DE10211153A1

DE10211153A1 - Schleifkontakthalter und elektrische Maschine mit Schleifkontakthalter

Info

Publication number: DE10211153A1
Application number: DE2002111153
Authority: DE
Inventors: Werner Lemke; Peter Skala
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25

Abstract

Es wird ein Schleifkontakthalter (10) für eine elektrische Maschine (80), insbesondere für einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, mit zumindest einem Schleifkontakt (13), wobei zwischen dem Schleifkontakt (13) und einem Federlager (16) eine Druckfedervorrichtung (19) angeordnet ist, vorgeschlagen. Der Schleifkontakthalter (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedervorrichtung (19) ein erstes Federmittel (22) am Federlager (16) und ein zweites Federmittel (25) am Schleifkontakt (13) aufweist. Zwischen den beiden Federmitteln (22) beziehungsweise (25) ist eine Zusatzmasse (28) angeordnet, die eine höhere Längenlast als die Federmittel aufweist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Schleifkontakthalter sowie eine elektrische Maschine mit einem Schleifkontakthalter nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Bekannte Schleifkontakthalter für elektrische Maschinen, insbesondere für Drehstromgeneratoren für Kraftfahrzeuge, bestehen aus zumindest einem Schleifkontakt, wobei zwischen dem Schleifkontakt und einem Federlager eine Druckfedervorrichtung angeordnet ist, siehe beispielsweise auch EP 1139546 A1, Fig. 25. Bei diesem Schleifkontakthalter beziehungsweise dieser elektrischen Maschine mit Schleifkontakthalter ist nachteilig, dass die Schleifkontakte durch die auf dem Läufer beziehungsweise der Läuferwelle befestigte Drehkontakteinrichtung so angeregt werden, dass die Schleifkontakte bei ungünstigen Betriebszuständen von der Drehkontakteinrichtung abheben und dadurch ein sogenanntes Bürstenfeuer zwischen dem Schleifkontakt und der Drehkontakteinrichtung entsteht. Die Bürsten beziehungsweise Schleifkontakte nutzen sich dadurch schneller ab, die Lebensdauer des Generators wird verkürzt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Schleifkontakthalter für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch die Zusatzmasse die Schwingungseigenschaften des Schleifkontakts im Zusammenhang mit der Druckfedervorrichtung so beeinflußt werden können, dass der Schleifkontakt nicht mehr von der Oberfläche der Drehkontakteinrichtung abhebt und dadurch die Lebensdauer des Schleifkontakts, der Drehkontakteinrichtung und damit des Generators erhöht werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Schleifkontakthalters nach dem Hauptanspruch möglich. Besonders einfach und günstig wird der Schleifkontakthalter, wenn die Zusatzmasse aus Teilen der Federmittel gebildet ist, da nur ein einziges Teil statt beispielsweise drei Teilen herzustellen ist und dadurch die Herstellung stark vereinfacht ist. Des Weiteren unterscheidet sich die Montage nicht von der bisher bekannten Montage.

Bestehen die Zusatzmasse und die Federmittel aus einem einstückigen Draht und sind die Federmittel als Schraubenfedern ausgebildet, und ist die Zusatzmasse aus einem Drahtabschnitt gebildet, der mit einer kleineren Steigung als die Federmittel schraubenförmig gewickelt ist, so ist auf einfache Weise eine Masseanhäufung bei gleichzeitig einteiliger Ausbildung des Federelements und der Zusatzmasse möglich.

Bildet man die Federmittel aus einem einstückigen Draht aus, der einen die Zusatzmasse umgreifenden oder sonstwie haltenden Zwischenabschnitt aufweist, so kann wieder auf einfache Art und Weise die Zusatzmasse befestigt sein. Die Zusatzmasse kann beispielsweise geklebt sein oder mittels eines in die Zusatzmasse eingearbeiteten Gewindes durch Windungen der Feder festgeklemmt sein.

Eine besonders zuverlässige Befestigung der Zusatzmasse am Federmittel aus einem einstückigen Draht erhält man, indem ein Zwischenabschnitt des einstückigen Drahts die Zusatzmasse durchdringt und zwischen zwei Federwindungen hält.

