用于释放电干扰的释放装置的制作方法

本发明涉及一种释放装置，用于从机器的转子部分向机器的定子部分释放电干扰，特别是电流，所述转子部分特别是轴，该释放装置具有接触装置，该接触装置包括接触元件，该接触元件以轴向可位移的方式容纳在引导件中并且受到接触力装置的作用以产生轴接触力，从而在接触元件的轴接触表面和轴的转子接触表面之间建立电接触。

背景技术：

上述类型的释放装置在现有技术的各种实施例中是已知的。特别地，碳刷的使用是已知的，其中碳刷布置在环上，围绕轴径向地分布，并且经由连接线与定子接触以释放低频直流电。由于它们的低电阻，容纳在引导件中的碳刷允许电流的直接释放，因此可以有助于避免必须经由轴的轴承点传导电流，否则当由于焊点而出现局部的高电流密度时，这可能会对轴承本体或轴承环造成表面损坏。

在上文和下文中，术语“轴”用作术语“转子部分”的同义词。因此，术语“轴”是指所有旋转的机器部件，电流可以通过这些部件释放到定子部分中。

已知的释放装置通常用于铁路技术中，其中主要引入的低频交流电或整流工作电流经由轮轴流出。由于汽车行业电气化程度的不断提高，例如混合动力汽车或纯电动汽车的电动马达形式，需要类似的措施来允许释放电流。与铁路技术不同，在马达驱动轴或与其连接的齿轮单元或其他功能部件和汽车的静态部件之间会出现连续波动的交流电压或电流。除了在金属部件中轴向感应的涡流之外，汽车中旋转部件和静止部件之间经常会出现1khz到大约100mhz的非常宽的频率范围内的高频电位波动。这伴随着对附近的电子装置诸如无线电接收器的干扰，因为这些频率通过轴或车轴发射(天线效应)。此外，车辆制造商需要遵守有关允许电磁辐射排放的相应法律规定。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种释放装置，其特别适合将来自旋转部件的涡流和电磁辐射释放到机器的静止部件中。

为了实现所述目的，根据本发明的释放装置的引导件具有用于与定子部分形成电连接的定子接触表面，并且释放装置具有用于在接触元件的引导件接触表面和引导件的定子接触表面之间产生引导件接触力的引导件接触力装置。

因此，优选为模制碳体的接触元件以轴向可位移的方式容纳在接触装置的引导件中，接触力装置类似于由弹簧形成的碳刷的预加载装置，将接触元件的轴接触表面抵靠轴的转子接触表面推动。在根据本发明的释放装置的情况下，确保不仅通过接触力装置产生用于与轴建立电接触的轴接触力，而且产生引导件接触力，该引导件接触力确保在接触元件的引导件接触表面和电连接到定子的定子接触表面之间建立电接触。

接触力装置确保在接触元件上形成两个不同的接触表面，即接触元件的轴接触表面和引导件接触表面，这意味着平行于与轴的接触，在接触元件的圆周表面和引导件的定子接触表面之间也建立电接触，该引导件电连接到定子。

在本发明中，利用了这样的知识，即电力流经的导体中的交流电随着频率的增加越来越少地通过导体的体积传输；相反，它们倾向于集中在邻近导体表面的导体的边缘区域中。这种现象也被称为趋肤效应，它尤其发生在电能通过电磁波传输时，这意味着根据上述边缘区域集中，只有一小部分电磁能量以电场和磁场的形式进入导体体积，并且能量最大值出现在边缘区域。由于接触元件被引导件接触力装置适当地作用以在接触元件的引导件接触表面或圆周表面与引导件之间建立电接触，引导件接触表面形成在边缘区域，即形成在接触元件的圆周表面上，这一事实导致形成从轴到定子(即到电气系统的接地)的干扰的最短可能的释放路径。以这种方式，一方面涡流和另一方面高频干扰通过接触元件直接引入定子，以允许防止特别是电磁发射效应，即电磁辐射的发射，或者至少显著降低其程度。

