WO2023247441A1 - 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

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WO2023247441A1
WO2023247441A1 PCT/EP2023/066464 EP2023066464W WO2023247441A1 WO 2023247441 A1 WO2023247441 A1 WO 2023247441A1 EP 2023066464 W EP2023066464 W EP 2023066464W WO 2023247441 A1 WO2023247441 A1 WO 2023247441A1
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WO
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guide part
shaft
contact element
guide
machine
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/066464
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Inventor
Stephen MATTHEY
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.)
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40—Structural association with grounding devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/28—Cooling of commutators, slip-rings or brushes e.g. by ventilating

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 with the features of the preamble of claim 1.
  • 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 primarily via ventilation systems.
  • 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.
  • WO 2022/135715 A1 proposes wetting the contact element in the area of its sliding contact surface with a lubricating and cooling fluid.
  • This known diverter device has an axial fluid guide in the form of an axially extending channel which opens into the space between the shaft and the guide device.
  • This diverter device with axial fluid guidance has the disadvantage that for a given volume flow the output depends on the cross-sectional area and the flow velocity of the fluid. At very high volume flows, cross-sectional areas may be too small or the flow velocity may be too high. The disadvantage is that often not enough fluid for cooling reaches the area between the shaft and the guide device. Furthermore, the known guide devices are somewhat complicated and expensive to manufacture.
  • the present invention is therefore based on the object of overcoming the disadvantages of the prior art.
  • This object is achieved according to the invention by a diverting device of the type mentioned, which is characterized in that the guide device comprises a guide part for receiving the contact element and a holding part for receiving the guide part, the holding part and the guide part forming a line for the lubricating and cooling fluid form.
  • 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 the resulting heat with the help of the lubricating and cooling fluid or 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, among other things, are eliminated. through radial shaft seals.
  • the entire machine dimensioning can be smaller (the moment of inertia of the rotating parts is reduced).
  • the lubricating and cooling fluid is an oil-like fluid, in particular 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 guide device comprises a guide part for receiving the contact element and a holding part for receiving the guide part and the holding part and the guide part form a line for the lubricating and cooling fluid
  • a fluid line channel can be produced extremely easily by integrating a guide part with an outer circumference that deviates from a cylindrical shape into a holding part with a cylindrical recess. This inevitably results in cavities whose shape and size can be determined by appropriately adjusting the outer circumference of the guide part.
  • the fluid line is designed to run at least along the guide part, with the line preferably extending over the entire length of the guide part. This achieves excellent cooling of the rotor in a particularly advantageous manner.
  • the lubricating and cooling fluid can flow over the entire length of the guide part into the space between the shaft and the contact element.
  • the line for the lubricating and cooling fluid is advantageously formed by a longitudinal recess in an outer wall of the guide part and/or a longitudinal recess in an inner wall of the holding part, which contacts the outer wall of the guide part. With such longitudinal recesses, an extremely simple production of a fluid line is possible.
  • an inner wall of the holding part is cylindrical and the outer wall of the guide part has a shape that deviates from a cylindrical shape, preferably a cross section that deviates from a round shape, with at least one, preferably three or four, in the outer circumference of the guide part Grooves running in the longitudinal direction of the guide part, in particular grooves with a semicircular cross section, are provided.
  • This embodiment is particularly easy to manufacture and is characterized by easy flexibility in creating fluid lines of different shapes and sizes. This is how fluid lines can be produced where large quantities of oil can be transported to the points to be cooled.
  • the cross section of the guide part is essentially triangular or square with flattened or rounded corners, the sides of the triangle or square preferably being essentially concave.
  • the embodiments described are characterized by guide parts that are essentially cuboid or triangular prisms, the side surfaces of which are curved inwards, i.e. concave. These guide parts can be produced particularly advantageously using the extrusion process or continuous casting process and form optimal fluid lines with the holding part.
  • the outer wall of the guide part has a substantially round cross-section and is preferably essentially cylindrical, the inner wall of the holding part having a shape that deviates from a cylindrical shape, preferably a cross-section that deviates from a round shape.