Führt man die Zusatzmasse und die Federmittel jeweils getrennt aus, d. h., wird dieses Ausführungsbeispiel mit Hilfe von drei einzelnen Teilen verwirklicht, so ist eine hohe Zusatzmasse zu verwirklichen, indem dann auch der Federhohlraum nutzbar ist.

Weist die Zusatzmasse Aufnahmen für Federmittel auf, so sind die Federmittel einfach an der Zusatzmasse zu befestigen, die Montage ist vereinfacht und die Zusatzmasse wird durch die Federmittel besser geführt.

Wird die Zusatzmasse in einem Bürstenköcher geführt, so brauchen die Federn lediglich an der Zusatzmasse anzuliegen. Es ergibt sich daraus eine besonders einfache Gestaltung.

Um eine gute Wirkung gegen Abheben des Schleifkontaktes von der Drehkontakteinrichtung der elektrischen Maschine zu erreichen, ist es besonders günstig, wenn eine dynamische Andruckkraft zwischen einem Schleifkontakt und einer Drehkontakteinrichtung, d. h., beispielsweise dem Schleifring, größer ist als eine statische Andruckkraft. Das Verschleiß erzeugende Bürstenfeuer wird dadurch weitestgehend vermieden.

Eine elektrische Maschine, mit einem erfindungsgemäßen Schleifkontakthalter weist die Vorteile auf, dass Schwingungsanregung des Schleifkontaktes durch die Zusatzmasse vermieden wird, ein Abheben des Schleifkontaktes wird verhindert, ein Abnutzen des Schleifkontakes und der Drehkontakteinrichtung wird durch das vermiedene Bürstenfeuer verringert.

Zeichnung

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele eines Schleifkontakthalters sowie eine elektrische Maschine mit einem Schleifkontakthalter dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schleifkontakthalter in seitlicher Darstellung,
Fig. 1a zeigt einen Querschnitt durch die Zusatzmasse,
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schleifkontakthalters,
Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schleifkontakthalters,
Fig. 3a zeigt eine Variante des Schleifkontakthalters aus Fig. 3,
Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Schleifkontakthalters,
Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Schleifkontakthalters,
Fig. 6 zeigt eine elektrische Maschine mit einem Schleifkontakthalter.

