用于電機(jī)的接地裝置及其組裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于電機(jī)的接地裝置及其組裝方法。在一方面，提供了一種用于具有可旋轉(zhuǎn)軸的電機(jī)的接地裝置。該接地裝置包括具有第一端和第二端的線芯，以及聯(lián)接到線芯并自其延伸的多條導(dǎo)電纖維。線芯構(gòu)造成在多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與軸接觸的狀態(tài)下聯(lián)接到電機(jī)，以使得軸上的靜電電荷經(jīng)接地裝置被引導(dǎo)到大地。
【專利說(shuō)明】用于電機(jī)的接地裝置及其組裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域總體而言涉及接地裝置，更具體地涉及用于在可旋轉(zhuǎn)軸上具有雜散靜電電荷的電機(jī)的接地裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]一些已知的電機(jī)如三相電動(dòng)機(jī)由可在電動(dòng)機(jī)軸上感生電壓或靜電電荷的變速驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。一些變速驅(qū)動(dòng)裝置利用脈寬調(diào)制技術(shù)來(lái)改變AC電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這允許在可使用更昂貴的DC電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用中使用較廉價(jià)的AC電動(dòng)機(jī)。將AC電動(dòng)機(jī)與變速驅(qū)動(dòng)裝置聯(lián)用的一個(gè)缺點(diǎn)在于變速驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生較高的普通模式電壓(CMV)，這會(huì)增加軸上的感應(yīng)電流。
[0003]在一些已知的電動(dòng)機(jī)中，電動(dòng)機(jī)軸上的電壓或電荷將通過(guò)軸承的電流誘導(dǎo)到電動(dòng)機(jī)框架且然后引導(dǎo)到大地。在電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行的情況下，軸承對(duì)電流的電阻變得更大，從而引起電荷積聚在軸表面上。在短時(shí)間內(nèi)，電荷大量積聚。隨著電荷經(jīng)過(guò)電阻最小的路徑的閾電平、如通過(guò)軸上的滾珠軸承，電能通過(guò)該電阻最小的路徑放電。該放電引起放電加工，放電加工在電阻最小的路徑通過(guò)軸承的情況下會(huì)損壞軸承中的軸承座圈和滾珠的表面。該放電可形成熔坑(fusion crater),并且來(lái)自坑層的顆粒物質(zhì)會(huì)保留在密封軸承的內(nèi)部。軸承中的熔坑和顆粒材料兩者都會(huì)導(dǎo)致干擾軸承的自由流轉(zhuǎn)，這會(huì)引起物理?yè)p傷和軸承過(guò)早失效。
[0004]已使用許多緩解技術(shù)來(lái)克服此問(wèn)題。這些技術(shù)包括導(dǎo)電的軸承潤(rùn)滑脂、使軸承絕緣、和使用由金屬或其它材料制成的各種刷來(lái)使軸接地。此類刷典型地裝設(shè)在剛性保持器中并且可能是昂貴的且需要冗長(zhǎng)的安裝程序。此外，所述刷僅被設(shè)計(jì)成用于特定尺寸的電動(dòng)機(jī)軸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一方面，提供了一種用于具有可旋轉(zhuǎn)軸的電機(jī)的接地裝置。該接地裝置包括具有第一端和第二端的線芯，以及聯(lián)接到線芯并自其延伸的多條導(dǎo)電纖維。線芯構(gòu)造成在多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與軸接觸以使得軸上的靜電電荷經(jīng)接地裝置被引導(dǎo)到大地的狀態(tài)下聯(lián)接到電機(jī)。
[0006]在另一方面，提供了一種電機(jī)。該電機(jī)包括殼體、可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體的軸、聯(lián)接到軸的轉(zhuǎn)子、聯(lián)接到殼體的定子以及通過(guò)殼體和定子中的至少一者導(dǎo)電地聯(lián)接到大地的接地裝置。該接地裝置包括具有第一端和第二端的線芯，以及聯(lián)接到線芯并自其延伸的多條導(dǎo)電纖維。多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與軸和轉(zhuǎn)子中的至少一者接觸，以使得軸上的靜電電荷被引導(dǎo)到大地。
