KR20190039732A - 전기 간섭 방전용 방전 디바이스 - Google Patents

전기 간섭 방전용 방전 디바이스 Download PDF

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KR20190039732A
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플로리안 후버
마르쿠스 베버
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슝크 카르본 테히놀로기 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 접촉 요소(13)의 샤프트 접촉면(19)과 샤프트(18)의 로터 접촉면(20) 사이에 전기 접촉을 수립하기 위하여 샤프트 접촉력(FW)을 생성하기 위한 접촉력 디바이스(15)에 의해 작동되고 축방향으로 이동가능한 방식으로 가이드 내에 수용되는 접촉 요소(13)를 포함하는 접촉 디바이스(11)를 구비하고, 전기 간섭 특히, 기계의 샤프트(18)인 로터(rotor) 부품으로부터 나오는 전류를 기계의 스테이터 부품(17)으로 방전시키기 위한 방전 디바이스(10)에 관한 것이다. 가이드는 스테이터 부품(17)과의 전기적 연결을 형성하기 위한 스테이터 접촉면(25)을 구비하고, 방전 디바이스는 접촉 요소(13)의 가이드 접촉면(24)과 스테이터 부품(17)에 전기적으로 연결된 스테이터 접촉면(25) 사이에 가이드 접촉력(FF)을 생성하기 위한 가이드 접촉력 디바이스(21)를 구비한다.

Description

전기 간섭 방전용 방전 디바이스
본 발명은 전기 간섭 특히, 기계의 로터 부품(rotor part)으로부터의 전류를 샤프트와 같은 스테이터 부품(stator part)으로 방전시키기 위한 방전(discharging) 디바이스에 관한 것으로서, 방전 디바이스는 축방향으로 이동하는 방식으로 가이드 내에 수용되고 접촉 요소의 샤프트 접촉면과 샤프트의 로터 접촉면 사이에 전기 접촉을 수립하기 위해 샤프트 접촉력을 생성하는 접촉력에 의해 작용하는 접촉 요소를 포함하는 접촉 디바이스를 구비한다.
전술한 바와 같은 방전 디바이스는 선행기술의 다양한 실시예들로부터 알려져 있다. 특히, 링 상에 배치되고, 샤프트 주위에 방사상으로 분포되고, 저-주파수 직류를 방전시키기 위해 컨텍팅 와이어들을 통해 스테이터에 접촉되어 있는 카본 브러쉬들의 사용이 알려져 있다. 카본 브러쉬들은 그들의 낮은 전기 저항 때문에 가이드 내부에 수용되어, 전류를 직접적으로 방전할 수 있으므로, 그렇지 않으면, 용접점들 때문에 국부적으로 고-전류 밀도가 생길 때 베어링 본체들 또는 베어링 링들에 표면 손상을 야기할 수도 있는, 샤프트의 베어링 포인트들을 통해 전류를 유도시킬 필요성을 방지하는 것을 도울 수 있다.
본 명세서를 통틀어, "샤프트"라는 용어는 "로터 부품"과 동의어로서 사용된다. 따라서, "샤프트"는 스테이터 부품으로 전류가 방전될 수 있는 모든 회전 기계 부품들을 의미한다.
알려진 방전 디바이스들은 기본적으로 유입된 저-주파수 교류 또는 정류된 작동 전류가 휠 축들을 통해 빠져 나가는 철도 기술에 일반적으로 활용된다. 하이브리드 자동차들 또는 순수 전기 동력 자동차들을 위한 전기 구동 모터들 형태의 자동차 분야에서 전동화의 증가 때문에, 전류가 방전되게 하는 유사한 조치들이 필요하다. 철도 기술과 달리, 자동차의 모터 구동 샤프트들 또는 거기에 연결된 기어 유니트들 또는 다른 기능적 컴포넌트들과 정적(stationary) 컴포넌트들 사이에는 연속적으로 변동하는 교류 전압 또는 전류가 발생한다. 금속성 컴포넌트들 내에서 축방향으로 유도되는 맴돌이 전류에 부가하여, 자동차의 회전 컴포넌트들과 정지 컴포넌트들 사이에는 1kHZ 내지 수 100MHz 사이의 매우 넓은 주파수 범위의 고-주파수 전위 요동이 발생한다. 이것은 샤프트들 또는 축들을 통한 이들 주파수들의 송출에 기인하는 주변의 무선 수신기들과 같은 전자 디바이스들 상의 간섭(안테나 효과)에 의해 수행된다. 또한, 차량 제조자들은 허용된 전자기 복사의 방출과 관련된 상응하는 법규들을 준수할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 기계의 회전 컴포넌트들로부터의 맴돌이 전류와 전자기 복사를 정지 컴포넌트들로 방전시키기에 특히 적합한 방전 디바이스를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 방전 디바이스의 가이드는 스테이터 부품과의 전기 연결을 형성하기 위한 스테이터 접촉면을 구비하고, 방전 디바이스는 접촉 요소의 가이드 접촉면과 가이드의 스테이터 접촉면 사이에서 가이드 접촉력을 생성하기 위한 가이드 접촉력 디바이스를 구비한다.
상응하게, 바람직하게 성형된 카본 본체인, 접촉 요소는 축방향으로 이동가능한 방식으로 접촉 디바이스의 가이드 내에 수용되고, 접촉력 디바이스는, 스프링에 의해 형성된 카본 브러쉬의 예비부하(preload) 디바이스와 유사하게, 샤프트의 로터(rotor) 접촉면에 맞대어 접촉 요소의 샤프트 접촉면을 밀게 된다. 본 발명에 따른 방전 디바이스의 경우에, 샤트프와의 전기 접촉을 수립하기 위한 샤프트 접촉력뿐만 아니라, 접촉 요소의 가이드 접촉면과 스테이터 접촉면 사이에 수립되고 스테이터에 전기적으로 연결된 전기 접촉을 보장하는 가이드 접촉력이 보장된다.
