DE19953564A1 - Elektromagnetische Drehwicklungskupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung, in welcher eine elektromagnetische Wicklung (2) in einem Rotor (1) angeordnet und von dem Rotor (1) elektrisch isoliert ist. Ein Schleifring (19, 20) ist durch einen Rotor (1) durch einen Schleifringträger (18) getragen und dreht sich zusammen mit dem Rotor (1). Eine Bürste (22, 23) ist durch einen Verdichtervorsprungabschnitt (6a) durch einen Bürstenträger (24) getragen und führt dem Schleifring (19, 20) elektrischen Strom zu. Eine Diode (32) ist in dem Bürstenträger (24) bzw. dem Schleifringträger (18) angeordnet und absorbiert Überspannung, die induziert wird, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) entregt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kupplung zur Verwendung in einem Verdichter einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage.

Die JP-U-1-131028 und JP-U-2-54928 offenbaren eine elektromagnetische Kupplung, bei welcher eine elektromagnetische Wicklung in einem Rotor vorgesehen ist.

In einer derartigen elektromagnetischen Kupplung ist der der elektromagnetischen Wicklung zugeführte Strom hoch, wodurch eine Stoßspannung bzw. Überspannung (Gegenspannung), die induziert wird, wenn die Kupplung entregt wird, ansteigt. Es ist deshalb erforderlich, ein Überspannungsabsorptionselement, wie etwa eine Diode, parallel zu der elektromagnetischen Wicklung zu schalten. Beispielsweise offenbart die JP-A-10- 176726 eine Diode, die zu einer elektromagnetischen Wicklung parallel geschaltet ist.

In der JP-A-10-176726 ist die elektromagnetische Wicklung im Stator jedoch unbeweglich angebracht. Ein Installationsabschnitt, in welchem die Diode installiert ist, ist integral in einer Spule ausgebildet, um welche die Wicklung gewickelt ist, und steht axial in Richtung zur Außenseite des Stators vor. Der Startpunkt und Endpunkt der Wicklung sind elektrisch mit der Diode im Installationsabschnitt verbunden.

Diese Konstruktion, die in der JP-A-10-176726 offenbart ist und für eine elektromagnetische Kupplung mit feststehender Wicklung verwendet wird, kann nicht auf eine elektromagnetische Kupplung mit Drehwicklung bzw. sich drehender bzw. rotierender Wicklung angewendet werden. Wenn die Konstruktion auf eine Drehwicklungskupplung angewendet wird, muß der axial vorstehende Installationsabschnitt an der Außenseite bzw. Außenfläche des Rotors gebildet sein, in welcher die elektromagnetische Wicklung vorgesehen ist. In einer Drehwicklungskupplung dreht sich der vorspringende Installationsabschnitt ebenfalls bzw. würde sich ebenfalls drehen, und es kann nicht ausgeschlossen werden, dass er in Kontakt mit einem Verdichtergehäuse um den Installationsabschnitt herum gelangt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Drehwicklungskupplung zu schaffen, in welcher ein Überspannungsabsorptionselement vorgesehen ist, ohne die axiale Abmessung dieser Kupplung zu vergrößern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2 bzw. 3. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt ist demnach gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schleifring, der sich mit dem Rotor dreht, im Rotor angebracht. Eine elektrischen Strom dem Schleifring zuführende Bürste ist durch einen Bürstenträger getragen, der an einem feststehenden Element fest angebracht ist. Ein Überspannungsabsorptionselement ist in dem Bürstenträger angeordnet.

Wenn auf diese Weise das Überspannungsabsorptionselement in dem Bürstenträger angeordnet ist, ist es nicht erforderlich, einen axial vorstehenden Abschnitt zum Installieren des Überspannungsabsorptionselements zu bilden. Das Überspannungsabsorptionselement kann bereitgestellt werden, ohne die axiale Abmessung der elektromagnetischen Kupplung zu vergrößern, wodurch eine Vergrößerung der elektromagnetischen Kupplung und der Vorrichtung, mit welcher diese verbunden ist, vermieden wird.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Überspannungsabsorptionselement in einem Träger für den Schleifring installiert. Infolge davon ist es ähnlich wie gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, einen axial vorspringenden Abschnitt zum Installieren des Überspannungsabsorptionselements zu bilden. Das Überspannungsabsorptionselement kann ohne vergrößerte axiale Abmessung der elektromagnetischen Kupplung bereitgestellt werden, wodurch eine Vergrößerung der elektromagnetischen Kupplung und der Vorrichtung, mit welcher sie verbunden ist, vermieden wird.

In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Überspannungsabsorptionselement in Anlage an einer elektromagnetischen Wicklung eines Rotors angeordnet. Infolge hiervon ist es ähnlich wie gemäß den ersten und zweiten Aspekten der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, einen axial vorspringenden Abschnitt zum Installieren des Überspannungsabsorptionselements zu bilden. Das Überspannungsabsorptionselement kann damit bereitgestellt werden, ohne die axiale Abmessung der elektromagnetischen Kupplung zu vergrößern, wodurch eine Vergrößerung der elektromagnetischen Kupplung und der Vorrichtung, mit welcher sie verbunden ist, vermieden wird. Da außerdem das Überspannungsabsorptionselement in der Nähe der elektromagnetischen Wicklung angeordnet ist, kann das Überspannungsabsorptionselement direkt mit beiden Enden der elektromagnetischen Wicklung verbunden sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Vorderansicht eines Schleifrings gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Bürstenträgers gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine Rückansicht eines Bürstenträgers gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Diodeninstallationsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 6 eine elektromagnetische Verbindung bzw. ein elektromagnetischer Anschluß in der elektromagnetischen Kupplung gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer elektrischen Verbindung bzw. eines elektrischen Anschlusses in einer Diode gemäß der dritten Ausführungsform,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer vierten Ausführungsform,

Fig. 11 eine Rückansicht eines Bürstenträgers gemäß der vierten Ausführungsform,

Fig. 12 eine Rückansicht eines Bürstenträgers gemäß einer fünften Ausführungsform,

Fig. 13 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer sechsten Ausführungsform,

Fig. 14 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer siebten Ausführungsform, und

Fig. 15 eine Querschnittsansicht einer elektromagnetischen Kupplung gemäß einer achten Ausführungsform.

