DE102020119719A1

DE102020119719A1 - Ableitvorrichtung für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine mit der Ableitvorrichtung

Info

Publication number: DE102020119719A1
Application number: DE102020119719.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2022-01-27

Abstract

Es wird eine Ableitvorrichtung 15 für eine elektrische Maschine 1 zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder Spannung von einem Rotor 2 über eine Welle 4 zu einem Gehäuseabschnitt 7, wobei der Gehäuseabschnitt 7 einen Gehäuseraum 6 begrenzt, mit einer ersten Kontakteinrichtung 16 zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Welle 4, mit einer zweiten Kontakteinrichtung 17 zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem Gehäuseabschnitt 7, wobei die erste und die zweite Kontakteinrichtung 16, 17 um eine Hauptachse H relativ zueinander verdrehbar sind und in einem gegenüber dem Gehäuseraum 6 abgedichteten Kontaktraum 18 elektrisch miteinander in Verbindung stehen, vorgeschlagen, wobei der Kontaktraum 18 mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit 19 gefüllt ist, wobei die erste und die zweite Kontakteinrichtung 16, 17 über die elektrische leitfähige Flüssigkeit 19 miteinander elektrisch leitend verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ableitvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit der Ableitvorrichtung.
Elektrische Maschinen, insbesondere elektrische Traktionsmaschinen, werden während des Betriebes durch induzierte Wellenspannungen elektrisch aufgeladen. Zusätzlich können zirkulierende Hochfrequenz-Ströme in Motoren hoher Leistungsklassen entstehen. Derartige elektrische Maschinen weisen in der Regel einen Rotor sowie eine Rotorwelle auf, welche über Wälzlager in einem Gehäuse gelagert sind. Aufgrund von elektrischen Entladungen bzw. der zirkulierenden Hochfrequenz-Ströme, kann es zu einer Beschädigung der Wälzlager kommen. Um dies zu vermeiden, ist eine Abführung dieser elektrischen Energie notwendig. Hierzu sind beispielsweise Erdungsbürsten oder radial wirkende Schleifelemente (Kohlebürsten) bekannt, welche zur Erdung der Rotorwelle dienen. Des Weiteren sind axial wirkende Systeme zur Wellenerdung bekannt.
Die Druckschrift JP 2013174326 A offenbart eine elektronische Korrosionsschutzvorrichtung, mit einer Drehwelle, die von einem Elektromotor angetrieben wird; Lager, die die Drehwelle drehbar lagern; ein Entladungselement, das elektrisch mit der Drehwelle verbunden ist sowie einen Erdungsdraht, der das Entladungselement erdet, in dem das Entladungselement über einen Leiterkörper, der mit der Stirnfläche der Drehwelle verbunden ist, elektrisch mit der Drehwelle verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ableitvorrichtung zu schaffen, welche sich durch eine verbesserte Ableitfähigkeit und durch Verschleißfreiheit auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch eine Ableitvorrichtung mit den Merkmalen das Anspruchs 1 sowie eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Die Erfindung betrifft eine Ableitvorrichtung, welche für eine elektrische Maschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Die elektrische Maschine weist einen Gehäuseabschnitt auf, wobei der Gehäuseabschnitt einen Gehäuseraum definiert und/oder begrenzt. Insbesondere ist der Gehäuseabschnitt ein Bestandteil eines Gehäuses und/oder bildet dieses. Bevorzugt ist das Gehäuse mehrteilig aufgebaut, wobei der Gehäuseabschnitt einen Teil des Gehäuses, beispielsweise ein Lagerschild, bildet. Insbesondere ist der Gehäuseabschnitt mit Masse verbunden und/oder geerdet.
Die elektrische Maschine weist eine Welle auf, welche mit ihrer Rotationsachse eine Hauptachse definiert. Des Weiteren weist die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor auf, welche konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet sind. Die Welle ist mit dem Rotor elektrisch und getriebetechnisch verbunden. Insbesondere wird die Welle über und/oder durch den Rotor angetrieben. Besonders bevorzugt ist die Welle als eine Rotorwelle ausgebildet, welche vorzugsweise mit dem Rotor drehfest, starr und/oder einstückig verbunden ist. Vorzugsweise ist der Gehäuseabschnitt elektrisch und mechanisch mit dem Stator verbunden.
Die Welle und der Rotor sind in dem Gehäuseraum drehbar gelagert. Insbesondere weist die elektrische Maschine mindestens oder genau zwei Lagereinrichtungen auf, welche die Rotorlagerung bilden oder mitbilden. Der Rotor ist vorzugweise zwischen den beiden Lagereinrichtungen in dem Gehäuseraum angeordnet, wobei die Welle über die Lagereinrichtungen in dem Gehäuseraum und/oder an dem Gehäuseabschnitt drehbar gelagert ist.
Die Ableitvorrichtung ist zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder Spannung, ausgehend von dem Rotor über die Welle zu dem Gehäuseabschnitt ausgebildet und/oder geeignet. Insbesondere bildet die Ableitvorrichtung eine elektrische Verbindung zwischen der Welle und dem Gehäuseabschnitt. Insbesondere handelt es sich um eine ständige elektrische Verbindung zwischen der Welle und dem Gehäuseabschnitt, welche sowohl stationär als auch dynamisch, also im Betrieb der elektrischen Maschine, vorliegt.
Die Ableitvorrichtung weist eine erste Kontakteinrichtung sowie eine zweite Kontakteinrichtung auf. Die erste Kontakteinrichtung dient zur elektrischen Verbindung mit der Welle. Ferner dient die erste Kontakteinrichtung zur mechanischen Verbindung mit der Welle, insbesondere sodass die erste Kontakteinrichtung an der Welle festgelegt ist. Die zweite Kontakteinrichtung dient zur elektrischen Verbindung mit dem Gehäuseabschnitt. Ferner dient die zweite Kontakteinrichtung zur mechanischen Verbindung mit dem Gehäuseabschnitt, insbesondere sodass die zweite Kontakteinrichtung an dem Gehäuseabschnitt festgelegt ist. Die beiden Kontakteinrichtungen sind, insbesondere in einem Betrieb der elektrischen Maschine, relativ zueinander verdrehbar. Im Betrieb der elektrischen Maschine rotiert die Welle um die Hauptachse, wobei die erste Kontakteinrichtung durch die rotierende Welle mitgenommen wird und die zweite Kontakteinrichtung stationär an dem Gehäuseabschnitt verbleibt.
