(57)【要約】本発明は、機械のロータ部から機械のステータ部に電流を放電するための放電装置（１０）に関するものであり、特にロータ部はシャフトを有し、放電装置は接触要素（１１）およびばね手段（１２）を含み、ばね手段は、導電手段によりステータ部に接続可能であり、接触要素は主に炭素で作られ、接触要素は、スライド接触を実現するために設けられた接触要素の滑り接触面（１３）とシャフトの軸方向シャフト接触面との間において、導電性のスライド接触を実現するためのばね手段によって接触力で加圧されており、接触要素は円形であり、スライド接触面は、少なくとも環状の形状であり、シャフト接触面に対して同軸に配置されており、ばね手段は、少なくとも部分的に機械のシャフトを同軸に包む円形の支持部（１５）を含み、支持部は、ステータ部の当接面に半径方向に当接するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械のロータ部から機械のステータ部に電流を放電するための放電装置（１０、２８）であり、特にシャフト（３０）を有するロータ部分、接触要素（１１、３４）およびばね手段（１２，３５）を含む放電装置であって、
前記ばね手段は、電気的な導電手段によって、ステータ部品に接続可能であり、
前記接触要素は、主に炭素でできており、
前記接触要素は、スライド接触を実現するために設けられた前記接触要素のスライド接触面（１３、４１）と前記シャフトの軸方向シャフト接触面（４２）との間において、電気的導電性を有するスライド接触を実現するための前記ばね手段による接触力で加圧されており、
前記接触要素は、円形であり、
前記スライド接触面は、少なくとも環状の形状であり、前記シャフト接触面に対して同軸に配置され、
前記ばね手段は、機械のシャフトを少なくとも部分的に同軸に取り囲む円形の支持部（１５、３６）を含み、
前記支持部は、前記ステータ部の当接面（３９）に半径方向に当接するように構成されていることを特徴とする放電装置。
【請求項２】
前記シャフト接触面（４２）は、前記シャフト（３０）のシャフトリッジまたは前記シャフトに配置された放電装置（１０、２８）のリング（３３）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の放電装置。
【請求項３】
前記接触要素（１１、３４）は、主にグラファイトで構成され、単一の部品で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放電装置。
【請求項４】
前記ばね手段（１２、３５）は、前記接触要素（１１、３４）を保持するための保持手段（１８）を形成する保持部（１６、３７）を有し、
前記ばね手段は、前記保持部から前記支持部（１５、３６）まで延在し、前記支持部に対して前記接触要素の移動を可能にするばね部（１７、３８）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の放電装置。
【請求項５】
前記ばね部（１７、３８）は、前記支持部（１５、３６）の支持面（２６）から突出し、前記保持手段（１８）を支持部から離間させることを特徴とする請求項４に記載の放電装置。
【請求項６】
前記ばね部（１７、３８）は、少なくとも１つのばねアーム（２０）、好ましくは２つのばねアーム、特に好ましくは３つ以上のばねアームで構成されることを特徴とする請求項４または５に記載の放電装置。
【請求項７】
前記ばねアーム（２０）は、前記保持部（１６、３７）から前記支持部（１５、３６）まで、らせん形またはらせん形に延びていることを特徴とする請求項６に記載の放電装置。
【請求項８】
前記ばねアーム（２０）の長さは、巻線の１／２、巻線の１／３、巻線の１／４、または巻線の１／（ばねアーム数）であることを特徴とする請求項６または７に記載の放電装置。
【請求項９】
前記接触要素（１１、３４）は、形状適合および／または結合手段により前記保持手段（１８）に固定されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項１０】
前記保持手段（１８）は、前記接触要素（１１、３４）がリベット留め、溶接、はんだ付け、フランジ加工または接着によって固定された、円形の保持シート（１９）を形成することを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項１１】
