MASCHINE

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ableiten elektrischer Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei elektrifizierten Antriebssträngen entsteht durch die Elektromaschine ein unge wünschter, parasitärer Stromfluss über die Rotorwelle. Dieser parasitäre Strom kann in einen hochfrequenten Anteil (kapazitiver Verschiebungsstrom) mit wenigen mA und einen niederfrequenten Anteil (zirkularer Maschinenstrom) mit mehreren Ampere unterteilt werden. Sowohl der hochfrequente als auch der niederfrequente Anteil ha ben einen negativen Einfluss auf die Qualität der Produkte, da der hochfrequente An teil u.a. andere elektronische Komponenten, beispielsweise Radios stören kann, wo bei der niederfrequente Anteil Lager und mechanische Komponenten schädigen und die Laufleistung des Antriebs stark reduzieren kann

Da der parasitäre Stromfluss nicht vermieden werden kann, sind aus dem Stand der Technik Möglichkeiten bekannt, um den Stromfluss gezielt zu leiten bzw. auf kürzes tem Weg zurück zur Störquelle zu führen, um dadurch die schädigenden und stören den Effekte zu minimieren. Beispielsweise sind Lager bekannt, welche gezielt dem Stromfluss ausgesetzt werden und verschleißen, um andere Komponenten zu schüt zen. Ferner ist bekannt, Wellendichtringe aus leitfähigem Vlies, Wellenerdungsringe sowie Wellenerdungsstifte zu verwenden, um den parasitären Stromfluss gezielt zu leiten.

Aus der DE 102016213653 A1 ist eine Ableiteinrichtung zur Ableitung elektrischer Störungen, insbesondere Ströme, von einem insbesondere als Welle ausgebildeten Rotorteil einer Maschine in einen Statorteil der Maschine bekannt, mit einer Kon takteinrichtung, umfassend ein in einer Führungseinrichtung axial verschiebbar auf genommenes Kontaktelement, welches mittels einer Kontaktkrafteinrichtung zur Aus bildung einer Wellenkontaktkraft für einen elektrischen Kontakt zwischen einer Wel lenkontaktfläche des Kontaktelements und einer Rotorkontaktfläche der Welle beaufschlagt wird. Hierbei ist vorgesehen, dass die Führungseinrichtung eine Stator kontaktfläche zur elektrischen Verbindung mit dem Statorteil aufweist und dass die Ableiteinrichtung eine Führungskontaktkrafteinrichtung zur Erzeugung einer Füh rungskontaktkraft zwischen einer Führungskontaktfläche des Kontaktelements und der elektrisch mit dem Statorteil verbundenen Statorkontaktfläche aufweist. Durch diese Konzeption wird das als Stift ausgeführte Kontaktelement durch die als Schrau benfeder ausgeführte Kontaktkrafteinrichtung auf die Rotorwelle gedrückt und bietet auf diese Weise dem parasitären Strom einen Ableitpfad.

Die Impedanz des Ableitpfades wird durch die Impedanz des Stiftes aus leitfähigem Material und die Impedanz der Schraubenfeder bestimmt. Bei hohen Frequenzen kommt der induktive Anteil der Schraubenfeder zum Tragen und bestimmt maßgeb lich die Gesamtimpedanz; somit wirkt die Ableiteinrichtung vorrangig im unteren Fre quenzbereich.

Ferner geht aus der EP 2 140526 A1 eine Abgreifeinrichtung zum Abgreifen einer elektrischen Spannung von einer Welle einer elektrischen Maschine, wobei die Ab greifeinrichtung einen Bürstenhalter aufweist, der aus elektrisch leitendem Material besteht und mit einem Grundkörper der elektrischen Maschine verbindbar ist. Die be kannte Abgreifeinrichtung weist eine Bürste auf, welche aus elektrisch leitendem Ma terial besteht, wobei der Bürstenhalter eine Bürstenführung aufweist, in der die Bürste verschieblieh geführt ist, so dass die Bürste über eine Federkraft an die Welle andrückbar ist. Hierbei ist die Bürste mit dem Bürstenhalter elektrisch leitend verbun den, wobei zwischen der Bürste und der Bürstenführung ein elektrisch isolierendes Zwischenelement angeordnet ist, so dass kein unmittelbarer elektrischer Kontakt zwi schen der Bürste und der Bürstenführung besteht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Ablei ten elektrischer Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine anzuge ben. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfin dungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen her vor.