  • the guide part is advantageously an extruded profile, preferably an extruded aluminum profile or an extruded profile.
  • Such guide parts can be produced particularly easily and inexpensively.
  • At least one fluid line in the form of a channel can be provided in the guide part, which preferably opens into an end face of the guide part, which defines the space between the shaft and the diverter device.
  • This fluid line can be, for example, one Line running parallel to the longitudinal axis of the diverter device, for example a fluid guide channel.
  • the guide part is essentially completely accommodated in the holding part. This makes it possible to create a conduit channel for the lubricating and cooling fluid that extends over the entire length of the guide part. This fluid can then flow into the space between the shaft and the diverter device.
  • 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.
  • 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 made at least partially from a low-resistance material, in particular from plastic or 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 being in a rear Area of the contact element preferably copper is provided as metal, wherein the contact element is preferably free of copper in the area of the sliding contact surface.
  • the proportion of metal in the contact element is preferably at least 30% by volume.
  • 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 lubricating and cooling fluid, which can consequently negatively change the physical properties of this fluid.
  • the shaft of the machine according to the invention described in more detail below, 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. This should therefore 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 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 diverting device can be completely immersed in the lubricating and cooling fluid, in particular engine or Gear oil must be stored.
  • the lubricating and cooling 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 lubricating and cooling fluid.
  • the contact element is always pressed against the shaft by the spring element with a force of at least 10 N/cm 2 . This minimizes the voltage drop between the shaft surface and the sliding contact surface of the contact element.
  • 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 force 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 primary operating temperature is over 50 °C.
  • Fig. 1 A perspective view of a discharge device according to the invention with a guide part and a holding part;
  • FIG. 2 - 5 Guide parts of further embodiments of discharge devices according to the invention
  • Fig. 6 a perspective view of the guide part of the discharge device from Fig. 1;
  • Fig. 7 a front view of the discharge device from Fig. 1;
  • Fig. 8 a longitudinal section through a machine according to the invention with the discharge device according to Fig. 1.
  • the diverting device 1 is used to divert electrical currents from a rotor part of a machine 100 formed with a shaft 5.
  • the diverting device 1 comprises a pin-shaped and displaceable brush 3 accommodated in a guide device 2 for forming an electrically conductive sliding contact between a sliding contact surface provided for forming the sliding contact 4 of the brush 3 and a shaft contact surface 6 of the shaft.
  • the shaft 5 is shown in FIG.
  • the brush 3 is biased towards the shaft contact surface 6 by means of a helical compression spring 7. This can also be seen in FIG. 8. In the area of the sliding contact surface 4, the brush 3 is wetted with a lubricating and cooling fluid.
  • the guide device 2 comprises a guide part 8 for receiving the brush 3 and a holding part 9 for receiving the guide part 8.
  • the inner wall 10 of the holding part 9 is cylindrical.
  • the outer wall 1 1 of the guide part 8 has a shape that deviates from a cylindrical shape. So the guide part 8 is designed as a kind of triangular prism, the cross section of the guide part 8 being essentially triangular with flattened corners 12, the sides of the triangle curved inwards, i.e. concave. Due to the side surfaces 13 of the guide part 8, which are also concave, the guide part 8 has three semicircular grooves 14 running in the longitudinal direction of the guide part 8. These grooves 14 extend over the entire length of the guide part 8.
  • the guide part 8 is accommodated in the holding part 9 and contacts the inner wall 10 of the holding part 9 with its flattened corners 12.
  • the grooves 14 form in the outer circumference of the guide part 8 with the Inner wall 10 of the holding part 9 has a total of three fluid lines 15. These fluid lines 15 serve as flow channels for the lubricating and cooling fluid, which flows from a back 16 of the diverter device 1 in the direction of the sliding contact surface 4 of the brush 3.
  • a continuous receiving channel 17 for the brush 3 is also provided in the guide part 8. Both the brush 3 and the receiving channel 17 have an essentially square cross section with rounded corners.
