JP4741665B2 - 電気機械のロータのためのスリップリング構成群、スリップリング構成群を備えた電気機械、ならびにスリップリング構成群を製作する方法 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、電気機械のロータのためのスリップリング構成群、本発明によるスリップリング構成群を備えた電気機械、ならびにスリップリング構成群を製作する方法に関する。この種の公知のスリップリング構成群は一般に２つのスリップリングからなる。スリップリングは絶縁材からなるホルダにより支持される。両スリップリングはそれぞれ１つの電気的な接続導体に接続されている。接続導体の端部を介して、ロータの界磁コイルのそれぞれ１つの端部が固定可能である。この種のスリップリング構成群は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３８４３６号明細書から公知である。

この種のかつ類似のスリップリング構成群の使用時、しかし、車両メーカーにより変更される駆動材料、例えばリブドベルト（Ｖｉｅｌｋｅｉｌｒｉｅｍｅｎ）のための新規の材料との関連で、この種のスリップリング構成群が設けられている三相交流発電機におけるこれまで未知の問題が浮上する。

１つの現象はその際、ロータの回転運動時に高い静電圧が形成されることである。この静電圧は無規定の限界を超えると突然放電し、電子的な構成部品、例えば界磁コイルのためのレギュレータを損傷するか、またはそれどころか破壊してしまう。この電圧発生の原理は、公知の「ファンデグラーフ形高電圧発生装置（Ｖａｎ−ｄｅ−Ｇｒａａｆ−Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）」に相当する。

この問題を解決するために、既に種々異なる試みがなされている。例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１１８００４号明細書は、例えば絶縁材からなるホルダの導電性のコーティングにより、静電圧を電磁石の鉄部分からマイナススリップリングを介して電気機械の電気的なアースへと導出しようとするシステムを示している。そこに開示された解決策の場合、界磁コイルの申し分のない機能がスリップリング構成群の取り付け後および接続後にもはや確実にはまたはまったく検査され得ないという欠点を有している。このことは、これが未検査のもしくは検査不能なロータに関して場合によっては認識されていない欠陥を有しており、とうに不良品であるにもかかわらず、コストのかかる製作プロセスで引き続き加工され続けるということを結果として伴う。

発明の利点
主請求項の特徴を備えた本発明によるスリップリング構成群は、第１の接続線路からスリップリング構成群の表面への直接的な電気的な接続部を形成する別の成形される導体により、ランナの界磁コイルの高電圧検査が実施され得るという利点を有している。この高電圧検査は製作中にも試験後にも、「ランナアース（Ｌａｅｕｆｅｒｍａｓｓｅ）」、すなわちランナもしくはロータの磁性部分への短絡に関する巻線の検査のために役立つ。

従属請求項に記載の手段により、主請求項に係るスリップリング構成群の有利な構成が可能である。例えば、前記別の成形される導体が、別個の構成部品として、少なくとも１つの第１の接続導体に載設されていると有利である。また、前記別の成形される導体が、少なくとも１つの第１の接続導体に一体成形されていると有利である。また、当該スリップリング構成群が回転軸線を有しており、かつ前記別の成形される導体がその材料の一部領域で前記接続導体のアンダカットに係合し、これにより前記別の成形される導体が半径方向外側に向かってその位置に固定されていると有利である。また、前記別の成形される導体が、１Ｅ５Ωｃｍ〜１Ｅ１２Ωｃｍの伝導性を有していると有利である。また、前記別の成形される導体が、前記第１のスリップリングと、前記接続導体の、第１のスリップリングとは反対側の端部との間に配置されていると有利である。また、前記第１のスリップリングが、前記接続導体の、第１のスリップリングとは反対側の端部と、前記別の成形される導体との間に配置されていると有利である。また、前記別の成形される導体が、前記接続導体よりも高い比電気抵抗、しかし前記絶縁材よりは低い比電気抵抗を有していると有利である。また、前記別の成形される導体が、導電性のポリマー複合材料からなると有利である。また、前記別の成形される導体が、前記接続導体を実質的にＵ字形に包囲するもしくは前記接続導体の全横断面を包囲すると有利である。また、前記第１の接続導体が、前記別の成形される導体により軸方向の区分で覆われており、かつそこで前記第１の接続導体が、当該スリップリング構成群の絶縁材により少なくとも部分的に包囲されており、該絶縁材の周方向の幅が、前記別の成形される導体の周方向の幅よりも大きいと有利である。また、前記別の成形される導体がその軸方向の位置およびその角度位置で、スリップリング構成群が同じ軸方向の位置の別の角度位置で有するよりも大きな、スリップリング構成群の半径を規定すると有利である。

さて、別の成形される導体が、別個の構成部品として、少なくとも１つの第１の接続導体に載設されているようにすると、これに関連する前製作は、具体的な、正確に寸法設定される構成部品が前製作されることができ、この構成部品から本質的な公差変動が生じず、これによりこの別個の構成部品が、第１の接続導体からスリップリング構成群の表面への確実かつ正確な電気的な接続部を形成するという利点を有している。別の成形される導体を少なくとも１つの第１の接続導体上への一体成形により形成すると、この別の成形される導体の射出成形による被着により、やはり正確な別の成形される導体が形成される。この成形される導体は高品質かつ精緻である。

別の成形される導体が、アンダカットを形成し、接続導体のアンダカットに係入する材料領域を有していると、特に別個の構成部品としての構成において、確実な半径方向の位置が達成される。