Demnach wird eine Vorrichtung zum Ableiten elektrischer Ströme von einer Rotor welle einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, welche einen in einer Führungs hülse axial verschiebbar angeordneten elektrisch leitenden Kontaktstift aufweist, der durch die Kraft einer in der Führungshülse vorgesehenen elektrisch leitenden Feder anordnung auf die Rotorwelle gedrückt wird, wobei die Führungshülse eine Kontakt fläche zur elektrischen Verbindung mit dem Stator der elektrischen Maschine auf weist, wobei die Federanordnung als Parallelschaltung zweier gegensinnig gewickel ter elektrisch leitender Schraubenfedern ausgeführt ist und eine so genannte Kontra spule bildet.

Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird der Vorteil erzielt, dass die Induktivität der Federanordnung nur ein Viertel der Induktivität der aus dem Stand der Technik bekannten Federanordnung umfassend eine Schraubenfeder gleicher Induktivität wie die Induktivität der einzelnen Spulen der erfindungsgemäßen Federanordnung be trägt, was dazu führt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ableiten elektri scher Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine aufgrund der gerin gen Impedanz nicht nur im unteren Frequenzbereich sondern auch über einen deut lich höheren Frequenzbereich wirkt.

Vorzugsweise weisen die gegensinnig gewickelten Schraubenfedern die gleiche In duktivität auf.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert, wobei lediglich die Merkmale detailliert beschrieben werden, die für die vor liegende Erfindung von Bedeutung sind und für gleiche Bauteile dieselben Bezugs zeichen verwendet werden. Es zeigen: Figur 1 : Eine schematische Schnittansicht einer nach dem Stand der Technik ausge führten Vorrichtung zum Ableiten elektrischer Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine und das korrespondierende elektrische Ersatzschaltbild; und

Figur 2: Eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäß ausgeführten Vor richtung zum Ableiten elektrischer Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine und das korrespondierende elektrische Ersatzschaltbild.

In Figur 1 ist eine nach dem Stand der Technik ausgeführte Vorrichtung zum Ableiten elektrischer Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine dargestellt. Sie umfasst einen in einer Führungshülse 1 axial verschiebbar angeordneten elektrisch leitenden Kontaktstift 2, welcher durch die Kraft einer in der Führungshülse 1 vorge sehenen elektrisch leitenden Schraubenfeder 3 auf die nicht dargestellte Rotorwelle gedrückt wird; die Führungshülse 1 weist eine Kontaktfläche zur elektrischen Verbin dung mit dem Stator der elektrischen Maschine auf. Im unteren Teil der Figur 1 ist das elektrische Ersatzschaltbild dieser Anordnung dargestellt; es entspricht einer Reihenschaltung eines ohmschen Widerstands R und einer Spule mit der Induktivität L.

Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf Figur 2 wird eine Vorrichtung zum Ab leiten elektrischer Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine vorge schlagen, welche einen in einer Führungshülse 1 axial verschiebbar angeordneten elektrisch leitenden Kontaktstift 2 aufweist, der durch die Kraft einer in der Führungs hülse 1 vorgesehenen elektrisch leitenden Federanordnung auf die Rotorwelle ge drückt wird. Der Kontaktstift 2 kann beispielweise aus Graphit hergestellt sein.

Die Führungshülse 1 weist eine Kontaktfläche zur elektrischen Verbindung mit dem Stator der elektrischen Maschine auf, wobei gemäß der Erfindung die Federanord nung als Parallelschaltung zweier gegensinnig gewickelter, elektrisch leitender Schraubenfedern 4, 5 mit den Induktivitäten L1 bzw. L2 ausgeführt ist und eine Kont raspule bildet. Bezugnehmend auf den unteren Teil der Figur 2, welcher das elektrische Ersatz schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung darstellt, ist ersichtlich, dass die Induk tivität der Federanordnung aufgrund der Parallelschaltung der zwei gegensinnig ge wickelten Schraubenfedern 4, 5 nur ein Viertel der Induktivität der aus dem Stand der Technik bekannten Federanordnung gemäß Figur 1 mit einer Schraubenfeder 3 glei cher Induktivität wie die Induktivität L1 , L2 der einzelnen Spulen der erfindungsgemä ßen Federanordnung beträgt.

Dies resultiert in dem Vorteil, dass mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ableiten elektrischer Ströme von einer Rotorwelle einer elektrischen Maschine auch Ströme mit einem hochfrequenten Anteil abgeleitet werden können.

Bezuqszeichen

1 Führungshülse

2 Kontaktstift

3 Schraubenfeder

4 Schraubenfeder

5 Schraubenfeder

R OhmscherWiderstand

L Induktivität

L1 Induktivität

L2 Induktivität