根据一个优选实施例，接触力装置具有布置在引导件的基部上的预加载装置，因此相当于通常设置在碳刷组件上的接触力装置，使得在设计根据本发明的释放装置时，也可以使用常规构造的引导件，其中预加载装置支撑在接触元件和引导件的基部之间。基部可以直接形成在引导件上，或者可以由基板等形成，引导件形成或安装在该基板上。

如果引导件是具有两个直径上相对的壁部分的接触套筒，第一壁部分设置有引导件接触装置，相对的第二壁部分是定子接触表面，则根据本发明的释放装置的引导件可以基于用引导件接触力装置改装的常规引导件来制造。

为此，在引导件接触力装置的一个实施例中，第一壁部分可以优选地设置有与接触元件弹性接触的弹簧突片。因此，当选择用于形成接触套筒的适当材料时，通过为第一壁部分提供近似u形的穿孔并且弯曲打开由此形成在壁部分中的突片以形成从壁部分突出的突出部，可以简单地实现引导件接触力装置。

尽管如上所述的引导件接触力装置的构造形成在引导套筒的壁部分中，使得引导件接触力装置独立于接触力装置，在这种情况下，接触力装置仅用于在接触元件的轴接触表面和轴之间产生轴接触力，但是引导件接触力装置可替代地通过将引导件实现为接触套筒并使接触力装置以与接触元件的纵向轴线成一定角度定向的预加载力作用在接触元件上而形成，接触力装置形成轴接触力装置和引导件接触力装置两者，使得接触力装置的一个力分量作为轴接触力作用在轴的转子接触表面上，并且一个力分量作为引导件接触力作用在定子接触表面上。

在本发明的该实施例中，接触力装置不仅用作轴接触力装置，还用作引导件接触力装置，因为由接触力装置以与接触元件的纵向轴线成一定角度施加到接触元件的预加载力被分成两个力分量，这两个力分量用于建立接触元件与轴和引导件两者的接触。

根据一个优选实施例，如果接触力装置具有螺旋弹簧，该螺旋弹簧具有布置在引导件的基部上的一个弹簧端和布置在接触元件上的另一个弹簧端，至少一个弹簧端径向地偏离引导件的中心轴线，则可以用最小的努力实现预加载力分成两个不同的力分量的所述划分。

在本发明的替代实施例中，接触装置布置成与轴的转子径向线成接触角，并且接触元件的轴接触表面相对于与接触元件的纵向轴线相交的法平面以接触角倾斜，使得轴接触表面布置在与转子接触表面的公共接触平面中，该接触力装置形成轴接触力装置和引导件接触力装置两者，使得接触力装置的一个力分量作为轴接触力作用在轴的转子接触表面上，并且一个力分量作为引导件接触力作用在引导件的定子接触表面上。

在这个有利实施例中，因此，通过在刷组件的模制碳体的端面上形成轴接触表面，可以基于常规的碳刷组件以简单的方式生产释放装置的接触装置，该轴接触表面相对于接触元件的纵向轴线倾斜，并且与轴平接触。

在另一替代实施例中，接触装置布置在轴的转子径向线上，接触元件的轴接触表面相对于与接触元件的纵向轴线相交的法平面以接触角倾斜，并且转子接触表面是圆锥形表面，该圆锥形表面具有与接触角相对应的锥角，使得轴接触表面布置在与转子接触表面的公共接触平面中，从而接触力装置形成轴接触力装置和引导件接触力装置两者，并且接触力装置的一个力分量作为轴接触力作用在轴的转子接触表面上，一个力分量作为引导件接触力作用在引导件的定子接触表面上。

这样，接触装置可以垂直于轴的纵向轴线布置，用于在接触元件的引导件接触表面和定子接触表面之间建立电接触的接触力分量是通过与转子接触表面结合而产生的，转子接触表面具有对应于接触角的锥角。

转子接触表面可以通过锥形轴部分或布置在轴上的接触毂的外表面直接形成在轴的表面上。后者特别提供了接触毂和接触元件的材料可以协调的优点。

在另一个有利实施例中，接触装置平行于轴的纵向轴线lw偏移，并相对于轴环或轴端径向偏移，相对于转子径向线以接触角倾斜的转子接触表面形成在轴环上或轴端上，接触元件的轴接触表面相对于与接触元件的纵向轴线相交的法平面以接触角倾斜，使得轴接触表面布置在与转子接触表面的公共接触平面中，该接触力装置形成轴接触力装置和引导件接触力装置两者，使得接触力装置的一个力分量作为轴接触力作用在轴的转子接触表面上，并且一个力分量作为引导件接触力作用在引导件的定子接触表面上。

