DE102023203384B3 - Electric machine, electric axle drive and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Eine elektrische Maschine (100) weist einen Rotor (105) mit einem Schleifring (130), einen Schaft (110) mit einer elektrischen Leitung, eine Bürsteneinrichtung (115) und eine Federeinrichtung (120) auf. Der Rotor (105) ist relativ zu dem Schaft (110) drehbar gelagert. Die Bürsteneinrichtung (115) ist an dem Schaft (110) angeordnet und weist eine Mehrzahl von den Schaft (110) umringenden Bürsten (125) zum Übertragen eines elektrischen Stroms zwischen der elektrischen Leitung und dem Schleifring (130) auf. Die Federeinrichtung (120) ist an dem Schaft (110) angeordnet und ausgebildet, um die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) radial gegen den Schleifring (130) zu drücken.

Figure DE102023203384B3_0000
An electrical machine (100) has a rotor (105) with a slip ring (130), a shaft (110) with an electrical line, a brush device (115) and a spring device (120). The rotor (105) is rotatably mounted relative to the shaft (110). The brush device (115) is arranged on the shaft (110) and has a plurality of brushes (125) surrounding the shaft (110) for transmitting an electrical current between the electrical line and the slip ring (130). The spring device (120) is arranged on the shaft (110) and designed to press the brushes (125) of the brush device (115) radially against the slip ring (130).
Figure DE102023203384B3_0000

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, einen elektrischen Achsantrieb und auf ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to an electric machine, an electric axle drive and a motor vehicle.

Eine konduktive Erregung in fremderregten Synchronmaschinen erfolgt typischerweise mit Kohlebürsten. Diese Teile sind in der Regel radial zur Welle und in einem separaten trockenen Raum angeordnet.Conductive excitation in separately excited synchronous machines is typically achieved using carbon brushes. These parts are usually arranged radially to the shaft and in a separate dry space.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte elektrische Maschine, einen verbesserten elektrischen Achsantrieb und ein verbessertes Kraftfahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved electric machine, an improved electric axle drive and an improved motor vehicle according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims and the following description.

Der mit dem hier vorgestellten Ansatz erreichbare Vorteil besteht insbesondere darin, dass eine elektrische Maschine geschaffen wird, die eine platzsparende Unterbringung für eine Bürsteneinrichtung ermöglichen kann.The advantage that can be achieved with the approach presented here is in particular that an electrical machine is created that can enable space-saving accommodation for a brush device.

Eine entsprechende elektrische Maschine weist einen Rotor mit einem Schleifring, einen Schaft mit einer elektrischen Leitung, eine Bürsteneinrichtung und eine Federeinrichtung auf. Der Rotor ist relativ zu dem Schaft drehbar gelagert. Die Bürsteneinrichtung ist an dem Schaft angeordnet und weist eine Mehrzahl von den Schaft umringenden Bürsten zum Übertragen eines elektrischen Stroms zwischen der elektrischen Leitung und dem Schleifring auf. Die Federeinrichtung ist an dem Schaft angeordnet und ausgebildet, um die Bürsten der Bürsteneinrichtung radial gegen den Schleifring zu drücken.A corresponding electrical machine has a rotor with a slip ring, a shaft with an electrical line, a brush device and a spring device. The rotor is mounted so as to be rotatable relative to the shaft. The brush device is arranged on the shaft and has a plurality of brushes surrounding the shaft for transmitting an electrical current between the electrical line and the slip ring. The spring device is arranged on the shaft and is designed to press the brushes of the brush device radially against the slip ring.

Die elektrische Maschine kann verwendet werden, um ein Kraftfahrzeug antreiben, beispielsweise ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug. Dabei kann die elektrische Maschine beispielsweise als eine fremderregte Synchronmaschine ausgebildet sein. Unter dem Rotor kann ein bewegliches, rotierendes Teil der elektrischen Maschine verstanden werden. Der Schaft kann ein feststehendes, unbewegliches Teil der elektrischen Maschine sein. Der Schleifring kann ein Bauteil der Elektromechanik sein und eine elektrische Leistungs- oder Signalübertragung zwischen gegeneinander rotierenden Bauteilen ermöglichen. Der Schleifring kann beispielsweise zusammen mit zumindest einer Bürste der Bürsteneinrichtung einen Gleitkontakt bilden. Bei den Bürsten der Bürsteneinrichtung kann es sich um Kohlebürsten handeln, die beispielsweise einen elektrischen Kontakt zu dem Schleifring herstellen können. Die Bürsten können als Material Graphit, zum Beispiel Elektrographit, aufweisen. Das Material kann auch mit metallischen Komponenten, wie beispielsweise Kupfer oder Silber angereichert sein. Die Bürsten können auch vollständig aus Metall bestehen. Die Federeinrichtung kann die Bürsten radial nach innen und/oder nach außen drücken. Optional kann der Strom über die Federeinrichtung auf die Bürsten übertragen werden.The electric machine can be used to drive a motor vehicle, for example an electrically powered motor vehicle. The electric machine can be designed as a separately excited synchronous machine, for example. The rotor can be understood as a movable, rotating part of the electric machine. The shaft can be a fixed, immovable part of the electric machine. The slip ring can be a component of the electromechanics and enable electrical power or signal transmission between components rotating against each other. The slip ring can, for example, form a sliding contact together with at least one brush of the brush device. The brushes of the brush device can be carbon brushes that can, for example, make electrical contact with the slip ring. The brushes can have graphite as a material, for example electrographite. The material can also be enriched with metallic components, such as copper or silver. The brushes can also be made entirely of metal. The spring device can press the brushes radially inwards and/or outwards. Optionally, the current can be transferred to the brushes via the spring device.

Die Bürsten der Bürsteneinrichtung können trapezförmig, rechteckförmig oder sichelförmig ausgeformt sein. Eine Trapezform kann beispielsweise eine geringe Stromdichte und somit eine geringe Erwärmung der Bürsten ermöglichen. Dies kann die Lebensdauer der Bürsten erhöhen. Eine Rechteckform kann bewirken, dass die Bürsten im betriebsbereiten Zustand nach radial außen stets den gleichen Umfangsabstand zu einem Abstandshalter aufweisen und somit nicht wackeln können. Dies kann sich vorteilhaft auf die Funktionsweise der elektrischen Maschine auswirken. Wenn die Bürsten sichelförmig ausgeformt sind, können Lücken zwischen den Bürsten vermieden werden. Somit können große Ströme bei wenig Bürstenmaterial ermöglicht werden. Ferner kann dadurch eine sehr gute Wärmeabfuhr bewirkt werden.The brushes of the brush device can be trapezoidal, rectangular or sickle-shaped. A trapezoidal shape can, for example, enable a low current density and thus a low heating of the brushes. This can increase the service life of the brushes. A rectangular shape can ensure that the brushes always have the same circumferential distance to a spacer radially outwards when ready for operation and thus cannot wobble. This can have a beneficial effect on the functioning of the electrical machine. If the brushes are sickle-shaped, gaps between the brushes can be avoided. This enables high currents with little brush material. It can also ensure very good heat dissipation.

Die elektrische Maschine kann einen Abstandshalter aufweisen. Der Abstandshalter kann drehfest an dem Schaft angeordnet sein und ausgebildet sein, um die Bürsten der Bürsteneinrichtung zu halten. Der Abstandshalter kann einstückig ausgeformt sein und die Bürsten zuverlässig radial, axial und in Umfangsrichtung halten. Ferner kann der Abstandshalter ein Nachrutschen der Bürsten, bei Verschleiß der Bürsten, ermöglichen. Somit kann eine zuverlässige Funktionsweise der elektrischen Maschine ermöglicht werden.The electrical machine can have a spacer. The spacer can be arranged on the shaft in a rotationally fixed manner and can be designed to hold the brushes of the brush device. The spacer can be formed in one piece and can reliably hold the brushes radially, axially and in the circumferential direction. Furthermore, the spacer can allow the brushes to slip when they wear out. This enables the electrical machine to function reliably.

Die Federeinrichtung kann als eine den Schaft spiralförmig umschließende Spiralfeder ausgeformt sein. Dabei kann ein erstes Ende der Spiralfeder an dem Schaft befestigt sein und ein äußerer Spiralabschnitt der Spiralfeder gegen Enden der Bürsten der Bürsteneinrichtung drücken, um die Bürsten der Bürsteneinrichtung radial gegen den Schleifring zu drücken. Die Spiralfeder kann kostengünstig, in großer Stückzahl und einfach hergestellt werden. Ferner kann die Spiralfeder ein zuverlässiges Nachrutschen der Bürsten gegen den Schleifring ermöglichen, wenn die Bürsten in einem betriebsbereiten Zustand verschleißen.The spring device can be formed as a spiral spring that encloses the shaft in a spiral shape. A first end of the spiral spring can be attached to the shaft and an outer spiral section of the spiral spring can press against ends of the brushes of the brush device in order to press the brushes of the brush device radially against the slip ring. The spiral spring can be manufactured inexpensively, in large quantities and easily. Furthermore, the spiral spring can enable the brushes to slide reliably against the slip ring when the brushes wear out in an operational state.

Die Federeinrichtung kann eine Mehrzahl von Federelementen aufweisen, die als Schraubendruckfedern ausgeformt sein können. Die Federelemente können mit je einem ersten Ende an dem Schaft angeordnet sein und mit je einem zweiten Ende an je einem Ende der Bürste der Bürsteneinrichtung angeordnet sein. Die Schraubendruckfedern können auch als Schraubenfedern bezeichnet werden, wobei jede Schraubendruckfeder einen Federdraht aufweisen kann, der in Schraubenform aufgewickelt sein kann. Schraubendruckfedern können die Bürsten zuverlässig gegen den Schleifring drücken und kostengünstig hergestellt werden. Dabei kann beispielsweise je eine Schraubendruckfeder gegen je eine Bürste drücken. Schraubendruckfedern können kostengünstig, in großer Stückzahl und einfach hergestellt werden.The spring device can have a plurality of spring elements, which can be formed as helical compression springs. The spring elements can each be arranged with a first end on the shaft and with a second end on each end of the brush of the brush device. The helical compression springs can also be referred to as coil springs. where each helical compression spring can have a spring wire that can be wound in a helical shape. Helical compression springs can reliably press the brushes against the slip ring and can be manufactured inexpensively. For example, one helical compression spring can press against each brush. Helical compression springs can be manufactured inexpensively, in large quantities and easily.

