KR102222407B1 - 전기 모터 회전자 방전 보호 - Google Patents

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디에고 알베르토 실바 로드리게즈
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테슬라, 인크.
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Abstract

전기 모터는 케이스, 고정자 권선들을 갖는 고정자, 회전자 샤프트 및 회전자 권선들을 갖는 회전자, 회전자 샤프트를 케이스로 연결시키는 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들을 포함한다. 공통 모드 전하가 고정자의 불균현들에 기인하여 회전자 상에 형성된다. 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 1 전기 저항을 가진다. 전기 모터는 또한 회전자 샤프트를 케이스로 연결시키는 회전자 방전 베어링을 포함한다. 회전자 방전 베어링은 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작으며, 이는 공통 모드 전하가 회전자 방전 베어링을 통해 방전하도록 야기한다. 상이한 실시예에서, 회전자 샤프트의 길이방향 축을 따라서 케이스 및 회전자 샤프트 사이에 연결되는 회전자 방전 브러쉬가 공통 모드 전하를 방전시킨다.

Description

전기 모터 회전자 방전 보호
본 발명은 전기 모터들에 관한 것이며, 보다 상세하게는 공통 모드 회전자 방전으로부터 전기 모터들을 보호하는 것에 관한 것이다.
본 출원은 출원번호가 62/346,741이고, 출원일이 2016년 6월 7일이고, 발명의 명칭이 "ELECTRIC MOTOR COOLING SYSTEM AND ROTOR DISCHARGE PROTECTION"인 미국 가출원에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원은 전체로서 참조로 여기에 통합되며 본 출원의 일부를 이룬다.
전기 모터는 케이스, 회전자 샤프트 및 회전자 권선들을 갖는 회전자, 고정자 권선들을 갖는 고정자, 회전자 샤프트를 케이스에 연결시키는 하나 이상의 메인 회전자 베어링들, 및 다양한 전기적 접속들을 포함한다. 다상(multiple phase) 전기 모터들은 고정자의 다수의 상들의 불완전한 균형으로 인하여 이들의 회전자들 상에 전하를 축적(accumulate)하게 된다. 회전자 상의 전하의 축적은 케이스에 대하여 회전자 상에 공통 모드 전압을 야기한다. 회전자 상에 형성된 공통 모드 전압에 대응하는 전하는 그 사이의 전압 차이에 기인하여 케이스로 향하게 된다. 공통 모드 전압이 충분한 크기에 도달하면, 전하는 (윤활 오일 및 회전자 베어링 컴포넌트들을 가로질러 아크(arc)하는) 메인 회전자 베어링들을 가로질러 전도되며, 시간이 지나면서, 메인 회전자 베어링들을 손상시킨다. 이러한 문제를 처리하기 위한 하나의 종래 기술의 해결방안은 케이스에 대하여 공통 모드 전압을 션트(shunt)시키기 위해 회전자에 수직하게 마운팅되는 전도성 브러쉬들의 사용을 포함한다. 이러한 해결방안은 메인 회전자 베어링들의 보호에 효과적이지만, 전도성 브러쉬들은 상대적으로 빠르게 닳게 되며, 이들의 목적을 계속 제공하기 위해서는 교체가 요구된다. 교체는 전기 모터의 서비스 중지를 요구하며, 전기 모터를 다시 서비스 상태로 두기 전에 전기 모터를 수리해야 한다. 이러한 동작들은 비용이 많이 들며 수리가 완료될 때까지 전기 모터에 의해 전력을 공급받는 디바이스, 예를 들어, 전기차, 산업 머신 등의 서비스가 중지되어야 한다.
본 개시 내용의 제 1 실시예에 따르면, 전기 모터는 케이스(case), 케이스에 연결된 고정자 권선(winding)들을 갖는 고정자(stator), 회전자 샤프트 및 회전자 권선들을 갖는 회전자(rotor), 및 회전자 샤프트를 케이스에 연결시키는 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들을 포함하며, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 1 전기 저항을 가진다. 전기 모터는 회전자 샤프트를 케이스로 연결시키는 회전자 방전(discharge) 베어링을 더 포함한다. 회전자 방전 베어링은 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 회전자 방전 베어링을 통해 회전자 방전이 향하도록 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작다.
