Elektrisches Bauteil Stand der Technik

Aus dem Dokument DE 10155225 AI ist ein elektrisches Bauteil bekannt, das zum Beeinflussen der Eigenschaften einer elektrischen Maschine, die als Wechselstromgenerator ausgeführt ist, dient. Dieses Bauteil weist eine Bürste auf, die in einem Raum zur Aufnahme der Bürste (Bürstenköcher) angeordnet ist und eine Verschieberichtung hat. Zwischen einem elektrischen Anschluss und der Bürste befindet sich eine flexible Stromleitung (Litze). Die Litze ist, ausgehend von dem elektrischen Anschluss, in einem Bogen zur Bürste geführt, der in eine Richtung beginnt, die von der Bürste abgewandt ist.

Demgegenüber ist vorgesehen, die Litze gegenüber dynamischen Schwingungen robuster zu gestalten.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs ist vorgesehen, dass die Bürste in einer Position ist, in der diese weitestmöglich aus einem Raum zur Aufnahme der Bürste (Bürstenköcher) geschoben ist, und sich ein Teil des Raums zur Aufnahme der Bürste zwischen der Bürste und einem weiteren in Verschieberichtung begrenzten Raum befindet. Eine flexible Stromleitung, die eine elektrische Verbindung zwischen der Bürste und einem elektrischen

Anschluss ist, und ist durch eine Öffnung zwischen dem Raum zur Aufnahme der Bürste und dem weiteren in Verschiebrichtung begrenzten Raum geführt. Die flexible Stromleitung weist unter anderem zwei Abschnitte auf. Davon ist ein gespannter Abschnitt zwischen dem in Verschieberichtung begrenzten Raum und der Bürste und ein anderer Abschnitt in dem in Verschieberichtung begrenzten Raum, wobei die flexible Stromleitung in eine Richtung zwischen dem elektrischen Anschluss und der Öffnung eine Erstreckung hat und der in Verschieberichtung begrenzte Raum eine Erstreckung in Verschieberichtung der Bürste hat, wobei die Erstreckung in die Verschieberichtung der Bürste mindestens so groß wie die Erstreckung zwischen dem elektrischen Anschluss und der Öffnung ist.

Der Vorteil der Anordnung gemäß Anspruch 1 besteht darin, dass die Litze bzw. Stromleitung einerseits nicht zu lose geführt ist und dadurch Schwingungen ungedämpft ausgesetzt sein kann und andererseits nicht zu fest durch die Begrenzungen der genannten Räume in ihrer Bewegung gehindert wird. Dies führt nach gegenwärtigem Kenntnisstand zu einer guten Belastung der

Stromleitung, die dadurch weder durch Schwingungen noch durch von außen aufgebrachte Druckkräfte durch die Wände übermäßig belastet wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ist die Erstreckung B in Verschieberichtung in dem weiteren begrenzten Raum mindestens so groß wie die Summe aus der Erstreckung A und einem

Durchmesser der Stromleitung, so ist eine Druckkraft auf die Stromleitung durch die Wandungen des Raums hinter dem Bürstenköcher weiter verringert.

Zwecks weiterer möglichst geringer Belastung auf die Stromleitung ist vorgesehen, dass an einer Einführung der Stromleitung in den Raum von dem Anschluss kommend ein Radius vorgesehen ist, um die Litze nach Möglichkeit ohne Knick zu führen. Ein knick- bzw. radiusfreier Bereich der Einführung der Stromleitung in den Raum (Ecke, Kante) würde dazu führen, dass die Litze bzw. Stromleitung Bereiche ihres Querschnitts oder Teilbereiche ihres Querschnitts oder Teilbereiche der einzelnen Filamente der Litze plastisch verformt werden würden und dadurch die weitere Belastungsfähigkeit beispielsweise durch letztlich unvermeidbare Schwingungen gesenkt würde. Gleichzeitig ist an einer Mündung der Öffnung in den in Verschieberichtung begrenzten Raum ein Radius vorgesehen, welcher vorzugsweise kleiner als der andere Radius ist. Der kleinere Radius ist dazu da, eine Verformung der Stromleitung zu bewirken, die vorzugsweise plastisch ist. Dies führt dazu, dass beim Zurückschieben der Bürste in den Bürstenköcher hinein die Litze im Bereich dieses Radius nur wenig Relativbewegung erfährt, d. h. ihre an dem Radius angenommene Form weitgehend behält. Dies führt dazu, dass die Stromleitung an dieser Stelle einerseits nicht zu viel Biegewechselbeanspruchung erfährt und andererseits der zur Verfügung stehende Raum für die Litze hinter dem Bürstenköcher relativ klein ist und sein kann.

