CN109638587B - 轴接地环和用于轴接地环的放电体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴接地环，用于将感应电压或电荷从第一机器部件导出到第二机器元件中。轴接地环具有由导电材料制成的壳体，该壳体与一个机器元件导电连接并且与至少一个环形的放电体处于导电连接。诉讼湖环形放电体至少部分地由导电材料构成并且与另一个机器元件处于导电连接。放电体具有环形部段，多个能弹性变形的、片状的、具有不同长度的部段从环形部段上突出。在轴接地环的安装状态中，不同长度的部段在轴上形成不同的行进轨迹。因此，放电体和轴之间的接触面明显提高，从而确保了特别好地导出电压或电荷。

Description

轴接地环和用于轴接地环的放电体

技术领域

本发明涉及一种轴接地环，以及一种用于轴接地环的放电体。

背景技术

电动机在驱动轴上感应产生变频干扰电压。这种干扰电压主要会破坏发动机支承结构或导致出现涉及EMV(电磁适应性)的问题，例如对无线电接收的干扰。轴电流导致在工作面和发动机支承结构的轴承滚珠上产生小的熔坑，所述熔坑会导致轴承工作面随着时间推移而被穿透/缩进，并且最终导致发动机支承结构失效。

为了从电动机轴导出电荷或电压，已知轴接地环(EP 1 872 463 B1)，所述轴接地环具有作为放电元件的丝线，所述丝线固定在两个板件之间并且沿径向向内突出于所述板件。所述板件和丝线由环形的壳体容纳，所述壳体与接地的壳体导电连接。采用导电的丝线要求复杂且相应昂贵地制造轴接地环。此外，存在这样的风险，即，所述丝线发生松脱并导致污染并且可能损坏整个系统，甚至会造成系统完全失效。轴的旋转方向变化同样是有问题的，因为丝线只能通过适当的调节来困难地适应旋转方向反转。

此外还已知这样的轴接地环(DE 10 2016 010 926 A1)，其中放电元件通过盘形的、由导电材料制成的放电体形成。所述放电体具有能弹性弯曲的边缘区域，放电体以所述边缘区域与电动机轴导电连接。

发明内容

本发明的目的是，这样构成所述类型的轴接地环和所述类型的放电体，使得感应电压或电荷从轴的导出得到改善。

所述目的根通过据本发明的轴接地环来实现，所述轴接地环用于将感应电压或电荷从旋转的第一机器元件导出到静止的第二机器元件中，所述轴接地环具有环形的由导电材料构成的壳体，所述壳体与一个机器元件导电连接并且与至少一个环形的放电体处于导电连接中，所述放电体至少部分地由导电材料制成并且与另一个机器元件处于导电连接中，根据本发明设定，所述放电体具有环形部段，多个能弹性变形的、片状的部段从所述环形部段突出，这些部段具有不同的长度并且在相应的机器元件上形成不同的行进轨迹。所述目的还通过用于根据本发明的轴接地环的放电体来实现，所述放电体由至少部分导电的材料制成，所述放电体具有环形部段，其中，多个能弹性变形的、片状的、具有不同长度的部段从所述环形部段突出。

根据本发明的轴接地环具有放电体，所述放电体具有环形部段，多个可弹性变形的、片状的、具有不同长度的部段从所述环形部段突出。在轴接地环的安装状态下，不同长度的部段在轴上形成不同的行进轨迹。通过不同长度的部段，放电体和轴之间的接触表面明显增大，由此确保了特别好地导出电压或电荷。如果放电体例如具有两种不同长度的部段，则以相应增加的接触面形成两种在轴上的行进轨迹。此时与旋转的轴的面接触明显增大。多轨迹的轴接触使得在相应行进轨迹的对应工作面上出现较少的磨损，并且实现了构件较长的耐久性。由于所述部段被分配给不同的行进轨迹，因此每个行进轨迹的发热也相应地较低。不同的行进轨迹还长期确保实现更好地导出感应电压或电荷。

