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Title:
DISSIPATION DEVICE AND METHOD FOR DISSIPATING ELECTRICAL CURRENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/202775
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a dissipation device (10) and to a method for dissipating electrical currents from a rotor part (11) formed with an axle or shaft (15), a machine, in particular an electric motor, vehicle, rail vehicle or the like, into a stationary stator part of the machine, comprising a mounting device (12) and an electrically conductive contact element (13), wherein the mounting device can be electrically conductively connected to the stationary stator part of the machine, wherein the contact element is formed as a bendable conductor (16), wherein the conductor has a conductor section (20), forming a sliding contact surface (21), which can be arranged on the circumference (14) or a front side of the rotor part, and has an end (17) fastened to the mounting device, wherein the conductor, at least in the conductor section, is formed from a contact conductor (18) forming the sliding contact surface and a detector conductor (19) which is electrically isolated from the contact conductor.

Inventors:
SPIES JUERGEN (DE)
RIEDER KARL-JOERG (DE)
SCHLICHTHERLE JOHANN (DE)
KARAHAN HAYATI (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/060567
Publication Date:
October 26, 2023
Filing Date:
April 21, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SCHUNK TRANSIT SYS GMBH (DE)
International Classes:
H02K11/40; B60R16/06; H01R39/58; H05F3/02
Domestic Patent References:
WO2019185420A12019-10-03
Foreign References:
US5509625A1996-04-23
GB2130809A1984-06-06
US4636778A1987-01-13
Attorney, Agent or Firm:
ADVOTEC. PATENT- UND RECHTSANWALTSPARTNERSCHAFT TAPPE MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Ableitungsvorrichtung (10, 23, 34) zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle (15, 28, 41) ausgebildeten Rotorteil (11, 24, 35) einer Maschine, insbesondere eines Elektromotors, Fahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen, in einen feststehenden Statorteil der Maschine, umfassend eine Haltevorrichtung (12, 25, 36) und ein elektrisch leitendes Kontaktelement (13, 26, 37), wobei die Haltevorrichtung mit dem feststehenden Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbindbar ist, wobei das Kontaktelement als ein biegbarer Leiter (16, 29, 39, 43, 48, 48, 53, 58, 64, 69) ausgebildet ist, wobei der Leiter einen eine Schleifkontaktfläche (21) ausbildenden, an einem Umfang (14, 38) oder einer Stirnseite (27) des Rotorteils anordbaren Leiterabschnitt (20) und ein an der Haltevorrichtung befestigtes Ende (17, 30) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leiter zumindest in dem Leiterabschnitt aus einem die Schleifkontaktfläche ausbildenden Kontaktleiter (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) und einem von dem Kontaktleiter elektrisch isolierten Detektorleiter (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) ausgebildet ist. Ableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktleiter (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) und der Detektorleiter (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) mittels eines dielektrischen Materials elektrisch voneinander isoliert sind. Ableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktleiter (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) mittels einer einzelnen Ader, einer Litze oder einem Geflecht ausgebildet ist und der Detektorleiter (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) mittels einer einzelnen Ader, einer Litze oder einem Geflecht ausgebildet ist. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leiter (16, 29, 39, 43, 48, 48, 53, 58, 64, 69) als ein Rundleiter oder ein Leiterband ausgebildet ist. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktleiter (18, 32, 44, 49, 54) und der Detektorleiter (19, 33, 45, 50, 55), relativ bezogen auf einen Querschnitt (47, 52) des Leiters (16, 29, 39, 43, 48, 53), konzentrisch angeordnet sind. Ableitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Detektorleiter (19, 33, 60, 66), relativ bezogen auf einen Querschnitt (62, 68) des Leiters (16, 29, 39, 58, 64), eine von der Schleifkontaktfläche (21) abgewandte Rückfläche des Leiters zumindest teilweise ausbildet. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Querschnittsfläche des Kontaktleiters (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) in einem Verhältnis zu einer Querschnittsfläche des Detektorleiters (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71), von 2:1, 5:1, 10:1, 50:1 oder 100:1 ausgebildet ist. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kontaktleiter (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) und der Detektorleiter (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) überwiegend aus Kupfer, Aluminium und/oder Kohlenstofffasern ausgebildet sind. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leiter (16, 29, 39, 43, 48, 48, 53, 58, 64, 69) derart biegeelastisch ausgebildet ist, dass zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen der Schleifkontaktfläche (21) des Leiters und einer Kontaktfläche (22) an dem Rotorteil (11, 24, 35) die Kontaktfläche mit einer Kontaktkraft beaufschlagbar ist. