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DE102016212008A1 - Schleifringsystem und Elektromaschine mit solch einem Schleifringsystem - Google Patents

Schleifringsystem und Elektromaschine mit solch einem Schleifringsystem Download PDF

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DE102016212008A1
DE102016212008A1 DE102016212008.5A DE102016212008A DE102016212008A1 DE 102016212008 A1 DE102016212008 A1 DE 102016212008A1 DE 102016212008 A DE102016212008 A DE 102016212008A DE 102016212008 A1 DE102016212008 A1 DE 102016212008A1
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DE
Germany
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ring system
slip ring
impeller
slip
electric machine
Prior art date
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Pending
Application number
DE102016212008.5A
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English (en)
Inventor
Joachim März
Uwe Deuke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Priority to CN201780036092.0A priority patent/CN109314359B/zh
Priority to PCT/EP2017/058907 priority patent/WO2018001591A1/de
Publication of DE102016212008A1 publication Critical patent/DE102016212008A1/de
Priority to US16/236,698 priority patent/US10840774B2/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schleifringsystem für eine Elektromaschine, mit um eine Drehachse (X) drehbar angeordneten Schleifringen (2, 3) zur Stromübertragung an die Elektromaschine; Kontaktbürsten (4, 5), welche in Kontakt zu den Schleifringen (2, 3) sind; einem Laufrad (6), welches die Drehachse (X) umgebend und drehfest zu den Schleifringen (2, 3) montierbar ist und angepasst ist, eine Luftströmung in einer Ebene senkrecht zur Welle zu erzeugen, wobei das Laufrad (6) zwei, die Welle (1) umgebende, scheibenförmige Seitenwände (7) aufweist, zwischen denen sich mehrere Schaufeln (8) erstrecken, und einem Filter (12), der das Laufrad (6) umgibt, so dass eine imaginäre radiale Verlängerung des Laufrads (6) auf den Filter (12) trifft. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Elektromaschine (16) mit solch einem Schleifringsystem.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schleifringsystem zur Stromübertragung an eine Elektromaschine sowie eine Elektromaschine mit solch einem Schleifringsystem.
  • Schleifring-Stromübertragungssysteme sind aus dem Stand der Technik zahlreich bekannt. Diese Schleifringsysteme unterliegen dem bekannten Problem, dass die an den Schleifringen schleifenden Kontaktbürsten verschleißen und der dabei erzeugte Bürstenstaub in der Elektromaschine oder im Bereich des Schleifringsystems aufgebaut wird. Bei der Verwendung von stromerregten Elektromaschinen in Kraftfahrzeugen besteht ein großer Bedarf, die Problematik hinsichtlich des Bürstenstaubs zu beseitigen oder zumindest abzumildern. Dies gilt insbesondere wenn das Schleifringsystem aufgrund der Umweltbedingungen (z.B. Anbringung unterhalb der Wat-Tiefe) gekapselt sein muss und eine Zugänglichkeit zur Wartung / Reinigung nicht möglich ist, es also auf Lebensdauer ausgelegt werden muss.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schleifringsystem bereitzustellen, welches verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Bürstenstaubablagerungen hat. Diese Aufgabe wird mit einem Schleifringsystem gemäß Anspruch 1 und einer Elektromaschine gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Schleifringsystem für eine Elektromaschine bereitgestellt, mit um eine Drehachse drehbar angeordneten Schleifringen zur Stromübertragung an die Elektromaschine; Kontaktbürsten, welche in Kontakt zu den Schleifringen sind; einem Laufrad, welches die Drehachse umgebend und drehfest zu den Schleifringen montierbar ist und angepasst ist, eine Luftströmung in