WO2023247006A1 - Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung - Google Patents

Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2023247006A1
WO2023247006A1 PCT/EP2022/066663 EP2022066663W WO2023247006A1 WO 2023247006 A1 WO2023247006 A1 WO 2023247006A1 EP 2022066663 W EP2022066663 W EP 2022066663W WO 2023247006 A1 WO2023247006 A1 WO 2023247006A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact element
shaft
guide device
discharge device
machine
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/066663
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Maas
Ludwig KAIN
Georg SCHWAIGHOFER
Original Assignee
Schunk Carbon Technology Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schunk Carbon Technology Gmbh filed Critical Schunk Carbon Technology Gmbh
Priority to PCT/EP2022/066663 priority Critical patent/WO2023247006A1/de
Publication of WO2023247006A1 publication Critical patent/WO2023247006A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H01R39/40—Brush holders enabling brush movement within holder during current collection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/56—Devices for lubricating or polishing slip-rings or commutators during operation of the collector

Definitions

  • Dissipation device for dissipating electrical currents and machine with such a dissipation device
  • the present invention relates to a dissipation device for dissipating electrical currents from a rotor part of a machine designed with a shaft, comprising an at least partially accommodated in a guide device, in particular axially displaceable contact element for forming an electrically conductive sliding contact between a sliding contact surface of the contact element provided for forming the sliding contact and a shaft contact surface of the shaft, wherein the contact element is electrically conductively connected to the guide device and / or a holding element of the machine and wherein the contact element is biased in the direction of the shaft contact surface by means of a spring element.
  • shaft is used here as a synonym for the term “rotor part” or “axis”. Therefore, the term “shaft” refers to all rotating machine parts for which currents can be diverted into a stationary stator part or machine part of a machine.
  • Shunt devices are also regularly used in railway technology, where alternating currents or a working current can flow away via wheel axles. Such diverting devices are described, for example, in DE 10 2010 039 847 Al.
  • a problem with the dissipation devices described and the machines having such dissipation devices is the high level of heat generated due to electrical and mechanical losses, which leads to high thermal loads on both the dissipation device and the machine (e.g. motor, gearbox).
  • the resulting heat has so far been removed, particularly via ventilation systems accomplished.
  • ventilation devices can only partially minimize the thermal load on components.
  • Another disadvantage of such ventilation devices is the drastic increase in the size of the installation space, which is necessary to integrate such ventilation devices into the machines in question.
  • the present invention is based on the object of overcoming the disadvantages of the prior art described above.
  • the invention is based in particular on the object of minimizing thermal component load when dissipating parasitic currents and at the same time keeping the required installation space as small as possible.
  • a discharge device of the type mentioned which is characterized in that the contact element is at least partially wetted, in particular at least in the area of its sliding contact surface, with an oil-like fluid, with at least sections in the guide device and / or in the contact element at least one line is provided for the oil-like fluid, the line being formed by the guide device and the contact element.
  • the dissipation device With the dissipation device according to the invention, it is ideally possible to dissipate capacitively coupled high-frequency voltages (so-called parasitic alternating voltages), which are formed by electrical drives due to the power electronics used (pulse width modulation), and at the same time to contain or contain the resulting heat with the help of the oil-like fluid. to be discharged.
  • no special cooling device such as a ventilation device, is necessary to minimize the thermal load.
  • a machine such as an electric motor
  • the cooling of the motor can be made more efficient than with previously known systems. For example, friction losses caused by radial shaft seals, among other things, are eliminated.
  • the entire machine dimensioning can be smaller (the moment of inertia of the rotating parts is reduced).
  • the oily fluid is an engine and/or transmission oil, which is usually already present in the engine or transmission in which the diverting device according to the invention is provided.
  • the line can be designed to run at least along the contact element. This allows direct cooling of the contact element by the oil-like fluid that flows through the line.
  • the line can be designed even when space is limited.
  • the line can be designed to run along an entire length of the contact element.
  • the line can be formed by a longitudinal recess in a guide wall of the guide device and/or a longitudinal recess in an outer wall of the contact element.
  • the longitudinal recess in the contact element and the longitudinal recess in the guide wall can be easily manufactured.
  • Each of these longitudinal recesses alone or both longitudinal recesses together can form the line for the oil-like fluid.
  • a plurality of longitudinal recesses are formed in the guide wall or a plurality of longitudinal recesses are also formed in the outer wall, so that a corresponding number of lines for the oil-like fluid is provided.
  • the outer wall of the contact element can rest on the guide wall of the guide device.
  • a game can be formed between the outer wall of the contact element and the guide wall of the guide device, such that the contact element in the guide device can be easily moved in the longitudinal direction of the contact element.
  • the play can be dimensioned such that the contact element cannot jam or tilt in the guide device.
  • the outer wall of the contact element therefore rests at least in sections on the guide wall of the guide device.
  • the longitudinal recess can be designed at least in sections with a semicircular cross section, preferably in the form of a groove.
  • the cross section of the longitudinal recess can in principle have any suitable shape.
  • a semicircular cross section is particularly easy to produce.
  • a groove here is understood to mean a depression that is comparatively long compared to its width.
  • a passage can be formed in the guide device, by means of which a volume flow of oil-like fluid through the line can be limited.
  • the passage can be a simple through opening, for example a through hole on a side of the guide device facing away from the shaft.
  • a cross section of the passage can be comparatively smaller than a cross section of the line or a sum of the cross sections of lines.
  • Such a passage is particularly simple and can be produced with a high degree of precision compared to the line, so that a volume flow of the oil-like fluid through the line can be precisely adjusted with the passage.
  • the groove is preferably continuous. A pressure loss can occur in the line, based on its length, so that an additional contact pressure can be brought about on the contact element on the shaft contact surface of the shaft, whereby contact resistance can be further reduced.
  • the line for the oily fluid can open into the space between the shaft and the guide device.
  • the heat generated in the contact area between the shaft and the contact element can be immediately transported away by the flow of the oil-like fluid.
  • the guide device can be electrically conductively connected to a stator part of the machine.
  • This stator part of the machine can serve, for example, as a holding device for the diverter device. When the current is diverted, it is diverted from the shaft in question into the contact element and the guide device of the diverting device. Then, in the described embodiment, the derived current flows into the said stator part of the machine.
  • the contact element is electrically connected to the guide device by means of a preferably low-resistance stranded wire, the stranded wire being preferably pressed or tamped into the contact element at one end and preferably welded or soldered or crimped to the guide device at the other end.
  • the guide device is preferably at least partially made of a low-resistance material, in particular metal, preferably aluminum, aluminum alloy, copper and/or brass.
  • the contact element is essentially made of a carbon-metal mixture, in particular of a mixture of graphite and an electrically highly conductive metal, with silver preferably being provided as the metal at least in the area of the sliding contact surface of the contact element and wherein copper is preferably provided as metal in a rear region of the contact element, wherein the contact element is preferably free of copper in the region of the sliding contact surface.
  • the proportion of metal in the contact element is preferably at least 30 vol. -%.
