CN117878689A - 接地刷组件 - Google Patents

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Abstract

该接地刷组件(10)包括接地刷(22)和支撑件(24)，接地刷设置有多根导电纤维(26)，支撑件包括安装部分(32)以及第一侧向凸缘和第二侧向凸缘(34、36)，导电纤维容纳在安装部分内，第一侧向凸缘和第二侧向凸缘(34、36)从安装部分(32)延伸并且在轴向上围绕导电纤维(26)装配，组件(10)包括安装板(28)，所述安装板与支撑件(24)成一体并且设置有相对于支撑件(24)的安装部分(32)在径向上向外延伸的至少一个径向部分(38)，安装板(28)的所述径向部分(38)的自由端(44)至少部分地限定所述组件(10)的外径。

Description

接地刷组件
技术领域
本发明涉及用于控制电动马达或电机(/电动马达或电动机械)(electric motorsor 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
在电动马达或电机(electric motor or machine)中，至少一个滚动轴承安装在马达或电机壳体与旋转轴之间，以支撑该轴。
在操作(/工作)(operation)期间，当轴旋转时，在轴与马达或电机壳体之间可能出现电势差，从而在与旋转轴成一体的滚动轴承内圈和与壳体成一体的外圈之间产生电流。
经过滚动轴承的组成部件(components)的电流可能损坏这些组成部件，特别是滚动元件以及内圈和外圈上的滚道。放电还可能产生振动。
为了克服这些缺点，已知使用包括导电纤维的接地刷将旋转轴接地或连接到地(earth or ground the rotating shaft)。接地刷通常安装在电动马达壳体的孔中，使得纤维的自由端与旋转轴的外表面径向接触。
由于纤维的导电性，刷与电动马达的壳体(housing)保持处于相同的电势。滚子轴承的内圈和外圈也处于相同的电势，这减少或甚至消除了通过滚子轴承的有问题的放电。
从文献US-A1-2021/0021180中已知一种接地刷组件，该接地刷组件包括接地刷和环形安装板，接地刷具有支撑件和安装在支撑件中的多根导电纤维，环形安装板具有用于在径向上和在轴向上保持接地刷支撑件的多个突片(tabs)以及在径向上围绕刷和突片的环形外凸缘(/法兰)(flange)。突片通过安装板的塑性变形而形成。
然而，当轴承在轴向上自由地安装在马达壳体内部并且通过弹簧在轴向上偏置(/偏压/施力)(biased)时，这种接地刷组件是不合适的。
本发明旨在弥补(remedy)该缺点。
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支撑件，所述接地刷设置有多根导电纤维，所述支撑件包括安装部分以及第一侧凸缘(side flange)和第二侧凸缘，所述导电纤维容纳在所述安装部分内，所述第一侧凸缘和第二侧凸缘从所述安装部分延伸并且在轴向上绕着所述导电纤维装配(fitting)。
所述组件包括安装板，所述安装板与所述支撑件成一体并且具有从所述支撑件的安装部分在径向上向外延伸的至少一个径向部分。
根据本发明的总体特征，所述安装板的所述径向部分的自由端至少部分地限定所述组件的外径。换句话说，所述安装板的径向部分不从所述径向部分的大直径边缘在轴向上或倾斜地延伸。
有利的是，所述安装板的所述径向部分仅仅(/纯粹)(purely)在径向上延伸。
在一个实施方式中，所述安装板设置有从所述径向部分开始并且从所述径向部分在轴向上突出的至少一个可弹性变形的突片(resiliently deformable tab)。
优选的是，所述突片和所述安装板形成为一体件，特别是，所述突片和所述安装板通过冲压形成为一体件。这促进(/方便了)(facilitates)接地刷组件的制造。
优选的是，所述安装板的径向部分、所述第一侧凸缘和第二侧凸缘以及所述安装部分各自具有环形形状。作为另一种选择，所述安装板的径向部分、所述第一侧凸缘和第二侧凸缘以及所述安装部分可以在小于360°的角扇区(angular sector)上延伸。
在特定的实施方式中，所述安装板和所述支撑件形成为一体件。
在另一实施方式中，所述安装板包括用于轴向和径向保持在所述支撑件上的多个突片(tabs)。在该实施方式中，所述安装板和所述支撑件是两个单独的部件(two separateparts)。
