WO2009106461A2 - Strom-überlastschutz einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2009106461A2
WO2009106461A2 PCT/EP2009/051908 EP2009051908W WO2009106461A2 WO 2009106461 A2 WO2009106461 A2 WO 2009106461A2 EP 2009051908 W EP2009051908 W EP 2009051908W WO 2009106461 A2 WO2009106461 A2 WO 2009106461A2
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current
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carrying element
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WO2009106461A3 (de
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Frank Reschnar
Steffen Huemmer
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/27—Devices for sensing current, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
    • H02K5/148—Slidably supported brushes

Definitions

  • the invention relates to a current overload protection of an electrical machine, in particular a starter of an internal combustion engine, with at least one fuse device in the current path to brushes and a power bus in the electrical machine.
  • a current overload protection is known, for example in the form of a fuse device, in which a current-carrying fusible element, such as a wire melts when a predetermined electric current is exceeded during a predetermined period of time and at a predetermined temperature, so that an electrical circuit to brush the electric machine is interrupted.
  • the maximum permissible electric current is determined by the choice of the material of the fusible element, ie the fuse device, as well as the current-carrying cross section of the fusible element.
  • the melting device is prepared at a melting point intended for melting in such a way that the melting point is melted through in the event of a current flow with a current intensity above the current threshold.
  • the brush strands are prepared as a melting element so that they melt in case of failure at a melting point with a small Bürstenlitzenquerites. This prevents the possibility of critical conditions such as glowing or burning outer parts on the starter due to misuse or faulty control in unfavorable cases.
  • As current overload protection a defined weakened point in the main current path of a positive line or grounding tung. Due to the higher current densities occurring there, there is greater heating than in the rest of the current path. In combination with other effects during an overload, such as setting the brush pressure spring; Arcs between coal and commutator, etc., melts the vulnerability and interrupts the current path. This mechanism of current overload protection is intended for the entire working range of the starter.
  • the current overload protection does not work safely when the starter runs along with the engine running. In this case, only an idle current flows, which causes too little heat input to melt through the brush in the strand. In such a case, the association of the commutator dissolves, which can lead to short circuits. Therefore, the operating point at idle due to the very low current occurring is very critical. The operating point, especially in combination with a malfunction of a relay that does not open, occur and become critical. The working point short-circuit has also been shortened “artificially.” The cross-sectional constriction melts the "weak point" faster.
  • An essential idea of the invention is to lay the fuse device on a power bus and to modify the power busbar, which is currently performed in one piece, and to realize two parts.
  • the fuse device tion has an overload-melting element connection, which connects the power busbar with a first current-carrying element and with a second current-carrying element.
  • the fuse device melts in case of overload and disconnects the electrical connection between see the first and second power conducting element.
  • critical conditions on the starter such as glowing or burning outer parts, avoided over all operating points and averted critical conditions. Damage to neighboring components in the vehicle and the vehicle itself and the driver is thus excluded. Tripping within the function limits is prevented.
  • the current overload protection may advantageously be incorporated in all types of electrical machines, such as three-phase or DC machines.
  • the fuse protection which forms an overload protection and is so far arranged on brush strands, is integrated in a two-part current busbar.
  • the power bus is modified from a one-piece power bus.
  • the melting element compound is a solder joint.
  • a solder joint has the advantage that the element connection is electrically conductive and melts in case of overload due to thermal heating and thus the two current-carrying elements of the power busbar are separable.
  • the relatively low melting temperature, the connecting area of the solder joint which holds together the first current-carrying member and the second current-carrying element can be relatively large.
  • the bus bar can withstand operating currents in extreme conditions such as a cold start. A vote on different types of electrical machines with certain operating points is possible with soft solder.
  • the two current-carrying elements are thus connected to the element connection electrically conductive and for a thermal range up to about 200 0 C.
  • the two current-carrying elements biased by an electrically insulated spring device against each other.