접촉력 디바이스는, 샤프트와 평행하게 접촉하는 접촉 요소 상에 형성된 2개의 상이한 접촉면들 즉, 접촉 요소의 샤프트 접촉면과 가이드 접촉면을 보장하고, 접촉 요소의 주변면과 스테이터에 전기적으로 연결된 가이드의 스테이터 접촉면 사이에 전기 접촉이 수립된다.
본 발명에서, 전류가 관통하여 흐르는 도체 내부의 교류 전류는 주파수가 발생할 때 도체의 부피를 관통하여 점점 덜 전파되고; 대신에, 전류는 도체의 표면들에 인접한 도체의 에지 구역들에 집중하게 되는 경향이 있다는 지식이 이용된다. 또한, 이러한 현상은 특히, 전기 에너지가 전자기파에 의해 전송될 때 발생하고, 전술한 바와 같은 에지-구역 집중에 따라, 전자기 에너지의 적은 부분만 전기장과 자기장의 형태로 도체 체적 내부로 들어가고 최대 에너지가 에지 구역들에서 발생하는 것을 의미하는, 스킨 효과로 명명된다. 가이드 접촉면 또는 접촉 요소의 주변면과 가이드 사이에서 전기 접촉을 수립하기 위한 가이드 접촉력에 의해 적절하게 작용되는 접촉 요소에 의해, 에지 구역 즉, 접촉 요소의 주변면에 형성되는 가이드 접촉면은, 샤프트로부터 스테이터까지 즉, 전기 시스템의 그라운드까지 간섭의 가능한 최소 방전 경로의 형성을 유도한다. 이렇게 함으로써, 한편으로 맴돌이 전류 다른 한편으로 고주파수 간섭이 접촉 요소를 통해 스테이터로 직접 유도됨으로써, 특히 방지되거나 적어도 현저하게 감소될 필요가 있는, 전자기 방출 효과 즉, 전자기 복사의 방출을 가능하게 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 접촉력 디바이스는 가이드의 베이스 상에 배치된 예비부하 디바이스를 구비하고, 따라서 카본 브러쉬 조립체들 상에 흔히 제공된 접촉력 디바이스에 상응하고, 본 발명에 따른 방전 디바이스를 설계할 때 접촉 요소와 가이드의 베이스 사이에 예비부하 디바이스가 지지된, 종래와 같이 구성된 가이드를 사용가능하게 한다. 베이스는 가이드 상에 직접적으로 형성될 수 있거나 그 위에 가이드가 형성되거가 장착된 베이스 플레이트 등에 의해 형성될 수 있다.
만약, 가이드가 정반대의 2개의 벽 부분들을 구비하는 접촉 슬리브이면, 제1 벽 부분은 가이드 접촉 디바이스에 마련되고 반대의 제2 벽 부분은 스테이터 접촉면에 마련되며, 본 발명에 따른 방전 디바이스의 가이드는 가이드 접촉력 디바이스와 함께 새로 장착된 종래의 가이드에 기반하여 생성될 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 가이드 접촉력 디바이스의 일 실시예에서, 제1 벽 부분은 바람직하게 접촉 요소와 탄성 접촉하는 스프링 탭이 마련될 수 있다. 따라서, 접촉 슬리브를 형성하기 위한 적절한 재료들을 선정할 때, 가이드 접촉력 디바이스는, 대략 U-형상 천공과 벽 부분으로부터 돌출하는 돌기를 형성하기 위하여 벽 부분에 형성된 굴곡 개방 탭을 제1 벽 부분에 마련함으로써 간단하게 구현될 수 있다.
접촉 요소의 샤프트 접촉면과 샤프트 사이에서 샤프트 접촉력을 생성시키는데 단지 기능하는 경우에 해당하는, 가이드 접촉력 디바이스가 접촉력 디바이스에 독립하는 그러한 방식으로 가이드 슬리브의 벽 부분에 형성되어 있는 것과 같은 전술한 가이드 접촉력 디바이스의 구성에도 불구하고, 대안적으로 가이드 접촉력 디바이스는, 가이드를 접촉 슬리브로서 구현하고 접촉 요소의 세로축에 비스듬하게 향하는 예비부하력을 이용하여 접촉력 디바이스를 접촉 요소에 작용하게 함으로써 구현될 수 있고, 접촉력 디바이스는, 접촉력 디바이스의 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력으로서 샤프트의 로터 접촉면에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력으로서 스테이터 접촉면에 작용하는 그러한 방식으로, 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성한다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 접촉력 디바이스에 의해 접촉 요소의 세로축에 비스듬하게 접촉 요소에 인가되는 예비부하력은 샤프트와 가이드 모두에 대한 접촉 요소의 접촉을 수립하는데 기여하는 2개의 힘 컴포넌트들로 구분되기 때문에, 접촉력 디바이스는 샤프트 접촉력 디바이스로서 뿐만 아니라 가이드 접촉력 디바이스로서 기능한다.
바람직한 실시예에 따르면, 접촉력 디바이스가 가이드의 베이스 상에 배치된 스프링 일단과 접촉 요소 상에 배치된 스프링 타단을 가지고 적어도 하나의 스프링 끝단이 가이드의 중앙축으로부터 방사상으로 옵셋된 코일 스프링을 구비하면, 예비부하력의 2개의 상이한 컴포넌트들로의 전술한 구분은 최소 노력으로 얻어질 수 있다.
