DE10225789A1

DE10225789A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schleifrings sowie Schleifringvorrichtung

Info

Publication number: DE10225789A1
Application number: DE2002125789
Authority: DE
Inventors: Sezgin Acar; Stefan Lober; Paul Harris
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2003-12-18
Also published as: FR2840737B1; FR2840737A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifrings (10) zur Stromversorgung elektrischer Maschinen, insbesondere von Drehstromgeneratoren, vorgeschlagen, wobei der (10) aus einem Verbundwerkstoff besteht, der durch einen Pressvorgang verdichtet und verfestigt wird. Während des Pressvorgangs wird ein Leiterelement (9) in das Verbundmaterial eingepresst.

Description

Stand der Technik

Aus der europäischen Patentanmeldung 0744793 A1 sind Schleifringe für elektrische Maschinen aus einem gesinterten Kompositmaterial bekannt. Im erwähnten Stand der Technik ist das Problem der Verbindung der Schleifringe mit nachgeordneten Leitern noch nicht gelöst. Aus der DE 38 38 436 A1 bekannte Schweißverbindungen lassen sich bei gesintertem Material nur mit erheblichem Aufwand verwirklichen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch das Einpressen eines Leiterelements während des Pressvorgangs des Schleifrings eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Leiterelement und dem Schleifring erzeugt wird.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich. Besonders günstig lässt sich das Verfahren mit einem Leiterelement durchführen, das ein Draht ist, oder als Stromschiene - beispielsweise als Blechteil - ausgeführt ist. Die Oberflächen des Leiterelements sind glatt und ermöglichen eine großflächige elektrische Verbindung.
Ist die Stromschiene innerhalb eines Füllvolumens des Schleifrings von Verbundwerkstoff umgeben, so ergibt sich ein sehr guter Halt zwischen der Stromschiene und dem Verbundwerkstoff.
Ist die Stromschiene an einer Innenseite des Schleifrings angeordnet, sodass ein Teil der Stromschiene die nach radial innen gerichtete Oberfläche des Schleifrings bildet, so kann durch bloßes Aufschieben des Schleifrings mit der Stromschiene ein Kontakt zu nachgeordneten Leiterelementen hergestellt werden. Zusätzlich kann der Kontakt beispielsweise durch Leitkleber oder durch Schweißen leicht hergestellt werden.
Bedeckt die Stromschiene teilweise den Innenumfang des Rings, so lässt sich eine Materialersparnis seitens der Stromschiene erzielen.
Ist die Stromschiene als Ring ausgebildet und ist innerhalb des Schleifrings angeordnet, so ergibt sich eine zusätzliche Stütze des Schleifrings durch die Stromschiene; gleichfalls ist es für den gesamten Schleifring unerheblich, in welchem Winkel dieser auf eine Kontaktstelle geschoben wird, da ein Kontakt immer zuverlässig hergestellt wird.
Des Weiteren ist eine Schleifringvorrichtung zur Stromversorgung elektrischer Maschinen vorgesehen, die zumindest einen nach einem der Verfahrensschritte hergestellten Schleifring aufweist.
Nach einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, den Schleifring mit einer ungleichmäßigen Wandungsstärke auszubilden. Ganz besonders dort, wo das Leiterelement mit dem Schleifring verbunden bzw. in diesen eingearbeitet wird, ist aus Festigkeitsgründen eine Verdickung wünschenswert, aus der sich dann eine ungleichmäßige Wandungsstärke ergibt. Die Kontaktierungsstelle zwischen dem Kompositmaterial und dem Leiterelement kann weiter nach radial innen verlegt werden, sodass das Leiterelement unter einem eventuell zweiten Schleifring ohne Kurzschlussgefahr hindurchgeführt werden kann.
Des Weiteren ist eine Kombination aus einem ersten und zumindest einem weiteren Schleifring vorgesehen, die beide Ringquerschnitte aufweisen, die an einer Stelle dicker sind als an einer anderen Stelle. Stehen sich die beiden dickeren Stellen der Schleifringe in radialer Richtung gegenüber, so lässt sich zumindest das eine Leiterelement eines Schleifrings leicht unter dem anderen Schleifring hindurchführen, ohne dass sich später die Gefahr eines Kurzschlusses ergibt.

Zeichnungen

In den Zeichnungen sind ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren sowie verschiedene Ausführungsbeispiele einer Schleifringvorrichtung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 das erfindungsgemäße Verfahren, Fig. 2 bis Fig. 7 verschiedene Ausführungsbeispiele für eine Schleifringvorrichtung.

