CN105703547B - 具有电势平衡装置的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电势平衡装置的电机，该电机具有定子(3)和借助于转子轴(5)可旋转地支承的转子(4)以及用于消除在转子轴(5)处出现的轴电压的、含有电阻元件的电势平衡装置，其中，电阻元件在一侧接触滑环部件(20)的汇流排(24)，并且在另一侧在接触部位处接触转子轴(5)，其中，电阻元件是设有电气联接元件(31、32；47、48)的电阻(30；46)。电阻(30；46)的至少一个联接元件(32；47)借助于压力元件通过压力接触与转子轴(5)的电势导电地相连接。

Description

具有电势平衡装置的电机

技术领域

本发明涉及一种电机，所述电机具有定子和借助于转子轴能旋转地支承的转子以及用于消除在所述转子轴处出现的轴电压的、含有电阻元件的电势平衡装置，其中，所述电阻元件在一侧接触滑环部件的汇流排，并且在另一侧在接触部位处接触所述转子轴。

背景技术

在机动车中，电机更多地用作驱动机械，其在惯性运行(Schubbetrieb)中也用作用于能量回收的发电机。这种类型的电机以概念“能量回收加速辅助电机(Boost-Rekuperations-Maschine)”已知。

已知的是，在电机运行中，在转子轴上可形成轴电压，其表示相对于电机接地部(Machinenmasse)的电压差并且可具有不同的原因。为此的一个原因例如可为借助于脉宽调制信号节拍操控定子绕组或转子绕组。在这种原因下，车载电路的供给电压并且由此电机的运行电压越高，则出现越高的轴电压。

但是，另一可能的原因是，静电荷导致高的轴电压。例如，作为发电机运行的电机可通过皮带驱动，从而可通过皮带出现转子的电荷。

如果出现的轴电压脉冲式地通过轴承、优选地通过驱动侧的球轴承放电，则其结果是电流脉冲式地流过轴承。在此，在支承面的区域中可出现火花腐蚀，这可导致轴承的损坏。这种类型的通过转子的轴承的自动放电特别是可在轴承润滑脂的绝缘作用失效时以脉冲式的电流流动的形式出现，由此，轴承的持续负载损坏该轴承并且显著降低了轴承的使用寿命。

此外，位于转子轴上的载流子的脉冲式的放电导致产生电磁波，其不利地影响产品的电磁相容性。特别是，这可妨碍位于附近的电气设备的无故障性能。

从文献DE 35 11 755 A1中已知一种用于导出电机的轴电压的组件，在其中，通过滑动接触元件从转子轴导出载流子。为此，设置有在转子轴和电机接地部之间作用的电容，其可与电感串联。用于导出轴电压的组件也可被称为电势平衡装置，因为利用该电势平衡装置在地和转子轴之间或例如在负极和转子轴之间实现电势平衡。

从文献DE 101 18 004 A1中已知一种交流发电机，其包括定子和借助于转子轴可旋转地支承的转子。在该已知的电机中，在转子轴上安装有导电的覆层，其能够实现静电荷从转子轴和滑环组件的滑环流出。

发明内容

根据本发明的电机具有定子和借助于转子轴能旋转地支承的转子以及用于消除在所述转子轴处出现的轴电压的、含有电阻元件的电势平衡装置，其中，所述电阻元件在一侧接触滑环部件的汇流排，并且在另一侧在接触部位处接触所述转子轴，所述电阻元件是设有电气联接元件的电阻，并且所述电阻的至少一个联接元件借助于压力元件通过压力接触与所述转子轴的电势导电地相连接。根据本发明的电机具有的优点是，为了消除轴电压或为了从转子轴导出载流子，可使用传统的分离的结构元件，其可在不同的实施方案中在市场上非常成本适宜地得到。根据应用情况，可使用具有两侧的连接线的欧姆电阻，或者也可使用半导体元件或SMD电阻元件。在此，字母SMD表示“表面贴装装置”(表面装配的结构元件)。根据本发明，相应使用的电阻元件借助于压力元件至少在电阻元件的联接元件处通过压力接触与转子轴的电势导电地相连接。在此将这样的元件理解为压力元件，即，其在电气接触的区域中施加机械压力，从而该电气接触可被称为压力接触。这种类型的压力接触与所使用的压力元件相结合呈现出可靠的电气连接，其不需要在接触部位处的钎焊或焊接。相应使用的电阻元件由此可以简单的方式安装在转子的滑环部件的区域中以消除轴电压。

特别有利的是，压力元件模制在搭接电阻的覆盖罩处。覆盖罩可沿轴向推到转子轴上，并且以搭接所使用的电阻的方式固定在塑料体处，从而同时实现了电阻相对于环境影响的保护并且实现电阻与转子轴的可靠接触。插装有覆盖罩的塑料体为转子轴在汇流排的区域中的包封部(Umspritzung)，汇流排设置成在滑环和转子绕组之间的导电连接部。