Die erste und die zweite Kontakteinrichtung stehen in einem gegenüber dem Gehäuseraum abgedichteten Kontaktraum elektrisch miteinander in Verbindung. Vorzugsweise sind der Kontaktraum und der Gehäuseraum voneinander dichtend getrennt und/oder gegeneinander abgedichtet. Der Kontaktraum ist insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung durch die erste und/oder die zweite Kontakteinrichtung begrenzt. Bevorzugt ist der Kontaktraum als ein die Hauptachse umlaufender Ringraum definiert, welcher zwischen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung gebildet ist. Die beiden Kontakteinrichtungen sind in Bezug auf die Hauptachse koaxial zueinander angeordnet, wobei die erste Kontakteinrichtung an einer axialen Stirnseite der Welle und die zweite Kontakteinrichtung gegenüberliegend dazu an dem Gehäuseabschnitt angeordnet ist. Somit ist die Ableitvorrichtung als ein sogenannter „stirnseitiger Wellenerder“ umgesetzt.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kontaktraum mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit gefüllt ist. Beispielsweise kann die elektrisch leitfähige Flüssigkeit als ein Öl, Fett, Flüssigmetall, ionische Flüssigkeit oder dergleichen ausgebildet sein, welche selbst elektrisch leitfähig sind und/oder mit elektrisch leitfähigen Additiven versetzt sind. Vorzugsweise ist der Kontaktraum vollständig mit der elektrischen leitfähigen Flüssigkeit gefüllt. Alternativ kann der Kontaktraum jedoch auch teilweise und/oder größtenteils mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit befüllt sein. Die erste und die zweite Kontakteinrichtung sind über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit miteinander elektrisch leitend verbunden. Insbesondere sind die beiden Kontakteinrichtungen in dem Kontaktraum voneinander beabstandet, wobei eine elektrische Kontaktierung ausschließlich über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit erfolgt. Insbesondere verläuft somit ein Strompfad von dem Rotor über die Welle und die erste Kontakteinrichtung über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit zu der zweiten Kontakteinrichtung und dem Gehäuseabschnitt. Der durch die Ableitvorrichtung gebildete Strompfad, weist dabei einen niedrigeren Widerstand gegenüber den Lagereineinrichtungen auf, sodass die Entladungsströme und/oder -spannungen über die Ableitvorrichtung abgeleitet werden.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit, ein verschleißfreier Kontakt zwischen den beiden Ableitvorrichtungen hergestellt ist, sodass die Ableitvorrichtung sehr reibungsarm und ohne Abnutzung betrieben werden kann. Im Gegensatz zu Reibkontakten, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, entsteht bei der vorgeschlagenen Ableitvorrichtung kein leitfähiger Abrieb, wodurch eine Gefahr von Kurzschlüssen durch den Abrieb in der elektrischen Maschine ausgeschlossen ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Kontaktierung über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit, ein lageunabhängiger Betrieb der Ableitvorrichtung möglich ist, da über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit ein dauerhafter Kontakt zwischen den beiden Kontakteinrichtungen hergestellt ist.
In einer konkreten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der Kontakteinrichtungen als eine Hülse und die andere Kontakteinrichtung als ein Erdungsstab ausgebildet ist. Prinzipiell kann die Hülse dem Gehäuseabschnitt und der Erdungsstab der Welle zugeordnet sein. Bevorzugt jedoch ist die Hülse der Welle und der Erdungsstab dem Gehäuseabschnitt zugeordnet. Insbesondere ist die Hülse in einer Grobform als eine einseitig geschlossene Zylinderhülse ausgebildet. Insbesondere ist der Erdungsstab in einer Grobform als ein Zylinderstab ausgebildet. Vorzugsweise sind die Hülse und der Erdungsstab aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z.B. Stahl, Eisen, Kupfer oder dergleichen, gebildet. Die Hülse weist den Kontaktraum mit der elektrischen leitfähigen Flüssigkeit auf, wobei der Erdungsstab abschnittsweise in der Hülse angeordnet ist, sodass der Erdungsstab in dem Kontaktraum in die elektrisch leitfähige Flüssigkeit eintaucht. Insbesondere sind der Erdungsstab und die Hülse relativ zueinander um die Hauptachse verdrehbar, wobei der Erdungsstab und die Hülse bei einer Relativverdrehung dauerhaft über die elektrische leitfähige Flüssigkeit in Kontakt stehen. Vorzugsweise sind die Hülse und der Erdungsstab in Bezug auf die Hauptachse koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Bevorzugt ist der Erdungsstab in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse in die Hülse eingesteckt und gegenüber der Hülse abgedichtet. Dabei ist der Kontaktraum in axialer Richtung einerseits durch die Hülse selbst und andererseits durch den in der Hülse dichtend aufgenommenen Erdungsstab begrenzt. Es wird somit eine Ableitvorrichtung vorgeschlagen, welche sich durch einen einfachen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet und zudem in einfacher Weise in ein bestehendes System integriert werden kann.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Hülse einen Dichtabschnitt zur Aufnahme einer Dichtungseinrichtung und einen sich an den Dichtabschnitt anschließenden Kontaktabschnitt zur Bildung des Kontaktraums aufweist. Insbesondere schließt sich der Kontaktabschnitt in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse unmittelbar an den Dichtabschnitt an. Die Hülse kann als ein Blechformbauteil ausgebildet sein, wobei der Kontaktabschnitt und der Dichtabschnitt umformtechnisch gebildet sind. Vorzugsweise weist der Kontaktabschnitt einen kleineren Innendurchmesser als der Dichtabschnitt auf. Insbesondere ist der Erdungsstab in axialer und in radialer Richtung beabstandet zu dem Kontaktabschnitt angeordnet. Dabei ist der Abstand in axialer und radialer Richtung so groß bemessen, dass über die Toleranzen kein Kontakt zwischen dem Erdungsstab und der Hülse besteht. Alternativ oder optional ergänzend ist der Abstand in axialer und/oder radialer Richtung so gering bemessen, dass das Volumen des Kontaktraums minimal ist. Vorzugsweise ist der Erdungsstab innerhalb des Dichtabschnitts dichtend an der Hülse abgestützt und/oder über den Dichtabschnitt dichtend geführt. Bevorzugt ist der Kontaktabschnitt in Bezug auf die Hauptachse in einer axialen Richtung geschlossen und der Dichtabschnitt in einer axialen Gegenrichtung geöffnet, sodass der Erdungsstab in der axialen Richtung über den Dichtabschnitt in den Kontaktabschnitt eingeschoben und/oder einschiebbar ist. Beispielsweise ist der Kontaktabschnitt vor einer Montage des Erdungsstabs mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit vorbefüllt, wobei der Erdungsstab beim Einschieben in die Hülse in die elektrisch leitfähige Flüssigkeit eintaucht und/oder den Kontaktraum fluiddicht verschließt. Es wird eine Ableitvorrichtung vorgeschlagen, welche sich durch einen einfachen Zusammenbau uns somit durch eine einfache und kostengünstige Montage auszeichnet.