[0007]在又一方面，提供了一種組裝電機(jī)的方法。該方法包括提供殼體、將軸可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體、將轉(zhuǎn)子聯(lián)接到軸、將定子聯(lián)接到殼體、以及通過(guò)殼體和定子中的至少一者使接地裝置接地。該接地裝置包括具有第一端和第二端的線芯，以及聯(lián)接到線芯并自其延伸的多條導(dǎo)電纖維。多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與軸接觸，以使得軸上的靜電電荷經(jīng)接地裝置被引導(dǎo)到大地。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是示例性電機(jī)的透視圖；
[0009]圖2是可供圖1所示的電機(jī)使用的示例性接地裝置的透視圖；
[0010]圖3是圖2所示的接地裝置的分解圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]靜電電荷可積聚在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件上。這些電荷可行經(jīng)用于支承電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件的軸承并損壞軸承。可使用接地裝置來(lái)將靜電電荷放出到大地。然而，已知的接地裝置是昂貴的，并且不能夠針對(duì)不同尺寸的機(jī)器進(jìn)行調(diào)節(jié)，和/或要求電機(jī)的大量安裝和加工。本文闡述了對(duì)用于柔性且可調(diào)的經(jīng)濟(jì)和有效的接地裝置的系統(tǒng)和方法的說(shuō)明，所述接地裝置能夠供不同尺寸的電機(jī)使用。
[0012]圖1是可作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的示例性電機(jī)10的透視剖面圖。電機(jī)10包括第一端12、第二端14和電動(dòng)機(jī)組裝殼體16。電機(jī)10還包括靜止組件18和可旋轉(zhuǎn)組件20。電動(dòng)機(jī)組裝殼體16限定出機(jī)器10的內(nèi)部22和外部24并且構(gòu)造成至少部分地封裝和保護(hù)靜止組件18和可旋轉(zhuǎn)組件20。靜止組件18包括定子芯28，該定子芯28包括多個(gè)齒30和卷繞在定子齒30周圍的多個(gè)繞組32。在該示例性實(shí)施例中，靜止組件18是三相定子組件并且定子芯28由高磁穿透材料制的疊片的層疊體形成?；蛘?，靜止組件18是實(shí)心的和/或是單相定子組件。靜止組件18可以是圓形、扇形或卷式定子結(jié)構(gòu)并且繞組32以使機(jī)器10能夠如本文中所述工作的任意合適的方式卷繞在定子芯28上。
[0013]可旋轉(zhuǎn)組件包括由軸承40支承的軸38和永磁體轉(zhuǎn)子芯36。在該示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子芯36由磁穿透材料制的疊片的層疊體形成?；蛘撸D(zhuǎn)子芯36是實(shí)心芯。轉(zhuǎn)子芯36基本上被接納在定子芯28的中央孔中以沿旋轉(zhuǎn)軸線X旋轉(zhuǎn)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖1將轉(zhuǎn)子芯36和定子芯28圖示為實(shí)心的。盡管圖1是三相電機(jī)的圖示，但本文中所述的方法和裝置可以被包括在具有任意相數(shù)的機(jī)器內(nèi)。
[0014]在該示例性實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)10聯(lián)接到風(fēng)扇或離心式鼓風(fēng)機(jī)(未示出)以使空氣移動(dòng)通過(guò)空氣處理系統(tǒng)、將空氣吹過(guò)冷卻線圈、和/或驅(qū)動(dòng)空調(diào)/致冷系統(tǒng)內(nèi)的壓縮機(jī)。更具體地，電動(dòng)機(jī)10可用在用于加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)行業(yè)中的空氣移動(dòng)應(yīng)用中，例如，使用1/5馬力(hp)至Ihp電動(dòng)機(jī)的居家應(yīng)用中。或者，電動(dòng)機(jī)10可用在流體泵送應(yīng)用中。電動(dòng)機(jī)10也可用在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用和/或是用于空調(diào)應(yīng)用的封閉式壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)，其中電動(dòng)機(jī)10可具有Ihp以上的額定值。雖然本文中結(jié)合空氣處理系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明，但電動(dòng)機(jī)10可與任意合適的工作部件接合并構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)這樣的工作部件。
