WO2018095675A1 - Kohlebürstenverschleiss-messvorrichtung - Google Patents

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WO2018095675A1
WO2018095675A1 PCT/EP2017/077095 EP2017077095W WO2018095675A1 WO 2018095675 A1 WO2018095675 A1 WO 2018095675A1 EP 2017077095 W EP2017077095 W EP 2017077095W WO 2018095675 A1 WO2018095675 A1 WO 2018095675A1
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carbon brush
indicator material
slip ring
resistance
measuring device
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PCT/EP2017/077095
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Silko Feustel
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
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    • H01R39/58—Means structurally associated with the current collector for indicating condition thereof, e.g. for indicating brush wear
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush wear measuring device, an electric machine with such a carbon brush wear measuring device and a vehicle with such an electric machine.
  • Detecting a wear limit of carbon brushes of electric motors allow. If the carbon brush reaches a wear limit, then this wear limit is detected, for example, electrically or optically and can be displayed accordingly.
  • Such devices are known for example from DE 197 55 232 A1 and US 4,761, 594 A. In such devices, however, wear of the carbon brushes is detected only by means of two states, such as "carbon brush sufficiently long” and "carbon brush no longer sufficiently long". A continuous detection of the actual carbon brush length, for example in% of the original length, is not possible with such devices.
  • An object of the invention is to more accurately determine the wear of carbon brushes of an electrical machine. This object is achieved with a carbon brush wear measuring device according to claim 1, an electric machine according to claim 6 and a vehicle according to claim 7. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
  • a carbon brush wear measuring apparatus comprising a slip ring; a carbon brush slidably disposed along a direction of displacement and biased in sliding contact with the slip ring; an indicator material extending in, on, or adjacent to the carbon brush along the direction of displacement and connected to the carbon brush such that it moves along with the carbon brush at least with respect to the direction of displacement, the indicator material being biased in sliding contact with the slip ring; an insulator disposed between the carbon brush and the indicator material and electrically insulating the carbon brush from the indicator material;
  • Resistance measuring device for measuring a resistance between two measuring points, between which at least a portion of the
  • Indicator material and a portion of the slip ring wherein a specific electrical resistance of the indicator material is greater than a specific electrical resistance of the carbon brush.
  • Carbon brush wear measuring device further provided with a carbon brush wear determining device, which by means of the measured resistance, a length of the carbon brush along the
  • resistivity of the indicator material at least one hundred times greater than a resistivity of the carbon brush.
  • a specific resistance of the indicator material is at least a thousand times greater than a specific resistance of the carbon brush.
  • a specific resistance of the indicator material is at least ten thousand times greater than a specific resistance of the carbon brush.
  • at least one section of the carbon brush additionally lies between the two measuring points.
  • the portion of the indicator material has a higher
  • Section of the indicator material a hundred times higher resistance than the portion of the carbon brush, more preferably a thousand times higher resistance and even more preferably a ten thousand times higher resistance.
  • one of the measuring points on the slip ring-remote end of the indicator material and the other measuring point on the slip ring-remote end of the carbon brush or on an electrical line to the carbon brush are arranged.
  • the invention provides an electric machine with at least one carbon brush wear measuring device according to one of
  • Figure 1 shows a carbon brush wear measuring device according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 shows a carbon brush wear measuring device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a carbon brush wear measuring device according to a first embodiment of the invention.
  • the carbon brush wear measuring device preferably takes place in an electric machine (Electric motor and / or generator) application, which has in a known manner mounted on a shaft 1 rotor with rotor windings.
  • the rotor is rotatably mounted about a rotation axis 2 and interacts electromagnetically with a stator.
  • the rotor windings are electrically connected to slip rings 3 (for example two) and can thus be electrically connected via the slip rings 3 to the non-rotating structure of the electric machine, in particular supplied with electrical energy.
  • the slip rings 3 are annularly closed or annularly composed of circular segments, electrically conductive rings,
  • metal preferably copper.
  • Each slip ring 3 is at least one carbon brush 4, preferably a plurality, for example, three carbon brushes 4, assigned, which cooperate with the slip ring 3.