使用具有不同长度的部段带来了这样的优点，即，这些部段可以构造为，使得这些部段以不同大小的压紧力贴靠在轴上。

不同长度的部段有利地在环形部段的圆周上均匀分布地设置。由此实现了在放电体或轴的圆周上均匀地导出电压或电荷。

在一个简单的实施形式中，不同长度的部段交替地相继设置。因此，可以在周向上相继交替地设置一个长部段、一个短部段、一个长部段，以此类推。

但是也可以例如在周向上相继地设置两个长部段、一个短部段、两个长部段、一个短部段，以此类推。

最后，放电体也可以构造成，使得不同长度的部段不是在圆周上均匀分布地设置。

不同长度的部段的均匀分布简化了放电体的制造。

在有利的第一实施形式中，所述部段以至少两种不同的长度存在。但是，放电体的部段也可以具有多于两种不同的长度。此时在轴上也形成相应数量的行进轨迹。

当具有相应相同长度的部段设计成彼此相同时，则实现了经济地且简单地制造放电体并且实现了均匀地导出电压或电荷。

不同长度的部段有利地沿径向从所述环形部段突出。

当环形部段和部段彼此一体地构成时，在同时得到良好的放电体特性情况下，可以实现简单且经济地制造轴接地环。

放电体有利地构造成，不同长度的部段在轴接地环的安装状态下以及在未安装的、即放电体未变形的状态下都彼此间隔开。这确保了在安装轴接地环时，不同长度的部段可以不受彼此妨碍地弹性变形。

在一个优选实施形式中，放电体由导电的聚四氟乙烯(PTFE)构成。导电性通过PTFE中相应导电的填料实现。

附加地存在这样的可能性，即用导电涂层完全包围放电体，所述涂层例如是银涂料。

在使用这种导电涂层时，放电体本身也可以由本身不导电或导电性差的材料组成。对于这种情况，放电体可以例如由多氟烃，特别是PTFE组成。

导电涂层也可以是能导电的膜，这种膜低成本的构件。所述膜可以是例如铜箔。这种薄膜仅具有小的厚度，例如仅约0.03mm。这种能导电的膜与放电体的连接可以以任何适当的方式进行，例如通过适当的粘合剂。

为了在安装状态下使不同长度的放电体可以可靠地弹性弯曲，有利的是，至少一部分部段设有铰链。这确保了相应的放电体能以必要的程度弹性变形。

放电体的所有部段都有利地设有这种铰链。

该铰链有利地由横截面弱化部形成，所述横截面弱化部可以例如通过冲压或车削过程制造。

在一个简单的实施形式中，不同长度的部段具有大致矩形的轮廓形状。

在另一个实施形式中，不同长度的部段也可以具有大致T形的轮廓。

此外，放电体也可以设计成，使得放电体的不同长度的部段具有不同的轮廓形状。这样，例如长部段可以具有T形轮廓，而短部段可以具有矩形轮廓，或者相反。当然，所述部段也可以具有其他适合的轮廓形状。

对于T形的轮廓形状，放电体具有在放电体的周向上延伸的翼板。

如果短的T形部段在长的T形部段之间设置成，使得相邻的长部段的翼板覆盖短部段的翼板，则会在放电体具有紧凑结构的同时实现良好的放电和大的接触面。

轴接地环基本上可以设置在两个安装状态中。在一个安装状态中，不同长度的部段在弹性变形的情况下贴靠在轴上。此时轴接地环的环形壳体与放电的机器元件、例如发动机支承结构的壳体导电连接。

在另一个安装状态中，轴接地环的导电壳体不可相对旋转地安装在轴上，而不同长度的部段导电地贴靠在机器构件的壳体上。

本申请的主题还由在附图和说明书中公开的所有信息和特征得出。这些信息和特征只要其单独或组合地相对于现有技术是新的，则仍作为本发明的实质性内容被要求保护。

附图说明

参考两个在附图中示出的实施形式来详细说明本发明。

其中：

图1示出根据本发明的轴接地环的根据本发明的放电体的第一实施形式，

图2示出根据本发明的轴接地环的根据本发明的放电体的第二实施形式，

图3放大地示出根据本发明的轴接地环的半剖视图。

具体实施方式

已知的是，逆变器驱动的交流电动机在电动机轴1(图3)上感应生成有害电压。如果电压超过轴承中润滑剂的电阻，则电压通过轴承放电，由此轴承会强烈地受载且在长时间使用时会发生损坏。利用轴接地环能将在电动机轴1中感应生成的有害电压可靠地导出，使得电压不再通过轴承放电。

轴接地环不仅可以在电机中使用，还可以例如在变速箱中使用。通常，轴接地环用在应从轴导出感应电压、电流或电荷的位置。

轴接地环具有外部的由导电材料构成的形成壳体的夹紧环2，所述夹紧环在轴向剖面中具有L形的横截面。夹紧环2包围内夹紧环3，所述内夹紧环同样由导电材料构成并且在轴向剖面中具有L形的横截面。夹紧环2具有圆柱形的周壁4，该周壁过渡到其垂直的向内延伸的径向凸缘5中。夹紧环3同样具有圆柱形的周壁6，该周壁过渡到向内延伸的径向凸缘7中。两个环形凸缘5、7在中央具有用于轴1的通孔8、9。

