DE102011088500A1 - Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102011088500A1
DE102011088500A1 DE102011088500A DE102011088500A DE102011088500A1 DE 102011088500 A1 DE102011088500 A1 DE 102011088500A1 DE 102011088500 A DE102011088500 A DE 102011088500A DE 102011088500 A DE102011088500 A DE 102011088500A DE 102011088500 A1 DE102011088500 A1 DE 102011088500A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electric machine
carbon brush
sensor
displacement sensor
wear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102011088500A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011088500B4 (de
Inventor
Matthias Schick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEG Automotive Germany GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102011088500A priority Critical patent/DE102011088500B4/de
Priority to CN201210538184.8A priority patent/CN103166079B/zh
Priority to FR1262007A priority patent/FR2984629B1/fr
Priority to US13/714,080 priority patent/US20130154448A1/en
Publication of DE102011088500A1 publication Critical patent/DE102011088500A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011088500B4 publication Critical patent/DE102011088500B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines
    • H01R39/58Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine 101 für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Kohlebürste 107 zum Herstellen eines elektrischen Gleitkontaktes mit einem Kommutator 145 und einem Wegesensor 103 zum Erfassen eines Verschleißes der Kohlebürste 107.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Startermotor, für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einer Kohlebürste zum Herstellen eines elektrischen Gleitkontaktes.
  • Stand der Technik
  • Zum Starten von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen kommen hauptsächlich mechanisch kommutierte Gleichstrommotoren zum Einsatz. Der zugeführte Strom wird über ein oder mehrere Bürstenpaare über den Kommutator in die Ankerwicklung eingeleitet. Diese Bürsten bestehen meist aus einem Sinterwerkstoff, der Kupfer- und Graphitanteile aufweist. Während eines Betriebes unterliegen die Kohlebürsten sowie der Kommutator einem Verschleiß.
  • Startermotoren sind typischerweise für den kurzzeitigen Betrieb ausgelegt und für 30.000–60.000 Schaltzyklen geeignet. Soll der Startermotor für höhere Lasten oder für längere Laufzeiten (wie z.B. beim Start-Stopp-Betrieb erforderlich) ausgelegt werden, so zeigt sich, dass die Verwendung von möglichst vielen Kohlebürstenpaaren zu einer maximalmöglichen Lebensdauer führen kann. Dabei kommen beispielsweise im Falle von Startermotoren für den Start-Stopp-Betrieb für eine 6-polige Elektromaschine sechs statt vier Kohlebürsten zum Einsatz. Bei Start-Stopp-Einsatzbereichen können die Schaltzahlanforderungen inzwischen mehr als 250.000 Zyklen betragen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine elektrische Maschine anzugeben, bei der die technische Wartung verbessert und vereinfacht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Startermotor, mit zumindest einer Kohlebürste zum Herstellen eines elektrischen Gleitkontaktes mit einem Kommutator und einem Wegesensor zum Erfassen eines Verschleißes der Kohlebürste gelöst. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Verschleiß und die Funktionsfähigkeit der elektrischen Maschine bestimmt werden kann, ohne die elektrische Maschine einer manuellen Inspektion unterziehen zu müssen. Daneben wird durch die erfindungsgemäße, elektrische Maschine die Ausfallsicherheit eines Kraftfahrzeuges verbessert, da bestimmt werden kann, wann der Verschleiß der Kohlebürsten über einer kritischen Marke liegt. In diesem Fall kann rechtzeitig eine Werksstatt aufgesucht werden, so dass ein unbeabsichtigtes Liegenbleiben des Fahrzeugs vermieden werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Wegesensor zum Erfassen einer Verschiebung der Kohlebürste vorgesehen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Verschiebung mit besonders geringem technischem Aufwand, besonders präzise messbar ist und sich der Aufbau der elektrischen Maschine vereinfacht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Wegesensor einen Messstift, der in Kontakt mit der Kohlebürste steht. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Position der Kohlebürste mechanisch an einen anderen Ort überträgt, an dem diese dann gemessen werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Messstift aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Messstift besonders unempfindlich gegenüber thermischen Belastungen ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Messstift eine metallische Ummantelung. