CN108282058A - 电机和用于电机的接地装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机和用于电机的接地装置。在一方面，提供了一种用于具有可旋转轴的电机的接地装置。该接地装置包括具有第一端和第二端的线芯，以及联接到线芯并自其延伸的多条导电纤维。线芯构造成在多条导电纤维的至少一部分与轴接触的状态下联接到电机，以使得轴上的静电电荷经接地装置被引导到大地。该接地装置还包括联接到所述线芯的第一端的连接部件、在所述第一端与所述第二端之间联接到所述线芯的夹固部件、以及构造成将所述连接部件和所述夹固部件联接到所述电机的紧固件。

Description

电机和用于电机的接地装置

本申请是申请日为2014年3月14日、发明名称为“用于电机的接地装置及其组装方法”的发明专利申请No.201410096254.8的分案申请。

技术领域

本发明的领域总体而言涉及接地装置，更具体地涉及用于在可旋转轴上具有杂散静电电荷的电机的接地装置。

背景技术

一些已知的电机如三相电动机由可在电动机轴上感生电压或静电电荷的变速驱动装置驱动。一些变速驱动装置利用脉宽调制技术来改变AC电动机的转速，这允许在可使用更昂贵的DC电动机的应用中使用较廉价的AC电动机。将AC电动机与变速驱动装置联用的一个缺点在于变速驱动装置产生较高的普通模式电压(CMV)，这会增加轴上的感应电流。

在一些已知的电动机中，电动机轴上的电压或电荷将通过轴承的电流诱导到电动机框架且然后引导到大地。在电动机正在运行的情况下，轴承对电流的电阻变得更大，从而引起电荷积聚在轴表面上。在短时间内，电荷大量积聚。随着电荷经过电阻最小的路径的阈电平、如通过轴上的滚珠轴承，电能通过该电阻最小的路径放电。该放电引起放电加工，放电加工在电阻最小的路径通过轴承的情况下会损坏轴承中的轴承座圈和滚珠的表面。该放电可形成熔坑(fusion crater)，并且来自坑层的颗粒物质会保留在密封轴承的内部。轴承中的熔坑和颗粒材料两者都会导致干扰轴承的自由流转，这会引起物理损伤和轴承过早失效。

已使用许多缓解技术来克服此问题。这些技术包括导电的轴承润滑脂、使轴承绝缘、和使用由金属或其它材料制成的各种刷来使轴接地。此类刷典型地装设在刚性保持器中并且可能是昂贵的且需要冗长的安装程序。此外，所述刷仅被设计成用于特定尺寸的电动机轴。

发明内容

在一方面，提供了一种用于具有可旋转轴的电机的接地装置。该接地装置包括具有第一端和第二端的线芯，以及联接到线芯并自其延伸的多条导电纤维。线芯构造成在多条导电纤维的至少一部分与轴接触以使得轴上的静电电荷经接地装置被引导到大地的状态下联接到电机。

在另一方面，提供了一种电机。该电机包括壳体、可旋转地联接到壳体的轴、联接到轴的转子、联接到壳体的定子以及通过壳体和定子中的至少一者导电地联接到大地的接地装置。该接地装置包括具有第一端和第二端的线芯，以及联接到线芯并自其延伸的多条导电纤维。多条导电纤维的至少一部分与轴和转子中的至少一者接触，以使得轴上的静电电荷被引导到大地。

在又一方面，提供了一种组装电机的方法。该方法包括提供壳体、将轴可旋转地联接到壳体、将转子联接到轴、将定子联接到壳体、以及通过壳体和定子中的至少一者使接地装置接地。该接地装置包括具有第一端和第二端的线芯，以及联接到线芯并自其延伸的多条导电纤维。多条导电纤维的至少一部分与轴接触，以使得轴上的静电电荷经接地装置被引导到大地。

附图说明

图1是示例性电机的透视图；

图2是可供图1所示的电机使用的示例性接地装置的透视图；

图3是图2所示的接地装置的分解图。

具体实施方式

静电电荷可积聚在电机的旋转部件上。这些电荷可行经用于支承电机的旋转部件的轴承并损坏轴承。可使用接地装置来将静电电荷放出到大地。然而，已知的接地装置是昂贵的，并且不能够针对不同尺寸的机器进行调节，和/或要求电机的大量安装和加工。本文阐述了对用于柔性且可调的经济和有效的接地装置的系统和方法的说明，所述接地装置能够供不同尺寸的电机使用。