  • the contact element is therefore preferably free of copper, since this metal, in conjunction with the passage of current, can lead to catalytic changes in the oil-like fluid, which can consequently negatively change the physical properties of this fluid. For this reason the wave is further down Machine according to the invention described in more detail is also free of copper at least in the area where the shaft contacts the contact element.
  • the resistance of the diverter device according to the invention should also be selected to be low.
  • the resistance of the entire device can be kept low.
  • the system resistance is significantly influenced by the voltage drop between the shaft surface and the sliding contact surface of the contact element. This takes up the largest share in the overall system. Therefore, this s should also be kept low.
  • a high specific pressure of the contact element on the shaft is advantageous. This value should be chosen to be at least 10 N/cm 2 .
  • the contact element advantageously has a recess, in particular a bore or a slot, in the area of the sliding contact surface. This prevents the contact from floating on the oil film.
  • the contact element is advantageously designed to be open-pored in the area of the sliding contact surface. This helps to suppress electrical contact losses between the shaft and the contact element and minimizes the contact element floating on the oil film.
  • the contact element is a pin- or bolt-shaped brush.
  • the sliding contact surface can be rectangular, polygonal or be circular.
  • the brush mentioned is usually manufactured by compression molding and subsequent thermal treatment.
  • the spring element can advantageously be a helical compression spring, which preferably rests with one end on the end face of the contact element opposite the sliding contact surface.
  • a helical compression spring it is possible in a simple manner to always press the contact element onto the shaft with a specific desired contact pressure.
  • the present invention further relates to a machine, in particular an electric drive motor or gear, with a rotor part having a shaft and a diverter device according to the invention according to one of claims 1 to 12, wherein the contact element of the diverter device contacts the shaft with its sliding contact surface to form a sliding contact.
  • the diverter device can be stored completely in the oil-like fluid, in particular engine or transmission oil.
  • the oil-like fluid is preferably provided in particular in a space between the shaft and the guide device, which is bridged by the contact element.
  • the location of the greatest heat development namely the area between the shaft and the contact element, is cooled by the oil-like fluid.
  • the contact element is always pressed against the shaft by the spring element with a force of at least 10 N/cm 2 .
  • the shaft is preferably essentially free of copper, at least in the area in which it is contacted by the contact element.
  • the contact element contacts an end face of the shaft, the contact element preferably being arranged essentially coaxially to the shaft.
  • Such shaft grounding is preferred to avoid contact losses, since the axial runout of the rotating shaft is usually low.
  • the peripheral speeds are minimized and the actual travel distance seen over the life of the contact element is enormously reduced.
  • This directly influences the wear of the contact element, which usually correlates proportionally with the running distance.
  • the wear of the contact element remains low, which means that the loss of force of the spring element over the total wear length of the contact element is also only minimal. This enables, for example, the use of a cost-effective helical compression spring mentioned above.
  • the low peripheral speed near the axis of rotation of the shaft reduces the risk of the formation of a continuous, electrically insulating lubricant film, which means that the contact pressure can be kept lower than would be required at high peripheral speed.
  • Another advantage of contacting the shaft at the end near the axis of rotation is the minimization of the frictional torque due to the small radial distance from the point of rotation. Even with a very large friction force, the friction torque as a product of friction force x running radius remains small. As a result, even in conjunction with the angular velocity (equivalent to rotational speed), the frictional power remains low and so the system losses remain small.
  • the contact element contacts the lateral surface of the surface.
  • the contact element is preferably geometrically tapered in cross section against the preferred direction of rotation of the shaft to be contacted in order to achieve suppression of electrical contact losses due to floating between the shaft and the contact element.
  • the discharge device is positioned in a section of the machine in which the operating temperature is primarily above 50 ° C.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a derivation device
  • Fig. 2 a longitudinal section through the discharge device of Fig. 1 in a detail from a machine in the contact area between the contact element and the shaft, the contact element being arranged coaxially to the shaft;
  • Fig. 2 a cross-sectional view through the discharge device from Fig. 1;
  • Fig. 4 a front view of a second embodiment of a discharge device
  • FIG. 11 a front view of a ninth embodiment of a diverter device
  • Fig. 14 a front view of a twelfth embodiment of a diverter device.
  • FIGS. 1 to 3 shows a section of a machine 100 according to the invention with a discharge device 1.
  • the machine 100 is an electric motor which has a rotor part with a shaft 2.
  • the discharge device 1 for discharging electrical currents is arranged on an end face 10 of the shaft 2.
  • the discharge device 1 comprises a contact element 3 in the form of a carbon brush for forming an electrically conductive sliding contact between the sliding contact surface 4 of the contact element 3 intended to form the sliding contact and a shaft contact surface 5 of the shaft 2.
  • the contact element 3 is accommodated in a guide device 6 in an axially displaceable manner.
  • the guide device 6 is designed and located as a cylindrical housing is in a not shown here, also cylindrical recess of the machine 100.
  • the contact element 3 is electrically conductively connected to the guide device 6 by means of a stranded wire 8.
  • the contact element 3 is biased in the direction of the shaft contact surface 5 by means of a helical compression spring 9.
  • the contact element 3 is subjected to a contact force by the spring 9.
  • the carbon brush 3 protrudes a little from it and contacts the shaft 2 on its end face 10.
  • the contact element 3 is arranged essentially centrally to the end face 10 of the shaft 2 and thus coaxially to the shaft . As already described above, this position is particularly advantageous because it results in the least possible wear on the contact element 3.
  • the guide device 6 At the other end of the guide device 6, it has a cover 11 to which the strand 8 is attached. Between the cover 11 and the contact element 3, the spring 9 is arranged, which biases the contact element 3 in the direction of the shaft 2.
  • the guide device 6 is made of an electrically conductive metal, so that there is an electrically conductive connection between the guide device 6 and a subassembly of the machine 100, not shown here, which holds the guide device 6.
  • the guide device 6 is made of aluminum.
  • the strand 8 is also made of a low-resistance material.
  • the strand 8 is pressed into the contact element 3 at one end and at the other end by crimping, resistance welding or soldering connected to the cover 1 1.
  • the strand 8 can also be passed through the cover 11 and contacted in some other way.
  • the contact element 3 has a two-layer structure.
  • the contact element 3 consists of a graphite-silver mixture. This particularly affects a section 21 of the contact element 3.
  • the silver content in this area is approximately 3 volumes. -%.
  • the remaining area of the contact element 3 consists of a graphite-copper mixture.
  • the section 21 of the contact element 3 and the shaft 2 are essentially free of copper in order to avoid undesirable reactions with an oil.
  • the contact element 3 is designed as a cylindrical pin. In the present exemplary embodiment, the contact element 3 is pressed against the shaft 2 with a force of approximately 10 N/cm 2 .
  • a line 19 is formed in the guide device 6, which extends from the cover 11 in the axial direction to a space 14 between the guide device 6 and the shaft 2 and is in open connection with the space 14.
  • oil 20 flows from the area of the cover 11 towards the space 14 and pours into it.
  • oil 20 flows around section 21 of contact element 3.
  • the contact element 3 consists of a graphite-copper mixture.
  • the strand 8 is here connected to the section 22 of the contact element 3 and the guide device 6 or the cover 11 and connects these elements in an electrically conductive manner.