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leiter (29, 39, 43, 48, 53, 58, 64, 69) einen an dem Umfang (38)oder der Stirnseite (27) des Rotorteils (24, 35) anordbares freies Ende (31) aufweist. Ableitungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leiter (29, 39, 43, 48, 53, 58, 64, 69) zwischen dem freien Ende (31) und dem befestigten Ende (30) bogenförmig biegbar ausgebildet ist, derart, dass sich bei einer Anordnung des Leiters am Ro- torteil (24, 35) das freie Ende in Richtung einer Rotationsachse (40) des Rotorteils erstreckt. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ableitungsvorrichtung (10, 23, 34) zumindest zwei, drei, vier oder mehr Leiter (16, 29, 39, 43, 48, 48, 53, 58, 64, 69) umfasst, die relativ zu einer Rotationsachse (40) des Rotorteils (11, 24, 35) koaxial, bevorzugt symmetrisch, an der Haltevorrichtung (12, 25, 36) angeordnet sind. Ableitungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ableitungsvorrichtung (10, 23, 34) eine Überwachungsein- richtung zur Bestimmung eines elektrischen Kontaktes des Detektorleiters (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) mit dem Rotorteil (11, 24, 35) umfasst. Ableitungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Überwachungseinrichtung in einer zwischen Enden des Detektorleiters und des Kontaktleiters (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) oder zwischen einem Ende des Detektorleiters (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) und dem Rotorteil (11, 24, 35) ausgebildeten Kurzschlussschleife angeordnet ist. Maschine mit einer Ableitungsvorrichtung (10, 23, 34) nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle (15, 28, 41) ausgebildeten Rotorteil (11, 24, 35) in einen feststehenden Statorteil der Maschine. Verfahren zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle (15, 28, 41) ausgebildeten Rotorteil (11, 24, 35) einer Maschine, insbesondere eines Elektromotors, Fahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen, in einen feststehenden Statorteil der Maschine, mit einer Ableitungsvorrichtung (10, 23, 34), wobei eine Haltevorrichtung (12, 25, 36) der Ableitungsvorrichtung mit dem feststehenden Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbunden wird, wobei ein elektrisch leitendes Kontaktelement (13, 26, 37) der Ableitungsvorrichtung als ein biegbarer Leiter (16, 29, 39, 43, 48, 48, 53, 58, 64, 69) ausgebildet wird, wobei ein eine Schleifkontaktfläche (21) ausbildender Leiterabschnitt (20) des Leiters an einem Umfang (14, 38) oder einer Stirnseite (27) des Rotorteils angeordnet wird, und ein Ende (17, 30) des Leiters an der Haltevorrichtung befestigt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Leiter zumindest in dem Leiterabschnitt aus einem die Schleifkontaktfläche ausbildenden Kontaktleiter (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) und einem von dem Kontaktleiter elektrisch isolierten Detektorleiter (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) ausgebildet wird. Verwendung eines Leiters (16, 29, 39, 43, 48, 48, 53, 58, 64, 69), der zumindest in einem Leiterabschnitt (20) des Leiters aus einem eine Schleifkontaktfläche (21) des Leiterabschnitts ausbildenden Kontaktleiter (18, 32, 44, 49, 54, 59, 65, 70) und einem von dem Kontaktleiter elektrisch isolierten Detektorleiter (19, 33, 45, 50, 55, 60, 66, 71) ausgebildet ist, zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle (15, 28, 41) ausgebildeten Rotorteil (11, 24, 35) einer Maschine, insbesondere eines Elektromotors, Fahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen, in einen feststehenden Statorteil der Maschine, mit einer Ableitungsvorrichtung (10, 23, 34), umfassend eine Haltevorrichtung (12, 25, 36) und ein elektrisch leitendes Kontaktelement (13, 26, 37), wobei die Haltevorrichtung mit dem feststehenden Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Kontaktelement als ein biegbarer Leiter ( 16, 29, 39, 43 , 48, 48, 53 , 58, 64, 69) ausgebildet ist, wobei der Leiter ein an der Haltevorrichtung befestigtes Ende ( 17, 30) aufweist, wobei der Lei- terabschnitt an einem Umfang (14, 38) oder einer Stirnseite (27) des Rotorteils angeordnet ist.
Description:
Ableitungsvorrichtung und Verfahren zur Ableitung elektrischer Ströme

Die Erfindung betrifft eine Ableitungsvorrichtung und ein Verfahren zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle ausgebildeten Rotorteil einer Maschine, insbesondere eines Elektromotors, Fahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen, in einen feststehenden Statorteil der Maschine, umfassend eine Haltevorrichtung und ein elektrisch leitendes Kontaktelement, wobei die Haltevorrichtung mit dem feststehenden Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbindbar ist, wobei das Kontaktelement als ein biegbarer Leiter ausgebildet ist, wobei der Leiter einen eine Schleifkontaktfläche ausbildenden, an einem Umfang oder einer Stirnseite des Rotorteils anordbaren Leiterabschnitt und ein an der Haltevorrichtung befestigtes Ende aufweist. Weiter betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Leiters für eine Ableitung svorrichtung.