压力元件作为有弹簧弹性(federelastisch)的接片可在覆盖罩处突出，并且与该覆盖罩一起形成一体的塑料件。但是，原则上也存在这样的可能性，即，当例如需要压力元件的特别的弹簧弹性的性能时，压力元件作为单独的部件安装在覆盖罩处。

在优选的实施方式中，覆盖罩环形地搭接转子轴，并且被装在塑料体上，在塑料体中部分地嵌入汇流排的沿径向取向的联接片。在此，电阻可在塑料体的端侧处安装在在转子轴和汇流排处的接触部位之间。覆盖罩可与塑料体粘接或者以其他方式形状配合地相连接。在覆盖罩的这种类型的实施方案和电阻的这种类型的布置方案中，不仅电阻而且覆盖罩可非常简单地且由此也节省时间地装配。

另一非常有利的实施方案规定，电阻固定在覆盖罩中。在此，电阻可以卡住或包封的方式或者以其他方式固定在覆盖罩处。在此重要的是，电阻的连接线或联接元件是自由的并且在覆盖罩装在转子处时可靠地建立与转子轴和与汇流排中的一个的接触。在此，由布置在覆盖罩中的压力元件支持可靠的接触。

在转子轴和电阻之间的接触也可非常有利地通过接触件实现，该接触件位于包围转子轴的塑料体中。在此，接触件具有与转子轴的电气的压力接触，这也可被称为在转子轴和接触件之间的压配合。在这种情况下，电阻利用其例如构造成连接线的联接元件在一侧与接触件导电地相连接，并且在另一侧与滑环部件的汇流排导电地相连接。转子轴通过这种类型的接触件的接触具有的优点是，用于所使用的电阻的接触部位可如此在其位置和在其形状方面进行选择，使得不仅可无问题地使用具有连接线的电阻，而且也可使用这种SMD电阻元件，SMD电阻元件具有其非常小的尺寸和小的联接面。

如果为了导出出现的轴电压，使用具有两侧的连接线的欧姆电阻作为电阻元件，则连接线中的一个可弯曲成U形搭圈(Schlaufe)，其自由的搭圈端部利用由压力元件施加的机械压力贴靠在转子轴处的接触部位处。自由的搭圈端部可以很小的力消耗运动，从而相应简单地实施的压力元件(例如模制在覆盖罩处的接片)已经提供了所需的力，以建立与转子轴的可靠接触。

在使用SMD电阻的情况下实现了特别节省空间的电势平衡装置。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细阐述本发明。其中：

图1示出了电机，

图2示出了在图1中示出的电机的截面，

图3示出了带有滑环部件的转子轴的视图，滑环部件带有覆盖电阻的覆盖罩，

图4示出了图3的滑环部件的视图，然而没有覆盖罩，

图5示出了图3的滑环部件的视图，然而以另一视角来观察，

图6示出了图4的滑环部件的视图，然而以另一视角来观察，

图7示出了图5的滑环部件在压力元件的区域中的横截面，

图8示出了图7的放大的细节图，

图9示出了具有接片的覆盖罩的侧视图，

图10示出了图9的覆盖罩的端侧的俯视图，

图11示出了图9的覆盖罩的沿着截面A-A的截面视图，

图12示出了电阻通过位于塑料体中的接触件与转子轴的接触，

图13在没有塑料体的情况下示出了图12的实施方案在接触件的区域中的图示，

图14示出了图12的实施方案的视图，然而以相对的视向来观察，

图15示出了具有SMD电阻作为电阻元件的滑环部件的视图，以及

图16示出了图15的滑环部件在SMD电阻的接触的区域中的细节图示，然而没有塑料体。

具体实施方式

在图1和图2中示出了传统的电机1，其作为能量回收加速辅助电机应用在机动车中。定子3和转子4以嵌入的方式布置在定子壳体2中。转子4借助于转子轴5和球轴承6、7可旋转地支承在壳体盖8、9中。在转子轴5的在图纸中左侧的端部处固定有皮带盘10，其用于传递扭矩、确切地说将扭矩传递到电机1。

电刷12、13位于电刷架11中，电刷与滑环部件的滑动接触环14导电地接触。转子4的激励绕组17通过滑环14和汇流排15、16通电。

定子绕组18的各个相由控制器19操控。

现在，图3示出了滑环部件20与转子轴21的一部分的立体图。滑环部件20主要由滑环22、23和汇流排24、25组成，汇流排相应与滑环22、23接触。汇流排24、25位于塑料体26中，构造成环形部段的覆盖罩28装到塑料体的可见的端侧27上。在箭头方向29上装上覆盖罩28。

图4示出了图3的没有覆盖罩28的滑环部件20。在此可看出，在覆盖罩28之下布置有呈欧姆电阻30的形式的电阻元件，该电阻具有连接线31、32作为联接元件。一连接线31导电地贴靠在汇流排24的沿径向取向的联接片33处，而另一连接线32在其线端部34的区域中弯曲成U形搭圈。根据应用情况，电阻30的电阻值例如在50欧姆至10千欧姆之间的范围中。