  • the spring is thus in the normal state, when the current busbar consists of the two interconnected current-carrying elements, biased and loaded. If there is a melting of the element connection, the spring relaxes and pushes the first current-carrying element away from the second current-carrying element so that the main current is electrically reliably interrupted.
  • the spring device is electrically separated by means of an insulating element with respect to at least one of the two current-carrying elements.
  • the spring is made of an electrically insulating material. This reduces the number of components and the manufacturing costs. It goes without saying that the spring device can also be coated by means of an insulating element.
  • the spring device is designed as a compression spring.
  • a compression spring is an inexpensive means to realize a compressive force for a wider temperature range with a constant spring constant with a spring force to be defined. It is understood that a tension spring can be used.
  • an insulating element which guides the spring device is arranged on at least one of the current-carrying elements.
  • the spring means which as described above preferably consists of a spring and is deep-building, can thus be guided in the depth, while the connection of the two current-carrying elements is built perpendicular to it flat.
  • the spring force or compressive force of the spring device acts with maximum effect against the connecting surface.
  • the insulating element is cup-shaped with a positive bead formed as an abutment.
  • a compression spring can be guided in the direction of compression.
  • the pot-shaped insulating is deeply built and can accommodate a deep spring.
  • the bead on the pot opening of the insulating member is positively seated on the first current-carrying element and forms an abutment to the pressure surface of the spring device, which acts on the second current-carrying element and thus biases the two Strom Equipmentsele- elements against each other.
  • the second current-carrying element is connected to a relay line.
  • a relay line is also referred to as a strand to the relay and is attached to the second current-carrying element with a welded connection.
  • the power busbar is electrically connected to at least two, preferably four or six carbon brushes. This has the advantage that the number of components is reduced and the electric machine is powerful.
  • the first current-carrying element is seen in cross-section U-shaped with flanged legs.
  • the second current-carrying element connects the flanged legs, and the spring device is arranged in the first current-carrying element.
  • the first current-carrying element can thus be realized inexpensively by a forming technique and offers a simple possibility to accommodate the spring device or alternatively to guide the spring device and to bias it against the second current-carrying element.
  • the first current-carrying element is formed, as seen in cross-section, with a step, the second current-carrying element is connected to the step, and the spring device is arranged above the height of the step.
  • the invention has the advantage that many artificial sites of high current density, for example, on brush strands are no longer necessary, but can be summarized concentrated on a two-part power bus and thus the brush system can be optimally designed overall and the components and the manufacturing cost can be reduced , By a specific composition of the element compound, the triggering time, the current density or current intensity can be adapted to the starter size individually.
  • Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 is a perspective view of a second embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a section of an electric machine in perspective view with a power busbar 1.
  • the power busbar 1 is installed in electric machines, which may be electrically or permanently energized, to power brushes 2, for example two, four to conduct six or more brushes 2.
  • the electric machine can be used for example as a starter in an internal combustion engine.
  • the current busbar 1 in contrast to the prior art is not one piece, but designed in two parts.
  • the current busbar 1 thus comprises a first current-carrying element 3 and a second current-carrying current element 4.
  • the two current-carrying elements 3, 4 are connected flat with a melting element connection 5.
  • the melting element compound 5 is a soft solder, which melts at about 200 0 C.
  • the planar connection between the first and second current-carrying element 3, 4 is released in case of overload, which leads to a heating to the temperature of 200 ° C.
  • a spring device 6 is provided which biases the two current-carrying elements 3, 4 against one another.
  • the spring device 6 comprises an insulating element 7, which is cup-shaped and has a flange-shaped bead 8 on the pot opening.
  • a compression spring 9 is guided by the cup-shaped insulating 7.
  • the first current-carrying element 3 is U-shaped with flanged legs 32, 34 seen in cross-section and the second current-carrying element 4 is a plate which is fixed with the flanged legs 32, 34 through the element connection 5 to a thermally releasable region.
  • a relay line 10 is welded to the plate.
  • the relay line 10 is electrically and thermally insulated by means of a feedthrough rubber 11 from the power busbar 1.