Die Federeinrichtung kann ausgebildet sein, um die Bürsten der Bürsteneinrichtung radial nach außen oder innen gegen den Schleifring zu drücken. Somit kann ein elektrischer Kontakt zu dem Schleifring zuverlässig bewirkt werden.The spring device can be designed to press the brushes of the brush device radially outwards or inwards against the slip ring. In this way, electrical contact with the slip ring can be reliably achieved.

Der Schaft kann als ein Stab ausgeformt sein und der Rotor kann als eine Welle ausgeformt sein. Dabei kann der Schaft in dem Rotor angeordnet sein. Die Welle kann dazu hohl ausgeformt sein, beispielsweise rohrförmig. Die Bürsteneinrichtung kann im Inneren des Rotors angeordnet sein, was zu Platzeinsparungen und einer einfachen mechanischen Integration der Bauteile führen kann. Die Kontaktfläche kann vergrößert und gleichzeitig die relative Geschwindigkeit auf der Oberfläche reduziert werden. Dies kann zu geringeren Verlusten und zu einer höheren Strombelastbarkeit führen. Auch durch eine solche Ausführungsform können die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes sehr effizient realisiert werden.The shaft can be shaped as a rod and the rotor can be shaped as a shaft. The shaft can be arranged in the rotor. The shaft can be hollow, for example tubular. The brush device can be arranged inside the rotor, which can lead to space savings and simple mechanical integration of the components. The contact area can be increased and at the same time the relative speed on the surface can be reduced. This can lead to lower losses and a higher current carrying capacity. The advantages of the approach described here can also be realized very efficiently through such an embodiment.

Alternativ kann der Schaft als eine Welle ausgeformt sein und der Rotor kann als ein Stab ausgeformt sein. Dabei kann der Rotor in dem Schaft angeordnet sein. Die Welle kann wiederum hohl ausgeformt sein, beispielsweise rohrförmig. Dadurch kann die Kontaktfläche maximiert und eine Anpassung der Anpresskraft über die Lebensdauer hinaus bewirkt werden. Auch durch eine solche Ausführungsform können die Vorteile des hier beschriebenen Ansatzes sehr effizient realisiert werden.Alternatively, the shaft can be shaped as a shaft and the rotor can be shaped as a rod. The rotor can be arranged in the shaft. The shaft can in turn be hollow, for example tubular. This can maximize the contact area and allow the contact force to be adjusted over the service life. The advantages of the approach described here can also be realized very efficiently using such an embodiment.

Die Federeinrichtung kann zwischen dem Schaft und der Bürsteneinrichtung angeordnet sein. In dieser Anordnung kann die Federeinrichtung die Bürsten der Bürsteneinrichtung zuverlässig gegen den Schleifring drücken.The spring device can be arranged between the shaft and the brush device. In this arrangement, the spring device can reliably press the brushes of the brush device against the slip ring.

Die elektrische Maschine kann eine Spule aufweisen, die an dem Rotor angeordnet sein kann. Dabei kann die elektrische Leitung die Spule mit dem Schleifring elektrisch verbinden. Bei der Spule kann es sich um ein elektrisches Bauelement handeln, das Windungen aufweist, um bei Stromfluss ein Magnetfeld zu erzeugen.The electrical machine can have a coil that can be arranged on the rotor. The electrical line can electrically connect the coil to the slip ring. The coil can be an electrical component that has windings to generate a magnetic field when current flows.

Die elektrische Maschine kann eine Führungsscheibe aufweisen, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweisen kann. Dabei können die Bürsten mit je einem Aufhängepunkt in je einem der Schlitze eingehängt sein. Beispielsweise kann jede Bürste je einen Aufhängepunkt aufweisen. Die Schlitze können beispielsweise rechteckig und die Aufhängepunkte zylinderförmig ausgeformt sein, sodass die Schlitze die Aufhängepunkte und somit die Bürsten zuverlässig führen können.The electric machine can have a guide disk that can have a plurality of slots. The brushes can be suspended in one of the slots with one suspension point each. For example, each brush can have one suspension point. The slots can be rectangular and the suspension points can be cylindrical, for example, so that the slots can reliably guide the suspension points and thus the brushes.

Die Federeinrichtung kann ausgebildet sein, um eine Druckbewegung gegen die Führungsscheibe oder gegen die Bürsteneinrichtung zu bewirken, um die Bürsten der Bürsteneinrichtung radial gegen den Schleifring zu drücken. Die Bürsten können dabei radial nach innen gegen den Schleifring gedrückt werden.The spring device can be designed to cause a pressure movement against the guide disk or against the brush device in order to press the brushes of the brush device radially against the slip ring. The brushes can be pressed radially inwards against the slip ring.

Die elektrische Maschine kann einen weiteren Schleifring, eine weitere Bürsteneinrichtung und eine weitere Federeinrichtung aufweisen. Die Bürsteneinrichtung kann an dem Schaft angeordnet sein und eine Mehrzahl von den Schaft umringenden weitere Bürsten zum Übertragen des elektrischen Stroms zwischen einer weiteren elektrischen Leitung und dem weiteren Schleifring aufweisen. Die weitere Federeinrichtung kann an dem Schaft angeordnet sei und die ausgebildet sein, um die weiteren Bürsten der weiteren Bürsteneinrichtung radial gegen den weiteren Schleifring zu drücken. Somit kann die Funktionsweise der elektrischen Maschine vorteilhaft beeinflusst werden.The electrical machine can have a further slip ring, a further brush device and a further spring device. The brush device can be arranged on the shaft and have a plurality of further brushes surrounding the shaft for transmitting the electrical current between a further electrical line and the further slip ring. The further spring device can be arranged on the shaft and be designed to press the further brushes of the further brush device radially against the further slip ring. The functioning of the electrical machine can thus be advantageously influenced.

Daneben betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform einer hierin beschriebenen elektrischen Maschine, einer Getriebeeinrichtung und einem Stromrichter. Der Stromrichter kann als ein Wechselrichter oder Inverter ausgeführt sein. Unter Verwendung des Stromrichters kann ein zum Betreiben der elektrischen Maschine erforderlicher elektrischer Wechselstrom bereitgestellt werden. Unter Verwendung der Getriebeeinrichtung kann ein von der elektrischen Maschine bereitgestelltes Drehmoment in ein Antriebsmoment zum Antreiben zumindest eines Rads des Kraftfahrzeugs umgewandelt werden. Die Getriebeeinrichtung kann ein Getriebe zum Reduzieren der Drehzahl der elektrischen Maschine sowie optional ein Differenzial aufweisen.In addition, the invention relates to an electric axle drive for a motor vehicle with an embodiment of an electric machine described herein, a transmission device and a power converter. The power converter can be designed as a power inverter or inverter. Using the power converter, an alternating electrical current required to operate the electric machine can be provided. Using the transmission device, a torque provided by the electric machine can be converted into a drive torque for driving at least one wheel of the motor vehicle. The transmission device can have a transmission for reducing the speed of the electric machine and optionally a differential.

Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform einer hierin genannten elektrischen Maschine und zusätzlich oder alternativ mit einer Ausführungsform eines hierin genannten elektrischen Achsantriebs. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug ausgebildet sein.In addition, the invention relates to a motor vehicle with an embodiment of an electric machine mentioned herein and additionally or alternatively with an embodiment of an electric axle drive mentioned herein. The motor vehicle can be designed, for example, as an electrically operated motor vehicle.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 6 eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 7 eine schematische Darstellung eines Abstandshalters für ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine;
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 9 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 10 eine schematische Darstellung eines Abstandshalters für ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine;
  • 11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 12 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 13 eine schematische Darstellung einer Bürsteneinrichtung und einer weiteren Bürsteneinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine;
  • 14 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine;
  • 15 eine schematische Draufsicht einer Bürsteneinrichtung für ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine; und
  • 16 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings. They show:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 2 a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine;
  • 3 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 4 shows a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine;
  • 5 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 6 a schematic plan view of an embodiment of an electrical machine;
  • 7 a schematic representation of a spacer for an embodiment of an electrical machine;
  • 8th shows a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 9 shows a schematic plan view of an embodiment of an electrical machine;
  • 10 a schematic representation of a spacer for an embodiment of an electrical machine;
  • 11 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 12 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 13 a schematic representation of a brush device and a further brush device for an embodiment of an electrical machine;
  • 14 a schematic representation of an embodiment of an electrical machine;
  • 15 a schematic plan view of a brush device for an embodiment of an electrical machine; and
  • 16 a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, whereby a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Die elektrische Maschine 100 ist beispielsweise geeignet, um ein Kraftfahrzeug anzutreiben. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an electric machine 100. The electric machine 100 is suitable, for example, for driving a motor vehicle.

Die elektrische Maschine 100 weist einen Rotor 105, einen Schaft 110, eine Bürsteneinrichtung 115 und eine Federeinrichtung 120 auf.The electric machine 100 has a rotor 105, a shaft 110, a brush device 115 and a spring device 120.