  • the carbon brush 4 is in one
  • Shifting 5 arranged slidably and is going to the
  • Slip ring 3 biased so that an electrical contact between the carbon brush 4 and the slip ring 3 is made. Since the slip ring 3 is rotatable relative to the carbon brush 4, it is a
  • the displacement direction 5 is a direction towards the slip ring 3 and away from the slip ring 3, preferably a direction perpendicular to the axis of rotation 2.
  • the bias of the carbon brush 4 is realized for example by means of a spring.
  • the carbon brush 4 is electrically conductive and preferably a block-shaped solid material.
  • the carbon brush 4 is made of graphite, but other materials, especially metals, e.g. Copper, possible.
  • the block-shaped solid material is preferably substantially cuboid.
  • the carbon brush 4 is connected to an electrical line 6 for powering the rotor.
  • the conduit 6 is on the
  • these are arranged distributed in the circumferential direction of the slip ring 3, so that a seipasser on the carbon brush 4 to the slip ring 3 current can be divided into several carbon brushes 4.
  • Indicator material 7 is arranged, wherein between the carbon brush 4 and the indicator material 7, an insulating material 8 is provided to the
  • Carbon brush 4 electrically isolate from the indicator material 7.
  • Indicator material 7 extends along the displacement direction 5, preferably the indicator material 7 extends uninterrupted over the entire length of the carbon brush 4 along the displacement direction 5.
  • the indicator material 7 is disposed on or adjacent to the carbon brush 4. However, the indicator material 7 can also within the
  • Carbon brush 4 may be arranged, for example in a longitudinal bore.
  • the indicator material 7 in the displacement direction 5 has the same dimension as the carbon brush 4.
  • the indicator material 7 is substantially higher impedance than the material of the carbon brush 4, i.
  • the indicator material has a higher electrical resistivity.
  • the insulating material 8 may be, for example, a plastic material. It is essential that the indicator material 7 is attached directly or indirectly to the carbon brush 4, that the indicator material 7 moves with respect to the displacement direction 5 together with the carbon brush 4.
  • the indicator material is made of a material or composite material comprising materials and a construction as known from the construction of electrical resistors (in terms of electronic components). As property for the design is the resistance of the
  • the resistivity of the indicator material 7 is at least one hundred times, in particular at least a thousand times, preferably at least ten thousand times greater than a specific resistance of the carbon brush 4 is. Another one too
  • an abrasion of the indicator material 7 should be equal to or greater than that of the carbon brush 4 to to prevent the carbon brush 4 from rubbing off faster or more easily than the indicator material 7, which could otherwise lead to a deterioration of the electrical contact between the carbon brush 4 and the slip ring 3.
  • a resistance measuring device 9 measures a resistance between two measuring points 10 and 11.
  • one of the measuring points 10 on the slip ring side facing away from the indicator material 7 and the other measuring point 1 1 is connected to the carbon brush side end of the line 6.
  • the measuring point 1 1 can also be arranged on the slip ring side facing away from the carbon brush 4 or at any point of the line 6.
  • Resistance measuring device impressed measuring current whose resistance is measured by the resistance measuring device 9 is indicated in Figure 1 by the dashed line 12. Between the two measuring points in the first embodiment thus at least
  • the resistance measuring device 9 is electrically connected to lines 13 and 14 with the measuring points 10 and 1 1.
  • the resistance measuring device 9 includes a constant current source, which the lines 13 and 14 and lying between the measuring points 10 and 1 1 current path is acted upon by a constant current.
  • Constant current can be carried out both during operation of the electric machine and at standstill. For a lossless as possible
  • the slip rings 3 and the carbon brush 4 have the lowest possible electrical resistance.
  • the indicator material 7 is made of a comparatively high-resistance material, so that within the current path 12 almost all the voltage at the portion of the indicator material 7 drops.
  • the measured resistance substantially corresponds to the resistance of the portion of the indicator material 7, since the remaining portions are negligible due to the much lower resistivity. Since that
  • Indicator material 7 has a high resistivity, the resistance between the measuring points 10 and 1 1 is dependent on the length of the indicator material 7. Stated differently, the measured resistance value between the measuring points 10 and 1 1, in the
  • Circuit interruption and thus a contact loss are detected and, for example, a user to be notified of a need for maintenance.