別の成形される導体が界磁巻線の短絡を惹起しないように、この別の成形される導体は、１Ｅ５Ωｃｍ〜約１Ｅ１２Ωｃｍの伝導性を有している。このことは、静電荷を回避するために十分に高い電流を許可する。同時に、界磁電流に対する影響は最小限であり、是認可能である。

別の成形される導体が、第１のスリップリングと、接続線路の、第１のスリップリングとは反対側の端部との間に配置されると、組み立てられた状態で、成形される導体をころがり軸受のインナレースにコンタクト形成し、これにより静電荷を磁性部分からその軸、軸受のインナレース、成形される導体および接続導体を介して導出することが可能である。この配置は、冒頭で引用した背景技術に記載されているようなコンパクトジェネレータの一般的な配置（複流のランナ）を顧慮する。第１のスリップリングが、接続線路の、第１のスリップリングとは反対側の端部と、別の成形される導体との間に配置されている場合、この配置は、スリップリングが支持軸受もしくはころがり軸受とランナの磁性部分との間に配置されているコンパクトジェネレータの別のバリエーションの構造形式に相当する。ここでも、成形される導体を介したころがり軸受のインナレースへの電荷の導出が可能である。

別の成形される導体が、接続導体よりも高い比電気抵抗、しかし絶縁材よりは低い比電気抵抗を有していると、このことから、静電荷の導出のための一義的な経路もしくは道程が生じる。

成形される導体のために、材料として、ポリマー複合材料、有利にはポリマー絶縁材料とポリマー導電材料との混合物からなるポリマー複合材料を選択すると、射出成形法により製作されることができ、これによりその形状に関して比較的自由に構成されることができる、成形される導体が得られる。局所的な所与性への適合はこれにより特に良好に可能である。さらに、この成形される導体をスリップリング構成群、例えば類似の材料からなるスリップリング構成群の絶縁材に射出成形により付着する可能性が生じる。これにより、埋設するもしくは保持する絶縁材への成形される導体の機械的な結合が良好に可能である。成形される導体の滑動または解離は、これにより、電気機械への組立前に排除されている。

成形される導体が、接続導体を実質的にＵ字形に包囲するもしくは接続導体の全横断面を包囲すると、接続導体への成形される導体の特に大面積な結合が得られる。接続導体と成形される導体との間の係合または摩擦力結合（ｒｅｉｂｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）または形状結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛）が、これにより、特に良好に可能である。成形される導体は、これにより、特に良好に接続導体に保持されることができる。本発明の別の構成では、第１の接続導体が、別の成形される導体により軸方向の区分で覆われており、かつそこで第１の接続導体が、スリップリング構成群の絶縁材により少なくとも部分的に包囲されており、絶縁材の周方向の幅が、別の成形される導体の周方向の幅よりも大きい。この手段は電気機械とのある特定の協働を可能にする。異なる幅により、一方ではスリップリング構成群の角度位置が軸端部もしくはランナに固定される。このために絶縁材の幅が役立つ。別の成形される導体の周方向の幅がしかし、絶縁材の幅よりも小さいことにより、成形される導体と軸もしくはランナの領域との周方向でのコンタクト形成は排除される。これによりまず、別の成形される導体と、ランナの鉄部分もしくは磁石部分との間の電気的な接続は形成され得ない。このことは、スリップリング構成群への界磁巻線の接続後、界磁巻線の機能テストを可能にする。それというのも、成形される導体が短絡を惹起し得ないからである。

別の成形される導体が、スリップリングの軸線に関して、その軸方向の位置およびその角度位置で、これが同じ軸方向の位置の別の角度位置で有するよりも大きな、スリップリング構成群の半径を規定すると、ころがり軸受のインナレースが被せ嵌められたとき、金属製のころがり軸受インナレースと成形される導体との間の良好な電気的な接触が提供され得る。

さらに、界磁コイルの電流供給および静電気の導出のために役立つ本発明によるスリップリング構成群を支持する電気機械が考えられている。この種の組み合わせは、静電気の確実なかつ極めて正確に再現可能な導出を可能にする。従属請求項に記載の手段により、主請求項に係る電気機械の有利な構成が可能である。例えば、前記ロータがスリップリング側に軸端部を有しており、該軸端部が、スリット壁を有し軸方向で延在するスリットを有しており、少なくとも１つの接続導体がこのスリット内に配置されていると有利である。また、成形される導体が軸端部と間接的にのみコンタクト形成すると有利である。また、前記成形される導体と前記スリット壁との間に間隔が存在していると有利である。また、前記軸端部を支持するころがり軸受が、前記ロータの磁性部分と前記成形される導体との間の電気的な接続部であると有利である。また、前記ころがり軸受が、前記成形される導体を圧縮し、これにより、良好な電気的なコンタクト箇所を前記成形される導体ところがり軸受レースとの間に形成するために役立つと有利である。

さて、ロータがスリップリング側に軸端部を有しており、この軸端部が、スリット壁を有し軸方向で延在するスリットを有しており、このスリット内に、少なくとも１つの接続導体が配置されていると、別の導体の特に省スペースな配置が可能である。

成形される導体が軸端部と間接的にのみコンタクト形成する、もしくは第１の接続導体から機械のアースへの電流経路が、軸およびその実質的に円筒形の外面もしくはころがり軸受の座からころがり軸受のインナレースへ、そこから別の成形される導体へとなっていると、この配置は、被せ嵌められた軸受なしに、界磁コイルの既に述べた検査を可能にする。