Der Rotor 105 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel als eine Welle der elektrischen Maschine 100 ausgeformt und der Schaft 110 als ein Stab, wobei der Schaft 110 innerhalb des Rotors 105 angeordnet ist. Der Rotor 105 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel als ein zylinderförmiges Rohr ausgeführt und der Schaft 110 ist auf einer Längsachse des Rohrs angeordnet. Der Rotor 105 ist relativ zu dem Schaft 110 drehbar gelagert, wobei die Bürsteneinrichtung 115 und die Federeinrichtung 120 zwischen dem Rotor 105 und dem Schaft 110 angeordnet sind.According to one embodiment, the rotor 105 is formed as a shaft of the electric machine 100 and the shaft 110 as a rod, wherein the shaft 110 is arranged inside the rotor 105. According to one embodiment, the rotor 105 is designed as a cylindrical tube and the shaft 110 is arranged on a longitudinal axis of the tube. The rotor 105 is rotatably mounted relative to the shaft 110, wherein the brush device 115 and the spring device 120 are arranged between the rotor 105 and the shaft 110.

Genauer gesagt sind die Federeinrichtung 120 und die Bürsteneinrichtung 115 an dem Schaft 110 angeordnet. Alternativ ist die Bürsteneinrichtung 115 an der Federeinrichtung 120 angeordnet, wodurch die Federeinrichtung 120 zwischen dem Schaft 110 und der Bürsteneinrichtung 115 angeordnet ist. Der Rotor 105 weist einen Schleifring 130 auf, der beispielsweise benachbart zu der Bürsteneinrichtung 115 angeordnet ist.More specifically, the spring device 120 and the brush device 115 are arranged on the shaft 110. Alternatively, the brush device 115 is arranged on the spring device 120, whereby the spring device 120 is arranged between the shaft 110 and the brush device 115. The rotor 105 has a slip ring 130 which is arranged, for example, adjacent to the brush device 115.

Die Bürsteneinrichtung 115 weist eine Mehrzahl von Bürsten 125 auf, lediglich beispielhaft zwölf Bürsten 125. Die Bürsten 125 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel trapezförmig ausgeformt und um den Schaft 110 herum angeordnet. Alternativ sind die Bürsten 125 rechteckförmig ausgeformt. Die Federeinrichtung 120 ist gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Spiralfeder ausgeformt, die den Schaft 110 spiralförmig umschließt. Dabei ist ein erstes Ende der Federeinrichtung 120 an dem Schaft 110 befestigt oder an den Schaft 110 angelegt. Aufgrund der spiralförmigen Form der Federeinrichtung 120 drückt ein äußerer Spiralabschnitt der Federeinrichtung 120 gegen Enden der Bürsten 125 der Bürsteneinrichtung 115.The brush device 115 has a plurality of brushes 125, twelve brushes 125 by way of example only. According to one embodiment, the brushes 125 are trapezoidal in shape and arranged around the shaft 110. Alternatively, the brushes 125 are rectangular in shape. According to the embodiment shown here, the spring device 120 is formed as a spiral spring that encloses the shaft 110 in a spiral shape. A first end of the spring device 120 is attached to the shaft 110 or placed against the shaft 110. Due to the spiral shape of the spring device 120, an outer spiral section of the spring device 120 presses against the ends of the brushes 125 of the brush device 115.

Die Bürsten 125 sind ausgebildet, um einen elektrischen Strom zwischen einer elektrischen Leitung, die hier nicht gezeigt ist, und dem Schleifring 130 zu übertragen. Dazu drückt die Federeinrichtung 120 die Bürsten 125 der Bürsteneinrichtung 115 radial gegen den Schleifring 130. Somit wird eine zuverlässige Stromübertragung ermöglicht. In einem betriebsbereiten Zustand dreht sich der Rotor 105 mit dem Schleifring 130, während die Federeinrichtung 120 die Bürsten 125 radial nach außen gegen den Schleifring 130 drückt. Dabei verschleißen die Bürsten 125, wobei sie unterschiedlich stark verschleißen. Je weiter außen die Bürsten 125 an dem äu-ßeren Spiralabschnitt der Federeinrichtung 120 sitzen, desto schneller verschleißen sie. Daher weisen die Bürsten 125 unterschiedliche Längen auf. Wenn die Bürsten 125 verschleißen, werden sie von der Federeinrichtung 120 weiter radial nach außen gegen den Schleifring 130 gedrückt.The brushes 125 are designed to transmit an electrical current between an electrical line, which is not shown here, and the slip ring 130. For this purpose, the spring device 120 presses the brushes 125 of the brush device 115 radially against the slip ring 130. This enables a reliable current transmission. In In an operational state, the rotor 105 rotates with the slip ring 130, while the spring device 120 presses the brushes 125 radially outward against the slip ring 130. The brushes 125 wear out, with wear occurring at different rates. The further out the brushes 125 are located on the outer spiral section of the spring device 120, the faster they wear out. The brushes 125 therefore have different lengths. When the brushes 125 wear out, they are pressed further radially outward against the slip ring 130 by the spring device 120.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 1 eine Platzierung der Bürsteneinrichtung 115, die auch als leitfähiger Erreger bezeichnet werden kann, im Inneren des Rotors 105, wobei der Schleifring 130, der auch als Schleifkontakt bezeichnet werden kann, zur Innenfläche des Rotors 105 gerichtet ist. Die Bürsten 125, die auch als elektrische Kontakte bezeichnet werden können, werden in der Mitte der Kontakte platziert, zusammen mit der Federeinrichtung 120, die die Bürsten 125 auf die Oberfläche drücken. Die Verbindungsfläche wird durch die Geometrie maximiert und die Relativgeschwindigkeit wird reduziert und damit auch die Verluste.In other words, 1 a placement of the brush device 115, which can also be referred to as a conductive exciter, inside the rotor 105, with the slip ring 130, which can also be referred to as a sliding contact, facing the inner surface of the rotor 105. The brushes 125, which can also be referred to as electrical contacts, are placed in the middle of the contacts, together with the spring device 120, which presses the brushes 125 onto the surface. The connection area is maximized by the geometry and the relative speed is reduced and thus also the losses.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 1 eine Unterbringung der Bürsten 125 innerhalb des Rotors 105, der auch als Welle bezeichnet werden kann, sowie ein Anpressen der Bürsten 125 gegen den Schleifring 130 von radial innen nach radial au-ßen mittels der Federeinrichtung 120, die auch als Spiralfeder bezeichnet werden kann. In 1, und auch in 2, ist die Bürsteneinrichtung 115, die auch als Kohlebürstenübertrager bezeichnet werden kann, dargestellt, die innerhalb des Rotors 105, der auch als Elektromotorwelle bezeichnet werden kann, sitzt. Die Bürsten 125 der Bürsteneinrichtung 115 können aus verschiedenen Materialien bestehen, beispielsweise aus Elektrographit.In other words, 1 a housing of the brushes 125 within the rotor 105, which can also be referred to as a shaft, and a pressing of the brushes 125 against the slip ring 130 from radially inside to radially outside by means of the spring device 120, which can also be referred to as a spiral spring. In 1 , and also in 2 , the brush device 115, which can also be referred to as a carbon brush transformer, is shown, which is located within the rotor 105, which can also be referred to as an electric motor shaft. The brushes 125 of the brush device 115 can consist of various materials, for example of electrographite.

Der Rotor 105 ist drehbar ausgebildet. Innerhalb des Rotors 105 ist zentrisch der feststehende, nicht drehende Schaft 110 angeordnet. An diesem ist pro Pol, also im Allgemeinen für den Pluspol und für den Minuspol, die Federeinrichtung 120, also die Spiralfeder befestigt, die radial nach außen gegen die Bürsten 125 drückt und diese dadurch gegen die Schleifringe 130 presst, wobei in 1 lediglich beispielhaft ein Schleifring 130 gezeigt ist. Die Schleifringe 130 sind fest mit dem Rotor 105 verbunden und drehen sich mit diesem mit. Die Schleifringe 130 sind sowohl von dem Rotor 105 als auch voneinander elektrisch isoliert. Von dem jeweiligen Schleifring 130 führt jeweils eine isolierte Leitung, hier nicht dargestellt, zu und von den Spulen, hier ebenfalls nicht dargestellt, des Rotors 105 als Plus- und Minuspol.The rotor 105 is designed to rotate. The fixed, non-rotating shaft 110 is arranged centrally within the rotor 105. The spring device 120, i.e. the spiral spring, is attached to this for each pole, i.e. generally for the positive pole and the negative pole, which presses radially outward against the brushes 125 and thereby presses them against the slip rings 130, whereby in 1 a slip ring 130 is shown merely as an example. The slip rings 130 are firmly connected to the rotor 105 and rotate with it. The slip rings 130 are electrically insulated both from the rotor 105 and from each other. An insulated line, not shown here, leads from the respective slip ring 130 to and from the coils, also not shown here, of the rotor 105 as the positive and negative pole.

Die Bürsten 125 sind hier trapezförmig dargestellt, können aber auch eine andere Form haben, zum Beispiel rechteckförmig. Sie werden in Umfangsrichtung zueinander durch nicht dargestellte Abstandshalter auf einem definierten Umfangsabstand gehalten. Die Abstandshalter sind beispielsweise in den 3, 4, 7, 8, und/oder 10 dargestellt.The brushes 125 are shown here as trapezoidal, but can also have a different shape, for example rectangular. They are held at a defined circumferential distance from each other by spacers (not shown). The spacers are, for example, in the 3 , 4 , 7 , 8th , and or 10 shown.

Wenn die Bürsten 125 verschleißen und sich dadurch verkürzen, werden sie von der Federeinrichtung 120 weiter nach radial außen bewegt. Da die Federeinrichtung 120 an jedem Außenbereich einen anderen radialen Abstand zu den Schleifringen 130 besitzt, sind die Bürsten 125 idealerweise daran angepasst, indem jede Bürste 125 eine andere radiale Länge besitzt.When the brushes 125 wear and thus shorten, they are moved further radially outward by the spring device 120. Since the spring device 120 has a different radial distance from the slip rings 130 at each outer region, the brushes 125 are ideally adapted to this by each brush 125 having a different radial length.