  • the line 19 formed in the guide device 6 is also formed or limited in sections by the contact element 3.
  • the line 19 is formed by a longitudinal recess 23 in a guide wall 24 of the guide device 6.
  • the longitudinal recess 23 thus forms a groove 25 in the guide wall 24.
  • the groove 25 is at least partially covered by an outer wall 26 of the contact element 13, so that in this area between the Outer wall 26 and the longitudinal recess 23, a cross section 27 of the line 19, through which the oil 20 flows, is formed.
  • the oil 20 flows into the space 14, the oil 20 reaches the sliding contact surface 4 or the shaft contact surface 5. This “oiling” of the contact element 3 and the shaft 2 achieves optimal cooling in this area.
  • the heated oil then flows from the space 14 into channels of the machine 100, not shown here. As a result, heat energy is advantageously transported away from the contact element 3.
  • FIG. 4 shows a diverter device 30, in which, in contrast to the diverter device from FIGS. 1 to 3, lines 31 are formed.
  • the diverter device 30 is designed symmetrically.
  • FIG. 5 shows a diverting device 32 which, in contrast to the diverting device from FIGS. 1 to 3, has an asymmetrical arrangement of a contact element 33 relative to a longitudinal axis 34 of a guide device 35.
  • the contact element 33 can thus be designed with a particularly large cross section.
  • FIG. 6 shows a diverter device 36, in which, in contrast to the diverter device from FIGS. 1 to 3, a line 37 is formed with a kidney-shaped cross section 38, which is adapted to an outer edge 39 of a guide device 40.
  • the cross section 38 can thus be made particularly large.
  • a diverter device 41 When a diverter device 41 is shown in FIG. 7, a plurality of lines 37 are formed so that a particularly large amount of oil can be transported through the lines 37.
  • two semicircular lines 43 are formed, which lie opposite a substantially flat outer wall 44 of a contact element 45.
  • 9 shows a diverter device 46 in which two lines 47 are each arranged transversely to outer walls 48 of a contact element 49.
  • FIG. 10 shows a diverter device 50 with a contact element 51 with a polygonal cross section 52. Each on edges 53 of the
  • FIG. 11 shows a discharge device 56 with a contact element 57 in which a line 58 is formed.
  • a line 58 is formed in the diverter device 59 shown in FIG. 12 .
  • the contact element 60 is designed symmetrically.
  • part of a line 63 is also formed in a guide device 62.
  • the diverter device 61 is designed symmetrically.
  • a diverter device 64 in which, in contrast to the diverter device from FIG. 11, a single line 66 or a section thereof is formed in a guide device 65.

Landscapes

  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ableitvorrichtung (1) zur Ableitung elektrischer Ströme aus einem mit einer Welle (2) ausgebildeten Rotorteil einer Maschine (100), umfassend ein mindestens teilweise in einer Führungseinrichtung (6) aufgenommenes, axial verschiebbares Kontaktelement (3) zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen einer Schleifkontaktfläche (4) des Kontaktelements (3) und einer Wellenkontaktfläche der Welle, wobei das Kontaktelement (3) mit der Führungseinrichtung (6) und/oder einem Halteelement der Maschine elektrisch leitend verbunden und mittels eines Federelements in Richtung der Wellenkontaktfläche vorgespannt ist, wobei das Kontaktelement (3) mindestens teilweise, insbesondere zumindest im Bereich seiner Schleifkontaktfläche (4) mit einem ölartigen Fluid benetzt ist, wobei in der Führungseinrichtung (6) und/oder in dem Kontaktelement (3) zumindest abschnittsweise zumindest eine Leitung (19) für das ölartige Fluid vorgesehen ist, wobei die Leitung (19) von der Führungseinrichtung (6) und dem Kontaktelement (3) ausgebildet ist.

Description

Ableitvorrichtung zur Ableitung elektrischer Ströme sowie Maschine mit einer derartigen Ableitvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ableitvorrichtung zur Ableitung elektrischer Ströme aus einem mit einer Welle ausgebildeten Rotorteil einer Maschine, umfassend ein mindestens teilweise in einer Führungseinrichtung aufgenommenes, insbesondere axial verschiebbares Kontaktelement zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen einer zur Ausbildung des Schleifkontaktes vorgesehenen Schleifkontaktfläche des Kontaktelements und einer Wellenkontaktfläche der Welle, wobei das Kontaktelement mit der Führungseinrichtung und/oder einem Halteelement der Maschine elektrisch leitend verbunden ist und wobei das Kontaktelement mittels eines Federelements in Richtung der Wellenkontaktfläche vorgespannt ist.
Derartige Ableitvorrichtungen sind in unterschiedlichen Ausführungsformen aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere ist es bekannt, zur Ableitung niederfrequente Ströme Kohlebürsten einzusetzen, die in axialer oder radialer Verteilung um eine Welle angeordnet und über Anschlusslitzen mit einem Stator kontaktiert sind. Die dabei in einer Halteeinrichtung bzw. einem Bürstenhalter aufgenommenen Kohlebürsten ermöglichen aufgrund ihres geringen elektrischen Widerstands eine direkte Ableitung elektrischer Ströme und können somit eine unerwünschte Stromführung über Lagerstellen der Welle vermeiden, die aufgrund punktueller Verschweißung zu Oberflächenschäden der Lagerkörper oder Lagerringe führen könnte.
Der Begriff „Welle“ wird vorliegend als ein Synonym für den Begriff „Rotorteil“ oder „Achse“ verwendet. Daher sind unter den Begriffen „Welle“ alle drehenden Maschinenteile zu verstehen, für die eine Ableitung von Strömen in ein feststehendes Statorteil bzw. Maschinenteil einer Maschine erfolgen kann.
Ableitvorrichtungen werden auch regelmäßig in der Bahntechnik eingesetzt, wo Wechselströme oder auch ein Arbeitsstrom über Radachsen abfließen kann. Derartige Ableitvorrichtungen sind beispielsweise in DE 10 2010 039 847 Al beschrieben.
Auch bei elektrischen Maschinen im Allgemeinen, beispielsweise für Kraftfahrzeuge, sind Maßnahmen zur Ableitung von Strömen erforderlich. Bei Motorantriebswellen oder daran angeschlossenen Getriebewellen bzw. anderen funktionalen Komponenten können kontinuierlich schwankende Wechselspannungen bzw. Ströme und hochfrequente Strompulse auftreten, die auch Lagerstellen einer Rotorwelle oder Getriebewelle schädigen können, weshalb hier regelmäßig Ableitvorrichtungen erforderlich sind.