成形される導体とスリット壁との間の間隔は、成形される導体を軸端部に間接的な形式で間接的にコンタクト形成することを許可する。

ころがり軸受インナレースと成形される導体との間に特に良好なコンタクトを形成するために、取り付けられたころがり軸受が、成形される導体を圧縮し、これにより生じるプレス力により、成形される導体ところがり軸受レースとの間の良好な電気的なコンタクトを可能にする。

スリップリング構成群を製作する本発明による方法では、１つのステップで、少なくとも１つの接続線路を電気絶縁性のホルダに、特に射出成形による包囲により結合し、１つの別のステップで、同じ接続線路を直接、複合材料からなる電気伝導性の導体に結合し、その際、この複合材料が電気伝導性の成分と電気非伝導性の成分とを有するようにした。

この方法により、狭く制限された経路を介して経過する静電気の導出が達成される。また、接続導体を、そのより長い延在長さの方向での一区分にわたって、電気絶縁性のホルダと、複合材料からなる電気伝導性の成形される導体とによって包囲して、１つの共通のジャケットが形成されるようにし、その際、絶縁性のホルダと電気伝導性の成形される導体とが補い合って前記共通のジャケットを形成していると有利である。また、電気伝導性の成形される導体を接続導体の表面区分の周りに射出成形すると有利である。電気伝導性の導体を複合材料から前製作し、そのような構成部品として接続導体に接合すると有利である。また、電気絶縁性のホルダを、少なくとも１つの接続導体を射出成形により包囲し、引き続いて硬化することにより製作すると有利である。また、ホルダがその外面で、接続導体と電気的にコンタクト形成する少なくとも１つのスリップリングを支持するようにすると有利である。また、ホルダの射出成形時、接続導体の長手方向区分を絶縁材から解放したままにし（空所）、かつ接続導体の端部をやはり解放したままにして、界磁コイルとの接続のために役立つようにすると有利である。また、複合材料からなる電気伝導性の成形される導体も接続導体に射出成形により付着させ、有利には絶縁材の空所を完全に補完すると有利である。また、複合材料からなる電気伝導性の成形される導体を接続導体に射出成形により付着させるが、このステップを、スリップリングおよび第１の接続導体へのホルダの射出成形による付着前に行うと有利である。

接続を、そのより長い延在長さの方向、すなわちスリップリング間および界磁巻線のための端子間の間隔により規定されている方向での一区分にわたって、電気絶縁性のホルダと、電気伝導性のホルダとによって包囲して、１つの共通のジャケットが形成されるようにし、その際、絶縁性のホルダと電気伝導性の導体とが補い合って前記共通のジャケットを形成していると、特にコンパクトな構成と同時に、腐食性の攻撃に対する接続線路の保護が得られる。

スリップリング構成群の特にコンパクトかつ高信頼性の構成は、電気絶縁性のホルダを、少なくとも１つの接続線路を射出成形により包囲し、引き続いて硬化することにより製作する、かつ有利には、静電荷の導出を保証すべき電気伝導性の導体を接続線路の表面区分の周りに射出成形すると得られる。

複合材料からなる電気伝導性の導体も接続線路に射出成形により付着させ、かつ有利には、１つ前のステップで接続線路に射出成形により付着された絶縁材の空所を完全に補完する。全体的に密なジャケットが得られ、接続導体の腐食に至り得る媒体攻撃は実質的に不可能である。信頼性は向上する。

図面
図面には、本発明によるスリップリングアッセンブリ、電気機械の実施例ならびに概略的にスリップリングアッセンブリを製作する方法が示されている。

説明
図１は、自動車のための三相交流発電機として構成された電気機械１０を示す。この電気機械１０は、ツーピースで構成されているケーシング１３からなる。このケーシング１３は、ケーシング部分として、駆動側の軸受シールド１６と、ブラシ側の軸受シールド１９とを有する。これらの両ケーシング部分１６と１９との間には、ケーシングねじ２２によりステータ２５が保持されている。このステータ２５は固定子金属薄板セット２８からなる。固定子金属薄板セット２８の、ここでは図示しない溝内に、固定子巻線３１が装入されている。この固定子巻線３１から、駆動側の巻線ヘッド３４と、ブラシ側の巻線ヘッド３７とが見て取れる。固定子金属薄板セット２８内にはロータ４０が配置されている。このロータ４０は、軸４３を介して、駆動側の軸受シールド１６ならびにブラシ側の軸受シールド１９内で、２つの軸受、つまり駆動側の軸受４６および後方の軸受４９により支承されている。軸受４６と４９との間にはロータ４０の磁性部分がポジショニングされている。第１のポールホイール半部５２と第２のポールホイール半部５５との間にはポールコア５８が配置されている。ポールコア５８を取り巻いて界磁巻線６１がポジショニングされている。ポールホイール半部５２、ポールコア５８、界磁巻線６１およびポールホイール半部５５は、軸４３により支持されている。一方のポールホイール半部５２の、界磁巻線６１とは反対側の面には第１のファン６４が、他方のポールホイール半部５５の、相応の反対側の面には第２のファン６７が固定されている。両ファンは空気を軸方向から吸い込み、開口を通して巻線ヘッド３４もしくは３７を通風し、ここには図示しない半径方向外側に配置された開口を通して、加熱後、周囲に放出するために役立つ。