Für die beiden Pole plus und minus sind die Federeinrichtungen 120, die Bürstengruppen und die Schleifringe 130 jeweils doppelt vorhanden, siehe beispielsweise 2. Der Strom kann auf die Bürsten 125 entweder durch die Federeinrichtung 120 übertragen werden oder durch extra Leitungen, siehe beispielsweise 14, die zum Beispiel nicht drehend entlang des Schaftes 110 verlaufen und dann im Bereich der Federeinrichtung 120 radial nach außen in die Bürsten 125 münden.For the two poles plus and minus, the spring devices 120, the brush groups and the slip rings 130 are each present twice, see for example 2 . The current can be transmitted to the brushes 125 either through the spring device 120 or through extra lines, see for example 14 which, for example, run non-rotatingly along the shaft 110 and then open radially outwards into the brushes 125 in the region of the spring device 120.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz ist die Bürsteneinrichtung 115 innerhalb des Rotors 105 angeordnet. Dies führt zu Platzeinsparungen und einer einfacheren mechanischen Integration. Die Kontaktfläche kann vergrößert und gleichzeitig die relative Geschwindigkeit auf der Oberfläche reduziert werden. Dies führt zu geringeren Verlusten und zu einer höheren Strombelastbarkeit. In anderen Worten ausgedrückt führt dies zu geringeren mechanischen Verlusten durch Reibung und elektrischen Verluste in seinen Kontakten.In the approach presented here, the brush device 115 is arranged inside the rotor 105. This leads to space savings and easier mechanical integration. The contact area can be increased while reducing the relative speed on the surface. This leads to lower losses and a higher current carrying capacity. In other words, this leads to lower mechanical losses due to friction and electrical losses in its contacts.

2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Dabei ähnelt oder entspricht die elektrische Maschine 100 der elektrischen Maschine aus 1, mit Ausnahme dessen, dass 2 die elektrische Maschine 100 geschnitten zeigt. 2 shows a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine 100. The electrical machine 100 is similar or corresponds to the electrical machine from 1 , except that 2 the electrical machine 100 shown in section.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 100 einen weiteren Schleifring 230, eine weiterer Bürsteneinrichtung 215 mit weiteren Bürsten 225 sowie eine weiterer Federeinrichtung 220 auf.According to one embodiment, the electric machine 100 has a further slip ring 230, a further brush device 215 with further brushes 225 and a further spring device 220.

Dabei ist der weitere Schleifring 230 beispielsweise parallel und beabstandet zu dem Schleifring 130 an dem Rotor 105 angeordnet. Die Schleifringe 230 sind über ihren Außenumfang mit der Innenwand des Rotors 105 verbunden. Die weitere Bürsteneinrichtung 215 und die Bürsteneinrichtung 115 sind parallel zueinander angeordnet und die weitere Federeinrichtung 220 ist parallel zu der Federeinrichtung 120 angeordnet. Die weitere Federeinrichtung 220 ist beispielsweise ausgebildet, um die weiteren Bürsten 225 der weiteren Bürsteneinrichtung 215 radial, beispielsweise radial nach außen, gegen den weiteren Schleifring 230 zu drücken.The further slip ring 230 is arranged, for example, parallel to and at a distance from the slip ring 130 on the rotor 105. The slip rings 230 are connected via their outer circumference to the inner wall of the rotor 105. The further Brush device 215 and brush device 115 are arranged parallel to one another and the further spring device 220 is arranged parallel to the spring device 120. The further spring device 220 is designed, for example, to press the further brushes 225 of the further brush device 215 radially, for example radially outward, against the further slip ring 230.

Alternativ ist der Rotor 105 nicht mit separaten Schleifringen 130 bestückt und weist stattdessen beispielsweise geeignete Schleifzonen auf.Alternatively, the rotor 105 is not equipped with separate slip rings 130 and instead has, for example, suitable grinding zones.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Dabei ähnelt oder entspricht die elektrische Maschine 100 der elektrischen Maschine aus 1, mit Ausnahme dessen, dass die elektrische Maschine 100 einen Abstandshalter 300 aufweist und die Federeinrichtung 120 sowie die Bürsten 125 andersartig ausgeführt ist. Ferner weist der Schaft 110 einen größeren Durchmesser auf, als der Schaft in 1. 3 shows a schematic representation of an embodiment of an electrical machine 100. The electrical machine 100 is similar or corresponds to the electrical machine from 1 , with the exception that the electric machine 100 has a spacer 300 and the spring device 120 and the brushes 125 are designed differently. Furthermore, the shaft 110 has a larger diameter than the shaft in 1 .

Der Abstandshalter 300 weist beispielsweise einen inneren Ring 310, einen mittleren Ring 315 und einen äußeren Ring auf, wobei der äußere Ring nicht dargestellt ist. Der äußere Ring ist beispielhaft in 7 dargestellt. Die Ringe sind konzentrisch um den Schaft 110 angeordnet. Ausgehend von dem inneren Ring 310 erstrecken sich beispielsweise radial in Richtung des Schleifrings 130 Abstandselemente 320, wobei jeweils ein Abstandselement 320 zwischen zwei der Bürsten 125 angeordnet ist, um sie voneinander zu beabstanden. Der innere Ring 310 und der mittlere Ring 315 sind in unterschiedlichen Abständen zu dem Schaft 110 angeordnet, wobei sich die Abstandselemente 320 beidseitig des mittleren Rings 315 erstrecken. Der Abstandshalter 300 ist beispielsweise ausgebildet, um die Bürsten 125 zu halten und bei Verschleiß der Bürsten 125 ein Nachrutschen der Bürsten 125 in Richtung des Schleifrings 130 zu ermöglichen.The spacer 300 has, for example, an inner ring 310, a middle ring 315 and an outer ring, the outer ring not being shown. The outer ring is shown by way of example in 7 shown. The rings are arranged concentrically around the shaft 110. Starting from the inner ring 310, spacer elements 320 extend, for example, radially in the direction of the slip ring 130, with a spacer element 320 being arranged between two of the brushes 125 in order to space them apart from one another. The inner ring 310 and the middle ring 315 are arranged at different distances from the shaft 110, with the spacer elements 320 extending on both sides of the middle ring 315. The spacer 300 is designed, for example, to hold the brushes 125 and to allow the brushes 125 to slide towards the slip ring 130 when the brushes 125 wear out.

Die Federeinrichtung 120 weist beispielsweise eine Mehrzahl von Federelementen 305 auf. Dabei sind die Federelemente 305 beispielsweise als Schraubendruckfedern ausgeformt. Die Federelemente 305 sind derart in der elektrischen Maschine angeordnet, dass beispielsweise ein erstes Ende des Federelements 305 an dem Schaft 110 angeordnet ist und ein zweites Ende des Federelements 305 an einer Bürste 125 der Bürsteneinrichtung 115 angeordnet ist. Somit drückt je ein Federelement 305 je eine Bürste 125 gegen den Schleifring 130, wobei sich die Federelemente 305 an dem Schaft 110 abstüzen. Dabei sind die Bürsten 125 der Bürsteneinrichtung 115 beispielhaft trapezförmig ausgeformt und werden von dem Abstandshalter 300 gehalten.The spring device 120 has, for example, a plurality of spring elements 305. The spring elements 305 are formed, for example, as helical compression springs. The spring elements 305 are arranged in the electrical machine in such a way that, for example, a first end of the spring element 305 is arranged on the shaft 110 and a second end of the spring element 305 is arranged on a brush 125 of the brush device 115. Thus, each spring element 305 presses a brush 125 against the slip ring 130, with the spring elements 305 being supported on the shaft 110. The brushes 125 of the brush device 115 are, for example, trapezoidal in shape and are held by the spacer 300.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 3 eine Unterbringung der Bürsten 125 innerhalb des Rotors 105 sowie ein Anpressen der Bürsten 125 gegen den Schleifring 130 von radial innen nach radial außen mittels Federelementen 305 der Federeinrichtung 120, die auch als Schraubendruckfedern bezeichnet werden können. Dabei sind die Bürsten 125 trapezförmig ausgeformt.In other words, 3 an accommodation of the brushes 125 within the rotor 105 and a pressing of the brushes 125 against the slip ring 130 from radially inside to radially outside by means of spring elements 305 of the spring device 120, which can also be referred to as helical compression springs. The brushes 125 are trapezoidal in shape.

Im Gegensatz zur 1 und 2 werden in 3 die Bürsten 125 durch die Federelemente 305 radial von innen nach außen gegen die Schleifringe 130 gepresst. Die Federelemente 305 sind hierbei am Schaft 110 befestigt und ausgebildet, um den Strom auf die Bürsten 125 übertragen. Alternativ kann der Strom über die elektrische Leitung, hier nicht dargestellt, auf die Bürsten 125 übertragen werden. In contrast to 1 and 2 are in 3 the brushes 125 are pressed radially from the inside to the outside against the slip rings 130 by the spring elements 305. The spring elements 305 are attached to the shaft 110 and designed to transmit the current to the brushes 125. Alternatively, the current can be transmitted to the brushes 125 via the electrical line, not shown here.

Weiterhin ist in 3 der Abstandshalter 300 mit dargestellt, der die Bürsten 125 auf ihren definierten Positionen radial, axial und in Umfangsrichtung hält, aber trotzdem ein Nachrutschen der Bürsten 125 nach radial außen bei Verschleiß ermöglicht. Der Abstandshalter 300 ist drehfest und axial fest mit dem Schaft 110 verbunden und damit unbeweglich.Furthermore, in 3 the spacer 300 is also shown, which holds the brushes 125 in their defined positions radially, axially and in the circumferential direction, but still allows the brushes 125 to slide radially outwards when they wear. The spacer 300 is connected to the shaft 110 in a rotationally fixed and axially fixed manner and is therefore immovable.