本发明还涉及一种电机或电动马达(/电动机器或马达)(electric machine ormotor)，所述电机或电动马达包括壳体(housing)、轴、在径向上安装在所述壳体与所述轴之间的如上面所限定的接地刷组件、介于所述轴与所述壳体的孔之间的至少一个轴承、与所述壳体成一体的保持部件以及至少部分地在轴向上位于所述组件的安装板的所述径向部分与所述保持部件之间的至少一个轴向偏置(/偏压/施力)(biasing)部件，所述组件的导电纤维与所述轴接触，所述安装板的所述径向部分的自由端与所述壳体的孔之间保持径向间隙(clearance)。
这种接地刷组件使得所述轴承能够在轴向上自由地安装在马达壳体内，同时通过所述组件保持积聚在轴上的电荷的耗散特性。在马达的操作(/工作)(operation)期间，电荷可以经由刷组件、轴向偏置部件和保持部件消散(dissipated)。
有利的是，所述安装板的所述径向部分安装为使得在轴向上支承抵靠(bearagainst)所述轴承的前面(front faces)中的一者。
在特定的实施方式中，所述轴向偏置部件(/轴向偏压部件/轴向施力部件)(axialbiasing means)和所述安装板的所述径向部分形成为一体件。在这种情况下，所述轴向偏置部件可以由安装板的所述突片形成。
在另一实施方式中，所述轴向偏置部件包括弹簧，所述弹簧在轴向上介于所述安装板的所述径向部分与所述保持部件之间。
优选的是，所述轴向偏置部件在所述保持部件上施加轴向偏置力(/轴向偏压力)(axial biasing force)，所述轴向偏置力大于由导电纤维施加在轴上的摩擦力矩(/扭矩)(torque)。
附图说明
在研究通过示例(示例绝不是限制性的)的方式给出并且由所附附图示出的实施方式的详细描述时，将更好地理解本发明，在附图中：
[图1]是根据本发明的第一示例性实施方式的在径向上安装在旋转轴与电动马达壳体之间的接地刷组件的轴向截面图；
[图2]是图1所示的组件的径向截面图；
[图3]是根据本发明的第二示例性实施方式的接地刷组件的前视图；
[图4]是沿着图3的轴线IV-IV的截面；
[图5]是沿着图3的轴线V-V的截面；
[图6]是根据本发明的第三示例性实施方式的在径向上安装在旋转轴与电动马达壳体之间的接地刷组件的轴向截面图；以及
[图7]是在径向上安装在旋转轴与电动马达壳体之间的图6所示的组件的轴向截面图。
具体实施方式
图1以轴向截面示出了马达2或电机(/电动机器)(electric machine)的一部分，马达2或电机包括固定的壳体(housing)4、在径向上由轴承8支撑的具有轴线X-X的旋转轴6、在轴向上在一个方向上自由的轴承8。轴承8例如是球轴承。作为另一种选择，可以提供其他滚动元件，例如滚子。在另一变型中，还可以提供滑动轴承。
马达2包括在径向上安装在壳体孔12与轴6的外圆柱形表面14之间的接地刷组件(earthing brush assembly)10。
组件10在径向上尺寸被设计为(dimensioned)使得在组件10与壳体的孔12之间保持径向间隙(clearance)15，组件10因此在轴向上自由地安装。因此，组件10不是压配(press-fitted)到壳体的孔12中。
马达2包括保持部件16，保持部件16固定到壳体4并且相对于壳体的孔12在径向上向内突出。保持部件16这里呈保持环或簧环(/弹性挡圈)(circlip)的形式。作为另一种选择，保持部件16可以与壳体4形成为一体件，并且例如可以由壳体4的肩部形成。
马达2包括在轴向上介于组件10与保持部件16之间的弹簧18。弹簧18一方面与保持部件16接触，另一方面与接地刷组件10接触。在所示的示例性实施方式中，弹簧18是具有矩形截面的线圈的螺旋弹簧。作为另一种选择，可以提供具有其他截面(例如正方形(square)或圆形)的线圈。作为另一种选择，弹簧可以由贝尔维尔锥形垫圈(Bellevilleconical washer)的堆(/堆叠件)(stack)形成。
在马达2的操作(/工作)(operation)期间，接地刷组件10与轴6接触并且接触轴承8的端面20，使得在马达2的操作(/工作)(operation)期间积聚在轴4上的电荷被消散(dissipated)。电荷从轴6传递到接地刷组件10的安装板28和支撑件24，然后从组件10传递到弹簧18，然后从弹簧18传递到保持部件16，最后从保持部件16传递到壳体的孔12。
如图2中更明显地示出的，接地刷组件10的形状为大致环形的。组件10包括接地刷22以及安装板28，接地刷22包括支撑件24和导电纤维26，支撑件24容纳导电纤维26。
刷22包括多根单独的(individual)导电纤维26，导电纤维26被设计成绕着马达2的轴6装配(fit)。导电纤维26例如由碳、不锈钢或导电塑料(诸如丙烯酸纤维或尼龙)制成。多根导电纤维26呈开环(open ring)的形式。在所示的示例中，导电纤维26绕着连接线(connection wire)30弯曲。导电纤维26的自由远端用于与轴6的外圆柱形表面14径向接触。