軸４３の駆動側の端部７０には、ナットにより、ベルトプーリ７３が固定されている。このベルトプーリは、ロータ４０をベルト７４により回転させるために役立つ。軸４３のブラシ側の端部には、スリップリング構成群７６が固定されている。このスリップリング構成群は、２つのスリップリング７９（マイナススリップリング）および８１（プラススリップリング）により界磁巻線６１を通電するために役立つ。このために、さらなる接続エレメントとして、第１の接続線路８４がマイナススリップリング７９と、かつ第２の接続線路８７が接続部としてプラススリップリング８１と界磁巻線６１の他端との間に設けられている。界磁巻線６１の通電のために、上記スリップリング７９および８１上を、ここでは詳細には図示しないブラシが滑動する。ブラシはレギュレータ９０により界磁電流で負荷される。さらに、一般的なレクティファイヤ９３が存在している。レクティファイヤ９３は保護キャップ９６によりカバーされている。

図２は、例えば前記発電機で使用されるスリップリング構成群７６の立体図を示す。このスリップリング構成群は既述のスリップリング７９および８１を支持する。両スリップリング７９および８１はホルダ１００により保持されている。ホルダ１００は、射出成形法により生起し、絶縁材１０１から成形されている複合体である。このホルダ１００は、その内部に隠れて、２つの接続導体１０３および１０６を支持する。接続導体１０３は第１のスリップリング７９を、ウェブ１０９を通して、接続導体１０３とワンピースに構成されたコンタクトラグ１１２に接続する。コンタクトラグ１１２は、第１のスリップリング７９とは反対側の端部１１５をなす。接続導体１０６は第２のスリップリング８１を、ウェブ１１８を通して、やはりワンピースに構成されたコンタクトラグ１２１に接続する。コンタクトラグ１２１もやはり、接続導体１０６の、スリップリング８１とは反対側の端部１２４をなす。接続導体１０６ならびに接続導体１０３は、ホルダ１００内に配置されている。接続導体１０６はスリップリング７９を通過する。スリップリング７９および８１はホルダ１００の外側の境界を形成する。スリップリング７９および８１の半径方向内側には開口１２７が設けられている。開口１２７は中空円筒形に構成されている。この開口１２７は後に、組み立てられた状態で、軸側のピンにより占拠されている。端部側の開口１２７と、ホルダ１００の、２つのウェブ１０９および１１８への移行部との間の、実際には中空円筒形の区分は、ビード１３０により制限される。このビード１３０は回転軸線１３３の周りに略リング状にポジショニングされている。ウェブ１０９もしくは１１８の、ビード１３０とは反対側の端部には、リング領域１３６が接続する。リング領域１３６は、接続導体１０３もしくは１０６の端部１１５もしくは１２４もしくは区分がこのリング領域１３６内に埋設されていることにより、端部１１５の位置を安定化する。

ホルダ１００は、スリップリング７９および８１内に配置される部分と、ビード１３０の周りの領域と、ウェブ１０９および１１８の絶縁部と、リング領域１３６とを有する。

簡単に見て取れるように、図３は、図２に示したスリップリング構成群に極めて類似したスリップリング構成群を示す。相違点は、ウェブ１０９と、ビード１３０の領域と、残りのホルダ１００の一部とが異なって構成されている点にある。

厳密に言えば、ホルダ１００の大部分およびウェブ１１８および１０９の絶縁部は絶縁材１０１からなる。ウェブ１０９は、ビード１３０の隣接する領域およびホルダ１００の円筒形の領域の小さな区分で、別の材料に置き換えられている。この材料はこの実施例ではやはり射出成形可能な材料、ここではポリマー複合材料と呼ぶ材料である。このポリマー複合材料は、ポリマー絶縁材料、例えばＰＡ６６と、伝導性の材料、例えばグラファイト、または金属の、元来粉末形状で存在する成分との混合物である。この材料はここでは、成形される導体（ｇｅｆｏｒｍｔｅｒ Ｌｅｉｔｅｒ）１３９を形成する。成形される導体１３９は、ウェブ１０９内に埋設される第１の接続線路１０３からスリップリング構成群７６の表面１４２への直接的な電気的な接続部を形成する。表面１４２はこの実施例では、成形される導体１３９もしくは部分的に接続導体１０３の周りに射出成形される材料により形成されている。「成形される（ｇｅｆｏｒｍｔｅｒ）」導体１３９とは、導体１３９の形状が全体的に型の使用により生起し、その表面形状もしくは表面輪郭が、輪郭を付与する製作型に制約されていることを意味している。

これにより、スリップリング構成群７６は、電気機械１０、特に三相交流発電機のロータ４０用に考えられている。その際、このスリップリング構成群７６は少なくとも１つの第１のスリップリング７９を有している。スリップリング構成群７６の絶縁材１０１内には部分的に、少なくとも１つの第１の接続線路１０３が保持、有利には埋設されている。第１の接続線路１０３は、少なくとも１つの第１のスリップリング７９に電気伝導性に接続されている。この第１の接続線路１０３は、第１のスリップリング７９とは反対側の端部１１５を有している。この端部１１５は界磁コイル６１との電気的な接続のために設けられている。構成群７６のスリップリングは、別の成形される導体１３９を有している。この別の成形される導体１３９は、第１の接続線路１０３からスリップリング構成群７６の表面１４２への直接的な電気的な接続部を形成する。

