将第一元件与第二元件电连接的电刷装置、电动机器以及驱动装置的制作方法

本发明一方面涉及一种电刷装置，该电刷装置用于将第一元件与相对于该第一元件可转动的第二元件电连接。另一方面，本发明还涉及一种具有这种电刷装置的电动机器(e-maschine)，该电刷装置用于将转子轴连接到基准电位。而且本发明除此之外还涉及一种用于对机动车辆进行电力驱动的驱动装置，该驱动装置具有这种电动机器。

已知的是，滚动轴承可能受到施加在其上的电压而损坏。因此例如从us2010/0001602a1已知的是，借助于电刷装置将可旋转地支承的部件与基准电位相连接、尤其接地(在此被称为接地环)。

de202007008490u1公开了一种用于使电动马达的轴接地的螺纹结构。该电动马达具有壳体，在该壳体中安装有可旋转式转动的轴。在此，在该轴的端部的周向面上布置有至少一个细螺纹结构。电刷装置为了进行接地而侧向地安置在细螺纹结构处。电刷装置由电刷、用于容纳该电刷的中空定位体以及布置在该中空定位体中的弹簧构成。在此，电刷被弹簧挤压成使得该电刷的前表面牢固地贴靠细螺纹结构。通过这种方式可以在轴和细螺纹转动时实现输送效果，由此使电刷表面保持洁净。

本发明的目的在于改进现有技术。

这个目的通过主权利要求的特征来实现。优选的实施方式可以自从属权利要求中得出。

因此如开篇所述，提出一种电刷装置，该电刷装置用于将第一元件与相对于该第一元件可转动的第二元件电连接。此外，提出一种电动机器，该电动机器具有能够围绕旋转轴线转动的转子轴以及这种电刷装置，该电刷装置用于将转子轴连接到基准电位。此外，提出一种用于对机动车辆进行电力驱动的驱动装置，该驱动装置具有用于向该驱动装置提供驱动功率的这种电动机器。这种电动机器将电能转换成机械的旋转运动。电动机器尤其是同步电机或异步电机。电动机器可以是发电机和/或电动机。

电刷装置用于建立第一元件与第二元件的电连接，其中该第二元件被设计成能够围绕旋转轴线相对于该第一元件转动。因此，第二元件尤其可以是可转动的轴。第一元件尤其可以是轴可转动地支承在其中的壳体，或者可以是与这种壳体电连接的其他构件。电刷装置具有接触区域。这个接触区域用于与第二元件电接触。因此，接触区域形成与第二元件的实际的电连接并且同时允许该第二元件转动。接触区域在第二元件处形成滑动接触。

所提出的电刷装置的接触区域具有关于旋转轴线螺旋形地延伸的结构。因此，该结构沿第二元件的旋转轴线形成螺旋的至少一个区段。电刷装置上的其他接触区域可以用于建立与第一元件的电连接。

螺旋形延伸的结构满足用于颗粒的输送装置的目的，这些颗粒到达与第二元件的接触区域中。在第二接触元件转动的情况下，于是可以在轴向方向上、即沿着旋转轴线的方向将颗粒从接触区域中运走。因此，由电刷装置本身实现输送作用。与de202007008490u1的教导相比，第二元件的表面也可以被实施成光滑的。因此，第二元件可以设计得更加简单并且因此可以成本有效地制造。

颗粒可以是电刷装置自身的磨损粒或者是其他的脏污颗粒。在此例如可以是从布置在电刷装置附近的密封件中作为泄露溢出的润滑剂。因此，借助所提出的电刷装置可以在很大程度上使接触区域不含有这种颗粒。

如果第二元件具有优选的转动方向，则可以通过螺旋形延伸的结构的转动方向来确定输送颗粒的方向。因此，可以有针对性地在朝向用于颗粒的喷出口的方向上输送颗粒。

为了形成上述结构，电刷装置可以具有多个朝向接触区域突出并且导电丝。这些导电丝构成电刷装置的实际电刷。因此，在按照预期使用电刷装置的情况下这些丝形成这两个元件之间的实际的电连接。这些丝关于旋转轴线螺旋形地布置。尤其，这些丝为此形成一个或多个丝排，该一个或多个丝排分别关于旋转轴线螺旋形地布置。可以实现但不是必需的是：该一排或多排围绕第二元件的整个周向(螺旋形地)布置。

具有导电丝的接地环本身是已知的。在所提出的电刷装置中，这些丝现在至少在某个区段中围绕旋转轴线螺旋形地布置，以实现上述用于颗粒的输送作用。通过这种方式可以简单且成本有效地借助于本身已知的丝形成关于旋转轴线螺旋形延伸的结构。