图1是可作为发电机或电动机运转的示例性电机10的透视剖面图。电机10包括第一端12、第二端14和电动机组装壳体16。电机10还包括静止组件18和可旋转组件20。电动机组装壳体16限定出机器10的内部22和外部24并且构造成至少部分地封装和保护静止组件18和可旋转组件20。静止组件18包括定子芯28，该定子芯28包括多个齿30和卷绕在定子齿30周围的多个绕组32。在该示例性实施例中，静止组件18是三相定子组件并且定子芯28由高磁穿透材料制的叠片的层叠体形成。或者，静止组件18是实心的和/或是单相定子组件。静止组件18可以是圆形、扇形或卷式定子结构并且绕组32以使机器10能够如本文中所述工作的任意合适的方式卷绕在定子芯28上。

可旋转组件包括由轴承40支承的轴38和永磁体转子芯36。在该示例性实施例中，转子芯36由磁穿透材料制的叠片的层叠体形成。或者，转子芯36是实心芯。转子芯36基本上被接纳在定子芯28的中央孔中以沿旋转轴线X旋转。为了简单起见，图1将转子芯36和定子芯28图示为实心的。尽管图1是三相电机的图示，但本文中所述的方法和装置可以被包括在具有任意相数的机器内。

在该示例性实施例中，电动机10联接到风扇或离心式鼓风机(未示出)以使空气移动通过空气处理系统、将空气吹过冷却线圈、和/或驱动空调/致冷系统内的压缩机。更具体地，电动机10可用在用于加热、通风和空调(HVAC)行业中的空气移动应用中，例如，使用1/5马力(hp)至1hp电动机的居家应用中。或者，电动机10可用在流体泵送应用中。电动机10也可用在商业和工业应用和/或是用于空调应用的封闭式压缩机电动机，其中电动机10可具有1hp以上的额定值。虽然本文中结合空气处理系统进行说明，但电动机10可与任意合适的工作部件接合并构造成驱动这样的工作部件。

图2示出了可供电机10使用的示例性接地装置50。然而，接地装置50可供任意合适尺寸或类型的电机使用。图3是接地装置50的分解图。接地装置50总体而言包括线芯52、多条半导电或导电的纤维54、连接部件56、夹固部件58和紧固件60。在该示例性实施例中，接地装置50联接和/或接地到电机10的静止部件如联接到壳体16的轴承盖62。或者，接地装置50可联接到机器10的使接地装置50能够如本文中所述工作的任意静止部件。例如，接地装置50可联接到电动机托架(未示出)、电动机底座(未示出)、壳体16和/或定子芯28。

在该示例性实施例中，线芯52是包括第一端64和第二端66的导电线。然而，线芯52可由使接地装置50能够如本文中所述工作的任意合适的导电材料制成。例如，线芯52可由钢、铜、黄铜和/或其它金属或复合材料制成。连接部件56联接到线芯的第一端64，并且夹固部件58在线芯的第一端64和第二端66之间联接到线芯52。在该示例性实施例中，紧固件60延伸穿过连接部件56和夹固部件58，以将连接部件56和夹固部件58联接到轴承盖62。虽然紧固件60被图示为螺钉，但可使用任意合适的硬件来将连接部件56和夹固部件58联接到轴承盖62和/或机器10的任意部分。如本文中所用，合适的硬件是指螺母、螺栓、垫圈、螺钉、自攻螺钉、焊件或任意其它合适的用于为了本文中公开的目的而将相应部件紧固在一起的手段的任意组合。此外，虽然图示了一个紧固件60，但可使用使接地装置50能够如本文中所述工作的任意数量的紧固件。