  • Figure 2 shows a carbon brush wear measuring device according to a second embodiment of the invention. To avoid repetition is with respect to the second embodiment of the
  • the indicator material 7 is inside the carbon brush 4
  • a first and a second indicator material 7 are provided in the second embodiment.
  • one of the measuring points 10 is at the first one
  • Indicator material 7 arranged as described in the first embodiment in connection with the single indicator material.
  • the second measuring point 15 is arranged on the second indicator material 7, as in the first embodiment in connection with the single
  • Indicator material 7 a portion of the slip ring 3 and a portion of the second indicator material 7. Since the indicator material is high impedance, the measured voltage drops substantially at the two portions of the first and second indicator material. That means the measured

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung mit einem Schleifring (3); einer Kohlebürste (4), welche entlang einer Verschieberichtung (5) verschiebbar angeordnet ist und in Schleifkontakt mit dem Schleifring (3) vorgespannt ist; einem Indikatormaterial (7), welches sich in, an oder neben der Kohlebürste (4) entlang der Verschieberichtung (5) erstreckt und so mit der Kohlebürste (4) verbunden ist, dass es sich zumindest bezüglich der Verschieberichtung (5) zusammen mit der Kohlebürste (4) bewegt, wobei das Indikatormaterial (7) in Schleifkontakt mit dem Schleifring (3) vorgespannt ist; einem Isolator (8), der zwischen der Kohlebürste (4) und dem Indikatormaterial (7) angeordnet ist und die Kohlebürste (4) elektrisch von dem Indikatormaterial (7) isoliert, und einer Widerstandsmesseinrichtung (9) zum Messen eines Widerstands zwischen zwei Messpunkten (10, 11; 10, 15), zwischen denen zumindest ein Abschnitt des Indikatormaterials (7) und ein Abschnitt des Schleifrings (3) liegt, wobei ein spezifischer Widerstand des Indikatormaterials (7) größer ist als ein spezifischer Widerstand der Kohlebürste (4).

Description

Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung, einer elektrischen Maschine mit solch einer Kohlebürstenverschleiß- Messvorrichtung sowie ein Fahrzeug mit solch einer elektrischen Maschine.
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, welche die
Erfassung einer Verschleißgrenze von Kohlebürsten von Elektromotoren ermöglichen. Erreicht die Kohlebürste dabei eine Verschleißgrenze, dann wird diese Verschleißgrenze beispielsweise elektrisch oder optisch detektiert und kann entsprechend angezeigt werden. Solche Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 197 55 232 A1 und der US 4,761 ,594 A bekannt. Bei solchen Vorrichtungen wird jedoch ein Verschleiß der Kohlebürsten nur mittels zwei Zuständen erfasst, wie beispielsweise„Kohlebürste ausreichend lang" und„Kohlebürste nicht mehr ausreichend lang". Eine kontinuierliche Erfassung der tatsächlichen Kohlebürstenlänge, beispielsweise in % der ursprünglichen Länge, ist mit solchen Vorrichtungen nicht möglich.