본 발명의 대안적 실시예에서, 샤프트 접촉면이 로터 접촉면과 공통 접촉 평면에 배치되고, 접촉력 디바이스의 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력으로서 샤프트의 로터 접촉면에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력으로서 가이드의 스테이터 접촉면에 작용하는 방식으로, 접촉력 디바이스가 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하는 방식으로, 접촉 디바이스는 샤프트의 로터 방사 라인에 경사 접촉되게 배치되고, 접촉 요소의 샤프트 접촉면은 접촉 요소의 세로축을 교차하는 법평면에 대해 경사지게 접촉된다.
이러한 유용한 실시예에서, 접촉 요소의 세로축에 경사지고 샤프트와 평평하게 접촉되는 샤프트 접촉면을 브러쉬 조립체의 성형된 카본 본체의 끝단면 상에 형성함으로써, 종래의 카본 브러쉬 조립체에 기반하는 간단한 방식으로 방전 디바이스의 접촉 디바이스를 생성하는 것이 가능하다.
다른 대안적 실시예에서, 접촉 디바이스는 샤프트의 로터 방사 라인 상에 배치되고, 접촉 요소의 샤프트 접촉면은 접촉 요소의 세로축을 교차하는 법평면에 대해 접촉 각도로 경사지고, 로터 접촉면은 접촉 각도에 상응하는 원뿔 각도를 가진 원뿔면이다. 즉, 샤프트 접촉면은 로터 접촉면을 이용하여 공통의 접촉 평면에 배치되고 이러한 방식으로 접촉력 디바이스는 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하고, 접촉력 디바이스의 하나의 힘 컴포넌트는 샤프트 접촉력으로서 샤프트의 로터 접촉면에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트는 가이드 접촉력으로서 가이드의 스테이터 접촉면에 작용한다.
이렇게 함으로써, 접촉 각도에 상응하는 원뿔각도를 가진 로터 접촉면과의 결합에 의해, 접촉 요소의 가이드 접촉면과 스테이터 접촉면 사이에 전기 접촉을 수립하기 위한 접촉력 컴포넌트가 생성됨으로써, 접촉 디바이스가 샤프트의 세로축에 직각으로 배치되게 만들 수 있다.
로터 접촉면은 원뿔-형상 샤프트 부분에 의해 또는 샤프트 상에 배치된 접촉 허브의 외면에 의해 샤프트의 표면 상에 직접적으로 형성될 수 있다. 샤프트 상에 배치된 접촉 허브의 외면은 접촉 허브의 재료와 접촉 요소의 재료가 조화를 이룰 수 있는 장점을 제공한다.
다른 유용한 실시예에서, 접촉 디바이스는 샤프트의 세로축(LW)에 평행하게 옵셋되고 샤프트 칼라 또는 샤프트 끝단에 방사상으로 옵셋되고, 로터 방사 라인에 접촉 각도로 경사진 로터 접촉면은 샤프트 칼라 상에 또는 샤프트 끝단 상에 형성되어 있고, 접촉 요소의 샤프트 접촉면은 접촉 요소의 세로축을 교차하는 법평면에 대해 접촉 각도로 경사짐으로써, 샤프트 접촉면이 로터 접촉면과 공통으로 배치되고, 접촉력 디바이스의 어느 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력으로서 로터 접촉면에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력으로서 가이드의 스테이터 접촉면에 작용하는 그러한 방식으로, 접촉력 디바이스는 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하게 된다.
다른 실시예에서, 접촉 디바이스는 샤프트의 세로축에 접촉 각도로 샤프트 칼라 또는 샤프트 끝단에 배치되고, 로터 방사상 라인에 접촉 각도로 경사진 로터 접촉면이 샤프트 칼라 또는 샤프트 끝단에 형성됨으로써, 샤프트 접촉면은 로터 접촉면과 공통 접촉 평면에 배치되고 접촉 요소의 법평면에 접촉 각도로 경사지고, 접촉력 디바이스는 샤프트 접촉 디바이스와 가이드 접촉 디바이스 모두를 형성함으로써, 접촉력 디바이스의 하나의 힘 컴포넌트는 샤프트 접촉력으로서 샤프트의 로터 접촉면에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트는 가이드 접촉력으로서 가이드의 스테이터 접촉면에 작용하게 된다.
기본적으로, 방전 디바이스의 모든 실시예들에서, 접촉 요소의 테두리에 형성된 가이드 접촉면과 가이드의 스테이터 접촉면 사이의 접촉 저항을 최소화하기 위하여, 접촉 요소는 적어도 가이드 접촉면 상의 전기 전도성 코팅이 마련될 수 있다.
유사하게, 기본적으로 방전 디바이스의 모든 실시예들에서, 접촉 저항을 최소화시키기 위하여, 가이드는 적어도 스테이터 접촉면의 영역 내에서 전기 전도성 코팅이 마련된다.
또한, 코팅이 다른 용량성 금속성 코팅 또는 메탈로이드 코팅이 마련되면 특히 유용하다. 나아가서, 가이드 접촉면을 통해 형성된 접촉이 가이드 접촉면 또는 가이드 접촉면 상에 형성된 전도성 코팅과 가이드 사이에 케이블 연결의 방식으로 제공되는 것을 제외하고, 접촉 요소와 가이드 사이에 케이블 연결이 마련되거나, 접촉 요소와 가이드 사이에 부가적인 접촉이 마련되면 유용하다. 상기 케이블 연결은 기본적으로 저-주파수 전류 또는 직류를 방전시키는데 기여하고, 안테나 효과를 최대한도로 억제하기 위하여 교류가 방전될 필요가 있는 경우, 고-주파수 전류를 방전시키기에 적합한 고-주파수 와이어가 특히 사용되어야 한다.