在另一个实施例中，接触装置相对于轴的纵向轴线以接触角布置在轴环或轴端上，相对于转子径向线以接触角倾斜的转子接触表面形成在轴环上或轴端上，使得轴接触表面布置在与转子接触表面的公共接触平面中，并且相对于接触元件的法平面以接触角倾斜，该接触力装置形成轴接触力装置和引导件接触力装置两者，使得接触力装置的一个力分量作为轴接触力作用在轴的转子接触表面上，并且一个力分量作为引导件接触力作用在引导件的定子接触表面上。

在释放装置的基本上所有实施例中，接触元件可以至少在其引导件接触表面上设置有导电涂层，以便最小化在形成于接触元件的圆周处的引导件接触表面与引导件的定子接触表面之间的接触电阻。

同样，在释放装置的基本上所有实施例中，至少在定子接触表面的区域中，引导件可以设置有导电涂层，从而最小化接触电阻。

如果该涂层设置有另一种电容性金属或准金属涂层，这也是特别有利的。此外，如果在接触元件和引导件之间提供电缆连接，或者如果在引导件接触表面或在引导件接触表面上形成的导电涂层与引导件之间通过电缆连接提供除了经由引导件接触表面形成的接触之外的接触元件和引导件之间的额外接触，也可能证明是有利的。所述电缆连接主要用于释放低频电流或直流电流，其中，如果要释放交流电流，则应使用特别适合于释放高频电流的高频线，以便最大限度地抑制天线效应。

本发明的有利实施例是其它从属权利要求的主题。

经证明特别有利的是，导电涂层具有选自包括铜、银、金、铝、铁、钴、镍、铬、锰、锌、锡、锑或铋的一组金属的金属作为导电金属。

优选地，导电涂层是多层，另一层是电容性金属或准金属层。

还特别优选的是，作为模制碳体的接触元件具有铁磁性或亚铁磁性物质的颗粒，这些物质除了铁、钴和镍之外还优选地包括单独的或彼此组合的以下物质：金属铁、镍、锰、铜、锌或铬的组的氧化物，以及包括ab2x4型的尖晶石，其中字母a(二价)和b(三价)代表组合氧化数为8的金属阳离子，并且x是氧原子或硫原子的占位符。

不管释放装置的接触装置的具体设计如何，经证明有利的是，释放装置具有多个接触装置，这些接触装置布置成使得接触装置在轴的圆周上并相对于轴的纵向轴线径向分布。

在下文中，将参照附图更详细地解释释放装置的优选实施例。

附图说明

图1是示出释放装置的第一实施例的等距视图；

图2是图1的释放装置沿图1中的线ii-ii的剖视图；

图3示出了释放装置的第二实施例；

图4示出了释放装置的第三实施例；

图5示出了释放装置的第四实施例；

图6示出了释放装置的第五实施例；

图7示出了释放装置的第六实施例；

图8示出了释放装置的第七实施例。

具体实施方式

图1示出了释放装置10，该释放装置10具有接触装置11，该接触装置11具有形成为引导套筒12的引导件和容纳在引导套筒12中的接触元件13，该接触元件13在当前情况下由模制碳体形成。

接触元件13以轴向可位移的方式容纳在引导套筒12中，并且具有位于引导套筒12内的前端面14，该前端面14在轴向方向上受到由接触力装置15产生的预加载力f的作用。在当前情况下，接触力装置15具有螺旋弹簧31，该螺旋弹簧31用于产生预加载力f，并且在预加载下布置在接触元件13的端面14和引导套筒12的基部16之间，在这种情况下，所述基部16是突出的支撑突片。螺旋弹簧31的预载荷通过接触装置11在机器(未示出)的定子部分17和轴18之间适当的相对布置产生，所述定子部分17在电路方面形成接地，所述轴18形成机器的转子部分并在电路方面构成导体。交流电流可以通过接触装置11从轴18释放到机器的接地或定子部分17。