Ein Ergebnis dieser Anstrengungen bzw. Maßnahmen ist, dass in einer Position der Bürste zwischen einer ganz ausgeschobenen Position der Bürste und einer ganz eingeschobenen Position der Bürste die Stromleitung in ihrem Verlauf von dem Anschluss zu der Öffnung zwei deutlich erkennbare Winkel aufweist, wobei einer der Winkel größer als der andere Winkel ist.

Gemäß dem weiteren unabhängigen Anspruch ist ein Verfahren vorgesehen, dass auf Grundlage der Mindestbedingungen des unabhängigen

Vorrichtungsanspruch ein Verfahren ermöglicht wird, wonach beim Schieben der Bürste in Richtung zum in Verschieberichtung begrenzten Raum ein sich nahe der Öffnung befindender Abschnitt der flexiblen Stromleitung zwischen der Öffnung und der Bürste in den in Verschieberichtung begrenzten Raum geschoben wird und ein Abschnitt mit der Erstreckung der flexiblen Stromleitung zwischen der Öffnung und dem Anschluss in den in Verschieberichtung begrenzten Raum hineingeschwenkt wird. Weitere Vorteile ergeben sich nach den abhängigen Verfahrensansprüchen. So ist vorgesehen, dass sich beim Schieben der Bürste in Richtung zu dem in Verschieberichtung begrenzten Raum ein Winkel a, welcher sich zwischen dem Abschnitt in dem eben genannten Raum und dem Abschnitt nach einer Biegung und vor dem Anschluss befindet, vergrößert. Dies hat den Vorteil, dass der in Verschieberichtung begrenzte Raum hinter der Öffnung verhältnismäßig klein sein und dadurch die gesamte

Vorrichtung klein bauen kann. Gemäß einem weiteren abhängigen

Verfahrensanspruch ist vorgesehen, dass sich beim Einschieben der Bürste ein Abschnitt der flexiblen Stromleitung, der sich ursprünglich zwischen der Öffnung und der Bürste befand, an einer Wand des in Verschieberichtung begrenzten Raums abrollt. Die Wand befindet sich auf der der Öffnung gegenüberliegenden Seite. Die Erfindung ist in sechs Figuren dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine räumliche Aussicht auf das elektrische Bauteil,

Figur 2 eine Schnittdarstellung durch das elektrische Bauteil im Zustand

komplett ausgefahrener Bürsten,

Figur 3 eine erste prinzipielle Detailansicht der geführten flexiblen Stromleitung,

Figur 4 eine zweite prinzipielle Detailansicht der geführten flexiblen

Stromleitung,

Figur 5 einen Schnitt durch das Bauteil bei größtenteils eingefahrener Bürste Figur 6 prinzipiell eine elektrische Maschine mit dem elektrischen Bauteil. Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine räumliche Ansicht auf ein elektrisches Bauteil 10 gegeben, dass sich grob in vier Bereiche einteilen lässt: ganz links ist ein Steckerteil 13 zu erkennen, das sich in etwa rohrförmig von einem mittleren Gehäuseteil 16 ausgehend erstreckt. In das Steckerteil 13 lässt sich - in der Figur 1 von links - ein Stecker einstecken. Von dem mittleren Gehäuseteil 16 geht nach rechts ein Gehäuseteil 19 aus, das im Wesentlichen zur Aufnahme von Bürsten 22 dient. Dieses Gehäuseteil 19 könnte man auch als Köcherteil oder Doppelköcher bezeichnen, da hier zwei Bürsten 22 in entsprechende Räume eingeschoben sind. Zwischen dem Gehäuseteil 19 und dem Steckerteil 13 befindet sich eine Wanne 25, die sich im Gehäuseteil 16 befindet. In dieser Wanne sind elektrische bzw. elektronische Bauteile eingebracht und durch einen Verguss 28 geschützt. Zwischen der Wanne 25 und dem Gehäuseteil 19 finden sich zwei Anschlüsse 31, an denen jeweils eine flexible Stromleitung 32 durch stoffschlüssiges Befestigen angebracht ist. Diese flexiblen Stromleitungen 32, in üblicher Weise als geflochtene Litze ausgeführt, werden dabei an die Anschlüsse 31 geschweißt bzw. gelötet. Wie in Figur 1 erkennbar ist, sind die flexiblen Stromleitungen 32 von den Anschlüssen 31 U-förmig in je einen Raum 34 geführt, von dem sie zu den Bürsten geleitet sind.