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Position des Messstiftes auf elektrischem Wege über eine Kopplung der metallischen Ummantelung erzielen lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Wegesensor eine Primärspule und zumindest eine erste Sekundärspule. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass mit einfachen technischen Mittel ein elektronischer Wegesensor für die Position der metallischen Ummantelung gebildet wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Wegesensor einen Oszillator zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass zum Betreiben des Wegesensors eine Gleichspannung des Bordnetzes verwendet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Oszillator elektrisch mit der Primärspule verbunden. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass in die Primärspule zur Positionserfassung des Messstiftes ein Wechselstrom eingespeist wird und sich die Genauigkeit der Messung erhöht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Wegesensor einen Demodulator zum Filtern einer Ausgangsspannung. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass Störeinflüsse oder Rauschen in einer Signalleitung unterdrückt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Wegesensor eine zweite Sekundärspule. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die in den beiden Sekundärspulen induzierte Spannungen demoduliert, gefiltert und gegeneinander geschaltet werden können. Dabei ist die Lage des Stiftes so gewählt, dass sich in der Ausgangsposition eine Ausgangsspannung von 0V ergibt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Demodulator elektrisch mit der ersten und der zweiten Sekundärspule verbunden. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass in die Spulen induziertes Spannungsrauschen eliminiert werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Demodulator eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der in die erste und die zweite Sekundärspule induzierten Spannungen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Position genau in Bezug zu einem zwischen den Spulen liegenden Referenzpunkt bestimmen lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die elektrische Maschine ein Motorgehäuse mit einer Durchgangsöffnung zum Durchführen des Messstiftes aufweist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Position der Kohlebürste von außerhalb des Gehäuses messen lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Motorgehäuse zumindest eine Gewindebohrung zur Befestigung des Wegesensors auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Wegesensor mit Schrauben am Gehäuse befestigen lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Motorgehäuse eine Vertiefung zur Aufnahme des Wegesensors auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Wegesensor einen guten Kontakt zu dem Gehäuse aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die elektrische Maschine ein Motorgehäuse mit einer Durchgangsöffnung zum Durchführen des Messstiftes auf, welche sich direkt über einer oder mehreren Kohlebürsten befindet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Motor geschützt im Inneren des Gehäuses befindet und von der Außenseite des Gehäuses her, der Verschleiß der Kohlebürsten gemessen werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer elektrischen Maschine mit einem Wegesensor zum Erfassen eines Kohlebürstenverschleißes;
  • 2 eine schematische Ansicht des Wegesensors;
  • 3 eine Aufsicht auf eine Ausführungsform eines Motorgehäuses;
  • 4 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Motorgehäuses;
  • 5 eine schematische Ansicht der elektrischen Maschine; und
  • 6 eine schematische Querschnittsansicht der elektrischen Maschine mit dem Wegesensor.
  • Typischerweise werden elektrische Maschinen, die als Start-Stopp-Startermotoren dienen, mit einer „8/1-Zyklenabfolge" zur Freigabe im Motordauertestlauf betrieben. Das heißt, dass die elektrischen Maschinen mit 8 × Kurzstart (Start-Stopp-Betrieb) und mit 1 × Langstart angesteuert werden. Bei einem Kurzstart liegen die Ansteuerzeiten zwischen 0,2 s bis 0,5 s. Der Langstart liegt im Bereich von 1 s. Hinzu kommen Überholphasen, die je nach Startverhalten des Motors unterschiedlich sind und bei denen der Zahnkranz des Verbrennungsmotors das Starterritzel überholt und sich der Zahnkranz schneller als das Starterritzel dreht. Diese Zyklenabfolge aus Lang- und Kurzstarts kommt auch beim Serienfahrzeug vor, beispielsweise wenn mit einem Fahrzeug Kalt- oder Warmstarts durchgeführt werden. Weitere Belastungen stellen beispielsweise die Temperatur des Verbrennungsmotors, Luftfeuchtigkeit, starke Schwingungen oder Vibrationen am Motor und sonstige Verschmutzungen und Verunreinigungen dar.
