DE102017217337A1

DE102017217337A1 - Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung einer elektrischen Maschine, sowie elektrische Maschine mit einer Sicherungseinrichtung

Info

Publication number: DE102017217337A1
Application number: DE102017217337.8A
Authority: DE
Inventors: Rainer Stoeckl; Mathias Fein
Original assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung (45) einer elektrischen Maschine (10), mit einer in einer Bürstenaufnahme aufgenommenen Bürste, wobei die Sicherungseinrichtung (45) einen Aktuator (62) aufweist, wobei der Aktuator (62) mit dem Erreichen einer Auslösetemperatur aktiviert wird und die Bürste in der Bürstenaufnahme an einer Fortbewegung zumindest gehindert wird.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass in Startermotoren eine Schmelzsicherung als sogenannter Überlastschutz verwendet wird. Diese Sicherung soll verhindern, dass sich Komponenten des Starters bei zu langer Betriebsdauer bzw. im Fehlerfall unzulässig stark erwärmen. In derartigen Fehlerfällen könnte sonst beispielsweise die Pressmasse des Kommutators erweichen, sich in der Folge die Kommutatorlamellen lösen und der Anker entsprechend die Kommutatorlamellen „ausschleudern“. Zudem muss wie bisher zwingend vermieden werden, dass außerhalb des Startergehäuses Teile zum Glühen gebracht werden. Andernfalls könnten sich sonst in der Folge Teile im Motorraum entzünden. Eine derartige Situation könnte beispielsweise bei einem Frontalunfall auftreten. So lässt sich für jede Komponente im Starter eine Grenztemperatur definieren, die in allen Last- und Fehlerfällen nicht überschritten werden darf.
Der Hauptstromkreis muss jeweils rechtzeitig unterbrochen werden. Zu diesem Zweck sind in heutigen Startern im Hauptstromkreis in der Regel gezielt Engstellen mit örtlich erhöhtem Widerstand eingebaut. Z. B. können die Kupferlitzen der Kohlebürsten einen reduzierten Querschnitt aufweisen oder in Stromschienen am Bürstenhalter ist der Querschnitt lokal gezielt reduziert. Eine Offenlegungsschrift, in der gezielt eingebrachte Engstellen beschrieben sind, ist beispielsweise die DE 10 2010 063 688 A1 . Im Betrieb des Starters - und ganz besonders im Fehlerfall - erwärmt sich die Engstelle. Wird die Schmelztemperatur des Materials - z.B. Kupfer oder Stahl - überschritten, so schmilzt die Engstelle durch und der Hauptstromkreis wird unterbrochen.
Nachteil dieser Lösungen ist, dass lokal Temperaturen von über 1000°C (z. B. Kupfer 1085°C oder Stahl ca. 1500°C) erforderlich sind, um das Material zum Schmelzen zu bringen. Insbesondere bei Last- oder Fehlerfällen, in denen nur ein geringer Strom durch den Starter fließt, reicht die Verlustleistung unter Umständen nicht aus, um die Schmelztemperatur zu erreichen.
Außerdem sind Starter bekannt - z. B. aus der DE 10 2009 002 725 A1 - bei denen die Plus-Kohlebürsten über eine Stromschiene mit Spannung versorgt werden, die gleichzeitig auch zusammen mit der auf negativem Potential liegenden Bürstenplatte die Bürstenfassungen hält.
