CN116598858A - 接地刷组件 - Google Patents

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Abstract

一种接地刷组件包括接地刷(30)和安装板(40)。所述安装板(40)包括径向主体(42)以及用于在轴向上和在径向上保持所述刷(30)的多个舌(44)，所述多个舌(44)从所述主体(42)延伸并且在周向方向上彼此间隔开。所述安装板(40)还包括多个定心凸片(46)，所述多个定心凸片(46)从所述主体(42)延伸，并且相对于所述舌(44)至少部分地在径向上向外偏移。

Description

接地刷组件
技术领域
本发明涉及用于控制在电动马达或电动机器(electric motors or machines)中产生的轴电流的接地装置的领域，特别是涉及接地刷组件。
背景技术
在电动马达或电动机器中，至少一个滚动轴承安装在电动马达或电动机器的座(/壳体)(housing)与旋转轴之间以支撑该旋转轴。
在操作(/工作)(operation)时，随着轴旋转，在所述轴与电动马达或电动机器的座之间可能出现电势差(/电位差)，这使得在滚动轴承的内圈(固定到轴)与外圈(固定到座)之间产生电流。
流过滚动轴承的组件的电流可能会损坏这些组件，特别是滚动元件以及形成在内圈和外圈上的滚道。放电还可能会产生振动。
为了弥补这些缺点，已知通过使用包括导电纤维的接地刷来将旋转轴接地(earthor ground)。接地刷通常安装在电动马达的座的孔中，使得纤维的自由端与旋转轴的外表面径向接触。
凭借纤维的导电性，刷与电动马达的座保持在相同的电势下。滚动轴承的内圈和外圈也处于相同的电势，这减少或甚至消除通过滚动轴承的有问题的放电。
然而，必须制造用于电动马达的旋转轴和座的每种形状和尺寸的接地刷。
文献US-A1-2021/0021180公开了一种接地刷组件，该接地刷组件包括：接地刷，包括多条导电纤维；以及环形安装板，设置有用于在径向上和在轴向上保持接地刷的多个舌(tongues)，并且设置有在径向上围绕所述刷和舌的环形外凸缘。舌通过安装板的塑性变形形成。
然而，这种接地刷组件不适用于在座(/壳体)与旋转轴之间具有小的径向间隔(/空间)(space)的电动马达。
具体地，利用该文献中的解决方案，随着电动马达的座的孔与旋转轴的外表面之间的径向距离减小，变得更难以形成安装板的保持舌。
应理解，需要提出一种接地刷组件，该接地刷组件可以适应于电动马达中使用的轴和座的直径的变化，同时适用于在座与旋转轴之间具有小的径向间隔的电动马达。
发明内容
本发明涉及一种接地刷组件，所述接地刷组件包括接地刷和刷的安装板，刷的安装板被构造为在轴向上和在径向上保持所述刷。
刷包括支撑件(/支撑部)和多条导电纤维，多条导电纤维安装在所述支撑件中。
安装板包括主体以及用于在轴向上和在径向上保持所述刷的多个舌(tongues)，所述多个舌从所述主体延伸并且在周向方向上彼此间隔开。
根据总体特征，安装板还包括从主体延伸的多个定心凸片(/凸舌/片)(tabs)。
定心凸片(centring tabs)在周向方向上彼此间隔开，并且相对于舌至少部分地在径向上向外偏移(offset)。
每个定心凸片设置有从主体向外延伸的连接部分，并且设置有定心部分，定心部分从连接部分至少在轴向上延伸，并且局部地围绕接地刷的支撑件，同时在径向上与所述支撑件保持分离。所述定心部分在周向方向上由自由的正面(/前向面)(front faces)界定。
因此，凸片的定心部分独立于安装板的保持舌和主体。在凸片的定心部分的正面与保持舌和主体之间在周向方向上没有连接。
凸片的定心部分限定安装板的外径。
该解决方案使得：无论电动马达的座的孔与旋转轴的外表面之间(组件用于安装在它们之间)存在的径向距离如何，都可以具有通用(universal)设计。
