DE212018000320U1

DE212018000320U1 - Schleifring für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE212018000320U1
Application number: DE212018000320.3U
Authority: DE
Original assignee: Eldor Corporation SpA
Current assignee: Eldor Corporation SpA
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2028-09-15
Also published as: CN212676581U; WO2019053642A1; IT201700103344A1

Abstract

Schleifring für eine elektrische Maschine, umfassend:ein röhrenförmiges Isolierungselement (2), das mit einem zylindrischen Körper (3) bereitgestellt ist, der sich entlang seiner eigenen zentralen Achse (A) zwischen einem ersten Endbereich (4a) und einem zweiten Endbereich (4b) erstreckt;zumindest zwei leitfähige Elemente (6), wovon sich jedes von einem ersten Ende (6a), das in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich (4a) des zylindrischen Körpers (3) angeordnet ist, und von einem zweiten Ende (6a), das in Übereinstimmung mit dem zweiten Endbereich (4b) des zylindrischen Körpers (3) angeordnet ist, erstreckt, wobei jedes leitfähige Element (6) zumindest einen Ring (7, 8) umfasst, der an dem ersten Endbereich (4a) des zylindrischen Körpers (3) angebracht ist und das erste Ende (6a) definiert, und wobei ein leitfähiges Kabel (10, 11), das sich zwischen dem Ring (7, 8) und einem freien Ende (10b, 1 1b) ausbildet, nach außen zu dem zweiten Endbereich (4b) des zylindrischen Körpers (3) ausgerichtet ist;dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kabel (10, 11) zumindest einen Kompensationsabschnitt (10c, 11c) für eine Deformation umfasst, der innerhalb des zylindrischen Körpers (3) untergebracht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schleifring für eine elektrische Maschine.
Diese Erfindung hat daher ihre hauptsächliche Anwendung bei der Produktion von elektrischen Maschinen (Drehstromgeneratoren, Riemenstartgeneratoren und elektrische Zugmaschinen), insbesondere von elektrischen Maschinen für Motorfahrzeuge, vorzugsweise vom Typ mit angeregtem Rotor.
Im Stand der Technik werden solche Schleifringe verwendet, um die (feste) Versorgung zur Anregung der (beweglichen) Rotorwicklungen zu ermöglichen, und sind normalerweise aus rohrförmigen Kunststoffelementen hergestellt, typischerweise gegossen, an die die leitfähigen Elemente, die aus einem Paar von Ringen gebildet sind, die in gleitendem Kontakt mit den Bürsten der elektrischen Maschine angeordnet sind, und eine Reihe von leitfähigen Kabeln, die sich zwischen den Ringen und den verbindenden Enden der Windungen erstrecken, gebunden sind.
Eines der wesentlichen Probleme bei der Herstellung solcher Komponenten liegt in der Notwendigkeit, verschiedene Materialen (Kunststoff und Kupfer) miteinander zu kombinieren, um die Stabilität der Baugruppe bei der von dem Drehstromgenerator erreichten Geschwindigkeit und Temperatur zu gewährleisten.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Schleifring für eine elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, der fähig ist, die Nachteile zu überwinden, die mit der vorstehend genannten bekannten Technik verbunden sind.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schleifring für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der einfach in der Herstellung und sehr zuverlässig ist.
Präziser gesagt ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schleifring für eine elektrische Maschine bereitzustellen, wobei es die Geometrie der Komponenten erlaubt, Deformationen aufgrund von einer mechanischen, thermischen oder elektrischen Belastung zu kompensieren.