Die oben beschriebenen bekannten Lösungen basieren alle im Wesentlichen auf dem Prinzip der Eigenerwärmung. Durch die Verlustleistung, die durch den lokal erhöhten Widerstand entsteht, erhöht sich die Temperatur im Material. Nur durch die Eigenerwärmung können die sehr hohen Schmelztemperaturen erreicht werden. Demgegenüber existieren Lösungen, die hauptsächlich auf Fremderwärmung beruhen. Durch den Einsatz von Weichloten lassen sich deutlich niedrigere Schmelztemperaturen erreichen. So liegt beispielsweise die Schmelztemperatur des Hauptbestandteils Zinn bei 232°C. Darüber hinaus beschreibt beispielsweise die DE 10 2006 040 661 A1 einen Starter, bei welchem der Überlastschutz in einer zweiteiligen Y-förmigen Stromschiene mittels Weichlot und einer Feder realisiert ist. Die zwei Teile der Stromschiene werden mit Hilfe eines Weichlots verbunden. Im Überlastfall schmilzt das Weichlot bei relativ niedrigen Temperaturen auf bzw. erweicht (z. B. 200°C) und eine vorgespannte Feder drückt die beiden Teile der Stromschiene auseinander und trennt somit den Stromkreis auf. Nachteil dieser Lösung ist, dass insbesondere bei Startern gemäß DE 10 2009 002 725 A1 keine derartige Y-förmige Stromschiene vorhanden ist bzw. hierfür kein Bauraum zur Verfügung steht. Zudem ist der Einbauort für die Weichlotverbindung relativ weit von der Hauptwärmequelle an der Kontaktfläche der Bürsten mit dem Kommutator entfernt, was das Auslösen bei geringen Strömen erschwert und die Robustheit der Funktion beeinträchtigt.
Vorteile der Erfindung
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung des Verfahrens zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung einer elektrischen Maschine bzw. der elektrischen Maschine mit einer Sicherungseinrichtung ist, dass diese Sicherungseinrichtung dazu führt, dass eine Kraft einer Bürstenandruckfeder zwar weiterhin auf eine Bürste drückt, der ausgelöste bzw. aktivierte Aktuator jedoch eine Kraft auf die Bürste aufbringt, die diese in der Bürstenaufnahme zumindest an einer Fortbewegung hindert oder anders ausgedrückt, der ausgelöste Aktuator verursacht eine Festhaltekraft, die auf die Bürste ausgewirkt wird. Sobald die Bürste so gehalten wird bzw. an einer Fortbewegung gehindert wird, führt kurzfristiges Weiterdrehen des Rotors dazu, dass beispielsweise Unrundheiten des Kommutators am Rotor die Bürsten nach radial außen - jedenfalls vom Kommutator weg - drückt. Dies führt zum Verlust des Kontaktes zwischen einer Kohlebürste und dem Kommutator bzw. Kollektor. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Halteelement, welches insbesondere ein Teil des Aktuators ist, die Bürste an einer Fortbewegung zumindest hindert. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Halteelement, beispielsweise aus Metall, z. B. Stahl, gefertigt ist. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement nach dem Erreichen einer Auslösetemperatur und dem Aktivieren des Aktuators mittels einer Feder bewegt wird. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das Halteelement mittelbar an einer so genannten Bürstenplatte befestigt ist. Insbesondere alternativ kann vorgesehen sein, dass das Halteelement und die eine Bewegung des Halteelements auslösende Feder in einer Bürstenfassung untergebracht sind. Ein Vorteil dieser beiden alternativen Ausführungsformen ist, dass diese verhältnismäßig wenig Bauraum erfordern. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Halteelement als Teil des Aktuators als so genanntes Bimetallelement ausgeführt ist, welches insbesondere in der Bürstenfassung untergebracht ist. Bei Erreichen der so genannten Auslösetemperatur wird durch dieses Bimetallelement die Bürste an eine Wand bzw. Innenwand der Bürstenfassung gedrückt. Durch diese Ausübung eines Drucks auf die Bürste gegen die Wand der Bürstenfassung wird ein Klemmen der Bürste in der Bürstenfassung erreicht, was zu einem Beenden der Fortbewegung der Bürste auf den Kollektor zu verhindert. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Halteelement eine Klammer ist, die zumindest teilweise um die Bürstenfassung herum angeordnet ist. Dabei kann die Klammer beispielswiese U-förmig um die Bürstenfassung angeordnet sein. Dadurch drückt eine derartige U-förmige Klammer beispielsweise auf zwei einander gegenüberliegende Flächen bzw. Wände der Bürstenfassung. Bei Erreichen der Auslösetemperatur wird das Material der Bürstenfassung planmäßig weicher und dadurch eine Druckkraft der Klammer über das erweichte Material der Bürstenfassung auf die Bürste übertragen. Dadurch wird die Bürste im Bürstenköcher gehalten. Der Vorteil einer solchen Ausführung einer Sicherungseinrichtung besteht darin, dass die Aktuatorik dieser Vorrichtung besonders einfach auszuführen ist.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Bürste von einer Oberfläche, insbesondere der Kontaktfläche von Kollektorlamellen eines Kollektors, wegbewegt wird. Das Wegbewegen der Bürste von einer Oberfläche wird insbesondere dadurch bewerkstelligt, dass das Halteelement mittels einer schrägen Anlagefläche ein Wegbewegen der Bürste vornimmt. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels eines durch den Aktuator betätigten Bauteils alle Bürsten auf einmal an einer Fortbewegung gehindert werden. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass ein ringförmiges Bauteil alle Bürsten, insbesondere im Wesentlichen gleichzeitig, an einer Fortbewegung hindert. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass ein derartiges ringförmiges Bauteil nicht alle Bürsten auf einmal festhält bzw. hierzu dient, sondern beispielsweise nur alle die Bürsten, welche im Stromkreis minusseitig angeordnet sind oder alle die Bürsten, die im Stromkreis plusseitig angeordnet sind.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die elektrische Sicherungseinrichtung bei einer elektrischen Maschine, insbesondere ausgeführt als Startvorrichtung Verwendung findet.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine,
2 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ist die Sicherungseinrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel nach dem Auslösen bzw. Betätigen dargestellt,
4 und
5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sicherungseinrichtung zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Sicherungseinrichtung zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
7 das dritte Ausführungsbeispiel nach dem Auslösen der Sicherungseinrichtung,
8 und
9 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Sicherungseinrichtung zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
10 und
11 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Sicherungseinrichtung zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
12 und
13 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Sicherungseinrichtung zur Beschreibung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine elektrische Maschine 10 dargestellt, die einen Rotor 12 und ein Stator 16 aufweist. Der Stator 16 umfasst ein Polgehäuse 19, an dessen Innenumfang Polschule bzw. Pole 22 angebracht sind. Der Rotor 12 hat eine Drehachse 25. Eine Achse 28 ist auf der linken Seite in einem Lager 31 und auf der rechten Seite im Lager 32 gelagert. Die elektrische Maschine 10 weist darüber hinaus ein Stromübertragungssystem 33 auf, welches dazu dient, den Rotor 13 mit Strom zu versorgen. Hierzu weist das Stromübertragungssystem 33 einen Kollektor 34 auf, der eine im Wesentlichen zylindrische Kontaktoberfläche von verschiedenen Kollektorlamellen aufweist. Auf dieser Kontaktoberfläche des Kollektors 34 stützen sich mehrere Gleitkontakte 35 ab. Hierzu gehören sogenannte Plusbürsten, die mit einem Pluspol einer hier nicht dargestellten Spannungsversorgung zu verbinden sind. Des Weiteren gehören hierzu auch Minusbürsten, die mit einem Minuspol, einer Spannungsversorgung zu verbinden sind. Die Plusbürsten sind über einen insbesondere als Litze ausgeführten ersten Leiter 36 mit einer Stromschiene 34 verbunden. Die Minusbürsten sind mittels eines ebenso, insbesondere als Litze, ausgeführten Leiters 36 mittels einer Platte 42 mit dem Minuspol der Stromversorgung zu verbinden.