In einer weiteren konkreten Umsetzung weist die Ableitvorrichtung eine Dichtungseinrichtung auf, welche zur Abdichtung des Kontaktraums ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere hat die Dichtungseinrichtung die Funktion, den Kontaktraum gegenüber einer Umgebung, insbesondere dem Gehäuseraum, gegen einen Austritt der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit und/oder gegen einen Eintritt von Fremdpartikeln, wie z.B. Staub, Feuchtigkeit, Spritzwasser, Öl etc., aus der Umgebung zu schützen. Hierzu ist der Kontaktraum vorzugsweise geschlossen ausgebildet und in axialer Richtung durch die Dichtungseinrichtung gegenüber der Umgebung abgetrennt. Insbesondere dient die Dichtungseinrichtung zur dynamischen und statischen Abdichtung des Kontaktraums, sodass dieser im Stillstand als auch im Betrieb gegenüber der Umgebung, insbesondere dem Gehäuseraum, abgedichtet ist. Bevorzugt bildet die Dichtungseinrichtung eine fluiddichte, insbesondere öldichte, Abtrennung des Kontaktraums. Die Dichtungseinrichtung ist in axialer Richtung, in Bezug auf die Hauptachse formschlüssig und/oder kraftschlüssig in dem Dichtabschnitt aufgenommen, wobei der Erdungsstab über die Dichtungseinrichtung dichtend an einem Innenumfang der Hülse abgestützt ist. Insbesondere ist die Dichtungseinrichtung über eine Presspassung in dem Dichtabschnitt kraftschlüssig gehalten. Alternativ oder optional ergänzend ist die Dichtungseinrichtung in der axialen Richtung und/oder in der axialen Gegenrichtung formschlüssig gehalten. Bevorzugt ist die Dichtungseinrichtung als eine berührende Rotationsdichtung, beispielsweise als ein Radial-Wellendichtring, ein Filzring oder eine Wellenlippendichtung, ausgebildet. Somit wird ein besonders dichtes System vorgeschlagen, welches sich beispielsweise für den Einsatz in trockenen als auch nassen Umgebungen einsetzen lässt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Dichtungseinrichtung als eine doppeltwirkende Rotationsdichtung ausgebildet ist. Hierzu weist die Dichtungseinrichtung eine erste und eine zweite Dichtlippe auf, welche in axialer Richtung beabstandet voneinander an einem Außenumfang des Erdungstabs radial anlaufen. Prinzipiell können die erste und die zweite Dichtlippe jeweils durch zwei separate Dichtungen, z.B. Radialwellendichtringe, gebildet, sein. Bevorzugt jedoch weist die Dichtungseinrichtung einen zylindrischen Grundkörper auf, wobei die beiden Dichtlippen an einem Innenumfang des Grundkörpers angeformt sind. Insbesondere sind der Grundkörper sowie die beiden Dichtlippen aus einem elastischen Material gebildet. Alternativ kann der Grundkörper jedoch aus einem härteren Material als die beiden Dichtlippen, z.B. ein harter Kunststoff, Metall oder dergleichen, gebildet sein. Durch die beiden Dichtlippen wird eine besonders hohe Abdichtung, insbesondere während einer Rotation der Welle gewährleistet, wobei ein Austritt der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit bzw. ein Eintritt von Fremdpartikel deutlich reduziert bzw. verhindert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hülse an ihrem Innenumfang eine Formschlusskontur und der Erdungsstab an seinem Außenumfang eine Gegenkontur aufweist. Die Formschlusskontur und die Gegenkontur stehen in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse formschlüssig miteinander in Eingriff, sodass der Erdungsstab gegen ein Herausziehen aus der Hülse gesichert ist. Vorzugsweise ist der Erdungsstab über die Formschlusskontur in einer festgelegten Einstecktiefe an der Hülse gesichert. Insbesondere kann die Formschlusskontur durch mindestens einen radial nach innen gerichteten Bund und die Gegenkontur durch mindestens einen radial nach außen gerichteten Bund gebildet sein, sodass zumindest in einer axialen Richtung aus der Hülse ein Endanschlag für den Erdungsstab gebildet ist. Im Speziellen weist die Formschlusskontur oder die Gegenkontur einen weiteren Bund auf, sodass sowohl in der axialen Richtung als auch in axialer Gegenrichtung ein Endanschlag für den Erdungsstab gebildet ist. Somit ist der Erdungsstab in Umfangsrichtung verdrehbar und in axialer Richtung gegen ein Verschieben in der Hülse gesichert. Somit wird eine Ableitvorrichtung vorgeschlagen, welche als eine vormontierte Baueinheit ausgebildet ist.