同一类型的接地刷可以通过调整安装板的定心凸片的径向尺寸而适用于各种外径。
此外，鉴于与传统安装板的情况下的环形外凸缘相比凸片的更柔性(/灵活/易弯曲/柔韧)(flexible)的属性，具有定心凸片的安装板的设计使得可以简化在相关联的电动马达的座的孔中的安装。
优选地，安装板的每个定心凸片的连接部分从主体的圆柱形外表面向外延伸。
在一个实施方式中，连接部分从主体的圆柱形外表面在径向上向外延伸。连接部分可以仅在径向上延伸。作为另一种选择，连接部分可以既在径向上又在轴向上延伸，也就是说，倾斜地延伸。
安装板的每个定心凸片的定心部分可以从径向部分的大直径边缘延伸。这有利于安装板的制造，特别是当安装板通过切割和冲压(stamping)生产时。
有利的是，安装板的每个定心凸片的定心部分倾斜地向外延伸。这还增加了定心凸片在径向方向上的柔性属性，并且还有利于将安装板安装在相关联的电动马达的座的孔中。此外，这减小了在安装期间可能在每个定心凸片的径向部分和定心部分之间的连接区域中产生的应力。
作为另一种选择，还可以规定安装板的每个定心凸片的定心部分仅在轴向上延伸。
根据一个特定设计，安装板的定心凸片中的至少一个定心凸片的定心部分通过折叠边沿(/缘部)(rim)在保持舌的相对侧在径向上向外延伸。
该设计通过以下方式确保组件在相关联的电动马达的座的内部的良好轴向定位：在座的孔中设置槽或肩部，该折叠边沿抵接(/邻接抵靠)(abut against)该槽或肩部。
当实施该特定设计时，安装板的仅一个定心凸片可以设置有折叠边沿。作为另一种选择，若干凸片或所有定心凸片可以配备有所述折叠边沿(folded rim)。
在一个实施方式中，安装板的定心凸片从舌侧在轴向上延伸。作为另一种选择，定心凸片可以从舌的相对侧在轴向上延伸。
在一个特定实施方式中，安装板的每个定心凸片的根部(root)在周向方向上位于两个连续的保持舌之间。
在一个实施方式中，在安装板的每个定心凸片与每个相邻的保持舌之间形成有周向间隔。在这种情况下，安装板的定心凸片和舌从同一侧在轴向上延伸。
安装板的每个保持舌可以从主体的圆柱形外表面在轴向上延伸。
安装板的主体可以包括界定所述主体的轴向厚度的两个相对的正面。
保持舌和定心凸片相对于主体的这些正面中的一个正面突出。有利的是，保持舌在轴向上保持轴向抵接主体的所述正面的刷的支撑件。
在一个实施方式中，保持舌的数量与定心凸片的数量相同，每个舌能够布置在两个相邻的区段(/部分)(segments)之间。作为另一种选择，保持舌的数量与定心凸片的数量不同。
优选的是，安装板的主体是环形的。作为另一种选择，主体可以在其圆周上的点处开口(/敞开)(open)。
安装板可以由导电材料制成。
本发明还涉及一种电动机器或电动马达，所述电动机器或电动马达包括座、轴和至少一个如上所述的接地刷组件，至少一个接地刷组件在径向上安装在座与轴之间，并且与所述轴径向接触，特别是通过刷的导电纤维的自由端与所述轴径向接触。
附图说明
通过研究通过非限制性示例的方式给出并由附图示出的实施方式的详细描述，将更好地理解本发明，在附图中：
图1是在径向上安装在电动马达的座与旋转轴之间的接地刷组件的轴向截面图，
图2是根据本发明的第一示例性实施方式的接地刷组件的立体图，
图3是图2中的接地刷组件的前视图(/正视图)，
图4是沿着图3中的线IV-IV的截面图，
图5是沿着图3中的线V-V的截面图，
图6是根据本发明的第二示例性实施方式的接地刷组件的立体图，
图7是图6中的接地刷组件的前视图，
图8是沿着图7中的线VIII-VIII的截面图，
图9是沿着图7中的线IX-IX的截面图，
图10是根据本发明的第三示例性实施方式的接地刷组件的立体图，
图11是图10中的接地刷组件的前视图，
图12是沿着图11中的线XII-XII的截面图，
图13是沿着图11中的线XIII-XIII的截面图，以及
图14是根据本发明的第四示例性实施方式的接地刷组件的安装板的局部截面图。