  • the brush 3 protrudes a little from the guide part 8 and contacts the shaft 5 on its end face 18.
  • the brush 3 is essentially in the middle to the end face 18 of the shaft and thus arranged coaxially to the shaft 5.
  • the guide part 8 At the other end of the guide part 8, it has a cover 19 to which a strand 20 is attached. Between the cover 19 and the brush 3, the spring 7 is arranged, which biases the brush 3 in the direction of the shaft 5.
  • the strand 20 is made of a low-resistance material and is pressed into the brush 3 at one end and connected to the cover 19 at the other end.
  • the brush is made from a graphite-metal mixture.
  • Figures 2, 3 and 5 show further possible shapes of guide parts.
  • 2 shows a guide part 8 ', which has a semicircular cross section, whereby a flat surface 22 adjoins a curved lateral surface 21.
  • the inner wall 10 of the holding part 9 forms a fluid line with the flat surface 22 of the guide part 2 '.
  • the lines indicated in FIG. 2 are intended to show that further elongated grooves can be introduced into the curved surface 21, which can form further fluid lines with the inner wall 10 of the holding part 9.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of a guide part 8" with a round cross section.
  • the guide part 8" is particularly suitable for holding parts which have an inner wall cross section that deviates from a round shape.
  • the guide part 8" would thus form four fluid lines in a holding part with a cuboid body and an inner wall with a square cross section.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a guide part 8"'.
  • the guide part 8"' can be combined with the holding part 9 of FIG. 1.
  • the guide part 8"' has a square cross section with flattened corners 12, the sides of the square being concave
  • the guide part 8"' has a substantially cuboid shape, with the side surfaces 13 of the cuboid being concave. If the guide part 8"' is integrated into the holding part 9, the concave side surfaces 13 form a total of four fluid lines with the cylindrical inner circumference 10 of the holding part 9.
  • FIG. 4 shows a guide part corresponding in shape to the guide part 8 from FIG. 1, which differs from the guide part 8 of FIG. 1 only in that it has three continuous fluid lines 23 with a round cross section. These fluid lines extend over the entire length of the guide part 8 and serve to introduce even more lubricating and cooling fluid into the space between the shaft 5 and the guide part 8 to transport.
  • the guide part 8"' from FIG. 5 also has such a line.
  • the guide part 8" from FIG. 3 also has two such lines 23', each of which has an elongated, curved cross section. The lines (23, 23 ') each open into an end face (24) of the respective guide part.
  • the guide parts 8, 8', 8" and 8'" shown are all extruded aluminum profiles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ableitvorrichtung (1) zur Ableitung elektrischer Ströme aus einem mit einer Welle (5) ausgebildeten Rotorteil einer Maschine (100), umfassend ein mindestens teilweise in einer Führungseinrichtung (2) aufgenommenes, verschiebbares Kontaktelement (3) zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen einer zur Ausbildung des Schleifkontaktes vorgesehenen Schleifkontaktfläche (4) des Kontaktelements und einer Wellenkontaktfläche (6) 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 (7) in Richtung der Wellenkontaktfläche vorgespannt ist, wobei das Kontaktelement 3 mindestens teilweise, insbesondere zumindest im Bereich seiner Schleifkontaktfläche (4) mit einem schmierendes und kühlenden Fluid benetzt ist, wobei die Führungseinrichtung (2) ein Führungsteil (8, 8', 8 ' ', 8 ' ' ' ) zur Aufnahme des Kontaktelements (3) sowie ein Halteteil (9) zur Aufnahme des Führungsteils umfasst, wobei das Halteteil und das Führungsteil eine Leitung (15) für das schmierende und kühlende Fluid ausbilden.