본 발명의 유용한 실시예들은 다른 종속 청구항들의 핵심적 내용이다.
만약 전도성 코팅이 구리, 은, 금, 알루미늄, 철, 코발트, 니켈, 크롬, 망간, 아연, 주석, 안티몬 또는 미스무트를 포함하는 금속들의 그룹으로부터 선택된 하나의 금속을 전도성 금속으로서 구비하면 특히 유용하다.
바람직하게, 전도성 코팅은 다중 레이어이고, 다른 레이어는 용량성 금속성 레이어 또는 메탈로이트 레이어이다.
성형된 카본 본체인, 접촉 요소가 철, 코발트, 니켈 뿐만 아니라 바람직하게 철, 니켈, 망간, 구리, 아연 또는 크롬 금속들을 포함하는 그룹의 산화물들, 및 별개로 또는 조합하여, AB2X4 타입(여기서, A(2가) 및 B(3가)는 8의 결합된 산화수를 가진 금속 양이온들을 나타내고 X는 산소 원자들 또는 황 원자들을 위한 플레이스홀더임.)의 스피넬들을 포함하는 강자성체 또는 페리자성체의 입자들을 구비하면 특히 바람직하다.
방전 디바이스의 접촉 디바이스의 특정한 설계와 무관하게, 접촉 디바이스들이 샤프트의 테두리를 교차하고 샤프트의 세로축에 방사상으로 분포되는 방식으로 배치된 다중 접촉 디바이스들을 방전 디바이스가 구비하면 유용하다.
이하, 방전 디바이스의 바람직한 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 방전 디바이스의 제1 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 방전 디바이스의 단면도이다.
도 3은 방전 디바이스의 제2 실시예의 구성도이다.
도 4는 방전 디바이스의 제3 실시예의 구성도이다.
도 5는 방전 디바이스의 제4 실시예의 구성도이다.
도 6은 방전 다바이스의 제5 실시예의 구성도이다.
도 7은 방전 디바이스의 제6 실시예의 구성도이다.
도 8은 방전 디바이스의 제7 실시예의 구성도이다.
도 1은 가이드 슬리브(12)로서 형성된 가이드와 가이드 슬리브(12) 내에 수용된 접촉 요소(13)를 가진 접촉 디바이스(11)를 구비하고, 본 실시예에서 성형 카본 본체에 의해 형성된 방전 디바이스(10)를 도시한다.
접촉 요소(13)는 축방향으로 이동 가능한 방식으로 가이드 슬리브(12) 내부에 수용되고, 접촉력 디바이스(15)에 의해 축방향으로 생성된 예비부하력(F)에 의해 작동된다. 본 실시예에서, 접촉력 디바이스(15)는 예비부하력(F)의 생성에 기여하고 예비하중 하에 접촉 요소(13)의 전방 끝단면(14)과 가이드 슬리브(12)의 베이스(16) 사이에서 배치된 코일 스프링(31)을 구비한다. 본 실시예에서, 베이스(16)는 돌출 서포트 탭으로 되어 있다. 코일 스프링(31)의 예비하중은 기계(미도시)의 스테이터 부품(17)과 샤프트(18) 사이의 접촉 디바이스(11)의 적절한 상대적 배치에 의해 생성되고, 스테이터 부품(17)은 회로 용어로 그라운드를 형성하고, 샤프트(18)는 기계의 로터 부품을 형성하고 회로 용어로 도체를 구성한다. 교류는 샤프트(18)로부터 접촉 디바이스(11)를 경유하여 기계의 그라운드 또는 스테이터 부품(17)으로 방전될 수 있다.
접촉 요소(13)가 가이드 슬리브(12)의 베이스(16)와 샤프트(18) 사이에서 축방향으로 미리-로딩되도록 배치되어 있기 때문에, 접촉 요소(13)의 전방 샤프트 접촉면(19)과 샤프트(18)의 외주에 형성된 샤프트(18)의 로터 접촉면(20) 사이에는 전기 접촉이 수립된다.
전순한 바와 같이, 접촉 요소(13)와 샤프트(18) 사이에 전기 접촉을 가능하게 하는, 접촉력 디바이스(15)에 부가하여, 도 1 및 도 2에 예시된 방전 디바이스(10)는, 가이드 슬리브(12)의 제1 벽 부분(22) 상의 탄성 스프링 탭(23)을 가진 가이드 접촉력 디바이스(21)가 마련된다. 샤프트 접촉에 부가하여, 스테이터 부품(17)에 전기적으로 연결된 가이드 슬리브(12)를 경유하여 접촉 요소(13)의 가이드 접촉면(24)과 스테이터 부품(17) 사이에 전기 전도성 연결이 수립되는 방식으로 접촉 요소(13)의 가이드 접촉면(24)과 가이드 슬리브(12)의 반대의 스테이터 접촉면(15) 사이에 스테이터 접촉이 수립됨으로써, 접촉 요소(13)가 가이드 접촉력(FF)에 의해 제1 벽 부분(22)에 반대되는 벽 부분(38)에 밀착되는 방식으로 스프링 탭(23)은 예비하중 하에서 접촉 요소(13)에 접촉되어 있다.