Im Rahmen der zunehmenden Verbreitung der Elektromobilität und der damit gesteigerten Anforderung an die Zuverlässigkeit von elektrischen Maschinen (Elektromotoren und/oder Generatoren), insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, entsteht jedoch der Wunsch nach einer genaueren
Erfassung des Kohlebürstenabriebs.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Verschleiß von Kohlebürsten einer elektrischen Maschine genauer zu bestimmen. Diese Aufgabe wird mit einer Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß Anspruch 1 , einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 6 und einem Fahrzeug gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung bereitgestellt, mit einem Schleifring; einer Kohlebürste, welche entlang einer Verschieberichtung verschiebbar angeordnet ist und in Schleifkontakt mit dem Schleifring vorgespannt ist; einem Indikatormaterial, welches sich in, an oder neben der Kohlebürste entlang der Verschieberichtung erstreckt und so mit der Kohlebürste verbunden ist, dass es sich zumindest bezüglich der Verschieberichtung zusammen mit der Kohlebürste bewegt, wobei das Indikatormaterial in Schleifkontakt mit dem Schleifring vorgespannt ist; einem Isolator, der zwischen der Kohlebürste und dem Indikatormaterial angeordnet ist und die Kohlebürste elektrisch von dem Indikatormaterial isoliert, und einer
Widerstandsmesseinrichtung zum Messen eines Widerstands zwischen zwei Messpunkten, zwischen denen zumindest ein Abschnitt des
Indikatormaterials und ein Abschnitt des Schleifrings liegt, wobei ein spezifischer elektrischer Widerstand des Indikatormaterials größer ist als ein spezifischer elektrischer Widerstand der Kohlebürste.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine
Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung bereitgestellt, des Weiteren mit einer Kohlebürstenverschleiß-Bestimmungsvorrichtung, welche mittels des gemessenen Widerstands eine Länge der Kohlebürste entlang der
Verschieberichtung bestimmt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein
spezifischer Widerstand des Indikatormaterials zumindest einhundertmal größer als ein spezifischer Widerstand der Kohlebürste. Insbesondere ist ein spezifischer Widerstand des Indikatormaterials zumindest tausendmal größer als ein spezifischer Widerstand der Kohlebürste. Insbesondere ist ein spezifischer Widerstand des Indikatormateriais zumindest zehntausendmal größer als ein spezifischer Widerstand der Kohlebürste. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt zwischen den zwei Messpunkten zusätzlich zumindest ein Abschnitt der Kohlebürste. Insbesondere hat der Abschnitt des Indikatormaterials einen höheren
Widerstand als der Abschnitt der Kohlebürste. Insbesondere hat der
Abschnitt des Indikatormaterials einen einhundertmal höheren Widerstand als der Abschnitt der Kohlebürste, mehr bevorzugt einen tausendmal höheren Widerstand und noch mehr bevorzugt einen zehntausendmal höheren Widerstand.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind einer der Messpunkte am Schleifring-abgewandten Ende des Indikatormaterials und der andere Messpunkt am Schleifring-abgewandten Ende der Kohlebürste oder an einer elektrischen Leitung zur Kohlebürste angeordnet.
Darüber hinaus stellt die Erfindung eine elektrische Maschine mit zumindest einer Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß einem der
vorhergehenden Ausführungsbeispiele und ein Kraftfahrzeug mit solch einer elektrischen Maschine bereit.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt eine Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 2 zeigt eine Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kohlebürstenverschleiß- Messvorrichtung findet vorzugsweise in einer elektrischen Maschine (Elektromotor und/oder Generator) Anwendung, welcher in bekannter Weise einen auf einer Welle 1 montierten Rotor mit Rotorwicklungen aufweist. Der Rotor ist um eine Drehachse 2 drehbar gelagert und wirkt elektromagnetisch mit einem Stator zusammen. Die Rotorwicklungen sind mit Schleifringen 3 (beispielsweise zwei) elektrisch verbunden und können somit über die Schleifringe 3 mit dem nicht-rotierenden Aufbau der elektrischen Maschine elektrisch verbunden, insbesondere mit elektrischer Energie versorgt, werden. Die Schleifringe 3 sind ringförmig geschlossene oder ringförmig aus Kreissegmenten zusammengesetzte, elektrisch leitfähige Ringe,
insbesondere aus Metall, vorzugsweise Kupfer.
Jedem Schleifring 3 ist zumindest eine Kohlebürste 4, vorzugsweise mehrere, beispielsweise drei Kohlebürsten 4, zugeordnet, die mit dem Schleifring 3 zusammenwirken. Die Kohlebürste 4 ist in einer
Verschieberichtung 5 verschiebbar angeordnet und wird hin zu dem
Schleifring 3 vorgespannt, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen der Kohlebürste 4 und dem Schleifring 3 hergestellt wird. Da der Schleifring 3 gegenüber der Kohlebürste 4 drehbar ist, handelt es sich um einen
Schleifkontakt bzw. Gleitkontakt zwischen Kohlebürste 4 und Schleifring 3. Die Verschieberichtung 5 ist eine Richtung hin zum Schleifring 3 und weg von dem Schleifring 3, vorzugsweise eine Richtung senkrecht zur Drehachse 2. Die Vorspannung der Kohlebürste 4 wird beispielsweise mittels einer Feder realisiert.