別の成形される導体１３９は射出成形法により、少なくとも１つの第１の接続導体１０３上に被着され、これによりこの接続導体１０３に一体成形されている。一体成形される導体は一般に、すなわちこの実施例のためだけでなく、１Ｅ５Ωｃｍ〜１Ｅ１２Ωｃｍの伝導性を有することが望ましい。この伝導性はその際、接続導体１０３と表面１４２との間に関する材料厚さに関する。成形される導体１３９の申し分のない機能のために、成形される導体１３９は、接続導体１０３より高い比電気抵抗、しかし絶縁材１０１よりは低い比電気抵抗を有している。接続導体１０３はその際、成形される導体１３９により少なくとも部分的に包囲されている接続導体である。

別の成形される導体１３９は、第１のスリップリング７９と、接続線路１０３の、第１のスリップリング７９とは反対側の端部１１５との間に配置されている。成形される導体１３９のこの位置は有利には、軸受４９の嵌合のために予定される位置に存在する。

図４は、完成前のスリップリング構成群７６を示す。既述したように、第１の実施例によるスリップリング構成群７６は、２つの射出成形法ステップにより製作されるべきである。これにより、第１の方法ステップ（その結果を図４に示す）では、両スリップリング７９および８１ならびに両スリップリングに接続されるもしくは電気的に結合される接続導体１０３および１０６が絶縁材１０１の射出成形により部分的に包囲される。つまり、スリップリング７９および８１の外面は露出したまま、内面は絶縁材１０１により覆われ、接続ウェブ１１８は絶縁材１０１により完全に包絡されている。さらに、この方法ステップでリング領域１３６も注型される。ウェブ１０９において、この第１の方法ステップ後の状態で、接続線路１０３はこの場合半径方向外側で露出し、これによりこの箇所で絶縁材１０１に覆われていない。これにより空所１４８が空けられている。本図には、接続導体１０３が、後に１つの機能を果たす開口１４５を有していることも見て取れる。

図５には、成形される導体１３９だけが観察可能である。この区分は射出成形型内で、図４に示すアッセンブリを、図３に示すスリップリング構成群が生じるように補完する。

図４に暗示されているように、第１の接続導体１０３は別の成形される導体１３９により軸方向の区分１４８で覆われている。接続導体１０３はここでは、スリップリング構成群７６の絶縁材１０１によっても少なくとも部分的に、図４に見て取れるように包囲されている。その際、絶縁材１０１の、周方向Ｓ_Ｕでの幅Ｂ_ｉｓｏは、別の成形される導体１３９の、周方向Ｓ_Ｕでの幅ｂ_Ｌよりも大きい（図６および図７ａも参照されたい）。

図７ａ〜図７ｅには、ウェブ１０９の種々異なる実施形態が示されている。図７ａは、図３の線に沿った断面図で、有利な実施形態を示す。ここには、絶縁材１０１内に埋設され、第１の射出成形工程後その上面で自由に接近可能な接続導体１０３が明らかに見て取れる。この第１の射出成形工程後、成形される導体１３９が射出成形により被着、この場合、別の成形される導体１３９が接続導体１０３を実質的にＵ字形に包囲するように被着される。図７ｂに示した実施例は、絶縁材１０１もしくはウェブ１０９の非伝導性の絶縁部と同じ幅の成形される導体１３９を示す。図７ｃには、接続線路１０３と同じ幅の成形される導体１３９により覆われている接続導体１０３が示されている。図７ｄには、接続線路１０３より広幅の成形される導体１３９が示されている。図７ｅは、アンダカットを形成する開口１４５を備えた接続線路１０３を示す。別の成形される導体１３９はその材料の一部領域でこの開口１４５もしくはアンダカットに係合する。その結果、これにより、別の成形される導体１３９は半径方向外側に向かってその位置に固定されている。

スリップリング構成群７６を、両ウェブ１１８もしくは１０９を通る断面図（図８も参照されたい）で観察すると、その長手方向軸線がロータ４０の回転軸線と一致する前記開口１２７に関して、ウェブの外側半径がそれぞれ異なっていることが見て取れる。このことは、この具体的な事例では、ウェブ１１８、つまり成形される導体１３９を支持しないウェブの外側半径ｒ_Ｉｓｏが、成形される導体１３９の半径ｒ_Ｌよりも小さいことを意味している。このことは、別の成形される導体１３９がその軸方向の位置およびその角度位置で、スリップリング構成群７６が同じ軸方向の位置の別の角度位置（ここではこの場合ウェブ１１８の位置）で有するよりも、スリップリング構成群７６のより大きな半径ｒ_Ｌを規定することを意味している。

図９は、成形される導体１３９の別の実施例を示す。例えば、ホルダ１００に射出成形により被着される成形される導体１３９に対して択一的に、他の方法で前成形される導体１３９が使用されている。この前成形される導体１３９は例えば、図４に暗示したような半完成のスリップリング構成群７６の第１の接続線路１０３上に載置され得る。この種の前成形される導体１３９はもちろん、図７ａ〜図７ｄで説明したように構成されてもよい。さらに、この前成形される導体１３９は、この導体１３９に設けられた突出部がアンダカットもしくは開口１４５に係入し得る（図７ｅに示した解決策）ように前成形されていてもよい。しかし、図８の説明で規定した条件がもちろん、前成形される導体１３９によって満たされていてもよい。