前記保持手段（１８）は、前記接触要素（１１、３４）がリベット留め、溶接、はんだ付け、フランジ加工または接着によって固定された円形接触シート（１４）を含み、
前記接触要素は、リベット留め、溶接、はんだ付け、フランジ加工または接着によって前記保持手段（１８）の円形の保持シート（１９）に固定されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項１２】
前記支持部（１５、３６）は、放射状の円形ワッシャ（２１）と、当接面（３９）に当接するためにそれと隣接する軸方向円形カラー（２２）とによって実現されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項１３】
前記円形カラー（２２）は円錐形であることを特徴とする請求項１２に記載の放電装置。
【請求項１４】
スリット（２３）は、前記当接面（３９）に当接するためのばね爪（２４）を形成する前記円形カラー（２２）に形成されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の放電装置。
【請求項１５】
前記ばね手段（１２、３５）は、導電性金属、好ましくはリン青銅、真鍮または鋼からなることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項１６】
前記ばね手段（１２、３５）は、好ましくは、パンチングまたは曲げによって加工された金属シート（２５）によって形成された、単一の部材で構成されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項１７】
前記ばね手段（１２、３５）は、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、金または銀のコーティングがされていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の放電装置。
【請求項１８】
前記ロータ部および前記ステータ部を形成するシャフト（３０）と、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の放電装置（１０、２８）とを有する機械。
【請求項１９】
前記当接面（３９）は、当該機械のケーシング（２９）の内面であることを特徴とする請求項１８に記載の機械。
【請求項２０】
前記シャフト（３０）の回転軸受３１が内面に当接していることを特徴とする請求項１９に記載の機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械のロータ部分から機械のステータ部分に電流を放電するための放電装置に関し、特にロータ部分はシャフトを有し、放電装置は接触要素とばね手段とを含み、ばね手段は導電性手段でステータ部分に接続可能であり、接触要素は主に炭素で作られ、接触要素は、接触要素のスライド接触面とシャフトの軸シャフト接触面との間の導電性スライド接触を実現するために、ばね手段によって接触力で加圧される。
【背景技術】
【０００２】
上述の種類の排出装置は、様々な実施形態において最新技術から知られている。低周波直流を放電するためにカーボンブラシを使用することは、特によく知られた方法であり、カーボンブラシは、スライディングリング上のシャフトの周りに放射状に分散し、ピグテールを介してステータと接触する。保持手段またはブラシホルダに収容されたカーボンブラシは、電気抵抗が低いため、電流を直接放電できることから、シャフトの取り付けポイントを介した望ましくない電流供給を防止できるが、特定のポイントでの溶接またはスパーク浸食による、ベアリング本体またはベアリングの表面損傷につながる可能性がある。
【０００３】
「シャフト」という用語は、「ロータ部品」または「軸」という用語の同義語として使用する。したがって、「シャフト」という用語は、固定ステータ部品または機械の機械部品に電流を放出できるすべての回転機械部品に相当する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放電装置は通常、鉄道工学で使用される。この場合、交流電流または動作電流がホイール軸を介して放電できる。独国特許出願公開第１０２０１００３９８４７号明細書は、シャフトの軸端または一組の車輪のホイール軸に導電性エンドキャップが取り付けられている放電装置を開示しており、複数のカーボンブラシに接続可能な導電性エンドキャップが、ブラシホルダに保持され、シャフトに対して軸方向に配置されている。このカーボンブラシはそれぞれピグテールを介して直接接地されており、カーボンブラシの各摺接面にはスプリングを介して接触力が加えられている。