在该示例性实施例中，线芯52由柔性材料制成并且弯曲以形成环部68。连接部件56和夹固部件58经由紧固件60彼此联接，以固定线芯52的弯曲取向并限定出环部68。接地装置50可联接到壳体内部22内的电机10或联接到壳体16的外部。环部68围绕轴38的至少一部分延伸并定位成使得多条纤维54的至少一部分与轴38接触。或者，环部68绕轴38定位成使得多条纤维54的至少一部分紧邻轴，以使得轴38上的静电电荷可以向纤维54放电(即，纤维54与轴38电联接，但不与轴38直接接触)。夹固部件58可沿线芯52的长度定位在第一端64与第二端66之间，以使得环部68的尺寸可调。相应地，由于轴38的直径在不同尺寸的电机10之间可变化，故夹固部件58可定位在沿线芯52的长度的任意位置，以限定出形成在轴38周围的尺寸合适的环部68。因此，接地装置50是可调节的，以适配不同尺寸的机器和/或轴。

在该示例性实施例中，多条纤维54的至少一部分与轴38接触。或者，纤维54的至少一部分与转子芯36的表面接触。然而，纤维54可与电机10的任意旋转部件接触。例如，纤维54可与转子端环(未示出)和/或装设于轴38上的风扇或毂(未示出)接触。在该示例性实施例中，纤维54螺旋地卷绕在线芯52上并可具有任意合适的长度。或者，纤维54能以使接地装置能够如本文中所述工作的任意合适的方式联接到线芯52。在该示例性实施例中，纤维54围绕线芯52延伸大约360°。在一替换实施例中，纤维54围绕线芯52延伸大约180°。在又一替换实施例中，纤维54围绕线芯52延伸大约60°与大约90°之间。然而，纤维54能以使接地装置52能够如本文中所述工作的任意合适的方式围绕线芯52延伸。在使用期间，纤维54可由于与旋转轴38或转子芯36接触而磨损或劣化，并且线芯52可随后与电机10分离、旋转、并重新联接到电机以使得纤维54的未破损部分定位成与轴38和/或转子芯36接触。当在初始安装在电机10上之后一些纤维54未与轴38接触时，这延长了接地装置50的使用寿命。

在该示例性实施例中，纤维54是包括导电涂层如铜的耐腐蚀丙烯酸纤维。或者，纤维54由使接地装置50能够如本文中所述工作的任意合适的导电或半导电材料制成。例如，纤维54可由铜和/或碳纤维制成。

在该示例性实施例中，连接部件56由导电材料制成并联接到线芯的第一端64。相应地，连接部件56有利于将线芯52与电机10的电接地的轴承盖62或其它构件电联接。

在该示例性实施例中，接地装置50还可包括构造成将线芯52和纤维54的至少一部分偏压向轴38和/或转子芯36并与之接触的拉紧部件70。因此，即使在电机10的运转期间纤维54磨损或线芯52移动，拉紧部件70也维持纤维54与轴38和/或转子芯36之间的电连接。在该示例性实施例中，拉紧部件70是弹簧。或者，拉紧部件70可以是使接地装置50能够如本文中所述工作的任意偏压装置。拉紧部件70包括联接到连接部件56和/或紧固件60的第一端72和联接到线性环部68的第二端74。或者，拉紧部件的第一端72和第二端74可在能够将线芯52和/或纤维54偏压向轴38和/或转子芯36的任意位置联接到接地装置50。

在安装期间，接地装置50在使接地装置50能够将电荷从轴38放出到壳体16和/或大地的电机10上的任意合适的位置联接到电机10。与电机必须被加工并与接地装置配合的某些已知的接地装置不一样，接地装置50易于联接到电机10。一些情况下，电机必须被送到不同设备以进行加工和安装，这是耗时的并且在电机非常大的情况下可能很困难。相比之下，可使用手钻容易地在轴承盖62中形成内孔(未示出)并且接地装置50使用紧固件60联接到轴承盖62。相应地，接地装置50快速且容易联接到电机10，由此大幅减少安装时间和成本。另外，如本文中所述，接地装置50可快速和容易地进行调节以适配不同尺寸的轴38或电机部件。

在电机10的使用期间，轴38上可能会产生静电电荷。接地装置50联接到电机10的构件如轴承盖62，以使得线芯52和/或纤维54与轴38和/或转子芯36接触。导电的线芯52和纤维54有利于经线芯52从轴38和/或转子芯36放出静电电荷并经由连接部件56和/或紧固件60放出到轴承盖62。轴承盖62可电接地并将静电电荷有效地从电机10传出到大地。