Beschreibung

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schleifkontakthalters 10 für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge gezeigt. Der Schleifkontakthalter 10 hat einen Schleifkontakt 13 und ein Federlager 16. Zwischen dem Federlager 16 und dem Schleifkontakt 13 ist eine Druckfedervorrichtung 19 angeordnet. Die Druckfedervorrichtung dient primär dazu, den Schleifkontakt 13 auf einen Kommutator der einen Schleifring einer elektrischen Maschine zu pressen. In diesem ersten Ausführungsbeispiel weist die Druckfedervorrichtung ein erstes Federmittel 22 am Federlager 16 und ein zweites Federmittel 25 am Schleifkontakt 13 auf. D. h., das erste Federmittel 22 ist mit einem Ende am Federlager angeordnet und das zweite Federmittel 25 ist mit einem Ende am Schleifkontakt 13 angeordnet. Zwischen dem ersten Federmittel 22 und dem zweiten Federmittel 25 ist eine Zusatzmasse 28 angeordnet, die eine höhere Längenlast als die Federmittel 22 beziehungsweise 25 aufweist. Unter dem Begriff Längenlast wird hier verstanden, dass die Zusatzmasse 28 eine höhere Masse pro Längenabschnitt aufweist als die Federmittel 22 beziehungsweise 25. Der Längenabschnitt hat hierbei die Richtung, in die die Federmittel 22 beziehungsweise 25 komprimierbar sind. Die Richtung entspricht dabei der eingezeichneten Mittellinie.
Im dargestellten Beispiel erstreckt sich eine Litze 31 durch das erste Federmittel 22 und das zweite Federmittel 25, wobei in diesem Ausführungsbeispiel beide Federmittel als Spiralfedern ausgeführt sind. Die Zusatzmasse 28 weist in Richtung seiner Längsachse eine Öffnung auf, durch die die Litze 31 geführt ist. Das erste Federmittel 22 hat ein vom Schleifkontakt 13 wegweisendes Ende 34, das sich am Federlager 16 abstützt. Am Federlager 16 erstrecken sich mehrere Zapfen 37, die vom Ende 34 umschlossen sind. Das Ende 34 des ersten Federmittels 22 ist dabei am Zapfen 37 festgeklemmt. Ein dem Schleifkontakt 13 zugewandtes Ende 40 des ersten Federmittels 22 stützt sich auf einem Absatz 43 der Zusatzmasse 28 ab und umschließt dabei einen zylindrischen Zapfen 46.
In analoger Weise dazu stützt sich das zweite Federmittel 25 mit seinem dem Federlager 16 zugewandten Ende 49 auf einem Absatz 43 der Zusatzmasse 28 ab. Wiederum reicht ein Zapfen 46 in das Ende 49 hinein und klemmt das Ende 49 fest. Das zweite Federmittel 25 stützt sich mit seinem dem Schleifkontakt 13 zugewandten Ende 52 auf einem Absatz 43 des Schleifkontaktes 13 ab. Auch hier ragt ein Zapfen 46 in das Ende 52 hinein.
Fig. 1a zeigt einen Querschnitt gemäß der in Fig. 1 dargestellten Schnittlinie. Der Querschnitt der Zusatzmasse 28 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, der zentral eine Bohrung für den Durchgang der Litze 31 hat. Konzentrisch um den Durchgang 55 und über den im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt hinein ist die Zusatzmasse 28 verbreitert, um die Federmittel 22 beziehungsweise 25 besser abstützen zu können.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Schleifkontakthalters 10, wobei die Zusatzmasse 28 aus Teilen beziehungsweise Längenabschnitten der Federmittel 22 beziehungsweise 25 gebildet ist und die Federmittel 22 beziehungsweise 25 aus einem einstückigen Draht 58 bestehen. Die Federmittel beziehungsweise das erste Federmittel 22 und das zweite Federmittel 25 sind jeweils als Schraubenfedern ausgebildet. Die Zusatzmasse 28 ist aus einem Drahtabschnitt 61 gebildet, der mit einer kleineren Steigung als die Federmittel 22 beziehungsweise 25 schraubenförmig gewickelt ist. Es ergibt sich somit eine höhere Masse pro Längenabschnitt im Bereich der Zusatzmasse 28. Die beiderseits von der Zusatzmasse 28 angeordneten Federmittel. 22 beziehungsweise 25 wirken hier als separate Federn.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Schleifkontakthalters 10 dargestellt. Die Federmittel 22 und 25 sind aus einem einstückigen Draht 58 gewickelt. Dieser einstückige Draht, der zunächst eine einzelne Feder darstellt, umgreift mit seinen Wicklungen 64 die Zusatzmasse 28 und weist demzufolge einen Zwischenabschnitt 67 auf, der die Zusatzmasse 28 hält. Um einen besonders guten Halt zwischen der Zusatzmasse 28 und den Wicklungen 64 zu erzielen, ist in die Zusatzmasse 28 eine den Wicklungen 64 entsprechende schraubenförmige Nut 70 eingearbeitet. Über diesen Zwischenabschnitt 67 hält demzufolge der gewickelte Draht 58 die Zusatzmasse 28 formschlüssig fest.
Die Zusatzmasse (28) ist in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Zwischenabschnitt 67 nur durch Reibung gehalten. In einem weiteren Beispiel ist die Zusatzmasse mittels Klebstoff fixiert.
In Fig. 3a ist eine Variante des Ausführungsbeispiels aus Fig. 3 dargestellt. In Abwandlung von dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 3 ist die Zusatzmasse 28 unsymmetrisch in den Drahtwicklungen 64 gehalten. Durch die Unsymmetrie des ersten und des zweiten Federmittels 22 beziehungsweise 25 wird die Federeigenschaft beziehungsweise Eigenschaft dieses Einmassenschwingers beeinflußt.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 besteht das Federmittel beziehungsweise die Federmittel 22 beziehungsweise 25 wiederum aus einem einstückigen Draht, der in diesem Fall jedoch mit einem Zwischenabschnitt 67 die Zusatzmasse 28 in ihrer Längsachse durchdringt. An beiden Enden der Zusatzmasse 28 ist der Draht 58 wiederum als erstes Federmittel 22 beziehungsweise zweites Federmittel 25 ausgebildet. Durch die Wicklungen 64 der Federmittel beiderseits der Zusatzmasse 28 wird diese formschlüssig zwischen den beiderseitigen Wicklungen 64 und den Zwischenabschnitt. 67 gehalten.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schleifkontakthalters 10 dargestellt. Die Zusatzmasse 28 und die Federmittel 28 beziehungsweise 25 sind insgesamt drei einzelne Teile. Dies ermöglicht beispielsweise die Materialien für die Federmittel 22 beziehungsweise 25 unabhängig voneinander auszuwählen und zu gestalten. Die Zusatzmasse 28 weist hier Aufnahmen 73 auf, die wie die Zapfen 46 gestaltet sind. An diesen Aufnahmen 73 können beispielsweise die Federmittel am Schleifkontakt 13 oder an der Zusatzmasse 28 festgeklemmt sein. Die Zusatzmasse 28 ist in einem Bürstenköcher 76 geführt.
Um im Betriebszustand eine sichere Auflage des Schleifkontaktes 13 auf eine entsprechende Drehkontakteinrichtung des Läufers zu erreichen, ist es notwendig, dass eine dynamische Andrückkraft zwischen dem Schleifkontakt 13 und der Drehkontakteinrichtung größer ist, als eine statische Andruckkraft, die lediglich vom ersten Federmittel 22 beziehungsweise zweiten Federmittel 25 herrührt.
In Fig. 6 ist in symbolischer Weise eine elektrische Maschine 80 dargestellt, die einen Schleifkontakthalter 10 hat, wie er in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurde.