【０００５】
自動車などの電気機械一般にも、同様の放電電流対策が必要となる。モータードライブシャフトまたはギアシャフトが互いにまたは他の機能的構成に接続されていると、連続的に変動する交流電圧または電流と高周波電流が発生し、ロータシャフトまたはギアシャフトのベアリング位置を損傷する可能性があるため、ここでは通常、放電装置が必要となる。しかしながら、既知の放電装置の不利な点は、それらがそれらのセットアップのために比較的大量の設置スペースを必要とすることである。カーボンブラシの代わりにメッシュファイバまたはメッシュワイヤを使用する解決方法が知られているが、メッシュファイバまたはメッシュワイヤは、スライド接触の接触面が特に小さいため、遷移抵抗が大きく、したがって、小さな電流しか放電することができない。しかしながら、シャフトに大きな接触面を形成するためには、多数のカーボンブラシが必要であり、それらはそれぞれ、それらの位置のために大きな設置スペースおよび対応する設置労力を必要とするブラシホルダを必要となる。
【０００６】
国際公開第２０１５／０４４０３４号は、接触部品およびばねから構成される接触ユニットを開示しており、ばねは、電気機械のロータのロータシャフトを環状に囲み、したがって、電気機械のケーシングに当接する支持部を形成する。ばね部分が支持部分から延びており、接触片が接着されてばね部分の端部に固定されている。接触子は、ロータの前面または回転するベアリングシャフトに当接することにより、誘導電流を接触子およびばねを介してロータからケーシングに放出することができる。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、移行抵抗が低く、設置スペースをほとんど取らずに設置が容易な放電装置を提案することである。
【０００８】
この目的は、請求項１の特徴を有する排出装置および請求項１８の特徴を有する機械によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
機械のロータ部から機械のステータ部に電流を放電するための本発明による放電装置は、特にロータ部はシャフトを有し、放電装置は接触要素（１１）およびばね手段（１２）を含み、ばね手段は、導電手段によりステータ部に接続可能であり、接触要素は主に炭素で作られ、接触要素は、スライド接触を実現するために設けられた接触要素の滑り接触面（１３）とシャフトの軸方向シャフト接触面との間において、導電性のスライド接触を実現するためのばね手段によって接触力で加圧されており、接触要素は円形であり、スライド接触面は、少なくとも環状の形状であり、シャフト接触面に対して同軸に配置されており、ばね手段は、少なくとも部分的に機械のシャフトを同軸に包む円形の支持部（１５）を含み、支持部は、ステータ部の当接面に半径方向に当接するように構成されている。
【００１０】
したがって、放電装置は、回転軸または機械の軸に設置するために実現される。この目的のために、シャフトが放電装置によって半径方向に取り囲まれるように、シャフト上に放電装置が半径方向に配置されることが意図されている。軸方向のシャフト接触面は、シャフトの対応する部材に配置される。ばね手段によって、接触要素は、シャフトの回転軸の方向に軸方向に作用する接触力で加圧され、接触要素は、そのスライド接触面によってシャフト接触表面に押し付けられる。一般的なスライド部に関しては、接触要素が円形であるため、非常に大きなスライド接触面を実現することができ、その結果、良好な導電性でシャフトと機械のステータ部との間の接続が特に安全になる。接触要素はまた、その軸方向の長さに関して比較的短くても薄くてもよい。したがって、接触要素は、環状のスライド接触面を有し、シャフト接触面に対して同軸に配置することができる。大きなスライド接触面に対してスライド接触の摩耗が減少するため、小さいスライド接触面および長い長さを有する最新技術で知られている接触要素よりも速く摩耗することはないように、接触要素を円盤状または薄いものにすることができる。一般的なスライド部に関しては、接触要素がその軸長に対して比較的短いか、または薄いので、設置スペースを最小限に保つことができる。また、単一の環状接触要素だけで十分に大きな摺動接触面を形成できるため、シャフトでの低い遷移抵抗を達成するために複数の接触要素を設置する必要もなくなる。さらに、回転子に対する接触要素またはばね手段の軸方向位置は、半径方向位置と比較して、放電装置の特に簡単な設置をもたらす。したがって、放電装置は、本質的に接触要素とばね手段のみで構成され、機械のケーシングとシャフトとの間に簡単に挿入またはクランプすることができる。