[0015]圖2示出了可供電機(jī)10使用的示例性接地裝置50。然而，接地裝置50可供任意合適尺寸或類型的電機(jī)使用。圖3是接地裝置50的分解圖。接地裝置50總體而言包括線芯52、多條半導(dǎo)電或?qū)щ姷睦w維54、連接部件56、夾固部件58和緊固件60。在該示例性實(shí)施例中，接地裝置50聯(lián)接和/或接地到電機(jī)10的靜止部件如聯(lián)接到殼體16的軸承蓋62?；蛘撸拥匮b置50可聯(lián)接到機(jī)器10的使接地裝置50能夠如本文中所述工作的任意靜止部件。例如，接地裝置50可聯(lián)接到電動(dòng)機(jī)托架(未示出)、電動(dòng)機(jī)底座(未示出)、殼體16和/或定子芯28。
[0016]在該不例性實(shí)施例中，線芯52是包括第一端64和第二端66的導(dǎo)電線。然而,線芯52可由使接地裝置50能夠如本文中所述工作的任意合適的導(dǎo)電材料制成。例如，線芯52可由鋼、銅、黃銅和/或其它金屬或復(fù)合材料制成。連接部件56聯(lián)接到線芯的第一端64，并且?jiàn)A固部件58在線芯的第一端64和第二端66之間聯(lián)接到線芯52。在該示例性實(shí)施例中，緊固件60延伸穿過(guò)連接部件56和夾固部件58，以將連接部件56和夾固部件58聯(lián)接到軸承蓋62。雖然緊固件60被圖示為螺釘，但可使用任意合適的硬件來(lái)將連接部件56和夾固部件58聯(lián)接到軸承蓋62和/或機(jī)器10的任意部分。如本文中所用，合適的硬件是指螺母、螺栓、墊圈、螺釘、自攻螺釘、焊件或任意其它合適的用于為了本文中公開(kāi)的目的而將相應(yīng)部件緊固在一起的手段的任意組合。此外，雖然圖示了一個(gè)緊固件60，但可使用使接地裝置50能夠如本文中所述工作的任意數(shù)量的緊固件。
[0017]在該示例性實(shí)施例中，線芯52由柔性材料制成并且彎曲以形成環(huán)部68。連接部件56和夾固部件58經(jīng)由緊固件60彼此聯(lián)接，以固定線芯52的彎曲取向并限定出環(huán)部68。接地裝置50可聯(lián)接到殼體內(nèi)部22內(nèi)的電機(jī)10或聯(lián)接到殼體16的外部。環(huán)部68圍繞軸38的至少一部分延伸并定位成使得多條纖維54的至少一部分與軸38接觸?；蛘?，環(huán)部68繞軸38定位成使得多條纖維54的至少一部分緊鄰軸，以使得軸38上的靜電電荷可以向纖維54放電(B卩，纖維54與軸38電聯(lián)接，但不與軸38直接接觸)。夾固部件58可沿線芯52的長(zhǎng)度定位在第一端64與第二端66之間，以使得環(huán)部68的尺寸可調(diào)。相應(yīng)地，由于軸38的直徑在不同尺寸的電機(jī)10之間可變化，故夾固部件58可定位在沿線芯52的長(zhǎng)度的任意位置，以限定出形成在軸38周圍的尺寸合適的環(huán)部68。因此，接地裝置50是可調(diào)節(jié)的，以適配不同尺寸的機(jī)器和/或軸。
[0018]在該示例性實(shí)施例中，多條纖維54的至少一部分與軸38接觸?；蛘?，纖維54的至少一部分與轉(zhuǎn)子芯36的表面接觸。然而，纖維54可與電機(jī)10的任意旋轉(zhuǎn)部件接觸。例如，纖維54可與轉(zhuǎn)子端環(huán)(未示出)和/或裝設(shè)于軸38上的風(fēng)扇或轂(未示出)接觸。在該示例性實(shí)施例中，纖維54螺旋地卷繞在線芯52上并可具有任意合適的長(zhǎng)度?；蛘撸w維54能以使接地裝置能夠如本文中所述工作的任意合適的方式聯(lián)接到線芯52。在該示例性實(shí)施例中，纖維54圍繞線芯52延伸大約360°。在一替換實(shí)施例中，纖維54圍繞線芯52延伸大約180°。在又一替換實(shí)施例中，纖維54圍繞線芯52延伸大約60°與大約90°之間。然而，纖維54能以使接地裝置52能夠如本文中所述工作的任意合適的方式圍繞線芯52延伸。在使用期間，纖維54可由于與旋轉(zhuǎn)軸38或轉(zhuǎn)子芯36接觸而磨損或劣化，并且線芯52可隨后與電機(jī)10分離、旋轉(zhuǎn)、并重新聯(lián)接到電機(jī)以使得纖維54的未破損部分定位成與軸38和/或轉(zhuǎn)子芯36接觸。當(dāng)在初始安裝在電機(jī)10上之后一些纖維54未與軸38接觸時(shí)，這延長(zhǎng)了接地裝置50的使用壽命。
