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Stand der Technik
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2006 040 661 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, die über eine Sicherungsvorrichtung verfügt. Zwischen einer Anschlussstelle der elektrischen Maschine und Gleitkontakten bzw. so genannten Bürsten sind zwei mittels einer bei Überlast schmelzenden Lotverbindung elektrisch verbundene Stromführungselemente eingebaut. Werden die Stromführungselemente mit einem hohen Strom belastet, und stellt sich somit die erwähnte Überlast mit einer erhöhten Temperatur ein, so schmilzt die Lotverbindung zwischen den beiden Leitern. Damit die dadurch aufgehobene elektrische Verbindung sicher und zuverlässig auseinander gehalten wird, sind die beiden Stromführungselemente durch ein Federelement belastet. Es kommt dadurch später nicht zu einem zufälligen, beispielsweiser durch Schütteln der elektrischen Maschine hervorgerufenen spontanen kurzfristigen elektrischen Kontakt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, dieses zusätzliche Federelement einzusparen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die elektrische Maschine hat den Vorteil, dass sich durch einen Halter, der beispielsweise das Polgehäuse der elektrischen Maschine sein kann, an dem ein Leiter gestützt ist, wobei der Leiter mit einem weiteren Leiter fest verbunden und zwischen dem einen Leiter und dem weiteren Leiter eine stoffschlüssige, elektrisch leitfähige Verbindungsstelle ist, wobei auf einen der Leiter eine Vorspannkraft wirkt, die sich zumindest mittelbar am Halter abstützt und der weitere Leiter eine Stromschiene ist, die über zumindest einen Gleitkontakt am Kommutator gelagert ist, die Möglichkeit ergibt, materialsparend eine Sicherungseinrichtung zu verwirklichen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass der eine Leiter mindestens ein Lager für die Vorspannkraft aufweist, welches vorzugsweise als ein Arm oder zwei Arme ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme lässt sich insbesondere durch die Ausbildung als ein Stanzteil ein Lager vorsehen. Ist der eine Leiter ein Anschlussteil zur Stromversorgung der elektrischen Maschine und weist diese einen Anschlag auf, und ist das Anschlussteil in einer ringförmigen Öffnung eines Dichtelements steckend, und ist der zumindest eine Arm auf einer Seite der Öffnung des Dichtelements und der Anschlag auf der anderen Seite der Öffnung des Dichtelements, so ist es möglich, die Sicherungsvorrichtung unabhängig von der stoffschlüssigen Verbindungsstelle, die insbesondere als Lotstelle ausgebildet ist, auszubilden. Weist das Anschlussteil zwischen dem Dichtelement und dem Anschlag bei geschlossener Verbindungsstelle einen freien Abschnitt auf, der insbesondere zumindest im Wesentlichen, wenn nicht gar vollständig einem Durchtrittsquerschnitt durch das Dichtelement entspricht, so kann das Anschlussteil durch das sich entspannende Dichtelement beim Auslösen der Verbindungsstelle bei Überlast verhältnismäßig einfach in dem Dichtelement verschoben werden. Weist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der eine Leiter ein Anschlussteil zur Stromversorgung der elektrischen Maschine auf und darüber hinaus einen Anschlag, und steckt das Anschlussteil in einer ringförmigen Öffnung des Dichtelements und wirkt auf den weiteren Leiter die Vorspannkraft, so kann die Sicherungseinrichtung, d. h. hier die stoffschlüssige elektrisch leitfähige Verbindungsstelle unabhängig von der Lage des weiteren Leiters ausgebildet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 eine prinzipielle Ansicht einer elektrischen Maschine, die von außen elektrisch anschließbar bzw. mit Strom versorgbar ist,
- 2 eine Einzelheit der elektrischen Maschine aus 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel einer Sicherungsvorrichtung,
- 3 eine zweite Einzelheit der elektrischen Maschine mit der Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Sicherungsvorrichtung.
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Gleiche Bauelemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine elektrische Maschine 10 in einer symbolhaften Darstellung gezeigt. Sie weist ein Polrohr 13 auf, an dessen Innenumfang Pole 16 befestigt sind. Radial innerhalb der Pole 16 befindet sich ein Rotor 19, der beispielsweise und nicht abschließend eine Rotorwelle 22 und ein auf der Rotorwelle 22 aufgebrachtes Rotorpaket 25 trägt. In nicht dargestellten Nuten des Rotorpakets 25 befinden sich nicht dargestellte Leiter. Diese Leiter sind mit einem symbolhaft dargestellten Kommutator 28 elektrisch leitfähig verbunden. Teile des Kommutators 28 sind beispielsweise ein Kollektor 30 und Bürsten 31. Eine derartige Anordnung ist allseits bekannt. Der Kommutator 28 wird durch eine Zuleitung 32 mit dem Pluspol einer Spannungsversorgung bzw. Stromversorgung verbunden. Die Zuleitung 32 ist durch eine Öffnung 33 im Polrohr 13 hindurch geführt. Eine nicht dargestellte Fuge zwischen der Zuleitung 32 und der Öffnung 33 ist durch eine Dichtung 34 verschlossen.