由于接触元件13被布置成在轴向方向上预加载在引导套筒12的基部16和轴18之间，因此在接触元件13的前轴接触表面19和形成在轴18的圆周上的轴18的转子接触表面20之间建立电接触。

如上所述，接触力装置15允许接触元件13和轴18之间的电接触，除此之外，图1和

图2所示的释放装置10还设置有引导件接触力装置21，该引导件接触力装置21在引导套筒12的第一壁部分22上具有弹性弹簧突片23，所述弹簧突片23在预加载下与接触元件13接触，使得接触元件13被引导件接触力ff推靠在与第一壁部分22相对的壁部分38上，使得除了轴接触之外，在接触元件13的引导件接触表面24和引导套筒12的相对定子接触表面25之间还建立定子接触，从而经由电连接到定子部分17的引导套筒12在接触元件13的引导件接触表面24和定子部分17之间形成导电连接。

因此，特别是从轴18释放并集中在形成于接触元件13的圆周上的接触元件13的边缘区域37中的交流电流，经由形成在接触元件13的圆周上的引导件接触表面24利用最短路径被传递到引导套筒12中，引导套筒12本身连接到定子部分17。

图3示出了具有接触装置38的引导件的释放装置26，所述引导件实现为引导套筒33，接触元件27容纳在引导套筒33中，并通过接触力装置28受到预加载力f的作用，使得接触元件27的轴接触表面29与轴18的转子接触表面30接触。接触力装置28在当前情况下具有螺旋弹簧31，该螺旋弹簧31在预加载下布置在引导套筒33的基部32(这里形成为支撑突片)和接触元件27的端面34之间，该接触力装置28产生与接触装置11的纵向轴线l成角度α定向的预加载力f，使得预加载力f分成轴接触力fw和引导件接触力ff，因此接触力装置28同时用作产生轴接触力fw的轴接触力装置和产生引导件接触力ff的引导件接触力装置。引导件接触力实现接触元件27在引导套筒33中的倾斜或楔入，使得在接触元件27的引导件接触表面35和相对的定子接触表面36之间形成引导件接触，所述引导件接触，如之前通过图1和2中所示的释放装置10的实施例所示，允许交流电流从形成在接触元件27的圆周上的边缘区域37经由引导套筒33释放到定子部分17中。

图4示出了释放装置40的另一个实施例，其中，包括接触套筒42和在接触套筒42中被轴向地引导的接触元件43的接触装置41相对于轴18的转子径向线r布置成接触角β。接触力装置44被设置用于向接触元件43施加预加载力f，该接触力装置44在此也具有在预加载下布置在接触套筒42的基部45和接触元件43的端面46之间的螺旋弹簧31。在接触元件43的突出到接触套筒42外的端部处形成的轴接触表面47与由轴18的圆周形成的转子接触表面48一起布置在公共接触平面e中，该公共接触平面e相对于与接触元件43的纵向轴线l相交的法平面n倾斜接触角β。由于轴接触表面47相对于接触元件43的法平面n倾斜，接触力装置44形成轴接触力装置和引导件接触力装置两者，使得由接触力装置44产生的预加载力f的第一力分量用作轴接触力fw，并且预加载力f的第二力分量用作引导件接触表面49和接触套筒42的定子接触表面50之间的引导件接触力ff。

图5示出了释放装置60的另一实施例，在当前情况下，释放装置60具有与图4所示的释放装置40的接触装置41相同的接触装置41，这就是图5所示的接触装置41在其部件方面具有与图4所示的接触装置41相同的附图标记的原因。

与图4所示的释放装置40相比，释放装置60的接触装置41布置在轴18的转子径向线r上，因此接触装置41的纵向轴线l与转子径向线r重合，如图5所示。

图5所示的释放装置60和图4所示的释放装置40之间的另一区别在于，在释放装置60的情况下，与轴接触表面47接触的转子接触表面61不直接由轴18的圆周形成；相反，接触毂62布置在轴18上以形成转子接触表面61，所述接触毂62具有圆锥形表面，因此转子接触表面61由接触毂62的外表面形成。