  • the feed-through rubber 11 has a bore for the relay line 10, through which the relay line 10 leads to the power busbar 1.
  • the bushing 11 has on the side facing the power busbar 1 two webs 12, 13, which can hold the second current-carrying element 4 after disconnecting from the first current-carrying element 3.
  • the spring device 6 is incorporated or inserted in the bottom of the U-shaped first Strom prices- element 3.
  • the bead 8 is positively inserted into a bore in the bottom of the U from the first current-carrying element 3.
  • the bead 8 thus forms a prestressed counter bearing to the pressure surface on the second current-carrying element 4, which is formed by the compression spring 9.
  • the compression spring 9 is thus against the bottom of the pot from Iso- Lierelement 7 and biased against the second current-carrying element 4.
  • the current bus 1 receives a critical current above a critical time, so that the temperature at the current busbar 1 to about 200 0 C rising over a certain period of time, the solder will melt surface, and the second current-carrying member 4 is the first flow guide member 3 pressed by the compression spring 9. It can no longer come to tripping currents after triggering and the starter can not be operated. It is after the separation of the two current-carrying elements 3, 4 guaranteed by the compression spring 9 a safe shutdown. A current-carrying element 3 of the current busbar 1 remains firmly seated, and the second current-carrying element 4 with the welded-on relay line 10 is held at a safe distance on the feed-through rubber 11. Thus, glowing or burning exterior parts are avoided. Only when the function limit is exceeded will an overload protection be triggered.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an alternative embodiment of the current overload protection according to the invention.
  • the power busbar 1 is formed in two parts.
  • the first current-carrying element 3 is formed as seen in cross-section with a step.
  • the second current-carrying element 4 is connected flat to the step.
  • a spring device 6 is arranged over the height of the step and biases the two current-carrying elements 3, 4 against each other.
  • the spring device 6 is cup-shaped as in FIG. 1 with a flange-shaped bead 8, in which a compression spring 9 is located.
  • the insulating element 7 of the spring device 6 is inserted into a bore in the lower stage of the first current-carrying element 3. Due to the bead 8, the insulating element 7 is firmly and positively inserted on the first current-carrying element 3.
  • the compression spring 9 is biased against the bottom of the insulating member 7 and against the second current-carrying element 4.
  • the second current-carrying element 4 is designed as a plate, which is at the level of the first stage of the first current-carrying element 3.
  • the melting element connection 5 holds flat the plate of the second current-carrying element 4 with the first current-carrying element 3 on the first step together.
  • the relay line 10 is welded again.
  • the relay line 10 is inserted straight through the bore of the lead-through rubber 11 and not bent by 90 °, as shown in FIG. This has bending advantages and brings manufacturing simplifications with it. If the element connection 5 melts due to overload due to heating, then the compression spring 9 pushes the second current-carrying element 4 away from the first current-carrying element 3. For this purpose, sufficient space of the electric machine is created, so that a safe shutdown of the carbon brushes 2 and thus the entire electrical machine takes place.

Abstract

Es wird ein Strom-Überlastschutz einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Starters einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Schmelzsicherungsvorrichtung im Strompfad zu Bürsten (2) und einer StromSammelschiene (1) in der elektrischen Maschine beschrieben. Um die elektrische Maschine sicher abzuschalten, weist die Schmelzsicherungsvorrichtung eine bei Überlast schmelzende Elementverbindung (5) auf, die die Strom-Sammelschiene (1) mit einem ersten Stromführungselement (3) und mit einem zweiten Stromführungselement (4) verbindet.

Description

B E S C H R E I B U N G
Strom-Überlastschutz einer elektrischen Maschine
Die Erfindung bezieht sich auf einen Strom-Überlastschutz einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Starters einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Schmelzsicherungsvorrichtung im Strompfad zu Bürsten und einer Strom-Sammelschiene in der elektrischen Maschine.