Diese Aufgaben werden durch einen Schleifring gelöst, der die technischen Merkmale des Schutzanspruchs 1 aufweist, d.h. ein Schleifring, der ein isolierendes Element von einer röhrenförmigen Form umfasst, das mit einem zylindrischen Körper bereitgestellt ist, der sich entlang seiner eigenen zentralen Achse zwischen einem ersten Endbereich und einem zweiten Endbereich erstreckt, zumindest zwei leitfähige Elemente, wovon sich jedes von einem ersten Ende, das in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich des zylindrischen Körpers angeordnet ist, und von einem zweiten Ende, das in Übereinstimmung mit dem zweiten Endbereich des zylindrischen Körpers angeordnet ist, erstreckt, wobei jedes leitfähige Element zumindest einen Ring, der an dem ersten Endbereich des rohrförmigen Körpers angebracht ist und das erste Ende definiert, und ein leitfähiges Kabel (das vorzugsweise einen kreisförmigen oder rechteckigen Abschnitt aufweist), das sich zwischen dem Ring und einem freien Ende erstreckt, das nach außen zu dem zweiten Endbereich des zylindrischen Körpers ausgerichtet ist, umfasst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst jedes Kabel zumindest einen Kompensationsabschnitt für eine Deformation, der innerhalb des zylindrischen Körpers untergebracht ist, um die thermische/mechanische Belastung aufgrund der unterschiedlichen Reaktion der Materialien auf Belastungen zu reduzieren.
Diese und andere Merkmale, zusammen mit den damit verbundenen Vorteilen, werden durch die folgende beispielhafte, also nicht limitierende, Beschreibung von einer bevorzugten, daher nicht ausschließlichen, Ausführungsform eines Schleifringes für eine elektrische Maschine nach dem, was in den beigefügten Figuren gezeigt wird, deutlicher werden, wobei:

- 1 eine schematische geschnittene Ansicht eines Schleifringes für eine elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 eine perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform eines Schleifringes für einen elektrischen Motor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 3 eine längs geschnittene Ansicht des Schleifringes von 2 zeigt.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zeigt Nummer 1 einen Schleifring für eine elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung an.
Dieser Schleifring 1 umfasst ein isolierendes Element 2, von einer rohrförmigen Form, und eine Mehrzahl von leitfähigen Elementen 6.
Das leitfähige Element 2 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
Das leitfähige Element 2 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 3, der eine äußere zylindrische Oberfläche 3a und eine innere zylindrische Oberfläche 3b aufweist.
Die innere zylindrische Oberfläche 3b definiert darin bevorzugt ein Gehäuse, das, in einem montierten Zustand, auf der rotierenden Welle (nicht gezeigt) des Rotors angebracht ist.
Der zylindrische Körper 3 erstreckt sich daher entlang seiner eigenen zentralen Achse „A“, die im Betrieb der Rotationsachse des Rotors entspricht, zwischen einem ersten Endbereich 4a und einem zweiten Endbereich 4b.
Der zweite Endbereich 4b weist in Bezug auf den ersten 4a eine erweiterte Gestalt auf, um den Eingriff auf die rotierende Welle zu erlauben.
Präziser gesagt definiert der zweite Endbereich 4b einen ringförmigen Absatz 5, der in Bezug auf die zentrale Achse „A“ radial außerhalb angeordnet ist.
Vorzugsweise erstrecken sich die leitfähigen Elemente 6 jeweils von einem ersten Ende 6a, das in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich 4a des zylindrischen Körpers 3 angeordnet ist, und von einem zweiten Ende 6b, das in Übereinstimmung mit dem zweiten Endbereich 4b des zylindrischen Körpers 3 angeordnet ist.
Präziser gesagt umfasst jedes leitfähige Element 6 zumindest einen Ring 7, 8, der auf dem ersten Endbereich 4a des zylindrischen Körpers 3 angebracht ist und das erste Ende 6a definiert.
Daher umfasst der Schleifring 1 einen ersten 7 und einen in axialer Folge ausgelegten und Seite an Seite angeordneten zweiten Ring 8, der um den zylindrischen Körper 3 angebracht oder co-gegossen ist, in der Nähe des ersten Endbereichs 4a.
Die Ringe 7, 8 sind koaxial mit dem zylindrischen Körper 3 und weisen eine freigelegte ringförmige Oberfläche 7a, 8a auf, die im Betrieb in gleitendem Kontakt mit den Antriebsbürsten angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der zylindrische Körper 3 in Übereinstimmung mit seinem eigenen ersten Endbereich 4a eine umlaufende Nut oder Aussparung 9 auf, die dazu geeignet ist, den Eingriff der Ringe 7, 8 zu erlauben.