Derartige Ableitungsvorrichtungen können zur Ableitung elektrostatischer Aufladung aufgrund von Reibungseffekten oder auch äußerer Einwirkungen, die zu einem Potentialunterschied zwischen einem Rotorteil und einem Statorteil einer Maschine führen, eingesetzt werden. Insbesondere können derartige Ableitungsvorrichtungen auch zur Ableitung elektrischer Ladung von Elektromotoren, die insbesondere bei Drehstrommotoren in Folge eines wechselinduzierten elektrischen Stroms entstehen können, eingesetzt werden. Weiter ist es bekannt, Ableitungsvorrichtungen an Fahrzeugen, insbesondere deren Achsen oder Wellen, zu verwenden. Fahrgestelle von Schienenfahrzeugen verfügen ebenfalls über Ableitungsvorrichtungen, die zur Erdung des Schienenfahrzeugs über einen Radsatz dienen können.

Ableitungsvorrichtungen können beispielsweise durch eine einfache Kohlebürste ausgebildet sein, die aus einem konsumierbaren Feststoffkörper gebildet ist. Weiter ist es bekannt, als ein Kontaktelement einen Leiter aus einem Kohlefasergeflecht oder eine Litze aus Kupferdrähten zu verwenden. An eine Schleifkontaktfläche dieses Leiters, welche an einer Kontaktfläche eines Rotorteils, beispielsweise einer Welle, anliegt, stellt sich j edoch aufgrund des Schleifkontaktes eine Abnutzung bzw. ein Verschleiß des Leiters ein. Dieser führt schlussendlich dazu, dass der betreffende Leiterabschnitt aufgebraucht bzw. im Bereich des Leiterabschnitts durchtrennt wird, insbesondere wenn er unter einer Vorspannung an dem Rotorteil anliegt. Ein derartiger Ausfall einer Ableitungsvorrichtung ist nicht ohne weiteres feststellbar und kann beispielsweise zu einer Beschädigung von Wälzlagern aufgrund von darüber fließenden, induzierten Strömen führen. Ableitungsvorrichtungen werden daher regelmäßig im Rahmen einer Wartung einer Maschine vorzeitig ausgetauscht oder verfügen über eine Überwachungseinrichtung mit der beispielsweise ein Abreißen des Leiters detektiert werden kann. Eine derartige Ableitungsvorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2019/ 185420 Al bekannt. Hier ist jedoch nachteilig, dass der zur Ableitung vorgesehene Leiter an einem Halter eingespannt und mit einem mechanischen Schalter zur Detektion eines Versagens des Leiters ausgestattet ist. Derartige Ableitungsvorrichtungen benötigen einen großen Bauraum, sind technisch aufwändig herzustellen und sind damit nur an Maschinen mit großem Wellendurchmesser sinnvoll einsetzbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ableitungsvorrichtung und ein Verfahren zur Ableitung elektrischer Ströme vorzuschlagen, mit der bzw. dem ein Erreichen eines definierten Verschleißes eines Kontaktelements der Ableitungsvorrichtung mit einfachen Mitteln feststellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Ableitungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und eine Verwendung eines Leiters mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.

Die erfindungsgemäße Ableitungsvorrichtung zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle ausgebildeten Rotorteils einer Maschine, insbesondere eines Elektromotors, Fahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen, in einem feststehenden Statorteil der Maschine, umfasst eine Haltevorrichtung und ein elektrisch leitendes Kontaktelement, wobei die Haltevorrichtung mit dem feststehenden Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbindbar ist, wobei das Kontaktelement als ein biegbarer Leiter ausgebildet ist, wobei der Leiter einen eine Schleifkontaktfläche ausbildenden, an einem Umfang oder einer Stirnseite des Rotorteils anordbaren Leiterabschnitt und ein an der Haltevorrichtung befestigtes Ende aufweist, wobei der Leiter zumindest in dem Leiterabschnitt aus einem die Schleifkontaktfläche ausbildenden Kontaktleiter und einem von dem Kontaktleiter elektrisch isolierten Detektorleiter ausgebildet ist.