Ein Strom-Überlastschutz ist beispielsweise in Form einer Schmelzsicherungsvorrichtung bekannt, bei der ein stromführendes Schmelzelement, wie z.B. ein Draht, bei Überschreiten einer vorgegebenen elektrischen Stromstärke während einer vorgegebenen Zeitspanne und bei einer vorgegebenen Temperatur schmilzt, so dass ein elektrischer Stromkreis zu Bürsten der elektrischen Maschine unterbrochen wird. Die maximal zulässige elektrische Stromstärke wird dabei durch die Wahl des Materials des Schmelzelements, d. h. der Schmelzsicherungsvorrichtung, sowie dem stromführenden Querschnitt des Schmelzelements festgelegt. Dazu ist die Schmelzsicherungsvor- richtung an einer zum Schmelzen vorgesehenen Schmelzstelle so präpariert, dass es bei einem Stromfluss mit einer Stromstärke oberhalb der Stromstärkeschwelle zu einem Durchschmelzen der Schmelzstelle kommt. Bei Startern für Brennkraftmaschinen werden die Bürstenlitzen als Schmelzelement so präpariert, dass diese im Fehlerfall an einer Schmelzstelle mit geringem Bürstenlitzenquerschnitt durchschmelzen. Dadurch wird verhindert, dass es aufgrund von Missbrauch oder Fehlansteuerung in ungünstigen Fällen zu kritischen Zuständen wie glühenden oder brennenden Außenteilen am Starter kommen kann. Als Stromüberlastschutz dient also derzeit eine definiert geschwächte Stelle im Hauptstrompfad einer Plus-Leitung oder Masselei- tung. Durch die dort auftretenden höheren Stromdichten kommt es zu einer stärkeren Erwärmung als im übrigen Strompfad. In Kombination mit weiteren Effekten während eines Überlastfalles, wie beispielsweise Setzen der Bür- stenandruckfeder; Lichtbögen zwischen Kohle und Kommutator usw., schmilzt die Schwachstelle durch und unterbricht den Strompfad. Dieser Mechanismus eines Strom-Überlastschutzes ist für den gesamten Arbeitsbereich des Starters vorgesehen. Der Strom-Überlastschutz funktioniert jedoch nicht sicher, wenn der Starter bei laufender Brennkraftmaschine eingespurt mitläuft. In diesem Fall fließt nur ein Leerlaufstrom, der einen zu kleinen Wärmeeintrag verursacht, um die Bürste in der Litze durchschmelzen zu lassen. In einem solchen Fall löst sich der Verband des Kommutators auf, was zu Kurzschlüssen führen kann. Deshalb ist der Arbeitspunkt beim Leerlauf aufgrund des sehr geringen auftretenden Stroms sehr kritisch. Der Arbeitspunkt kann vor allem in Kombination mit einer Fehlfunktion von einem Relais, das nicht mehr öffnet, auftreten und kritisch werden. Der Arbeitspunkt Kurzschluss ist auch „künstlich" verkürzt worden. Durch die Querschnittsverengung schmilzt der „Schwachpunkt" schneller durch.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Strom-Überlastschutz der eingangs ge- nannten Art derart weiterzubilden, dass eine Schmelzsicherungsvorrichtung einer elektrischen Maschine vor einem brand kritischen Zustand sicher abschaltet und gleichzeitig den Betrieb innerhalb der Funktionsgrenzen sicherstellt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Ein wesentlicher Erfindungsgedanke ist, die Schmelzsicherungsvorrichtung auf eine Strom-Sammelschiene zu verlegen und die Strom-Sammelschiene, die bislang einteilig ausgeführt wird, zu modifizieren und zweiteilig zu realisieren.