따라서, 샤프트(18)로부터 방전되고 접촉 요소(13)의 테두리에 형성된 접촉 요소(13)의 에지 구역(37)에 집중되는 교류는, 접촉 요소(13)의 테두리에 형성된 가이드 접촉면(14)을 경유하는 최소 루트를 이용하여 가이드 슬리브(12)로 전달되고, 가이드 슬리브(12) 그 자체는 스테이터 부품(12)에 연결되어 있다.
도 3은 접촉 디바이스(38)의 가이드를 구비하는 방전 디바이스(26)를 도시하고, 상기 가이드는 가이드 슬리브(33)로서 구현되어 있고, 접촉 요소(27)는 가이드 슬리브(33) 내에 수용되어 있고, 접촉 요소(27)의 샤프트 접촉면(29)이 샤프트(18)의 로터 접촉면(30)에 접촉되는 방식으로 접촉력 디바이스(28)에 의해 예비하중력(F)에 의해 작동된다. 본 실시예에서, 접촉력 디바이스(28)는 서포트 탭으로서 형성된 가이드 슬리브(33)의 베이스(32)와 접촉 요소(27)의 끝단면(34) 사이에 예비하중 하에 배치되고, 접촉 디바이스(11)의 세로축(L)에 소정 각도(α)로 경사진 예비하중력(F)을 생성하는 코일 스프링(31)을 구비함으로써, 예비하중력(F)은 샤프트 접촉력(FW)과 가이드 접촉력(FF)으로 분리되고, 따라서, 접촉력 디바이스(28)는 샤프트 접촉력(FW)을 생성하기 위한 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력(FF)을 생성하기 위한 가이드 접촉력 디바이스 모두로서 동시에 기능하게 된다. 가이드 접촉력은 접촉 요소(27)의 가이드 접촉면(35)과 반대의 스테이터 접촉면(36) 사이에 가이드 접촉이 형성되는 방식으로 가이드 슬리브(33) 내에서 접촉 요소(27)의 틸팅 또는 쐐기 작용(wedging)의 결과를 나타내고, 상기 가이드 접촉은, 도 1 및 도 2에 예시된 방전 디바이스(10)의 실시예에서 전술한 방식과 같이, 접촉 요소(27)의 테두리에 형성된 에지 구역(37)으로부터 가이드 슬리브(33)를 경유하여 스테이터 부품(17)으로 교류가 전기적으로 방전되게 한다.
도 4는 방전 디바이스(40)의 다른 실시예를 도시한다. 도 4를 참조하면, 접촉 디바이스(41)는 접촉 슬리브(42)와 접촉 슬리브(42) 내에서 축방향으로 안내되는 접촉 요소(43)를 구비하고, 샤프트(18)의 로터 방사 라인(R)에 접촉 각도(β)로 배치된다. 접촉력 디바이스(44)는 접촉 슬리브(42)의 베이스와 접촉 요소(43)의 끝단면(46)에 배치되고 접촉 요소(43)에 예비하중력(F)을 인가하도록 제공된 코일 스프링(31)을 구비한다. 접촉 슬리브(42) 밖으로 돌출하는 접촉 요소(43)의 끝단에 형성된 샤프트 접촉면(47)은, 샤프트(18)의 테두리에 의해 형성된 로터 접촉면(48)과 함께, 접촉 요소(43)의 세로축(L)을 교차하는 법평면(N)에 대하여 접촉 각도(β) 만큼 경사진 공통 접촉면(E)을 형성하도록 배치된다. 샤프트 접촉면(47)이 접촉 요소(43)의 법평면(N)에 대해 경사져 있기 때문에, 접촉력 디바이스(44)는 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하게 됨으로써, 접촉력 디바이스(44)에 의해 생성되는 예비하중력(F)의 제1 힘 컴포넌트는 샤프트 접촉력(FW)으로서 작용하고 예비하중력(F)의 제2 컴포넌트는 가이드 접촉면(49)과 접촉 슬리브(42)의 스테이터 접촉면(50) 사이의 가이드 접촉력(FF)으로서 작용한다.
도 5는 방전 디바이스(60)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 5를 참조하면, 방전 디바이스(60)는 도 4에 예시된 방전 디바이스(40)의 접촉 디바이스(41)와 동일한 접촉 디바이스(41)를 구비하고, 도 5에 예시된 접촉 디바이스(41)의 구성요소들은 도 4의 접촉 디바이스(41)의 구성요소들과 동일한 참조부호가 부여되었다.
도 4에 예시된 방전 디바이스(40)와 대조적으로, 방전 디바이스(60)의 접촉 디바이스(41)는 샤프트(18)의 로터 방사 라인(R) 상에 배치되고, 접촉 디바이스(41)의 세로축(L)은 도 5에 도시된 바와 같이, 로터 방사 라인(R)과 일치한다.
도 5에 예시된 방전 디바이스(60)와 도 4에 예시된 방전 디바이스(40) 사이의 다른 차이점은, 방전 디바이스(60)의 경우, 샤프트 접촉면(47)에 접촉되어 있는 로터 접촉면(61)이 샤프트(18)의 테두리에 의해 직접적으로 형성되지 않고, 대신에, 로터 접촉면(61)을 형성하기 위하여 원뿔면을 가진 접촉 허브(62)가 샤프트(18) 상에 배치되어 있으므로 로터 접촉면(61)은 접촉 허브(62)의 외면에 의해 형성되어 있다는 것이다.