einer Ebene senkrecht zur Welle zu erzeugen, und einem Filter, der das Laufrad umgibt, so dass eine imaginäre radiale Verlängerung des Laufrads auf den Filter trifft. Durch dieses Ausführungsbeispiel wird ein Schleifringsystem geschaffen, bei dem Bürstenstaub durch den vom ebenfalls auf der Welle angeordneten Laufrad erzeugten Sog abtransportiert und direkt zu einem Filter transportiert. Durch das ausschließlich der Schleifring-Kontaktbürsten-Kombination zugeordnete Laufrad wird einerseits der Bürstenstaub nicht durch das Innere einer Elektromaschine transportiert und andererseits kann durch die direkte Zuordnung ein optimaler bzw. höherer Sog zum Abtransport des Bürstenstaubs mit vergleichsweise einfachen Mitteln erreicht werden. Das Laufrad wird direkt durch die Wellenrotation angetrieben und erzeugt eine Zirkulationsströmung im Gehäuse des Schleifringsystems. Durch Anordnung des Laufrads auf der Welle, auf der auch die Schleifringe angeordnet sind, wird der Bürstenstaub vom Entstehungsort entfernt und im Filter eingelagert.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ändert sich eine Porosität des Filters in einer Radialrichtung gesehen. Mit dem erfindungsgemäßen Schleifringsystem ist es voraussichtlich möglich, eine Lebensdauer zu erreichen, die der einer Fahrzeuglebensdauer entspricht, beispielsweise 300.000km und mehr. Es ist somit erstrebenswerter Weise nicht erforderlich, den Filter während einer Fahrzeuglebensdauer auszutauschen oder zu reinigen. Dies wird auch dadurch erreicht, dass der Filter in Radialrichtung gesehen eine unterschiedliche Porosität aufweist. Dadurch wird vermieden, dass sich der Filter durch Bürstenstaub im Außenbereich zusetzt und somit die Aufnahme von weiterem Bürstenstaub schwieriger wird. Durch die unterschiedliche Porosität kann erreicht werden, dass zu Beginn der Lebensdauer der Bürstenstaub tief ins Innere des Filters getragen wird und sich der Bürstenstaub somit von innen nach außen hin mit Bürstenstaub füllt, wodurch die Lebensdauer des Filters, ohne ihn reinigen zu müssen, verlängert wird.
  • Vorteilhafterweise wird dies dadurch erreicht, dass die Porosität des Filters radial nach außen feiner wird.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich der Filter als geschlossener Ring oder in Form von Ringbogenabschnitten um das Laufrad herum.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Laufrad zwischen zwei benachbarten Schleifringen angeordnet.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das Laufrad zwei, die Welle umgebende, scheibenförmige Seitenwände, zwischen denen sich mehrere Schaufeln erstrecken. Dadurch wird der Bürstenstaub innerhalb eines durch Seitenwände seitlich im Wesentlichen geschlossenen Laufrads abtransportiert und direkt in den Filter eingetragen, welcher sich in unmittelbarer Nähe zur Außenkante des Laufrads befindet, so dass ein Umherwirbeln des Bürstenstaubs vermieden wird.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Schleifringsystem so ausgebildet, dass die Seitenwände des Laufrads an ihrem radial inneren Ende Ansaugöffnungen aufweisen und das Laufrad an seiner radial nach außen weisenden Seite Austrittsöffnungen aufweist, insbesondere ist das Laufrad abgesehen von seinen Ansaugöffnungen, Austrittsöffnungen und seiner zu der Welle weisenden Seite durchgehend geschlossen. Dadurch hat das Laufrad definierte Ansaugöffnungen im Bereich der Schleifringe und Austrittsöffnungen, die den Staub direkt in den Filter tragen. Eine Kontaminierung des übrigen Gehäuseinnenraums kann somit verringert bzw. vermieden werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Ansaugöffnungen einer der Seitenwände zu den Ansaugöffnungen der anderen der Seitenwände in Umfangsrichtung der Welle versetzt angeordnet.
