DE102012218095A1 - Sliding contact device for electrical machine for motor car, has contact ring including external surface that is equipped with surface structure which is distributed and arranged with irregular grooves - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schleifkontaktvorrichtung, insbesondere Kommutatoreinrichtung oder Schleifringeinrichtung, für eine elektrische Maschine, mit einer ringförmigen Kontakteinrichtung, die eine Mantelaußenfläche aufweist/bildet und mit wenigstens einer Kontaktbürste, die mit einer Stirnseite gegen die Mantelaußenfläche vorgespannt gehalten ist, wobei die Mantelaußenfläche mit einer Oberflächenstrukturierung versehen ist.The invention relates to a sliding contact device, in particular commutator or slip ring device, for an electrical machine, with an annular contact device having a shell outer surface / forms and with at least one contact brush, which is biased with a front side against the shell outer surface, wherein the shell outer surface with a surface structuring is provided.
Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer entsprechenden Schleifkontakteinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schleifkontakteinrichtung.Furthermore, the invention relates to an electrical machine with a corresponding sliding contact device and a method for producing such a sliding contact device.
Stand der TechnikState of the art
Schleifkontaktvorrichtungen, elektrische Maschinen sowie entsprechende Herstellungsverfahren der Eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise
Aus
Ferner ist aus
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Schleifkontaktvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Einlaufen der Schleifkontaktvorrichtung beschleunigt wird und im eingelaufenen Zustand eine besonders große Kontaktfläche bereitgestellt wird, die sich positiv auf Stromdichte und Temperatur in dem tribologischen System auswirkt, wobei insgesamt der Kohlebürstenverschleiß reduziert wird. Die Schleifkontaktvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich hierzu dadurch aus, dass die Oberflächenstrukturierung eine Vielzahl ungleichmäßig verteilt angeordneter und/oder ausgebildeter Riffel aufweist. Durch die nicht durchgängige Riffelstruktur beziehungsweise die ungleichmäßig angeordneten Riffel wird im Neuzustand der Schleifkontaktvorrichtung eine hohe Stromdichte und damit ein erhöhter Verschleiß erreicht, wobei sich die beiden Reiboberflächen, also die Mantelaußenfläche der ringförmigen Kontakteinrichtung und die gegen die Mantelaußenfläche gepresste Stirnseite der Kontaktbürste, in kurzer Zeit aneinander anpassen. Durch den zunächst erhöhten Verschleiß und das schnelle Anpassen der Reibflächen aneinander wird erreicht, dass innerhalb kurzer Zeit ein optimiertes tribologisches System mit geringem Bürstenfeuer und einer optimierten Temperaturentwicklung zur Verfügung steht.The sliding contact device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that a shrinkage of the sliding contact device is accelerated and in the run-in state, a particularly large contact surface is provided, which has a positive effect on current density and temperature in the tribological system, wherein the total carbon brush wear is reduced , The sliding contact device with the features of claim 1 is characterized for this purpose in that the surface structuring has a multiplicity of unevenly distributed and / or formed corrugations. Due to the non-continuous corrugated structure or the irregularly arranged corrugations a high current density and thus increased wear is achieved in new condition of the sliding contact device, wherein the two friction surfaces, ie the outer shell surface of the annular contact device and pressed against the shell outer surface end face of the contact brush, in a short time match each other. Due to the initially increased wear and the rapid adaptation of the friction surfaces to one another, it is achieved that an optimized tribological system with low brush fire and an optimized temperature development is available within a short time.
Vorzugsweise ist zwischen benachbarten Riffeln, zumindest in Umfangsrichtung der Mantelaußenfläche gesehen, jeweils eine keil- oder teilkreisförmige Vertiefung ausgebildet. Dadurch weisen die zwischen den Riffeln liegenden Vertiefungen nicht durchgängig das gleiche Höhenniveau beziehungsweise die gleiche Tiefe auf, wodurch ebenfalls eine schnelle Anpassung der Reiboberflächen erfolgt.Preferably, in each case a wedge-shaped or part-circular recess is formed between adjacent corrugations, viewed at least in the circumferential direction of the outer shell surface. As a result, the depressions lying between the corrugations do not consistently have the same height level or the same depth, as a result of which a rapid adaptation of the friction surfaces likewise takes place.
Besonders bevorzugt weisen zumindest einige der Vertiefungen ein unterschiedliches Profil und insbesondere eine unterschiedliche Tiefe auf. Insbesondere benachbarte Vertiefungen der Oberflächenstrukturierung sind somit nicht gleich ausgebildet, sondern weisen zumindest teilweise unterschiedliche Höhenniveaus beziehungsweise Tiefen und gegebenenfalls unterschiedliche Profile auf, die ebenfalls zu einem erhöhten Verschleiß beim Einlaufen des tribologischen Systems führen.Particularly preferably, at least some of the recesses have a different profile and in particular a different depth. In particular, adjacent depressions of the surface structuring are thus not formed the same, but have at least partially different height levels or depths and optionally different profiles, which also lead to increased wear when entering the tribological system.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Riffel spitz oder abgeflacht ausgebildet sind. Die Riffel können sehr spitz zulaufen oder auch breiter ausgebildet sein, und entsprechend können sie an ihrem höchsten Punkt spitz oder auch flach, insbesondere abgerundet, ausgebildet sein, um den Verschleiß zu Beginn beziehungsweise bei Inbetriebnahme der Schleifkontaktvorrichtung zu erhöhen.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the corrugations are pointed or flattened. The corrugations can be very tapered or be formed wider, and accordingly they can be pointed at its highest point or flat, in particular rounded, trained to increase the wear at the beginning or when putting the sliding contact device.