Description

Ableitvorrichtung zur Ableitung elektrischer Ströme sowie Maschine mit einer derartigen Ableitvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ableitvorrichtung zur Ableitung elektrischer Ströme mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
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 und/oder Getriebeverbindungen, wie z. B . Zahnräder oder dergleichenvermeiden, 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 Motorantrieb swellen 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. Lim 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 drastischen Erhöhung der Bauraumgröße, welche nötig i st, um derartige Lüftungseinrichtungen in die betreffenden Maschinen zu integrieren. Um die genannten Nachteile zu minimieren wird in der WO 2022/135715 Al vorgeschlagen, das Kontaktelement im Bereich seiner Schleifkontaktfläche mit einem schmierenden und kühlenden Fluid zu benetzen. Auf diese Weise wird erreicht, 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 schmierenden und kühlenden Fluids einzudämmen bzw. abzuführen. Hierbei ist keine spezielle Kühlungsvorrichtung, wie beispielswei se 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).
Diese bekannte Ableitvorrichtung weist eine axiale Fluidführung in Form eines axial verlaufenden Kanals auf, welcher in den Raum zwischen der Welle und der Führungseinrichtung mündet.
Diese Ableitvorrichtung mit axialer Fluidführung hat den Nachteil, dass bei einem gegebenen Volumenstrom der Output abhängig ist von der Querschnittsfläche und der Fließgeschwindigkeit des Fluids. Bei sehr hohen Volumenströmen können Querschnittsflächen zu gering bzw. die Fließgeschwindigkeit zu hoch sein. Der Nachteil besteht also darin, dass oftmals nicht genügend Fluid zur Kühlung in den Bereich zwischen der Welle und der Führungseinrichtung gelangt. Des Weiteren sind die bekannten Führungseinrichtungen etwas kompliziert und kostenintensiv in der Herstellung.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ableitvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Führungseinrichtung ein Führungsteil zur Aufnahme des Kontaktelements sowie ein Halteteil zur Aufnahme des Führungsteils umfasst, wobei das Halteteil und das Führungsteil eine Leitung für das schmierende und kühlende Fluid ausbilden.
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 schmierenden und kühlenden 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 schmierende und kühlende Fluid ein ölartiges Fluid, insbesondere Motor- und/oder Getriebeöl, welches meist ohnehin in dem Motor oder Getriebe, in welchem die erfindungsgemäße Ableitvorrichtung vorgesehen ist, vorhanden ist.
Durch die Tatsache, dass die Führungseinrichtung ein Führungsteil zur Aufnahme des Kontaktelements sowie ein Halteteil zur Aufnahme des Führungsteils umfasst und das Halteteil und das Führungsteil eine Leitung für das schmierende und kühlende Fluid ausbilden, ist es möglich, auf einfache Art und Weise Fluidleitungen in unterschiedlichsten Formen und Größen zu schaffen. So lässt sich ein Fluidleitungskanal beispielsweise äußerst einfach dadurch herstellen, dass in ein Halteteil mit zylinderförmiger Ausnehmung ein Führungsteil mit einem von einer Zylinderform abweichenden Außenumfang integriert wird. Dadurch ergeben sich zwangsläufig Kavitäten, deren Form und Größe durch entsprechende Anpassung des Außenumfangs des Führungsteils bestimmbar sind.
In der Regel ist die Fluidleitung zumindest entlang des Führungsteils verlaufend ausgebildet, wobei sich die Leitung vorzugsweise über die gesamte Länge des Führungsteils erstreckt. Dadurch wird in besonders vorteilhafter Weise eine hervorragende Kühlung des Rotors erreicht. Bei dieser Ausführungsform kann das schmierende und kühlende Fluid über die gesamte Länge des Führungsteils bis in den Raum zwischen der Welle und dem Kontaktelement strömen.