Dadurch dass der Leiter zumindest in dem Leiterabschnitt, der an dem Rotorteil der Maschine anliegt, aus dem Kontaktleiter und dem Detektorleiter gebildet ist, ist es prinzipiell möglich zwei voneinander elektrisch getrennte bzw. isolierte Ströme durch den Leiter zu leiten. Da der Kontaktleiter die Schleifkontaktfläche ausbildet, kann ein beispielsweise im Rotorteil induzierter Strom über den Kontaktleiter und die Haltevorrichtung in den Statorteil der Maschine oder umgekehrt abgeleitet werden. Da der Detektorleiter von dem Kontaktleiter elektrisch isoliert ist, gelangt er nicht mit dem Rotorteil der Maschine in Kontakt, so dass dann hier auch kein Strom zwischen dem Rotorteil und dem Statorteil fließen kann. Wird der Kontaktleiter durch beispielsweise abrasive Abnutzung soweit verschlissen dass der Detektorleiter an dem Rotorteil der Maschine gelangt bzw. diesen elektrisch kontaktiert, wird dadurch ein Stromkreis unterbrochen. Diese Unterbrechung wird mittels Relais oder anderen elektronischen Auswertungen detektiert. Dieser Strom kann miteinfachen Mitteln ebenfalls detektiert werden, ohne dass dazu eine Mechanik mit einem Schalter oder dergleichen erforderlich wäre. Die Detektion des Stroms kann auch fernab von dem Montageort des Leiters bzw. der Haltevorrichtung an dem Rotorteil erfolgen. Gleichfalls ist es nicht erforderlich den biegbaren Leiter an zwei Enden an der Haltevorrichtung zur Befestigung bzw. unter Spannung zu montieren. Es ist bereits ausreichend, wenn der biegbare Leiter an einem Ende an der Haltevorrichtung befestigt ist und mit der Schleifkontaktfläche an dem Rotorteil anliegt. An dem Montageort wird daher lediglich ein kleiner Bauraum für die Haltevorrichtung und den biegbaren Leiter benötigt, so dass die Ableitungsvorrichtung besonders kompakt ausgebildet werden kann. Darüber hinaus kann bereits vor einem Durchtrennen des Leiters infolge Verschleiß ein Verschleißzustand des Leiters, der einen Austausch des Leiters oder der Ableitungsvorrichtung erfordert, ermittelt werden. Ein vollständiges Durchtrennen des Kontaktleiters im Bereich der Schleifkontaktfläche führt nämlich nicht unmittelbar zu einem Abreißen des Leiters, da der Detektorleiter noch in diesem Bereich existent ist.

Der Kontaktleiter und der Detektorleiter können mittels eines dielektrischen Materials elektrisch voneinander isoliert sein. Das dielektrische Material kann beispielsweise ein geeigneter Kunststoff oder auch ein Lack sein. Der Kunststoff kann den Detektorleiter und den Kontaktleiter elektrisch trennen bzw. in Art einer Schicht zwischen dem Kontaktleiter und dem Detektorleiter angeordnet sein. Beispielsweise kann der Detektorleiter von dem Kunststoffmaterial umgeben sein. Wenn der Detektorleiter aus einzelnen Filamenten besteht, können diese auch mit einem dielektrischen Lack überzogen sein, so dass zwischen den Filamenten des Detektorleiters und Filamenten des Kontaktleiters nicht ohne weiteres ein elektrischer Kontakt ausgebildet werden kann.

Der Kontaktleiter kann mittels einer einzelnen Ader, einer Litze oder einem Geflecht ausgebildet sein und der Detektorleiter kann mittels einer einzelnen Ader, einer Litze oder einem Geflecht ausgebildet sein. Folglich können der Kontaktleiter und der Detektorleiter in ihrem strukturellen Aufbau gleichartig oder verschieden ausgebildet sein.

Der Leiter kann als ein Rundleiter oder ein Leiterband ausgebildet sein. Der Rundleiter kann dann einen kreisrunden oder auch ovalen Querschnitt ausbilden. Das Leiterband kann einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt ausbilden. Mit einem Leiterband kann eine vergleichsweise große Schleifkontaktfläche an dem Rotorteil anliegen, so dass eine sichere Kontaktierung des Kontaktleiters verwirklicht werden kann. Vorteilhaft kann der Leiter entlang seiner gesamten Länge mit dem Kontaktleiter und dem Detektorleiter ausgebildet sein. Ein Querschnitt des Leiters ist dann stets gleich ausgebildet.