具体实施方式
图1以轴向截面示出了电动马达或电动机器(/电动马达或电机)(electric motoror machine)10的一部分，电动马达或电动机器10包括固定的座(/壳体)(housing)12、具有轴线X-X的旋转轴14，该旋转轴在径向上由滚动轴承16支撑。在这种情况下，轴承是球型式的。作为另一种选择，可以提供其他滚动元件或轴颈轴承(/滑动轴承)(journal bearing)。
马达10还包括接地刷组件20，接地刷组件20在径向上安装在座12的孔12a与旋转轴14的圆柱形外表面14a之间。
接地刷组件20用于通过将在马达运行时累积在马达的轴14上的电荷传递到座(/壳体)(housing)12来连续地消散该电荷。
如图2和图3所示，接地刷组件20具有大致环形的形状。组件20包括接地刷(earthing brush)30和刷的安装板40，刷的安装板40被构造为在轴向上和在径向上保持所述刷30。
刷30包括用于绕着马达的旋转轴的多条导电的独立(/个体)(individual)纤维31。导电纤维31可以由碳、不锈钢、导电塑料(诸如，由丙烯酸或尼龙制成的纤维)制成。
刷30还包括保持或支撑构件32，导电纤维31安装在该保持或支撑构件32的内部。在所示出的示例性实施方式中，支撑件(/支撑部)32是开口环(/开环)(open ring)的形式。
如图4中更清楚地示出的，支撑件32包括环形轴向部分32a和两个环形侧向部分32b、32c，两个环形侧向部分32b、32c在径向上向内延伸以夹持导电纤维31。轴向部分32a和两个侧向部分32b、32c界定出通道，该通道在径向上在内侧开口并且导电纤维31的一端位于该通道的内部中。
在所示出的示例中，侧向部分32b、32c从轴向部分32a倾斜地向内延伸。作为变型，侧向部分32b、32c可以在径向上延伸。在所示出的示例中，导电纤维31绕着支撑件32的连接线33弯曲。
导电纤维31的自由末端(/远端)(distal end)用于与马达的旋转轴的外表面径向接触。
如图2和图3所示，刷30呈开口环的形式，具有在周向上与第二端间隔开的第一端以及在周向上与第一端相对的第二端。刷30的两端之间的这种周向间隔允许刷适用于马达的轴的不同直径。
通常，刷30的第一端和第二端不彼此附接，而是可以彼此接触。作为变型，还可以将刷30的第一端和第二端彼此附接。
刷的安装板40包括环形径向主体42和从主体42延伸的多个舌(tongues)44，多个舌44用于在轴向上和在径向上保持刷30。
如下面将更详细描述的，安装板40还包括从主体42延伸的多个安装和定心扇区(sectors)或凸片(/凸舌/片)(tabs)46。
再次参照图4，主体42包括界定所述主体的轴向厚度的两个相对的正面(/前向面)(front faces)42a、42b。主体42还包括圆柱形孔42c以及在径向上与孔相对的圆柱形轴向外表面42d(图2)。
每个舌44从主体的圆柱形外表面42d延伸。每个舌44相对于主体的正面42b在轴向上突出。每个舌44局部地在径向上围绕刷30的支撑件32，并且与所述支撑件的轴向部分32a径向接触。接地刷30的支撑件32通过舌44保持在轴向上支承抵靠主体42的正面42b。支撑件32通过舌44保持在轴向上支承抵靠(bearing against)正面42b。舌44用于在轴向上和在径向上保持接地刷30。
每个舌44包括：轴向部分44a，从主体的圆柱形外表面42d在轴向上延伸；以及径向向内折叠部分44b，设置在轴向部分44a的自由端处。每个舌的轴向部分44a呈圆柱形部分的形式。每个舌的折叠部分44b用于在轴向上保持接地刷30。每个舌的折叠部分44b与支撑件的侧向部分32c轴向接触。在这种情况下，舌44是相同的。