Mit Vorteil ist die Leitung für das schmierende und kühlende Fluid durch eine Längsausnehmung in einer Außenwand des Führungsteils und/oder eine Längsausnehmung in einer Innenwandung des Halteteils, welche die Außenwandung des Führungsteils kontaktiert, ausgebildet. Mit derartigen Längsausnehmungen ist eine äußerst einfache Herstellung einer Fluidleitung möglich.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung ist eine Innenwandung des Halteteils zylinderförmig ausgebildet und die Außenwand des Führungsteils weist eine von einer Zylinderform abweichende Form, vorzugsweise einen von einer runden Form abweichenden Querschnitt auf, wobei im Außenumfang des Führungsteils mindestens eine, vorzugsweise drei oder vier in Längsrichtung des Führungsteils verlaufende Nuten, insbesondere Nuten mit einem halbkreisförmigen Querschnitt vorgesehen sind. Diese Ausführungsform ist besonders einfach in der Herstellung und zeichnet sich durch einfache Flexibilität bei der Schaffung von Fluidleitungen unterschiedlicher Formen und Größen aus. So können Fluidleitunen hergestellt werden, mit denen große Ölmengen an die zu kühlenden Stellen transportiert werden können.
Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung ist der Querschnitt des Führungsteils im Wesentlichen dreieckig oder viereckig mit abgeflachten oder abgerundeten Ecken ausgebildet, wobei die Seiten des Dreiecks bzw. Vierecks vorzugsweise im Wesentlichen konkav ausgebildet sind. Die beschriebenen Ausführungsformen zeichnen sich also durch im Wesentlichen quaderförmige oder als dreieckige Prismen ausgebildete Führungsteile aus, deren Seitenflächen nach innen gewölbt, also konkav ausgebildet sind. Diese Führungsteile lassen sich besonders vorteilhaft im Strangpressverfahren oder Stranggussverfahren herstellen und bilden mit dem Halteteil optimale Fluidleitungen aus.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung weist die Außenwand des Führungsteils einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf und ist vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, wobei die Innenwandung des Halteteils eine von einer Zylinderform abweichende Form, vorzugsweise einen von einer runden Form abweichenden Querschnitt aufweist. Auch mit dieser Ausführungsform lassen sich auf einfache Art und Weise Fluidleitungen unterschiedlicher Formen und Größen schaffen.
Mit Vorteil ist das Führungsteil ein Strangpressprofil, vorzugsweise ein Aluminiumstrangpressprofil oder ein Stranggussprofil . Derartige Führungsteile lassen sich besonders einfach und kostengünstig herstellen.
Im Führungsteil kann mindestens eine Fluidleitung in Form eines Kanals vorgesehen sein, welcher vorzugsweise in einer Stirnfläche des Führungsteils mündet, welche den Raum zwischen der Welle und der Ableitvorrichtung definiert. Mit dieser Ausführungsform kann noch mehr schmierendes und kühlendes Fluid an die zu kühlende Stelle geleitet werden. Bei dieser Fluidleitung kann es sich beispielsweise um eine parallel zur Längsachse der Ableitvorrichtung verlaufende Leitung, bei spielsweise einen Fluidführungskanal handeln.
Mit Vorteil ist das Führungsteil im Wesentlichen vollständig im Halteteil aufgenommen. Dadurch kann ein sich über die gesamte Länge des Führungsteils erstreckender Leitungskanal für das schmierende und kühlende Fluid geschaffen werden. Dieses Fluid kann dann in den Raum zwischen der Welle und der Ableitvorrichtung einströmen.
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 Kunststoff oder 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 ist. 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 schmierenden und kühlenden 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 ebenfalls 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 schmierenden und kühlenden 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 vorzugsweise 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 schmierenden und kühlenden Fluid, insbesondere Motor- oder Getriebeöl gelagert sein. Vorzugsweise ist das schmierende und kühlende 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 zwischen der Welle und dem Kontaktelement durch das schmierende und kühlende 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 mei st 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 Anpress- kraft 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 Abstand vom Rotationspunkt. Selb st 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 verj üngt, 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 Ab schnitt der Maschine positioniert, in dem primär eine Betriebstemperatur 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 perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ableitvorrichtung mit Führungsteil und Halteteil;
Fig. 2 - Fig. 5 : Führungsteile weiterer Ausführungsformen von erfin- dungsgemäßen Ableitvorrichtungen; Fig- 6 : eine perspektivische Darstellung des Führungsteils der Ableitvorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 7 : eine Vorderansicht der Ableitvorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 8 : einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine mit der Ableitvorrichtung gemäß Fig. 1.