为了安装和保持导电纤维26，支撑件24包括安装部分32、在一侧从安装部分32延伸的第一侧向凸缘(/第一侧向法兰)(first lateral flange)34以及在另一侧从安装部分32延伸的第二侧向凸缘36。
安装板28的形状是环形的。安装板28基本上在径向上延伸。安装板28包括从支撑件24的安装部分32在径向上向外突出的环形径向部分38。径向部分38包括限定其轴向厚度的两个相对的(opposed)端面40、42。径向部分38的自由端44限定接地刷组件10的外径。径向部分38的自由端44是径向部分38的大直径边缘。径向间隙15(图1)保持在径向部分38的自由端44与壳体孔12之间。
在所示的示例中，安装板28与支撑件24形成为一体件。因此，安装板28与支撑件24成一体。第一侧凸缘(first side flange)34延伸径向部分38的小直径边缘。第一侧向凸缘34折叠并且抵靠径向部分38搁置(/倚靠径向部分38)(rest against the radial portion38)，以形成折叠部(fold)并且局部获得双倍材料厚度。第一侧向凸缘34抵靠径向部分38的前面42搁置(/倚靠径向部分38的前面42)(rest against the front face 42of theradial portion38)。
安装部分32在轴向上远离径向部分38延伸第一侧向凸缘34。安装部分32延伸第一侧凸缘34的大直径边缘。安装部分32这里在轴向上延伸。作为另一种选择，安装部分32可以倾斜地延伸。
第二侧凸缘36在径向上向内延伸安装部分32。第二侧向凸缘36在与第一侧向凸缘34相对的一侧延伸安装部分32。
安装部分32以及第一侧向凸缘34和第二侧向凸缘36在形状上是环形的，并且界定了通道(channel)，该通道在径向上在内侧开口，并且导电纤维26的一端位于该通道内。第一侧向凸缘34和第二侧向凸缘36在轴向上绕着导电纤维26装配。导电纤维26在轴向上搁置(/靠着)(rest on)在第一侧向凸缘34和第二侧向凸缘36的任一侧(either side)。
在所示的示例性实施方式中，导电纤维26在径向上抵靠安装部分32，其中第一侧凸缘34和第二侧凸缘36从安装部分32倾斜地向内延伸。作为另一种选择，第一侧凸缘34和第二侧凸缘36可以在径向上延伸。
径向部分38、第一侧凸缘34、安装部分32和第二侧凸缘36形成为一体件，例如通过切割和冲压导电材料(诸如铝、不锈钢、青铜(bronze)、铜(/紫铜)(copper)或其他材料)形成为一体件。
径向部分38的前面40在轴向上抵靠轴承8的前面20(图1)搁置(rests axiallyagainst the front face 20of the bearing 8)。前面42在轴向上支承抵靠(bearsagainst)弹簧18。弹簧18形成将组件10在轴向上偏置(/偏压/施力)(biasing)抵靠轴承8的部件。优选的是，弹簧18在保持部件16上施加轴向偏置力(/轴向偏压力)(axial biasingforce)，该轴向偏置力大于由导电纤维26施加在轴6上的摩擦力矩(/扭矩)(torque)。
图3至图5所示的示例(其中，相同的元件具有相同的附图标记)与图1和图2所示的示例的不同之处在于，用于刷22的支撑件24和安装板28是两个单独的部件(two separateparts)。
安装板28包括在轴向上抵接支撑件24的第一侧边缘34的主体46、多个轴向和径向刷22保持突片48以及多个径向部分38。在所示的示例中，安装板28包括六个径向部分38和六个在周向上均匀(evenly)间隔开的保持突片48。
保持突片48从主体46延伸并且在周向上彼此间隔开，其中径向部分38在周向上位于两个连续的保持突片48之间。每个保持突片48从主体46延伸，使得保持突片48通过与支撑件24径向和轴向接触而局部地在径向上围绕刷22的支撑件24。因此，支撑件24由保持突片(retaining tabs)48在轴向上和在径向上保持(held)。
径向部分38从主体46仅仅(/纯粹)(purely)在径向上延伸。每个径向部分38从支撑件24的安装部分32在径向上向外突出。径向部分38在周向上彼此间隔开，在这种情况下为均匀地(evenly)间隔开。径向部分38的自由端44一起限定接地刷组件10的外径。在壳体4内部的安装位置，在径向部分38的自由端44与壳体孔12之间保持径向间隙15。
在所示的示例中，在每个径向部分38与每个相邻的保持突片48之间设置周向间隙(gap)。在另一实施方式中，径向部分38的数量和保持突片48的数量可以不同。径向部分38和保持突片48的周向尺寸可以不同。径向部分38和保持突片48可以不在周向方向上均匀地分布。