In der ersten Ausführungsform ist eine elektromagnetische Kupplung an einem Kühlmittelverdichter 5 einer Fahrzeug- Klimaanlage angebracht. Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht dieser elektromagnetischen Kupplung.

Die elektromagnetische Kupplung umfaßt einen Rotor 1, eine elektromagnetische Wicklung 2, eine Reibungsplatte 4, ein Kugellager 7, einen Anker 8 und eine Nabe 11.

Der Rotor 1 umfaßt eine Riemenscheibe 1a, um welche ein mehrstufiger V-Riemen (nicht gezeigt) geführt ist, und der Rotor dreht sich zusammen mit dem Fahrzeugmotor mittels des V- Riemens. Der Rotor 1 besteht aus Magnetmaterial, wie etwa kohlenstoffarmem bzw. weichem Stahl, und er ist im Querschnitt als U-förmiger Doppelring gebildet und weist damit einen inneren zylindrischen Abschnitt 1b, einen äußeren zylindrischen Abschnitt 1c und einen ringartigen konkaven Abschnitt 1d dazwischen auf. Der Rotor 1 legt außerdem eine Reibungsoberfläche 1e an seinem axiale Vorderende fest.

Die elektromagnetische Wicklung 2 ist in dem konkaven Abschnitt 1d des Rotors 1 installiert. Die elektromagnetische Wicklung 2 ist um eine aus (Kunst)harz hergestellte Spule 2a gewickelt und an dem konkaven Abschnitt 1d durch ein Isolationselement 3 befestigt bzw. festgelegt, das aus (Kunst)harz hergestellt ist. Damit dreht sich die elektromagnetische Wicklung gemeinsam mit dem Rotor 1.

Die Reibungsplatte 4 ist aus Magnetmaterial, wie etwa weichem Stahl, hergestellt und als Ring gebildet. Die Reibungsplatte 4 umfaßt mehrere Vorsprünge 4a, die radial einwärts vorstehen, und Vorsprünge 4d, die radial auswärts vorstehen. Die Reibungsplatte 4 ist an den axialen Vorderenden (linkes Ende in Fig. 1) der inneren und äußeren zylindrischen Abschnitte 1b und 1c an diesen Vorsprüngen 4a und 4b befestigt.

Der Verdichter 5 umfaßt ein vorderes Gehäuse 6, das an der elektromagnetischen Kupplung angeordnet ist. Das vordere Gehäuse 6 ist aus Aluminium hergestellt und legt integral einen zylindrischen Vorsprungabschnitt 6a fest, der axial in Vorwärtsrichtung vorsteht. Bei dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Verdichter 5 um einen Kühlmittelverdichter für eine Fahrzeug-Klimaanlage, und es kann sich bei ihm um einen an sich bekannten Taumelplatten-Verdichter, einen Flügelrad- Verdichter, einen Schneckenrad-Verdichter oder dergleichen handeln.

Ein Kugellager 7 ist in den Innenumfang des Rotors 1 eingesetzt. Der Rotor 1 ist drehbar auf dem zylindrischen Vorsprungsabschnitt 6a des vorderen Gehäuses 6 durch das Kugellager 7 getragen. Das Kugellager 7 umfaßt einen äußeren Laufring 7a, der am Innenumfang des Rotors 1 befestigt ist, einen inneren Laufring 7b, der an dem Außenumfang des Vorsprungabschnitts 6a befestigt ist, und Kugeln 7c, die zwischen den äußeren und inneren Laufringen 7a und 7b drehbar getragen sind.

Der Anker 8 ist zur Reibungsfläche 1e des Rotors 1 und der Reibungsplatte 4 weisend mit einem vorbestimmten kleinen Spalt angeordnet. Der Anker 8 ist aus einem Magnetmaterial, wie etwa Eisen, hergestellt und als ringförmige Platte gebildet. Wenn die elektromagnetische Wicklung 4 nicht erregt ist, wird der Anker 8 durch die Federkraft von mehreren Plattenfedern 9 gehalten, um durch bzw. über den vorbestimmten kleinen Spalt von der Reibungsoberfläche 1e des Rotors 1 getrennt bzw. beabstandet zu sein.

Bei den Plattenfedern 9 handelt es sich um lange und dünne Federn. Ein Ende jeder Plattenfeder 9 ist mit dem Anker 8 durch eine Niete 10a verbunden, und ein weiteres Ende dieser Feder ist mit der Nabe 11 durch eine Niete 10b verbunden.

Die Nabe 11 ist aus Eisen hergestellt und umfaßt einen Plattenabschnitt 11a und einen zylindrischen Abschnitt 11b. Ein Anschlagelement 12, das aus elastischem Material, wie etwa Gummi, hergestellt ist, ist an der radial außenliegenden Fläche des Plattenabschnitts 11a angebracht. Wenn die elektromagnetische Kupplung 2 nicht erregt ist, stellt der Anschlag 12 die axiale Position des Ankers 8 ein. Der Anker 8 wird ausgehend von der Rückseite des Plattenabschnitts 11a in Richtung auf den Rotor 1 durch die Dicke des Anschlags 12 derart in axialer Richtung geschoben, dass die Plattenfeder 9 sich elastisch verformt. Dadurch tritt in der Plattenfeder 9 eine Federkraft auf und hält den Anker 8 in der axial vorbestimmten Position, wenn die Kupplung nicht erregt ist.