外夹紧环2的径向凸缘5具有比内夹紧环3的径向凸缘7大的宽度。外夹紧环2的周壁4突出于内夹紧环3的周壁6。内夹紧环3以其周壁6压配合地贴靠在外夹紧环2的周壁4的内侧上。

利用有利地由金属制成的两个夹紧环2、3，轴向夹紧盘形放电体10的形式的放电元件。所述放电体由导电材料构成，优选由导电的PTFE构成。原则上，放电体10可以由任意适当的导电材料制成，利用所述材料可以将感应生成的电压从轴1导出到接地壳体11上。优选使用导电的PTFE的优点是，这种致密材料具有化学和热稳定性并且仅具有小的摩擦。在夹紧环2、3的两个径向凸缘5、7之间可靠地夹紧放电体10。

在两个径向凸缘5、7之间的区域中，放电体10可附加利用粘合剂与径向凸缘5和/或径向凸缘7相连接，该粘合剂有利地是导电的。

轴接地环以压配合装入仅示意性示出的壳体11的安装空间12中，使得外夹紧环2的周壁4有压力地贴靠在壳体11的安装空间12的内壁13上。壳体11本身接地，从而电压从轴1经由放电体10和外夹紧环2导出到接地壳体11上。

夹紧环2不一定必须压入安装空间中，而是可以例如通过横向突出的接片固定在接地的构件上。也可以将夹紧环2直接螺纹连接到接地的构件上。仅在该实施例中，所述构件是电动机外壳。电压的导出也可以通过其它相应接地的构件来实现。

环形的放电体10具有外环14，所述外环在其径向宽度的大部分上在夹紧环2、3的径向凸缘5、7之间被轴向夹紧。环14的径向外边缘15与径向凸缘5、7到夹紧环2、3的周壁4、6的过渡部隔开间距。环14沿径向向内突出于两个径向凸缘5、7。为了使放电体10能可靠地夹紧在夹紧环2、3之间，环14在其圆周以及其径向宽度上具有恒定的厚度。

部段16、17沿径向向内突出于环14，所述在径向方向上具有不同长度，并且在弹性变形的情况下支承在轴1上。部段16、17在放电体10的圆周上相继地隔开间距设置，从而所述部段在安装状态中可以不发生妨碍地相对于外环14弹性地弯曲。

因为环14沿径向向内突出于通孔8、9的边缘，部段16、17可以在轴接地环的安装状态下无阻碍地通过所述通孔8、9发生弹性变形。

由于部段16、17的弹性变形实现了，所述部段能面式地贴合在轴1上并且因此能够可靠地从轴1上导出电压。

位于部段16、17之间的缝隙18、19确保了部段16、17不会以过高的力支承在轴1上。部段16、17和缝隙18、19构造成，部段16、17一方面以足够的径向力而贴合在轴1上，但另一方面又仅以这样的力贴合，使得部段16、17在与轴1的接触区域中磨损尽可能小。

将导电的PTFE用于放电体10的优点是，这种材料具有所谓的记忆效应。这使得，优选弹性变形的部段16、17即使其不仅是弹性弯曲，也倾向于再次返回其初始状态。由此产生复位力，这种复位力抵消了部段16、17的可能的磨损，并且由此确保了在使用期限内与轴1恒定的可靠接触。

由导电的PTFE构成的放电体10也允许改变轴1的旋转方向。当轴1的旋转方向反转时，部段16、17不会发生竖起(Aufstellen)。

由于部段16、17在径向方向上的长度不同，因此所述部段也在两个不同的位置处贴靠在轴1上。这会在轴1上产生两个不同的行进轨迹20、21，根据部段16、17的径向长度，所述行进轨迹相互间隔开轴向间距。

在根据图3的实施例中，行进轨迹20比行进轨迹21宽。根据部段16、17的设计，由所述部段产生的行进轨迹20、21也可以同样宽。同样，行进轨迹20也可以比行进轨迹21窄。

在根据图1的实施形式中，部段16、17分别都设计成T形的。

部段16具有从径向延伸的底脚23伸出的翼板22。翼板22在放电体10的周向上以同样的距离突出于底脚23。翼板22的外侧24围绕放电体10的轴线延伸地弯曲。

翼板22的径向厚度例如小于底脚23在周向上测量的宽度。此外，在径向方向上，底脚23宽于翼板22。由此，底脚23使部段16具有足够的刚性，同时较薄的翼板22在安装状态中确保了可靠地贴靠在轴1上并因此确保了从轴1上可靠地导出电压。