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sicherungseinrichtung 45 dargestellt. Auf dem Kollektor 34 mit seiner Kontaktoberfläche 46 stützt sich ein Gleitkontakt 35 ab. Dieser Gleitkontakt 35 befindet sich in einem Bürstenköcher 48. Zwischen dem Gleitkontakt 35 und dem Bürstenköcher 48, insbesondere dessen Rückwand 49, befindet sich eine Bürstenandruckfeder 50. Diese Bürstenandruckfeder 50 drückt den Gleitkontakt 35 auf die Kollektorlamellen 51. Der Bürstenköcher 48 weist insbesondere zwei Wände 52, 53 auf, die insbesondere eine Lage des Gleitkontakts 35 in Umfangsrichtung bestimmen. Die Wand 52 hat einen Schlitz in Verschieberichtung des Gleitkontakts 35 bzw. der Bürste. Durch diesen Schlitz 56 ist der Leiter 36 (Litze), mittels dessen der Gleitkontakt 35 mit Strom versorgt bzw. entsorgt wird, mit dem Gleitkontakt 35 verbunden. Die andere Wand 53 weist, insbesondere in ihrem unteren Drittel, eine Öffnung 59 auf. In dieser Öffnung 59, die vorzugsweise zylindrisch ausgeführt ist, steckt als Teil eines Aktuators 62 ein Halteelement 65. Das Halteelement 65 ist hier ein spitzer zylindrischer Bolzen, der mit seiner Spitze 68 auf den Gleitkontakt 35 gerichtet ist. An einem von der Spitze 68 abgewandten Ende des Haltelements 65 befindet sich ein Federelement 71, welches eine Federkraft auf das Halteelement 65 bewirkt. Das Federelement 71 ist mittels eines Halters 73 an der Platte 42 (Bürstenplatte) befestigt. Des Weiteren weist der Aktuator 62 ein Element 75 zum Rückhalten des Haltelements 65 auf.
In 3 ist der Aktuator 62 nach dem Auslösen bzw. Betätigen der Sicherungseinrichtung 45 des ersten Ausführungsbeispiels dargestellt. Ist die Auslösetemperatur der Sicherungseinrichtung 45 erreicht, so verändert sich das Element 75 zum Rückhalten des Halteelements 65 derartig, dass das Halteelement 65 durch das Federelement 71 in Richtung zu dem Gleitkontakt 35 bzw. der Bürste vorgeschoben wird. Durch dieses Vorschieben des Halteelements 65 und damit dem Erzeugen einer Reibung des Gleitkontakts 35 mit der Wand 52 in einer derartig großen Höhe, dass eine Kraft der Bürstenandruckfeder 50 nicht mehr ausreicht, um den Gleitkontakt 35 bzw. die Bürste an die Kontaktoberfläche 46 zu drücken, ist somit der Gleitkontakt 35 bzw. die Bürste in dem Bürstenköcher 48 bzw. der Bürstenaufnahme an einer Fortbewegung zumindest gehindert. In ersten Moment nach dem Auslösen des Halteelements 65 und dem vorzugsweise Eindringen des Haltelements 65 mit dessen Spitze 68 in den Gleitkontakt 35 bzw. die Bürste dreht sich ein Kollektor 34 kurzzeitig noch. Diese damit verbundene kurze Zeit wird dadurch beendet, dass ein Kontakt zwischen einem Gleitkontakt 35 bzw. der Bürste und dem Kollektor 34 beendet wird. Diese Beendung des Kontakts zwischen dem Gleitkontakt 35 und dem Kollektor 34 ist oder wird dadurch hervorgerufen, in dem ein rotierender Kollektor 34 typischer Weise nicht perfekt rund ist und daher Unrundheiten aufweist. Diese Unrundheiten führen dazu, dass ein Gleitkontakt 35 bzw. eine Bürste durch die Unrundheit nach radial außen weggedrückt wird. Dadurch stellt sich ein kleiner Spalt zwischen dem Gleitkontakt 35 bzw. der Bürste und der Oberfläche bzw. Kontaktoberfläche 46 des Kollektors 34 ein. Selbst wenn ein Kollektor 34 perfekt rund wäre, würde sich nach kurzer Zeit eine Beendung der Kontaktgabe zwischen dem Gleitkontakt 35 bzw. der Bürste und dem Kollektor 34 einstellen. Dies wäre dadurch bedingt, dass durch die Reibung zwischen dem Gleitkontakt 35 und dem Kollektor 34 der Gleitkontakt 35 bzw. die Bürste abgenutzt würde. Da aufgrund des Haltelements 65 die Bürste 35 bzw. der Gleitkontakt 35 nicht weiter fortbewegt werden könnte, würde sich somit bedingt durch den Verschleiß ein Spalt zwischen dem Gleitkontakt 35 und dem Kollektor 34 einstellen und somit eine Stromzufuhr oder eine Stromabfuhr zwischen den Kontaktpartnern Gleitkontakt 35 und Kollektor 34 einstellen.