Der zylindrische Abschnitt 11b der Nabe 11 ist an die Drehwelle 13 des Verdichters 5 mittels Keilverzahnung angeschlossen. Eine Mutter 14 ist auf das Außengewinde 13a am Vorderende der Drehwelle 13 geschraubt, um die Nabe 11 mit der Drehwelle 13 zu verbinden. Eine Lippendichtung 15 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 6 und Drehwelle 13 vorgesehen, um zu verhindern, dass Schmieröl und Kühlmittel in dem Verdichter 5 nach außen auslecken.

Eine Schaltung, welche elektrischen Strom der elektromagnetischen Wicklung 2 zuführt, die sich mit dem Rotor 1 dreht, wird nunmehr erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind ein positiver Schleifring 19, ein negativer Schleifring 20 und Bürsten 22, 23 innerhalb des Verdichtervorsprungabschnitts 6a vorgesehen, um der Wicklung 2 elektrischen Strom zuzuführen.

In dem konkaven Abschnitt 1d des Rotors 1 sind ein Windungsstartanschluß und ein Windungsendanschluß der elektromagnetischen Wicklung 2 in Richtung zur Reibungsfläche 4 (Anker 8) aus der Spule 2a herausgeführt. Eine positive Elektrodenleitung 16 ist mit einem dieser Anschlüsse verbunden, und eine negative Elektrodenleitung 17 ist mit dem anderen Anschluß verbunden. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Leitungen 16 und 17 symmetrisch mit etwa 180° Zwischenräumen in Umfangsrichtung angeordnet.

Ein Schleifringträger 18 ist in dem Rotor 1 vorgesehen. Der Schleifringträger 18 ist aus elektrisch isolierendem Material, wie etwa (Kunst)harz hergestellt und erstreckt sich in radialer Richtung des Rotors 1. Der positive Schleifring 19 und der negative Schleifring 20 sind an dem Schleifringträger 18 angebracht. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Durchmesser des positiven Schleifrings 19 kleiner als der Durchmesser des negativen Schleifrings 20 gewählt. Beide Schleifringe 19 und 20 sind kozentrisch angeordnet und in dem Schleifringträger 18 durch Einsetzen eingeformt.

Ein Außenumfang des Schleifringträgers 18 ist an bzw. in eine konkave Nut (nicht gezeigt) geklebt, die in dem zylindrischen Innenabschnitt 1b des Rotors 1 gebildet ist. Der Schleifringträger 18 ist damit an dem zylindrischen Innenabschnitt 1b befestigt und dreht sich zusammen mit dem Rotor 1.

Beide Schleifringe 19 und 20 bestehen aus leitfähigem Metall, wie etwa Kupfer. Der positive Schleifring 19, der radial einwärts angeordnet ist, umfaßt einen positiven Elektrodenanschluß 19a, und der negative Schleifring 20, der radial auswärts angeordnet ist, umfasst einen negativen Elektrodenanschluß 2a. Die positiven und negativen Elektrodenanschlüsse bzw. die Positiv- und Negativ- Elektrodenanschlüsse 19a und 19b sind integral durch Stanzen oder Pressen in den positiven und negativen Schleifringen 19 und 20 gebildet. Die positiven und negativen Elektrodenanschlüsse 19a und 20a sind symmetrisch mit 180° Zwischenräumen in Umfangsrichtung der Kupplung angeordnet.

Der positive Elektrodenanschluß 19a erstreckt sich radial auswärts ausgehend vom Außenumfang des positiven Anschlagrings 19 und umfaßt integral einen gebogenen Abschnitt 19b, der radial einwärts gebogen an einem Ende verläuft. Das Ende der positiven Elektrodenleitung 16 ist mechanisch mit dem gebogenen Abschnitt 19b verbunden und verlötet. Der positive Elektrodenanschluß 19a ist mechanisch und elektrisch mit der positiven Elektrodenleitung 16 verbunden.

In ähnlicher Weise umfaßt der negative Elektrodenanschluß 20a einen gebogenen Abschnitt 20b. Der gebogene Abschnitt 20b ist ebenfalls mechanisch und elektrisch mit der negativen Elektrodenleitung 17 verbunden. Ein Isolationsmaterial (Isolationslack) ist auf die Oberflächen jeder Verbindung zwischen dem Anschluß 19a, 20a und dem gebogenen Abschnitt 19b, 20b aufgetragen.

Ein zylindrischer Raum 21 ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt 11b der Nabe 11 und der Innenseite bzw. -fläche des Vorsprungsabschnitts 6a gebildet. Die positiven und negativen Bürsten 22 und 23 und der Bürstenträger 24 sind in dem Raum 21 angeordnet.

Fig. 3 und 4 zeigen die Bürsten 22, 23 und den Bürstenträger 24. Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht der Bürsten 22, 23 und des Bürstenträgers 24 in Fig. 1 von links aus gesehen, und Fig. 4 zeigt eine Rückansicht von ihnen in Fig. 1 von rechts aus gesehen. Der Bürstenträger 24 besteht aus elektrischem Isolationsmaterial, wie etwa (Kunst)harz und umfaßt eine ringförmige Bodenfläche 24h. Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt der Bürstenträger 24 zwei im Querschnitt bogenförmige konkave Bürsteninstallationsabschnitte 24a und 24b mit ungefähr 180°- Zwischenräumen in der Umfangsrichtung. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die axialen Abmessungen (Tiefen) der konkaven Bürsteninstallationsabschnitte 24a und 24b im wesentlichen dieselben wie die axiale Länge des Bürstenträgers 24.