底脚23将位于径向内侧的翼板22与位于径向外侧的在放电体10的周向上同样突出于底脚23的翼板25相连接。但是，径向内侧的翼板22在周向上长于外侧的翼板25。

在翼板25到闭合的环部段14中的过渡部上，翼板25为了形成铰链26设有材料减弱部，该材料减弱部在翼板25的整个周向长度上延伸。这个横截面减弱部可以通过冲压或车削过程来实现。

通过铰链26确保了部段16可以可靠地弹性弯曲。利用铰链26也可以调整部段16或其翼板22在轴1上的压紧力。

如果内侧翼板26沿周向测量的宽度较小，则可以省略用于形成铰链26的冲压/车削过程。

部段16沿放电体10的周向设置成，使得该部段在放电体未变形时彼此之间仅具有小的间距，所述间距由缝隙19的宽度来决定。如果部段16在安装状态下产生弹性变形，则沿周向相邻的部段16之间的间距相应地增加。由于在所示实施例中部段16的翼板22在周向上以较小的间距相继地设置，轴1上的电压得以可靠地导出。

较短的部段17位于相邻的较长的部段16之间。部段17构造成T形的并且具有翼板27，所述翼板从沿径向向内延伸的底脚28伸出。与部段16不同，部段17的底脚28径向连接到放电体10的闭合的环14上。在从底脚28进入到环14的过渡部处设置有铰链29，所述铰链在该实施例中通过在该区域中底脚28的横截面减弱部形成。横截面减弱部可以通过冲压或车削过程制成。如果底脚28在放电体10的周向上仅具有较小的宽度和/或放电体10具有较小的厚度，则可以省去所述冲压/车削过程。

部段17的翼板27伸入到两个相邻的较长部段16的内翼板22和外翼板25之间的区域中。为了使两个部段16、17在轴接地环的安装状态下可以可靠地弹性弯曲，两个部段16、17在其周边上通过缝隙18和19相互分开。

部段17的底脚28位于相邻部段16的外翼板25之间的区域中。

部段17的翼板27在放电体10的周向上比部段16的径向内翼板22短。底脚28在周向上比部段16的底脚23宽。

由于较长部段16的底脚23位于较短部段17的相邻翼板27之间，与较长部段16的翼板22相比，翼板27在放电体10的周向上相互之间具有更大的间距。由于较短部段17的T形确保了，通过较短的部段17也能可靠地从轴1上导出电压。

在该实施例中，由于不同长度的部段16、17在行进轨迹20、21上产生双两轨迹的轴接触。由于这种多轨迹的轴接触，在部段16、17和轴1之间得到增大的接触面。基于所述T形，对于每个部段16、17也得到较大的面接触，因为所述部段是以翼板22、27贴靠在轴1上。这种放电体确保长期良好地从轴1上导出电压。

在所述的实施形式中，部段16构造为彼此相同的。此外，不同长度的部段16、17交替相继设置。

在另一个设计方案中，可以在周向上相继设置相同长度的部段16或17。例如，可以在放电体10的圆周上设置三个长部段16，此后接着设置三个短部段17，以此类推。相继设置的分别具有相同长度的部段16、17的数量也是可以变化的。通过这种方式，轴接地环可以最佳地适应所设定的应用场合。

部段16、17分别沿径向从外环14向内延伸。

在根据图2的放电体10中，不同长度的部段16、17从外部的闭合环14出发同样沿径向向内延伸。部段16、17构造成大致为矩形的舌片，这些舌片间隔地在放电体10的周向上相继地交替地设置。因此短部段17分别位于相邻的长部段16之间。部段16、17通过径向延伸的缝隙30彼此分开，使得部段16、17在轴接地环的安装状态下可以毫无问题地弹性弯曲。

舌形的部段16、17也可设置有铰链26、29，以便使部段16、17易于弹性变形，并且特别是也以便影响部段16、17在轴1上的压紧力。铰链26、29可以与在前面实施形式中一样通过冲压或车削过程来制造。如果部段16、17在周向上仅具有小的宽度，这种通过冲压/车削过程实现的用于形成铰链26，29的横截面减弱部可以省去。此时部段16、17也与在前面实施形式中一样可以容易地弹性弯曲。