In einer weiteren Realisierung ist vorgesehen, dass die zweite Kontakteinrichtung endseitig einen Befestigungsabschnitt aufweist. Insbesondere dient der Befestigungsabschnitt zur Befestigung der zweiten Kontakteinrichtung an dem Gehäuseabschnitt. Prinzipiell kann die Hülse den Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Hülse an dem Gehäuseabschnitt aufweisen. Bevorzugt jedoch weist der Erdungsstab den Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Erdungsstabs an dem Gehäuseabschnitt auf. Die Ableitvorrichtung weist ein Befestigungsmittel auf, welches zur lösbaren Befestigung des Befestigungsabschnitts an dem Gehäuseabschnitt ausgebildet und/oder geeignet ist. Das Befestigungsmittel kann dabei form- und/oder kraftschlüssig an dem Befestigungsabschnitt angeordnet und/oder anordbar sein, um die zweite Kontakteinrichtung an dem Gehäuseabschnitt zu sichern. Beispielsweise weist der Befestigungsabschnitt ein Außen- oder Innengewinde auf, wobei das Befestigungsmittel entsprechend als eine Mutter für das Außengewinde oder eine Schraube für das Innengewinde ausgebildet sein kann. Bevorzugt ist die zweite Kontakteinrichtung über den Befestigungsabschnitt und das Befestigungsmittel fest, insbesondere drehfest, mit dem Gehäuseabschnitt verbindbar und/oder verbunden. Somit wird eine Ableitvorrichtung vorgeschlagen, welche sich in einfacher Weise an dem Gehäuseabschnitt montieren und im Servicefall kostengünstig austauschen lässt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit mindestens oder genau einer Ableitvorrichtung, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem Ansprüche 1 bis 7. Insbesondere ist die elektrische Maschine für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein Elektrofahrzeug, insbesondere als ein reines Elektrofahrzeug oder als ein Hybridfahrzeug, ausgebildet. Das Fahrzeug kann als ein einspurig oder zweispurig und/oder einachsig oder mehrachsiges, insbesondere zweiachsiges, Fahrzeug ausgebildet sein. Prinzipiell ist das Fahrzeug als ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Bus ausgebildet. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch als ein elektrisch betriebenes Fahrrad (Pedelec), Motorrad (Elektromotorrad), E-Scooter oder dergleichen ausgebildet sein. Die elektrische Maschine dient insbesondere dazu, ein Traktionsmoment, insbesondere ein Haupttraktionsmoment, für das Fahrzeug zu erstellen und/oder bereitzustellen. Hierzu kann die elektrische Maschine mit einer Energieeinrichtung, insbesondere mit einer Energiespeichereinrichtung, im Speziellen mit einer Batterie oder Akku, koppelbar oder gekoppelt sein, um Energie zur Erzeugung des Traktionsmoments zu erhalten. Bevorzugt ist die elektrische Maschine als ein Elektromotor ausgebildet.
In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Welle stirnseitig eine koaxial zu der Hauptachse verlaufende Wellenbohrung aufweist, wobei die Hülse in der Wellenbohrung, vorzugsweise kraftschlüssig, gehalten ist. Insbesondere ist die Wellenbohrung als eine Sacklochbohrung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Hülse, insbesondere der Kontaktabschnitt und/oder der Dichtungsabschnitt, in die Wellenbohrung eingepresst. Alternativ oder optional ergänzend, weist der Gehäuseabschnitt eine koaxial zu der Hauptachse verlaufende Gehäusebohrung auf, wobei der Erdungsstab in der Gehäusebohrung, insbesondere kraftschlüssig, gehalten ist. Insbesondere ist die Gehäusebohrung als eine Durchgangsbohrung ausgebildet. Vorzugsweise ist der Erdungsstab, insbesondere der Befestigungsabschnitt, in die Gehäusebohrung eingeschraubt und/oder über das Befestigungsmittel in der Gehäusebohrung gesichert. Optional weist die Ableitvorrichtung ein Dichtelement auf, wobei der Befestigungsabschnitt über das Dichtelement, gegenüber der Gehäuseöffnung abgedichtet ist. Insbesondere dient das Dichtelement dazu, den Gehäuseraum gegen einen Fremdpartikeleintrag und/oder - austritt abzudichten. Es wird somit eine Ableitvorrichtung vorgeschlagen, welche besonders einfach stirnseitig in oder an der Welle montiert werden kann.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass der Gehäuseraum einen Motorabschnitt aufweist, welcher zur Aufnahme des Rotors und Stators ausgebildet und/oder geeignet ist. Ferner weist der Gehäuseraum einen Getriebeabschnitt auf, welcher zur getriebetechnischen Anbindung der Welle an eine Getriebeeinrichtung ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Getriebeeinrichtung kann als eine Kupplungseinrichtung und/oder als eine Schalteinrichtung und/oder als eine Übersetzungseinrichtung ausgebildet sein. Die Welle ist mit der Getriebeeinrichtung getriebetechnisch verbunden, insbesondere bildet die Welle eine Eingangswelle in die Getriebeeinrichtung. Hierzu kann die Welle beispielsweise einen Getrieberadabschnitt aufweisen oder mit einem Getrieberad fest verbunden sein. Der Getrieberadabschnitt kann beispielsweise durch eine an der Welle angeordnete Verzahnungsgeometrie gebildet sein. Alternativ kann das Getrieberad als ein drehfest mit der Welle verbundenes Zahnrad ausgebildet sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Motorabschnitt und der Getriebeabschnitt über einen Trennabschnitt in axialer Richtung zu der Hauptachse voneinander, insbesondere schmutzdicht und/oder öldicht, getrennt sind. Vorzugsweise bilden der Motorabschnitt und der Getriebeabschnitt gemeinsam den Gehäuseraum. Vorzugsweise ist die Welle durch den Trennabschnitt durchgeführt und gegenüber dem Trennabschnitt über ein Dichtungsorgan, z.B. ein weiterer Wellendichtring, abgedichtet. Besonders bevorzugt ist der Motorabschnitt wahlweise als ein Ölbereich oder als ein Trockenbereich und der Getriebeabschnitt als ein Ölbereich realisiert.
Gemäß dieser Ausführung ist vorgesehen, dass die Ableitvorrichtung auf einer Motorseite des Motorabschnitts angeordnet ist. Insbesondere ist die Ableitvorrichtung endseitig an der Stirnseite der Welle angeordnet, welche in dem Motorabschnitt angeordnet und/oder aus diesem geführt ist. Somit ist die Ableitvorrichtung auf der Seite des Rotors angeordnet und dort installiert, wo die elektrische Ladung und/oder elektrische Spannung in dem Rotor entsteht, sodass diese räumlich nahe abgeführt werden kann. Alternativ ist die Ableitvorrichtung oder optional ergänzend eine weitere Ableitvorrichtung auf einer Getriebeseite des Getriebeabschnitts angeordnet. Insbesondere ist die Ableitvorrichtung bzw. die weitere Ableitvorrichtung endseitig an der anderen Stirnseite der Welle angeordnet, welche in dem Getriebeabschnitt angeordnet ist und/oder aus diesem geführt ist. Somit ist die Ableitvorrichtung bzw. die weitere Ableitvorrichtung auf der Seite der Getriebeeinrichtung angeordnet, wobei durch diese Anordnung der Getriebeabschnitt mit der Getriebeeinrichtung geschützt ist, sodass etwaige Lager in der Getriebeeinrichtung keine Stromdurchgangsschäden erleiden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigt:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer elektrischen Maschine als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Detailansicht der elektrischen Maschine aus 1 ;
3a, b unterschiedliche Darstellungen einer Ableitvorrichtung für die elektrische Maschine der 1 und 2.