Die Bürsten 22 und 23 sind im Querschnitt in Bogenform gebildet und in den konkaven Bürsteninstallationsabschnitten 24a und 24b angeordnet. Die positive Bürste 22 ist in einem konkaven Bürsteninstallationsabschnitt 24a angeordnet und gleitet in axialer Richtung. Eine Schraubenfeder 25 ist zwischen dem rückwärtigen Ende der positiven Bürste 22 und der Bodenfläche bzw. -seite des konkaven Bürsteninstallations­ abschnitts 24a vorgesehen, um die Bürste 22 in Vorwärtsrichtung zu drängen bzw. zu spannen. Das Vorderende der positiven Bürste 22 ist damit gegen den positiven Elektrodengleitring 19 durch die Federkraft der Schraubenfeder 25 vorgespannt.

Die negative Bürste 23 ist in dem konkaven Bürsteninstallationsabschnitt 24b vorgesehen, um in axialer Richtung zu gleiten. Eine Schraubenfeder 26 ist zwischen dem rückwärtigen Ende der negativen Bürste 23 und der Bodenfläche des konkaven Bürsteninstallationsabschnitts 24b vorgesehen, um die Bürste 23 in Vorwärtsrichtung zu drängen. Das Vorderende der negativen Elektrodenbürste 23 ist gegen den negativen Elektrodengleitring 20 durch die Federkraft der Schraubenfeder 26 vorgespannt.

Der Bürstenträger 24 weist zwei Vorsprünge 24f und 24g auf, die sich in radialer Richtung über die Länge des Bürstenträgers 24 erstrecken, und zwar an der Außenseite, wo die konkaven Bürsteninstallationsabschnitte 24a und 24b gebildet sind. Die Vorsprünge 24f und 24g sind symmetrisch mit 180°-Zwischenräumen in Umfangsrichtung gebildet. Der Vorsprungabschnitt 6a weist zwei Nuten 6b und 6c an der Innenseite auf, in welche die Vorsprünge 24f, 24g angeordnet sind. Auf diese Weise ist der Bürstenträger 24 in Umfangsrichtung relativ zur Innenseite des Bürstenabschnitts 6b positioniert.

Die positive Leitung 27 und die negative Leitung 28 sind elektrisch mit der positiven Elektrodenbürste 22 bzw. der negativen Bürste 23 verbunden. Jedes der anderen Enden der Leitungen 27 und 28 erstreckt sich wie in Fig. 4 gezeigt, in Richtung auf den Verdichter 5 durch ein Loch 24d, 24c der Bodenseite der konkaven Bürsten des konkaven Bürsteninstallationsabschnitts 24a und 24b.

Ein positives Segment 29 und ein negatives Segment 30 sind integral in die Bodenfläche 24h des Bürstenträgers 24 eingeformt. Beide Segmente 29 und 30 bestehen aus leitfähigem Metall, wie etwa Kupfer, Aluminium oder dergleichen, und sie sind zu beiden Seiten der Bodenoberfläche 24h freigelegt. Das heißt, die Segmente 29 und 30 sind zu der Seite der Bürsten 22, 23 hin, wie in Fig. 3 gezeigt, und die Seite des Kompressors 5, wie in Fig. 4 gezeigt, freigelegt.

Die Segmente 29 und 30 sind, wie in Fig. 3 gezeigt, relativ nahe zueinander angeordnet, jedoch mit einem vorbestimmten Spalt G zwischen ihnen, um relativ zueinander eine elektrische Isolation zu erhalten. Das positive Segment 29 umfaßt einen ersten gebogenen Abschnitt 29a auf der Seite des Verdichters 5. Der erste gebogene Abschnitt 29a ist mechanisch und elektrisch mit dem anderen Ende der positiven Leitung 27 verbunden und verlötet.

In ähnlicher Weise umfaßt das negative Segment 30 einen ersten gebogenen Abschnitt 30a zum Verdichter 5. Der erste gebogene Abschnitt 30a ist mechanisch und elektrisch mit dem anderen Ende der negativen Leitung 28 verbunden und verlötet.

Das positive Segment 29 umfaßt außerdem einen zweiten gebogenen Abschnitt 29b (siehe Fig. 3) auf Seiten der Bürsten 22, 23. Der zweite gebogene Abschnitt 29b ist mechanisch und elektrisch mit einer Leitung 31 verbunden und verlötet, um mit einer externen Steuerschaltung (siehe Fig. 6) in Verbindung zu gelangen. Die Leitung 31 erstreckt sich durch ein Loch 24e des Bodenabschnitts 24h des Bürstenträgers 24 und zu dem Kompressor 5 hin.

Das negative Segment 30 umfaßt außerdem einen zweiten gebogenen Abschnitt 30b mit flacher Seite zum Kompressor 5 des Bodenabschnitts 24h des Bürstenträgers 24 hin. Die flache Seite des gebogenen Abschnitts 30b befindet sich in Preßkontakt mit der Außenfläche des Kompressors 5 derart, daß das negative Segment 30 direkt auf einer Fahrzeugkarosserie durch das vordere Gehäuse 6, das aus Metall (Aluminium) gebildet ist, im Massekontakt steht.