Der Kontaktleiter und der Detektorleiter können, relativ bezogen auf einen Querschnitt des Leiters, konzentrisch angeordnet sein. Demnach kann der Detektorleiter innerhalb des Kontaktleiters angeordnet sein. Ein derartiger Leiter lässt sich besonders einfach herstellen, da dann der Detektorleiter zunächst von einer Isolierschicht und nachfolgend mit dem Kontaktleiter umgeben werden kann.

Der Detektorleiter kann, relativ bezogen auf einen Querschnitt des Leiters, eine von der Schleifkontaktfläche abgewandte Rückfläche des Leiters zumindest teilweise ausbilden. Beispielsweise kann der Leiter dann aus drei Schichten, die von dem Kontaktleiter, einer Isolierschicht und dem Detektorleiter gebildet sind, ausgebildet sein. Die Isolierschicht liegt dann zwischen dem Detektorleiter und dem Kontaktleiter, wobei der Kontaktleiter stets zwischen dem Rotorteil und der Isolierschicht bzw. dem Detektorleiter angeordnet ist. Der Detektorleiter kann die Rückfläche des Leiters vollständig oder teilweise ausbilden.

Eine Querschnittsfläche des Kontaktleiters kann in einem Verhältnis zu einer Querschnittsfläche des Detektorleiters von 2: 1 , 5 : 1 , 10 : 1 , 50 : 1 oder 100 : 1 ausgebildet sein. Prinzipiell kann der Detektorleiter hinsichtlich seiner Querschnittsfläche auch umgekehrt eine größere Querschnittsfläche als der Kontaktleiter aufweisen, was j edoch nicht erforderlich ist. Da über den Detektorleiter keine Ströme abgeleitet werden müssen, und lediglich die Existenz eines elektrischen Kontaktes detektiert werden soll, ist es ausreichend, wenn der Detektorleiter gegenüber dem Kontaktleiter eine vergleichsweise kleinere Querschnittsfläche aufweist.

Der Kontaktleiter und der Detektorleiter können überwiegend oder vollständig aus Kupfer, aus Aluminium und/oder aus Kohlenstofffasern ausgebildet sein. Insgesamt kann der Leiter, abgesehen von einer Isolierschicht bzw. Isolation des Detektorleiters aus dem gleichen Material ausgebildet sein. Alternativ können der Kontaktleiter und der Detektorleiter aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein.

Der Leiter kann derart biegeelastisch ausgebildet sein, dass zur Ausbildung eines elektrisch leitenden Schleifkontaktes zwischen der Schleifkontaktfläche des Leiters und einer Kontaktfläche an dem Rotorteil die Kontaktfläche mit einer Kontaktkraft beaufschlagbar ist. Der Leiter kann dann mit der Haltevorrichtung so an dem Rotorteil positioniert werden, dass er mit einer Vorspannung bzw. der Kontaktkraft an der Kontaktfläche anliegt. Der Leiter muss dann nicht zwangsläufig mit seinen beiden Enden an der Haltevorrichtung montiert werden, damit er unter einer Vorspannung an die Kontaktfläche angelegt werden kann, was j edoch auch möglich wäre.

Demnach kann der Leiter ein an dem Umfang oder der Stirnseite bzw.

Stirnfläche des Rotorteils anordbares freies Ende aufweisen. Die Haltevorrichtung wird dadurch besonders einfach ausbildbar. Wesentlich ist, dass der Leiter nicht mit seinem stirnseitigen freien Ende an dem Rotorteil anliegt, da dann unmittelbar ein elektrischer Kontakt zwischen dem Detektorleiter und dem Rotorteil ausgebildet werden kann. Der Leiter liegt daher vorzugsweise in dem Leiterabschnitt bzw. mit einem Umfang des Leiters an dem Rotorteil an. Weiter ist es so auch möglich, den Leiter unabhängig von einer Gestalt des Rotorteils an diesem anzuordnen. Der Leiter kann radial an dem Umfang des Rotorteils, oder axial an der Stirnseite des Rotorteils angeordnet werden.

Der Leiter kann zwischen dem freien Ende und dem befestigten Ende bogenförmig biegbar ausgebildet sein, derart, dass sich bei einer Anordnung des Leiters am Rotorteil das freie Ende in Richtung einer Rotationsachse des Rotorteils erstreckt. Durch die bogenförmige Ausbildung des freien Endes wird zunächst sichergestellt, dass der Leiter nicht mit einem stirnseitigen freien Ende an dem Rotorteil anliegt, so dass auch kein unmittelbarer elektrischer Kontakt mit dem Detektorleiter ausgebildet werden kann. Das freie Ende selbst kann ebenfalls mit einer Isolierschicht versehen sein. Erst nach einem abrasiven Abtrag des Kontaktleiters ist dann dieser elektrische Kontakt über den Detektorleiter herstellbar. Wenn sich das freie Ende in Richtung der Rotationsachse des Rotorteils erstreckt kann der Leiter auch in Richtung der Rotationsachse ausgerichtet an dem Rotorteil anliegen.