본 개시 내용의 제 1 실시예의 전기 모터를 통해, 멀티-폴(multi-pole) 전기 모터의 고정자 권선들에서의 불균형(imbalance)에 기인하여 회전자 상에 형성되는 공통 모드 전하(common mode charge)가 메인 회전자 베어링들을 통하는 대신에 회전자 방전 베어링을 통해 방전된다. 그리하여, 메인 베어링들은 실질적으로 공통 모드 회전자 방전으로부터 보호되며, 이는 이들의 수명을 연장시키고, 결과적으로 요구되는 서비스를 위한 시간을 연장시킨다.
전기 모터는 다수의 추가적인 특징들 및 구조들을 포함할 수 있다. 이러한 특징들 및 구조들은 이러한 특징들 및 구조들 중 몇몇, 이러한 특징들 및 구조들 모두, 또는 이러한 특징들 및 구조들 중 하나를 포함하는 다양한 조합들에 포함될 수 있다. 전기 모터는 또한 고정자에 연결되고 고정자를 여기(excite)시키도록 구성되는 추가적인 고정자 구동 전자 장치(electronics)를 포함할 수 있다.
전기 모터를 통해, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 케이스 및 회전자 샤프트의 내측 위치 사이에 연결될 수 있으며, 회전자 방전 베어링은 케이스 및 회전자 방전 베어링 사이의 전기적 접속을 통해 케이스 및 회전자 샤프트의 외측 위치 사이에 연결될 수 있다.
대안적인 구성에서, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 케이스 및 회전자 샤프트의 외측 표면 사이에 연결될 수 있으며, 회전자 방전 베어링은 케이스 및 회전자 방전 베어링 사이의 전기적 접속을 통해 케이스 및 회전자 샤프트의 내측 표면 사이에 연결될 수 있다.
하나의 구조를 통해, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 직경을 가질 수 있으며, 회전자 방전 베어링은 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가질 수 있다. 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 구성(construct)을 가질 수 있으며, 회전자 방전 베어링은 제 1 구성과 상이한 제 2 구성을 가질 수 있다. 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 로딩(loading)을 가질 수 있으며, 회전자 방전 베어링은 제 1 로딩보다 큰 제 2 로딩을 가질 수 있다. 이러한 다양한 구조들 중 임의의 구조를 통해, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 회전자 방전 베어링 모두는 회전자 샤프트의 길이방향(longitudinal) 축에 대하여 회전하도록 구성된다.
본 개시 내용의 제 2 실시예에 따르면, 케이스, 고정자, 회전자 샤프트를 갖는 회전자, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 회전자 방전 베어링을 가지는 전기 모터를 동작시키기 위한 방법은 회전 자기장(rotating magnetic field)을 생성하기 위해 고정자에 전력을 제공(powering)하는 단계를 포함한다. 그 다음에 상기 방법은 회전 자기장에 의해 야기되는 회전자 상의 공통 모드 전하를 수집(collect)하는 단계 및 회전자 방전 베어링을 통해 공통 모드 전하를 방전시키는 단계를 포함한다. 이러한 동작들과 함께, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 케이스 및 회전자 샤프트 사이에서 제 1 전기 저항을 가지고, 회전자 방전 베어링은 케이스 및 회전자 샤프트 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작다. 제 2 실시예의 방법을 통해서, 메인 베어링들은 실질적으로 공통 모드 회전자 방전으로부터 보호되며, 이는 이들의 수명을 연장시키고, 결과적으로 요구되는 서비스를 위한 시간을 연장시킨다.