Eine Diode 32 ist auf der Seite des Verdichters 5 des Bodenabschnitts 24h vorgesehen, um Überspannung zu absorbieren. Ein konkaver Abschnitt 33 ist zwischen den ersten gebogenen Abschnitten 29a und 30a im Bodenabschnitt 24h zum Halten der Diode 32 gebildet. Der konkave Abschnitt 33 ist ausgebildet, um die zylindrische Diode 32 zu halten und er hat eine Breite, die geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser der Diode 32. Die Diode 32 ist deshalb, wie in Fig. 5 gezeigt, im konkaven Abschnitt 33 preßinstalliert.

Eine negative Leitung 32b der Diode 32 ist mechanisch und elektrisch mit der positiven Leitung 27 am gebogenen Abschnitt 29a verbunden und in ähnlicher Weise ist die positive Leitung 32a der Diode 32 mit der negativen Leitung 28 an dem gebogenen Abschnitt 30a verbunden. Elektrisch isolierendes Material, wie etwa Isolationslack, ist auf jede Verbindungsoberfläche des gebogenen Abschnitts 29a, 29b und 30a aufgetragen, nachdem die Komponenten miteinander verbunden wurden, um elektrische Isolation bereitzustellen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Diode 32 parallel zu der elektromagnetischen Wicklung 2 derart geschaltet, daß ihre Polarität entgegengesetzt zur Polarität der Wicklung 2 ist, um die Überspannung zu absorbieren, die induziert wird, wenn die Wicklung 2 entregt wird. Die positive Leitung 32a der Diode 32 ist deshalb mit dem negativen Segment 30 verbunden und die negative Leitung 32b ist mit dem positiven Segment 29 verbunden.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die positive Leitung 31 mit einer Fahrzeugbatterie 36 durch ein Relais 35 verbunden, welches durch eine Steuerschaltung 34 der Klimaanlage gesteuert ist.

Die Arbeitsweise der vorstehend erläuterten elektromagne­ tischen Kupplung wird nunmehr erläutert.

Der Rotor 1 ist drehbar auf dem Außenumfang des Vorsprung­ abschnitts 6a durch das Lager 7 getragen bzw. gehaltert. Wenn der (nicht gezeigte) Fahrzeugmotor sich dreht, wird deshalb seine Drehkraft auf die Riemenscheibe 1a durch den V-Riemen übertragen, und der Rotor 1 und die elektromagnetische Wicklung 2 drehen sich.

Die Leitungen 16 und 17, der Schleifringträger 18 und die Schleifringe 19 und 20 drehen sich bei Drehung des Rotors 1 und der elektromagnetischen Wicklung 2. Im Gegensatz hierzu sind die Bürsten 22 und 23, der Bürstenträger 24 und die Wicklungsfedern 25 und 26 fest mit dem Vorsprungabschnitt 6a verbunden und drehen sich nicht. Die Vorderseiten der Bürsten 22 und 23 befinden sich in Preßkontakt mit den sich drehenden Gleitringen 19 und 20 durch die Federkraft der Wicklungsfedern 25 und 26 und gleiten relativ zu den Schleifringen 19 und 20.

Wenn die Steuerschaltung 24 das Relais 35 schließt, damit der Verdichter 5 betrieben wird, wird die elektrische Spannung der Fahrzeugbatterie 36 auf die elektromagnetische Wicklung 2 durch die elektrische Versorgungsschaltung aufgeprägt, und elektrischer Strom wird der Wicklung 2 zugeführt. Der Anker 8 wird daraufhin magnetisch an die Reibungsoberfläche 1e des Rotors 1 und die Reibungsplatte 4 gegen die axiale elastische Kraft (in Fig. 1 nach links) der Plattenfeder 9 angezogen.

Infolge davon drehen sich der Rotor 1, der Anker 8, die Plattenfeder 9 und die Nabe 11 gemeinsam. Die Drehung des Rotors 1 wird auf die Drehwelle 13 durch die Nabe 11 übertragen und der Verdichter 5 arbeitet.

Um den Betrieb des Verdichters 5 anzuhalten bzw. zu beenden, öffnet die Steuerschaltung 34 das Relais 35, um die elektromagnetische Wicklung 2 zu entregen. Infolge davon trennt die axiale elastische Kraft der Plattenfeder 9 den Anker 8 von der Reibungsoberfläche 1e des Rotors 1 und der Reibungsplatte 4, wodurch der Rotor 1 von der Welle 13 des Verdichters 5 getrennt wird. Infolge davon wird der Betrieb des Verdichters 5 unterbrochen.

Wenn die elektromagnetische Wicklung 2 entregt wird, wird eine Überspannung (Gegenspannung) aufgrund der Reaktanz der Wicklung 2 induziert. Die Überspannung entlädt sich jedoch durch die Diode 32, wodurch die Überspannung absorbiert wird. Ein geeigneter Widerstand kann in Reihe zur Diode 32 geschaltet sein, um das Ausrücken der elektromagnetischen Kupplung zu verbessern.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist die Diode 32 in dem konkaven Abschnitt 33 installiert, der in dem Bürsterträger 24 gebildet ist. Die axiale Abmessung der elektromagnetischen Kupplung ist deshalb trotz Hinzufügen der Diode 32 nicht vergrößert. Der Bürstenträger 24 ist am vorderen Gehäuse 6 fixiert. Die Diode 32 dreht sich nicht und kontaktiert damit nicht das Verdichtergehäuse 6.

Bei der in Fig. 7 gezeigten zweiten Ausführungsform ist ein konkaver Abschnitt 37 an der Seitenwand (Bürstenseitenwand) der Bodenfläche 24h des Bürstenträgers 24 gebildet. Die Diode 32 ist in dem konkaven Abschnitt 37 durch Pressen eingesetzt.