1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine elektrische Maschine 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise ist die elektrische Maschine für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, ausgebildet und/oder geeignet. Die elektrische Maschine 1 ist dabei als eine elektrische Traktionsmaschine ausgebildet und dient zur Erzeugung und/oder Bereitstellung eines Traktionsmoments, insbesondere eines Haupttraktionsmoments, für das Fahrzeug. Die elektrische Maschine 1 kann beispielsweise als ein Gleichstrom-, Synchron- oder Asynchronmotor, usw. ausgebildet sein.
Die elektrische Maschine 1 weist einen Rotor 2 und einen Stator 3 auf, welche in Bezug auf eine Hauptachse H koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind. Beispielsweise kann die elektrische Maschine 1 mit einer Energieeinrichtung, z.B. eine Batterie oder ein Akku, elektrisch verbunden sein, um Energie zur Erzeugung des Traktionsmoments zu erhalten.
Ferner weist die elektrische Maschine 1 eine Welle 4 zur Übertragung des Traktionsmoments auf. Der Rotor 2 ist mit der Welle 4 antriebstechnisch verbunden, sodass die Welle 4 über und/oder durch den Rotor 2 angetrieben wird. Die Welle 4 ist somit als eine Rotorwelle ausgebildet und ist hierzu mechanisch, z.B. drehfest, und elektrisch mit dem Rotor 2 verbunden. Die Welle 4 definiert dabei mit ihrer Rotationsachse die Hauptachse H.
Die elektrische Maschine 1 weist ein Gehäuse 5 auf, welches einen Gehäuseraum 6 definiert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 5 durch den Stator 3 sowie einen Gehäuseabschnitt 7 und einen weiteren Gehäuseabschnitt 8 gebildet, wobei der Gehäuseabschnitt 7 auf der einen axialen Seite und der weitere Gehäuseabschnitt 8 auf der anderen axialen Seite des Stators 3 angeordnet ist. Der Gehäuseraum 6 ist somit in radialer Richtung durch den Stator 3 und in axialer Richtung durch die beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 begrenzt.
Die Welle 4 und der Rotor 2 sind in dem Gehäuseraum 6 über eine erste und eine zweite Lagereinrichtung 9a, b drehbar gelagert. Dabei bilden die beiden Gehäuseabschnitte 7, 8 jeweils ein Lagerschild, wobei die Welle 4 über die erste Lagereinrichtung 9a an dem Gehäuseabschnitt 7 und über die zweite Lagereinrichtung 9b an dem weiteren Gehäuseabschnitt 8 abgestützt ist. Die Lagereinrichtungen 9a, b sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils als Kugellager, insbesondere Rillenkugellager ausgebildet.
Der Gehäuseraum 6 ist in einen Motorabschnitt 10 zur Aufnahme des Rotors 2 und in einen Getriebeabschnitt 11 zur Anbindung der Welle 4 an eine Getriebeeinrichtung, nicht dargestellt, unterteilt, wobei der Motorabschnitt 10 und der Getriebeabschnitt 11 über einen Trennabschnitt 12 räumlich voneinander getrennt sind und über die Welle 4 getriebetechnisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist der Trennabschnitt 12 durch den weiteren Gehäuseabschnitt 8 gebildet oder mitgebildet.
Der Trennabschnitt 12 ist hierzu in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H zwischen dem Motorabschnitt 10 und dem Getriebeabschnitt 11 angeordnet und als eine Trennwand ausgebildet. Der Motorabschnitt 10 ist beispielsweise als ein Trockenbereich und der angrenzende Getriebeabschnitt 11 als ein Ölbereich ausgebildet, wobei der Trennabschnitt 12 eine öldichte Abtrennung zwischen dem Motorabschnitt 10 und dem Getriebeabschnitt 11 bildet. Die Welle 4 ist hierzu von dem Motorabschnitt 10 durch den Trennabschnitt 12 in den Getriebeabschnitt 11 geführt und über einen Wellendichtring 13 gegenüber dem Trennabschnitt 12 abgedichtet.
Die Welle 4 bildet eine Eingangswelle in die Getriebeeinrichtung. Hierzu weist die elektrische Maschine 1 ein Getrieberad 14 auf, welches drehfest mit der Welle 4 verbunden ist und in dem Getriebeabschnitt 11 angeordnet ist. Das Getrieberad 14 ist als ein Zahnrad ausgebildet und kann beispielsweise zur Übersetzung des Traktionsmoments auf die Getriebeeinrichtung mit einem weiteren Zahnrad, nicht dargestellt, der Getriebeeinrichtung in Eingriff stehen.
Während des Betriebes können schädigende Spannungen auf die Welle 4 und somit in den Rotor 2 induziert werden, wodurch eine kapazitive Kopplung zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 entsteht. Diese Spannungen werden üblicherweise über die Lagereinrichtung 9a des Motorabschnitts 10 oder teils auch durch die Lagereinrichtung 9b des Getriebeabschnitts 11 abgeleitet. Zudem können in der elektrischen Maschine 1, insbesondere bei Wechselstrommotoren hoher Leistungsklassen, zirkulierende Hochfrequenzströme entstehen. Die zirkulierenden Hochfrequenzströme zirkulieren dabei aufgrund von Ungleichgewichten des magnetischen Flusses im Stator 3, beispielsweise durch die Lagereinrichtungen 9a, b der elektrischen Maschine 1. Als Folge der Ableitung der schädigenden Spannungen sowie der zirkulierenden Hochfrequenzströme über die Lagereinrichtungen 9a, b, kann es zu Lagerausfällen kommen. Dabei springen Funken über den dielektrischen Öl- oder Fettfilm, auch Funkenerosion genannt, zwischen den rotierenden Teilen und der Lagerlaufbahn über, wodurch Schmelzkrater und/oder eine Art Lagerprofilierung (Riffelbildung) in der Lagerlauflaufbahn der Lagereinrichtungen 9a, b verursacht werden.