  • Durch die oben aufgeführten Einflussgrößen kommt es zu einem linearen Verschleißverhalten der Kohlebürsten in der elektrischen Maschine. Derzeit ist es im Testbetrieb üblich, dass der Kohlebürstenverschleiß manuell mittels Messschieber und einer zusätzlichen mechanischen Hilfsvorrichtung erfasst wird. Um den Kohlebürstenverschleiß zu erfassen und in ein Verschleißdiagramm (X-Achse = Schaltzahl/Y-Achse = Kohlebürsten-Verschleiß) eintragen zu können, müssen die Dauerlaufmotoren gestoppt und einer ein- bis zweistündigen Abkühlphase unterzogen werden, da Start-Stopp-Motordauerläufe mit Temperaturen zwischen 60°C und 90°C betrieben werden. Je nach Einbaulage des Starters muss in manchen Fällen der Starter auch komplett aus dem Motor ausgebaut werden, damit überhaupt eine Kohlebürstenverschleißmessung durchgeführt werden kann. Dies bedeutet, dass durch Standzeiten Schaltzahlen bei zeitkritischen Freigabeerprobungen verloren gehen und zusätzlich eine Arbeitskraft für eine solche Tätigkeit/Messung erforderlich ist.
  • Es fallen Kosten für den Versuchsmitarbeiter und für die Stillstandzeiten im internen Motoren-Prüffeld an. Dieses Vorgehen, d.h. Ausbauen des Starters und manuelle Messung des Kohlebürstenverschleißes, ist auch bei Serienverwendung am Fahrzeug erforderlich, wenn man eine Information über den Kohlebürstenverschleiß einer in Serie befindlichen elektrischen Maschine bei der Schaltzahl „X" bestimmen möchte. In der Regel muss hierzu das Fahrzeug in eine entsprechende Fachwerkstatt beordert werden, in der dann die elektrische Maschine aus dem Fahrzeug ausgebaut wird, da erst nach Ausbau die Kohlebürstenverschleißmessung möglich ist. Jedoch müssten die Fachwerkstätten hierzu die Starter zerlegen, da die notwendigen Messbohrungen an einem Serienstarter nicht vorhanden sind und zusätzliche Messausrüstung benötigt wird.
  • Die Erfindung beschreibt ein automatisiertes Messprinzip zur Erfassung des Kohlebürstenverschleißes, bei dem keine Stillstandzeiten beispielsweise durch Ein- und Ausbauen des Starters zur Kohlebürstenverschleißmessung auftreten. Des Weiteren können die Kohlebürsten-Verschleißwerte immer genau nach Schaltzahl in einem Programm, welches die Signale der Messvorrichtungen verarbeitet, dargestellt und abgelesen werden. Durch eine automatische Messung des Verschleißwertes können Messfehler minimiert werden.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer elektrischen Maschine 101. Die elektrische Maschine 101 dient als Startermotor zum Antreiben eines Verbrennungsmotors in einem Fahrzeug beim Anlassen des Verbrennungsmotors.
  • Die elektrische Maschine 101 umfasst ein Motorgehäuse 109, auf dem ein Wegesensor 103 mit einem Messstift 105 angeordnet ist. In dem Motorgehäuse 109 ist eine Drehachse 111 angeordnet, auf der sich die Rotorwicklung 113 befindet. Die Rotorwicklung 113 wird am Kommutator über Schleifringe und Kohlebürsten 107 nach außen geführt.
  • Die Kohlebürste 107, auch Bürste, Schleifkohle oder Motorkohle genannt, ist ein Gleitkontakt in der elektrischen Maschine 101 und stellt den elektrischen Kontakt zu den Lamellen des rotierenden Teiles – Kommutator oder auch Kollektor genannt – der elektrischen Maschine her, beispielsweise einem Rotor oder Läufer. Kohlebürsten bestehen meistens aus Graphit. Abhängig vom Einsatzfall können Kohlebürsten jedoch auch entweder mit metallischen Komponenten, wie beispielsweise Kupfer, Silber, Molybdän, angereichert werden oder ganz aus Metall bestehen.
  • Die Kohlebürste 107 ist im Gehäuse verschiebbar in einer Kohlbürstenfassung 121 angeordnet, die durch eine Anpressfeder in Richtung des elektrischen Kontaktpunktes gedrückt wird. Durch die zwischen dem Rotor und der Kohlebürste 107 stattfindende Reibung wird das Material der Kohlebürste 107 abgetragen. In diesem Fall wird die Kohlebürste 107 durch die Anpressfeder nachgeführt, so dass ein elektrischer Kontakt mit dem Rotor sichergestellt werden kann. Der zu messende Verschleiß einer Kohlebürste 107 liegt bei elektrischen Maschinen, die als Startermotoren verwendet werden, typischerweise im Bereich von 0 mm bis 13,0 mm.