Nachfolgend werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Die Fig. 1, 7 und 8 zeigen eine erfindungsgemäße Ableitvorrichtung 1 , wobei die Ableitvorrichtung 1 in der Fig. 8 integriert in einer erfindungsgemäßen Maschine 100 dargestellt ist. Die Ableitvorrichtung 1 dient zur Ableitung elektrischer Ströme aus einem mit einer Welle 5 ausgebildeten Rotorteil einer Maschine 100. Die Ableitvorrichtung 1 umfasst eine in einer Führungseinrichtung 2 aufgenommene, stiftförmige und verschiebbare Bürste 3 zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen einer zur Ausbildung des Schleifkontaktes vorgesehenen Schleifkontaktfläche 4 der Bürste 3 und einer Wellenkontaktfläche 6 der Welle. Die Welle 5 ist in der Fig. 8 dargestellt. Die Bürste 3 ist mittels einer Schraubendruckfeder 7 in Richtung der Wellenkontaktfläche 6 vorgespannt. Auch dies ist in der Fig. 8 zu erkennen. Im Bereich der Schleifkontaktfläche 4 ist die Bürste 3 mit einem schmierenden und kühlenden Fluid benetzt.
Die Führungseinrichtung 2 umfasst ein Führungsteil 8 zur Aufnahme der Bürste 3 sowie ein Halteteil 9 zur Aufnahme des Führungsteils 8. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Innenwandung 10 des Halteteils 9 zylinderförmig ausgebildet. Die Außenwand 1 1 des Führungsteils 8 hingegen weist eine von einer Zylinderform abweichende Form auf. So ist das Führungsteil 8 al s eine Art dreieckiges Prisma ausgebildet, wobei der Querschnitt des Führungsteils 8 im Wesentlichen dreieckig mit abgeflachten Ecken 12 ausgebildet ist, wobei die Seiten des Dreiecks nach innen gewölbt, also konkav ausgebildet sind. Durch die somit ebenfalls konkav ausgebildeten Seitenflächen 13 des Führungsteils 8 weist das Führungsteil 8 drei in Längsrichtung des Führungsteils 8 verlaufende halbkreisförmige Nuten 14 auf. Diese Nuten 14 erstrecken sich über die gesamte Länge des Führungsteils 8.
Wie in den Fig. 1, 7 und 8 gut zu erkennen ist, ist das Führungsteil 8 im Halteteil 9 aufgenommen und kontaktiert mit seinen abgeflachten Ecken 12 die Innenwand 10 des Halteteil s 9. Dabei bilden die Nuten 14 im Außenumfang des Führungsteils 8 mit der Innenwand 10 des Halteteils 9 insgesamt drei Fluidleitungen 15. Diese Fluidleitungen 15 dienen als Strömungskanäle für das schmierende und kühlende Fluid, welches von einer Rückseite 16 der Ableitvorrichtung 1 in Richtung der Schleifkontaktfläche 4 der Bürste 3 strömt.
Im Führungsteil 8 ist ferner ein durchgehender Aufnahmekanal 17 für die Bürste 3 vorgesehen. Sowohl die Bürste 3 als auch der Aufnahmekanal 17 weisen im Wesentlichen einen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf.
Wie in der Fig. 8 zu erkennen ist, ragt an der der Welle 5 zugewandten Seite der Führungseinrichtung 2 die Bürste 3 ein Stück weit aus dem Führungsteil 8 heraus und kontaktiert die Welle 5 an ihrer Stirnseite 18. Dabei ist die Bürste 3 im Wesentlichen mittig zur Stirnseite 18 der Welle und somit koaxial zur Welle 5 angeordnet.
Am anderen Ende des Führungsteils 8 weist dieses einen Deckel 19 auf, an dem eine Litze 20 befestigt ist. Zwi schen dem Deckel 19 und der Bürste 3 ist die Feder 7 angeordnet, welche die Bürste 3 in Richtung der Welle 5 vorspannt. Die Litze 20 i st aus einem niederohmigen Material gefertigt und ist an einem Ende in die Bürste 3 eingepresst und an ihrem anderen Ende mit dem Deckel 19 verbunden.