  • Dadurch, dass die Ansaugöffnungen in Umfangsrichtung versetzt sind, wird vermieden, dass entlang der Welle ein durchgehend geöffneter Pfad entsteht. Somit eignet sich das Laufrad gut als elektrischer Isolator zwischen den Schleifringen. Wären die Ansaugöffnungen nicht in Umfangsrichtung versetzt, dann würde sich, durch entlang der Welle auf einer Linie angeordnete Ansaugöffnungen, ein offener Pfad entlang der Welle ausbilden, über den sich, eventuell unterstützt durch Bürstenstaub, ein Kurzschluss oder Funkenschlag bilden kann.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Laufrad aus Kunststoff hergestellt. Durch die Ausbildung aus Kunststoff ist das Laufrad noch besser als elektrischer Isolator geeignet.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Schleifringsystem ferner ein Schleifringsystem-Gehäuse auf, in welches eine Welle der Elektromaschine so einführbar ist, dass eine Längsachse der Welle der Drehachse entspricht und die Welle drehfest mit den Schleifringen verbunden ist, wobei das Schleifringsystem-Gehäuse die Schleifringe, die Kontaktbürsten und das Laufrad aufnimmt.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Schleifringsystem ferner ein Schleifringsystem-Gehäuse auf, welches die Schleifringe, die Kontaktbürsten und das Laufrad aufnimmt, und eine Kupplung, welche angepasst ist, eine Welle der Elektromaschine drehfest mit den Schleifringen zu verbinden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Schleifringsystem so ausgebildet, dass das Schleifringsystem-Gehäuse nicht für die Aufnahme einer Elektromaschinen-Rotor-Stator-Anordnung geeignet ist. Dadurch, dass das Schleifringsystem in einem eigenen, nur dem Schleifringsystem und nicht der Elektromaschine zugeordneten Schleifringsystem-Gehäuse angeordnet ist, wird vermieden, dass der Bürstenstaub durch das Innere der Elektromaschine wirbelt und dies eventuell kontaminiert. Ferner wird eine effektive Bürstenstaubentfernung mit vergleichsweise einfachen Mitteln realisiert, denn durch die direkte Zuordnung des Laufrads zur Schleifring-Kontaktbürsten-Kombination, sind die Luftführungswege kurz und direkt.
  • Darüber hinaus stellt die Erfindung eine Elektromaschine mit einem Schleifringsystem gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele bereit, mit einem Elektromaschinen-Gehäuse und einem Schleifringsystem-Gehäuse, in welches sich die Welle der Elektromaschine erstreckt oder hindurcherstreckt, wobei das Schleifringsystem-Gehäuse zumindest die Kontaktbürsten und das Laufrad aufnimmt und das Schleifringsystem-Gehäuse separat zum Elektromaschinen-Gehäuse vorgesehen ist. Insbesondere sind in dem Elektromaschinen-Gehäuse Kühlmittelführungen vorgesehen, welche angepasst sind die Elektromaschine mittels Öl oder Wasser zu kühlen.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
  • 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Schleifringsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 zeigt eine andere dreidimensionale Darstellung des Schleifringsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Schleifringsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der gleichen Perspektive wie 2;
  • 4 zeigt eine Darstellung des Schleifringsystems des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer Blickrichtung entlang der Welle;
  • 5 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Schleifringsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 6 zeigt eine schematische Anbindung des erfindungsgemäßen Schleifringsystems an eine Elektromaschine.
  • 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Schleifringsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine in einer Elektromaschine 16 (siehe 6) drehbar gelagerte Welle 1 ist mit zwei Schleifringen 2, 3 versehen. Die Schleifringe 2, 3 dienen zur Stromübertragung (z.B. Leistungs- und/oder Signalübertragung) an die Elektromaschine und sind nicht-zerstörungsfrei lösbar mit der Welle 1 verbunden (z.B. geschweißt, gelötet) oder auf die Welle 1 aufgesteckt oder aufgepresst. Die Welle 1 ist um ihre Längsachse drehbar gelagert, wobei diese Längsachse einer Drehachse X entspricht. Die Schleifringe 2, 3 sind somit um die Drehachse X drehend angeordnet, wobei das Zentrum der Schleifringe 2, 3 auf der Drehachse X liegt. Die Schleifringe 2, 3 können, auf die bereits erwähnte Weise, direkt mit der Welle 1 verbunden sein oder es kann eine Hülse 17 vorgesehen sein, welche nicht-zerstörungsfrei lösbar mit der Welle 1 verbunden ist (z.B. geschweißt, gelötet) oder welche auf die Welle 1 aufgesteckt oder aufgepresst ist und auf der wiederum die Schleifringe 2, 3 nicht-zerstörungsfrei lösbar befestigt (z.B. geschweißt, gelötet), aufgesteckt oder aufgepresst sind. Die Hülse 17 ist somit drehfest mit der Welle 1 und den Schleifringen 2, 3 verbunden. Die Hülse 17 ist im Wesentlichen zylinderförmig mit über die gesamte Länge konstantem Innendurchmesser und umgibt einen Abschnitt der Welle 1 vollumfänglich.
