的磁场敏感的霍尔效应传感器。这种类型的霍尔效应传感器比常规霍尔效应传感器更敏感，并且可以安装得尽可能靠近其中待测量的电流流通的导体，因此提高传感器的灵敏度。有利地，可以使用具有集成磁集中器的霍尔效应传感器，换言之，使用(集成磁集中器)技术的霍尔效应传感器。这种类型的传感器
借助于标准cmos技术来制造，这种类型的传感器具有附加的铁磁层，其特征在于实现磁场集中器的作用的弱(非常软)矫顽场和高磁导率。这种类型的传感器还具有可以测量交流电或直流电的优点。
[0088]
为了提高测量的精度，集中器16和霍尔效应传感器14有利地位于距电刷保持器12的远端12a比距近端12b更近的位置处。在优选实施方式中，如图所示，集中器16例如沿着限定壳体120的电刷保持器的壁121至123的边缘附接在电刷保持器12的远端12a处。
[0089]
一般而言，有利地，电刷保持器12的被集中器16围绕的一部分在长度l上沿纵向方向延伸，长度l代表特别是从电刷保持器12的远端12a开始的电刷保持器的长度的50％或更小。该长度l对应于集中器16在纵向方向z上的尺寸。然而，有利地，集中器16在纵向方向上的长度l至少等于霍尔效应传感器14的长度l，优选地大于长度l，例如比传感器14的长度大1.5至3倍。因此，集中器的长度l可以在区间中选择，该区间的最小值如前所限定并且该区间的最大值代表电刷保持器的长度的50％、40％、30％、25％或更小。
[0090]
传感器14将优选地定位在集中磁场区之内的在垂直于纵向方向的平面中和平行于纵向方向的平面中相对于集中器的中间位置。换言之，如图3和图4中可见，霍尔效应传感器位于跨集中器的壁161、163之间的间隔e的中途和沿集中器在纵向方向z上的中途。
[0091]
在所示的实施方式中，应当注意，霍尔效应传感器14位于u形翼之间，在与其开口的同一侧上，在与u形翼相距很短的距离处。霍尔效应传感器可以定位得更靠近开口，只要传感器保持在由集中器的壁161至163限定的区域160内。霍尔效应传感器将优选地定位得尽可能靠近电刷保持器12以获得更好的测量精度，但是可以在电刷保持器12与霍尔效应传感器之间提供安装间隙。
[0092]
在图1至图8和图10至图12所示的示例中，霍尔效应传感器14附接至位于安装在电刷保持器12上的外壳20之内的传感器支承件18。外壳20使得可以保护霍尔效应传感器14或甚至传感器支承件18免受外部环境影响。该安装被实现为使得霍尔效应传感器可移除地安装在电刷保持器上。
[0093]
在图1至图8所示的示例中，霍尔效应传感器14附接至传感器支承件18，传感器支承件18附接至外壳20，外壳20借助于凸耳201装配在电刷保持器12上，凸耳201插入电刷保持器中的对应孔口125中。这些凸耳201接合在电刷保持器12的相对壁上。凸耳201和孔口125因此形成本发明的含义内的保持构件。
[0094]
传感器支承件18就其本身而言例如通过插入、互锁、包覆成型、胶合或这些方式的组合安装在外壳20内。特别地，包覆成型具有更好地保护传感器14和传感器支承件18免受外壳20外部环境影响的优点。
[0095]
应注意，组装在电刷保持器上的外壳20的表面不是封闭的，并且因此外壳是半壳的形式。因此，当外壳安装在电刷保持器上时，传感器支承件18位于电刷保持器的壁124的对面，该壁124使外壳20封闭。
[0096]
本发明不限于这种将外壳20可移除地附接至电刷保持器12的方法，并且可以设想通过凸形构件和凹形构件的协作而起作用的任何其它可移除或不可移除的互锁装置。因此，外壳可以滑动地安装在电刷保持器上，或者同时通过将指状件或凸耳与具有对应形状的孔口接合而与互锁在电刷保持器上的部件可滑动地安装。还可以设想通过互锁、通过滑动和/或通过卡扣将传感器支承件可移除地安装在外壳之内。