Claims

1. Schleifkontakthalter für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Drehstromgenerator für Kraftfahrzeuge, mit zumindest einem Schleifkontakt (13), wobei zwischen dem Schleifkontakt (13) und einem Federlager (16) eine Druckfedervorrichtung (19) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedervorrichtung (19) ein erstes Federmittel (22) am Federlager (16) und ein zweites Federmittel am Schleifkontakt (13) aufweist und dass zwischen den beiden Federmitteln (22) beziehungsweise (25) eine Zusatzmasse (28) angeordnet ist, die eine höhere Längenlast als die Federmittel (22) beziehungsweise (25) aufweist.

2. Schleifkontakthalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (28) aus Teilen der Federmittel (22) beziehungsweise (25) gebildet ist.

3. Schleifkontakthalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (28) und die Federmittel (22) beziehungsweise (25) aus einem einstückigen Draht (58) bestehen, die Federmittel als Schraubenfedern ausgebildet sind und die Zusatzmasse (28) aus einem Drahtabschnitt (61) gebildet ist, der mit einer kleineren Steigung als die Federmittel (22) beziehungsweise (25) schraubenförmig gewickelt ist.

4. Schleifkontakthalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (22) beziehungsweise (25) aus einem einstückigen Draht bestehen, der einen die Zusatzmasse (28) umgreifenden und dabei haltenden Zwischenabschnitt (67) aufweist.

5. Schleifkontakthalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (22) beziehungsweise (25) aus einem einstückigen Draht (58) bestehen, der einen die Zusatzmasse (28) durchdringenden und dadurch haltenden Zwischenabschnitt (67) aufweist.

6. Schleifkontakthalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (28) und die Federmittel (22) beziehungsweise (25) drei einzelne Teile sind.

7. Schleifkontakthalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (28) Aufnahmen (46) beziehungsweise (73) für die Federmittel (22) beziehungsweise (25) aufweist.

8. Schleifkontakthalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (28) in einem Bürstenköcher (76) geführt ist.

9. Schleifkontakthalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dynamische Andrückkraft zwischen einem Schleifkontakt (13) und einer Drehkontakteinrichtung größer ist als eine statische Andrückkraft.

10. Elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Schleifkontakthalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche hat.