Die Aufgabe wird also dadurch gelöst, dass die Schmelzsicherungsvorrich- tung eine bei Überlast schmelzende Elementverbindung aufweist, die die Strom-Sammelschiene mit einem ersten Stromführungselement und mit einem zweiten Stromführungselement verbindet. Die Schmelzsicherungsvorrichtung schmilzt bei Überlast und trennt die elektrische Verbindung zwi- sehen dem ersten und zweiten Stromführungselement. Somit werden kritische Zustände am Starter, wie glühende oder brennende Außenteile, über alle Betriebspunkte vermieden und kritische Zustände abgewendet. Die Schädigung von benachbarten Bauteilen im Fahrzeug sowie das Fahrzeug selbst und dem Fahrer ist somit ausgeschlossen. Eine Auslösung innerhalb der Funktionsgrenzen wird dabei verhindert. Der Strom-Überlastschutz kann vorteilhafterweise in alle Arten von elektrischen Maschinen, wie Drehstromoder Gleichstrom-Maschinen, eingebaut sein. Die Schmelzvorrichtungssicherung, die einen Überlastungsschutz bildet und bislang an Bürstenlitzen angeordnet ist, ist in eine zweiteilige Strom-Sammelschiene integriert. Die Strom-Sammelschiene ist gegenüber einer einteiligen Strom-Sammelschiene modifiziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die schmelzende Elementverbindung eine Lotverbindung. Eine Lotverbindung hat den Vorteil, dass die Elementverbindung elektrisch leitend ist und bei Überlast aufgrund von thermischer Erwärmung schmilzt und damit die beiden Stromführungselemente der Strom-Sammelschiene trennbar sind. Vorteilhafterweise besteht die Lotverbindung aus einem Weichlot mit einer Schmelztemperatur von ca. 2000C. Durch die relativ geringe Schmelztemperatur kann die verbindende Fläche der Lotverbindung, die das erste Stromführungselement und das zweite Stromführungselement zusammenhält, relativ groß sein. Die Strom- Sammelschiene kann dadurch von betriebsbedingten Strömen bei Extrembelastungen, wie z.B. bei einem Kaltstart, widerstehen. Eine Abstimmung auf verschiedene Typen von elektrischen Maschinen mit bestimmten Be- triebspunkten ist mit Weichlot möglich. Die beiden Stromführungselemente sind also mit der Elementverbindung elektrisch leitend und für einen thermischen Bereich bis ca. 2000C verbunden.
Um beim Auftreten einer Überlast den Stromfluss sicher zu trennen, werden vorteilhafterweise die beiden Stromführungselemente durch eine elektrisch isolierte Federeinrichtung gegeneinander vorgespannt. Die Feder ist also im Normalzustand, wenn die Strom-Sammelschiene aus den zwei miteinander verbundenen Stromführungselementen besteht, vorgespannt und belastet. Kommt es zu einem Schmelzen der Elementverbindung, so entspannt sich die Feder und drückt dabei das erste Stromführungselement vom zweiten Stromführungselement weg, so dass der Hauptstrom elektrisch sicher unterbrochen wird.
Um einen Stromfluss über die Federeinrichtung zu vermeiden, ist die Federeinrichtung mittels eines Isolierelements elektrisch gegenüber zumindest einem der beiden Stromführungselemente getrennt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Feder aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff hergestellt. So reduzieren sich die Bauteilanzahl und die Herstellungs- kosten. Es versteht sich dabei, dass auch die Federeinrichtung mittels eines Isolierelements überzogen sein kann.
Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist die Federeinrichtung als Druckfeder ausgebildet. Eine Druckfeder ist ein preiswertes Mittel, eine Druckkraft für einen weiteren Temperaturbereich mit einer gleich bleibenden Federkonstante mit einer zu definierenden Federkraft zu realisieren. Es versteht sich, dass auch eine Zugfeder eingesetzt sein kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an mindestens einem der Stromführungselemente ein Isolierelement angeordnet, das die Federeinrichtung führt. Die Federeinrichtung, die wie oben beschrieben bevorzugt aus einer Feder besteht und tiefbauend ist, kann somit in der Tiefe geführt werden, während die Verbindung der beiden Stromführungselemente senkrecht dazu flach gebaut ist. Somit wirkt die Federkraft bzw. Druckkraft der Feder- einrichtung mit maximaler Wirkung gegen die verbindende Fläche.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann mindestens ein Stromführungselement die Federeinrichtung führen. Somit ergibt sich eine bauteilreduzierte, kompakte Bauweise. Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform ist das Isolierelement topfförmig mit einem formschlüssigen Wulst als Gegenlager ausgebildet. In dem topfförmigen Isolierelement kann eine Druckfeder in Druck- kraftrichtung geführt werden. Das topfförmige Isolierelement ist dabei tief gebaut und kann eine tiefe Feder aufnehmen. Der Wulst an der Topföffnung des Isolierelements sitzt formschlüssig am ersten Stromführungselement und bildet ein Gegenlager zur Druckfläche der Federeinrichtung, die auf das zweite Stromführungselement wirkt und somit die beiden Stromführungsele- mente gegeneinander vorspannt.
Das zweite Stromführungselement ist mit einer Relaisleitung verbunden. Eine solche Relaisleitung wird auch als Litze zum Relais bezeichnet und ist mit einer Schweißverbindung an dem zweiten Stromführungselement ange- bracht.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Strom-Sammelschiene mit mindestens zwei, bevorzugt vier oder sechs Kohlebürsten elektrisch verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Bauteilanzahl reduziert ist und die elektrische Maschine leistungsstark ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Stromführungselement im Querschnitt gesehen U-förmig mit angeflanschten Schenkeln ausgebildet. Das zweite Stromführungselement verbindet die angeflanschten Schenkel, und die Federeinrichtung ist im ersten Stromführungselement angeordnet. Das erste Stromführungselement lässt sich somit preiswert durch eine Umformtechnik realisieren und bietet eine einfache Möglichkeit, die Federeinrichtung unterzubringen bzw. alternativ die Federeinrichtung zu führen und gegen das zweite Stromführungselement vorzuspannen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das erste Stromführungselement im Querschnitt gesehen mit einer Stufe ausgebildet, das zweite Stromführungselement mit der Stufe verbunden und die Federeinrichtung über die Höhe der Stufe angeordnet. Diese Ausführungsform ist eine bau- raumoptimierte Lösung, um platzsparend kompakte Sammelschienen mit einem erfindungsgemäßen Überlastschutz auszubilden.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass viele künstliche Stellen hoher Strom- dichte beispielsweise an Bürstenlitzen nicht mehr notwendig sind, sondern auf eine zweiteilige Strom-Sammelschiene konzentriert zusammengefasst werden können und damit kann das Bürstensystem insgesamt optimal ausgelegt werden und die Bauteile sowie die Herstellungskosten reduziert werden. Durch eine spezifische Zusammensetzung der Elementverbindung kann der Auslösezeitpunkt, die Stromdichte bzw. Stromstärke an die Startergröße individuell angepasst sein.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform und
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine in perspektivischer Ansicht mit einer Strom-Sammelschiene 1. Die Strom-Sammelschiene 1 ist in elektrischen Maschinen, die elektrisch oder permanent erregt sein können, eingebaut, um Strom zu Bürsten 2, beispielsweise zwei, vier, sechs oder mehr Bürsten 2, zu leiten. Die elektrische Maschine kann beispielsweise als Starter in einer Brennkraftmaschine eingesetzt sein. Erfindungsgemäß ist die Strom-Sammelschiene 1 im Gegensatz zum Stand der Technik nicht einteilig, sondern zweiteilig ausgeführt. Die Strom-Sammelschiene 1 umfasst somit ein erstes Stromführungselement 3 und ein zweites Stromführungs- element 4. Die beiden Stromführungselemente 3, 4 sind mit einer schmelzenden Elementverbindung 5 flächig verbunden. Die schmelzende Elementverbindung 5 ist ein Weichlot, das bei ca. 2000C schmilzt. Die flächige Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Stromführungselement 3, 4 wird bei Überlast gelöst, die zu einer Erwärmung auf die die Temperatur von 200° C führt. Damit das erste und zweite Stromführungselement 3, 4 sich beim Schmelzen oder nach Schmelzen der Elementverbindung 5 voneinander sicher lösen und trennen, ist eine Federeinrichtung 6 vorgesehen, die die beiden Stromführungselemente 3, 4 gegeneinander vorspannt. Die Feder- einrichtung 6 umfasst ein Isolierelement 7, das topfförmig ausgebildet ist und an der Topföffnung eine flanschförmige Wulst 8 aufweist. In dem topfförmi- gen Isolierelement 7 befindet sich eine Druckfeder 9. Die Druckfeder 9 wird vom topfförmigen Isolierelement 7 geführt.