샤프트 접촉면(47)과 로터 접촉면(61) 사이에 형성된 경사진 접촉 평면(E)에 기인하여, 접촉력 디바이스(44)는 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두로서 작용함으로써, 접촉력 디바이스(44)에 의해 생성된 예비하중력(F)의 하나의 힘 컴포넌트(FW)는 샤프트(18)의 로터 접촉면(61)에 샤프트 접촉력(FW)으로서 작용하고, 다른 하나의 힘 컴포넌트(FF)는 접촉 요소(43)의 가이드 접촉면(49)과 접촉 슬리브(42)의 스테이터 접촉면(50) 사이에서 가이드 접촉력(FF)으로서 작용한다.
도 6은 방전 디바이스(70)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 6을 참조하면, 방전 디바이스(70)는, 도 4 및 도 5를 참조하는 전술한 예들의 방전 디바이스들(40,60)과 유사하게, 접촉 디바이스(41)를 구비한다. 방전 디바이스(60)와 같이, 방전 디바이스(70)의 접촉 디바이스(41)는 샤프트(18)의 로터 방사 라인(R) 상에 배치되고, 따라서 세로축(L)은 로터 방사 라인(R)과 일치한다.
방전 디바이스(70)는 다음과 같은 점에 의해 도 5에 예시된 방전 디바이스(60)와 차별화된다. 즉, 접촉 요소(43)의 샤프트 접촉면(47)에 상응하는 로터 접촉면(71)은, 샤프트(18)가 원뿔 형상의 샤프트부(72)를 구비하는 방식으로 샤프트(18)의 원주면에 의해 직접적으로 형성된, 샤프트(18)의 세로축(LW)에 대해 접촉 각도(β) 만큼 경사진다.
도 7은 접촉 디바이스(41)가 마련된 방전 디바이스(80)를 도시한다. 방전 디바이스(80)는, 도 4에 예시된 방전 디바이스(40)에서 설명된 바와 같이, 접촉 요소(43)가 샤프트 접촉면(47)을 구비하고, 샤프트 접촉면(47)은 접촉 요소(43)의 세로축(LK)을 교차하는 법평면(N)에 대해 접촉 각도(β) 만큼 경사진 공통 평면(E)에서 샤프트(18)의 로터 접촉면(81)과 접촉되고, 로터 접촉면(81)은 샤프트(18)의 끝이 잘려진 축 샤프트에 의해 형성되어 있다. 접촉 디바이스(41)는 샤프트(18)의 세로축(LW)에 평행한 방사 옵셋(r)에 배치된다.
도 8은 전술한 접촉 디바이스(41)와 동일한 접촉 디바이스(91)를 구비하는 방전 디바이스(90)의 또 다른 실시예를 도시한다. 전술한 실시예들의 구성요소들과 동일한 구성요소들은 동일한 참조부호가 부여되었다.
본 실시예에서, 접촉 디바이스(91)를 샤프트(18)의 세로축(LW)에 대해 접촉 각도(β) 만큼 샤프트 끝단(82)으로부터 축방향으로 옵셋에 배치하고, 샤프트 접촉면(47)을 접촉 요소(43)의 법평면(N)에 대해 접촉 각도(γ)에 배치함으로써, 경사진 접촉 평면(E)은 접촉 요소(43)와 샤프트(18)의 샤프트 끝단(82) 사이에 형성된다. 결과적으로, 접촉력 디바이스(44)에 의해 생성된 예비하중력(F)은 샤프트 접촉력(FW)으로서 로터 접촉면(81)에 작용하는 예비하중력(F)의 제1 힘 컴포넌트와 가이드 접촉력(FF)으로서 가이드 슬리브(42)의 스테이터 접촉면(50)에 작용하는 예비하중력(F)의 힘 컴포넌트로 구분된다.
방전에 대한 실질적인 기여와 고-주파수 전자기 간섭의 감쇠는, 주요 용적 분율로서 그래파이트 또는 다른 탄소 개량을 함유하는 성형된 카본 본체들로서, 접촉 요소들(13,27,43)의 내부 구조에 의해 제공된다. 접촉 요소들(13,27,43)은 간섭 억제 동안 적은 전류들만 전도해야 하기 때문에, 접촉 요소들(13,27,43)은 구리 또는 은과 같은 고전도성 성분의 많은 양을 함유해서는 안된다. 또한, 강자성체 또는 페리자성체가 접촉 요소들(13,27,43) 내부에 확산되면 유용하다. 철, 코발트 및 니켈 이외에, 그러한 물질들은 철(FeO, MnO2, Mn2O3, Mn3O4), 니켈(NiO), 망간(MnO, MnO2, Mn2O3, Mn3O4), 크롬(CrO2, Cr2O3), 구리(CuO, Cu2O) 및 아연(ZnO) 요소들의 다양한 산화물들, 및 AB2X4 형태(여기서, A(2가)와 B(3가)는 8의 결합된 산화수를 가진 금속 양이온을 의미하고, X는 산소 원자들 또는 황 원자들을 위한 플레이스홀더로 되어 있음)의 스피넬 계열의 화합물들을 구비한다.
접촉 요소들(13,27,43) 내의 이들 입자들의 분포와 관련하여 다양한 옵션들이 존재한다. 간단한 실시예에서, 입자들은 전체 부피에 걸쳐 균일하게 분포될 수 있다. 종종, 압축 성형에 의한 접촉 요소들(13,27,43)의 분말 야금 제조는, 입자들이 프레스 표면에 평행하게 정렬하는 경향이 있기 때문에, 텍스처링(texuring) 또는 이방성의 결과를 낳는다. 이러한 효과는 이방성 입자들의 표적 도입(targeted introduction)에 의해 증대될 수 있다. 다른 유형의 이방성은, 특수한 성형법(압출)을 통해 정렬될 수 있는 단섬유(short fiber)들의 도입에 의해 달성될 수 있다.