Die Ableitungsvorrichtung kann zumindest zwei, drei, vier oder mehr Leiter umfassen die relativ zu einer Rotationsachse des Rotorteils koaxial, bevorzugt symmetrisch, an der Haltevorrichtung angeordnet sein können. Durch die Verwendung mehrerer Leiter kann die Ableitungsvorrichtung sicher eine Ableitung elektrischer Ströme an dem Rotorteil gewährleisten. Eine koaxiale oder symmetrische Anordnung der Leiter der Haltevorrichtung bzw. relativ zu der Rotationsachse ermöglicht dann eine gleichmäßige Verteilung der Leiter an dem Rotorteil. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung in Art eines Rings ausgebildet sein, der an einer Stirnseite des Rotorteils oder an einem Umfang des Rotorteils angeordnet ist bzw. das Rotorteil umgibt. Ein derartiger Ring ist besonders einfach, beispielsweise im Bereich eines Lagers, montierbar. Die Leiter können relativ zueinander äquidistant an dem Ring angeordnet sein. Gleichfalls kann die Halteeinrichtung auch eine andere, geeignete Gestalt aufweisen.

Die Ableitungsvorrichtung kann eine Überwachungsvorrichtung zur Bestimmung eines elektrischen Kontaktes des Detektorleiters mit dem Rotorteil umfassen. Die Überwachungseinrichtung kann beispielsweise eine Widerstandsmesseinrichtung sein. In einer besonders einfachen Ausführungsform kann die Überwachungseinrichtung durch einen Signalgeber, beispielsweise einem Leuchtmittel, ausgebildet sein, mit dem das Fließen eines Stroms zwischen Detektorleiter und Rotorteil oder Kontaktleiter angezeigt wird. Mittels der Überwachungseinrichtung kann auch selbst eine Spannung an dem Detektorleiter und dem Rotorteil bzw. dem Kontaktleiter angelegt werden, so dass ein Schließen eines Stromkreises über den Detektorleiter detektierbar wird. Die Überwachungseinrichtung kann auch durch ein diskretes elektronisches Bauteil oder eine digitale Schaltung ausgebildet sein. Dann wird es möglich einen Betriebszustand der Ableitungsvorrichtung über die Überwachungseinrichtung auszuwerten und gegebenenfalls eine Betriebszustandsinformation mit einer Störung einer Maschine weiter zu verarbeiten. Die Überwachungseinrichtung kann Mittel zur digitalen Datenverarbeitung umfassen. Die Überwachungseinrichtung kann unmittelbar an dem Rotorteil der Maschine oder auch an einer anderen beliebigen, örtlich von dem Rotorteil bzw. der Haltevorrichtung beabstandeten Stelle angeordnet sein. Es ist dann lediglich erforderlich, den Detektorleiter mit der Überwachungseinrichtung elektrisch zu verbinden. Der Detektorleiter kann auch von dem Statorteil elektrisch isoliert sein.