Vorzugsweise weist die Nut oder Aussparung 9 zumindest zwei umlaufende Kanten auf, die jeweils zwei (axial) haltende radiale Absätze 9a der Ringe 7, 8, definieren.
In der bevorzugten Ausführungsform sind die Ringe 7, 8 und der zylindrische Körper co-gegossen. Vorzugsweise umfasst der zylindrische Körper 3 auf diese Weise in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich 4a eine erste und eine zweite Nut 9, die parallel zueinander sind, von denen jede gegenläufig zu dem ersten 7 bzw. dem zweiten Ring 8 geformt ist, um sie jeweils radial und axial unterzubringen und zu sichern.
Zudem umfassen die leitfähigen Elemente 6 zumindest ein Paar von leitfähigen Kabeln (vorzugsweise von einem kreisförmigen oder rechteckigen Abschnitt) 10, 11, wobei sich jedes ausgehend von einem ersten Endbereich 10a, 11a, der an einen entsprechenden Ring 7, 8 gebunden ist (und der das erste Ende 6a des leitfähigen Elements definiert), und von einem zweiten Endbereich 10b, 11b (oder freies Ende), das nach außen zu dem rohrförmigen Körper 2 nahe seinem zweiten Endbereich 4b hervorsteht, erstreckt.
Diese leitfähigen Kabel 10, 11 erstrecken sich nach innen zu dem rohrförmigen Körper 3 zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche 3a und der inneren zylindrischen Oberfläche 3b.
In einer ersten Ausführungsform umfasst der zylindrische Körper zumindest ein Paar von zumindest teilweise axialen Kanälen, die sich zwischen dem ersten Endbereich 4a und dem zweiten Endbereich 4b erstrecken, worin die leitfähigen Kabel 10, 11 untergebracht sind.
Alternativ und bevorzugt sind die leitfähigen Kabel 10, 11 co-gegossen zu dem rohrförmigen Körper 3 und sind komplett in demselben eingebettet.
In Übereinstimmung mit den jeweiligen zweiten Endabschnitten 10b, 11b der Kabel 10, 11 umfassen die leitfähigen Elemente 6 zwei Streifen 12.
Die Streifen 12 sind an dem zweiten Endbereich 10b, 11b (bevorzugt geschweißt) fixiert und so in den zweiten Endbereich 4b des zylindrischen Körpers 3 eingesetzt, um radial hervorzustehen.
Präziser gesagt definieren diese Streifen 12 die radialen Vorsprünge des ringförmigen Absatzes 5.
In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Kabel 10, 11 zumindest einen Kompensationsbereich 10c, 11c für eine Deformation.
Vorteilhaft ist es auf diese Weise möglich, das unterschiedliche Deformationsvermögen des Kabels in Bezug auf das umgebende Kunststoffmaterial zu kompensieren, und so das Auftreten von Rissen in dem zylindrischen Körper 3 zu vermeiden.
In einigen Ausführungsformen umfasst dieser Bereich 10c, 11c zumindest eine Spule oder einen federförmigen Bereich, der es erlaubt, die Deformation des Kabels zu absorbieren.
Bevorzugt, gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst der Schleifring 1 ein Anregungselement 13 für einen Detektionssensor der Anzahl von Umdrehungen und um die zentrale Achse „A“.
Das Anregungselement 13 ist an das isolierende Element gebunden (oder darin integriert). Der Detektionssensor (nicht gezeigt) ist dagegen in Übereinstimmung mit dem fixierten Teil der elektrischen Maschine ausgelegt. Beispielsweise kann der Sensor in dem Stromversorgungsschaltkreis der elektrischen Maschine integriert sein, integral mit dem Gehäuse desgleichen gebildet sein und gemäß dem Prinzip des Hall-Effekts (Hall-Sensor) betrieben werden.
Bevorzugt weist der zylindrische Körper 3 einen geeignet geformten Gehäusesitz zur Unterbringung des Anregungselements 13 auf.