In Figur 2 ist ein Schnitt durch das elektrische Bauteil 10 aus Figur 1 erkennbar. In dieser Schnittansicht ist der Verlauf der flexiblen Stromleitung 32 vom

Anschluss 31 durch den Raum 34, durch eine Öffnung 36 hindurch in den Raum

39 zur Aufnahme der Bürste und schließlich zur Bürste 22 selbst gut zu erkennen. Die flexible Stromleitung ist dabei im Raum 39 durch eine Spiralfeder

40 hindurchgeführt. Die Spiralfeder 40 dient dazu, die Bürste 22 an eine hier nicht dargestellte Gegenkontaktfläche (Schleifring) zu drücken. Hierzu stützt sich die Spiralfeder 40 einerseits an der Bürste 22 und andererseits an einem Ende des Raums 39 in Richtung zur Öffnung 36 ab. Die flexible Stromleitung 32 weist zwei Abschnitte 42 und 44 auf. Der Abschnitt 42 ist ein gespannter Abschnitt 42, der sich zwischen dem Raum 34 und der Bürste 22 befindet. Der andere

Abschnitt 44 ist in dem Raum 34 und verläuft von der Öffnung 36 in Richtung zum Anschluss 31. Es ist dabei vorgesehen, dass die flexible Stromleitung 32 in eine Richtung zwischen dem elektrischen Anschluss 31 und der Öffnung 36 eine Erstreckung A hat und der Raum 34 eine Erstreckung B in die

Verschieberichtung 46. Die Erstreckung B soll dabei mindestens so groß wie die Erstreckung A sein. Ganz besonders ist vorgesehen, dass B mindestens so groß wie die Summe aus A und einem Durchmesser d der Stromleitung 32 ist.

Für die Erstreckung B ist im Übrigen insbesondere vorgesehen, dass

B größer gleich (A-2R1) + PI/2*(d/2+Rl) + d ist, wenn Rl über einen Winkel von

90° verläuft. PI entspricht der Kreiszahl.

Für die Lage der Erstreckungen A und B ist vorgesehen, dass diese

vorzugsweise rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Des Weiteren lässt sich die Erstreckung A vorzugsweise als ein geradliniger Abstand von der Öffnung 36 bis zu einem maximal von der Öffnung 36 entfernten Auflagepunkt 48 der Stromleitung 32 entlang einer Gehäusekontur ermitteln. Die Erstreckung A ist vorzugsweise senkrecht oder nahezu senkrecht zur

Verschieberichtung 46 angeordnet. Es ist somit ein elektrisches Bauteil 10, insbesondere eine Einrichtung zum Beeinflussen der Eigenschaften einer elektrischen Maschine, die vorzugsweise ein als Wechselstromgenerator ausgeführter Generator ist, bekannt. Es weist eine Bürste 22, die in einem Raum 39 zur Aufnahme der Bürste 22 angeordnet ist und eine Verschieberichtung 46 hat, auf, wobei die Bürste 22 in einer Position ist, in der diese weitestmöglich aus dem Raum 39 geschoben ist und sich ein Teil des Raums 39 zur Aufnahme der Bürste 22 zwischen der Bürste 22 und einem weiteren in Verschieberichtung 46 begrenzten Raum 34 zur Umlenkung der Bürste befindet. Eine flexible Stromleitung 32, die eine elektrische Verbindung zwischen der Bürste 22 und einem elektrischen Anschluss 31 ist, ist durch eine

Öffnung 36 zwischen dem Raum 39 zur Aufnahme der Bürste 22 und dem Raum 34 zur Umlenkung der Bürste geführt. Die flexible Stromleitung 32 weist zwei Abschnitte 42, 44 auf und davon ist ein gespannter Abschnitt 42 zwischen dem Raum 34 zur Umlenkung der Bürste und der Bürste 22 und ein anderer Abschnitt 44 in dem Raum 34 zur Umlenkung der Bürste. Die flexible Stromleitung 32 hat in eine Richtung zwischen dem elektrischen Anschluss 31 und der Öffnung 36 eine Erstreckung A und der Raum 34 zur Umlenkung der Bürste eine

Erstreckung B in die Verschieberichtung 46, wobei die Erstreckung B mindestens so groß wie die Erstreckung A ist.

In Figur 3 ist ausschnittweise die Situation rund um die Erstreckung A dargestellt. Man erkennt, dass an der Öffnung 36, dort wo die flexible Stromleitung 32 durch die Öffnung 36 hindurch geleitet ist und in Richtung der Erstreckung A umgeformt ist, einen Radius R2 aufweist, der hier im Beispiel gegen 0 strebt. Verlässt der Abschnitt 44 den Raum 34, so wird die flexible Stromleitung 32 über einen

Radius Rl der Gehäusekontur zu einem Anschluss 31 hingeleitet. Es ist dabei vorgesehen, dass der Radius Rl größer als der Radius R2 ist. Dementsprechend ist an einer Einführung der Stromleitung 32 in den Raum 34 von dem Anschluss 31 kommend ein Radius Rl und an einer Mündung der Öffnung 36 in den Raum 34 ein Radius R2.