如图2和图3所示，安装板40的舌44在这里在周向方向上以规则的(/等间隔的)(regular)方式彼此间隔开。作为另一种选择，可以提供(/设置)不规则的周向间隔。舌44绕着主体42在周向上分布。在所示出的示例性实施方式中，舌44的数量是六个。作为另一种选择，可以提供不同数量的舌44。
如上所述，安装板40还包括从主体42延伸的定心凸片46。凸片46从主体的圆柱形外表面42d延伸。
参照图5，每个凸片46在轴向上相对于主体的正面42b突出。每个凸片46局部地在径向上围绕刷30的支撑件32，同时与刷30的支撑件32保持分离。凸片46相对于舌44部分地在径向上向外偏移。凸片46从与舌44相同的一侧在轴向上延伸。作为另一种选择，凸片46可以从与舌44相对的一侧在轴向上延伸。在这种情况下，凸片46是相同的。
每个凸片46包括：径向部分46a，从主体42在径向上向外延伸；以及定心部分46b，从径向部分46a在轴向上延伸，并且局部地在径向上围绕支撑件32，同时在径向上与支撑件32保持分离。凸片的定心部分46b限定安装板40的外径。
每个凸片的径向部分46a形成将相关联的定心部分46b连接到主体42的连接部分。每个凸片的径向部分46a从主体42的外表面在径向上向外延伸。
定心部分46b从相关联的径向部分46a的大直径边缘在轴向上延伸。每个凸片的定心部分46b呈圆柱形部分的形式。每个凸片的定心部分46b中的孔在径向上与刷的支撑件32间隔开非零径向距离(non-zero radial distance)。凸片的定心部分46b的外表面限定安装板40的外径。在该示例性实施方式中，凸片的定心部分46b相对于舌44部分地在径向上向外偏移。
再次参照图2，每个凸片的定心部分46b包括在周向方向上界定所述定心部分的两个相对正面48、50。每个凸片的定心部分46b在周向方向上在其两个正面48、50之间以连续的方式延伸。每个定心部分46b的正面48、50是自由的。针对一个部分的每个凸片的定心部分46b与针对另一部分的主体42和舌44之间没有连接。
如图2和图3所示，凸片46在这里在周向方向上以规则的方式彼此间隔开。作为另一种选择，可以提供不规则的周向间隔。凸片46绕着主体42在周向上分布。
每个凸片46在周向方向上位于两个紧邻的舌44之间。每个凸片46在周向方向上与两个紧邻的舌44间隔开。换言之，在每个凸片46与每个紧邻的舌44之间形成有周向间隔。在周向方向上不存在将凸片46连接到相邻的舌44的部分。
在这种情况下，每个凸片46的周向尺寸大于舌44的周向尺寸。作为指示，凸片46的周向尺寸可以例如在10°与45°之间。在所示出的示例性实施方式中，凸片46的数量是六个。作为另一种选择，可以提供不同数量的凸片46。在所示出的示例性实施方式中，凸片46的数量等于舌44的数量。作为另一种选择，可以提供与舌44的数量不同的数量的多个凸片46。
在所示出的示例性实施方式中，凸片46具有基本上等于舌44的轴向尺寸。作为另一种选择，可以提供不同的轴向尺寸。
安装板40通过切割和冲压(stamping)生产。安装板40由导电材料(诸如，铝、不锈钢、青铜、铜或另一材料)制成。
在该示例性实施方式中，安装板的凸片的定心部分46b仅在轴向上延伸。
图6至图9(其中相同的元件具有相同的附图标记)所示出的示例性实施方式与前述示例的不同之处特别在于：凸片的定心部分46b倾斜地向外延伸。因此，定心部分46b既在轴向上又在径向上延伸。定心部分46b具有锥形形状。在该示例性实施方式中，凸片的定心部分46b相对于舌44整体在径向上向外偏移。
相对于前述示例，安装板的将舌44的外表面和定心部分46b的外表面分开的径向高度h增大。因此，每个凸片的径向部分46a的径向尺寸也增大。此外，在该示例中，安装板的舌44和凸片46的数量相对于前述示例增加。
图10至图13(其中相同的元件具有相同的附图标记)所示出的示例性实施方式与前述示例的主要不同之处在于：安装板的将舌44的外表面和定心部分46b的外表面分开的径向高度h增大。因此，每个凸片的径向部分46a的径向尺寸也增大。在该示例中，安装板的舌44和凸片46的数量相对于前述示例减少。