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2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist dabei ausschnittweise das Polrohr 13 mit der Öffnung 33 gezeigt. Des Weiteren ist der Kollektor 30 gezeigt, auf dem mehrere Bürsten 31 abgestützt sind. Von diesen mehreren Bürsten 31 ist eine Bürste 31 dargestellt. Die eine Bürste 31 ist in einem Bürstenköcher 36 aufgenommen. Die Bürstenköcher 36 sind an einer Stromschiene 38 abgestützt bzw. an dieser befestigt. Eine jede Bürste 31 ist durch ein Federelement 40 im Bürstenköcher 36 abgestützt. Da typischerweise eine derartige Stromschiene 38 so angeordnet ist, dass diese in diesem Fall ringförmig um den Kollektor 30 angeordnet ist, und die Bürsten 31 über Federelemente 40 letztlich gegen die Stromschiene 38 abgestützt sind, ist die Positionierung bzw. Halterung der Stromschiene 38 rund um den Kollektor 30 allein durch die Bürsten 31 in einem Gleichgewicht rund um den Kollektor 30 gehalten. An der Stromschiene 38 befindet sich ein Verbindungsabschnitt 43. Die Zuleitung 32 umfasst einen Leiter 45, der durch eine Öffnung in der Dichtung 34 eingesetzt ist. Mit dem in 2 dargestellten oberen Ende 48 wird der Leiter 45, beispielsweise über eine dort durch löten oder schweißen befestigte Litze oder einen sonstigen Leiter mit dem Pluspol einer Stromversorgung verbunden. Der Leiter 45 weist an dem Ende, welches innerhalb des Polrohrs 13 angeordnet ist, ebenfalls einen Verbindungsabschnitt 50 auf. Dieser Verbindungsabschnitt 50 und auch der Verbindungsabschnitt 43 des anderen Leiters bzw. der Stromschiene 38 sind an einer Verbindungsstelle 52 miteinander verbunden. Dieser Verbindungsstelle 52 ist vorzugsweise eine Lotverbindung. Eine Lotverbindung, deren Erweichungstemperatur bzw. Schmelztemperatur geeignet ausgewählt ist, führt dazu, dass bei einer entsprechenden Temperaturbelastung an dieser Verbindungsstelle 52 das Lot bei einer bestimmten Strombelastung und nach einer gewissen Zeit erweicht bzw. schmilzt und so eine Trennung des Leiters 45 von dem anderem Leiter, ausgebildet als Stromschiene 38, bewirkt. Damit diese Verbindungsstelle 52 nicht nur einfach „aufgelötet“ (trennen durch Erweichen/Schmelzen des Lots) ist, d. h., damit diese beiden verbundenen Teile Leiter 45 und Stromschiene 38 nicht einfach nur elektrisch einigermaßen zuverlässig getrennt sind, sondern zusätzlich auch räumlich getrennt sind, ist vorgesehen, dass auf einen der Leiter, hier den Leiter 45 eine Vorspannkraft F wirkt, die sich zumindest mittelbar an einem Halter, welcher hier beispielhaft durch das Polgehäuse bzw. Polrohr 13 beispielhaft ausgebildet ist, abstützt, und der weitere Leiter eine Stromschiene 38 ist, die über zumindest eine Bürste 31 am Kollektor gelagert ist. Wie der 1 entnommen werden kann, ist vorgesehen, dass der eine Leiter 45 mindestens ein Lager 54 für die Vorspannkraft F aufweist, welches vorzugsweise als ein Arm 55 oder als zwei Arme 55, 56 ausgebildet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der eine Leiter 45 ein Anschlussteil zur Stromversorgung der elektrischen Maschine 10 ist und einen Anschlag 60 aufweist. Das Anschlussteil steckt in einer bevorzugt ringförmigen Öffnung 33 der Dichtung 34. Der zumindest eine Arm 55 ist auf einer Seite der Öffnung 33 der Dichtung I34 und der Anschlag 60 ist auf einer anderen Seite der Öffnung 33 der Dichtung. Wie der 2 auch entnommen werden kann, ist vorgesehen, dass das Anschlussteil zwischen der Dichtung 34 und dem Anschlag 60 bei geschlossener Verbindungsstelle 52 einen freien Abschnitt 62 aufweist. Die Funktion des Ausführungsbeispiels 2 ist dabei, dass in einem normalen Betriebszustand der elektrischen