Beschreibung

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wird in einem ersten Schritt S1 ein Leiterelement in eine Pressform eingesetzt und in einem zweiten Schritt S2 nach dem Verfüllen der Pressform mit einem Verbundwerkstoff das Leiterelement eingepresst.
In Fig. 2a ist ein Schleifring 10 dargestellt, aus dem das Leiterelement 9 ragt. Das Leiterelement 9 ist in Fig. 2a als einadriges Kabel ausgeführt. Wie in Fig. 2b dargestellt ist, erstreckt sich das Leiterelement 9 in Richtung der Rotationsachse 13 des Schleifrings 10.
In ähnlicher Weise ist in Fig. 3a der dortige Schleifring 10 ausgebildet. Das Leiterelement 9 ist hier als Stromschiene 15 ausgeführt. Die Stromschiene 15 ist aus einem Blechteil hergestellt. Um eine Materialschwächung im Querschnitt des Schleifrings 10 möglichst gering zu halten, ist das Leiterelement 9 bzw. die Stromschiene 15 in dem Bereich, in dem diese im Schleifring 10 steckt, kreisringsegmentförmig ausgebildet.
In Fig. 4a ist der Schleifring 10 mit einem ebenfalls als Stromschiene 15 ausgebildeten Leiterelement 9 verbunden. Dieses Leiterelement 9 weist ebenfalls eine kreisringsegmentförmige Form auf und bildet mit der zylinderförmigen Innenfläche des Schleifrings 10 eine gemeinsame Innenoberfläche. Bei dieser Schleifringvorrichtung wird der Kontakt mit nachgeordneten Leiterelementen durch Aufschieben auf diese oder durch Leitkleben hergestellt. Auch ein stoffschlüssiges Kontaktieren durch Schweißen oder Löten ist möglich.
In Fig. 5 ist ein auf dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 4a bzw. 5b basierendes weiteres Ausführungsbeispiel der Schleifringvorrichtung dargestellt, wobei der Schleifring 10 ein Leiterelement 9 in Form eines Ringzylinders aufweist.
In den Fig. 6a und 6b ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Leiterelement 9 in Form einer Litze dargestellt, die wiederum in axialer Richtung aus dem Schleifring 10 herausragt. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist vorgesehen, dass der Schleifring 10 eine ungleichmäßige Wandungsstärke s aufweist. Die Wandungsstärke des Schleifrings 10 ist in dem Bereich, in denen das Leiterelement 9 im Verbundwerkstoff des Schleifrings 10 angeordnet ist, dicker als in den anderen Bereichen. Darüber hinaus hat der Schleifring 10 in seiner Innenkontur eine Fläche 16, die als Verdrehsicherung wirkt.
In Fig. 8 ist eine komplette Schleifringvorrichtung mit zwei Schleifringen 10 angeordnet. Der in Fig. 8 zur Rechten dargestellte Schleifring 10 weist an seiner oberen Seite die bereits erwähnte Verdickung bzw. ungleichmäßige Wandungsstärke auf, in die das Leiterelement 9 gefügt ist. Dadurch, dass die Fügestelle zwischen Leiterelement 9 und Schleifring 10 nach radial innen verlegt ist, kann das Leiterelement 9 leicht unter dem anderen Schleifring 10 hindurchgeführt werden. Der linke Schleifring 10 ist ebenso mit ungleichmäßiger Wandungsstärke s dargestellt, könnte aber auch durch einen Schleifring 10 ersetzt sein, der eine gleichmäßige Wandungsstärke aufweist. In Fig. 8 stehen sich die im Querschnitt in radialer Richtung dickeren Stellen der Schleifringe 10 in radialer Richtung gegenüber.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist vorgesehen, das Leiterelement 9 in den Schleifring 10 durch Lot 18 miteinander zu verbinden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, das Leiterelement 9, ganz besonders in der Ausführung als Stromschiene 15, in den Schleifring 10 mit Leitkleber einzukleben.
Eine weitere zuverlässige Möglichkeit, das Leiterelement mit dem Schleifring zu verbinden, besteht durch eine Schraub-, Niet- oder eine kraftschlüssige Schrumpfverbindung, insbesondere bei größeren Schleifringen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifrings (10) zur Stromversorgung elektrischer Maschinen, insbesondere von Drehstromgeneratoren, wobei der Schleifring (10) aus einem Verbundwerkstoff besteht, der durch einen Pressvorgang verdichtet und verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Pressvorgangs ein Leiterelement (9) eingepresst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterelement (9) ein Draht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterelement (9) eine Stromschiene (15) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (15) an einer Innenseite des Schleifrings (10) angeordnet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (15) zumindest teilweise einen Innenumfang des Rings (10) bedeckt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (15) ein Ring ist.

7. Schleifringvorrichtung zur Stromversorgung elektrischer Maschinen, insbesondere von Drehstromgeneratoren, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schleifring (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche gefertigt ist.

8. Schleifringvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Schleifring (10) eine ungleichmäßige Wandungsstärke hat.

9. Schleifringvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stromversorgung ein weiterer Schleifring (10) vorhanden ist, der ebenfalls eine ungleichmäßige Wandungsstärke aufweist, wobei sich die dickeren Stellen der Schleifringe (10) in radialer Richtung gegenüberstehen.

10. Schleifringvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schleifring durch seine Innenkontur verdrehgesichert ist.