In 3 ist das System insgesamt dargestellt, in 4 im Schnitt, in 5 mit ausgeblendetem Rotor 105, einem ausgeblendeten Schleifring 130 und einem ausgeblendeten Abstandshalter 300. Idealerweise gibt es zwei Abstandshalter 300, siehe beispielsweise 4. Jeweils einen pro Pol und damit einen pro Bürsteneinrichtung 115, die auch als Bürstengruppe bezeichnet werden kann, wobei hier lediglich beispielhaft je ein Abstandshalter 300 und je eine Bürsteneinrichtung 115 gezeigt ist. 6 zeigt eine axiale Draufsicht der elektrischen Maschine 100 mit ausgeblendetem Abstandshalter 300 und 7 zeigt den Abstandshalter 300 als Einzelteil.In 3 the system is shown as a whole, in 4 on average, in 5 with a hidden rotor 105, a hidden slip ring 130 and a hidden spacer 300. Ideally there are two spacers 300, see for example 4 . One per pole and thus one per brush device 115, which can also be referred to as a brush group, whereby one spacer 300 and one brush device 115 are shown here merely as an example. 6 shows an axial plan view of the electric machine 100 with hidden spacer 300 and 7 shows the spacer 300 as a single part.

Der Vorteil der Trapezform gegenüber einer Rechteckform ist beispielsweise eine geringere Stromdichte und dadurch eine geringere Erwärmung der Bürsten 125. Die Temperatur an den Bürsten 125 hat großen Einfluss auf deren Lebensdauer.The advantage of the trapezoidal shape over a rectangular shape is, for example, a lower current density and therefore less heating of the brushes 125. The temperature at the brushes 125 has a major influence on their service life.

4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der in 3 gezeigten elektrischen Maschine 100. 4 shows a schematic sectional view of an embodiment of the 3 shown electrical machine 100.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 100 den weiteren Schleifring 230, die weitere Bürsteneinrichtung 215 mit den weiteren Bürsten 225, die weitere Federeinrichtung 220 mit weiteren Federelementen 405 sowie einen weiteren Abstandshalter 400 auf. Die Bürsten 125, 225, und die Federelemente 305, 405 weisen beispielhaft einen identischen Durchmesser auf, wodurch die Federelemente 305, 405 die Bürsten 125, 225 zuverlässig gegen die Schleifringe 130, 230 drücken. Aufgrund der identischen Durchmesser halten beispielsweise die Abstandshalter 300, 400 zusätzlich zu den Bürsten 125, 225 auch die Federelemente 305, 405 in ihrer Position.According to one embodiment, the electric machine 100 has the further slip ring 230, the further brush device 215 with the further brushes 225, the further spring device 220 with further spring elements 405 and a further spacer 400. The brushes 125, 225 and the spring elements 305, 405 have, for example, an identical diameter, whereby the spring elements 305, 405 reliably press the brushes 125, 225 against the slip rings 130, 230. Due to the identical diameters, for example, the spacers 300, 400 hold the spring elements 305, 405 in their position in addition to the brushes 125, 225.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Teils der in 3 gezeigten elektrischen Maschine 100. Im Unterschied zu 3 sind der Rotor, der Schleifring und der Abstandshalter nicht gezeigt. Dadurch sind der weitere Schleifring 230 sowie die weitere Bürsteneinrichtung 215 mit den weiteren Bürsten 225 sichtbar. 5 shows a schematic representation of an embodiment of a part of the 3 shown electrical machine 100. In contrast to 3 the rotor, the slip ring and the spacer are not shown. This makes the additional slip ring 230 and the additional brush device 215 with the additional brushes 225 visible.

6 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der in 3 gezeigten elektrischen Maschine 100. Im Unterschied zu 3 sind der Rotor und der Abstandshalter nicht gezeigt. 6 shows a schematic plan view of an embodiment of the 3 shown electrical machine 100. In contrast to 3 the rotor and spacer are not shown.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Abstandshalters 300 für ein Ausführungsbeispiel der in 3 gezeigten elektrischen Maschine. 7 shows a schematic representation of a spacer 300 for an embodiment of the in 3 shown electrical machine.

Dabei ist der mittlere Ring 315 des Abstandshalters 300 zwischen dem inneren Ring 310 und dem äußeren Ring 700 angeordnet. Die Abstandselemente 320 verlaufen ausgehend von dem inneren Ring 310 radial nach außen zu dem äußeren Ring 700. Der äußere Ring 700 weist einen größeren Durchmesser auf als der mittlere Ring 315, wobei der mittlere Ring 315 einen größeren Durchmesser aufweist als der innere Ring 310.The middle ring 315 of the spacer 300 is arranged between the inner ring 310 and the outer ring 700. The spacer elements 320 run from the inner ring 310 radially outward to the outer ring 700. The outer ring 700 has a larger diameter than the middle ring 315, wherein the middle ring 315 has a larger diameter than the inner ring 310.

Der Abstandshalter 300 weist beispielsweise einen weiteren äußeren Ring 705, einen weiteren mittleren Ring 715 und einen weiteren inneren Ring 710 auf. Dabei sind die weiteren Ringe 705, 715, 710 gegenüberliegend zu den Ringen 700, 315, 310 angeordnet, sodass die Abstandselemente 320 zwischen den weiteren Ringen 705, 715, 710 und den Ringen 700, 315, 310 angeordnet sind. Einander gegenüberliegende der Ringe 700, 315, 310 und 705, 715, 710 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel gleich ausgeformt. Ein Abstand gegenüberliegender Ringe 700, 315, 310 und 705, 715, 710 entspricht jeweils einer Breite der Abstandselemente 320. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegen nach innen gerichtete Enden der Abstandselemente 320 auf Höhe eines Innendurchmessers der inneren Ringe 310, 710 und nach außen gerichtete Enden der Abstandselemente 320 auf Höhe eines Außendurchmessers der äußeren Ringe 700, 705. Die Abstandselemente 320 erstecken sich ausgehend von den inneren Ringen 310, 710 radial nach außen. Die Abstandselemente 320 weisen gemäß einem Ausführungsbeispiel eine rechteckige Oberfläche und einen rechteckigen oder keilförmigen Längsschnitt auf.The spacer 300 has, for example, a further outer ring 705, a further middle ring 715 and a further inner ring 710. The further rings 705, 715, 710 are arranged opposite the rings 700, 315, 310, so that the spacer elements 320 are arranged between the further rings 705, 715, 710 and the rings 700, 315, 310. Opposite rings 700, 315, 310 and 705, 715, 710 are shaped the same according to one embodiment. A distance between opposing rings 700, 315, 310 and 705, 715, 710 corresponds to a width of the spacer elements 320. According to one embodiment, inwardly directed ends of the spacer elements 320 are at the level of an inner diameter of the inner rings 310, 710 and outwardly directed ends of the spacer elements 320 are at the level of an outer diameter of the outer rings 700, 705. The spacer elements 320 extend radially outward from the inner rings 310, 710. According to one embodiment, the spacer elements 320 have a rectangular surface and a rectangular or wedge-shaped longitudinal section.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Dabei ähnelt oder entspricht die elektrische Maschine 100 der elektrischen Maschine aus 3, mit Ausnahme dessen, dass die Bürsten 125 rechteckig ausgeformt sind, wodurch auch die Abstandselemente 320 des Abstandshalters 300 eine andere Form aufweisen als in 3. Die Abstandselemente 320 weisen beispielhaft eine zumindest teilweise dreieckige Form auf, um die rechteckigen Bürsten 125 zuverlässig in dem Abstandshalter 300 halten zu können. 8th shows a schematic representation of an embodiment of an electrical machine 100. The electrical machine 100 is similar or corresponds to the electrical machine from 3 , with the exception that the brushes 125 are rectangular in shape, whereby the spacer elements 320 of the spacer 300 also have a different shape than in 3 . The spacer elements 320 have, for example, an at least partially triangular shape in order to be able to reliably hold the rectangular brushes 125 in the spacer 300.

In anderen Worten ausgedrückt, zeigt 8 eine Unterbringung der Bürsten 125 innerhalb des Rotors 105 und ein Anpressen der Bürsten 125 gegen den Schleifring 130 von radial innen nach radial außen mittels der Federeinrichtung 120. Die Bürsten 125 sind rechteckförmig. Die elektrische Maschine 100 aus 8 ähnelt der elektrischen Maschine aus 3, mit dem Unterschied, dass die Bürsten 125 rechteckförmig sind. Das hat den Vorteil, dass sie beim Wandern nach radial außen immer den gleichen Umfangsabstand zum Abstandshalter 300 haben und dadurch nicht wackeln können. 8 zeigt deshalb das bevorzugte Ausführungsbeispiel dar und lässt sich auch mit den Spiralfedern aus 1 kombinieren. 8 zeigt das Gesamtsystem dar, die 9 eine axiale Draufsicht mit ausgeblendeten Abstandshalter und die 10 einen der beiden Abstandshalter.In other words, 8th a housing of the brushes 125 within the rotor 105 and a pressing of the brushes 125 against the slip ring 130 from radially inside to radially outside by means of the spring device 120. The brushes 125 are rectangular. The electrical machine 100 from 8th resembles the electric machine from 3 , with the difference that the brushes 125 are rectangular. This has the advantage that when they move radially outwards they always have the same circumferential distance from the spacer 300 and therefore cannot wobble. 8th therefore shows the preferred embodiment and can also be used with the spiral springs from 1 combine. 8th shows the overall system, the 9 an axial top view with hidden spacers and the 10 one of the two spacers.

9 zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der in 8 gezeigten elektrischen Maschine 100, wobei der Abstandshalter nicht gezeigt ist. 9 shows a schematic plan view of an embodiment of the 8th shown electric machine 100, wherein the spacer is not shown.