由于在轴接触表面47和转子接触表面61之间形成倾斜接触平面e，接触力装置44用作轴接触力装置和引导件接触力装置两者，使得由接触力装置44产生的预加载力f的一个力分量fw作为轴接触力fw作用在轴18的转子接触表面61上，并且一个力分量ff用作接触元件43的引导件接触表面49和接触套筒42的定子接触表面50之间的引导件接触力ff。

图6示出了释放装置70的另一个实施例，与上面参照图4和5描述的释放装置40和60一样，该释放装置70具有接触装置41。与释放装置60一样，释放装置70的接触装置41布置在轴18的转子径向线r上，因此纵向轴线l与转子径向线r重合。

释放装置70与图5所示的释放装置60的不同之处在于，转子接触表面71直接由轴18的圆周表面形成，使得轴18具有圆锥形轴部分72，其中，对应于接触元件43的轴接触表面47，该转子接触表面71相对于轴18的纵向轴线lw倾斜接触角β。

图7示出了释放装置80，该释放装置80也设置有接触装置41，如前面特别参照图4所示的释放装置40详细说明的那样，该接触装置41的接触元件43具有轴接触表面47，该轴接触表面47在接触平面e中与轴18的转子接触表面81接触，该接触平面e相对于与接触元件43的纵向轴线lk相交的法平面n倾斜接触角β，所述转子接触表面81在当前情况下由轴18的截头轴向轴端82形成。接触装置41布置在平行于轴18的纵向轴线lw的径向偏移r处。

图8示出了释放装置90的另一个实施例，该释放装置90具有接触装置91，该接触装置91与上述接触装置41相同，因此，对于相同的部件，该接触装置91具有相同的附图标记。

在当前情况下，通过将接触装置91以相对于轴18的纵向轴线lw的接触角β布置在从轴端82的轴向偏移处，并且通过将轴接触表面47以相对于接触元件43的法平面n的接触角γ布置，在接触元件43和轴18的轴端82之间形成倾斜接触平面e。结果，由接触力装置44产生的预加载力f被分成作为轴接触力fw作用在转子接触表面81上的预加载力f的力分量和作为引导件接触力ff作用在引导套筒42的定子接触表面50上的预加载力f的力分量。

接触元件13、27、43的内部结构对高频电磁干扰的释放和衰减也有很大贡献，这些接触元件13、27、43是包含石墨或另一种碳改性作为主要体积分数的模制碳体。由于接触元件13、27、43在干扰抑制期间必须仅传导小电流，因此接触元件13、27、43不必包含大量高导电成分，例如铜或银。此外，有利的是，铁磁性或亚铁磁性物质分散在接触元件13、27、43内部。除了铁、钴和镍之外，这些物质还包括元素铁(feo、fe2o3、fe3o4)、镍(nio)、锰(mno、mno2、mn2o3、mn3o4)、铬(cro2、cr2o3)、铜(cuo、cu2o)和锌(zno)的各种氧化物，还包括ab2x4型尖晶石类化合物，其中a(二价阳离子)和b(三价阳离子)代表氧化数为8的金属阳离子，x是氧原子或硫原子的占位符。

关于这些颗粒在接触元件13、27、43中的分布有不同的选择：在一个简单的实施例中，颗粒可以均匀地分布在整个体积中。通常，通过压缩模塑的接触元件13、27、43的粉末冶金生产导致纹理化或各向异性，因为颗粒倾向于平行于压制表面对准。这种效应可以通过定向引入各向异性颗粒来放大。另一种各向异性可以通过引入短纤维来实现，短纤维也可以通过特定的模塑技术(例如挤出)来对准。

当使用铁磁性或亚铁磁性颗粒时，特别有利的是，接触元件13、27、43的模制碳体具有两种不同的混合物，其中一种不具有这些颗粒或仅具有很少的这些颗粒，而另一种具有非常大量的这些颗粒。以这种方式，可以为接触元件13、27、43的磨损区域选择不含磁性颗粒的混合物，该区域将在接触元件使用期间被磨损，并且接触元件的非磨损端部可以具有大量磁性颗粒。

在模制碳体的另一个实施例中，磁性颗粒的浓度显示出从接触元件13、27、43的轴接触表面到相对端部上升的梯度。