Die Kohlebürste 4 ist elektrisch leitfähig und vorzugsweise ein klotzförmiges Vollmaterial. Vorzugsweise ist die Kohlebürste 4 aus Graphit, aber es sind auch andere Materialien, insbesondere Metalle, z.B. Kupfer, möglich. Das klotzförmige Vollmaterial ist vorzugsweise im Wesentlichen quaderförmig. Die Kohlebürste 4 ist mit einer elektrischen Leitung 6 zur Energieversorgung des Rotors verbunden. Vorzugsweise ist die Leitung 6 auf der dem
Schleifring 3 abgewandten Seite der Kohlebürste 4 mit dem Material der Kohlebürste 4 elektrisch verbunden. Bei mehreren Kohlebürsten 4 sind diese in Umfangsrichtung des Schleifrings 3 verteilt angeordnet, so dass ein über die Kohlebürste 4 an den Schleifring 3 weitergebener Strom auf mehrere Kohlebürsten 4 aufgeteilt werden kann.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist neben der Kohlebürste 4 ein
Indikatormaterial 7 angeordnet, wobei zwischen der Kohlebürste 4 und dem Indikatormaterial 7 ein Isolationsmaterial 8 vorgesehen ist, um die
Kohlebürste 4 elektrisch vom Indikatormaterial 7 zu isolieren. Das
Indikatormaterial 7 erstreckt sich entlang der Verschieberichtung 5, vorzugsweise erstreckt sich das Indikatormaterial 7 unterbrechungsfrei über die gesamte Länge der Kohlebürste 4 entlang der Verschieberichtung 5. In Figur 1 ist das Indikatormaterial 7 an bzw. neben der Kohlebürste 4 angeordnet. Das Indikatormaterial 7 kann jedoch auch innerhalb der
Kohlebürste 4 angeordnet sein, beispielsweise in einer Längsbohrung.
Vorzugsweise hat das Indikatormaterial 7 in der Verschieberichtung 5 die gleiche Abmessung wie die Kohlebürste 4. Das Indikatormaterial 7 ist Wesentlich hochohmiger als das Material der Kohlebürste 4, d.h. das Indikatormaterial hat einen höheren spezifischen elektrischen Widerstand. Das Isolationsmaterial 8 kann beispielsweise ein Kunststoffmaterial sein. Wesentlich ist dabei, dass das Indikatormaterial 7 direkt oder indirekt so an der Kohlebürste 4 befestigt ist, dass sich das Indikatormaterial 7 bezüglich der Verschieberichtung 5 zusammen mit der Kohlebürste 4 bewegt. Das Indikatormaterial besteht aus einem Material oder einem Materialverbund umfassend Materialien und einen Aufbau, wie aus der Konstruktion von elektrischen Widerständen (im Sinne von Elektronikbauteilen) bekannt. Als Eigenschaft für die Auslegung ist dabei der Widerstand des
Indikatormaterials 7 zu berücksichtigen, beispielsweise ist der spezifische Widerstand des Indikatormaterials 7 zumindest einhundertmal, insbesondere zumindest tausendmal, bevorzugt zumindest zehntausendmal, größer als ein spezifischer Widerstand der Kohlebürste 4 ist. Eine andere zu
berücksichtigende Eigenschaft ist das Abriebverhalten, wobei ein Abrieb des Indikatormaterials 7 gleich oder größer dem der Kohlebürste 4 sein soll, um zu verhindern, dass sich die Kohlebürste 4 schneller bzw. leichter abreibt als das Indikatormaterial 7, was ansonsten zu einer Verschlechterung des elektrischen Kontakts zwischen Kohlebürste 4 und Schleifring 3 führen könnte.