Das erste Stromführungselement 3 ist im Querschnitt gesehen U-förmig mit angeflanschten Schenkeln 32, 34 ausgebildet und das zweite Stromführungselement 4 ist ein Plättchen, das mit den angeflanschten Schenkeln 32, 34 durch die Elementverbindung 5 an einem thermischen lösbaren Bereich fixiert ist. Auf der gegenüberliegenden Seite von dem zweiten Stromfüh- rungselement 4 ist am Plättchen eine Relaisleitung 10 angeschweißt. Die Relaisleitung 10 ist mittels eines Durchführgummis 11 von der Strom- Sammelschiene 1 elektrisch und thermisch isoliert. Das Durchführgummi 11 hat für die Relaisleitung 10 eine Bohrung, durch die die Relaisleitung 10 zur Strom-Sammelschiene 1 führt. Das Durchführgummi 11 hat auf der zur Strom-Sammelschiene 1 gerichteten Seite zwei Stege 12, 13, die das zweite Stromführungselement 4 nach Trennen vom ersten Stromführungselement 3 halten können.
Die Federeinrichtung 6 ist im Boden des U-förmigen ersten Stromführungs- elements 3 eingearbeitet bzw. eingesetzt. Der Wulst 8 ist formschlüssig in eine Bohrung im Boden des U's vom ersten Stromführungselement 3 gesteckt. Die Wulst 8 bildet somit ein vorgespanntes Gegenlager zur Andruckfläche am zweiten Stromführungselement 4, der von der Druckfeder 9 gebildet wird. Die Druckfeder 9 ist somit gegen den Boden des Topfs vom Iso- lierelement 7 und gegen das zweite Stromführungselement 4 vorgespannt. Wenn die Strom-Sammelschiene 1 einen kritischen Strom über eine kritische Zeit aufnimmt, so dass die Temperatur an der Strom-Stromsammelschiene 1 auf über 2000C über eine bestimmte Zeit steigt, schmilzt die Lotverbindung flächig auf und das zweite Stromführungselement 4 wird vom ersten Stromführungselement 3 durch die Druckfeder 9 gedrückt. Es kann nach Auslösung nicht mehr zu Kriechströmen kommen und der Starter kann nicht mehr weiter betrieben werden. Es wird nach der Trennung der beiden Stromführungselemente 3, 4 durch die Druckfeder 9 eine sichere Abschaltung garan- tiert. Ein Stromführungselement 3 der Strom-Sammelschiene 1 bleibt festsitzend, und das zweite Stromführungselement 4 mit der angeschweißten Relaisleitung 10 wird in einem sicheren Abstand am Durchführgummi 11 gehalten. Somit werden glühende oder brennende Außenteile vermieden. Nur bei Überschreiten der Funktionsgrenze wird ein Überlastschutz ausgelöst.
Die Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strom-Überlastschutzes. Auch in diesem Beispiel ist die Strom-Sammelschiene 1 zweiteilig ausgebildet. Das erste Stromführungselement 3 ist im Querschnitt gesehen mit einer Stufe ausge- bildet. Das zweite Stromführungselement 4 ist mit der Stufe flächig verbunden. Eine Federeinrichtung 6 ist über die Höhe der Stufe angeordnet und spannt die beiden Stromführungselemente 3, 4 gegeneinander. Die Federeinrichtung 6 ist wie in der Fig. 1 topfförmig mit einem flanschförmigen Wulst 8 ausgebildet, in dem sich eine Druckfeder 9 befindet.