Die Bürste ist aus einer Grafit-Metall-Mischung gefertigt. Die Fig. 2, 3 und 5 zeigen weitere mögliche Formen von Führungsteilen. Fig- 2 zeigt ein Führungsteil 8', welches einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, wodurch sich an eine gekrümmte Mantelfläche 21 eine ebene Fläche 22 anschließt. Aufgenommen in das Halteteil 9 mit zylinderförmiger Innenwand 10 aus Fig. 1 bildet die Innenwand 10 des Halteteils 9 mit der ebenen Fläche 22 des Führungsteils 2' eine Fluidleitung. Die in der Fig. 2 angedeuteten Linien sollen zeigen, dass in die gekrümmte Fläche 21 weitere längliche Nuten eingebracht sein können, welche mit der Innenwand 10 des Halteteils 9 weitere Fluidleitungen bilden können.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Führungsteils 8" mit rundem Querschnitt. Das Führungsteil 8" eignet sich insbesondere für Halteteile, welchen einen von einer runden Form abweichenden Innenwandquerschnitt aufweisen. So würde das Führungsteil 8" in einem Halteteil mit einem quaderförmigen Körper und einer Innenwand mit viereckigem Querschnitt vier Fluidleitungen bilden.
Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Führungsteils 8"' . Das Führungsteil 8"' ist kombinierbar mit dem Halteteil 9 der Fig. 1. Das Führungsteil 8"' weist einen viereckigen Querschnitt mit abgeflachten Ecken 12 auf, wobei die Seiten des Vierecks konkav ausgebildet sind. Somit weist das Führungsteil 8"' eine im Wesentlichen quaderförmige Form auf, wobei die Seitenflächen 13 des Quaders konkav ausgebildet sind. Wird das Führungsteil 8"' in das Halteteil 9 integriert, so bilden die konkav ausgebildeten Seitenflächen 13 mit dem zylinderförmigen Innenumfang 10 des Halteteil s 9 insgesamt vier Fluidleitungen aus.
Fig. 4 zeigt ein bezüglich seiner Form dem Führungsteil 8 aus Fig. 1 entsprechendes Führungsteil, welches sich vom Führungsteil 8 der Fig. 1 lediglich dadurch unterscheidet, dass es drei durchgängige Fluidleitungen 23 mit rundem Querschnitt aufweist. Diese Fluidleitungen erstrecken sich über die gesamte Länge des Führungsteils 8 und dienen dazu, noch mehr schmierendes und kühlendes Fluid in den Raum zwischen der Welle 5 und dem Führungsteil 8 zu transportieren. Eine derartige Leitung weist auch das Führungsteil 8"' aus der Fig. 5 auf. Auch das Führungsteil 8" aus der Fig. 3 weist zwei solche Leitungen 23 ' auf, welche j eweils einen länglich, gebogenen Querschnitt aufweisen. Die Leitungen (23 , 23 ') münden j eweils in einer Stirnfläche (24) des j eweiligen Führungsteils.
Die gezeigten Führungsteile 8, 8', 8" und 8'" sind allesamt Aluminium- Strangpressprofile.