図１０には、スリップリング構成群７６の別の実施例が示されている。これまで説明した実施形態とは異なり、ここでは、スリップリングの位置が、成形される導体１３９の位置と交換されている。この実施例は、電気機械、特に三相交流発電機の、ころがり軸受４９がロータ４０の磁性部分の近傍に配置されているのではなく、軸４３の、より遠位のもしくは最も遠位の端部に配置されている構造を顧慮するものである。

図１１には、スリップリング構成群７６の縦断面図が示されている。さらに、ここでは、軸受４９がスリップリング構成群７６に取り付けられている。スリップリング構成群７６、とりわけ成形される導体１３９は、スリップリング構成群７６に取り付けられたころがり軸受４９が、成形される導体１３９を半径方向で圧縮するように寸法設定されている（図８も参照されたい）。このことは、成形される導体１３９ところがり軸受レース１５０との間の電気的なコンタクト箇所が良質であることにつながる。

図１２は、成形される導体１３９の平面図を示す。成形される導体はそのウェブ１０９でもって、軸４３の軸方向で延在するスリット１５３内に座している。軸端部１５６に設けられたこのスリット１５３は、互いに平行にかつ互いに対向して配置されているスリット壁１５９および１６０を有している。ウェブ１０９内に配置された接続導体１０３はスリット１５３内に配置されている。

図１３は抜粋的に、他の実施例と共通点を有するスリップリング構成群７６の別の実施例のための、成形される導体１３９を備えた接続導体１０３の立体図を示す。接続導体１０３は屈曲した形状を有している。その結果、接続導体１０３の、ウェブ１０９内に配置される区分と端部区分１１５とはその間に１つの角度を形成する。この角度位置または屈曲位置で、接続導体１０３は第１の射出成形工程で、型内で、成形される導体１３９により包絡されている。成形される導体１３９は接続導体１０３を包囲、この場合はその全横断面を取り巻いて包囲する。伝導性の材料による接続導体１０３のこの包絡は、接続導体１０３および成形される導体１３９を通る図１４の横断面図に良好に認識可能である。

図１５に示したスリップリング構成群７６では、成形される導体１３９がウェブ１０９の領域で露出する。その結果、先行の実施例の場合（図１１参照）と同様に、装着されるころがり軸受４９のインナレース１５０が、成形される導体１３９とコンタクト形成することができる。ここでは、図７ｄに描写したものと同様に、絶縁材料１０１が周方向で軸４３に対する接触障害を形成する。これに加えて、図１５に示したスリップリング構成群７６の特別なウェブ１０９を通る横断面を示す図１６も参照されたい。この成形される導体１３９も択一的な実施例では軸４３と直接コンタクト形成することができる。

既に上述の実施例で述べたように、成形される導体１３９は接続導体１０３とは別個に成形されていてもよい。そのようなプリフォームはその際、例えば接続導体１０３の周りに置かれるもしくは取り付けられることができる。引き続いて、ホルダ１００が成形工程でこの成形される導体１３９の周りに射出成形されていることができる。

図１７は概略図で、ロータ４０を備えた電気機械１０を示す。ロータ４０は、界磁巻線６１を通電するスリップリング構成群７６を支持する。

既に図６および図７ａとの関連で説明したように、成形される導体１３９は特別な構成で、絶縁材もしくはウェブ幅Ｂ_Ｉｓｏよりも小さな周方向の幅を有している。軸受４９のインナレース１５０が、半径方向内側に向かって方向付けられた面もしくは円筒内周面でもって軸５３とコンタクト形成することにより、静電荷は軸４３からインナレース１５０に伝達され得る。そこから、電流はインナレースから、成形される導体１３９に、そこからさらに、スリップリング７９に接続されている接続導体１０３に流れる。これにより、ころがり軸受４９を支持する軸端部４３が、成形される導体１３９とスリップリング７９との間の電気的な接続部であることは明らかである。スリップリング７９はさらに、そのブラシおよびレギュレータを介して周囲のアースに接続されている。その結果、静電気は導出され得る。このことから、成形される導体１３９が軸端部４３に間接的にのみコンタクト形成することが生じる。図１２に見て取れるように、成形される導体１３９とスリット壁１５９および１６０との間には間隔１６２もしくは１６３が存在している。

以下に製作方法について説明する。既に上で、例えば図４を参照しながら説明したように、１つのステップで、少なくとも１つの接続線路１０３を電気絶縁性のホルダ１００に結合する。この結合ステップは有利には、閉じられた注型型内での射出成形工程により実施される。有利な実施形態によれば、別のステップで同じ接続線路１０３を直接、複合材料からなる電気伝導性の導体１３９に結合する。複合材料はその際、電気伝導性の成分と電気非伝導性の成分とを有している。その際、成形される導体１３９が最初に接続線路１０３に射出成形されるか、またはホルダ１００の射出成形後に射出成形されるかは重要でない。

択一的に、スリップリング７９を備えた接続導体１０３もしくはスリップリング８１を備えた接続導体１０６からなる半製品が、既に前製作されたホルダ１００内に装入可能であってもよい。

図４との関連で、図７ａ〜図７ｅで説明したように、接続線路１０３は区分１４８にわたってその長手方向延在長さの方向で、すなわち両スリップリング７９および８１が間隔を置いている方向で、電気絶縁性のホルダ１００によっても、複合材料からなる電気伝導性の導体１３９によっても包囲されている。その際、１つの共通のジャケットが形成される。この場合、絶縁性のホルダ１００および電気伝導性の導体１３９は補完しあって共通のジャケット１７０（図７参照）を形成する。電気伝導性の導体１３９は有利には接続線路１０３の表面区分の周りに射出成形される。