10 zeigt eine schematische Darstellung eines Abstandshalters 300 für ein Ausführungsbeispiel der in 8 gezeigten elektrischen Maschine. Dabei ähnelt oder entspricht der Abstandshalter 300 dem Abstandshalter aus 7, mit Ausnahme dessen, dass die Oberflächen der Abstandselemente 320 jeweils einen Knick aufweisen und somit jeweils durch zwei abgewinkelt zueinander angeordnete rechteckige Flächen gebildet werden. Ausgehend von den äußeren Ringen 700, 705 verjüngen sich die Abstandselemente 320 in Bezug auf ihre Dicke zunächst stark bis hin zu den Knicken, danach, also zwischen den Knicken und den inneren Ringen 310, 710 nicht mehr oder nur noch geringförmig. 10 shows a schematic representation of a spacer 300 for an embodiment of the in 8th shown electrical machine. The spacer 300 is similar or corresponds to the spacer from 7 , with the exception that the surfaces of the spacer elements 320 each have a bend and are thus each formed by two rectangular surfaces arranged at an angle to one another. Starting from the outer rings 700, 705, the spacer elements 320 initially taper strongly in terms of their thickness up to the bends, then, i.e. between the bends and the inner rings 310, 710, no longer or only slightly.

11 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abschnitts einer elektrischen Maschine 100. Dabei sind der Schaft und die Federeinrichtung der elektrischen Maschine 100 nicht gezeigt. 11 shows a schematic representation of an embodiment of a section of an electrical machine 100. The shaft and the spring device of the electrical machine 100 are not shown.

Der Rotor 105 der der elektrischen Maschine 100 ist beispielsweise als ein Stab ausgeformt und innerhalb des Schafts angeordnet. Die Bürsten 125 der Bürsteneinrichtung 115 sind beispielhaft sichelförmig ausgeformt, wobei je eine Bürste 125 seitlich je einen Aufhängepunkt 1110 aufweist. Die Aufhängepunkte 1110 sind beispielhaft zylinderförmig oder stabförmig ausgeformt.The rotor 105 of the electric machine 100 is, for example, shaped as a rod and arranged inside the shaft. The brushes 125 of the brush device 115 are, for example, shaped in a sickle shape, with each brush 125 having a suspension point 1110 on the side. The suspension points 1110 are, for example, shaped in a cylinder shape or rod shape.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 100 eine Führungsscheibe 1100 mit einer Mehrzahl von Schlitzen 1105 auf. Die Schlitze 1105 sind beispielhaft rechteckig ausgeformt und ausgebildet, um die Aufhängepunkte 1110 der Bürsten 125 aufzunehmen. Dadurch sind die Bürsten 125 in der Führungsscheibe 1100 eingehängt. Die Führungsscheibe 1100 ist beispielsweise ringförmig ausgeformt und ausgebildet, um die Bürsten 125 radial nach innen gegen den Schleifring 130 zu drücken. Dies erfolgt beispielsweise mittels der Federeinrichtung, die jedoch in 11 nicht dargestellt ist. Somit entspricht die Anzahl der Schlitze 1105 gemäß einem Ausführungsbeispiels mindestens der Anzahl der Bürsten 125, sodass jede der Bürsten 125 durch die Führungsscheibe 1100 gehalten wird. Die Schlitze 1105 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel gleichmäßig beabstandet und radial ausgerichtet in der Führungsscheibe 1100 ausgeformt.According to one embodiment, the electric machine 100 has a guide disk 1100 with a plurality of slots 1105. The slots 1105 are, for example, rectangularly shaped and designed to accommodate the suspension points 1110 of the brushes 125. As a result, the brushes 125 are suspended in the guide disk 1100. The guide disk 1100 is, for example, annularly shaped and designed to press the brushes 125 radially inward against the slip ring 130. This is done, for example, by means of the spring device, which, however, is in 11 is not shown. Thus, according to one embodiment, the number of slots 1105 corresponds at least to the number of brushes 125, so that each of the brushes 125 is held by the guide disk 1100. According to one embodiment, the slots 1105 are formed in the guide disk 1100 so that they are evenly spaced and radially aligned.

In 11 sind die weiteren Bürsten 225 der weiteren Bürsteneinrichtung 215 gezeigt, die gemäß einem Ausführungsbeispiel ebenfalls sichelförmig ausgeformt sind und auf entsprechende Weise von einer weiteren Führungsscheibe 1115 geführt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 100 eine zweite Führungsscheibe 1120 und eine weitere zweite Führungsscheibe 1125 auf, wobei die Bürsten 125 zwischen der Führungsscheibe 1100 und der zweiten Führungsscheibe 1120 angeordnet sind und die weiteren Bürsten 225 zwischen der weiteren Führungsscheibe 1115 und der weiteren zweiten Führungsscheibe 1125 angeordnet sind. Dabei ist die zweite Führungsscheibe 1120 an der weiteren zweiten Führungsscheibe 1125 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liege die zweite Führungsscheibe 1120 an der weiteren zweiten Führungsscheibe 1125 an. Alternativ sind die zweite Führungsscheibe 1120 und die weitere zweite Führungsscheibe 1125 beabstandet angeordnet.In 11 the further brushes 225 of the further brush device 215 are shown, which according to one embodiment are also sickle-shaped and are guided in a corresponding manner by a further guide disk 1115. According to one embodiment, the electrical machine 100 has a second guide disk 1120 and a further second guide disk 1125, wherein the brushes 125 are arranged between the guide disk 1100 and the second guide disk 1120 and the further brushes 225 are arranged between the further guide disk 1115 and the further second guide disk 1125. The second guide disk 1120 is arranged on the further second guide disk 1125. According to one embodiment, the second guide disk 1120 rests on the further second guide disk 1125. Alternatively, the second guide disk 1120 and the further second guide disk 1125 are arranged at a distance from one another.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 11 eine mögliche Bürstenbewegung und Bürstenform nach dem Irisprinzip. Die Bürsten 125, 225 drücken von radial außen nach radial innen auf die Schleifringe 130. Umgekehrt ist es aber auch möglich, so dass dieses Iris-Konzept auch innerhalb des Rotors 105 unterbringbar ist.In other words, 11 a possible brush movement and brush shape according to the iris principle. The brushes 125, 225 press from radially outside to radially inside on the slip rings 130. The reverse is also possible, so that this iris concept can also be accommodated within the rotor 105.

Die Form und die Bewegung der Bürsten 125, 225 erfolgt nach dem Iris-Prinzip. Das heißt, die Bürsten 125, 225 haben eine sichelförmige Gestaltung und drehen sich bei Verschleiß sowohl teilweise um den Rotor 105 und teilweise um ihre Aufhängepunkte 1110 innerhalb ihrer Führungsscheibe 1100, 1115, 1120, 1125. Dadurch füllen sie den Raum zwischen ihnen in Umfangsrichtung immer komplett aus und Lücken zwischen den Bürsten 125, 225 werden vermieden. Dieses Konzept ermöglicht dadurch die größtmöglichen Ströme bei kleinstmöglichem Einsatz von Bürstenmaterial. Außerdem die dadurch beste Wärmeabfuhr.The shape and movement of the brushes 125, 225 is based on the iris principle. This means that the brushes 125, 225 have a sickle-shaped design and, when worn, rotate partly around the rotor 105 and partly around their suspension points 1110 within their guide disk 1100, 1115, 1120, 1125. As a result, they always completely fill the space between them in the circumferential direction and gaps between the brushes 125, 225 are avoided. This concept enables the greatest possible currents with the smallest possible use of brush material. This also results in the best possible heat dissipation.

Somit zeigt 11 das Gesamtsystem wohingegen die 12 das System mit ausgeblendeter Führungsscheibe 1100 und die 13 nur die Bürsten 125, 225 im verschlissenen Zustand zeigt, in den sie sich bewegt haben.Thus, 11 the overall system whereas the 12 the system with hidden guide disc 1100 and the 13 only shows the brushes 125, 225 in the worn state into which they have moved.

Wenn sich die Führungsscheiben 1100, 1115, 1120, 1125 um die Rotordrehachse drehen, bewegen sich die Bürsten 125, 225 nach radial innen oder außen. Ein stetiges Anpressen der Bürsten 125, 225 und deren Weiterbewegung bei Verschleiß an die Schleifringe 130 wird gewährleistet, indem nicht dargestellte Federn gegen die Führungsscheiben 1100, 1115, 1120, 1125 in deren Drehrichtung drücken. Alternativ drücken die Federn auch direkt in radialer Richtung gegen die Bürsten125, 225.When the guide disks 1100, 1115, 1120, 1125 rotate about the rotor rotation axis, the brushes 125, 225 move radially inwards or outwards. A constant pressing of the brushes 125, 225 and their continued movement when worn against the slip rings 130 is ensured by springs (not shown) pressing against the guide disks 1100, 1115, 1120, 1125 in their direction of rotation. Alternatively, the springs also press directly in the radial direction against the brushes 125, 225.

12 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abschnitts der in 11 gezeigten elektrischen Maschine 100. Dabei sind der Schaft und die Federeinrichtung sowie die Führungsscheiben nicht gezeigt. 12 shows a schematic representation of an embodiment of a portion of the 11 shown electrical machine 100. The shaft and the spring device as well as the guide disks are not shown.

Die weiteren Bürsten 225 weisen gemäß einem Ausführungsbeispiel weitere Aufhängepunkte 1210 auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist jede der Bürsten 125, 225 auf beiden Seiten jeweils einen Aufhängepunkt 1110, 1210 auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Aufhängepunkte 1110, 1210 durch Stifte realisiert, die durch Durchgangsöffnungen der Bürsten 125, 225 hindurchgeführt sind. Alternativ sind die Aufhängepunkte 1110, 1210 auf jeder Seite der Bürsten separat ausgeformt.According to one embodiment, the further brushes 225 have further suspension points 1210. According to one embodiment, each of the brushes 125, 225 has a suspension point 1110, 1210 on both sides. According to one embodiment, the suspension points 1110, 1210 are realized by pins that are passed through through openings of the brushes 125, 225. Alternatively, the suspension points 1110, 1210 are formed separately on each side of the brushes.