In Figur 4 ist eine spezielle Position der flexiblen Stromleitung 32 dargestellt. In dieser Situation befindet sich die Bürste 22 nicht mehr in der maximal

ausgeschobenen Position sondern in einer Position zwischen einer ganz ausgeschobenen Position und einer ganz eingeschobenen Position der Bürste 22. Wie hier deutlich erkennbar ist, weist die Stromleitung 32 immer noch zwei deutlich erkennbare Winkel α und ß auf, wobei der Winkel α nunmehr deutlich größer als der Winkel ß ist. Während gemäß der Darstellung nachFigur 3 der Winkel ß zwischen den Abschnitten 42 und 44 etwas größer ist als der Winkel a, was sich durch einen in der Praxis leicht schrägen Verlauf der flexiblen

Stromleitung 32 zwischen der Öffnung 36 und der Bürste 22 erklären lässt, so ist nach dem Verlassen der eben beschriebenen Ausgangssituation, die Situation der Winkel α und ß anders. Durch die auf die flexible Stromleitung 32 wirkende Zugspannung bzw. Zugkraft durch die Spiralfeder 40 wird die Stromleitung 32 an die Mündung der Öffnung 36 gepresst. Dadurch prägt sich die scharfe Kante mit dem Radius R2 deutlich in die Stromleitung 32 ein. Mit dem Zurückschieben der Bürste 22 wird sich zwar eine entsprechende Anprägung 50 etwas abschwächen, da sich durch das Zurückschieben der Stromleitung 32 eine gewisse Entlastung einstellen wird, die Anprägung 50 ist jedoch noch sehr deutlich zu erkennen. (Die Anprägung ist in den Figuren 3 und 4 besser als in der vereinfachenden Figur 2 zu erkennen). Es ist damit des Weiteren ein Verfahren zum Bewegen einer flexiblen Stromleitung 32 bekannt, die eine elektrische Verbindung zwischen einer Bürste 22 und einem elektrischen Anschluss 31 eines elektrischen Bauteils - insbesondere einer Einrichtung zum Beeinflussen der Eigenschaften einer elektrischen Maschine 52 (Figur 6), die vorzugsweise ein als

Wechselstromgenerator ausgeführter Generator ist - ist, wobei eine Bürste 22 in einem Raum 39 zur Aufnahme der Bürste 22 angeordnet ist, mit der flexiblen Stromleitung 32, die eine elektrische Verbindung zwischen der Bürste 22 und einem elektrischen Anschluss 31 ist, wobei die flexible Stromleitung 32 zum elektrischen Anschluss 31 durch einen Raum 34 geführt ist, der über eine Öffnung 36 mit dem Raum 39 zur Aufnahme der Bürste 22 verbunden ist. Beim Schieben der Bürste 22 in Richtung zum Raum 34 wird ein sich nahe der Öffnung 36 befindender Abschnitt 54 der flexiblen Stromleitung 32 zwischen der Öffnung 36 und der Bürste 22 in den Raum 34 mit der Erstreckung B geschoben.

Für den Fall, dass aungleich 90°, ist gilt für B:

B größer gleich (A-2 R1) + a/360°*(d/2+ Rl)+d.

Der Abschnitt 44 mit der Erstreckung A der flexiblen Stromleitung 32 zwischen der Öffnung 36 und dem Anschluss 31 wird in den Raum 34 hineingeschwenkt. Dabei vergrößert sich beim Schieben der Bürste 22 in die Richtung des Raums 34 ein Winkel a, welcher sich zwischen dem Abschnitt 44 im Raum 34 und dem Abschnitt 56 nach einer Biegung 58 und vor dem Anschluss 31 befindet und eine Eigenschaft des Verlaufs der Stromleitung ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass sich bei weiterem Einschieben der Bürste 22 ein Abschnitt 54 der flexiblen

Stromleitung 32, welcher sich ursprünglich zwischen der Öffnung 36 und der Bürste 22 befand, an einer Wand 60 des Raums 34 abrollt. Die Wand 60 ist dabei gegenüber der Öffnung 36 angeordnet, Figur 5. In Figur 6 ist beispielhaft und symbolisch eine elektrische Maschine 52 mit dem elektrischen Bauteil 10 dargestellt.