  • Der Außendurchmesser kann an beiden Längsenden erhöht sein, um Ränder auszubilden. Die Hülse 17 kann zwischen beiden Schleifringen 2, 3 und der Welle 1 angeordnet sein oder sie kann nur zwischen einem der beiden Schleifringe 2, 3 und der Welle 1 angeordnet sein. Die Hülse 17 ist aus einem elektrischen Isolator und übernimmt eine elektrische Isolationsfunktion, da zumindest einer der Schleifringe 2, 3 die Welle 1 nicht elektrisch leitend kontaktieren darf. Diese Isolationsfunktion kann jedoch auch durch vergleichbare Maßnahmen, wie beispielsweise einer entsprechenden Beschichtung zumindest eines der Schleifringe 2, 3 auf seiner Innenseite erreicht werden. Diese Schleifringe 2, 3 bilden zusammen mit Kontaktbürsten 4, 5 Gleitkontakte für die genannte Stromübertragung. Die Kontaktbürsten 4 (beispielsweise drei) sind in Umfangsrichtung des Schleifrings 2 versetzt angeordnet, vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander. Ebenso sind die Kontaktbürsten 5 in Umfangsrichtung des Schleifrings 3 versetzt angeordnet, vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander. Zwischen den beiden Schleifringen 2, 3 ist ein Laufrad 6, insbesondere ein Radiallüfter-Laufrad, direkt auf der Welle 1 angeordnet bzw. auf diese montiert und drehfest mit der Welle 1 und den Schleifringen 2, 3 verbunden. Das Laufrad 6 kann auch mittels der optionalen Hülse 17 mit der Welle 1 verbunden sein, d.h. das Laufrad 6 kann auf der Hülse 17 befestigt sein und somit drehfest mit der Welle 1 und den Schleifringen 2, 3 verbunden sein. Das Laufrad 6 hat zwei, die Welle 1 scheibenringartig umgebende Seitenwände 7 zwischen denen Schaufeln 8 ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Laufrad 6 aus einem elektrischen Isolator, beispielsweise Kunststoff (Duroplast, Thermoplast, usw.), hergestellt und dient zwischen den Schleifringen 2, 3 angeordnet als elektrischer Isolator zwischen den beiden Schleifringen. Das Laufrad 6 sollte vorteilhafterweise aus einem Werkstoff bestehen, der geeignet ist, Temperaturen bis 200°C Stand zu halten. Das Laufrad 6 ist eingerichtet, eine Luftströmung in einer Ebene senkrecht zur Welle 1 zu erzeugen. Diese Luftströmung beinhaltet insbesondere eine Luftströmung in einer Radialrichtung, d.h. in einer Richtung von der Welle 1 radial nach Außen, und einer Tangentialrichtung, d.h. in einer Richtung entlang einer Tangente bzgl. des Umfangs des Laufrads 6. Auf der zur Welle 1 gewandten Seite des Laufrads 6 sind Ansaugöffnungen 9 vorgesehen. Vorzugsweise sind mehrere dieser Ansaugöffnungen in Umfangsrichtung verteilt im Laufrad 6 ausgebildet, insbesondere in regelmäßigen Abständen zueinander. Die Ansaugöffnungen 9 der einen Seitenwand 7 sind bezüglich der Ansaugöffnungen 9 der anderen der beiden Seitenwände 7 in Umfangsrichtung des Laufrads 6 versetzt zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind die Ansaugöffnungen 9 der unterschiedlichen Seitenwände 7 derart versetzt, dass eine Projektion der Ansaugöffnungen 9 einer der Seitenwände 7 in einer Richtung parallel zur Axialrichtung der Welle 1 vollständig auf Material der anderen Seitenwand 7 trifft und nicht (auch nicht teilweise) auf eine Ansaugöffnung 9 dieser anderen Seitenwand 7 trifft. Insbesondere, werden die Ansaugöffnungen 9 des Laufrads 6 auf einer Plus- und Minusseite bzgl. der Schleifringe 2, 3 alternierend auf der Plus- und der Minusseite geöffnet, so dass zwischen den Schleifringen 2, 3 in jeder Winkelstellung des Laufrads 6 immer eine durchgehende Isolationsfläche erhalten bleibt. Auf der radial nach außen gewandten Seite des Laufrads 6 sind Austrittsöffnungen 10 ausgebildet. Somit bildet das Laufrad 6 Luftführungskanäle aus, die durch die Seitenwände 7 und jeweils zwei benachbarte Schaufeln 8 begrenzt werden.