Die Diode 32 ist in der Umfangsmitte zwischen den Bürsten 22 und 23 angeordnet, um zu verhindern, daß die Diode 32 die Wicklungsfedern 25 und 26 kontaktiert.

Bei der in Fig. 8 gezeigten dritten Ausführungsform ist ein konkaver Abschnitt 38 an der Außenwand des Bürstenträgers 24 gebildet, um zur Innenseite des Vorsprungabschnitts 6a zu weisen. Die Diode 32 ist in dem konkaven Abschnitt 38 durch Pressen eingesetzt. Wie bei der zweiten Ausführungsform ist die Diode 32 in der Umfangsmitte zwischen den Bürsten 22 und 23 angeordnet.

Fig. 9 zeigt eine elektrische Leitungsauslegung für die Diode 32 bei der dritten Ausführungsform. Ein Loch 39, durch welche die Leitungen 32a und 32b der Diode 32 verlaufen, ist radial in der Außenwand des Bürstenträgers 24 gebildet. Die positiven und negativen Segmente 29 und 30 sind in den Bodenabschnitt 24h der Bürste 24 eingeformt. Die Segmente 29, 30 umfassen innere gebogene Abschnitte 29c, 30c und äußere gebogene Abschnitte 29d, 30d. Leitungen 32a, 32b der Diode 32 sind mit den inneren gebogenen Abschnitten 29c, 30c verbunden.

Leitungen 27, 28 von den Bürsten 22, 23 sind mit den äußeren gebogenen Abschnitten 29d, 30d verbunden.

Bei der in Fig. 10 und 11 gezeigten vierten Ausführungsform ist die Diode 32 in dem Schleifringträger 18 getragen. Fig. 10 zeigt eine Querschnittsansicht der elektromagnetischen Kupplung in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform und Fig. 11 zeigt eine Vorderansicht des Schleifringträgers 18 in Fig. 10 von links aus gesehen. Wie vorstehend erläutert, sind die positiven und negativen Schleifringe 19, 20 in den Schleifringträger 18 eingeformt. Der positive Schleifring 19 umfaßt integral einen positiven Elektrodenanschluß 19a und der negative Schleifring 20 umfaßt integral einen negativen Elektrodenanschluß 20a.

Ein konkaver Abschnitt 40, in welchen die Diode 32 eingesetzt ist, ist auf der Vorderseite bzw. der Stirnseite gebildet, d. h. der Seite des Ankers 8 des Schleifringträgers 18. Der konkave Abschnitt 40 ist, wie in Fig. 11 gezeigt, zentral zwischen dem positiven Elektrodenanschluß 19a und dem negativen Elektrodenanschluß 20a angeordnet, die unter 180°- Zwischenräumen angeordnet sind. Die Diode 32 ist in den konkaven Abschnitt 40 preßeingesetzt.

Die positive Leitung 32a der Diode 32 ist mit dem gebogenen Abschnitt 20b des negativen Elektrodenanschlusses 20a verbunden, und die negative Leitung 32b der Diode 32 ist mit dem gebogenen Abschnitt 19b des positiven Elektrodenanschlusses 19a verbunden. Beide Leitungen 32a und 32b der Diode 32 sind mechanisch und elektrisch mit den gebogenen Abschnitten 19b und 20b verbunden und außerdem sind die Leitungen 16 und 17 mit den gebogenen Abschnitten 19b und 20b verbunden.

Bei der in Fig. 12 gezeigten fünften Ausführungsform sind die Leitungen 32a und 32b der Diode 32 direkt elektrisch mit den Schleifringen 19 und 20 verbunden. Das heißt, die Leitungen 32a und 32b sind nicht mit den Anschlüssen 19a und 20a verbunden.

Der Schleifringträger 18 umfaßt Löcher, durch welche die Leitungen 32a und 32b hindurchtreten. Die positive Leitung 32a durchsetzt ein Loch und ist elektrisch an den negativen Schleifring 20 geschweißt. Die negative Leitung 32b durchsetzt ein anderes Loch und ist elektrisch mit dem positiven Schleifring 19 verbunden. Elektrisch isolierendes Material ist um die Verbindungspunkte der Leitungen 32a und 32b aufgetragen, um sie von der Außenseite elektrisch zu isolieren.

Bei der in Fig. 13 gezeigten sechsten Ausführungsform ist die Diode 32 in der Nähe der elektromagnetischen Wicklung 2 in dem Rotor 1 angeordnet.

Die Windungsstart- und die Windungsendanschlüsse der elektromagnetischen Wicklung 2 sind an dem Anker 8 der Spule 2a positioniert. Die Spule 2a umfaßt einen konkaven Abschnitt 41, in welchem die Diode 32 an dem Anker 8 installiert ist. Die Diode 32 ist in den konkaven Abschnitt 41 preßeingesetzt.

Die Leitungen 32a und 32b der Diode 32 lassen sich problemlos an die Windungsstart- und -endanschlüsse der Wicklung 2 löten, weil die Anschlüsse benachbart zueinander angeordnet sind. Die Leitungen 32a und 32b, die Windungsstart- und -endanschlüsse und die Leitungen 16 und 17 zu den Schleifringen sind ebenfalls bzw. gleichzeitig angeschlossen bzw. verbunden.