図９で紹介したバリエーションでは、電気伝導性の導体１３９が複合材料から前製作されており、そのような構成部品として接続線路１０３に接合される。

有利な構成では、電気絶縁性のホルダ１００が、少なくとも１つの接続線路１０３を射出成形によって包囲し、引き続いて硬化することにより製作されている。ホルダ１００はその外面に、接続線路１０３と電気的にコンタクト形成する少なくとも１つのスリップリング７９を支持する。図４の描写によれば、ホルダ１００の射出成形時に、接続線路１０３の長手方向区分１４８は絶縁材１０１から解放されたままであり（空所の形成）、接続線路１０３の端部区分はやはり解放されたままである。この端部区分は界磁巻線６１の接続のために役立つ。電気伝導性の導体１３９はその際、有利には、既述の複合材料から、接続線路１０３に射出成形により付着され、その際有利には絶縁材１０１の空所１４４を完全に補完する。

ロータ４０への取付後の界磁コイル６１の検査が不要と見なされる場合、成形される導体１３９を完全なジャケットとして接続導体１０３の周りに設けてもよい。成形される導体１３９は、導体１０３の内側にのみ配置され、これによりスリット１５３内の直接的な接続部であってもよい。

成形される導体１３９は、軸４３とスリップリング７９との間に、１０ｋΩ〜１０ＭΩの抵抗を示すべきである。この限界内で機能は保証されている。一方では、時間単位当たり十分な電荷が導出され、その結果、静電圧が形成され得ないようになっており、他方では、抵抗が、界磁巻線６１の申し分のない機能を可能にするに十分な大きさであるようになっている。

９０年代初頭から公然と使用される三相交流発電機の一形式を示す図である。 図１に示す発電機で使用される従来慣用のスリップリング構成群の立体図である。 本発明によるスリップリング構成群の第１の実施例の立体図である。 第１の射出成形工程後のスリップリング構成群を示す図である。 スリップリング構成群とは独立的に、成形される導体を示す図である。 成形される導体を平面図として認識可能な、軸に取り付けられた状態のスリップリング構成群を示す図である。 その上に成形されるもしくは載設される別の導体を備えたウェブの種々異なる可能な横断面形状を示す図である。 スリップリング構成群の両接続導体を通る横断面図である。 成形される導体の別の実施例を示す図である。 スリップリングが、成形される導体と、接続線路の、第１のスリップリングとは反対側の端部との間に配置されている、スリップリング構成群の別の実施例を示す図である。 組み立てられたスリップリング構成群の縦断面図である。 組み立てられたスリップリング構成群および取り付けられたころがり軸受の平面図である。 スリップリング構成群の別の実施例のための、成形される導体を備えた接続導体の抜粋立体図である。 図１３に示した接続導体および成形される導体の横断面図である。 図１３に示した接続導体および成形される導体を備えたスリップリング構成群を示す図である。 図１５に示したスリップリング構成群の特別なウェブの横断面図である。 ロータを備えた電気機械の概略図である。

Claims (26)