강자성체 또는 페리자성체 입자들이 사용되면, 접촉 요소들(13,27,43)의 성형된 카본 본체가, 어느 하나는 이들 입자들이 없거나 매우 적은 반면 다른 하나는 매우 많은 수의 이들 입자를 가진 2개의 상이한 혼합물을 가지면 특히 유용하다. 이렇게 함으로써, 그들의 사용 동안 마모될 접촉 요소들(13,27,43)의 마모의 영역을 위해 자분(magnetic particle)이 없는 혼합물이 선택될 수 있고, 접촉 요소들의 비-마모 끝단부는 많은 양의 자분이 제공될 수 있다.
성형된 카본 본체의 다른 실시예에서, 자분의 농도는 접촉 요소들(23,27,43)의 샤프트 접촉면으로부터 반대의 끝단부까지 상응하는 구배를 나타낸다.
10...방전 디바이스 11...접촉 디바이스
12...가이드 슬리브 13...접촉 요소
14...전방 끝단면 15...접촉력 디바이스
16...베이스 17...스테이터 부품
18...샤프트 19...접촉면
21...접촉력 디바이스 22...제1 벽 부분
23...스프링 탭 24...가이드 접촉면
26...방전 디바이스 27...접촉 요소
28...접촉력 디바이스 29...샤프트 접촉면
30...로터 접촉면 31...코일 스프링
33...가이드 슬리브 37...에지 구역
38...접촉 디바이스 40...방전 디바이스
41...접촉 디바이스 42...접촉 슬리브
43...접촉 요소 44...접촉력 디바이스
47...샤프트 접촉면 48...로터 접촉면
50...스테이터 접촉면 60...방전 디바이스
61...로터 접촉면 62...접촉 허브
70...방전 디바이스 71...로터 접촉면
72...샤프트부 80...방전 디바이스
81...로터 접촉면 90...방전 디바이스
91...접촉 디바이스

Claims (20)

  1. 접촉 요소(13,27,43)의 샤프트 접촉면(19,29,47,92)과 샤프트(18)의 로터 접촉면(20,30,48,61,71,81) 사이에 전기 접촉을 수립하기 위하여 샤프트 접촉력(FW)을 생성하기 위한 접촉력 디바이스(15,28,44)에 의해 작동되고 축방향으로 이동가능한 방식으로 가이드 내에 수용되는 접촉 요소(13,27,43)를 포함하는 접촉 디바이스(11,41,91)를 구비하고, 전기 간섭 특히, 기계의 샤프트(18)인 로터(rotor) 부품으로부터 나오는 전류를 기계의 스테이터 부품(17)으로 방전시키기 위한 방전 디바이스(10,26,40,60,70,80,90)에서,
    상기 가이드는 스테이터 부품(17)과의 전기적 연결을 형성하기 위한 스테이터 접촉면(25,36,50)을 구비하고, 상기 방전 디바이스는 상기 접촉 요소(13,27,43)의 가이드 접촉면(24,35,49)과 스테이터 부품(17)에 전기적으로 연결된 스테이터 접촉면(25,36,50) 사이에 가이드 접촉력(FF)을 생성하기 위한 가이드 접촉력 디바이스(21)를 구비하는, 방전 디바이스.
  2. 청구항 1에서,
    상기 접촉력 디바이스(15,28,44)는 상기 가이드의 베이스(16,32,45) 상에 배치된 예비하중 디바이스를 구비하는, 방전 디바이스.
  3. 청구항 2에서,
    상기 가이드는, 가이드 접촉력 디바이스가 마련된 제1 벽 부분(22) 및 스테이터 접촉면(25)으로 되어 있는 제1 벽 부분(22)과 반대되는 제2 벽 부분을 구비하는 접촉 슬리브(12,42)인, 방전 디바이스.
  4. 청구항 3에서,
    상기 제1 벽 부분(22)은 상기 가이드 접촉력 디바이스(21)를 형성하기 위하여 접촉 요소(13)에 탄성 접촉하는 스프링 탭(23)이 마련된, 방전 디바이스.
  5. 청구항 2에서,
    상기 가이드는 접촉 슬리브(42)이고, 접촉력 디바이스(44)는 접촉 요소(43)의 세로축(L)에 대해 임의의 각도(β)로 향하는 예비하중력(F)으로 접촉 요소(43)에 작용하고,
    상기 접촉력 디바이스(44)는, 접촉력 디바이스의 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력(FW)으로서 로터 접촉면(48,61,71,81)에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력(FF)으로서 스테이터 접촉면(50)에 작용하는 방식으로, 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하는, 방전 디바이스.
  6. 청구항 5에서,
    접촉력 디바이스(28)는 상기 가이드의 베이스(32) 상에 배치된 스프링 일단 및 접촉 요소(27) 상에 배치된 스프링 타단을 가진 코일 스프링(31)을 구비하고, 코일 스프링의 적어도 일단은 접촉 슬리브(33)인 가이드의 중앙축(L)으로부터 방사상으로 옵셋되어 있는, 방전 디바이스.
  7. 청구항 2에서,
    접촉 디바이스(41)는 샤프트(18)의 로터 방사 라인(R)에 대해 접촉 각도(β)로 배치되고, 샤프트 접촉면(47)이 로터 접촉면(48)과 함께 공통 접촉 평면(E)에 배치되도록 접촉 요소(43)의 샤프트 접촉면(47)은 접촉 요소(43)의 세로축(L)을 교차하는 법평면(N)에 대해 접촉 각도(β)로 경사지고,
    접촉력 디바이스(44)는, 접촉력 디바이스(44)의 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력(FW)으로서 샤프트(18)의 로터 접촉면(48)에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력(FF)으로서 가이드의 스테이터 접촉면(50)에 작용하도록, 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하는, 방전 디바이스.