Folglich kann die Überwachungseinrichtung in einer zwischen Enden des

Detektorleiters und des Kontaktleiters oder zwischen einem Ende des Detektorleiters und dem Rotorteil ausgebildeten Kurzschlussschleife angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Maschine umfasst eine erfindungsgemäße Ableitungsvorrichtung zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle ausgebildeten Rotorteil in einem feststehenden Statorteil der Maschine. Die Maschine kann eine Mehrzahl von Ableitungsvorrichtungen aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle ausgebildeten Rotorteil einer Maschine, insbesondere eines Elektromotors, Fahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen, in einem feststehenden Statorteil der Maschine, mit einer Ableitungsvorrichtung, wird eine Haltevorrichtung der Ableitungsvorrichtung mit dem feststehenden Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbunden, wobei ein elektrisch leitendes Kontaktelement der Ableitungsvorrichtung als ein biegbarer Leiter ausgebildet wird, wobei ein eine Schleifkontaktfläche ausbildender Leiterabschnitt des Leiters an einem Umfang oder einer Stirnseite des Rotorteils angeordnet wird, und ein Ende des Leiters an der Haltevorrichtung befestigt wird, wobei der Leiter zumindest in dem Leiterabschnitt aus einem die Schleifkontaktfläche ausbildendem Kontaktleiter und einem von dem Kontaktleiter elektrisch isolierten Detektorleiter ausgebildet wird. Zu den vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfindungsgemäßen Ableitungsvorrichtung verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Leiters, der zumindest in einem Leiterabschnitt des Leiters aus einem eine Schleifkontaktfläche des Leiterabschnitts ausbildenden Kontaktleiter und einem von dem Kontaktleiter elektrisch isolierten Detektorleiter ausgebildet ist, wird der Leiter zur Ableitung elektrischer Ströme von einem mit einer Achse oder Welle ausgebildeten Rotorteil einer Maschine, insbesondere eines Elektromotors, Fahrzeugs, Schienenfahrzeugs oder dergleichen, in einem feststehenden Statorteil der Maschine verwendet, wobei eine Haltevorrichtung der Ableitungsvorrichtung mit dem feststehenden Statorteil der Maschine elektrisch leitend verbunden wird, wobei ein elektrisch leitendes Kontaktelement der Ableitungsvorrichtung als ein biegbarer Leiter ausgebildet wird, wobei ein eine S chleifkontaktfläche ausbildender Leiterabschnitt des Leiters an einem Umfang oder einer Stirnseite des Rotorteils angeordnet wird, und ein Ende des Leiters an der Haltevorrichtung befestigt wird, wobei der Leiter zumindest in dem Leiterabschnitt aus einem die Schleifkontaktfläche ausbildendem Kontaktleiter und einem von dem Kontaktleiter elektrisch isolierten Detektorleiter ausgebildet wird. Zu den vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen Verwendung wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfindungsgemäßen Ableitungsvorrichtung verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Verwendung ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Ableitungsvorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Ableitungsvorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Ableitungsvorrichtung;

Fig. 4 eine Querschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Leiters; Fig. 5 eine Querschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Leiters;

Fig. 6 eine Querschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Leiters;

Fig. 7 eine Querschnittdarstellung einer vierten Ausführungsform eines Leiters;

Fig. 8 eine Querschnittdarstellung einer fünften Ausführungsform eines Leiters;

Fig. 9 eine Querschnittdarstellung einer sechsten Ausführungsform eines Leiters.

Die Fig. 1 zeigt eine Ableitungsvorrichtung 10 in einer vereinfachten Darstellung an einem Rotorteil 1 1 einer hier nicht näher dargestellten Maschine. Die Ableitungsvorrichtung 10 umfasst eine Haltevorrichtung

12 und ein elektrisch leitendes Kontaktelement 13 , welches an einem Umfang 14 einer Welle 15 des Rotorteils 1 1 anliegt. Das Kontaktelement

13 ist als ein biegbarer Leiter 16 ausgebildet, dessen gegenüberliegende Enden 17 an der Haltevorrichtung 12 befestigt sind. Der Leiter 16 ist seinerseits aus einem Kontaktleiter 18 und einem Detektorleiter 19 ausgebildet, wobei der Detektorleiter 19 innerhalb des Kontaktleiters 18 von diesem elektrisch isoliert angeordnet ist. Über den Kontaktleiter 18 kann eine Ableitung von Strömen von dem Rotorteil 1 1 in einen hier nicht dargestellten Statorteil der Maschine erfolgen. Demnach liegt der Kontaktleiter 18 in einem Leiterabschnitt 20 mit einer Schleifkontaktfläche 21 an einer Kontaktfläche 22 an dem Umfang 14 an. Wird der Kontaktleiter 18 bzw. dessen Material im Bereich der Schleifkontaktfläche 21 durch abrasiven Verschleiß entfernt, so wird zwischen dem Detektorleiter 19 und der Welle 15 ein elektrisch leitender Kontakt ausgebildet. Diese Kontaktierung kann folglich elektrisch detektiert werden, so dass dann auch ein Erreichen einer Verschleißgrenze des Kontaktleiters 18 bestimmt werden kann.