【００１１】
支持部が円形であり、ステータ部またはケーシングの接合面に半径方向に隣接するように構成されていることも有利である。ばね手段の外側の寸法を丸くすることができるので、機械のケーシングに特に簡単に取り付けることができます。そのようなばね手段は、ケーシングへのばね手段の特定の固定を必要とせずに、ケーシングまたはケーシングの蓋の直径に隣接する支持部の外径によって単に配置または中心に置くことができる。それにもかかわらず、ばね手段はまた、形状適合または接合手段で支持部に接続され、そして導電性手段でケーシングに接続される。
【００１２】
シャフト接触面は、シャフトのシャフトリッジまたはシャフト上に配置された放電装置のリングによって実現することができる。シャフトリッジの前面には、シャフトの軸方向のシャフト接触面を形成することができる。別の方法として、シャフトに固定され、リングの軸方向の側面がシャフトのシャフト接触面を形成することができる、スライドリングの製造のリングを想定することができる。この場合、リングは放電装置の要素にすることができる。シャフト接触面がベアリングのベアリングリング、例えば回転ベアリングによって形成されることもまた維持可能である。
【００１３】
接触要素は、主にグラファイトからなり、一体で作ることができる。例えば、接触要素は、打ち抜きおよび燃焼または焼結によって作製される炭素型である。接触要素は、グラファイト、ブラックカーボン、炭素繊維、またはこれらの材料の混合物でできており、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、銀、アルミニウム、および／またはクロムの金属粒子、ならびに結合剤または結合剤相を含むことができる。円形接触要素の外径または最大外測度は、接触要素よりも数倍厚くなる可能性がある。接触要素の外側の測定値と厚さの比率は、２：１、３：１、４：１、５：１、または１０：１にすることができる。
【００１４】
ばね手段は、接触要素を保持するための保持手段を形成する保持部を含むことができ、ばね手段は、保持部から支持部まで延在し、接触要素が支持部に対して移動することを可能にするばね部を含むことができる。保持手段は、ばね部に成形することができる。保持部は、その内側のばね部にさらに成形することができる。接触要素は、ほぼ任意の方法で保持手段に固定することができる。ばね部は、少なくとも部分的に円形、好ましくは完全に円形であり、支持部に成形され、支持部内に形成される。ばね部が支持部内に形成されている場合、接触要素をシャフトに近接して配置することができ、それにより、接触要素は、シャフトからさらに離れて配置された接触要素と比較して摩耗が少なくなる。
【００１５】
ばね部は、支持部の支持面を超えて突出し、支持部から保持手段を離すことができる。本明細書では、支持面はシャフトの回転軸に直交して延びることができる。その場合、保持部または保持手段に対する支持面の距離は、本質的に、ばね手段のばね部の可能なばね軌道に対応する。一般に、ばね部が本質的に支持面にあり、ばね力が加えられるまで支持面から動かされないことも考えられる。しかしながら、すべての場合において、ばね手段に固定された接触片は、接触力が接触要素に加えられることができるように、支持部の支持面をはるかに超えて突出することが必須であり、その結果、少なくともばね部を介してシャフトとシャフト接触面に接続される。
【００１６】
ばね部は、少なくとも１つのばねアーム、好ましくは２つのばねアーム、特に好ましくは３つ以上のばねアームで作ることができる。ばねアームが１つだけで、シャフトの接触面にかかる接触力を生成できる。２つまたは３つのばねアームにより、接触力をシャフトの接触面に特に均等に分散させることができ、これにより、接触要素がほぼ均等に摩耗する。
【００１７】
ばねアームは、保持部から支持部までらせん状またはらせん状に延びることができる。ばねアームは、一種のコイルばねまたはつる巻ばねとして実現できる。ばね手段の半径方向の長さに関して、ばねアームは、保持部と支持部との間に配置することができる。一般に、ばね装置の軸方向の長さに関して、保持部と支持部との間にばねアームを配置することもできる。