Ein Problem bei den beschriebenen Ableitvorrichtungen und den solche Ableitvorrichtungen aufweisenden Maschinen besteht in der hohen Wärmeentwicklung bedingt durch elektrische und mechanische Verluste, die zu hohen thermischen Belastungen sowohl der Ableitvorrichtung als auch der Maschine (z. B : Motor, Getriebe) führt. Um dieses Problem einigermaßen in den Griff zu bekommen, wurde bislang insbesondere über Lüftungseinrichtungen ein Abtransport der entstehenden Wärme bewerkstelligt. Allerdings kann über derartige Lüftungseinrichtungen nur teilweise eine Minimierung der thermischen Bauteilbelastung erreicht werden. Ein weiterer Nachteil derartiger Lüftungseinrichtungen besteht in der drasti schen Erhöhung der Bauraumgröße, welche nötig ist, um derartige Lüftungseinrichtungen in die betreffenden Maschinen zu integrieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine thermi sche Bauteilbelastung bei einer Ableitung von parasitären Strömen zu minimieren und gleichzeitig den benötigten Bauraum möglichst klein zu halten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ableitvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kontaktelement mindestens teilweise, insbesondere zumindest im Bereich seiner Schleifkontaktfläche mit einem ölartigen Fluid benetzt ist, wobei in der Führungseinrichtung und/oder in dem Kontaktelement zumindest abschnittswei se zumindest eine Leitung für das ölartige Fluid vorgesehen ist, wobei die Leitung von der Führungseinrichtung und dem Kontaktelement ausgebildet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung ist es in idealer Weise möglich, kapazitiv eingekoppelte hochfrequente Spannungen (sogenannte parasitäre Wechselspannungen), die von elektrischen Antrieben aufgrund der verwendeten Leistungselektronik (Pulsweitenmodulation) gebildet werden, abzuleiten und gleichzeitig die hierbei entstehende Wärme mit Hilfe des ölartigen Fluids einzudämmen bzw. abzuführen. Insbesondere ist bei der vorliegenden Erfindung keine spezielle Kühlungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Lüftungseinrichtung zur Minimierung der thermischen Belastung nötig. Dadurch kann die Konstruktion einer Maschine, wie beispielsweise eines Elektromotors einfacher und damit günstiger und die Kühlung des Motors effizienter gestaltet werden als bei den bislang bekannten Systemen. Zum Beispiel entfallen auch Reibungsverluste u. a. durch Radialwellendichtringe. Zudem kann - wie bereits oben ausgeführt - die gesamte Maschinendimensionierung kleiner ausfallen (Trägheitsmoment der rotierenden Teile wird geringer).
In aller Regel ist das ölige Fluid ein Motor und/oder Getriebeöl, welches meist ohnehin in dem Motor oder Getriebe, in welchem die erfindungsgemäße Ableitvorrichtung vorgesehen ist, vorhanden ist.
Die Leitung kann zumindest entlang des Kontaktelements verlaufend ausgebildet sein. Hierdurch kann eine unmittelbare Kühlung des Kontaktelements durch das ölartige Fluid, welches durch die Leitung strömt, ermöglicht werden. Darüber hinaus wird die Ausbildung der Leitung auch bei beengten Bauraumverhältnissen möglich. Vorzugsweise kann die Leitung entlang einer gesamten Länge des Kontaktelements verlaufend ausgebildet sein.
Die Leitung kann durch eine Längsausnehmung in einer Führungswandung der Führungseinrichtung und/oder eine Längsausnehmung in einer Außenwand Kontaktelements ausgebildet sein. Die Längsausnehmung in dem Kontaktelement und die Längsausnehmung in der Führungswandung können einfach hergestellt werden. Jede dieser Längsausnehmungen kann für sich alleine oder beide Längsausnehmungen zusammen die Leitung für das ölartige Fluid ausbilden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass in der Führungswandung eine Mehrzahl von Längsausnehmungen bzw. in der Außenwand ebenfalls eine Mehrzahl von Längsausnehmungen ausgebildet ist, sodass eine entsprechende Anzahl von Leitungen für das ölartige Fluid zur Verfügung gestellt wird.
Die Außenwand des Kontaktelements kann an der Führungswandung der Führungseinrichtung anliegen. Zwischen der Außenwand des Kontaktelements und der Führungswandung der Führungseinrichtung kann ein Spiel ausgebildet sein, derart, dass das Kontaktelement in der Führungseinrichtung in Längsrichtung des Kontaktelements leicht bewegbar i st. Gleichfalls kann das Spiel so bemessen sein, dass das Kontaktelement in der Führungseinrichtung nicht verklemmen oder verkanten kann. Die Außenwand des Kontaktelements liegt daher zumindest abschnittsweise an der Führungswandung der Führungseinrichtung an.
Die Längsausnehmung kann zumindest abschnittswei se mit einem halbkreisförmigen Querschnitt, vorzugsweise in Art einer Nut, ausgebildet sein. Der Querschnitt der Längsausnehmung kann prinzipiell j ede beliebige, geeignete Form aufweisen. Ein halbkreisförmiger Querschnitt lässt sich besonders einfach herstellen. Unter einer Nut wird hier eine Eintie- fung verstanden, die gegenüber ihrer Breite vergleichsweise lang ist.
In der Führungseinrichtung kann ein Durchlass ausgebildet sein, mittels dem ein Volumenstrom von ölartigen Fluid durch die Leitung begrenzbar ist. Der Durchlass kann eine einfache Durchgangsöffnung, beispielsweise eine Durchgangsbohrung an einer der Welle abgewandten Seite der Führungseinrichtung sein. Ein Querschnitt des Durchlasses kann vergleichsweise kleiner sein, als ein Querschnitt der Leitung bzw. eine Summe der Querschnitte von Leitungen. Ein derartiger Durchlass ist besonders einfach und gegenüber der Leitung mit einer hohen Genauigkeit herstellbar, sodass mit dem Durchlass ein Volumenstrom des ölartigen Fluids durch die Leitung genau eingestellt werden kann.
Die Nut ist bevorzugt durchgehend ausgebildet. In der Leitung kann sich ein Druckverlust, bezogen auf deren Länge, einstellen, sodass ein zusätzlicher Anpressdruck auf das Kontaktelement auf die Wellenkontaktfläche der Welle bewirkt werden kann, wodurch ein Übergangswiderstand weiter verringert werden kann.
Die Leitung für das ölartige Fluid kann in den Raum zwi schen der Welle und der Führungseinrichtung münden. Bei dieser Ausführungsform kann die im Kontaktbereich zwischen der Welle und dem Kontaktelement entstehende Wärme durch den Strom des ölartigen Fluids sofort abtransportiert werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung ist die Führungseinrichtung mit einem Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbindbar. Dieses Statorteil der Maschine kann beispielsweise als Halteeinrichtung für die Ableitvorrichtung dienen. Beim Ableiten des Stromes wird dieser von der betreffenden Welle in das Kontaktelement und die Führungseinrichtung der Ableitvorrichtung abgeleitet. Dann fließt der abgeleitete Strom bei der beschriebenen Ausführungsform in das genannte Statorteil der Maschine.