Die Fig. 2 zeigt eine Ableitungsvorrichtung 23 an einem Rotorteil 24, die aus einer Haltevorrichtung 25 und einem Kontaktelement 26 gebildet ist. Das Kontaktelement 26 liegt an einer axialen Stirnfläche 27 des Rotorteils 24 bzw. einer Welle 28 an und ist seinerseits durch einen biegbaren Leiter 29 ausgebildet. Ein Ende des Leiters 30 ist an der Haltevorrichtung 25 befestigt, wobei ein gegenüberliegendes freies Ende 3 1 des Leiters 29 nicht befestigt ist. Der biegbare Leiter 29 ist elastisch biegbar und liegt daher mit einer Kontaktkraft an der Stirnfläche 27 an. Der Leiter 29 ist aus einem Kontaktleiter 32 und einem Detektorleiter 33 ausgebildet, wobei der Detektorleiter 33 von dem Kontaktleiter 32 elektrisch isoliert ist. Wie zuvor bereits bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben, ist der Leiter 29 dem entsprechend so aufgebaut, dass mit dem Detektorleiter 33 ein zumindest teilweiser Verbrauch des Kontaktleiters 32 detektiert werden kann.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Ableitungsvorrichtung 34 an einem Rotorteil 35 mit einer Haltevorrichtung 36 und einem Kontaktelement 37. Das Kontaktelement 37 liegt hier an einem Umfang 38 des Rotorteils 35 an. Das Kontaktelement 37 ist aus einem bogenförmig ausgebildeten biegbaren Leiter 39 gebildet. Insbesondere ist der Leiter 39 in Richtung einer Rotationsachse 40 des Rotorteils 35 bzw. einer Welle 41 ausgerichtet und verläuft im Bereich eines freien Endes 42 des Leiters 39 im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 40. Im Übrigen ist der Leiter 39 wie der Leiter der Ableitungsvorrichtung aus der Fig. 2 ausgebildet.

Die Fig. 4 zeigt eine Querschnittansicht eines biegbaren Leiters 43 einer hier nicht dargestellten Ableitungsvorrichtung. Der Leiter 43 ist aus einem Kontaktleiter 44 und einem Detektorleiter 45 gebildet, wobei der Detektorleiter 45 über eine Isolierschicht 46 vor dem Kontaktleiter 44 aus einem dielektrischen Material elektrisch isoliert ist. Der Leiter 43 ist mit einem runden Querschnitt 47 ausgebildet und der Kontaktleiter umgibt den Detektorleiter 45 koaxial.

Die Fig. 5 zeigt einen biegbaren Leiter 48 mit einem Kontaktleiter 49 und einem Detektorleiter 50 sowie einer Isolierschicht 51. Ein Querschnitt 52 des Leiters 48 ist im Unterschied zu dem Leiter aus der Fig. 4 im Wesentlichen rechteckförmig, so dass der Leiter 48 insgesamt bandförmig ausgebildet ist.

Die Fig. 6 zeigt einen biegbaren Leiter 53 bzw. dessen Querschnittansicht mit einem Kontaktleiter 54, einem Detektorleiter 55 und einer Isolierschicht 56. Ein Querschnitt 57 ist hier so ausgebildet, dass der Kontaktleiter 54 eine im Wesentlich rechteckige Form ausbildet und der Detektorleiter 55 rund ausgebildet und innerhalb des Kontaktleiters 54 angeordnet ist.

Die Fig. 7 zeigt eine Querschnittansicht eines biegbaren Leiters 58 mit einem Kontaktleiter 59, einem Detektorleiter 60 und einer Isolierschicht 61. Der Leiter 58 ist im Wesentlichen bandförmig ausgebildet und weist einen rechteckigen Querschnitt 62 auf. Der Kontaktleiter 59, der Detektorleiter 60 und die Isolierschicht 61 sind ebenfalls bezogen auf eine Länge bandförmig ausgebildet, so dass sich hier eine Stapelanordnung 63 ergibt.

Die Fig. 8 zeigt eine Querschnittansicht eines biegbaren Leiters 64 mit einem Kontaktleiter 65, einem Detektorleiter 66 und einer Isolierschicht 67. Im Unterschied zu dem Leiter aus der Fig. 7 ist hier der Detektorleiter 66 vergleichsweise schmaler ausgebildet als der Kontaktleiter 65, so dass ein Querschnitt 68 des Leiters 64 im Wesentlichen von dem Kontaktleiter 65 ausgebildet wird.

Die Fig. 9 zeigt eine Querschnittansicht eines biegbaren Leiters 69 mit einem Kontaktleiter 70, einem Detektorleiter 71 und Isolierschichten 72. Der Kontaktleiter 70 ist aus einzelnen Filamenten 73 gebildet, die in Art eines Geflechts 74 angeordnet sind. Innerhalb des Geflechts 74 sind weitere Filamente 75 angeordnet, die j eweils von der Isolierschicht 72 umgeben sind und zusammen den Detektorleiter 71 ausbilden. Der Leiter 69 ist demnach als eine Litze 76, hier mit einem rechteckigen Quer- schnitt 77, ausgebildet.

Sämtliche zuvor in den Fig. 1 bis 9 beschriebenen Leiter können j eweils in Art einer Litze mit einem Geflecht oder mit zwei oder mehr Adern ausgebildet sein. Auch können diese Leiter j eweils aus einer Kombination von einer Litze und einer Ader oder mehr Adern ausgebildet sein.