In der bevorzugten Ausführungsform ist das Anregungselement 13 koaxial mit der zentralen Achse „A“ angeordnet, bevorzugt in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich 4a des zylindrischen Körpers 3.
Daher ist der Gehäusesitz bevorzugt durch einen axialen Schlitz oder Aussparung definiert, der in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich 4a entlang der zentralen Achse „A“ gebildet ist.
Bevorzugt ist das Anregungselement 13 definiert durch einen Magneten oder ein magnetisches Element 13a. Bevorzugter weist dieser Magnet oder magnetisches Element 13a eine zylindrische (oder diskoidale) Form auf und ist mit dem Gehäusesitz in Eingriff.
In der gezeigten Ausführungsform ist das Anregungselement 13 an dem zylindrischen Körper 3 (insbesondere in dem Gehäusesitz) durch eine Verklebung gesichert.
Alternativ kann dieses Anregungselement jedoch in einer anderen Weise in dem zylindrischen Körper integriert sein, entweder durch mechanische Interferenz oder z.B. durch co-Gießen.
Diese Erfindung löst die beabsichtigten Aufgaben und erreicht wichtige Vorteile.
Tatsächlich ist es durch die Realisierung des Schleifrings durch das Gießen des isolierenden Körpers um die leitfähigen Elemente, die bereits an dem Kompensationsabschnitt angeordnet und geeignet geformt sind, möglich, die verschiedenen Reaktionen der Materialien auf die thermischen / mechanischen Belastungen zu beheben, was unter anderem die Herstellung des Produkts vereinfacht.

Claims

Schleifring für eine elektrische Maschine, umfassend: ein röhrenförmiges Isolierungselement (2), das mit einem zylindrischen Körper (3) bereitgestellt ist, der sich entlang seiner eigenen zentralen Achse (A) zwischen einem ersten Endbereich (4a) und einem zweiten Endbereich (4b) erstreckt; zumindest zwei leitfähige Elemente (6), wovon sich jedes von einem ersten Ende (6a), das in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich (4a) des zylindrischen Körpers (3) angeordnet ist, und von einem zweiten Ende (6a), das in Übereinstimmung mit dem zweiten Endbereich (4b) des zylindrischen Körpers (3) angeordnet ist, erstreckt, wobei jedes leitfähige Element (6) zumindest einen Ring (7, 8) umfasst, der an dem ersten Endbereich (4a) des zylindrischen Körpers (3) angebracht ist und das erste Ende (6a) definiert, und wobei ein leitfähiges Kabel (10, 11), das sich zwischen dem Ring (7, 8) und einem freien Ende (10b, 1 1b) ausbildet, nach außen zu dem zweiten Endbereich (4b) des zylindrischen Körpers (3) ausgerichtet ist; dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kabel (10, 11) zumindest einen Kompensationsabschnitt (10c, 11c) für eine Deformation umfasst, der innerhalb des zylindrischen Körpers (3) untergebracht ist.
Schleifring nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Körper (3) aus einem Kunststoffmaterial durch Gießen, vorzugsweise durch Einspritzen, hergestellt ist.
Schleifring nach Schutzanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Kabel (10, 11) auf den zylindrischen Körper (3) co-gegossen und komplett in demselben eingesenkt sind.
Schleifring nach irgendeinem der vorherigen Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsabschnitt (10c, 11c) zumindest eine Spule oder einen federförmigen Abschnitt umfasst, der es erlaubt, die Deformation des leitfähigen Kabels (10, 11) zu absorbieren.
Schleifring nach irgendeinem der vorherigen Schutzansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Anregungselement (13) umfasst für einen Detektionssensor der Anzahl von Umdrehungen und/oder einer Winkelposition des Rotors der elektrischen Maschine um die zentrale Achse (A), die an das Isolierungselement (2) gebunden ist.
Schleifring nach Schutzanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungselement (13) koaxial mit der zentralen Achse (A) angeordnet ist.
Schleifring nach Schutzanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungselement (13) bevorzugt in Übereinstimmung mit dem ersten Endbereich (4a) des zylindrischen Körpers (3) angeordnet ist.