Wie in Fig. 13 gezeigt, ist der positive Elektrodenanschluß 19a, der getrennt ist von dem positiven Schleifring 19, in dem Schleifringträger 18 vorgesehen. Die positive Leitung 16, die mit der Wicklung 2 verbunden ist, ist elektrisch mit dem positiven Elektrodenanschluß 19a verbunden. Der positive Elektrodenanschluß 19a steht elektrisch in Preßkontakt mit dem positiven Schleifring 19. In ähnlicher Weise ist der negative Elektrodenanschluß 20a, der getrennt vom positiven Schleifring 20 ist, in dem Schleifringträger 18 vorgesehen. Die negative Leitung 17 ist elektrisch mit dem negativen Schleifring 20 durch den negativen Elektrodenanschluß 20a verbunden. Auf diese Weise können gemäß der vorliegenden Erfindung die Leitungen 16 und 17 mit den Schleifringen 19 und 20 unter Verwendung der Anschlüsse 19a und 20a getrennt von den Schleifringen 19 und 20 verbunden werden.

Bei der in Fig. 14 gezeigten siebten Ausführungsform ist ein konkaver Abschnitt 42, in welchem die Diode 32 installiert ist, auf der Vorderseite (der Seite des Ankers 8) der inneren Peripherie bzw. des inneren Umfangs der Spule 2a gebildet. Die Diode 32 ist in dem konkaven Abschnitt 42 preßeingesetzt.

Bei der in Fig. 15 gezeigten achten Ausführungsform ist ein konkaver Abschnitt 43, in welchem die Diode 32 installiert ist, auf der Vorderseite (der Seite des Ankers 8) des Außenumfangs der Spule 2a installiert. Die Diode 32 ist in dem konkaven Abschnitt 43 preßeingesetzt.

Wie bei den erläuterten sechsten bis achten Ausführungsformen kann die Diode 32 in mehreren Positionen in der Nähe der elektromagnetischen Wicklung 2 angeordnet sein.

Es sind verschiedene Modifikationen möglich.

Die Bürsten 22 und 23 müssen keine im Querschnitt bogenförmige Gestalt aufweisen, sondern können alternativ eine andere Form haben. Die Bürsten 22 und 23 müssen nicht symmetrisch mit 180°-Zwischenräumen angeordnet sein, sondern können alternativ in einer beliebigen Position angeordnet sein.

In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf eine elektromagnetische Drehwicklungskupplung angewendet, bei welcher die elektromagnetische Wicklung 2 in den Rotor 1 vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung kann jedoch alternativ auf andere elektromagnetische Drehwicklungskupplungen angewendet sein. Bei einer weiteren Kupplungsart ist die elektromagnetische Wicklung 2, die in der Nabe 11 vorgesehen ist, mit der Drehwelle 13 des Verdichters 5 verbunden. Der Anker 8 ist mit dem Rotor 1 durch die Plattenfeder 9 verbunden. Der Anker 8 ist mit der Nabe 11 durch die elektromagnetische Kraft der Wicklung 2 verbunden. Die Drehung des Rotors 1 wird auf die Drehwelle 13 durch bzw. über den Anker 8 und die Nabe 11 übertragen.

Die Positionen der positiven und negativen Elektrodenelemente bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen können in bezug aufeinander ausgetauscht sein.

Die Auslegung bzw. Konstruktion der elektrischen Schaltung zum Zuführen von Strom zu der elektromagnetischen Wicklung 2 ist nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschränkt.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen sind die Leitungen an die Anschlüsse 19a, 20a, 29 und 30 gekrimpt und gelötet. Alternativ können die Leitungen ausschließlich gekrimpt oder ausschließlich angelötet oder mit den Anschlüssen 19a, 20, 29 und 30 verschmolzen sein.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist die Diode 32 als Überspannungsabsorptionselement genutzt. Alternativ kann ein anderes Element als Überspannungsabsorptionselement anstelle der Diode 32 verwendet werden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen dreht sich der Schleifring und die Bürsten stehen fest. Alternativ kann die Kupplung sich drehende Bürsten und feststehende Schleifringe aufweisen.

Claims (13)

1. Elektromagnetische Kupplung, aufweisend:
Einen Rotor (1),
eine elektromagnetische Wicklung (2),
einen Anker (8), der wahlweise mit dem Rotor (1) gekoppelt ist, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) erregt ist,
wobei die elektromagnetische Wicklung (2) zur Drehung entweder mit dem Rotor (1) oder dem Anker (8) gekoppelt ist,
ein feststehendes Element (7b),
einen Schleifringträger (18), der entweder am drehenden Abschnitt (1, 2, 8) oder dem feststehenden Element (7b) befestigt ist,
einen Schleifring (19, 20), der an dem Schleifringträger (18) angebracht ist,
einen Bürstenträger (24), der an dem anderen Teil, dem Drehabschnitt (1, 2, 8) bzw. dem feststehenden Element (7b) befestigt ist,
eine Bürste (22, 23), die an dem Bürstenträger (24) angebracht ist und dem Schleifring (19, 20) elektrischen Strom zuführt, und
ein Überspannungsabsorptionselement (32), das entweder im Bürstenträger (24) oder dem Schleifringträger (18) angeordnet ist, wobei das Überspannungsabsorptionselement (32) eine Überspannung absorbiert, die induziert wird, wenn die elektromagnetische Kupplung entregt wird.

2. Elektromagnetische Kupplung, aufweisend:
Einen Rotor (1),
eine elektromagnetische Wicklung (2), die in dem Rotor (1) angeordnet ist,
einen Anker (8), der wahlweise mit dem Rotor (1) gekoppelt ist, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) erregt ist, ein feststehendes Element (7b),
einen Schleifring (19, 20), der sich mit dem Rotor (1) dreht,
einen Schleifringträger (18), der an dem Rotor (1) befestigt ist und den Schleifring (19, 20) trägt, eine Bürste (22, 23), die dem Schleifring (19, 20) elektrischen Strom zuführt,
einen Bürstenträger (24), der an dem feststehenden Element (7b) befestigt ist und die Bürste (22, 23) trägt, und ein Überspannungsabsorptionselement (32), welches in dem Bürstenträger (24) angeordnet ist, wobei das Überspannungsabsorptionselement (32) eine Überspannung absorbiert, welche induziert wird, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) entregt wird.

3. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 2, wobei der Bürstenträger (24) zwischen einem Innenumfang eines zylindrischen Vorsprungabschnitts (6a), der vom Gehäuse (6) einer Drehmaschine (5) axial vorsteht, und einer Drehwelle (13) der Drehmaschine (5) angeordnet ist.

4. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 2, wobei der Bürstenträger (24) einen konkaven Abschnitt (33, 37, 38) umfaßt, und
das Überspannungsabsorptionselement (32) an dem konkaven Abschnitt (33, 37, 38) angebracht ist.

5. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 2, wobei die Bürste (22, 23) eine positive Bürste (22) mit einer positiven Leitung (27) und eine negative Bürste (23) mit einer negativen Leitung (28) umfaßt,
der Bürstenträger (24) ein positives Segment (29) aufweist, mit welchem die positive Leitung (27) verbunden ist, und ein negatives Segment (30), mit welchem die negative Leitung (28) verbunden ist, und
das Überspannungsabsorptionselement (32) eine positive Leitung (32a) umfaßt, die mit dem negativen Segment (30) verbunden ist, und eine negative Leitung (32b), die mit dem positiven Segment (29) verbunden ist.

6. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 1, wobei das Überspannungsabsorptionselement (32) eine Diode (32) ist.

7. Elektromagnetische Kupplung zur Übertragung von Drehkraft auf eine Drehwelle (13) einer Drehmaschine (5), aufweisend:
Einen Rotor (1),
eine elektromagnetische Wicklung (2), die in dem Rotor (1) angeordnet ist,
einen Anker (8), der wahlweise mit dem Rotor (1) verbunden ist, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) erregt ist, ein feststehendes Element (7b),
einen Schleifring (19, 20), der sich mit dem Rotor (1) dreht,
einen Schleifringträger (18), der fest am Rotor (1) angebracht ist und den Schleifring (19, 20) trägt, eine Bürste (22, 23), die dem Schleifring (19, 20) elektrischen Strom zuführt,
einen Bürstenträger (24), der an dem feststehenden Element (7b) befestigt ist und die Bürste (22, 23) trägt, und
ein Überspannungsabsorptionselement (32), welches in dem Schleifringträger (18) angeordnet ist, wobei das Überspannungsabsorptionselement (32) Überspannung absorbiert, die induziert wird, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) entregt wird.

8. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 7, wobei der Schleifringträger (18) ringförmig und zwischen einem Innenumfang des Rotors (1) und einem Außenumfang der Drehwelle (13) angeordnet ist.

9. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 7, wobei
der Schleifring (19, 20) einen positiven Schleifring (19) und einen negativen Schleifring (20) umfaßt,
der Schleifringträger (18) einen positiven Elektrodenanschluß (19a), der mit dem positiven Schleifring (19) verbunden ist, und einen negativen Elektrodenanschluß (20a), der mit dem negativen Schleifring (20) verbunden ist, umfaßt,
die elektromagnetische Wicklung (2) eine positive Elektrodenleitung (16), die mit dem positiven Elektrodenanschluß (19a) verbunden ist und eine negative Elektrodenleitung (17) umfaßt, die mit dem negativen Elektrodenanschluß (20a) verbunden ist, und
das Überspannungsabsorptionselement (32) eine positive Leitung (32a), die mit dem negativen Elektrodenanschluß (20a) verbunden ist, und eine negative Leitung (32b) umfaßt, die mit dem positiven Elektrodenanschluß (19a) verbunden ist.

10. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 7, wobei
der Schleifringträger (18) einen konkaven Abschnitt (40) umfaßt, und
das Überspannungsabsorptionselement (32) in dem konkaven Abschnitt (40) angebracht ist.

11. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 7, wobei das Überspannungsabsorptionselement (32) eine Diode (32) ist.

12. Elektromagnetische Kupplung zum Übertragen von Drehkraft von einer Drehwelle (13) auf eine Drehmaschine (5), aufweisend:
Einen Rotor (1),
eine elektromagnetische Wicklung (2), die in dem Rotor (1) angeordnet ist,
einen Anker (8), der wahlweise mit dem Rotor (1) verbunden ist, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) erregt ist,
ein feststehendes Element (7b), das mit der Drehmaschine (5) fest verbunden ist,
einen Schleifring (19, 20), der sich mit dem Rotor (1) dreht,
einen Schleifringträger (18), der an dem Rotor (1) befestigt ist und den Schleifring (19, 20) trägt,
eine Bürste (22, 23), die dem Schleifring (19, 20) elektrischen Strom zuführt,
einen Bürstenträger (24), der an dem feststehenden Element (7b) befestigt ist und die Bürste (22, 23) trägt, und
ein Überspannungsabsorptionselement (32), das in Anlage an der elektromagnetischen Wicklung (2) in dem Rotor (1) angeordnet ist, wobei das Überspannungsabsorptionselement (32) eine Überspannung absorbiert, welche induziert wird, wenn die elektromagnetische Wicklung (2) entregt wird.

13. Elektromagnetische Kupplung nach Anspruch 12, wobei
die elektromagnetische Wicklung (2) um eine aus (Kunst)harz hergestellten Spule (2a) gewickelt ist,
wobei die Spule (2a) einen konkaven Abschnitt (41, 42, 43) umfaßt, und
das Überspannungsabsorptionselement (32) in dem konkaven Abschnitt (41, 42, 43) vorgesehen ist.