[0097]
因此，图10至图12示出了与图1至图8中的实施方式的不同的仅通过将外壳20可移除地附接至电刷保持器12的方法的实施方式，并且因此相同的元件将由相同的附图标记来指定。在该实施方式中，电刷保持器12在其壁124上具有彼此面向地定位、具有l形横截面的两个导引件135(图10)。换言之，这些导引件135中的每一个与壁124限定凹槽或槽136，因此与壁124形成导引轨道。这些导引件135在电刷保持器12的一部分高度上沿纵向方向z延伸。外壳20就其本身而言在相对面210、211上具有两个突出的导引部231，所述两个突出的导引部231也平行于方向z延伸并且类似于滑块平移地接纳在每个导引件135内。在所示的示例中，这些导引部231是舌状件的形式。此外，导引部231没有在外壳20的整个高度上延伸，便于安装。然而，本发明不限于导引件和导引部的形式或长度，只要导引件和导引部可以彼此协作，这里是平移。因此，在本发明的含义内，导引部和导引件分别形成凸型和凹型的保持构件。这些保持构件在这里通过滑动来协作以实现可移除的安装。
[0098]
应当注意，导引件135可以固定至外壳20，并且导引部231可以固定至电刷保持器。
[0099]
还可以提供阻止外壳20与电刷保持器12之间的任何平移运动的保持构件。该保持构件可以是例如通过导引件和/或导引部中的至少一个沿垂直于平移方向的方向插入的一个螺钉或多个螺钉。该螺钉可以简单地抵靠外壳20或舌状件231而紧密邻接，或者插入外壳20的孔口中，例如设置在导引部中的简单槽(或不连续)，或穿过导引件135的圆形孔口137(图10)。该保持构件可以是具有标准螺钉头的螺钉，例如与平头螺丝刀或十字型螺丝刀兼容，或者具有与特定螺丝刀协作的特定形式。可选地，能够添加一点胶水，以防止在存在振动的情况下旋开螺钉。保持构件还可以是通过弹簧保持在孔扣之内的阻挡位置的销型的。这种类型的保持构件可以由直角回转机构致动。
[0100]
最后，可以将图10至图12中的实施方式与图1至图8中的实施方式组合。
[0101]
集中器16借助于支承元件22保持在电刷保持器12上。这用作对集中器16的支承和保护两者。在示例中，支承元件22是由壁221、222、223、224限定的框架的形式，所述壁221、222、223、224在垂直于纵向方向的平面中完全围绕电刷保持器12，这些壁平行于纵向方向z延伸。所述壁221、222、223、224还围绕集中器16和外壳20。为了良好的保持和最小的尺寸，支承元件22与配备有集中器和外壳的电刷保持器12的外部形状匹配。支承元件22在纵向方向上的长度优选地至少等于集中器的长度l以便更好地保护，但是可以设想更小的尺寸，只要支承元件22可以确保对集中器16的保持。类似于外壳20，支承元件22优选地由聚合物材料制成。支承元件22包括用于将集中器保持在纵向方向z上的内部止动件220。因此，这些止动件从框架垂直于纵向方向z突出对应于不超过集中器的对应尺寸的长度。以这种方式，这些止动件不会在支承元件安装在电刷保持器的壳体120上时突出到电刷保持器的壳体120之内，并且不会干扰电刷1在壳体内的滑动。
[0102]
在优选实施方式中，集中器16也可移除地安装在电刷保持器12上，如所示的示例。为此目的，集中器16安装在支承元件22之内，支承元件22可移除地附接至电刷保持器12。
[0103]
这种可移除的安装可以通过电刷保持器12与集中器16和/或其支承元件22之间、外壳20与集中器16和/或其支承元件22之间、支承元件22与外壳20、电刷保持器12、集中器16或这些元件中的两个或三个之间的保持构件的协作来获得。
[0104]