  • Der Wegesensor 103 ist dazu vorgesehen, den Verschleiß der Kohlebürsten zu bestimmen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Verschiebung der Kohlebürste 107 aufgrund des Verschleißes im Inneren des Gehäuses 109 bestimmt wird. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Wegesensor verwendet werden, der den während einem Betrieb der elektrischen Maschine 101 zurückgelegten Weg der Kohlebürste 107 misst.
  • Ein derartiger Wegesensor kann beispielsweise durch einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wegesensor, auch DC/DC-Wegsensor, gebildet sein. Dem DC/DC-Wegesensor wird als Eingangsspannung eine Gleichspannung zugeführt, die in eine Ausgangsgleichspannung umgesetzt wird, deren Höhe einer gemessenen Verschiebung entspricht. Dabei ist der DC/DC-Wegsensor derart aufgebaut, dass sie zur Adaption für Serienanwendungen am Fahrzeug eingesetzt werden können.
  • Der Vorteil eines Wegesensors ist, dass die Verschleißwerte der Kohlebürsten 107 gleich direkt über eine Auswertelektronik, die bereits bei den meisten Fahrzeugen vorhanden ist, mit abgespeichert werden können, beispielsweise einem Steuergerät oder Fehlerspeicher.
  • Da das Auslesen eines Fehlerspeichers im Fahrzeug bei jeder Hauptuntersuchung in einer Fachwerkstatt standardmäßig stattfindet, könnten die Verschleißwerte so aus dem Speicher ausgelesen werden und im zweiten Schritt online an die Fahrzeughersteller oder Motorhersteller gelangen. Zudem können die Verschleißwerte mit einem Startzähler gekoppelt werden, der die Anzahl der Motorstarts aufzeichnet. Dadurch kann zu jedem Verschleißmesspunkt auch eine Zuordnung zu Anzahl der Starts zugeordnet werden.
  • Der Hersteller kann so wertvolle Informationen über die in Serie befindlichen Start-Stopp-Systemen erhalten. Denkbar wäre es auch, dass nicht jedes Fahrzeug einer Baureihe mit einem solchen Messsystem ausgestattet ist, so dass nur eine begrenzte Anzahl an Fahrzeugen dieses zusätzliche System erhalten und eine statistische Aussage über die Verschleißmessung „im Feld" getroffen werden kann.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht des Aufbaus des Wegesensors 117, der sich speziell zur Verwendung an einer elektrischen Maschine 101 zur Messung des Kohlebürstenverschleißes eignet. Der Wegesensor 117 umfasst einen Differenztransformator mit verschiebbarem Messstift 119, einen Oszillator 125 und einem Demodulator 127. Der Oszillator 125 wandelt die am Eingang zugeführte Gleichspannung des Bordnetzes in eine Wechselspannung um und führt diese einer Primärspule 129 zu. Der Demodulator 127 ist mit zwei Sekundärspulen 131 und 133 verbunden, die elektromagnetisch mit der Primärspule 129 gekoppelt sind. Der Demodulator 127 dient zum Filtern einer Ausgangsspannung und zum Vergleichen der in die erste und die zweite Sekundärspule induzierten Spannungen. Verschiebt sich der Messstift 119 im Inneren des Wegesensors 117 ändert sich je nach Position des Messstiftes 119 die induktive Kopplung zwischen der Primärspule 129 und den Sekundärspulen 131 und 133. Durch den Demodulator 127 wird dann eine Ausgangsspannung ausgegeben, die linear zum Verschleiß der Kohlebürste 107 ist.
  • Der Messstift 119 des Wegesensors 117 kann aus einem aus einem kohlefaserverstärken Material (CFK-Material) aufgebaut sein, das in den Köcher 123 einer Kohlebürste 107 geklebt werden kann. CFK-Material ist wegen des geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten von ca. 0,2 × 10–6mm/K und wegen des geringen Gewichtes für diesen Zweck besonders gut geeignet.
  • Der Messstift 119 des Wegesensors 117 wird über eine Bohrung in dem Motor- oder Polgehäuse 109 ausgehend von der Kohlebürstenfassung 121 aus dem Motorgehäuse 109 heraus geführt. Am Ende des Messstiftes befindet sich im Inneren des Wegesensors 117 eine metallische Ummantelung.