  • Die Kontaktbürsten 4, 5 werden von Halterungen 11 eingespannt bzw. gehalten. Ein Filter 12 umgibt das Laufrad 6 in Umfangsrichtung. Dabei ist der Filter 12 benachbart zur Außenkante des Filters 12 angeordnet. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist der Filter 12 in Form von mehreren (z.B. drei) Ringbogenabschnitten ausgebildet die zusammen mit den Halterungen 11 einen geschlossenen Kreisring ergeben. Anders ausgedrückt umgibt der Filter 12, abgesehen von den durch die Halterungen 11 bedingten Unterbrechungen, vollumfänglich das Laufrad 6. Beispielsweise ist der Filter 12 aus einem Vliesstoff. Die Halterungen 11 sind zum freien Durchtritt des Laufrads 6 ausgespart, wobei diese Aussparungen auch einen Teil der aus dem Laufrad 6 austretenden Luftströmung durchströmen lassen.
  • Um eine möglichst lange Lebensdauer des Filters 12 sicherzustellen, ohne dass eine Reinigung oder ein Austausch erforderlich ist, ist der Filter 12 relativ groß dimensioniert. Vorzugsweise entspricht dabei eine Dicke in Radialrichtung im Wesentlichen einer Dicke in Axialrichtung. Insbesondere entspricht eine Dicke in der Radialrichtung mindestens 50%, mehr bevorzugt mindestens 60%, noch mehr bevorzugt mindestens 70% und noch mehr bevorzugt mindestens 80 % der Dicke in Axialrichtung. Außerdem ist vorgesehen, dass sich eine Porosität des Filters in einer Radialrichtung gesehen ändert, vorzugsweise feiner bzw. kleiner wird. Diese Porositätsveränderung kann beispielsweise stufig oder kontinuierlich verwirklicht sein. Die Porosität ist dabei das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen. Beispielweise ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Porosität des Filters 12 in Radialrichtung gesehen in der ersten Hälfte der radialen Dicke größer als in der zweiten Hälfte der radialen Dicke.
  • 2 zeigt eine andere dreidimensionale Darstellung des Schleifringsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 2 ist zusätzlich eine in Umfangsrichtung verlaufende Wandung eines Schleifringsystem-Gehäuses 13 dargestellt. Aus Darstellungsgründen ist eine Vorder- und Rückseite des Schleifringsystem-Gehäuses 13 weggelassen, diese würden jedoch an beiden Längsenden der dargestellten Wandung und senkrecht zur Drehachse X verlaufen. Eine Länge des Schleifringsystem-Gehäuses 13 ist dabei kleiner als ein Durchmesser des Schleifringsystem-Gehäuses 13. Ebenso ist die in Umfangsrichtung verlaufende Wandung nicht vollumfänglich, sondern teilweise ausgeschnitten dargestellt. Die Halterungen 11 sind fest mit dem Schleifringsystem-Gehäuse 13 verbunden bzw. an diesem befestigt. Beispielsweise könnte das Schleifringsystem-Gehäuse 13 so ausgebildet sein, dass es nicht-zerstörungsfrei zu öffnen ist. Vorzugsweise ist das Schleifringsystem-Gehäuse 13 so ausgebildet, dass ein Eindringen von Schutz und/oder Wasser weitestgehend verhindert werden kann.
  • 3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des Schleifringsystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aus der gleichen Perspektive wie 2. Zur besseren Verdeutlichung sind in 3 gegenüber 2 die Halterungen 11 weggelassen. Zu erkennen sind somit Federn 14, insbesondere Rollbandfedern, die von den Halterungen 11 gehalten werden und die jeweiligen von den Halterungen 11 gehaltenen Kontaktbürsten in Radialrichtung hin zur Welle 1 bzw. hin zu den jeweiligen Schleifringen 2, 3 drängen bzw. vorspannen, sodass ein guter Kontakt zwischen Kontaktbürsten 4, 5 und Schleifringen 2, 3 sichergestellt ist.