1. 電気機械（１０）、特に三相交流発電機のロータ（４０）のためのスリップリング構成群（７６）であって、少なくとも１つの第１のスリップリング（７９）が設けられており、当該スリップリング構成群（７６）の絶縁材（１０１）内に部分的に少なくとも１つの第１の接続導体（１０３）が保持されており、該第１の接続導体（１０３）が、少なくとも１つの第１のスリップリング（７９）に接続されており、かつこの接続導体（１０３）の、前記第１のスリップリング（７９）とは反対側の端部（１１５）が、界磁コイル（６１）との電気的な接続のために設けられている形式のものにおいて、当該スリップリング構成群（７６）が、導電性のポリマー複合材料からなる別の成形される導体（１３９）を有しており、該別の成形される導体（１３９）が、第１の接続導体（１０３）からスリップリング構成群（７６）の表面（１４２）への直接的な電気的な接続部を形成することを特徴とする、電気機械のロータのためのスリップリング構成群。
2. 前記別の成形される導体（１３９）が、別個の構成部品として、少なくとも１つの第１の接続導体（１０３）に載設されている、請求項１記載のスリップリング構成群。
3. 前記別の成形される導体（１３９）が、少なくとも１つの第１の接続導体（１０３）に一体成形されている、請求項１記載のスリップリング構成群。
4. 当該スリップリング構成群（７６）が回転軸線（１３３）を有しており、かつ前記別の成形される導体（１３９）がその材料の一部領域で前記接続導体（１０３）の開口（１４５）に係合し、これにより前記別の成形される導体（１３９）が半径方向外側に向かってその位置に固定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のスリップリング構成群。
5. 前記別の成形される導体（１３９）が、１・１０ ^５ Ωｃｍ〜１・１０ ^１２ Ωｃｍの比抵抗を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のスリップリング構成群。
6. 前記別の成形される導体（１３９）が、前記第１のスリップリング（７９）と、前記接続導体（１０３）の、第１のスリップリング（７９）とは反対側の端部（１１５）との間に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のスリップリング構成群。
7. 前記第１のスリップリング（７９）が、前記接続導体（１０３）の、第１のスリップリング（７９）とは反対側の端部（１１５）と、前記別の成形される導体（１３９）との間に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のスリップリング構成群。
8. 前記別の成形される導体（１３９）が、前記接続導体（１０３）よりも高い比抵抗、しかし前記絶縁材（１０１）よりは低い比抵抗を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のスリップリング構成群。
9. 前記別の成形される導体（１３９）が、前記接続導体（１０３）を実質的にＵ字形に包囲するもしくは前記接続導体（１０３）の全横断面を包囲する、請求項１から８までのいずれか１項記載のスリップリング構成群。
10. 前記第１の接続導体（１０３）が、前記別の成形される導体（１３９）により軸方向の区分（１４８）で覆われており、かつそこで前記第１の接続導体（１０３）が、当該スリップリング構成群（７６）の絶縁材（１０１）により少なくとも部分的に包囲されており、該絶縁材（１０１）の周方向（Ｓ_Ｕ）の幅が、前記別の成形される導体（１３９）の周方向（Ｓ_Ｕ）の幅よりも大きい、請求項９記載のスリップリング構成群。
11. 前記別の成形される導体（１３９）がその軸方向の位置およびその角度位置で、スリップリング構成群（７６）が同じ軸方向の位置（１４８）の別の角度位置で有するよりも大きな、スリップリング構成群（７６）の半径（Ｒ_Ｌ）を規定する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のスリップリング構成群。
12. 電気機械、特に自動車のための三相交流発電機であって、界磁コイル（６１）を支持するロータ（４０）が設けられている形式のものにおいて、請求項１から１１までのいずれか１項記載のスリップリング構成群（７６）が、界磁コイル（６１）の電流供給のために役立つことを特徴とする電気機械。
13. 前記ロータ（４０）がスリップリング側に軸端部（４３）を有しており、該軸端部（４３）が、スリット壁（１５９，１６０）を有し軸方向で延在するスリット（１５３）を有しており、少なくとも１つの接続導体（１０３）がこのスリット（１５３）内に配置されている、請求項１２記載の電気機械。
14. 成形される導体（１３９）が軸端部（４３）と間接的にのみコンタクト形成する、請求項１３記載の電気機械。
15. 前記成形される導体（１３９）と前記スリット壁（１５９，１６０）との間に間隔（１６２）が存在している、請求項１４記載の電気機械。
16. 前記軸端部（４３）を支持するころがり軸受（４９）が、前記ロータ（４０）の磁性部分と前記成形される導体（１３９）との間の電気的な接続部である、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の電気機械。
17. 前記ころがり軸受（４９）が、前記成形される導体（１３９）を圧縮し、これにより、良好な電気的なコンタクト箇所を前記成形される導体（１３９）ところがり軸受レース（１５０）との間に形成するために役立つ、請求項１６記載の電気機械。
18. 電気機械、特に三相交流発電機のための請求項１から１１までのいずれか１項記載のスリップリング構成群（７６）を製作する方法において、１つのステップで、少なくとも１つの接続導体（１０３）を電気絶縁性のホルダ（１００）に、特に射出成形による包囲により結合し、１つの別のステップで、前記接続導体を直接、導電性のポリマー複合材料からなる電気伝導性の導体（１３９）に結合し、その際、この複合材料が電気伝導性の成分と電気非伝導性の成分とを有していることを特徴とする、スリップリング構成群を製作する方法。
19. 接続導体（１０３）を、そのより長い延在長さの方向での一区分にわたって、電気絶縁性のホルダ（１００）と、複合材料からなる電気伝導性の成形される導体（１３９）とによって包囲して、１つの共通のジャケットが形成されるようにし、その際、絶縁性のホルダ（１００）と電気伝導性の成形される導体（１３９）とが補い合って前記共通のジャケットを形成している、請求項１８記載の方法。
20. 電気伝導性の成形される導体（１３９）を接続導体（１０３）の表面区分の周りに射出成形する、請求項１８または１９記載の方法。
21. 電気伝導性の導体（１３９）を複合材料から前製作し、そのような構成部品として接続導体（１０３）に接合する、請求項１８または１９記載の方法。
22. 電気絶縁性のホルダ（１００）を、少なくとも１つの接続導体（１０３）を射出成形により包囲し、引き続いて硬化することにより製作する、請求項１８から２１までのいずれか１項記載の方法。
23. ホルダ（１００）がその外面で、接続導体（１０３）と電気的にコンタクト形成する少なくとも１つのスリップリング（７９）を支持するようにする、請求項２２記載の方法。
24. ホルダ（１００）の射出成形時、接続導体（１０３）の長手方向区分を絶縁材（１０１）から解放したままにし（空所１４４）、かつ接続導体（１０３）の端部（１１５）をやはり解放したままにして、界磁コイル（６１）との接続のために役立つようにする、請求項２２または２３記載の方法。
25. 複合材料からなる電気伝導性の成形される導体（１３９）も接続導体（１０３）に射出成形により付着させ、有利には絶縁材（１０１）の空所（１４４）を完全に補完する、請求項２２，２３または２４記載の方法。
26. 複合材料からなる電気伝導性の成形される導体（１３９）を接続導体（１０３）に射出成形により付着させるが、このステップを、スリップリング（７９，８１）および第１の接続導体（１０３）へのホルダ（１００）の射出成形による付着前に行う、請求項２２，２３または２４記載の方法。

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