Um zu vermeiden, dass die Lagereinrichtungen 9a, b beschädigt werden, ist eine Abführung dieser elektrischen Energie notwendig. Hierzu weist die elektrische Maschine 1 eine Ableitvorrichtung 15 auf. Die Ableitvorrichtung 15 dient zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder elektrischen Spannung, ausgehend von dem Rotor 2 über die Welle 4 zu dem Gehäuse 5. Das Gehäuse 5 ist dabei mit Masse verbunden und/oder geerdet, sodass die elektrischen Ladungen und/oder Spannungen über das Gehäuse 5 sicher abgeleitet werden können. Die Ableitvorrichtung 15 ist hierzu motorseitig, insbesondere in dem Motorabschnitt 10, an einer axialen Stirnseite der Welle 4 angeordnet und einerseits mit der Welle 4 und andererseits mit Gehäuse 5, insbesondere dem Gehäuseabschnitt 7, elektrisch verbunden.
Die 2a zeigt eine Detailansicht des Motorabschnitts 10 mit der montierten Ableitvorrichtung 15 aus 1. Die Ableitvorrichtung 15 weist eine erste und eine zweite Kontakteinrichtung 16, 17 auf, welche in Bezug auf die Hauptachse H koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die erste Kontakteinrichtung 16 ist elektrisch und mechanisch, insbesondere drehfest, mit der Welle 4 und die zweite Kontakteinrichtung 17 ist elektrisch und mechanisch, insbesondere drehfest mit dem Gehäuseabschnitt 7 verbunden. Dabei sind die beiden Kontakteinrichtungen 16, 17 mechanisch voneinander entkoppelt, sodass die beiden Kontakteinrichtungen 16, 17, insbesondere im Betrieb der elektrischen Maschine 1, relativ zueinander verdrehbar sind.
Zwischen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung 16, 17 ist ein als Ringraum ausgebildeter Kontaktraum 18 gebildet, über welchen die beiden Kontakteinrichtung 16, 17 elektrische miteinander verbunden sind. Hierzu ist der Kontaktraum 18 mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit 19 gefüllt, wobei die erste und die zweite Kontakteinrichtung 16, 17 über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 19 elektrisch leitend miteinander kontaktiert sind. Beispielsweise ist die elektrisch leitende Flüssigkeit als ein elektrisch leitendes Öl, Fett, Flüssigmetall oder ionische Flüssigkeit ausgebildet. Dabei ist der Kontaktraum 18 gegenüber dem Gehäuseraum 6 fluiddicht abgetrennt, sodass ein Austritt der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit 19 aus dem Kontaktraum 18 in den Gehäuseraum 6 sowie ein Fremdpartikeleintrag von dem Gehäuseraum 6 in den Kontaktraum 18 verhindert ist. Somit wird eine axial wirkende Ableitvorrichtung 15 vorgeschlagen, welche sowohl in trockener als auch in nasser Umgebung verwendet werden kann. Da der elektrische Kontakt zwischen der ersten und der zweiten Kontakteinrichtung 16, 17 über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 19 hergestellt wird, arbeitet die Ableitvorrichtung 15 während eines Betriebs der elektrischen Maschine 1 reibungsarm und verschleißfrei, sodass kein leitfähiger Abrieb entstehen kann. Des Weiteren ist durch die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 19 ein lageunabhängiger Betrieb möglich, da die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 19 immer einen Kontakt zwischen den beiden Kontakteinrichtungen 16, 17 sicherstellt.
Die erste Kontakteinrichtung 16 ist als eine Hülse 20 und die zweite Kontakteinrichtung 17 als ein Erdungsstab 21 ausgebildet. Die Hülse 20 ist als eine in Bezug auf die Hauptachse H in einer axialen Richtung AR geschlossene und in einer axialen Gegenrichtung GR geöffnete metallische, insbesondere elektrisch leitfähige, Zylinderhülse ausgebildet. Der Erdungsstab 21 ist als ein metallischer, insbesondere elektrisch leitfähiger, Zylinderstab ausgebildet, welcher in der axialen Richtung AR so weit in die Hülse 20 eingeschoben ist, dass der Erdungsstab 21 abschnittsweise in die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 19 eintaucht. Über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit 19 wird somit ein direkter Kontakt zwischen dem Erdungsstab 21 (Stator) und der Hülse 20 (Rotor) hergestellt. Über diesen Weg des geringsten Widerstands werden die induzierten Ströme sicher zur Erdung abgeleitet, sodass die Ströme vom Lager entfernt durch dieses System abgeleitet werden. Auch die Lager der angeschlossenen Baugruppen, wie z.B. Getriebe usw., können so geschützt werden.
Die Ableitvorrichtung 15 weist eine Dichtungseinrichtung 22 auf, wobei der Erdungsstab 21 über die Dichtungseinrichtung 22 in der Hülse 20 dichtend geführt ist. Die Dichtungseinrichtung 22 ist dabei in der axialen Richtung AR vor dem Kontaktraum 18 angeordnet, wobei der Erdungsstab 21 in axialer Richtung über die Dichtungseinrichtung 22 in den Kontaktabschnitt 26 eingesteckt ist. Dabei liegt der Erdungsstab 21 über die Dichtungseinrichtung 22 in radialer Richtung dichtend an der Hülse 20 an, sodass der Kontaktraum 18 in axialer Gegenrichtung GR abgedichtet ist. Durch die interne Abdichtung ist der Kontaktraum 18 somit vor effizienzstörenden Umwelteinflüssen geschützt.
Der Gehäuseabschnitt 7 weist einen ersten und einen zweite Gehäuseteil 7a, b auf, wobei die beiden Gehäuseteile 7a, b elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Der erste Gehäuseteil 7a weist eine zentrale, insbesondere koaxial zur Hauptachse H angeordnete, Gehäuseöffnung 23 auf, über welche der Gehäuseraum 6 von außen zugänglich ist. Der zweite Gehäuseteil 7b ist als ein Gehäusedeckel ausgebildet, welcher die Gehäuseöffnung 23 verschließt. Beispielsweise kann die Ableitvorrichtung 15 über die Gehäuseöffnung 23 an der Welle 4 montiert und anschließend mit dem Gehäuseabschnitt 7 verbunden werden. Hierzu kann der zweite Gehäusedeckel 7b in axialer Richtung AR an dem ersten Gehäusedeckel 7a formschlüssig und/oder kraftschlüssig, z.B. über eine Schraubverbindung, montiert werden.