Eine Widerstandsmesseinrichtung 9 misst einen Widerstand zwischen zwei Messpunkten 10 und 1 1 . Im dargestellten Fall ist einer der Messpunkte 10 auf der der Schleifring-abgewandten Seite mit dem Indikatormaterial 7 und der andere Messpunkt 1 1 mit dem Kohlebürsten-seitigen Ende der Leitung 6 verbunden. Der Messpunkt 1 1 kann aber ebenso auf der der Schleifring- abgewandten Seite der Kohlebürste 4 oder an irgendeinem Punkt der Leitung 6 angeordnet sein. Der Strom pf ad des von der
Widerstandsmesseinrichtung eingeprägten Meßstromes, dessen Widerstand von der Widerstandsmesseinrichtung 9 gemessen wird, ist in Figur 1 mit der gestrichelten Linie 12 angedeutet. Zwischen den beiden Messpunkten liegt im ersten Ausführungsbeispiel somit zumindest
- ein Abschnitt des Indikatormaterials 7, genauer der Abschnitt
zwischen einerseits dem Messpunkt 10 und andererseits der
Kontaktstelle zwischen dem Indikatormaterial 7 und dem Schleifring 3,
- ein Abschnitt des Schleifrings 3, genauer der Abschnitt zwischen
einerseits der Kontaktstelle zwischen dem Indikatormaterial 7 und dem Schleifring 3 und andererseits der Kontaktstelle zwischen dem Schleifring 3 und der Kohlebürste 4, und
- ein Abschnitt der Kohlebürste 4, genauer der Abschnitt zwischen
einerseits der Kontaktstelle zwischen Schleifring 3 und Kohlebürste 4 und andererseits dem Anschlusspunkt der Leitung 6 (falls Messpunkt
1 1 auf Leitung 6 liegt) oder dem Messpunkt 1 1 (falls Messpunkt 1 1 auf Kohlebürste 4 liegt).
Die Widerstandsmesseinrichtung 9 ist mit Leitungen 13 und 14 mit den Messpunkten 10 und 1 1 elektrisch verbunden. Für die Widerstandsmessung enthält die Widerstandsmesseinrichtung 9 eine Konstantstromquelle, welche die Leitungen 13 und 14 sowie den zwischen den Messpunkten 10 und 1 1 liegenden Strom pfad mit einem Konstantstrom beaufschlagt. Die
Widerstandsmessung und die damit verbundene Einleitung des
Konstantstroms kann sowohl im Betrieb der elektrischen Maschine als auch im Stillstand durchgeführt werden. Für eine möglichst verlustfreie
Energieübertragung ist es wünschenswert, dass die Schleifringe 3 sowie die Kohlebürste 4 einen möglichst niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen. Das Indikatormaterial 7 ist jedoch aus einem im Vergleich dazu hochohmigen Material, so dass innerhalb des Strompfads 12 fast die gesamte Spannung am Abschnitt des Indikatormaterials 7 abfällt. Anders ausgedrückt entspricht der gemessene Widerstand im Wesentlichen dem Widerstand des Abschnitts des Indikatormaterials 7, da die übrigen Abschnitte aufgrund des sehr viel niedrigeren spezifischen Widerstands vernachlässigbar sind. Da das
Indikatormaterial 7 einen hohen spezifischen Widerstand aufweist, ist der Widerstand zwischen den Messpunkten 10 und 1 1 abhängig von der Länge des Indikatormaterials 7. Anders ausgedrückt kann über den gemessenen Widerstandswert zwischen den Messpunkten 10 und 1 1 , der im
Wesentlichen dem Widerstandswert am Abschnitt des Indikatormaterials 7 entspricht, die verbleibende Länge des Indikatormaterials 7 und somit wiederum die Länge der verbleibenden Kohlebürste 4 bestimmt werden.
Sollte im Falle mehrerer Kohlebürsten 4 pro Schleifring (und dem damit jeweils verbundenen Indikatormaterial 7) eine Kohlebürste 4 und das damit verbundene Indikatormaterial 7 einen Kontakt zum Schleifring 3 verlieren, dann kann von der Widerstandsmesseinrichtung 9 eine
Stromkreisunterbrechung und somit ein Kontaktverlust detektiert werden und beispielsweise ein Nutzer auf einen Wartungsbedarf hingewiesen werden.