Es ist somit erfindungsgemäß ein Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung 45 einer elektrischen Maschine 10 beschrieben, mit einer in einer Bürstenaufnahme (Bürstenköcher 48) aufgenommenen Bürste (Gleitkontakt 35), wobei die Sicherungseinrichtung 45 einen Aktuator 62 aufweist. Der Aktuator 62 wird mit dem Einreichen einer Auslösetemperatur aktiviert und die Bürste in der Bürstenaufnahme an einer Fortbewegung zumindest gehindert. D. h. es ist insbesondere vorgesehen, dass die Bürste nicht weiter bewegt werden kann. Nicht weiter bewegt werden bedeutet, dass eine weitere Bewegung der Bürste in Richtung zum Kollektor 34 nicht weiter erfolgt. Es ist dabei vorgesehen, dass ein Halteelement 65 als Teil des Aktuators 62 die Bürste an einer Fortbewegung zumindest hindert, wobei das Halteelement 65 mittels eines Federelements 71 bewegt wird.
In 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sicherungseinrichtung 45 dargestellt. Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels nach 4 besteht darin, dass das Halteelement 65 in einer Tasche 78 aufgenommen ist. Diese Tasche 78 ist vorzugsweise eine Ausformung in der Wand 53. Das Halteelement 65 ist hier ebenfalls mittels eines Elements 75 zum Rückhalten des Halteelements 65 zurückgehalten. Das Verfahren zur Betätigung dieses zweiten Ausführungsbeispiels einer Sicherungseinrichtung 45 verläuft dabei sehr ähnlich, wie das Verfahren im ersten Ausführungsbeispiel: Das Element 75 zum Rückhalten wird durch eine hohe Temperatur der Bürste bzw. des Gleitkontakt 35 zum Erweichen bzw. Schmelzen gebracht. Durch dieses Erweichen bzw. Schmelzen des Elements 75 ist ein Widerstand gegen Verschieben des Halteelements 65 verringert, so dass sich das Federelement 71, abgestützt gegen einen Boden 80 der Tasche 78 des Halteelements 65, in der Tasche 78 verlagert und so die Spitze 68 in den Gleitkontakt 35 gedrückt und so der Gleitkontakt 35 bzw. die Büste in der Bürstenaufnahme bzw. dem Bürstenköcher 48 an einer Fortbewegung zumindest gehindert wird.