Die Welle 4 weist stirnseitig eine koaxial zur Hauptachse H angeordnete Wellenbohrung 24 auf, wobei die Hülse 20 form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere drehtfest, in der Wellenbohrung 24 montiert ist. Der zweite Gehäuseteil 7b weist eine koaxial zu der Hauptachse H angeordnete Gehäusebohrung 25 auf, wobei der Erdungsstab 21 innerhalb des Gehäuseraums 6 form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere drehtfest, in der Gehäusebohrung 25 montiert ist. Somit stellt die Hülse 20 einen direkten Kontakt zu der Welle 4 und der Erdungsstab 21 einen direkten Kontakt zu dem Gehäuseabschnitt 7 her.
3a zeigt die Ableitvorrichtung 15 in einer Explosionsdarstellung. Die Hülse 20 weist einen Kontaktabschnitt 26 und einen Dichtabschnitt 27 auf, wobei der Kontaktabschnitt 26 den Kontaktraum 18 und der Dichtabschnitt 27 eine Aufnahme für die Dichtungseinrichtung 22 bildet. Die Hülse 20 ist als ein Blechformbauteil ausgebildet, wobei der Kontaktabschnitt 26 und der Dichtabschnitt 27 umformtechnisch gebildet sind. Der Kontaktabschnitt 26 weist einen geringeren Durchmesser als der Dichtabschnitt 27 auf, wobei die Hülse 20 über den Dichtabschnitt 27 in die Wellenbohrung 24 eingepresst ist. Der Erdungsstab 21 ist in dem Kontaktabschnitt 26 in radialer Richtung und in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse H beabstandet zu der Hülse 20 angeordnet, wobei der dadurch gebildete Freiraum als der Kontaktraum 18 definiert und mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit 19 vollständig oder zumindest teilweise und/oder größtenteils befüllt ist.
Dabei ist der Kontaktabschnitt 26 in der axialen Richtung AR geschlossen und der Dichtabschnitt 27 in der axialen Gegenrichtung GR geöffnet, wobei der Erdungsstab 21 über die in dem Dichtabschnitt 27 angeordnete Dichtungseinrichtung 22 dichtend in den Kontaktabschnitt 26 geführt ist. Die Dichtungseinrichtung 22 ist als eine berührende Rotationsdichtung ausgebildet, welche einerseits an einem Innenumfang des Dichtabschnitts 27 und andererseits an einem Außenumfang des Erdungsstabs 21 dichtend anliegt. Hierzu ist die Dichtungseinrichtung 22 als eine zylindrische Elastomerdichtung ausgebildet, welche an ihrem Innenumfang eine erste und eine zweite Dichtlippe 22a, b aufweist. Die beiden Dichtlippen 22a, b sind in Bezug auf die Hauptachse H in axialer Richtung beabstandet und liegen in Umfangsrichtung umlaufend an dem Außenumfang des Erdungsstabs 21 dichtend an.
Die Dichtungseinrichtung 22 ist in dem Dichtabschnitt 27 form- und/oder kraftschlüssig gehalten. Insbesondere liegt die Dichtungseinrichtung 22 in der axialen Richtung AR an einem radialen Absatz 28 der Hülse 20 an, wobei die Hülse 20 in dem Bereich des Absatzes 28 verjüngt ist. Dabei ist der Absatz 28 in einem Übergangsbereich zwischen dem Kontaktabschnitt 26 und dem Dichtabschnitt 27 gebildet, wobei der Absatz 28 zugleich einen radialen Anlauf für den Erdungsstab 21 bei einer unruhigen Rotation bilden kann.
Ferner weist die Hülse 20 an ihrem Innenumfang eine Formschlusskontur 29 und der Erdungsstab 21 an seinem Außenumfang eine Gegenkontur 30 auf, wobei die Formschlusskontur 29 mit der Gegenkontur 30 in Eingriff steht, um den Erdungsstab 21 in der Hülse 20 gegen ein Verlieren zu sichern. Die Formschlusskontur 29 ist durch einen radial nach innen gerichteten Bund und die Gegenkontur 30 durch eine Nut gebildet, welche durch zwei axial beabstandete und radial nach außen gerichtete Bunde definiert ist. Dabei greift der Bund der Formschlusskontur 29 in die Nut der Gegenkontur 30 ein, sodass der Erdungsstab 21 in der axialen Richtung AR durch den einen Bund und in der axialen Gegenrichtung GR durch den anderen Bund der Gegenkontur 30 gesichert ist. Somit ist der Erdungsstab 21 in der Hülse 20 verliersicher aufgenommen, sodass die Ableitungsvorrichtung 15 als vormontierte Baueinheit angeboten werden kann.