为了形成上述结构，电刷装置可以具有至少一个实心的且朝向接触区域突出的电导体。在此，该实心的导体构成实际的电刷。因此，在按照预期使用电刷装置的情况下，该实心的导体形成这两个元件之间的实际的电连接。该导体尤其由石墨制成。在此，该导体在接触区域中具有关于旋转轴线螺旋形延伸的表面结构。尤其，为此在实心的导体的朝向第二元件定向的(端)侧面中可以存在关于旋转轴线螺旋形地延伸的一个或多个凹槽。实心的导体为此例如可以具有螺纹区段。可以实现但不是必需的是：该一个凹槽或该多个凹槽围绕该第二元件的整个周向(螺旋形地)布置。此外，实心的导体还可以具有在接触区域处关于旋转轴线螺旋形地延伸的突起。

具有实心的电导体的接地环本身是已知的。在所提出的电刷装置中，这个实心的电导体现在至少在某个区段中设计有螺旋形地围绕旋转轴线延伸的表面结构，以实现上述用于颗粒的输送作用。通过这种方式也可以简单且成本有效地借助于实心的导体形成关于旋转轴线螺旋形地延伸的结构。

为了形成上述结构，电刷装置可以具有朝向接触区域突出的至少一个唇形的电导体，该电导体关于旋转轴线螺旋形地布置。在此，该唇形的导体构成实际的电刷。因此，在按照预期使用电刷装置的情况下，该唇形的导体形成这两个元件之间的实际的电连接。该唇形的导体尤其由柔性的唇形件构成，该唇形件平面地贴靠第二元件并且因此形成电连接，并且该唇形件至少在某个区段中关于旋转轴线螺旋形地布置，以实现上述用于颗粒的输送作用。通过这种方式也可以简单且成本有效地形成关于旋转轴线螺旋形地延伸的结构。

该螺旋形地延伸的结构可以被设计成单螺线的或多螺线的。在单螺线的结构中，例如仅设有唯一一排导电丝或者在实心的导体中仅设有唯一的凹槽或者仅设有唯一的可导电的唇形件，该唇形件螺旋形地围绕旋转轴线延伸。这与只具有一个螺纹线的螺纹类似。在多螺线的结构中，例如设有多排可导电的单丝或者在实心的导体中设有多个凹槽或者设有多个可导电的唇形件，该多个唇形件彼此相邻地螺旋形地围绕旋转轴线延伸。这与具有两个或更多个螺纹线的螺纹类似。通过这种方式，不仅可以实现电刷装置的高导电性，而且可以实现良好的输送作用。

所提出的电动机器具有能够围绕旋转轴线转动的转子轴。转子轴尤其与电动机器的转子相连接，这也包括转子和转子轴的一体式的实施方式。尤其，转子以及因此还有转子轴可以借助于电动机器的与壳体紧固的定子来转动。该电动机器具有用于将转子轴连接到基准电位的电刷装置。这个基准电位尤其是电接地体或接地。所提出的电动机器的电刷装置由所提出的电刷装置构成。因此，可以简单地将转子轴电接地或与接地体相连接。在这种情况下，转子轴构成在电刷装置中所提及的第二元件。在电刷装置中所提及的第一元件由接地或接地体或与之电连接的其他构件构成，该电刷装置以可导电的方式装配在该构件上。在此尤其涉及电动机器的壳体。

优选地，该电动机器具有内部空间，在该内部空间中可转动地布置有与转子轴相连接的转子。在此，该转子轴在轴密封件处从内部空间伸出。因此，轴密封件在转子轴处关于外部对电动机器的内部空间进行密封。轴密封件尤其被设计成径向轴密封件或曲径式密封件。该电刷装置被布置成与轴密封件相邻、位于内部空间之外。因此，电刷装置以距离轴密封件相对较短的距离位于电动机器的被密封的内部空间之外。因此，电刷装置可以简单地从外侧安置到电动机器上并且安置到转子轴上。

所提出的驱动设备用于对机动车辆进行电力驱动。与此相对应地，驱动装置具有用于为机动车辆提供驱动功率的电动机器。驱动装置尤其可以被设计为驱动模块并且例如被设计用于布置到机动车辆的驱动轴上。所提出的驱动装置的电动机器由所提出的电动机器构成，因此该电动机器包括所提出的电刷装置。