Maschine 10, d. h. bei nicht übermäßig erhitzter Verbindungsstelle 52, ein Kragen 64 der Dichtung 34 auf den einen Arm 55 bzw. beide Arme 55, 56 drückt. Der Kragen 64 ist dabei bevorzugt zwischen dem Polrohr 13 und dem Arm 55 bzw. dem Arm 56 angeordnet. Als letzter Bereich der Dichtung 34 überträgt der Kragen 64 die Vorspannkraft F. Der Leiter 45 zieht damit an seinem unteren Ende 65 an der Verbindungsstelle 52. Da die Stromschiene 38 aufgrund ihrer Lagerung rund um den Kollektor 30 in einer verhältnismäßig genau definierten Lage ist, führt diese Kraft F dazu, dass die Verbindungsstelle 52 einer Zugspannung ausgesetzt ist. Wird nun im Betrieb der elektrischen Maschine 10 ein Zustand erreicht, bei dem die Verbindungsstelle 52 und damit das Lot erweicht bzw. schmilzt, so wird nach Erreichen spätestens der Schmelztemperatur des Lotes die Verbindungsstelle 52 aufgelöst, d. h. die Stromschiene 38 und der Leiter 45 getrennt. Die Stromzufuhr ist damit unterbrochen. Dadurch, dass ein freier Abschnitt zwischen der Dichtung 34 und dem Anschlag 60 vorgesehen ist, kann sich der Leiter 45 verlagern. Damit sind der Leiter 45 und die Stromschiene 38 auch räumlich voneinander getrennt. Ein spontanes Aufeinandertreffen des unteren Endes 65 des Leiters 45 mit dem Verbindungsabschnitt 43 der Stromschiene 38 ist dadurch nicht mehr möglich.
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In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt ausschnittweise einen Teil der elektrischen Maschine 10 mit einem Polrohr 13 als beispielhafter Halter, an dem ein Leiter 45 gestützt ist. Der Leiter 45 ist mit einem weiteren Leiter fest verbunden. Hierzu ist zwischen dem einen Leiter 45 und dem weiteren Leiter eine stoffschlüssige, elektrisch leitfähige Verbindungsstelle 52 angeordnet bzw. vorgesehen. Diese Verbindungsstelle 52 ist wiederum bevorzugt als Lötstelle zwischen dem Leiter 45 und dem weiteren Leiter ausgebildet. Auf den einen Leiter 45, der bevorzugt als Zuleitung 32 vorgesehen ist, wirkt eine Vorspannkraft F, die sich zumindest mittelbar am Halter abstützt. Der weitere Leiter ist auch hier eine Stromschiene 38, die über zumindest eine Bürste 31 am Kollektor 30 gelagert ist. Der Leiter 45 hat hier ein Lager 54 für die Vorspannkraft F, welches auch hier vorzugsweise als ein Arm 55 ausgebildet ist. Dieses Lager 54 könnte auch durch zwei Arme 55, d. h. einen weiteren, hier nicht dargestellten Arm ausgebildet sein. Die Vorspannkraft F wird hier ebenfalls über einen Kragen 64, welcher einstückig an der Dichtung 34 angeformt ist, aufgebracht. Der eine Leiter 45, der bevorzugt ein Anschlussteil zur Stromversorgung der elektrischen Maschine 10 ist, steckt in einer ringförmigen Öffnung 33 der Dichtung 34. Auf den weiteren Leiter wirkt die Vorspannkraft F. Löst diese Sicherung aus, d. h. erweicht bzw. schmilzt das Lot der Verbindungsstelle 52, so drückt dann der Kragen 64 der Dichtung 34 den Leiter vom einigermaßen fest in der Dichtung 34 steckenden Leiter 45 weg. Nach einem derartigen Entspannen des Kragens 64 ragt dieser Kragen 64 über das untere Ende 65 des Leiters 45 hinaus. Dieses darüber Hinausragen führt dazu, dass der Leiter mit keiner seiner Extremitäten das untere Ende 65 des Leiters 45 je wieder berühren kann. Es ist somit, wie bereits beim ersten Ausführungsbeispiel auszuschließen, dass auch durch Schüttelbewegungen, d. h. durch Beschleunigungen auf die elektrische Maschine 10, ermöglicht wird, dass der Leiter 67 den anderen Leiter 45 wieder berührt. Die elektrische Versorgung der elektrischen Maschine 10 ist dadurch dann zuverlässig unterbrochen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006040661 A1 [0001]