An seinem freien axialen Ende weist der Erdungsstab 21 einen Befestigungsabschnitt 31 auf, über welchen der Erdungsstab 21 in die Gehäusebohrung 25, wie in 3b dargestellt, montiert werden kann. Die Ableitvorrichtung 15 weist hierzu eine Befestigungsmittel 32 sowie ein Dichtelement 33 auf, welche endseitig an dem Befestigungsabschnitt 31 montiert werden können. Bei einer Montage wird der Erdungsstab 21 mit dem Befestigungsabschnitt 31 durch die Gehäusebohrung 25 durchgesteckt und anschließend über das Befestigungsmittel 32 unter Zwischenschaltung des Dichtelementes 33 an dem Gehäuseabschnitt 7, insbesondere dem zweiten Gehäuseteil 7b, gesichert. Dabei kann die Gegenkontur 30, insbesondere der dem Gehäuseabschnitt 7 nächstliegende Bund, als ein Anschlag in der axialen Gegenrichtung GR für den Erdungsstab 21 dienen. Beispielsweise weist der Befestigungsabschnitt 31 ein Außengewinde auf, wobei das Befestigungsmittel 32 als eine Schraubenmutter und das Dichtelement 33 ist als eine Dichtscheibe ausgebildet ist, wobei das Dichtelement 33 zur Montage auf den Befestigungsabschnitt 31 aufgeschoben und das Befestigungsmittel 32 auf den Befestigungsabschnitt 31 aufgeschraubt werden kann. Es wird somit eine Ableitungsvorrichtung 15 vorgeschlagen, welche einfach und kostgünstig montiert und im Servicefall in einfacher Weise getauscht werden kann.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Maschine
2: Rotor
3: Stator
4: Welle
4a, b: Bohrung
5: Gehäuse
6: Gehäuseraum
7: Gehäuseabschnitt
7a, b: Gehäuseteile
8: weiterer Gehäuseabschnitt
9a, b: Lagereinrichtungen
10: Motorabschnitt
11: Getriebeabschnitt
12: Trennabschnitt
13: Dichtungsorgan
14: Getrieberad
15: Ableitvorrichtung
16: erste Kontakteinrichtung
17: zweite Kontakteinrichtung
18: Kontaktraum
19: elektrisch leitfähige Flüssigkeit
20: Hülse
21: Erdungsstab
22: Dichtungseinrichtung
22a, b: Dichtlippen
23: Gehäuseöffnungen
24: Wellenbohrung
25: Gehäusebohrung
26: Kontaktabschnitt
27: Dichtabschnitt
28: Absatz
29: Formschlusskontur
30: Gegenkontur
31: Befestigungsabschnitt
32: Befestigungsmittel
33: Dichtelement
H: Hauptachse
AR: axiale Richtung
GR: axiale Gegenrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013174326 A [0003]

Claims

Ableitvorrichtung (15) für eine elektrische Maschine (1) zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder Spannung von einem Rotor (2) über eine Welle (4) zu einem Gehäuseabschnitt (7), wobei der Gehäuseabschnitt (7) einen Gehäuseraum (6) begrenzt, mit einer ersten Kontakteinrichtung (16) zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Welle (4), mit einer zweiten Kontakteinrichtung (17) zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit dem Gehäuseabschnitt (7), wobei die erste und die zweite Kontakteinrichtung (16, 17) um eine Hauptachse (H) relativ zueinander verdrehbar sind und in einem gegenüber dem Gehäuseraum (6) abgedichteten Kontaktraum (18) elektrisch miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktraum (18) mit einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (19) gefüllt ist, wobei die erste und die zweite Kontakteinrichtung (16, 17) über die elektrisch leitfähige Flüssigkeit (19) miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Ableitvorrichtung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Kontakteinrichtung (16) als eine Hülse (20) und die andere Kontakteinrichtung (17) als ein Erdungsstab (21) ausgebildet ist, wobei die Hülse (20) den Kontaktraum (18) mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit (19) aufweist und wobei der Erdungsstab (21) abschnittsweise in der Hülse (20) angeordnet ist, sodass der Erdungsstab (21) in dem Kontaktraum (18) in die elektrisch leitfähige Flüssigkeit (19) eintaucht.
Ableitvorrichtung (15) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (20) einen Dichtabschnitt (27) zur Aufnahme einer Dichtungseinrichtung (22) und einen sich an dem Dichtabschnitt (27) anschließenden Kontaktabschnitt (26) zur Bildung des Kontaktraums (18) aufweist, wobei der Erdungsstab (21) über den Dichtabschnitt (27) in den Kontaktabschnitt (26) dichtend geführt ist.
Ableitvorrichtung (15) nach Anspruch 3, gekennzeichnet, durch eine Dichtungseinrichtung (22) zur Abdichtung des Kontaktraums (18), wobei die Dichtungseinrichtung (22) in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse (H) formschlüssig und/oder kraftschlüssig in dem Dichtabschnitt (27) aufgenommen ist, wobei der Erdungsstab (21) über die Dichtungseinrichtung (22) dichtend an einem Innenumfang der Hülse (20) abgestützt ist.
Ableitvorrichtung (15) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (22) als eine Rotationsdichtung ausgebildet ist, wobei die Dichtungseinrichtung (22) mindestens eine Dichtlippe (22a, b) aufweist, wobei die mindestens eine Dichtlippe (22a, b) an einem Außenumfang des Erdungstabs (21) radial anläuft.
Ableitvorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (20) an ihrem Innenumfang eine Formschlusskontur (29) und der Erdungsstab (21) an seinem Außenumfang eine Gegenkontur (30) aufweist, wobei die Formschlusskontur (29) und die Gegenkontur (30) miteinander in Eingriff stehen, sodass der Erdungsstab (31) gegen Verlieren in der Hülse (20) gesichert ist.
Ableitvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontakteinrichtung (17) endseitig einen Befestigungsabschnitt (31) aufweist, wobei die Ableitvorrichtung (15) ein Befestigungsmittel (32) zur lösbaren Befestigung des Befestigungsabschnitts (31) an dem Gehäuseabschnitt (7) aufweist.
Elektrische Maschine (1) mit einem Gehäuseabschnitt (7), wobei der Gehäuseabschnitt (7) einen Gehäuseraum (6) begrenzt, mit einem Rotor (2) und mit einer Welle (4), wobei die Welle (4) mit dem Rotor (2) elektrisch und getriebetechnisch verbunden ist und wobei die Welle (4) und der Rotor (2) in dem Gehäuseraum (6) drehbar gelagert sind, wobei die Welle (4) eine Hauptachse (H) definiert, gekennzeichnet, durch mindestens eine Ableitvorrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) stirnseitig eine koaxial zu der Hauptachse (H) verlaufende Wellenbohrung (24) aufweist, wobei die Hülse (20) in der Wellenbohrung (24) gehalten ist und/oder dass der Gehäuseabschnitt (7) eine koaxial zu der Hauptachse (H) verlaufende Gehäusebohrung (25) aufweist, wobei der Erdungsstab (21) in der Gehäusebohrung (25) gehalten ist.
Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseraum (6) einen Motorabschnitt (10) zur Aufnahme des Rotors (2) sowie einen Getriebeabschnitt (11) zur getriebetechnischen Anbindung der Welle (4) an eine Getriebeeinrichtung aufweist, wobei die Ableitvorrichtung (15) wahlweise auf einer Motorseite des Motorabschnitts (10) oder auf einer Getriebeseite des Getriebeabschnitts (11) angeordnet ist.