Figur 2 zeigt eine Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Um Wiederholungen zu vermeiden wird bezüglich des zweiten Ausführungsbeispiels auf die
Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen und es werden nur Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert. Wie in Figur 2 dargestellt, ist das Indikatormaterial 7 innerhalb der Kohlebürste 4
angeordnet, beispielsweise mittels Durchgangsbohrungen, es kann jedoch auch seitlich bzw. neben der Kohlebürste 4 angeordnet sein. Anstatt eines einzigen Indikatormaterials 7 sind im zweiten Ausführungsbeispiel ein erstes und ein zweites Indikatormaterial 7 vorgesehen. Von den zwei Messpunkten, an denen die Widerstandsmesseinrichtung 9 den Widerstand misst, ist im zweiten Ausführungsbeispiel einer der Messpunkt 10 am ersten
Indikatormaterial 7 angeordnet, so wie im ersten Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit dem einzigen Indikatormaterial beschrieben. Der zweite Messpunkt 15 ist am zweiten Indikatormaterial 7 angeordnet, so wie im ersten Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit dem einzigen
Indikatormaterial beschrieben. Zwischen den beiden Messpunkten 10 und 15 liegt somit im zweiten Ausführungsbeispiel ein Abschnitt des ersten
Indikatormaterials 7, ein Abschnitt des Schleifrings 3 und ein Abschnitt des zweiten Indikatormaterials 7. Da das Indikatormaterial hochohmig ist, fällt die gemessene Spannung im Wesentlichen an den beiden Abschnitten des ersten und zweiten Indikatormaterials ab. Das heißt der gemessene
Widerstandswert zwischen den Messpunkten 10 und 15 entspricht im
Wesentlichem dem Widerstandswert der beiden Abschnitte des ersten und zweiten Indikatormaterials, da der Widerstandswert der übrigen Abschnitte vernachlässigt werden kann, so dass über den gemessenen Widerstand eine Länge des Indikatormaterials und somit eine Länge der Kohlebürste 4 bestimmt werden kann.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der
vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in
verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims

Ansprüche
1 . Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung mit
einem Schleifring (3);
einer Kohlebürste (4), welche entlang einer Verschieberichtung (5) verschiebbar angeordnet ist und in Schleifkontakt mit dem Schleifring (3) vorgespannt ist;
einem Indikatormaterial (7), welches sich in, an oder neben der Kohlebürste (4) entlang der Verschieberichtung (5) erstreckt und so mit der Kohlebürste (4) verbunden ist, dass es sich zumindest bezüglich der
Verschieberichtung (5) zusammen mit der Kohlebürste (4) bewegt, wobei das Indikatormaterial (7) in Schleifkontakt mit dem Schleifring (3) vorgespannt ist; einem Isolator (8), der zwischen der Kohlebürste (4) und dem
Indikatormaterial (7) angeordnet ist und die Kohlebürste (4) elektrisch von dem Indikatormaterial (7) isoliert, und
einer Widerstandsmesseinrichtung (9) zum Messen eines Widerstands zwischen zwei Messpunkten (10, 1 1 ; 10, 15), zwischen denen zumindest ein Abschnitt des Indikatormaterials (7) und ein Abschnitt des Schleifrings (3) liegt, wobei ein spezifischer Widerstand des Indikatormaterials (7) größer ist als ein spezifischer Widerstand der Kohlebürste (4).
2. Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß Anspruch 1 , einer Kohlebürstenverschleiß-Bestimmungsvorrichtung, welche mittels des gemessenen Widerstands eine Länge der Kohlebürste (4) entlang der Verschieberichtung (5) bestimmt.
3. Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei ein spezifischer Widerstand des
Indikatormaterials (7) zumindest einhundertmal größer ist als ein spezifischer Widerstand der Kohlebürste (4).
4. Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den zwei Messpunkten (10, 1 1 ) zusätzlich zumindest ein Abschnitt der Kohlebürste (4) liegt.
5. Kohlebürstenverschleiß-Messvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei einer der Messpunkte (10) am Schleifring-abgewandten Ende des
Indikatormaterials (7) und der andere Messpunkt (1 1 ) am Schleifring- abgewandten Ende der Kohlebürste (4) oder an einer elektrischen Leitung (6) zur Kohlebürste (4) angeordnet sind.
6. Elektrischen Maschine mit zumindest einer Kohlebürstenverschleiß- Messvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
7. Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine gemäß Anspruch 6.
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