下面借助附图详细地阐述本发明，从这些附图可以得出本发明的其他优选实施方式和特征。在此在示意性图示中：

图1示出了所提出的电刷装置的空间视图，

图2示出了所提出的带有电刷装置的电动机器的纵截面。

在这些附图中，相同的或至少功能上相同的构件或元件设有相同的附图标记。

根据图1的电刷装置1用于将未示出的第一元件(如壳体)与相对于该第一元件可转动的第二元件(如可转动的轴)电连接。第二元件的旋转轴线l居中地延伸穿过电刷装置1。电刷装置例如被设计成布置到电动机器中或者被布置到该电动机器上，以将电动机器的转子轴与电动机器的壳体电连接并且因此建立转子轴的接地连接或接地。这在图2中示例性地示出。

根据图1，电刷装置1在径向内部的接触区域1a中具有关于旋转轴线螺旋形地延伸的结构。这个结构用螺旋形的线1b、1b'、1b”表示。如所示出的，该结构可以具有多个螺线(线1b、1b'、1b”)。然而该结构也可以被设计成单螺线的(只有线1b、1b'、1b”中的一个线)。该结构可以一次或多次地完全环绕旋转轴线l。然而该结构也可以仅由一个螺旋形的区段构成。

结构1b、1b'、1b”用于与第二元件形成滑动接触。如果电刷装置1被装配到第二元件上并且第一元件在接触区域1b中与结构1b、1b'、1b”产生电接触，则在第一元件与第二元件之间建立电连接。

该结构可以以如下方式形成：至少在某个区段中沿图1所标示的线1b、1b'或1b”设置有一排可导电的并且朝向接触区域1a突出的丝作为电刷。替代性地，该结构可以以如下方式形成：设置有朝向接触区域1a突出的一个或多个实心的电导体作为电刷，这些电导体至少在某个区段中具有沿图1所标示的线1b、1b'或1b”延伸的表面结构、如尤其一个或多个凹槽。替代性地，该结构可以以如下方式形成：至少在某个区段中沿图1所标示的线1b、1b'或1b”设置有朝向接触区域1a突出的唇形的电导体作为电刷。

第二元件于是以一个表面贴靠该结构。这个表面可以被设计成光滑的。在转动时，通过该结构的螺旋形状获得输送作用，该输送作用将接触区域1a中的颗粒输送远离电刷装置(参见线1b、1b'、1b”的走向)。取决于第二元件的转动方向和该结构的转动方向，在图1中将颗粒向前或者向后从电刷装置1中运出。

图2示出了电动机器2的纵截面的一部分。可以看到电动机器2的壳体2a的一部分、以及电动机器的可转动地支承在该壳体中的转子轴2b的一部分。同样可以看到轴密封件2c，该轴密封件在转子轴2b的区域中相对于外部对电动机器2的内部进行密封。轴密封件2c被紧固在壳体2a中。转子轴2b与电动机器2的转子相连接并且因此可以用该转子转动驱动。

电刷装置1位于电动机器2的外部、与轴密封件2c相邻。这个电刷装置具有图1中示出的关于转子轴的旋转轴线l螺旋形地延伸的结构(附图标记1b、1b')作为实际的电刷。这个结构在图2中示例性地由两个可导电的唇形件或两排导电丝构成。如从图2中可看到的，这些唇形件或丝在径向外部区域中贴靠电刷装置1的固持件1c并且被固定在那里。这些唇形件或丝从那里开始径向向内地朝向电刷装置1的接触区域1a突出，在此处这些唇形件或丝贴靠转子轴2b。电刷装置1的固持件1c同样是可导电的。该固持件例如由铁板制成。借此在转子轴2b与壳体2a之间存在电连接，由此在该转子轴与该壳体之间建立电位均衡。对应地，可以形成转子轴2b与电接地体或电接地的连接。

通过电刷装置1的关于转子轴的旋转轴线l螺旋形延伸的结构，可以在转子轴2b转动时将颗粒有效地从接触区域1a中运出。这种颗粒可以是来自接触区域1a自身的磨损粒或者可以是从相邻的轴密封件2c中泄漏的润滑剂。

在电刷装置1的轴向前方和/或后方的区域中可以在转子轴2b上设有导流边缘。这使得在将这些颗粒已从接触区域1a中运出之后使颗粒从转子轴2b中排出变得简单。在电刷装置1的轴向前方和/或后方的区域中，同样可以在壳体2a中设有喷出口。这简化了这种颗粒的完全排出。

附图标记清单

1电刷装置

1a接触区域

1b线，结构

1b'线，结构

1b”线，结构

1c固持件

2电动机器

2a壳体

2b转子轴

2c轴密封件