In 6 und in 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Ausführungsbeispiel beruht im Wesentlichen auf den gleichen Elementen des Ausführungsbeispiels nach 4 und 5. Das Halteelement 65 weist eine Verschieberichtung 82 auf, die in der 6 durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Die Verschieberichtung 82 ist im Wesentlichen durch die nicht näher bezeichnete aber dargestellte Kavität bzw. den Hohlraum definiert, der in der Tasche 78 ausgeführt ist. Auch hier ist ein Element 75 zum Rückhalten des Halteelements 65 angeordnet. Der Gleitkontakt 35 bzw. die Bürste hat in ihrem Bürstenköcher 48 bzw. ihre Bürstenaufnahme ebenfalls eine Verschieberichtung 84, die durch die Formgebung des Bürstenköchers 48 und der dazu passenden Formgebung des Gleitkontakts 35 gegeben ist. Diese Verschieberichtung 84 gibt somit die Verschieberichtung des Gleitkontakts 35 bzw. der Bürste in Richtung zur Kontaktoberfläche 46 an. Zwischen den beiden Verschieberichtungen 82 und 84 befindet sich ein Winkel 86, der kleiner als 90 Winkelgrade ist und der in Richtung zur Kontaktoberfläche 46 geöffnet ist.
Nach dem Auslösen, d. h. dem Erweichen des Elements 75 zum Rückhalten des Halteelements 65, wird das Halteelement 65 in der Tasche 78 durch das Federelement 71 in Richtung zum Gleitkontaktelement 35 bzw. der Bürste bewegt. Dabei dringt die Spitze 68 „von unten“, d. h. gegen die Andrückrichtung des Gleitkontaktelements 35 an die Kontaktoberfläche 46, in den Gleitkontakt 35 bzw. die Bürste ein, so dass das Gleitkontaktelement 35 gegen den Widerstand der Bürstenandruckfeder 50 von der Kontaktoberfläche 46 um einen Weg d von der Kontaktoberfläche 46 abgehoben wird. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel nach 6 und 7 wird somit die Bürste in der Bürstenaufnahme nicht nur an einer Fortbewegung zumindest gehindert sondern sogar wieder etwas, d. h. um den Betrag des Weges d, zurückgeschoben. Im weiteren Sinne ist in den Beispielen gemäß den 4, 5, 6 und 7 das Halteelement 65 und das Federelement 71 in dem Bürstenköcher 48 untergebracht.
In dem Ausführungsbeispiel nach 6 und 7 wird somit die Bürste bzw. der Gleitkontakt 35 von der Kontaktoberfläche 46 und damit vom Kollektor 34 wegbewegt.
Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel nach 8 und 9, welches in reduzierter Darstellung gezeigt ist, ist ebenfalls ein Wegbewegen der Bürste bzw. des Gleitkontakts 35 von der Oberfläche, d. h. der Kollektoroberfläche 34, vorgesehen. Hierzu drückt das Federelement 71 (nicht dargestellt) von einer der Spitze 68 abgewandten Seite des Halteelements 65 nach dem Erweichen des Elements 75 zum Rückhalten ebenfalls in die Bürste bzw. den Gleitkontakt 35. Im Unterschied zu den zuvor dargestellten Ausführungsbeispielen des Halteelements 65 ist hier die Spitze 68 nicht rotationssymmetrisch um eine Längsachse des Halteelements 65 ausgeführt, sondern unsymmetrisch. Dabei ist die Unsymmetrie der Spitze 68 derartig, dass durch die besondere Lage des Halteelements 65 in der Tasche - trotz der Größe des Winkels 86 von 90 Winkelgraden und der unsymmetrisch ausgeführten Spitze 68 - es möglich ist, dass eine Kraft durch das Halteelement 65 erzeugt wird, die ein Abheben des Gleitkontakts 35 bzw. der Bürste von der Oberfläche des Kollektors 34 ermöglicht. Das Halteelement 65 ermöglicht somit mittels einer schrägen Anlagefläche ein Wegbewegen der Bürste bzw. des Gleitkontakts 35.