Mit Vorteil ist das Kontaktelement mit der Führungseinrichtung mittels einer, vorzugsweise niederohmigen Litze elektrisch leitend verbunden, wobei die Litze an einem Ende vorzugsweise in das Kontaktelement eingepresst oder eingestampft ist und am anderen Ende mit der Führungseinrichtung vorzugsweise verschweißt oder verlötet oder gecrimpt ist. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise mindestens teilweise aus einem niederohmigen Material, insbesondere aus Metall, vorzugsweise Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer und/oder Messing gefertigt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung ist das Kontaktelement im Wesentlichen aus einer Kohlenstoff-Metall-Mischung, insbesondere aus einer Mischung aus Grafit und einem elektrisch gut leitenden Metall gefertigt, wobei zumindest im Bereich der Schleifkontaktfläche des Kontaktelements vorzugsweise Silber als Metall vorgesehen ist und wobei in einem hinteren Bereich des Kontaktelements vorzugsweise Kupfer als Metall vorgesehen ist, wobei das Kontaktelement im Bereich der Schleifkontaktfläche vorzugsweise frei von Kupfer i st. Der Anteil des Metalls im Kontaktelement beträgt vorzugsweise mindestens 30 Vol . -%. Im Bereich der Schleifkontaktfläche ist das Kontaktelement deshalb vorzugsweise frei von Kupfer, da dieses Metall in Verbindung mit dem Stromdurchgang zu katalytischen Veränderungen des ölartigen Fluids führen kann, was in Konsequenz die physikalischen Eigenschaften dieses Fluids negativ verändern kann. Aus diesem Grunde ist auch die Welle der weiter unten näher beschriebenen erfindungsgemäßen Maschine ebenfalls zumindest in dem Bereich, an welchem die Welle das Kontaktelement kontaktiert, frei von Kupfer.
Um einen Systemwiderstand unter allen Betriebszuständen möglichst niedrig zu halten, sollte auch der Widerstand der erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung niedrig gewählt sein. Durch die oben beschriebenen Ausführungsformen mit niederohmigen Materialien und einem Kontaktelement aus einer Metall-Kohlenstoff-Mischung kann der Widerstand der gesamten Vorrichtung niedrig gehalten werden. Andererseits wird der Systemwiderstand maßgeblich durch den Spannungsabfall zwischen der Wellenoberfläche und der Schleifkontaktfläche des Kontaktelements beeinflusst. Dieser nimmt den größten Anteil im Gesamtsystem ein. Daher sollte dieser ebenfall s gering gehalten werden. Um dies unter der kontinuierlichen Beölung zu gewährleisten, ist einerseits eine hohe spezifische Anpressung des Kontaktelements an die Welle vorteilhaft. Dieser Wert sollte mindestens 10 N/cm2 gewählt werden. Andererseits sollte es an dem Kontaktelement im Bereich der Schleifkontaktfläche zu keinen elektrochemischen Reaktionen in Verbindung mit dem ölartigen Fluid kommen. Dies wird besonders durch einen Silber-Grafit-Werkstoff in einem über die gesamte Lebensdauer verschleißenden Bereich des Kontaktelements gewährleistet.
Mit Vorteil weist das Kontaktelement im Bereich der Schleifkontaktfläche eine Ausnehmung, insbesondere eine Bohrung oder einen Schlitz auf. Dadurch kann ein Aufschwimmen des Kontaktes am Ölfilm unterbunden werden. Mit Vorteil ist das Kontaktelement im Bereich der Schleifkontaktfläche offenporig ausgebildet. Dies trägt zur Unterdrückung von elektrischen Kontaktverlusten zwischen der Welle und dem Kontaktelement bei und minimiert ein Aufschwimmen des Kontaktelements am Ölfilm.
In der Regel ist das Kontaktelement eine stift- oder bolzenförmig ausgebildete Bürste. Die Schleifkontaktfläche kann rechteckig, polygonal oder kreisförmig ausgebildet sein. Die genannte Bürste wird in der Regel durch Formpressen und anschließender thermischer Behandlung gefertigt.
Vorteilhaft kann das Federelement eine Schraubendruckfeder sein, welche mit einem Ende vorzugswei se an der der Schleifkontaktfläche gegenüberliegenden Stirnseite des Kontaktelements anliegt. Mit einer derartigen Schraubendruckfeder ist es auf einfache Art und Weise möglich, das Kontaktelement stets mit einem bestimmten gewünschten Anpressdruck an die Welle anzudrücken.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Maschine, insbesondere einen elektrischen Antriebsmotor oder Getriebe, mit einem eine Welle aufweisenden Rotorteil sowie einer erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Kontaktelement der Ableitvorrichtung zur Ausbildung eines Schleifkontaktes die Welle mit seiner Schleifkontaktfläche kontaktiert. Mit der erfindungsgemäßen Maschine werden die bereits oben beschriebenen Vorteile einer drastisch reduzierten thermischen Belastung bei geringer Baugröße und unkompliziertem Aufbau erzielt.
Bei der erfindungsgemäßen Maschine kann die Ableitvorrichtung komplett im ölartigen Fluid, insbesondere Motor- oder Getriebeöl gelagert sein. Vorzugsweise ist das ölartige Fluid insbesondere in einem Raum zwischen der Welle und der Führungseinrichtung, welcher durch das Kontaktelement überbrückt wird, vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform wird insbesondere der Ort der größten Wärmeentwicklung, nämlich der Bereich zwi schen der Welle und dem Kontaktelement durch das ölartige Fluid gekühlt.
Mit Vorteil wird das Kontaktelement durch das Federelement stets mit einer Kraft von mindestens 10 N/cm2 an die Welle gedrückt. Dadurch wird eine Minimierung des Spannungsabfalls zwischen der Wellenoberfläche und der Schleifkontaktfläche des Kontaktelements erzielt. Wie bereits oben ausgeführt ist die Welle zumindest in dem Bereich, in welchem diese vom Kontaktelement kontaktiert wird, vorzugsweise im Wesentlichen frei von Kupfer.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine kontaktiert das Kontaktelement eine Stirnfläche der Welle, wobei das Kontaktelement vorzugsweise im Wesentlichen koaxial zur Welle angeordnet ist. Eine derartige Wellenerdung bietet sich zur Vermeidung von Kontaktverlusten bevorzugt an, da der Planschlag der rotierenden Welle meist gering ist. Durch die Positionierung des Kontaktelements nahe dem Rotationspunkt der Welle werden die Umfangsgeschwindigkeiten minimiert und dadurch auch die über die Lebensdauer des Kontaktelements tatsächlich gesehene Laufstrecke enorm reduziert. Davon direkt beeinflusst ist der Verschleiß des Kontaktelements, der meist proportional mit der Laufstrecke korreliert. Durch die Minimierung der Laufstrecke bleibt der Verschleiß des Kontaktelements gering, wodurch in Folge der Kraftverlust des Federelements über die Gesamtverschleißlänge des Kontaktelements ebenfalls nur minimal ausfällt. Dies ermöglicht beispielsweise den Einsatz einer bereits oben genannten, kostengünstigen Schraubendruckfeder. Außerdem verringert die niedrige Umfangsgeschwindigkeit nahe der Rotationsachse der Welle die Gefahr der Bildung eines durchgehenden, elektrisch isolierenden Schmierfilms, wodurch die Anpresskraft niedriger gehalten werden kann, als dies bei hohen Umfangsgeschwindigkeit erforderlich wäre. Ein weiterer Vorteil der stirnseitigen Kontaktierung der Welle nahe der Rotationsachse ist die Minimierung des Reibmoments durch den geringen radialen Ab stand vom Rotationspunkt. Selbst bei einer sehr großen Reibkraft bleibt das Reibmoment als Produkt von Reibkraft x Laufradius klein. In weiterer Folge bleiben daher auch in Verbindung mit der Winkelgeschwindigkeit (äquivalent zu Drehzahl) die Reibleistungen niedrig und so die Systemverluste klein.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Maschine kontaktiert das Kontaktelement die Mantelfläche der Fläche. Bei dieser Ausführungsform ist das Kontaktelement vorzugsweise gegen die Vorzugsrotationsrichtung der zu kontaktierenden Welle im Querschnitt geometrisch verjüngt, um eine Unterdrückung von elektrischen Kontaktverlusten durch ein Aufschwimmen zwischen der Welle und dem Kontaktelement zu erreichen.