Die Bürsten 125, 225 sind sichelförmig oder sensenblattförmig ausgeformt. Dabei weisen die Bürsten 125, 225 jeweils ein breites Ende und ein spitzes Ende auf, wobei sich das breite Ende zum spitzen Ende hin zu einer Spitze verjüngt. Die Bürsten 125, 225 weisen von dem breiten Ende zu der Spitze hin jeweils gebogene Ränder auf. Dabei ist der dem hier innenliegenden Rotor 105 zugewandte innenliegende Rand konkav und der gegenüberliegende, außenliegende Rand konvex gebogen. An die Spitzen der Bürsten 125, 225 angrenzende Abschnitte der innenliegenden Ränder liegen zur Stromübertragung jeweils an den Schleifringen 130 an.The brushes 125, 225 are shaped like a sickle or scythe blade. The brushes 125, 225 each have a wide end and a pointed end, with the wide end tapering to a point towards the pointed end. The brushes 125, 225 each have curved edges from the wide end to the tip. The inner edge facing the rotor 105, which is located inside here, is concave and the opposite, outer edge is convex. Sections of the inner edges are in contact with the slip rings 130 for current transmission.

Die Oberflächen der Bürsten, 125, 225, an denen sich die Aufhängepunkte 1110, 1210 befinden, sind gemäß einem Ausführungsbeispiel plan ausgeführt. Wenn die Bürsten 125, 225 wie beschrieben ausgeformt sind, werden Lücken zwischen den Bürsten 125, 225 vermieden. Somit werden große Ströme bei wenig Bürstenmaterial ermöglicht. Ferner ist dadurch eine sehr gute Wärmeabfuhr möglich. Somit ist auch eine Maximierung der Kontaktfläche der Bürsten 125, 225 und eine Anpassung der Kontaktierungskraft über die Lebensdauer hinaus möglich.The surfaces of the brushes 125, 225, on which the suspension points 1110, 1210 are located, are designed to be flat according to one embodiment. If the brushes 125, 225 are shaped as described, gaps between the brushes 125, 225 are avoided. This enables large currents with little brush material. This also enables very good heat dissipation. This also makes it possible to maximize the contact area of the brushes 125, 225 and to adjust the contact force over the service life.

13 zeigt eine schematische Darstellung einer Bürsteneinrichtung 115 und einer weiteren Bürsteneinrichtung 215 für ein Ausführungsbeispiel der in 11 gezeigten elektrischen Maschine. Dabei ähneln oder entsprechen die Bürsteneinrichtungen 115, 215 den Bürsteneinrichtungen aus 12, mit Ausnahme dessen, dass die Bürsten 125, 225 der Bürsteneinrichtungen 115, 215 in 13 in einem verschlissenen Zustand gezeigt sind. Die Bürsten 125, 225 sind derart verschlissen, dass zwischen benachbarten der Bürsten 125 je ein Zwischenraum angeordnet ist. Zwischen benachbarten der weiteren Bürsten 225 ist ebenfalls je ein Zwischenraum angeordnet. 13 shows a schematic representation of a brush device 115 and a further brush device 215 for an embodiment of the in 11 shown electrical machine. The brush devices 115, 215 are similar or correspond to the brush devices from 12 , except that the brushes 125, 225 of the brush devices 115, 215 in 13 are shown in a worn state. The brushes 125, 225 are worn in such a way that a gap is arranged between adjacent brushes 125. A gap is also arranged between adjacent brushes 225.

14 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 100. Dabei ähnelt der Aufbau der elektrischen Maschine 100 dem Aufbau aus 11. 14 shows a schematic representation of an embodiment of an electrical machine 100. The structure of the electrical machine 100 is similar to the structure of 11 .

Der Rotor 105 ist als Stab und der Schaft 110 ist als hohle Welle ausgeformt, wobei der Rotor 105 in dem Schaft 110 angeordnet ist. In einem sich zwischen dem innenliegenden Rotor 105 und dem umgebenden Schaft 110 erstreckenden Zwischenraum sind lediglich beispielhaft die Bürsten 125 und zusätzlich die weiteren Bürsten 225 angeordnet. Die Bürsten 125 und die weiteren Bürsten 225 formen je eine ringförmige, den Schaft 110 umringende, Bürstenanordnung aus. Beide Bürstenanordnungen sind beispielhaft durch einen Spalt voneinander beabstandet angeordnet.The rotor 105 is formed as a rod and the shaft 110 is formed as a hollow shaft, with the rotor 105 being arranged in the shaft 110. The brushes 125 and the additional brushes 225 are arranged in an intermediate space extending between the inner rotor 105 and the surrounding shaft 110, merely as an example. The brushes 125 and the additional brushes 225 each form an annular brush arrangement surrounding the shaft 110. Both brush arrangements are arranged spaced apart from one another by a gap, for example.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die elektrische Maschine 100 zumindest eine Spule 1400 auf, die an dem Rotor 105 angeordnet ist. Anschlüsse der Spule 1400 und der Bürsten 125, 225 sind über eine elektrische Leitung 1405 und eine weitere elektrische Leitung 1410 elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Dabei verbindet die elektrische Leitung 1405 die Spule 1400, bzw. einen Pluspol der Spule 1400, mit den Bürsten 125, um Strom auf die Bürsten 125 zu übertragen. Die weitere elektrische Leitung 1410 verbindet die Spule 1400, bzw. einen Minuspol der Spule 1400, mit den weiteren Bürsten 225, um Strom auf die weiteren Bürsten 225 zu übertragen.According to one embodiment, the electric machine 100 has at least one coil 1400, which is arranged on the rotor 105. Connections of the coil 1400 and the brushes 125, 225 are electrically conductively connected to one another via an electrical line 1405 and a further electrical line 1410. The electrical line 1405 connects the coil 1400, or a positive pole of the coil 1400, to the brushes 125 in order to transmit current to the brushes 125. The further electrical line 1410 connects the coil 1400, or a negative pole of the coil 1400, to the further brushes 225 in order to transmit current to the further brushes 225.

15 zeigt eine schematische Draufsicht einer Bürsteneinrichtung 115 für ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine. Bei der Bürsteneinrichtung 115 kann es sich um die in 14 gezeigte und beschriebene Bürsteneinrichtung 115 handeln. 15 shows a schematic plan view of a brush device 115 for an embodiment of an electrical machine. The brush device 115 can be the one shown in 14 shown and described brush device 115.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel verläuft die Leitung 1405 sowie weitere entsprechende Leitungen radial über die Bürsten 125.According to one embodiment, the line 1405 and other corresponding lines extend radially over the brushes 125.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass der hier vorgestellte Ansatz als Konzepte für Bürstenübertrager und als leitfähiger Erreger im Inneren der Welle bezeichnet werden kann. Dabei zeigen beispielsweise die 1 bis 10 ein Konzept für eine Integration des Bürsten- und Schleifringsystems innerhalb des Rotors 105, so dass extra Bauraum für die Bürsteneinrichtung 115 nicht mehr nötig ist. Die 11 bis 15 zeigen beispielsweise ein Konzept für einen Mechanismus zum Bewegen der Kohlebürsten nach dem Iris-Prinzip, um mehr Bürstenmaterial in einem kleineren Bauraum unterzubringen und dabei zusätzlich die Stromdichte innerhalb der Bürsten zu verringern. Somit kann der hier vorgestellte Ansatz auch als leitfähiger Erreger im Inneren der Welle und Iris-Prinzip für einen konduktiven Erreger bezeichnet werden.In summary, the approach presented here can be described as concepts for brush transformers and as conductive exciters inside the shaft. For example, the 1 to 10 a concept for integrating the brush and slip ring system within the rotor 105, so that extra installation space for the brush device 115 is no longer necessary. The 11 to 15 For example, show a concept for a mechanism for moving the carbon brushes according to the iris principle in order to accommodate more brush material in a smaller installation space and also reduce the current density within the brushes. The approach presented here can therefore also be referred to as a conductive exciter inside the shaft and the iris principle for a conductive exciter.

16 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1600. Von dem Kraftfahrzeug 1600 sind hierbei Räder 1605, lediglich beispielhaft vier Räder, ein elektrischer Energiespeicher 1610, beispielsweise eine Batterie, und ein elektrischer Achsantrieb 1615 gezeigt. Der elektrische Achsantrieb 1615 umfasst einen Stromrichter 1620, eine elektrische Maschine 100 und eine Getriebeeinrichtung 1630. 16 shows a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle 1600. The motor vehicle 1600 shows wheels 1605, four wheels by way of example only, an electrical energy storage device 1610, for example a battery, and an electrical axle drive 1615. The electrical axle drive 1615 comprises a power converter 1620, an electrical machine 100 and a transmission device 1630.

Elektrische Energie zum Betreiben der elektrischen Maschine 100 wird von einer Energieversorgungseinrichtung, hier dem elektrischen Energiespeicher 1610 bereitgestellt. Der elektrische Energiespeicher 1610 ist ausgebildet, um Gleichstrom bereitzustellen, der unter Verwendung eines Stromrichters 1620 des elektrischen Achsantriebs 1615 in einen Wechselstrom, beispielsweise einen dreiphasigen Wechselstrom, gewandelt und der elektrischen Maschine 100 bereitgestellt wird. Eine von der elektrischen Maschine 100 angetriebene Welle ist direkt oder unter Verwendung der Getriebeeinrichtung 1630 mit zumindest einem Rad 1605 des Kraftfahrzeugs 1600 gekoppelt. Somit kann das Kraftfahrzeug 1600 unter Verwendung der elektrischen Maschine 100 fortbewegt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der elektrische Achsantrieb 1615 ein Gehäuse, in dem der Stromrichter 1620, die elektrische Maschine 100 und die Getriebeeinrichtung 1630 angeordnet sind.Electrical energy for operating the electrical machine 100 is provided by an energy supply device, here the electrical energy storage device 1610. The electrical energy storage device 1610 is designed to provide direct current, which is converted into an alternating current, for example a three-phase alternating current, using a power converter 1620 of the electric axle drive 1615 and is provided to the electrical machine 100. A shaft driven by the electrical machine 100 is coupled directly or using the transmission device 1630 to at least one wheel 1605 of the motor vehicle 1600. The motor vehicle 1600 can thus be moved using the electrical machine 100. According to In one embodiment, the electric axle drive 1615 comprises a housing in which the power converter 1620, the electric machine 100 and the transmission device 1630 are arranged.