与在前面的示例性实施例中一样，在放电体10的圆周上，长部段和短部段16、17的分布是可以变化的。

两个不同长度的部段16、17可以实现根据图1所述的多轨迹轴接触。其优点是，每个行进轨迹20、21仅出现小的发热。此外，通过这种两轨迹的轴接触可以实现长期良好的放电。

所述实施形式的不同长度的部段16、17还使得，部段16、17可以在轴1上产生的不同大小的压紧力。这样，例如与较短的部段17相比，较长的部段16可以以更小的径向力贴合在轴1上。

放电体10可以设计成，使得放电体具有两种以上不同长度的部段16、17。此时，在轴1上就形成两个以上的轨迹20、21，这些轨迹通过放电体10弹性弯曲的部段与轴1的接触形成。在这种多轨迹的设计中，部段和轴1之间的面接触再次增大，使得轴1上电压的导出可以得到显著的改善。

有利地用于放电体10的PTFE盘具有这样的厚度，所述厚度优选在0.3/0.4mm和约1mm的范围内。如果部段16、17设置有铰链26、29，则铰链可以通过冲压过程，但是例如也可以通过车削过程来设置。在铰链26、29的区域中，放电体10例如可以具有这样的厚度，该厚度略大于放电体10厚度的一半。

放电体10可以由导电材料涂层完全包裹。这种材料例如是银涂料，银涂料可以牢固地永久性地施加。例如也可以使用导电的膜作为覆层，例如铜箔，所述膜例如可以是粘贴的。

由于这种涂层，放电体10的材料本身不必是导电的。然而，有利的是，放电体也由导电材料制成，优选由所述导电的PTFE制成。

轴接地环也可以构造为，夹紧环2以其周壁4固定地配合在轴1上，并且部段16、17在弹性变形情况下贴靠在接地壳体11上。

在两个实施形式中，部段16、17都可以例如通过激光切割、冲压和类似工艺制成。

Claims (17)

1.轴接地环，用于将感应电压或电荷从旋转的第一机器元件(1)导出到静止的第二机器元件中，所述轴接地环具有环形的由导电材料构成的壳体，所述壳体与一个机器元件导电连接并且与至少一个环形的放电体处于导电连接中，所述放电体至少部分地由导电材料制成并且与另一个机器元件处于导电连接中，其特征在于，所述放电体(10)具有环形部段(14)，多个能弹性变形的、片状的部段(16、17)从所述环形部段突出，这些部段沿径向具有不同的长度并且在安装状态下在相同的相应机器元件(1、11)上形成不同的行进轨迹。

2.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，各所述部段(16、17)在环形部段(14)的圆周上均匀分布地设置。

3.根据权利要求1或2所述的轴接地环，其特征在于，以至少两种不同的长度存在的、不同长度的所述部段(16、17)交替地相继设置。

4.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，具有相等长度的部段(16、17)是彼此相同的。

5.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，所述部段(16、17)沿径向从所述环形部段(14)突出。

6.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，所述环形部段(14)和所述部段(16、17)彼此一体地构成。

7.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，所述部段(16、17)在未变形的状态下彼此隔开间距。

8.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，放电体(10)由导电的PTFE组成。

9.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，至少一部分所述部段(16、17)设有铰链(26、29)，所述铰链(26、29)通过横截面减弱部构成。

10.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，所述部段(16、17)具有大致矩形或大致T形的形状。

11.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，不同长度的所述部段(16、17)具有不同的轮廓形状。

12.根据权利要求10所述的轴接地环，其特征在于，T形的部段(16、17)具有沿所述环形部段(14)的周向延伸的翼板(22、27)。

13.根据权利要求12所述的轴接地环，其特征在于，短的T形部段(17)这样处于长的T形部段(16)之间，使得短的T形部段(17)的翼板(27)由相邻的长的T形部段(16)的翼板(22)沿径向覆盖。

14.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，放电体(10)由不导电的材料制成并设有导电涂层。

15.根据权利要求1所述的轴接地环，其特征在于，所述旋转的第一机器元件(1)是轴。

16.用于根据权利要求1至15中任一项所述的轴接地环的放电体，所述放电体由至少部分导电的材料制成，所述放电体具有环形部段，其特征在于，为了在相同的机器元件(1、11)上形成不同的行进轨迹，多个能弹性变形的、片状的、沿径向具有不同长度的部段(16、17)从所述环形部段(14)突出。

17.根据权利要求16所述的放电体，其特征在于，所述放电体根据权利要求2至15中的任一项构成。

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