本文中描述了组装电机10的示例性方法。提供壳体16并且将轴38可旋转地联接到壳体16。将转子芯36联接到轴38并且将定子芯28联接到壳体16。将接地装置50联接到轴承盖62、电动机托架42、壳体16和定子芯28中的至少一者，以使得线芯52和/或纤维54的至少一部分与轴38和/或转子芯36接触。例如，将连接部件56联接到线芯的第一端64并且将夹固部件58在第一端64与第二端66之间联接到线芯52。使用紧固件60将连接部件56和夹固部件58联接到轴承盖62，以使得在轴38周围形成环部68。另外，将拉紧部件70联接到接地装置50，以将线芯52和/或纤维54偏压向轴38并与轴38接触。

本文提供了用于使电机的轴上的静电电荷接地的系统和方法。该系统包括可联接到电机的柔性且可调的接地装置。该装置包括线芯和将静电电荷从电机放出到大地的多条导电纤维。该系统简单、廉价并且可快速和容易地安装在各种尺寸的电机上。

此书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言有非实质性区别的等同结构元件，则此类其它示例意图处在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于具有可旋转轴的电机的接地装置，所述接地装置包括：

线芯，所述线芯具有第一端和第二端；

多条导电纤维，所述多条导电纤维联接到所述线芯并自其延伸，其中所述线芯构造成在所述多条导电纤维的至少一部分与所述轴接触以使得所述轴上的静电电荷经所述接地装置被引导到大地的状态下联接到所述电机；

连接部件，所述连接部件联接到所述线芯的第一端；

夹固部件，所述夹固部件在所述第一端与所述第二端之间联接到所述线芯；以及

紧固件，所述紧固件构造成将所述连接部件和所述夹固部件联接到所述电机。

2.根据权利要求1所述的接地装置，其中，所述多条导电纤维大致螺旋地卷绕在所述线芯上。

3.根据权利要求1所述的接地装置，其中，所述线芯包括环部，所述环部构造成围绕所述轴延伸以使得所述多条导电纤维的至少一部分与所述轴接触。

4.根据权利要求1所述的接地装置，其中，所述线芯是柔性的。

5.根据权利要求1所述的接地装置，其中，所述多条导电纤维是丙烯酸纤维、铜纤维和碳纤维中的至少一者。

6.一种电机，包括：

壳体；

轴，所述轴可旋转地联接到所述壳体；

转子，所述转子联接到所述轴；

定子，所述定子联接到所述壳体；和

接地装置，所述接地装置通过所述壳体和所述定子中的至少一者导电地联接到大地，所述接地装置包括：

线芯，所述线芯具有第一端和第二端；和

多条导电纤维，所述多条导电纤维联接到所述线芯并自其延伸，其中所述多条导电纤维的至少一部分与所述轴和所述转子中的至少一者接触，以使得所述轴上的静电电荷被引导到大地；

连接部件，所述连接部件联接到所述线芯的第一端；

夹固部件，所述夹固部件在所述第一端与所述第二端之间联接到所述线芯；以及

紧固件，所述紧固件构造成将所述连接部件和所述夹固部件联接到所述电机。

7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述多条导电纤维大致螺旋地卷绕在所述线芯上。

8.根据权利要求6所述的电机，其中，所述壳体包括轴承盖和电动机托架中的至少一者，所述接地装置联接到所述轴承盖和所述电动机托架中的至少一者。

9.根据权利要求6所述的电机，其中，所述线芯包括环部，所述环部构造成围绕所述轴延伸以使得所述多条导电纤维的至少一部分与所述轴接触，其中所述环部的尺寸可通过调节所述夹固部件与所述线芯之间的所述联接的位置来调节，所述环部的尺寸是可调的以适配不同尺寸的轴。

10.根据权利要求6所述的电机，还包括联接到所述线芯的拉紧装置，所述拉紧装置构造成将所述线芯的至少一部分偏压向所述轴以维持所述多条导电纤维的至少一部分与所述轴之间的接触。