[0019]在該示例性實(shí)施例中，纖維54是包括導(dǎo)電涂層如銅的耐腐蝕丙烯酸纖維?；蛘撸w維54由使接地裝置50能夠如本文中所述工作的任意合適的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料制成。例如，纖維54可由銅和/或碳纖維制成。
[0020]在該示例性實(shí)施例中，連接部件56由導(dǎo)電材料制成并聯(lián)接到線芯的第一端64。相應(yīng)地，連接部件56有利于將線芯52與電機(jī)10的電接地的軸承蓋62或其它構(gòu)件電聯(lián)接。
[0021]在該示例性實(shí)施例中，接地裝置50還可包括構(gòu)造成將線芯52和纖維54的至少一部分偏壓向軸38和/或轉(zhuǎn)子芯36并與之接觸的拉緊部件70。因此，即使在電機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)期間纖維54磨損或線芯52移動(dòng)，拉緊部件70也維持纖維54與軸38和/或轉(zhuǎn)子芯36之間的電連接。在該示例性實(shí)施例中，拉緊部件70是彈簧?；蛘撸o部件70可以是使接地裝置50能夠如本文中所述工作的任意偏壓裝置。拉緊部件70包括聯(lián)接到連接部件56和/或緊固件60的第一端72和聯(lián)接到線性環(huán)部68的第二端74?；蛘?，拉緊部件的第一端72和第二端74可在能夠?qū)⒕€芯52和/或纖維54偏壓向軸38和/或轉(zhuǎn)子芯36的任意位置聯(lián)接到接地裝置50。
[0022]在安裝期間，接地裝置50在使接地裝置50能夠?qū)㈦姾蓮妮S38放出到殼體16和/或大地的電機(jī)10上的任意合適的位置聯(lián)接到電機(jī)10。與電機(jī)必須被加工并與接地裝置配合的某些已知的接地裝置不一樣，接地裝置50易于聯(lián)接到電機(jī)10。一些情況下，電機(jī)必須被送到不同設(shè)備以進(jìn)行加工和安裝，這是耗時(shí)的并且在電機(jī)非常大的情況下可能很困難。相比之下，可使用手鉆容易地在軸承蓋62中形成內(nèi)孔(未示出)并且接地裝置50使用緊固件60聯(lián)接到軸承蓋62。相應(yīng)地，接地裝置50快速且容易聯(lián)接到電機(jī)10，由此大幅減少安裝時(shí)間和成本。另外，如本文中所述，接地裝置50可快速和容易地進(jìn)行調(diào)節(jié)以適配不同尺寸的軸38或電機(jī)部件。
[0023]在電機(jī)10的使用期間，軸38上可能會(huì)產(chǎn)生靜電電荷。接地裝置50聯(lián)接到電機(jī)10的構(gòu)件如軸承蓋62，以使得線芯52和/或纖維54與軸38和/或轉(zhuǎn)子芯36接觸。導(dǎo)電的線芯52和纖維54有利于經(jīng)線芯52從軸38和/或轉(zhuǎn)子芯36放出靜電電荷并經(jīng)由連接部件56和/或緊固件60放出到軸承蓋62。軸承蓋62可電接地并將靜電電荷有效地從電機(jī)10傳出到大地。
[0024]本文中描述了組裝電機(jī)10的示例性方法。提供殼體16并且將軸38可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到殼體16。將轉(zhuǎn)子芯36聯(lián)接到軸38并且將定子芯28聯(lián)接到殼體16。將接地裝置50聯(lián)接到軸承蓋62、電動(dòng)機(jī)托架42、殼體16和定子芯28中的至少一者，以使得線芯52和/或纖維54的至少一部分與軸38和/或轉(zhuǎn)子芯36接觸。例如，將連接部件56聯(lián)接到線芯的第一端64并且將夾固部件58在第一端64與第二端66之間聯(lián)接到線芯52。使用緊固件60將連接部件56和夾固部件58聯(lián)接到軸承蓋62，以使得在軸38周圍形成環(huán)部68。另夕卜，將拉緊部件70聯(lián)接到接地裝置50，以將線芯52和/或纖維54偏壓向軸38并與軸38接觸。
[0025]本文提供了用于使電機(jī)的軸上的靜電電荷接地的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括可聯(lián)接到電機(jī)的柔性且可調(diào)的接地裝置。該裝置包括線芯和將靜電電荷從電機(jī)放出到大地的多條導(dǎo)電纖維。該系統(tǒng)簡(jiǎn)單、廉價(jià)并且可快速和容易地安裝在各種尺寸的電機(jī)上。