这些保持构件可以选自于与另一元件的边缘、舌状件或类似物协作的止动件或突起、接纳另一元件的部分或全部的壳体或中空部以及与诸如孔口或轨道的凹形元件协作的
凸形构件，例如指状件或凸耳的。
[0105]
因此，在该示例中，电刷保持器12在其远端12a处具有在其壁121至123的外侧上的接纳集中器16的壳体126：集中器16可以沿纵向方向z装配在电刷保持器12上，直至壳体126的端。外壳20在其端处具有与支承元件22的边缘协作的止动件202(这里是边缘(rim))，止动件202在这里与支承元件22的壁224的边缘协作。
[0106]
在所描述的示例中，外壳20因此特别是在没有工具的情况下可以容易地安装在电刷保持器12上，并且外壳20可以可逆地安装。这使得可以装备电刷保持器和/或在投入操作之后更换有缺陷的外壳。然而，可以设想将外壳固定安装在电刷保持器上，但是这不是优选的，或者甚至将外壳与电刷保持器集成或者将传感器支承件直接与电刷保持器集成。
[0107]
现在参照图5至图8和图10至图12描述组装用于监视电刷电流的电流传感器装置。首先，提供如前所述的电刷保持器12。
[0108]
接下来，将霍尔效应传感器14安装在电刷保持器12上。为此目的，第一步是将霍尔效应传感器14附接至传感器支承件18，并且然后将传感器支承件18安装在外壳20之内。传感器支承件18可以通过互锁、通过滑动和/或通过卡扣以及/或者借助于完全或部分覆盖它的聚合物材料保持在外壳中。如此装配的外壳20接下来被固定至电刷保持器12。在该示例中，外壳20首先被保持在图6或图11所示的预安装位置，其中，外壳20在使得集中器16的支承元件22能够围绕外壳和电刷保持器12放置的位置抵靠外壳的壁124而邻接。在示例中，这是下述位置(图6)：在该位置中，外壳20的凸耳201在方向z上位于电刷保持器的其中凸耳201必须插入的孔口125下方，或者是下述位置(图11)：在该位置中，外壳20的导引部231在方向z上位于电刷保持器的其中导引部231必须插入的导引件135下方。
[0109]
接下来，集中器16安装在电刷保持器12上，以便围绕插入电刷保持器的壳体120(参见图6)中的电刷的至少一部分。为此目的，u形集中器通过电刷保持器12的远端12a沿纵向方向z装配在电刷保持器12上。这里，集中器16被接纳在设置在电刷保持器12的壁121至123的外表面上的壳体126中，并且抵靠该壳体的底部(图5中可见的台阶127)而邻接。然后，支承元件22可以被放置就位：支承元件22首先被倾斜以便通过外壳的止动件202，并且然后被伸直以便能够沿纵向方向装配在集中器和外壳20上，如图7所示。
[0110]
可替选地，为了更简单的安装，集中器16可以定位在支承元件22之内，并且然后支承元件22通过在纵向方向z上倾斜和移动被定位成围绕电刷保持器12和外壳20，以便达到图中的安装7，如上所述。
[0111]
接下来，外壳20纵向地移动，直至其止动件202与支承元件22接合，将支承元件22在纵向方向z上保持就位(参见图8和图12)。自然地，止动件202还可以设置在电刷保持器上，例如设置在其壁122的边缘上。
[0112]
自然地，本发明不限于安装各种部件的特定顺序，该顺序可以根据这些部件和保持构件的配置而不同。
[0113]
传感器支承件18在这里是集成电路板，集成电路板包括用于分析由霍尔效应传感器供应的数据的至少一个微处理器或微控制器(未示出)。传感器支承件18将优选地定位在承载电子部件的集成电路板的面上，该面被定位成面向电刷保持器12。
[0114]
电流传感器装置10于是有利地包括连接构件24，连接构件24被布置成收集并向数据管理系统26发送由该至少一个微处理器或微控制器分析的数据。特别地，微处理器或微