  • In einer anderen Ausführungsform können für Sensoren, bei denen der Sensorkern oder Messstift 119 nicht dauerhaft mit der Kohlebürste 107 in Kontakt steht, auch andere Materialen eingesetzt werden, beispielsweise ein Metallstift.
  • Bei der Ausführungsform ohne dauerhaften Kontakt zur Kohlebürste 107 kann der Messstift 119 bei Stillstand der elektrischen Maschine 101 automatisiert auf die Kohlebürste 107 abgesenkt werden. Dies kann mittels einer Umschaltung der Elektronik oder einer zusätzlichen Hilfsvorrichtung geschehen. Nach einer Positionierung wird der Wegesensor 117 für eine Messung bestromt, so dass an der Sekundärseite die Ausgangsspannung abgegriffen werden kann. Bevor die elektrische Maschine andreht, wird der Messstift 119 durch die Hilfsvorrichtung heraus gefahren und die Bestromung wird umgeschaltet. Durch ein Messen des Verschleißes der Kohlebürste 107 in bestimmten Zeitintervallen, kann beispielsweise der Vorteil erreicht werden, dass die gewonnene Datenmenge verringert wird und sich der Energieaufwand für die Überwachung des Verschleißes verringert. Beispielsweise könnte die Messung auf Grundlage eines durch eine Zeitmessvorrichtung bestimmten Datums durchgeführt werden, so dass eine Messung lediglich alle 30 Tage durchgeführt wird. In einer anderen Ausführungsform kann die Messung auf Grundlage eines Kilometerstandes durchgeführt werden, beispielsweise jeweils nach 10.000 Fahrzeugkilometern. In einer weiteren Ausführungsform kann die Messung auf Grundlage der Startanzahl durchgeführt werden, z.B. immer nach 5000 Starts.
  • Die Abmessungen des Sensors können speziell gewählt werden, so dass der erforderliche Messbereich eingehalten wird und gleichzeitig aber die Abmessungen des Sensorgehäuses so klein wie möglich gehalten werden, um den Einbauraum der elektrischen Maschine 101 gering zu halten.
  • 3 zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform des Motorgehäuses 109. Motorgehäuse 109, die zur Verwendung in Kombination mit dem oben beschriebenen Wegsensor hergestellt werden, weisen an einer bestimmten Stelle mindestens eine Durchgangsbohrung 137 zur Durchführung des Messstiftes 119 über der Kohlebürste 107 auf.
  • Des Weiteren besitzt das Motorgehäuse 109 im hinteren Bereich über dem Kommutierungssystem 145 Gewindebohrungen 135 zur Befestigung des Sensors oder Sensorgehäuses.
  • 4 zeigt eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Motorgehäuses 109. In dieser Ausführungsform weist das Motorgehäuse 109 eine Vertiefung 139 über dem Kommutierungssystem 145 auf, in die das Gehäuse des Sensors eingesetzt werden kann. Eine derartige Vertiefung kann beispielsweise durch eine Fräsung hergestellt werden. Die Vertiefung 139 dient zur besseren Positionierung des Sensorgehäuses. Die übrigen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Merkmale wie in der vorangegangenen Fig.
  • 5 zeigt die Befestigung des Sensorgehäuses 144 an einer elektrischen Maschine, beispielsweise einem Start-Stopp-Startermotor. Das Sensorgehäuse 144 ist auf dem Gehäuse 109 der elektrischen Maschine 101 angeordnet. Die gewonnenen Messwerte für den Verschleiß werden über eine Signalleitung 141 an eine nicht-gezeigte Auswerteeinheit übermittelt. An der rechten Seite weist das Gehäuse 109 eine Verschlusskappe 143 auf, die geöffnet werden kann, um die Kohlebürsten 107 auszutauschen.
  • 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht der elektrischen Maschine 101 mit dem Sensorgehäuse 144 an den mit A gekennzeichneten Linien aus 5. Das Sensorgehäuse 144 wird über Zylinderkopfschrauben 147 in Gewindebohrungen 135 am Motorgehäuse 109 befestigt. Das Motorgehäuse 109 kann zusätzlich im hinteren Bereich außen über dem Kommutierungssystem 145 eine Vertiefung oder Einkerbung 139 zur besseren Positionierung des Sensorgehäuses 144 enthalten.