[0026]此書面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所并入的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言沒(méi)有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語(yǔ)言有非實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則此類其它示例意圖處在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于具有可旋轉(zhuǎn)軸的電機(jī)的接地裝置，所述接地裝置包括: 線芯，所述線芯具有第一端和第二端；和 多條導(dǎo)電纖維，所述導(dǎo)電纖維聯(lián)接到所述線芯并自其延伸，其中所述線芯構(gòu)造成在所述多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與所述軸接觸以使得所述軸上的靜電電荷經(jīng)所述接地裝置被引導(dǎo)到大地的狀態(tài)下聯(lián)接到所述電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述多條導(dǎo)電纖維大致螺旋地卷繞在所述線芯上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括聯(lián)接到所述線芯的第一端的連接部件、在所述第一端與所述第二端之間聯(lián)接到所述線芯的夾固部件、以及構(gòu)造成將所述連接部件和所述夾固部件聯(lián)接到所述電機(jī)的緊固件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述線芯包括環(huán)部，所述環(huán)部構(gòu)造成圍繞所述軸延伸以使得所述多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與所述軸接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述線芯是柔性的。
6.—種電機(jī),包括: 殼體； 軸，所述軸可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述殼體； 轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子聯(lián)接到所述軸； 定子，所述定子聯(lián)接到所述殼體；和 接地裝置，所述接地裝置通過(guò)所述殼體和所述定子中的至少一者導(dǎo)電地聯(lián)接到大地，所述接地裝置包括: 線芯，所述線芯具有第一端和第二端；和 多條導(dǎo)電纖維，所述導(dǎo)電纖維聯(lián)接到所述線芯并自其延伸，其中所述多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與所述軸和所述轉(zhuǎn)子中的至少一者接觸，以使得所述軸上的靜電電荷被引導(dǎo)到大地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，其中，所述殼體包括軸承蓋和電動(dòng)機(jī)托架中的至少一者，所述接地裝置聯(lián)接到所述軸承蓋和所述電動(dòng)機(jī)托架中的至少一者。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，還包括聯(lián)接到所述線芯的第一端的連接部件、在所述第一端與所述第二端之間聯(lián)接到所述線芯的夾固部件、以及將所述連接部件和所述夾固部件聯(lián)接到所述電機(jī)的緊固件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電機(jī)，其中，所述線芯包括環(huán)部，所述環(huán)部構(gòu)造成圍繞所述軸延伸以使得所述多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與所述軸接觸，其中所述環(huán)部的尺寸可通過(guò)調(diào)節(jié)所述夾固部件與所述線芯之間的所述聯(lián)接的位置來(lái)調(diào)節(jié)，所述環(huán)部的尺寸是可調(diào)的以適配不同尺寸的軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)，還包括聯(lián)接到所述線芯的拉緊裝置，所述拉緊裝置構(gòu)造成將所述線芯的至少一部分偏壓向所述軸以維持所述多條導(dǎo)電纖維的至少一部分與所述軸之間的接觸。
【文檔編號(hào)】H02K13/00GK104052202SQ201410096254
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】G·R·米爾鮑爾 申請(qǐng)人:雷勃美國(guó)公司