图6和图7所示的示例(其中，相同的元件具有相同的附图标记)与图1和图2所示的示例的不同之处特别是在于，安装板28设置有突片50，突片50可在轴向方向上弹性变形，源自(originate from)径向部分38并且相对于径向部分38在轴向上突出。
每个可变形突片50从径向部分38在周向上延伸经过(extends over)有限的角扇区(limited angular sector)，例如在5°与15°之间的角扇区。
可变形突片50和径向部分38例如是一件式设计，例如通过冲压安装板28来制成，安装板28由可弹性变形的导电材料制成。在另一实施方式中，可变形突片50可以是固定到径向部分38(例如焊接到径向部分38)的附接件(attachments)。
可变形突片50从径向部分38延伸并且在周向方向上彼此均匀地(evenly)间隔开。在另一实施方式中，可变形突片50的数量可以不同，并且可变形突片50可以在周向方向上不均匀地分布。作为另一种选择，还可以提供单个可变形突片50。
可变形突片50在轴向上支承抵靠(bear against)保持部件16。可变形突片50形成将组件10在轴向上偏置(/偏压)(biasing)抵靠轴承8的部件(means)。优选的是，可变形突片50在保持部件16上施加轴向偏置力(/轴向偏压力)，该轴向偏置力大于由导电纤维26施加在轴6上的摩擦力矩。
在该实施方式中，径向部分38与支撑件24形成为一体件。作为另一种选择，可以提供的是，径向部分38和支撑件24是与图3至图5中所示的示例相同的两个单独的部件。

Claims (10)

1.一种接地刷组件(10)，包括接地刷(22)和支撑件(24)，所述接地刷(22)设置有多根导电纤维(26)，所述支撑件(24)包括安装部分(32)以及第一侧向凸缘和第二侧向凸缘(34、36)，所述导电纤维(26)容纳在所述安装部分(32)内，所述第一侧向凸缘和第二侧向凸缘(34、36)从所述安装部分(32)延伸并且在轴向上绕着所述导电纤维(26)装配，所述组件(10)包括安装板(28)，所述安装板(28)与所述支撑件(24)成一体并且设置有相对于所述支撑件(24)的安装部分(32)在径向上向外延伸的至少一个径向部分(38)，其特征在于，所述安装板(28)的所述径向部分(38)的自由端(44)至少部分地限定所述组件(10)的外径。
2.根据权利要求1所述的组件(10)，其特征在于，所述安装板(28)的所述径向部分(38)仅仅在径向上延伸。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述安装板(28)设置有从所述径向部分(38)延伸并且相对于所述径向部分(38)在轴向上突出的至少一个可弹性变形的突片(50)。
4.根据权利要求3所述的组件(10)，其特征在于，所述突片(50)和所述安装板(28)形成为一体件，特别是，所述突片(50)和所述安装板(28)通过冲压形成为一体件。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述安装板(28)和所述支撑件(24)形成为一体件。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的组件(10)，其特征在于，所述安装板(28)包括用于轴向和径向保持在所述支撑件(24)上的多个突片(48)。
7.一种电动马达(2)，包括壳体(4)、轴(6)、在径向上安装在所述壳体(4)与所述轴(6)之间的根据前述权利要求中的任一项所述的接地刷组件(10)、介于所述轴(6)与所述壳体的孔(12)之间的至少一个轴承(8)、与所述壳体(4)成一体的保持部件(16)以及至少部分地在轴向上位于所述组件(10)的安装板(28)的所述径向部分(38)与所述保持部件(16)之间的至少一个轴向偏置部件(18、50)，所述组件(10)的导电纤维(26)与所述轴(6)接触，所述安装板(28)的所述径向部分(38)的自由端(44)与所述壳体的孔(12)之间保持径向间隙(15)。
8.根据权利要求7所述的马达(2)，其特征在于，所述安装板(28)的所述径向部分(38)被安装为使得在轴向上支承抵靠所述轴承(8)的前面(20)中的一者。
9.根据权利要求7和8中的任一项所述的马达(2)，其特征在于，所述轴向偏置部件(18、50)和所述安装板(28)的所述径向部分(38)形成为一体件。
10.根据权利要求7和8中的任一项所述的马达(2)，其特征在于，所述轴向偏置部件(18、50)包括弹簧(18)，所述弹簧(18)在轴向上介于所述安装板(28)的所述径向部分(38)与所述保持部件(16)之间。
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