在图5和图6中，可明显地看出在电阻30的连接线32处的U形搭圈35。

在图5中，电阻被覆盖罩28覆盖，有弹簧弹性的接片36作为压力元件在覆盖罩28处突出，该接片使连接线32的自由端压靠在此未示出的内置的转子轴，以建立与转子轴的可靠的电气接触。由此，覆盖罩28基本上与电阻30一起形成电势平衡装置，其避免出现不期望的高的轴电压。

在图7的示出了穿过接片36的横截面的截面视图中可看出，接片36如何使连接线32的U形弯曲的自由端压靠由塑料体26包围的转子轴21。在图8的放大的图示中可更明显地看出有弹簧弹性的接片36位于其中的区域。

在图9至图11中以不同的视图示出了前述附图中的覆盖罩28。图9相应于利用图10中的箭头40示出的观察方向示出了覆盖罩28的视图。

图10示出了覆盖罩28的端侧。

图11示出了沿着图9的截面A-A的截面视图。

覆盖罩28与有弹簧弹性的接片36一起形成一体的塑料注塑件。在接片36处构造有唇部41，接片36利用唇部41在搭圈35的自由端处弹簧弹性地压靠连接线32，如在前述的图中示出的那样。接片36由此形成压力元件，其建立在电阻30的连接线32和转子轴21之间的可靠的压力接触。

在图12中，为了建立在转子轴和汇流排24之间的欧姆连接，设置有电阻30，电阻利用一连接线31贴靠在汇流排24处并且与汇流排导电地相连接。另一连接线32贴靠在在此仅仅部分地可见的接触件43处，该接触件部分地位于塑料体26中。为了覆盖电阻30并且为了使连接线31、32压到接触件43处并且必要时也压到汇流排24处，覆盖罩可在电阻30之上装在塑料体26处，如在前述附图的覆盖罩28中示出的那样。但是，原则上也存在这样的可能性，即，连接线31、32在接触部位处与汇流排24和联接件43钎焊在一起，以建立可靠的电气连接。通过在接触件43和转子轴之间的压力接触实现电阻30与内置地在滑环部件20中伸延的转子轴的电气接触。在图13中可看出接触件43，因为在此未示出塑料体26。

图14示出了相对于图12改变的视图，在其中可看出接触件43的指向在此未示出的转子轴的接触面44。接触件43如此定位在塑料体26中，即，接触面44压靠转子轴。

在图15的实施方案中，不可见的接触件45位于塑料体26中并且与布置在端侧的SMD电阻元件46接触。在图16中可更明显地看出接触件45和SMD电阻元件46，因为在此未示出塑料体26。SMD电阻元件46利用接触面47、48在一侧与接触件45相连接，并且在另一侧与汇流排24的金属弓形部49导电地相连接。

在根据图15和图16的实施方案中，如在根据图12至图14的实施方案中那样，也通过压力接触实现接触件45与转子轴的接触。

Claims (9)

1.一种电机，其具有定子(3)和借助于转子轴(5)能旋转地支承的转子(4)以及用于消除在所述转子轴(5)处出现的轴电压的、含有电阻元件的电势平衡装置，其中，所述电阻元件在一侧接触滑环部件(20)的汇流排(24)，并且在另一侧在接触部位处接触所述转子轴(5)，其特征在于，所述电阻元件是设有电气联接元件(31、32；47、48)的电阻(30；46)，并且所述电阻(30；46)的至少一个联接元件(32；47)借助于压力元件通过压力接触与所述转子轴(5)的电势导电地相连接。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述压力元件安装在搭接所述电阻(30)的覆盖罩(28)处。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述压力元件是有弹簧弹性的接片(36)，其与所述覆盖罩(28)一起形成一体的塑料件。

4.根据权利要求2或3所述的电机，其特征在于，所述覆盖罩(28)至少部分地环形地包围所述转子轴(5)并且被装到塑料体(26)上，汇流排(24)的至少一个沿径向取向的联接片(33)部分地位于该塑料体中。

5.根据权利要求2或3所述的电机，其特征在于，所述电阻(30)固定在所述覆盖罩(28)中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，接触件(43；45)在与所述转子轴(5)压力接触的情况下位于包围所述转子轴(5)的塑料体(26)中，并且所述电阻(30；46)利用其两个联接元件(32；47)中的一个与所述接触件(43；45)导电地相连接。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述电阻(30；46)是欧姆电阻(30)，其在两侧具有连接线(31、32)作为联接元件。

8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述连接线中的至少一个(32)弯曲成U形搭圈(35)，其自由的搭圈端部利用由压力元件施加的机械压力贴靠在所述转子轴(5)处的接触部位处。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的电机，其特征在于，所述电阻是SMD电阻元件(46)。