BezugszeichenReference symbols

100100
elektrische Maschineelectric machine
105105
Rotorrotor
110110
Schaftshaft
115115
BürsteneinrichtungBrush device
120120
FedereinrichtungSpring device
125125
Bürstento brush
130130
Schleifring Slip ring
215215
weitere Bürsteneinrichtungadditional brush device
220220
weitere Federeinrichtungadditional spring device
225225
weitere Bürstenmore brushes
230230
weiterer Schleifring additional slip ring
300300
AbstandshalterSpacers
305305
FederelementSpring element
310310
innerer Ringinner ring
315315
mittlerer Ringmiddle ring
320320
Abstandselement Spacer element
400400
weiterer Abstandshalteradditional spacer
405405
weiteres Federelement additional spring element
700700
äußerer Ringouter ring
705705
weiterer äußerer Ringfurther outer ring
710710
weiterer innerer Ringadditional inner ring
715715
weiterer mittlerer Ring additional middle ring
11001100
FührungsscheibeGuide disc
11051105
Schlitzslot
11101110
AufhängepunktSuspension point
11151115
weitere Führungsscheibeadditional guide disc
11201120
zweite Führungsscheibesecond guide disc
11251125
weitere zweite Führungsscheibe additional second guide disc
12101210
weiterer Aufhängepunkt additional suspension point
14001400
SpuleKitchen sink
14051405
elektrische Leitungelectrical line
14101410
weitere elektrische Leitung additional electrical cable
16001600
Fahrzeugvehicle
16051605
RäderWheels
16101610
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
16151615
elektrischer Achsantriebelectric axle drive
16201620
StromrichterPower converter
16301630
GetriebeeinrichtungGearbox device

Claims (15)

Elektrische Maschine (100), die die folgenden Merkmale aufweist: einen Rotor (105) mit einem Schleifring (130); einen Schaft (110) mit einer elektrischen Leitung (1405), wobei der Rotor (105) relativ zu dem Schaft (110) drehbar gelagert ist; eine Bürsteneinrichtung (115), die an dem Schaft (110) angeordnet ist und eine Mehrzahl von den Schaft (110) umringenden Bürsten (125) zum Übertragen eines elektrischen Stroms zwischen der elektrischen Leitung (1405) und dem Schleifring (130) aufweist; und eine Federeinrichtung (120), die an dem Schaft (110) angeordnet ist und die ausgebildet ist, um die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) radial gegen den Schleifring (130) zu drücken.Electrical machine (100) having the following features: a rotor (105) with a slip ring (130); a shaft (110) with an electrical line (1405), wherein the rotor (105) is rotatably mounted relative to the shaft (110); a brush device (115) which is arranged on the shaft (110) and has a plurality of brushes (125) surrounding the shaft (110) for transmitting an electrical current between the electrical line (1405) and the slip ring (130); and a spring device (120) which is arranged on the shaft (110) and which is designed to press the brushes (125) of the brush device (115) radially against the slip ring (130). Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) trapezförmig, rechteckförmig oder sichelförmig ausgeformt sind.Electrical machine (100) according to Claim 1 , wherein the brushes (125) of the brush device (115) are trapezoidal, rectangular or sickle-shaped. Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Abstandshalter (300), der drehfest an dem Schaft (110) angeordnet ist und ausgebildet ist, um die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) zu halten.Electrical machine (100) according to one of the preceding claims, with a spacer (300) which is arranged in a rotationally fixed manner on the shaft (110) and is designed to hold the brushes (125) of the brush device (115). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Federeinrichtung (120) als eine den Schaft (110) spiralförmig umschließende Spiralfeder ausgeformt ist, wobei ein erstes Ende der Spiralfeder an dem Schaft (110) befestigt ist und ein äußerer Spiralabschnitt der Spiralfeder gegen Enden der Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) drückt, um die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) radial gegen den Schleifring (130) zu drücken.Electrical machine (100) according to one of the preceding claims, wherein the spring device (120) is formed as a spiral spring enclosing the shaft (110) in a spiral shape, wherein a first end of the spiral spring is attached to the shaft (110) and an outer spiral portion of the spiral spring presses against ends of the brushes (125) of the brush device (115) in order to press the brushes (125) of the brush device (115) radially against the slip ring (130). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Federeinrichtung (120) eine Mehrzahl von Federelementen (305) aufweist, die als Schraubendruckfedern ausgeformt sind, wobei die Federelemente (305) mit je einem ersten Ende an dem Schaft (110) angeordnet sind und mit je einem zweiten Ende an je einem Ende der Bürste (125) der Bürsteneinrichtung (115) angeordnet sind.Electric machine (100) according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the spring device (120) has a plurality of spring elements (305) which are formed as helical compression springs, wherein the spring elements (305) are each arranged with a first end on the shaft (110) and are each arranged with a second end on a respective end of the brush (125) of the brush device (115). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Federeinrichtung (120) ausgebildet ist, um die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) radial nach außen oder innen gegen den Schleifring (130) zu drücken.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, wherein the spring device (120) is designed to press the brushes (125) of the brush device (115) radially outward or inward against the slip ring (130). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schaft (110) als ein Stab ausgeformt ist und wobei der Rotor (105) als eine Welle ausgeformt ist, wobei der Schaft (110) in dem Rotor (105) angeordnet ist.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, wherein the shaft (110) is formed as a rod and wherein the rotor (105) is formed as a shaft, wherein the shaft (110) is arranged in the rotor (105). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schaft (110) als eine Welle ausgeformt ist und wobei der Rotor (105) als ein Stab ausgeformt ist, wobei der Rotor (105) in dem Schaft (110) angeordnet ist.Electric machine (100) according to one of the preceding Claims 1 until 6 , wherein the shaft (110) is formed as a shaft and wherein the rotor (105) is formed as a rod, wherein the rotor (105) is arranged in the shaft (110). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Federeinrichtung (120) zwischen dem Schaft (110) und der Bürsteneinrichtung (115) angeordnet ist.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, wherein the spring device (120) is arranged between the shaft (110) and the brush device (115). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Spule (1400), die an dem Rotor (105) angeordnet ist, wobei die elektrische Leitung (1405) die Spule (1400) mit dem Schleifring (130) elektrisch verbindet.Electric machine (100) according to one of the preceding claims, with a coil (1400) arranged on the rotor (105), wherein the electrical line (1405) electrically connects the coil (1400) to the slip ring (130). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Führungsscheibe (1100), die eine Mehrzahl von Schlitzen (1105) aufweist, wobei die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) mit je einem Aufhängepunkt (1110) in je einem der Schlitze (1105) eingehängt sind.Electrical machine (100) according to one of the preceding claims, with a guide disk (1100) which has a plurality of slots (1105), wherein the brushes (125) of the brush device (115) are each suspended with a suspension point (1110) in one of the slots (1105). Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 11, wobei die Federeinrichtung (120) ausgebildet ist, um eine Druckbewegung gegen die Führungsscheibe (1100) oder gegen die Bürsteneinrichtung (115) zu bewirken, um die Bürsten (125) der Bürsteneinrichtung (115) radial gegen den Schleifring (130) zu drücken.Electrical machine (100) according to Claim 11 , wherein the spring device (120) is designed to cause a pressure movement against the guide disc (1100) or against the brush device (115) in order to press the brushes (125) of the brush device (115) radially against the slip ring (130). Elektrische Maschine (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem weiteren Schleifring (230), mit einer weiteren Bürsteneinrichtung (215), die an dem Schaft (110) angeordnet ist und eine Mehrzahl von den Schaft (110) umringenden weitere Bürsten (225) zum Übertragen des elektrischen Stroms zwischen einer weiteren elektrischen Leitung (1410) und dem weiteren Schleifring (230) aufweist und mit einer weiteren Federeinrichtung (220), die an dem Schaft (110) angeordnet ist und die ausgebildet ist, um die weiteren Bürsten (225) der weiteren Bürsteneinrichtung (215) radial gegen den weiteren Schleifring (230) zu drücken.Electrical machine (100) according to one of the preceding claims, with a further slip ring (230), with a further brush device (215) which is arranged on the shaft (110) and has a plurality of further brushes (225) surrounding the shaft (110) for transmitting the electrical current between a further electrical line (1410) and the further slip ring (230), and with a further spring device (220) which is arranged on the shaft (110) and which is designed to press the further brushes (225) of the further brush device (215) radially against the further slip ring (230). Elektrischer Achsantrieb (1615) für ein Kraftfahrzeug (1600) mit einer elektrischen Maschine (100), einer Getriebeeinrichtung (1630) und einem Stromrichter (1620), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.Electric axle drive (1615) for a motor vehicle (1600) with an electric machine (100), a transmission device (1630) and a power converter (1620), characterized in that the electric machine (100) according to one of the Claims 1 until 13 is trained. Kraftfahrzeug (1600), umfassend einen elektrischen Achsantrieb (1615) nach Anspruch 14 und/oder einer elektrischen Maschine (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Motor vehicle (1600), comprising an electric axle drive (1615) according to Claim 14 and/or an electrical machine (100) according to one of the Claims 1 until 13 .
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