In der Regel ist die Ableitvorrichtung in einem Abschnitt der Maschine positioniert, in dem primär eine Betrieb stemperatur von über 50 ° C vorherrscht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Figurenbeschreibungen in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale alleine oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 2 : einen Längsschnitt durch die Ableitvorrichtung von Fig. 1 in einem einen Ausschnitt aus einer Maschine im Kontaktbereich zwischen Kontaktelement und Welle, wobei das Kontaktelement koaxial zur Welle angeordnet ist;
Fig. 2 : eine Querschnittansicht durch die Ableitvorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 4 : eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 5 : eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 6 : eine Vorderansicht einer vierten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung; Fig. 7 : eine Vorderansicht einer fünften Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 8 : eine Vorderansicht einer sechsten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 9 : eine Vorderansicht einer siebten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 10 : eine Vorderansicht einer achten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 11 : eine Vorderansicht einer neunten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 12 : eine Vorderansicht einer zehnten Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 13 : eine Vorderansicht einer elften Ausführungsform einer Ableitvorrichtung;
Fig. 14 : eine Vorderansicht einer zwölften Ausführungsform einer Ableitvorrichtung.
Eine Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Maschine 100 mit einer Ableitvorrichtung 1. Bei der Maschine 100 handelt es sich vorliegend um einen Elektromotor, welcher ein Rotorteil mit einer Welle 2 aufweist. An einer Stirnseite 10 der Welle 2 ist die Ableitvorrichtung 1 zur Ableitung elektrischer Ströme angeordnet. Die Ableitvorrichtung 1 umfasst ein Kontaktelement 3 in Form einer Kohlenstoffbürste zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen der zur Ausbildung des Schleifkontaktes vorgesehenen Schleifkontaktfläche 4 des Kontaktelements 3 und einer Wellenkontaktfläche 5 der Welle 2. Das Kontaktelement 3 ist in einer Führungseinrichtung 6 axial verschiebbar aufgenommen. Die Führungseinrichtung 6 ist als zylinderförmiges Gehäuse ausgebildet und befindet sich in einer hier nicht dargestellten, ebenfall s zylinderförmig ausgebildeten Ausnehmung der Maschine 100. Das Kontaktelement 3 ist mittels einer Litze 8 elektrisch leitend mit der Führungseinrichtung 6 verbunden.
Das Kontaktelement 3 ist mittels einer Schraubendruckfeder 9 in Richtung der Wellenkontaktfläche 5 vorgespannt. Somit ist das Kontaktelement 3 zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen der zur Ausbildung des Schleifkontaktes vorgesehen Schleifkontaktfläche 4 des Kontaktelements 3 und der axialen Wellenkontaktfläche 5 der Welle 2 durch die Feder 9 mit einer Kontaktkraft beaufschlagt. An der der Welle 2 zugewandten Seite der Führungseinrichtung 6 ragt die Kohlenstoffbürste 3 ein Stück weit aus dieser heraus und kontaktiert die Welle 2 an ihrer Stirnseite 10. Dabei ist das Kontaktelement 3 im Wesentlichen mittig zur Stirnseite 10 der Welle 2 und somit koaxial zur Welle angeordnet. Wie bereits oben beschrieben, ist diese Stellung besonders vorteilhaft, da dadurch ein möglichst geringer Verschleiß des Kontaktelements 3 erreicht wird.
Am anderen Ende der Führungseinrichtung 6 weist diese einen Deckel 1 1 auf, an dem die Litze 8 befestigt ist. Zwischen dem Deckel 1 1 und dem Kontaktelement 3 ist die Feder 9 angeordnet, welche das Kontaktelement 3 in Richtung der Welle 2 vorspannt.
Die Führungseinrichtung 6 ist aus einem elektrisch leitenden Metall gefertigt, sodass zwischen der Führungseinrichtung 6 und einer hier nicht dargestellten, die Führungseinrichtung 6 halternden Baugruppe der Maschine 100 eine elektrisch leitende Verbindung besteht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Führungseinrichtung 6 aus Aluminium.
Die Litze 8 ist ebenfalls aus einem niederohmigen Material gefertigt. Die Litze 8 ist an einem Ende in das Kontaktelement 3 eingepresst und an ihrem anderen Ende durch Crimpen, Widerstandsschweißen oder Löten mit dem Deckel 1 1 verbunden. Die Litze 8 kann auch durch den Deckel 1 1 hindurchgeführt und anderweitig kontaktiert sein.
Das Kontaktelement 3 weist einen zweischichtigen Aufbau auf. Im Bereich der Schleifkontaktfläche 4 besteht das Kontaktelement 3 aus einer Graphit-Silber-Mischung. Hiervon betroffen ist insbesondere ein Abschnitt 21 des Kontaktelements 3. Der Silberanteil beträgt in diesem Bereich ca. 3 Volumen. -%. Der übrige Bereich des Kontaktelements 3 besteht aus einer Graphit-Kupfer-Mischung. Der Ab schnitt 21 des Kontaktelements 3 sowie die Welle 2 sind j edoch im Wesentlichen frei von Kupfer, um unerwünschte Reaktionen mit einem Öl zu vermeiden. Das Kontaktelement 3 ist al s zylinderförmiger Stift ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Kontaktelement 3 mit einer Kraft von ca. 10 N/cm2 an die Welle 2 gedrückt.
In der Führungseinrichtung 6 i st eine Leitung 19 ausgebildet, welche sich ausgehend von dem Deckel 1 1 in axialer Richtung zu einem Raum 14 zwischen der Führungseinrichtung 6 und der Welle 2 erstreckt und in offener Verbindung mit dem Raum 14 steht. Wie aus der Fig. 2 zu erkennen ist, fließt Öl 20 vom Bereich des Deckels 1 1 in Richtung des Raumes 14 und ergießt sich in diesen. Dadurch wird der Abschnitt 21 des Kontaktelements 3 von Öl 20 umspült. In einem Abschnitt 22 besteht das Kontaktelement 3 aus einer Graphit-Kupfer-Mischung. Die Litze 8 ist hier mit dem Abschnitt 22 des Kontaktelements 3 und der Führungseinrichtung 6 bzw. dem Deckel 1 1 verbunden und verbindet diese Elemente elektrisch leitend.