Das Isolierelement 7 der Federeinrichtung 6 ist in eine Bohrung in der unteren Stufe des ersten Stromführungselements 3 eingesetzt. Aufgrund des Wulstes 8 ist das Isolierelement 7 fest und formschlüssig am ersten Stromführungselement 3 eingesetzt. Die Druckfeder 9 ist gegen den Boden des Isolierelements 7 und gegen das zweite Stromführungselement 4 vorgespannt. Das zweite Stromführungselement 4 ist als Plättchen ausgebildet, das auf Höhe der ersten Stufe des ersten Stromführungselements 3 ist. Die schmelzende Elementverbindung 5 hält flächig das Plättchen des zweiten Stromführungselements 4 mit dem ersten Stromführungselement 3 auf der ersten Stufe zusammen. Auf der gegenüberliegenden Seite des Plättchens im zweiten Stromführungselement 4 ist wieder die Relaisleitung 10 angeschweißt. Bei dieser Ausführungsform ist die Relaisleitung 10 gerade durch die Bohrung des Durchführgummis 11 eingesetzt und nicht um 90°, wie in der Fig. 1 gezeigt, abgebogen. Dies hat Biegungsvorteile und bringt Fertigungsvereinfachungen mit sich. Schmilzt die Elementverbindung 5 aufgrund von Überlast durch Erwärmung, so drückt die Druckfeder 9 das zweite Stromführungselement 4 vom ersten Stromführungselement 3 weg. Hierfür ist ausreichender Bauraum der elektrischen Maschine geschaffen, so dass eine sichere Abschaltung der Kohlebürsten 2 und somit der gesamten elektrischen Maschine erfolgt.
Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Übrigen wird insbesondere auf die zeichnerischen Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Strom-Überlastschutz einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Starters einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Schmelzsicherungsvorrichtung im Strompfad zu Bürsten (2) und einer Strom- Sammelschiene (1) in der elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsicherungsvorrichtung eine bei Überlast schmelzende Elementverbindung (5) aufweist, die die Strom- Sammelschiene (1) mit einem ersten Stromführungselement (3) und mit einem zweiten Stromführungselement (4) verbindet.
2. Strom-Überlastschutz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzende Elementverbindung (5) eine Lotverbindung ist.
3. Strom-Überlastschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die beiden Stromführungselemente (3, 4) mittels einer elektrisch isolierten Federeinrichtung (6) gegeneinander vorgespannt sind.
4. Strom-Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (6) mittels einem Isolierele- ment (7) elektrisch gegenüber zumindest einem der beiden Stromführungselementen (3, 4) getrennt ist.
5. Strom-Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (6) als Druckfeder (9) ausge- bildet ist.
6. Elektromagnetischer Schalter nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem der Stromführungselemente (3, 4) ein Isolierelement (7) angeordnet ist, dass die Federein- richtung (6) führt.
7. Strom-Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierelement (7) topfförmig mit einem Wulst (8) ausgebildet ist, der ein formschlüssiges Gegenlager am ersten Stromführungselement (3) bildet.
8. Strom-Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Strom-Sammelschiene (1) mit mindestens 2, bevorzugt 4 oder 6 Kohlebürsten elektrisch verbunden ist.
9. Strom-Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stromführungselement (3) im Querschnitt gesehen U-förmig mit angeflanschten Schenkeln (30, 37) ausgebildet ist, das zweite Stromführungselement (4) die angeflanschten Schenkel (30, 37) verbindet und die Federeinrichtung (6) im U angeordnet ist.
10. Strom-Überlastschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass das erste Stromführungselement (3) im Querschnitt gesehen mit einer Stufe ausgebildet ist, das zweite Stromführungselement (4) mit der Stufe verbunden ist und die Federeinrichtung (6) über die Höhe der Stufe angeordnet ist.
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