图14(其中相同的元件具有相同的附图标记)所示出的示例性实施方式与第二示例性实施方式的不同之处在于：安装板的每个凸片46包括折叠边沿(/缘部)(rim)52，折叠边沿从定心部分46b在舌44的相对侧在径向上向外延伸。每个凸片的边沿52在径向上向外延伸。每个凸片的边沿52从每个凸片的定心部分46b的自由端延伸。
安装板的凸片46的这种设计通过以下方式确保组件20在相关联的电动马达的座内的良好轴向定位：在座的孔中设置槽或肩部，凸片的边沿52抵接该槽或肩部。
根据本发明的接地刷组件易于制造，例如通过冲压制造，并且可以适用于电动马达中使用的轴和座的直径的变化，同时适用于在座与旋转轴之间具有小的径向空间的电动马达。

Claims (10)

1.一种接地刷组件(20)，包括接地刷(30)和刷的安装板(40)，所述刷(30)包括支撑件(32)和多条导电纤维(31)，所述多条导电纤维(31)安装在所述支撑件(32)中，所述安装板(40)包括主体(42)以及用于在轴向上和在径向上保持所述刷(30)的多个舌(44)，所述多个舌(44)从所述主体(42)延伸并且在周向方向上彼此间隔开，其特征在于，所述安装板(40)还包括多个定心凸片(46)，所述多个定心凸片(46)从所述主体(42)延伸，在所述周向方向上彼此间隔开，并且相对于所述舌(44)至少部分地在径向上向外偏移，每个定心凸片(46)设置有从所述主体(42)向外延伸的连接部分(46a)，并且设置有定心部分(46b)，所述定心部分(46b)从所述连接部分(46a)至少在轴向上延伸，并且局部地围绕所述接地刷(30)的支撑件(32)，同时在径向上与所述支撑件(32)保持分离，所述定心部分(46b)在所述周向方向上由自由的正面(48、50)界定。
2.根据权利要求1所述的接地刷组件，其特征在于，所述安装板的每个定心凸片(46)的连接部分(46a)从所述主体(42)的圆柱形外表面(42d)在径向上向外延伸。
3.根据权利要求1或2所述的接地刷组件，其特征在于，每个定心凸片(46)的定心部分(46b)从所述连接部分(46a)的大直径边缘延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的接地刷组件，其特征在于，每个定心凸片(46)的定心部分(46b)倾斜地向外延伸。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的接地刷组件，其特征在于，每个定心凸片(46)的定心部分(46b)仅在轴向上延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的接地刷组件，其特征在于，所述安装板的定心凸片(46)中的至少一个定心凸片的定心部分(46b)通过折叠边沿(52)在径向上向外延伸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的接地刷组件，其特征在于，所述安装板的每个定心凸片(46)的根部在所述周向方向上位于两个连续的保持舌(44)之间。
8.根据权利要求7所述的接地刷组件，其特征在于，在所述安装板的每个定心凸片(46)与每个相邻的保持舌(44)之间形成有周向间隔。
9.根据前述权利要求中任一项所述的接地刷组件，其特征在于，所述安装板的每个保持舌(44)从所述主体的圆柱形外表面(42d)在轴向上延伸。
10.一种电动马达，包括座(12)、轴(14)以及至少一个根据前述权利要求中任一项所述的接地电刷组件(20)，至少一个所述接地电刷组件(20)在径向上安装在所述座(12)与所述轴(14)之间，并且与所述轴径向接触。
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