【００１８】
ばねアームの長さは、巻線の１／２、巻線の１／３、巻線の１／４、または巻線の１／（ばねアーム数）にすることができる。したがって、ばねアームは１つの完全な巻線ほど長くする必要はない。長さまたは巻線がばね手段のばねアームの逆数に対応する場合、特に有利となる。
【００１９】
接触要素はまた、形状適合および／または結合手段で保持手段に固定される。接触要素は特に繊細である可能性があるので、そのような固定は、放電装置を設置するときに接触要素が不注意に破壊されないことを確実にする。
【００２０】
保持手段は、円形の保持シートを形成することができ、これに、リベット留め、溶接、はんだ付け、フランジング、または接着によって接触要素を固定することができる。これに続いて、保持シートは、適合形状および／または結合手段で、ならびに導電性手段で接触要素に接続される。保持シートを円形に成形することにより、接触要素をばね手段に直接固定することが可能になる。例えば、円形の保持シートの表面は、接触要素の接合面として機能することができる。次に、接触要素は、導電性手段で保持シートに簡単に接続することができる。したがって、放電装置は、特に安価に実現することができる。
【００２１】
あるいは、保持手段は、リベット留め、溶接、はんだ付け、フランジングまたは接着によって接触要素を固定することができる円形の接触シートを含むことができ、接触シートは、リベット留め、溶接、はんだ付け、フランジングまたは接着によって保持シートに固定することができる。したがって、接触シートは、適合形状および／または結合手段で保持シートに接続することができ、保持シート自体は、適合形状および／または結合手段で接触シートに接続することができる。接触シートを使用することにより、接触要素が曲がったり破損したりしないように、接触要素を機械的に安定させることが可能になる。接触要素は特に薄くすることができる。さらに、保持部および／またはばね手段に、金属シートなどの比較的薄い材料を使用することも可能である。その結果、円形の接触シートにより、ばね部を介して生成された接触力を均等に分散させることができる。
【００２２】
支持部は、放射状の円形ワッシャと、接合面に接合するためにそれに結合された軸状の円形カラーとで構成することができる。円形ワッシャは、シャフトに対して半径方向に延在し、シャフトに対して軸方向に配置された円形カラーが形成されるように、外縁をフランジング、パンチング、または深絞りすることによって形成される。円形カラーの直径は、基本的に、シャフトが取り付けられているステータ部または機械のケーシングの円筒形の接合面の内径に対応します。軸状の円形カラーと接合面との間に圧入が可能であるため、例えば、簡単な手段で支持部を用いて放電装置を機械に設置することができる。
【００２３】
したがって、円形カラーが円錐形である場合、それは特に有利である。特に、円形カラーの円錐は、円形カラーのない方向に向かって外径で大きくなる可能性がある。放電装置は、円筒形のくぼみに特にうまく挿入または中央に配置することができる。本明細書では、放電装置を挿入するとき、円錐形の円形カラーは、少なくとも部分的に形成することができる。
【００２４】
円形カラーには、接合面に隣接するためのばね爪を形成するスリットを形成することができる。形成されたスリットによって、大きな力なしで円形カラーを形成することができる。特に、複数の軸方向スリットが円形カラーの円周の周りに均一に分散することができる。円形のカラーも円錐形の場合、円形のカラーはバネのように簡単に弾性変形することができる。その結果、スリットは、ばね爪を形成し、接合面に半径方向に作用するスプリング力を発生させる。したがって、放電装置を円筒形のくぼみに挿入すること、およびそれをそこから取り外すことは、著しく容易になる。
【００２５】
ばね手段は、導電性金属、好ましくはリン青銅、真ちゅうまたは鋼からなることができる。ばね手段は、接触要素を介して放電される電流の導体として機能することができる。特に、ばね手段の円形の支持部がステータ部の接合面と直接接触している場合、例えばピグテールまたは同様の形態で追加の導体を提供する必要はもはやない。
【００２６】
さらに、ばね手段は、好ましくはパンチングまたは曲げによって金属シートで一体に作ることができる。その結果、ばね手段は、１つの作業ステップで金属シートから打ち抜くことができる板ばねの形で構成することができる。