In dem fünften Ausführungsbeispiel nach 10 und 11 ist ein Bimetallelement 90 vorgesehen, welches als Aktuator 62 dient. Dabei ist vorgesehen, dass das Bimetallelement 90 bei Erreichen einer Auslösetemperatur, welche beispielsweise von dem Gleitkontaktelement 35 auf das Bimetallelement 90 übertragen wird, aktiviert wird. Dadurch würde die Bürste bzw. das Gleitkontaktelement 35 in der Bürstenaufnahme 48 an einer Fortbewegung zumindest gehindert werden. D. h. das Bimetallelement 90 führt dazu, dass das Gleitkontaktelement 35 nicht weiter bewegt werden kann. Auch hier nähme der Aktuator 62 bzw. das Bimetallelement 90 die Federkraft des Federelements 71 auf. Mit dem Auslösen des Aktuators 62 würde in diesem Fall das Bimetallelement 90 seine Form ändern, 11, und aufgrund der geänderten Form durch sich selbst eine Kraft auf den Gleitkontakt 35 bewirken. Die Bürste bzw. das Gleitkontaktelement 35 würde dadurch an die Wand 52 des Bürstenköchers 48 gedrückt werden, dadurch würde eine Haftreibungskraft zwischen der Wand 52 und dem Gleitkontaktelement 35 bewirkt werden, so dass das Gleitkontaktelement 35 bzw. die Bürste in der Bürstenaufnahme bzw. dem Bürstenköcher 48 durch das Federelement 71 nicht weiter bewegt werden kann. Dadurch würde sich, wie bei den vorher erwähnten Ausführungsbeispielen, nach mehr oder weniger kurzer Zeit aus den bereits genannten Gründen ein Abstand zwischen dem Gleitkontakt 35 und der Kontaktoberfläche 46 einstellen. Es wird daraus deutlich, dass das Halteelement 65 hier durch das Bimetallelement 90 verwirklicht ist. Es ist in bzw. an der Bürstenfassung untergebracht und drückt bei Erreichen der Auslösetemperatur (die eine Formänderung des Bimetallelements bewirkt) die Bürste bzw. das Gleitkontaktelement 35 an die Wand 52 der Bürstenfassung bzw. des Bürstenköchers 48.
In den 12 und 13 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel dargestellt: Ein Gleitkontaktelement 35 sitzt durch die Bürstenandruckfeder 50 im Bürstenköcher 48 unter einer Vorspannung und wird gegen die Oberfläche 46 des Kollektors 34 gedrückt. Seitlich am Bürstenköcher 48 befindet sich eine Halterung 89, in der bzw. durch die ein Teil des Aktuators 62, vorzugsweise ortsfest, gehalten ist. Dieser Teil des Aktuators 62 ist ein Federelement 91, welches derart gebogen bzw. abgewinkelt ist, dass ein Ende 93 des Federelements 91, vorzugsweise zu einem freien Ende, zum Gleitkontaktelement 35 gerichtet ist. Dieses Ende 93 des Federelements 91 soll als Halteelement wirken. Ein Teil des Federelements 91 ist mittels eines Elements 75 zum Rückhalten an einer Auslenkung vorläufig gehindert. Steigt jedoch als Erscheinung des Fehlerfalls nach der Erhöhung der Temperatur des Gleitkontaktelements 35 die Temperatur des Elements 75, so führt dies zum Erweichen bzw. Schmelzen des Elements 75, 13. Durch dieses Erweichen bzw. Schmelzen des Elements 75 ist ein Widerstand gegen Verschieben des Elements 75 verringert. Das Element 75 ist beispielsweise ein bzw. aus Lot. Ist das Element 75 geschmolzen, so ist ein Widerstand zwischen dem Federelement 91 und der Wand 53 des Bürstenköchers 48 verringert. Das Federelement 91 sitzt weiter in seiner Halterung 89, kann sich wegen des geschmolzenen Lotes aber entspannen, so dass sich das Ende 93 des Federelements 91 gegen das Gleitkontaktelement 35 bewegt und dies an einer weiteren Bewegung gegen den Kollektor 34 hindert. Nach wenigen Umdrehungen des Kollektors 34 und einer damit verbundenen geringen Abnutzung des Gleitkontaktelements 35 erhöht sich ein Übergangswiderstand zwischen dem Gleitkontaktelement 35 und dem Kollektor 34 bis ein Stromfluss unterbrochen ist. Die elektrische Maschine 10 steht dann nach kurzer Zeit still.