  • Die Durchgangsbohrung 137 ist direkt über einer oder mehreren Kohlebürsten 107 angeordnet, die sich in Bürstenfassungen 121 befinden. Die Kohlebürsten 107 stellen einen leitenden Kontakt mit dem Kommutator 145 her.
  • Der Messstift 119 wird durch die Durchgangsöffnung 137 geführt und befindet sich in Kontakt mit den verschiebbaren Bürstenfassungen 121. Der Messstift 119 steht entweder dauerhaft mit der Kohlebürste 107 in Kontakt oder wird nur zur Verschleißmessung automatisiert auf eine Kohlebürste 107 verfahren oder abgesenkt.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Sensor eine im Querschnitt kreisbogenförmige Auflagefläche aufweist, da der Sensor in diesem Fall in einfacher Weise auf einem im Querschnitt kreisbogenförmigen Motorgehäuse 109 montiert werden kann. In diesem Fall kann auch die der Auflagefläche gegenüberliegende Außenfläche einen kreisbogenförmigen Querschnitt aufweisen, sodass die zylinderkopfschrauben in radialer Richtung eingeschraubt werden können.
  • Alle gezeigten und beschriebenen Merkmale können in beliebiger Weise sinnvoll miteinander kombiniert werden, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu erzielen.
  • Bezugszeichenliste
  • 101
    Elektrische Maschine
    103
    Wegesensor
    105
    Messstift
    107
    Kohlebürste
    109
    Motorgehäuse/Polgehäuse
    111
    Achse
    113
    Rotorwicklung
    115
    Ummantelung
    117
    Wegesensor
    119
    Messstift
    121
    Fassung
    123
    Köcher
    125
    Oszillator
    127
    Demodulator
    129
    Primärspule
    131
    Sekundärspule
    133
    Sekundärspule
    135
    Gewindebohrung
    137
    Durchgangsöffnung/Durchgangsbohrung
    139
    Vertiefung/Einkerbung
    141
    Signalleitung
    143
    Verschlusskappe
    144
    Sensorgehäuse
    145
    Kommutator
    147
    Befestigungsschrauben

Claims (16)

  1. Elektrische Maschine (101), insbesondere ein Startermotor, für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Kohlebürste (107) zum Herstellen eines elektrischen Gleitkontaktes mit einem Kommutator (145), gekennzeichnet durch einen Wegesensor (103) zum Erfassen eines Verschleißes der Kohlebürste (107).
  2. Elektrische Maschine (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegesensor (103) zum Erfassen einer Verschiebung der Kohlebürste (107) vorgesehen ist.
  3. Elektrische Maschine (101) nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegesensor (103) einen Messstift (105) umfasst, der in Kontakt mit der Kohlebürste (107) steht.
  4. Elektrische Maschine (101) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstift (105) aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff hergestellt ist.
  5. Elektrische Maschine (101) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstift (105) eine metallische Ummantelung (115) umfasst.
  6. Elektrische Maschine (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegesensor (103) eine Primärspule (129) und zumindest eine erste Sekundärspule (131) umfasst.
  7. Elektrische Maschine (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegesensor (103) einen Oszillator (125) zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung umfasst.
  8. Elektrische Maschine (101) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (125) mit der Primärspule (129) elektrisch verbunden ist.
  9. Elektrische Maschine (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegesensor (103) einen Demodulator (127) zum Filtern einer Ausgangsspannung umfasst.
  10. Elektrische Maschine (101) nach einem der Ansprüche nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegesensor (103) eine zweite Sekundärspule (133) umfasst.
  11. Elektrische Maschine (101) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Demodulator (127) elektrisch mit der ersten und der zweiten Sekundärspule (131, 133) verbunden ist.
  12. Elektrische Maschine (101) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Demodulator (127) eine Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen der in die erste und die zweite Sekundärspule induzierten Spannungen umfasst.
  13. Elektrische Maschine (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (101) ein Motorgehäuse (109) mit einer Durchgangsöffnung (137) zum Durchführen des Messstiftes (119) aufweist.
  14. Elektrische Maschine (101) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (109) zumindest eine Gewindebohrung (135) zur Befestigung des Wegesensors (103) aufweist.
  15. Elektrische Maschine (101) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (109) eine Vertiefung (139) zur Aufnahme des Wegesensors (103) aufweist.