【００２７】
ばね手段は、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、金または銀で作られたコーティングを有することができる。そのようなコーティングは、ばね手段の導電率または腐食保護をさらに改善することができる。本発明の機械は、本発明のシャフトからなるロータ部、ステータ部、放電装置を備えている。
【００２８】
接合面は、機械のケーシングの内面に形成することができる。特に、接合面は、機械のシャフトを同軸で取り囲むことができる。
【００２９】
シャフトの回転軸受は、内面に接することができる。放電装置は、回転軸受の外径に本質的に対応する外径を有するように実現することができる。これにより、回転軸受の隣に放電装置を特に簡単に設置できる。したがって、回転軸受を介した電流の放電を確実に防ぐことができる。機械のケーシング内の放電装置の設置スペースも可能な限り少なく保つことができる。また、回転軸受の交換時に放電装置の交換も可能になる。
【００３０】
機械のさらに有利な実施形態は、請求項１の装置に戻って参照する従属請求項の特徴の説明から導き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
以下において、本発明は、添付の図面を参照してさらに説明される。
【図１】放電装置の斜視図である。
【図２】機械のケーシング内の排出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、機械のロータ部分（図示せずのシャフトを有する）から機械のステータ部分に電流を放電するための放電装置１０の斜視図である。放電装置１０は、炭素、特にグラファイトで作られた接触要素１１と、パンチングまたは曲げによって加工された金属シートで作られたばね手段１２とを備える。接触要素１１は、摺動接触表面１３を形成し、それを介して、シャフトのベアリングリングまたはスリップリングが電気的に接触され得る。さらに、円形の接触要素１１は比較的薄いので、形状適合かつ導電性手段で円形接触シート１４にも固定される。ばね手段１２は、支持部１５、保持部１６およびばね部１７を形成する。保持部１６は、円形の保持シート１９および接触シート１４が形成された保持手段１８を形成する。ばね部１７は３つのばねアーム２０を含む。支持部１５は、放射状の円形ワッシャ２１およびそれに結合された軸方向円形カラー、ばね爪２４を形成する放射状スリット２３が円形カラー２２に形成されている。円形カラー２２は、ステータ部品の当接面（図示せず）に対して半径方向に当接する働きをする。さらに、保持シート１９、ばねアーム２０、円形ワッシャ２１および円形カラー２２は、リン青銅、真ちゅうまたは鋼から打ち抜かれることによって一体に作られる。本明細書において、ばね部１７は、保持シート１９を支持部１５に接続する。ばね部１７は、特に、支持部１５の支持面２６を越えて突出し、したがって、保持手段１８を、シャフト（図示せず）の回転軸２７に対して半径方向に支持部１５から離間させる。
【００３３】
図２は、機械（図示せず）のシャフト３０と共にケーシング２９（部分的にのみ図示）に設置されたときの放電装置２８を示す。シャフト３０は、特に溝付きボールベアリング３１によって、ケーシング２９の円筒形ボア３２に取り付けられている。シャフト３０上には、放電装置２８のスライドリング３３が固定されている。放電装置２８はさらに、グラファイト製の接触要素３４およびばね手段３５を含む。ばね装置３５は、支持部３６、保持部３７およびばね部３８を形成する。支持部３６は、軸方向円形カラー４０を介してボア３２の隣接面３９に固定される。円形カラー４０の直径は、支持部３６が圧入方式でボア３２にクランプされるようなサイズである。ばね部３８を介して、スライド接触面４１によってシャフト接触面４２に隣接する接触要素３４にばね力を加えることができる。このようにして実現されたスライド接触４３により、電流をケーシング２９に簡単に放電することができ、溝付き回転軸受３１を損傷から保護することができる。
【図１】
2021517338.tif 000003
【図２】
2021517338.tif 000004
【国際調査報告】
2021517338.tif 000005
2021517338.tif 000006
2021517338.tif 000007
2021517338.tif 000008
2021517338.tif 000009