Die in der Führungseinrichtung 6 ausgebildete Leitung 19 wird abschnittsweise auch von dem Kontaktelement 3 ausgebildet bzw. begrenzt. Insbesondere ist die Leitung 19 durch eine Längsausnehmung 23 in einer Führungswandung 24 der Führungseinrichtung 6 ausgebildet. Die Längsausnehmung 23 bildet so eine Nut 25 in der Führungswandung 24 aus. Die Nut 25 wird von einer Außenwand 26 des Kontaktelements 13 zumindest teilweise abgedeckt, sodass in diesem Bereich zwischen der Außenwand 26 und der Längsausnehmung 23 ein Querschnitt 27 der Leitung 19, durch den das Öl 20 fließt, ausgebildet ist.
Durch das Einströmen des Öls 20 in den Raum 14 gelangt das Öl 20 auf die Schleifkontaktfläche 4 bzw. die Wellenkontaktfläche 5. Durch dieses „Beölen“ des Kontaktelements 3 und der Welle 2 wird eine optimale Kühlung in diesem Bereich erreicht. Von dem Raum 14 strömt das erwärmte Öl dann weiter in hier nicht dargestellte Kanäle der Maschine 100. Dadurch wird Wärmeenergie von dem Kontaktelement 3 vorteilhaft abtransportiert.
Die Fig. 4 zeigt eine Ableitvorrichtung 30, bei der im Unterschied zur Ableitvorrichtung aus den Fig. 1 bis 3 Leitungen 3 1 ausgebildet sind. Die Ableitvorrichtung 30 ist symmetrisch ausgebildet.
Die Fig. 5 zeigt eine Ableitvorrichtung 32, die im Unterschied zu der Ableitvorrichtung aus den Fig. 1 bis 3 eine unsymmetrische Anordnung eines Kontaktelements 33 relativ zu einer Längsachse 34 einer Führungseinrichtung 35 aufweist. Das Kontaktelement 33 kann so mit einem besonders großen Querschnitt ausgebildet werden.
Die Fig. 6 zeigt eine Ableitvorrichtung 36, bei der im Unterschied zur Ableitvorrichtung aus den Fig. 1 bis 3 eine Leitung 37 mit einem nierenförmigen Querschnitt 38 ausgebildet ist, der an einen Außenrand 39 einer Führungseinrichtung 40 angepasst ist. Der Querschnitt 38 kann so besonders groß ausgebildet werden.
Bei der Darstellung einer Ableitvorrichtung 41 in Fig. 7 ist eine Mehrzahl von Leitungen 37 ausgebildet, sodass eine besonders große Menge an Öl durch die Leitungen 37 transportiert werden kann.
Bei der Ableitvorrichtung 42 aus Fig. 8 sind zwei halbkreisförmige Leitungen 43 ausgebildet, die einer im Wesentlichen ebenen Außenwand 44 eines Kontaktelements 45 gegenüberliegen. Die Fig. 9 zeigt eine Ableitvorrichtung 46 bei der zwei Leitungen 47 j eweils quer zu Außenwänden 48 eines Kontaktelements 49 angeordnet sind.
Die Fig. 10 zeigt eine Ableitvorrichtung 50 mit einem Kontaktelement 51 mit einem polygonalen Querschnitt 52. Jeweils an Kanten 53 des
Kontaktelements 5 1 sind Leitungen 54 in einer Führungseinrichtung 55 der Ableitvorrichtung 50 ausgebildet.
Die Fig. 11 zeigt eine Ableitvorrichtung 56 mit einem Kontaktelement 57, in dem eine Leitung 58 ausgebildet i st. Bei der in Fig. 12 dargestellten Ableitvorrichtung 59 ist eine Mehrzahl von Leitungen 58 in einem Kontaktelement 60 ausgebildet. Das Kontaktelement 60 ist symmetrisch ausgebildet.
Im Unterschied zur Ableitvorrichtung aus Fig. 12 ist bei der Ableitvorrichtung 61 aus Fig. 13 auch in einer Führungseinrichtung 62 ein Teil einer Leitung 63 ausgebildet. Die Ableitvorrichtung 61 ist symmetrisch ausgebildet.
Die Fig. 14 zeigt eine Ableitvorrichtung 64, bei der im Unterschied zur Ableitvorrichtung aus Fig. 11 in einer Führungseinrichtung 65 eine einzelne Leitung 66 bzw. ein Abschnitt davon ausgebildet ist.

Claims

Patentansprüche Ableitvorrichtung (1, 30, 32, 36, 41, 42, 46, 50, 56, 59, 61, 64) zur Ableitung elektrischer Ströme aus einem mit einer Welle (2) ausgebildeten Rotorteil einer Maschine (100), umfassend ein mindestens teilweise in einer Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62) aufgenommenes, verschiebbares Kontaktelement (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen einer zur Ausbildung des Schleifkontaktes vorgesehenen Schleifkontaktfläche (4) des Kontaktelements und einer Wellenkontaktfläche (5) der Welle, wobei das Kontaktelement mit der Führungseinrichtung und/oder einem Halteelement der Maschine elektrisch leitend verbunden ist und wobei das Kontaktelement mittels eines Federelements (9) in Richtung der Wellenkontaktfläche vorgespannt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement mindestens teilweise, insbesondere zumindest im Bereich seiner Schleifkontaktfläche mit einem ölartigen Fluid (20) benetzt ist, wobei in der Führungseinrichtung und/oder in dem Kontaktelement zumindest abschnittsweise zumindest eine Leitung (19, 31, 37, 43, 47, 54, 58, 63) für das ölartige Fluid vorgesehen ist, wobei die Leitung von der Führungseinrichtung und dem Kontaktelement ausgebildet ist. Ableitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leitung (19, 31, 37, 43, 47, 54, 58, 63) zumindest entlang des Kontaktelements (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) verlaufend ausgebildet ist. Ableitvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leitung (19, 31, 37, 43, 47, 54, 58, 63) durch eine Längsaus- nehmung (23) in einer Führungswandung (24) der Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62) und/oder eine Längsausnehmung in einer Außenwand (26, 44, 48) Kontaktelements (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) ausgebildet ist. Ableitvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Außenwand (26) des Kontaktelements (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) an der Führungswandung (24) der Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62) anliegt. Ableitvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Längsausnehmung (23) zumindest abschnittsweise mit einem halbkreisförmigen Querschnitt (27, 28, 52), vorzugsweise in Art einer Nut (25), ausgebildet ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leitung (19, 31, 37, 43, 47, 54, 58, 63) für das ölartige Fluid (20) in den Raum (14) zwischen der Welle (2) und der Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62) mündet. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62) ein Durchlass ausgebildet ist, mittels dem ein Volumenstrom von ölartigen Fluid (20) durch die Leitung (19, 31, 37, 43, 47, 54, 58, 63) begrenzbar ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62) mit einem Statorteil der Maschine (100) elektrisch leitend verbindbar ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) mit der Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62) oder einem Halteelement der Maschine (100) mittels einer, vorzugsweise niederohmigen Litze (8) elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Litze an einem Ende vorzugsweise in das Kontaktelement eingepresst oder eingestampft ist und am anderen Ende mit der Führungseinrichtung vorzugsweise verschweißt oder verlötet oder gecrimpt ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) im Wesentlichen aus einer Kohlenstoff-Metall-Mischung, insbesondere aus einer Mischung aus Grafit und Metall gefertigt ist, wobei der Gesamtvolumenanteil des Metalls vorzugsweise mindestens 30 Vol.-% beträgt, wobei zumindest in einem vorderen, die Schleifkontaktfläche (4) auf- weisenden Bereich (16, 21) des Kontaktelements, vorzugsweise Silber als Metall vorgesehen ist und wobei in einem hinteren Bereich (22) des Kontaktelements vorzugsweise Kupfer als Metall vorgesehen ist, wobei das Kontaktelement im Bereich der Schleifkontaktfläche vorzugsweise frei von Kupfer ist.
11. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) eine stift- oder bolzenförmig ausgebildete Bürste ist, wobei die Schleifkontaktfläche (4) vorzugsweise rechteckig, polygonal oder kreisförmig ausgebildet ist.
12. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Federelement (9) eine Schraubendruckfeder ist, welche mit einem Ende vorzugsweise an der der Schleifkontaktfläche (4) gegenüberliegenden Stirnseite des Kontaktelements (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) anliegt.
13. Maschine (100), insbesondere elektrischer Antriebsmotor oder Getriebe mit einem eine Welle (2) aufweisenden Rotorteil sowie einer Ableitvorrichtung (1, 30, 32, 36, 41, 42, 46, 50, 56, 59, 61, 64) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) der Ableitvorrichtung (1, 30, 32, 36, 41, 42, 46, 50, 56, 59, 61, 64) zur Ausbildung eines Schleifkontaktes die Welle mit seiner Schleifkontaktfläche (4) kontaktiert.
14. Maschine nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest in einem Raum (14) zwischen der Welle (2) und der Führungseinrichtung (6, 35, 40, 55, 62), welcher durch das Kontakt- element (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) überbrückt wird, ölartiges Fluid, insbesondere Motor- oder Getriebeöl (20) vorgesehen ist. Maschine nach Anspruch 13 oder 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Welle (2) zumindest in dem Bereich, in welchem diese vom Kontaktelement (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) kontaktiert wird, im Wesentlichen frei von Kupfer ist. Maschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement (3, 33, 45, 49, 51, 57, 60) eine Stirnfläche (10) der Welle (2) kontaktiert, wobei das Kontaktelement vorzugsweise im Wesentlichen koaxial zur Welle angeordnet ist. Maschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement eine Mantelfläche der Welle kontaktiert.
PCT/EP2022/066663 2022-06-20 2022-06-20 Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung WO2023247006A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2022/066663 WO2023247006A1 (de) 2022-06-20 2022-06-20 Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2022/066663 WO2023247006A1 (de) 2022-06-20 2022-06-20 Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023247006A1 true WO2023247006A1 (de) 2023-12-28

Family

ID=82403598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/066663 WO2023247006A1 (de) 2022-06-20 2022-06-20 Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023247006A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1769051U (de) * 1957-09-28 1958-06-26 Philips Patent Verwaltungs G M Schleifringreinigungsvorrichtung.
DE69328908T2 (de) * 1992-12-24 2001-03-01 James J Hildebrandt Methode und vorrichtung zur erhoehung des wirkungsgrades von rotierenden elektrischen maschinen
US20110227447A1 (en) * 2005-05-20 2011-09-22 Schlumberger Technology Corporation Brush And Brush Housing Arrangement To Mitigate Hydrodynamic Brush Lift In Fluid-Immersed Electric Motors
DE102010039847A1 (de) 2010-08-26 2012-03-01 Schunk Bahn- Und Industrietechnik Gmbh Erdungskontakt
DE102011090078A1 (de) * 2011-12-29 2013-07-04 Robert Bosch Gmbh Gleitkontakt sowie elektrische Maschine
EP2192660B1 (de) * 2008-11-28 2016-01-27 Schunk Kohlenstofftechnik GmbH Kohlebürste zur Übertragung hoher Ströme

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1769051U (de) * 1957-09-28 1958-06-26 Philips Patent Verwaltungs G M Schleifringreinigungsvorrichtung.
DE69328908T2 (de) * 1992-12-24 2001-03-01 James J Hildebrandt Methode und vorrichtung zur erhoehung des wirkungsgrades von rotierenden elektrischen maschinen
US20110227447A1 (en) * 2005-05-20 2011-09-22 Schlumberger Technology Corporation Brush And Brush Housing Arrangement To Mitigate Hydrodynamic Brush Lift In Fluid-Immersed Electric Motors
EP2192660B1 (de) * 2008-11-28 2016-01-27 Schunk Kohlenstofftechnik GmbH Kohlebürste zur Übertragung hoher Ströme
DE102010039847A1 (de) 2010-08-26 2012-03-01 Schunk Bahn- Und Industrietechnik Gmbh Erdungskontakt
DE102011090078A1 (de) * 2011-12-29 2013-07-04 Robert Bosch Gmbh Gleitkontakt sowie elektrische Maschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022135715A1 (de) Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer ströme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung
EP0167749B1 (de) Aussenläufermotor mit angeschraubtem Motorflansch
DE102011006280A1 (de) Elektrische Maschine mit einer einen Rotor tragenden Rotorwelle
DE102004052070A1 (de) Elektrische Maschine
DE102015110428A1 (de) Gleitkontaktelement
WO2005096479A1 (de) Vorrichtung zum verbinden des mantels einer elektrischen wicklung mit einer erdungsleitung und damit ausgerüstete magnetschwebebahn
DE1613119C3 (de) Unipolarmaschine
WO2023247006A1 (de) Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung
DE102005034584B4 (de) Kohlebürstenanordnung
DE2928710C2 (de) Strombegrenzungsvorrichtung
WO2021115526A1 (de) Wälzlageranordnung
WO2023247441A1 (de) Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer stroeme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung
DE102008015327B4 (de) Rotor einer elektrischen Maschine und Motor mit einem derartigen Rotor
DE3239664A1 (de) Elektrokleinmotor
DE102021207812A1 (de) Elektromotor
EP3290733A1 (de) Gleitlager mit schmiernuten für hydraulische drehübertragung
EP3417210A1 (de) Öl-wasser-wärmetauscher, insbesondere für den verbrennungsmotor eines kraftfahrzeuges
DE102019127584A1 (de) Elektrische Maschine, Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, Kraftfahrzeug
DE102019122596A1 (de) Elektromotor für einen elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, Fluggerät, Schiff und ähnliche Transportmittel;
EP3142229A1 (de) Hohlleiter für eine elektrische maschine, elektrische maschine sowie herstellungsverfahren
DE102020121527B4 (de) Wälzlageranordnung
EP2919367A1 (de) Rotor einer rotierenden elektrischen Maschine
WO2023094191A1 (de) Anordnung zur erdung einer welle
WO2005117214A1 (de) Anordnung zum führen einer schichtkohlebürste
WO2023094195A1 (de) Anordnung zur erdung einer welle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22737777

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1