Claims

Patentansprüche Ableitvorrichtung ( 1 ) zur Ableitung elektri scher Ströme aus einem mit einer Welle (5) ausgebildeten Rotorteil einer Maschine ( 100), umfassend ein mindestens teilweise in einer Führungseinrichtung (2) aufgenommenes, verschiebbares Kontaktelement (3) zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen einer zur Ausbildung des Schleifkontaktes vorgesehenen Schleifkontaktfläche (4) des Kontaktelements und einer Wellenkontaktfläche (6) 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 (7) in Richtung der Wellenkontaktfläche vorgespannt ist, wobei das Kontaktelement (3) mindestens teilweise, insbesondere zumindest im Bereich seiner Schleifkontaktfläche (4) mit einem schmierenden und kühlenden Fluid benetzt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Führungseinrichtung (2) ein Führungsteil (8, 8', 8", 8"') zur Aufnahme des Kontaktelements (3) sowie ein Halteteil (9) zur Aufnahme des Führungsteil s umfasst, wobei das Halteteil und das Füh- rungsteil eine Leitung (15) für das schmierende und kühlende Fluid ausbilden. Ableitvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fluideitung (15) zumindest entlang des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') verlaufend ausgebildet ist, wobei sich die Fluidleitung (15) vorzugsweise über die gesamte Länge des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') erstreckt. Ableitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fluidleitung (15) durch eine Längsausnehmung (14) in einer Außenwand (11) des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') und/oder eine Längsausnehmung in einer Innenwandung des Halteteils, welche die Außenwandung des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') kontaktiert, ausgebildet ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Innenwandung (10) des Halteteils (9) zylinderförmig ausgebildet ist und die Außenwand (11) des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') eine von einer Zylinderform abweichende Form, vorzugsweise einen von einer runden Form abweichenden Querschnitt aufweist, wobei im Außenumfang des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') mindestens eine, vorzugsweise drei oder mehrere in Längsrichtung des Führungsteils verlaufende Nuten (14), insbesondere mit halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen sind. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Querschnitt des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') im Wesentli- chen dreieckig oder viereckig mit abgeflachten oder abgerundeten Ecken (12) ausgebildet ist, wobei die Seiten (13) des Dreiecks bzw. Vierecks vorzugsweise im Wesentlichen konkav ausgebildet sind. Ableitvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Außenwand des Führungsteils (8, 8', 8", 8"') einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist und vorzugsweise im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist, wobei die Innenwandung (10) des Halteteils (9) eine von einer Zylinderform abweichende Form, vorzugsweise einen von einer runden Form abweichenden Querschnitt aufweist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Führungsteil (8, 8', 8", 8"') ein Strangpressprofil, vorzugsweise ein Aluminiumstrangpressprofil oder ein Stranggussprofil ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass im Führungsteil (8, 8", 8"') mindestens eine Fluidleitung (23, 23') in Form eines Kanals vorgesehen ist, welcher vorzugsweise in einer Stirnfläche (24) des Führungsteils mündet. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Führungsteil (8, 8', 8", 8"') im Wesentlichen vollständig im Halteteil (9) aufgenommen ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Führungsteil (8, 8', 8", 8"') 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 eine stift- oder bolzenförmig ausgebildete Bürste (3) ist, wobei die Schleifkontaktfläche (4) vorzugsweise rechteckig, polygonal oder kreisförmig ausgebildet ist. Ableitvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Federelement eine Schraubenfeder (7) ist, welche mit einem Ende vorzugsweise an der der Schleifkontaktfläche (4) gegenüberliegenden Stirnseite des Kontaktelements (3) anliegt. Maschine (100), insbesondere elektrischer Antriebsmotor oder Getriebe mit einem eine Welle (5) aufweisenden Rotorteil sowie einer Ableitvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (3) der Ableitvorrichtung (1) zur Ausbildung eines Schleifkontaktes die Welle (5) mit seiner Schleifkontaktfläche (4) kontaktiert. Maschine nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest in einem Raum zwischen der Welle (5) und der Führungseinrichtung (2), welcher durch das Kontaktelement (3) überbrückt wird, schmierendes und kühlendes Fluid, insbesondere Motoroder Getriebeöl, oder wasserbasiertes Kühlmedium vorgesehen ist. Maschine nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement (3) eine Stirnfläche der Welle (5) kontaktiert, wobei das Kontaktelement vorzugsweise im Wesentlichen koaxial zur Welle angeordnet ist. Maschine nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Kontaktelement eine Mantelfläche der Welle kontaktiert.
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WO2022135715A1 (de) 2020-12-23 2022-06-30 Schunk Carbon Technology Gmbh Ableitvorrichtung zur ableitung elektrischer ströme sowie maschine mit einer derartigen ableitvorrichtung

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