  16. Elektrische Maschine (101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (101) ein Motorgehäuse (109) mit einer Durchgangsöffnung (137) zum Durchführen des Messstiftes (119) aufweist, welche sich direkt über einer oder mehreren Kohlebürsten befindet.
DE102011088500A 2011-12-14 2011-12-14 Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug Active DE102011088500B4 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011088500A DE102011088500B4 (de) 2011-12-14 2011-12-14 Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug
CN201210538184.8A CN103166079B (zh) 2011-12-14 2012-12-13 用于机动车的电机
FR1262007A FR2984629B1 (fr) 2011-12-14 2012-12-13 Machine electrique de vehicule automobile
US13/714,080 US20130154448A1 (en) 2011-12-14 2012-12-13 Electrical machine for a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011088500A DE102011088500B4 (de) 2011-12-14 2011-12-14 Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011088500A1 true DE102011088500A1 (de) 2013-06-20
DE102011088500B4 DE102011088500B4 (de) 2013-06-27

Family

ID=48521604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011088500A Active DE102011088500B4 (de) 2011-12-14 2011-12-14 Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130154448A1 (de)
CN (1) CN103166079B (de)
DE (1) DE102011088500B4 (de)
FR (1) FR2984629B1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514830A1 (de) * 2013-09-30 2015-04-15 Frantisek Veselka Kollektorvorrichtung einer elektrischen Maschine

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3094257A1 (en) 2018-03-21 2019-09-26 Ab Dynamoborstfabriken Intelligent graphite device
JP7095352B2 (ja) * 2018-03-28 2022-07-05 株式会社デンソー スタータ
CN110011465B (zh) * 2019-05-09 2024-03-26 重庆华能水电设备制造有限公司 发电机集电装置监测用的刷握结构
CN110707875B (zh) * 2019-11-01 2022-06-07 大唐陕西发电有限公司 一种碳刷的实时在线监测系统
CN112229875B (zh) * 2020-10-28 2021-08-06 郝建波 一种建筑工程机械旋转电刷性能试验装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19619733A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 Siemens Ag Steckbürstenhalter sowie eine Einrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der Bürste
DE19758235A1 (de) * 1997-12-30 1999-04-22 Siemens Ag Steckbürstenhalteranordnung
DE10257623A1 (de) * 2002-12-09 2004-07-22 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Diagnosevorrichtung für Schleifringbürsten
DE102005061412A1 (de) * 2005-12-22 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Abnutzung einer Bürste

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2089678A (en) * 1935-06-15 1937-08-10 Siemens Ag Position indicator for carbon brushes
US3005078A (en) * 1958-09-18 1961-10-17 Genevoise Instr Physique Electrical contact device
US3570376A (en) * 1968-01-16 1971-03-16 Overton Container Corp Breakaway post
US4024525A (en) * 1976-01-07 1977-05-17 Towmotor Corporation Brush wear indicator
US4333095A (en) * 1980-02-19 1982-06-01 Reliance Electric Company Brush wear indicator
JPS57101549A (en) * 1980-12-12 1982-06-24 Hitachi Ltd Detecting and displaying method for abrasion of brush
US4528557A (en) * 1982-04-23 1985-07-09 Helwig Carbon, Inc. Brush wear indicator
JPS60249848A (ja) * 1984-05-24 1985-12-10 Fuji Electric Co Ltd 誘導機のブラシの摩粍限界検出装置
FR2613546B1 (fr) * 1987-04-03 1992-12-04 Ferraz Porte-balais pour machines electriques
US5731650A (en) * 1994-11-14 1998-03-24 Lucas Aerospace Power Equipment Corp. Dynamoelectric machine with brush wear sensor
CN2243654Y (zh) * 1995-06-30 1996-12-25 蔡进辉 自耦变压器碳刷磨损感测装置
DE60104883T2 (de) * 2000-10-23 2005-08-25 Société de Technologie Michelin Detektor zum Erfassen des Platzens eines Luftreifens
JP2003018786A (ja) * 2001-06-27 2003-01-17 Tsukasa Denko Kk モータ
DE50104610D1 (de) * 2001-06-28 2004-12-30 Siemens Ag Vorrichtung zur Überwachung eines Schleifkontaktelements einer elektrischen Rotationsmaschine
CN100371148C (zh) * 2002-04-19 2008-02-27 美克司公司 电动订书机
DE112008000208T5 (de) * 2007-01-19 2009-12-24 KSR Technologies Co., Ridgetown Referenzsignal verwendender induktiver Positonssensor
JP5423392B2 (ja) * 2007-06-13 2014-02-19 株式会社安川電機 キャンド・リニアモータ電機子およびキャンド・リニアモータ