Vorzugsweise weisen die Riffel zumindest im Wesentlichen die gleiche axiale Breite auf. Dies verringert insbesondere bei der Herstellung der Oberflächenstrukturierung die Kosten, da zur Herstellung der Riffel beziehungsweise der Vertiefungen jeweils das gleiche Werkzeug verwendet werden kann.Preferably, the corrugations have at least substantially the same axial width. This reduces the costs, in particular in the production of the surface structuring, since the same tool can be used to produce the corrugations or recesses.
Besonders bevorzugt sind gleich breite Riffel in Umfangsrichtung gesehen hintereinander angeordnet, um eine Riffelnut zu bilden, die sich über den gesamten Umfang der Mantelaußenfläche erstreckt. Hierdurch werden vorzugsweise mehrere Axialabschnitte gebildet, die hintereinander liegende Riffel aufweisen, die unterschiedliche Profile, Höhen oder Längen – in Umfangsrichtung gesehen – aufweisen. In axialer Richtung gesehen sind bevorzugt mehrere Riffelnuten gebildet, die sich über die Axialerstreckung der ringförmigen Kontakteinrichtung parallel zueinander erstrecken. Besonders bevorzugt sind zwischen benachbarten Riffelnuten durchgehende Stege gebildet, die sich jeweils über den gesamten Umfang der Kontakteinrichtung erstrecken.Particularly preferably equal width corrugations are seen in the circumferential direction arranged one behind the other to form a corrugation groove which extends over the entire circumference of the outer shell surface. As a result, a plurality of axial sections are preferably formed, which have successive corrugations, the different profiles, heights or lengths - seen in the circumferential direction - have. Seen in the axial direction, a plurality of corrugation grooves are preferably formed, which extend over the axial extension of the annular contact means parallel to each other. Particularly preferred continuous webs are formed between adjacent corrugation grooves, which extend in each case over the entire circumference of the contact device.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontakteinrichtung als Schleifring oder als ein mehrere Lamellen aufweisender Kommutatorring ausgebildet ist. Der Kommutatorring unterscheidet sich von dem Schleifring im Wesentlichen dahingehend, dass er in Umfangsrichtung gesehen voneinander getrennte Lamellen aufweist, die zusammen die Mantelaußenfläche, wie zuvor beschrieben, bilden. Die Lamellen können sich dabei parallel zur Längsachse des Kommutatorrings oder schräg dazu erstrecken.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the contact device is designed as a slip ring or as a multiple lamellae having commutator. The commutator ring is substantially different from the slip ring in that it has circumferentially spaced lamellae which together form the shell outer surface as previously described. The lamellae may extend parallel to the longitudinal axis of the commutator ring or obliquely thereto.
Die elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich durch eine Schleifkontakteinrichtung aus, wie sie oben stehend beschrieben wurde. Insbesondere ist vorgesehen, dass die ringförmige Kontakteinrichtung einer drehbar gelagerten Welle der elektrischen Maschine, insbesondere einer Rotor- oder Ankerwelle der elektrischen Maschine, zugeordnet ist, während die mindestens eine Kontaktbürste einem die Welle lagernden Gehäuse zugeordnet ist. Insbesondere ist für jede vorgesehene Bürste an dem Gehäuse mindestens ein Bürstenhalter vorgesehen, der beispielsweise durch Federkraft die jeweilige Bürste gegen die Mantelaußenfläche der ringförmigen Kontakteinrichtung, insbesondere des Schleifrings oder des Kommutatorrings, drängt/presst. The electrical machine with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schleifkontaktvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich dadurch aus, dass die Oberflächenstruktur durch Einbringen einer Vielzahl ungleichmäßig verteilt angeordneter und/oder ausgebildeter Riffel gebildet wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Riffel in die Mantelaußenfläche eingefräst, oder durch ein Strahlverfahren, beispielsweise durch Laserstrahl oder Wasserstrahl oder durch ein Umformverfahren, in die Mantelaußenfläche eingebracht werden. Dabei werden die Riffel und/oder die zwischen den Riffeln liegenden Vertiefungen vorzugsweise wie zuvor beschrieben gefertigt. Es ergeben sich daher die zuvor beschriebenen Vorteile.The inventive method for producing a sliding contact device with the features of
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the drawing.
Dazu zeigen:To show:
Um eine hohe Lebensdauer zu erreichen und insbesondere Bürstenfeuer zu vermeiden, weist die Mantelaußenfläche
Die Riffel
Im Betrieb sorgen die Stege
Alternativ ist es auch denkbar, dass die Riffel
Durch die ungleichmäßige Verteilung und Ausbildung der Riffel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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