  8. 청구항 2에서,
    접촉 디바이스(41)는 샤프트(18)의 로터 방사 라인(R)에 상에 배치되고, 접촉 요소(43)의 샤프트 접촉면(47)은 접촉 요소(43)의 세로축(L)을 교차하는 법평면(N)에 대해 접촉 각도(β)로 경사지고, 로터 접촉면은 접촉 각도에 상응하는 원뿔 각도를 가진 원뿔면이고, 샤프트 접촉면(47)이 로터 접촉면(61)과 함께 공통 접촉 평면(E)에 배치되며,
    접촉력 디바이스는, 접촉력 디바이스(44)의 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력(FW)으로서 샤프트의 로터 접촉면(61,71)에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력(FF)으로서 가이드의 스테이터 접촉면(50)에 작용하도록, 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하는, 방전 디바이스.
  9. 청구항 8에서,
    로터 접촉면(61)은 샤프트(18) 상에 배치된 접촉 허브(62)의 외면에 의해 형성된, 방전 디바이스.
  10. 청구항 8에서,
    로터 접촉면(71)은 원뿔-형상 샤프트부(72)에 의해 형성된, 방전 디바이스.
  11. 청구항 7에서,
    접촉 디바이스(41)는 샤프트(18)의 세로축(LW)에 평행하고 샤프트 칼라 또는 샤프트 끝단(82)의 방사방향의 옵셋에 배치되고,
    로터 접촉면(82)은 샤프트 칼라 또는 샤프트 끝단에 형성되어 있는 로터 방사 라인(R)에 접촉 각도(β)로 경사지고, 접촉 요소(43)의 샤프트 접촉면(47)은 접촉 요소(43)의 세로축(L)을 교하하는 법평면(N)에 대해 접촉 각도(β)로 경사짐으로써, 샤프트 접촉면(47)이 로터 접촉면(48)과 함께 공통 접촉 평면(E)에 배치되고,
    접촉력 디바이스(44)는, 접촉력 디바이스의 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력(FW)으로서 샤프트(18)의 로터 접촉면(82)에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력(FF)으로서 가이드의 스테이터 접촉면(50)에 작용하도록, 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하는, 방전 디바이스.
  12. 청구항 7에서,
    접촉 디바이스(41)는 샤프트 칼라 또는 샤프트 끝단(82) 상에서 샤프트의 세로축(LW)에 대해 접촉 각도(β)로 배치되고, 로터 접촉면(82)은 샤프트 칼라 또는 샤프트 끝단에 형성되어 있는 로터 방사 라인(R)에 대해 접촉 각도(β+γ)로 경사짐으로써, 샤프트 접촉면(47)이 로터 접촉면(81)과 함께 공통 접촉 평면(E)에 배치되고 접촉 요소의 법평면에 대해 접촉 각도로 경사지고,
    접촉력 디바이스(44)는, 접촉력 디바이스의 하나의 힘 컴포넌트가 샤프트 접촉력(FW)으로서 샤프트(18)의 로터 접촉면(82)에 작용하고 다른 하나의 힘 컴포넌트가 가이드 접촉력(FF)으로서 가이드의 스테이터 접촉면(50)에 작용하도록, 샤프트 접촉력 디바이스와 가이드 접촉력 디바이스 모두를 형성하는, 방전 디바이스.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에서,
    접촉 요소(13,27,43)는 적어도 제2 가이드 접촉면(24,35,49) 상에 마련된 전기 전도성 코팅을 구비하는, 방전 디바이스.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에서,
    상기 코팅은 다른 용량성 금속 코팅 또는 메탈로이드 코팅을 구비하는, 방전 디바이스.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에서,
    접촉 요소와 가이드 사이에 마련된 케이블 연결을 더 구비하는, 방전 디바이스.
  16. 청구항 13 또는 청구항 14 중에서,
    접촉 요소의 전도성 코팅과 가이드 사이에 마련된 케이블 연결을 더 구비하는, 방전 디바이스.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에서,
    접촉 요소(13,27,43)은, 철, 코발트 또는 니켈 바람직하게, FeO, Fe2O3, Fe3O4를 포함하는 그룹으로부터 선택된 철 산화물, NiO 산화물, MnO, MnO2, Mn2O3, Mn3O4를 포함하는 그룹으로부터 선택된 망간 산화물, CrO2, Cr2O3를 포함하는 그룹으로부터 선택된 크롬 산화물, CuO, Cu2O를 포함하는 그룹으로부터 선택된 구리 산화물, 또는 ZnO의 아연 산화물, 이들의 조합, 또는 AB2X4 형태(여기서, A(2가)와 B(3가)는 8의 결합된 산화수를 나타내고, X는 산소 원자들 또는 황 원자들의 플레이스홀더임)의 스피넬계 화합물 이외의 강자성체 또는 페리자성체를 구비하는, 방전 디바이스.
  18. 청구항 17에서,
    강자성체 또는 페리자성체는 균일하게 분포된, 방전 디바이스.
  19. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에서,
    강자성체 또는 페리자성체는 바람직한 방위를 가지거나 다중 레이어들로 배치된, 방전 디바이스.
  20. 청구항 19에서,
    접촉 요소(13,27,43) 내의 강자성체 또는 페리자성체의 분포는 구배, 바람직하게 마모 방향의 구배를 보이는, 방전 디바이스.
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