Gemäß einem weiteren, hier jedoch nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Halteelement 65 eine Klammer ist, die zumindest teilweise um eine Bürstenfassung bzw. einen Bürstenköcher 48 angeordnet ist. Dabei weist diese Klammer beispielsweise eine U-Form auf. Diese Klammer drückt dabei den Bürstenköcher 48, wobei bei Erreichen der Auslösetemperatur das Material der Bürstenfassung weicher wird und dadurch eine Druckkraft der Klammer über das Material der Bürstenfassung bzw. des Bürstenköchers 48 auf die Bürste bzw. den Gleitkontakt 35 übertragen und dadurch die Bürste bzw. der Gleitkontakt 35 gehalten wird. Auch dadurch wäre somit eine Fortbewegung der Bürste bzw. des Gleitkontakts 35 in dem Bürstenköcher 48 durch das Federelement 71 nicht mehr möglich bzw. der Gleitkontakt 35 an einer Fortbewegung gehindert.
Gemäß einem weiteren, hier ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein Aktuator 62 ein Bauteil betätigt, welches alle Bürsten bzw. Gleitkontakt 35 auf einmal an einer Fortbewegung hindert. Es ist nicht zwingend nötig, dass alle Bürsten auf einmal an einer Fortbewegung gehindert werden. Insbesondere ist es ausreichend, wenn alle Bürsten einer Polarität (Minusbürsten oder Plusbürsten) auf einmal an einer Fortbewegung gehindert werden. Eine derartige Hinderung würde dazu führen, dass die Stromzufuhr zum Kollektor 34 nach kurzer Zeit vollständig unterbunden würde. Es ist bei diesem Ausführungsbeispiel insbesondere vorgesehen, dass das erwähnte Bauteil, welches alle Bürsten einer Polarität oder alle Bürsten auf einmal an einer Fortbewegung hindert, ringförmig ausgebildet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010063688 A1 [0002]
DE 102009002725 A1 [0004, 0005]
DE 102006040661 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung (45) einer elektrischen Maschine (10), mit einer in einer Bürstenaufnahme aufgenommenen Bürste, wobei die Sicherungseinrichtung (45) einen Aktuator (62) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (62) mit dem Erreichen einer Auslösetemperatur aktiviert wird und die Bürste in der Bürstenaufnahme an einer Fortbewegung zumindest gehindert wird.
Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung (45) einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (65) als Teil des Aktuators (62) die Bürste an einer Fortbewegung zumindest hindert, wobei das Haltelement (65), - mittels eines Federelements (71) bewegt, oder - ein Bimetallelement (90) ist, welches vorzugsweise in der Bürstenfassung untergebracht ist, und bei Erreichen der Auslösetemperatur die Bürste an eine Wand (52) der Bürstenfassung drückt, oder - eine Klammer ist, die zumindest teilweise um die Bürstenfassung angeordnet ist und die Bürstenfassung drückt, wobei bei Erreichend er Auslösetemperatur das Material der Bürstenfassung weicher wird und eine Druckkraft der Klammer über das Material der Bürstenfassung auf die Bürste übertragen und dadurch die Bürste gehalten wird.
Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung (45) einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bürste von einer Oberfläche (46) eines Kollektors (34) weg bewegt wird.
Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung (45) einer elektrischen Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (65) mittels einer schrägen Anlagefläche ein Wegbewegen der Bürste vornimmt.
Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung (45) einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines durch den Aktuator (62) betätigten Bauteils alle Bürsten einer Polarität auf einmal an einer Fortbewegung gehindert werden.
Verfahren zur Betätigung einer Sicherungseinrichtung (45) einer elektrischen Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ringförmig ist.