  • 4 zeigt eine Darstellung des Schleifringsystems des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer Blickrichtung entlang der Welle 1. Wie zu erkennen ist sind die Schaufeln 8 des Laufrads 6 vorzugsweise gekrümmt. Dabei bilden die Schaufeln 8 eine Bogenform deren Wölbung hin zur Drehrichtung weist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Schaufelform begrenzt. So können die Schaufeln 8 auch mit ihrer Wölbung weg von der Drehrichtung weisen. Ebenso könnten die Schaufeln 8 geradlinig oder im Wesentlichen gerade verlaufen.
  • Vorstehend wurde beschrieben, dass die Schleifringe 2, 3 sowie das Laufrad 6 direkt auf der Welle oder auf der Hülse 17 montiert sind. Jedoch ist es ebenso möglich, dass eine Kupplung (nicht dargestellt) vorgesehen ist, mit der die Schleifringe 2, 3 sowie das Laufrad 6 drehfest mit der Welle 1 verbunden werden können. Beispielsweise ist die Kupplung einstückig mit der Hülse 17 ausgebildet oder drehfest mit der Hülse 17 verbunden, beispielsweise durch stoffschlüssiges, kraftschlüssiges oder formschlüssiges Verbinden. Ferner kann ein Ende der Welle 1 in diese Kupplung eingesteckt werden, so dass auch eine drehfeste Verbindung zwischen Welle 1 und Kupplung hergestellt ist. Auf diese Weise kann das Schleifringsystem-Gehäuse 13 neben dem Ende der Welle 1 angeordnet und einfach mit der Welle 1 gekoppelt werden.
  • 5 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Schleifringsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen und hier lediglich die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. So ist der Filter 12 des zweiten Ausführungsbeispiels nicht durch die Halterungen, welche die Kontaktbürsten halten, unterbrochen, sondern in Form eines vollumfänglich durchgehenden Rings ausgebildet, in dem Ausnehmungen 18 vorgesehen sind, durch die sich die Kontaktbürsten bzw. Halterungen erstrecken können. Dabei kann der Filter 12 einteilig oder in Form von zwei Hälften sein, die durch eine senkrecht zur Welle 1 stehende Symmetrieebene geteilt sind. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind im zweiten Ausführungsbeispiel zwei Laufräder 6 vorgesehen, zwischen denen die beiden Schleifringe 2, 3 angeordnet sind. Da die Laufräder 6 in diesem Ausführungsbeispiel nicht zwischen den Schleifringen 2, 3, sondern neben den Schleifringen 2, 3 angeordnet sind, sind die Ansaugöffnungen 9 nur in einer der Seitenwände 7 jedes Laufrads 6 ausgebildet. Um die Isolation zwischen den beiden Schleifringen 2, 3 sicherzustellen, ist dort anstatt eines Laufrads ein von der Welle 1 radial nach außen hervorstehender, vollumfänglich die Welle 1 umgebender Vorsprung aus elektrischem Isolationsmaterial vorgesehen.
  • 6 zeigt eine schematische Anbindung des erfindungsgemäßen Schleifringsystems an eine Elektromaschine. Aus einem Elektromaschinen-Gehäuse 14 steht die Welle 1 hervor, an welches das Schleifringsystem-Gehäuse 13 montiert ist. Das Schleifringsystem-Gehäuse 13 kann lösbar, beispielsweise mittels Schraubverbindungen 15, oder nicht-zerstörungsfrei lösbar an dem Elektromaschinen-Gehäuse 14 befestigt sein. In dem Elektromaschinen-Gehäuse 14 sind Kühlmittelführungen vorgesehen, welche angepasst sind, die Elektromaschine mittels Öl oder Wasser zu kühlen. Andere Kühlmedien sind ebenfalls denkbar. Eine separate, dem Elektromaschinen-Gehäuse 14 und nicht dem Schleifringsystem-Gehäuse 13 zugeordnete Luftkühlung käme bei niedriger Motorleistung ebenfalls in Frage. Bei hoher Motorleistung und der damit verbundenen hohen Kühlanforderung kommt eine Luftkühlung voraussichtlich nicht in Betracht. Es ist auch denkbar, dass das Elektromaschinen-Gehäuse 14 einstückig mit dem Schleifringsystem-Gehäuse 13 ausgebildet ist, jedoch müsste dann eine Trennwand vorgesehen sein, welche das Schleifringsystem von den Komponenten der Elektromaschine trennt und im Wesentlichen lediglich eine mit einem Dichtring versehene Öffnung für die Welle 1 aufweist.
  • Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims (13)

  1. Schleifringsystem für eine Elektromaschine, mit um eine Drehachse (X) drehbar angeordneten Schleifringen (2, 3) zur Stromübertragung an die Elektromaschine; Kontaktbürsten (4, 5), welche in Kontakt zu den Schleifringen (2, 3) sind; einem Laufrad (6), welches die Drehachse (X) umgebend und drehfest zu den Schleifringen (2, 3) montierbar ist und angepasst ist, eine Luftströmung in einer Ebene senkrecht zur Welle zu erzeugen, und einem Filter (12), der das Laufrad (6) umgibt, so dass eine imaginäre radiale Verlängerung des Laufrads (6) auf den Filter (12) trifft.
  2. Schleifringsystem gemäß Anspruch 1, wobei sich eine Porosität des Filters (12) in einer Radialrichtung gesehen ändert.
  3. Schleifringsystem gemäß Anspruch 2, wobei die Porosität des Filters (12) radial nach außen feiner wird.
  4. Schleifringsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Filter (12) als geschlossener Ring oder in Form von Ringbogenabschnitten um das Laufrad (6) herum erstreckt.
  5. Schleifringsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Laufrad (6) zwischen zwei benachbarten Schleifringen (2, 3) angeordnet ist.
  6. Schleifringsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Laufrad (6) zwei, die Welle (1) umgebende, scheibenförmige Seitenwände (7) aufweist, zwischen denen sich mehrere Schaufeln (8) erstrecken.
  7. Schleifringsystem gemäß Anspruch 6, wobei die Seitenwände (7) des Laufrads (6) an ihrem radial inneren Ende Ansaugöffnungen (9) aufweisen und das Laufrad (6) an seiner radial nach außen weisenden Seite Austrittsöffnungen (10) aufweist.
  8. Schleifringsystem gemäß Anspruch 7, wobei die Ansaugöffnungen (9) einer der Seitenwände (7) zu den Ansaugöffnungen (9) der anderen der Seitenwände (7) in Umfangsrichtung der Welle (1) versetzt angeordnet sind.
  9. Schleifringsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Laufrad (6) aus Kunststoff hergestellt ist.
  10. Schleifringsystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Schleifringsystem-Gehäuse (13), in welches eine Welle (1) der Elektromaschine so einführbar ist, dass eine Längsachse der Welle (1) der Drehachse (X) entspricht und die Welle (1) drehfest mit den Schleifringen (2, 3) verbunden ist, wobei das Schleifringsystem-Gehäuse (13) die Schleifringe (2, 3), die Kontaktbürsten (4, 5) und das Laufrad (6) aufnimmt.
  11. Schleifringsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend ein Schleifringsystem-Gehäuse (13), welches die Schleifringe (2, 3), die Kontaktbürsten (4, 5) und das Laufrad (6) aufnimmt, und eine Kupplung, welche angepasst ist, eine Welle (1) der Elektromaschine drehfest mit den Schleifringen (2, 3) zu verbinden.
  12. Schleifringsystem gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das Schleifringsystem-Gehäuse (13) nicht für die Aufnahme einer Elektromaschinen-Rotor-Stator-Anordnung geeignet ist.
  13. Elektromaschine mit einem Schleifringsystem (2, 3) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Elektromaschinen-Gehäuse (14) und einem Schleifringsystem-Gehäuse (13), in welches sich die Welle (1) der Elektromaschine erstreckt oder hindurcherstreckt, wobei das Schleifringsystem-Gehäuse (13) zumindest die Kontaktbürsten (4, 5) und das Laufrad (6) aufnimmt und das Schleifringsystem-Gehäuse (13) separat zum Elektromaschinen-Gehäuse (14) vorgesehen ist.
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