US7969059B2 (en) * 2008-02-20 2011-06-28 Bodine Electric Company Brush assembly having a brush wear detector and indicator for a D.C. motor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19619733A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 Siemens Ag Steckbürstenhalter sowie eine Einrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der Bürste
DE19758235A1 (de) * 1997-12-30 1999-04-22 Siemens Ag Steckbürstenhalteranordnung
DE10257623A1 (de) * 2002-12-09 2004-07-22 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Diagnosevorrichtung für Schleifringbürsten
DE102005061412A1 (de) * 2005-12-22 2007-06-28 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Abnutzung einer Bürste

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514830A1 (de) * 2013-09-30 2015-04-15 Frantisek Veselka Kollektorvorrichtung einer elektrischen Maschine
AT514830B1 (de) * 2013-09-30 2022-06-15 Veselka Frantisek Kollektorvorrichtung einer elektrischen Maschine

Also Published As

Publication number Publication date
FR2984629A1 (fr) 2013-06-21
FR2984629B1 (fr) 2018-11-23
CN103166079A (zh) 2013-06-19
US20130154448A1 (en) 2013-06-20
DE102011088500B4 (de) 2013-06-27
CN103166079B (zh) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011088500B4 (de) Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug
DE10243219B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren eines verschlechterten Dauermagnets
DE102009044542B3 (de) Wälzlager mit einer Sensoreinheit
DE102017115625A1 (de) Motor mit einer Funktion zum Erzeugen und Einspeisen von elektrischer Energie an einem Spulenendabschnitt
DE112013004395T5 (de) Variabler Reluktanzresolver mit integraler elektromagnetischer Störabschirmung und rotierende elektrische Maschine mit diesem
DE102009008227A1 (de) Schnittstelle für einen Werkzeugaktor bzw. für ein Werkzeug, insbesondere zum Verbinden mit einer Werkzeugmaschine
DE102017100881A1 (de) Wicklungstemperaturüberwachung
WO2004092681A2 (de) Optischer geber für elektrische maschinen
DE19516481B4 (de) Einrichtung zum Erfassen, Speichern und Ausgeben von Daten eines Steuergeräts in einem Kraftfahrzeug
WO2011107110A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur frühzeitigen erkennung der entstehung von schäden in einem lager
DE102008062575A1 (de) Multilayerleiterplatte
EP3829917A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur energieversorgung einer sensoreinrichtung in einem schienenfahrzeug
DE102007052445A1 (de) System
DE102016014160A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine sowie Verfahren zum Ermitteln wenigstens einer Temperatur eines Stators für eine elektrische Maschine
EP3507612B1 (de) Vorrichtung zur diagnose einer mittels eines elektrischen antriebsmotors angetriebenen mechanischen anlage
DE212018000196U1 (de) Bearbeitungsspindel
DE4413028A1 (de) Einrichtung zum Messen und Registrieren von Betriebsstunden und Betriebszuständen
DE102019207546A1 (de) Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine
EP2186184B1 (de) Elektrische maschine mit einem kommutator, sowie verfahren zum betreiben der elektrischen maschine
DE102016214029A1 (de) Ein als Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges einsetzbarer Elektromotor
DE102020203203A1 (de) Elektrische Maschine sowie Luftverdichter mit einer elektrischen Maschine
DE102018128176A1 (de) Elektrische Maschine mit inhärentem Rotorlagesensor mit integriertem Temperatursensor
DE102004045348B3 (de) Verfahren zur Ermittlung der Drehmomentkonstante kM von permanentmagnetisch erregten Gleichstommotoren
DE102019124088A1 (de) Elektrische Maschine
DE102017218842A1 (de) Sensorvorrichtung und elektrische Maschine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130928

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SEG AUTOMOTIVE GERMANY GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ROBERT BOSCH GMBH, 70469 STUTTGART, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE

Representative=s name: DEHNS GERMANY, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DEHNSGERMANY PARTNERSCHAFT VON PATENTANWAELTEN, DE

Representative=s name: DEHNS GERMANY PARTNERSCHAFT MBB, DE