控制器使用例如诸如二次平均(rms、均方根)的数学函数实现对由霍尔效应传感器接收的信号的处理，并且将经处理的信号传输至连接构件24，连接构件24将收集从与其连接的电流传感器装置10接收的数据并且将所接收的数据传输至数据管理系统26。数据管理系统26可以允许对所接收的数据进行获取、处理和显示。数据管理系统26可以包括一个或更多个处理器和显示装置。数据管理系统26可以例如是计算机。
[0115]
该连接构件24例如网关可以被布置成用于到数据管理系统26的无线或电缆传输。连接构件24还使得可以将电流传感器装置10连接至为微处理器或微控制器供电并且可选地为霍尔效应传感器供电的电源28。连接构件24、数据管理系统26和电源28对于旋转电机的多个电流传感器装置可以是共用的。
[0116]
所描述的电流传感器装置10可以集成在旋转电机30的固定部件300中。该固定部件可以是定子、固定线圈、电连接至电刷电缆的固定装置等。显示在图9中部分示出的固定部件300包括环部分301，每个环部分支承多个电刷保持器10和电流连接器302。固定部件300通常围绕电机30的旋转部件(未示出)。该旋转部件例如可以是旋转轴、旋转环收集器等，该旋转部件具有与环部分301的轴线相同的轴线。
[0117]
本发明及其实施方式具有以下优点：
[0118]
1)霍尔传感器保护免受外部磁源的影响，并且是非侵入式的，使得可以非常有效地测量通过电刷的电流；
[0119]
2)可以测量具有线性响应高达600a的搞高电流(高幅度)。
[0120]
3)当在远端处测量电流时，其中电流沿径向方向流通，测量通过电刷横截面的总电流。
[0121]
4)电流传感器装置是紧凑的。
[0122]
5)电流传感器装置特别是在没有工具的情况下也易于安装/拆卸。
[0123]
使用根据本发明的电流传感器装置，可以测量高达600a的电流，其中最大差为
±
30a，这对应于
±
5％或甚至
±
2％的精度。可以通过增加集中器的厚度来测量更高的电流。
[0124]
电流传感器装置还可以包括一个或更多个其他传感器32(在图2和图9中示意性地示出)，使得可以测量与电刷的状态相关联的至少一个参数。因此，可以实时监视电刷的完整性能。
[0125]
该参数可以选自于电刷的磨损的参数特征，例如电刷长度或电刷位置、电刷温度、代表电刷所经受的振动的参数、或者代表电刷与旋转可移动表面之间的电压降的参数。
[0126]
电刷磨损可以借助于位置传感器例如簧片接触件来确定。簧片接触件(或簧片开关或柔性叶片开关)是包括密封在包含中性气体的玻璃管之内的由磁性材料制成的两个叶片的磁性开关。叶片在玻璃之内的接触件处略微交叠，叶片之间的间距为百分之几毫米(气隙)。当开关放置在磁场中时，叶片受到影响而被磁化并且彼此吸引直至接触。磁场的抑制导致叶片分离。可以通过接近紧固至电刷的磁体来产生磁场。该磁体可以位于电刷的一端，或者位于电刷之内的与特定磨损位置对应的任何其他位置处。
[0127]
电刷的磨损还可以借助于位置传感器例如霍尔效应传感器来确定，该传感器借助于磁场或者通过与设置在电刷之内的诸如磁体或感应电抗器的元件的感应来相互作用。
[0128]
这样的位置传感器可以附接至电刷保持器或传感器支承件。
[0129]
可以借助于加速度计来检测振动，加速度计附接至电刷、电刷保持器、传感器支承
件或邻接到电刷上的压力系统，以保持电刷与旋转可移动表面接触。
[0130]
可以借助于连接至电压表的两个电缆来检测电刷与旋转可移动表面之间的电压降。
[0131]
温度传感器例如热电偶也可以附接至电刷保持器或传感器支承件。
[0132]
这些传感器中的每一个特别是经由连接构件有利地连接至数据管理系统。