전기 모터를 동작시키는 방법은 다수의 추가적인 동작들 및/또는 특징들을 포함할 수 있다. 이러한 동작들 및/또는 특징들은 이러한 동작들 및/또는 특징들 중 몇몇, 이러한 동작들 및/또는 특징들 모두, 또는 이러한 동작들 및/또는 특징들 중 하나를 포함하는 다양한 조합들에 포함될 수 있다. 상기 방법은 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링이 케이스 및 회전자 샤프트의 외측 표면 사이에 연결되고, 회전자 방전 베어링이 케이스 및 회전자 방전 베어링 사이의 전기적 접속을 통해 케이스 및 회전자 샤프트의 외측 표면 사이에 연결되는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링이 제 1 직경을 가지며, 회전자 방전 베어링이 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가지는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링이 제 1 구성을 가지며, 회전자 방전 베어링이 제 1 구성과 상이한 제 2 구성을 가지는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링이 제 1 로딩을 가지며, 회전자 방전 베어링이 제 1 로딩보다 큰 제 2 로딩을 가지는 것을 더 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 제 3 실시예에 따르면, 전기 모터는 케이스, 케이스에 연결된 고정된 권선들을 갖는 고정자, 회전자 샤프트 및 회전자 샤프트의 길이방향 축에 대하여 회전하는 회전자 권선들을 갖는 회전자, 회전자 샤프트를 케이스에 연결시키는 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 회전자 샤프트의 길이방향 축을 따라서 회전자 샤프트 및 케이스 사이에 연결된 회전자 방전 브러쉬(brush)를 포함한다. 본 개시 내용의 제 3 실시예의 전기 모터를 통해, 멀티-폴 전기 모터의 고정자 권선들에서의 불균형에 기인하여 회전자 상에 형성되는 공통 모드 전하가 메인 회전자 베어링들을 통하는 대신에 회전자 방전 브러쉬를 통해 방전된다. 그리하여, 메인 베어링들은 실질적으로 공통 모드 회전자 방전으로부터 보호되며, 이는 이들의 수명을 연장시키고, 결과적으로 요구되는 서비스를 위한 시간을 연장시킨다.
전기 모터는 다수의 추가적인 특징들 및 구조들을 포함할 수 있다. 이러한 특징들 및 구조들은 이러한 특징들 및 구조들 중 몇몇, 이러한 특징들 및 구조들 모두, 또는 이러한 특징들 및 구조들 중 하나를 포함하는 다양한 조합들에 포함될 수 있다. 전기 모터는 또한 고정자에 연결되고 고정자를 여기시키도록 구성되는 추가적인 고정자 구동 전자 장치를 포함할 수 있다.
제 3 실시예의 전기 모터는 또한 고정자에 연결되고 고정자를 여기시키도록 구성되는 고정자 구동 전자 장치를 포함할 수 있다. 전기 모터를 통해, 회전자 방전 브러쉬는 회전자 샤프트와 접촉(contact)하는 탄소 섬유 부분을 포함할 수 있다. 또한, 회전자 방전 브러쉬는 회전자 샤프트와 접촉하는 제 1 부분 및 케이스와 제 1 부분 사이에 접속되는 제 2 부분을 포함할 수 있다. 제 1 부분은 제 1 직경을 가질 수 있으며, 제 2 부분은 제 1 직경과 상이한 제 2 직경을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 제 4 실시예에 따르면, 케이스, 고정자, 회전자 샤프트를 갖는 회전자, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 회전자 방전 브러쉬를 가지는 전기 모터를 동작시키기 위한 방법은 회전자가 회전자 샤프트의 길이방향 축에 대하여 회전하도록 야기하는 회전 자기장을 생성하기 위해 고정자에 전력을 제공하는 단계를 포함한다. 그 다음에 상기 방법은 회전 자기장에 의해 야기되는 회전자 상의 공통 모드 전하를 수집하는 단계 및 회전자 샤프트의 길이방향 축을 따라서 회전자 방전 브러쉬를 통해 공통 모드 전하를 방전시키는 단계를 포함한다. 그리하여, 메인 베어링들은 실질적으로 공통 모드 회전자 방전으로부터 보호되며, 이는 이들의 수명을 연장시키고, 결과적으로 요구되는 서비스를 위한 시간을 연장시킨다.
전기 모터를 동작시키는 방법은 다수의 추가적인 동작들 및/또는 특징들을 포함할 수 있다. 이러한 동작들 및/또는 특징들은 이러한 동작들 및/또는 특징들 중 몇몇, 이러한 동작들 및/또는 특징들 모두, 또는 이러한 동작들 및/또는 특징들 중 하나를 포함하는 다양한 조합들에 포함될 수 있다. 이러한 동작들과 함께, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 케이스 및 회전자 샤프트 사이에서 제 1 전기 저항을 가질 수 있으며, 회전자 방전 브러쉬는 케이스 및 회전자 샤프트 사이에서 제 2 전기 저항을 가질 수 있으며, 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작다. 상기 방법은 회전자 샤프트로부터 회전자 샤프트와 접촉하는 회전자 방전 브러쉬의 탄소 섬유 부분으로 가로지르는(crossing) 공통 모드 전하에 의해 회전자 방전 브러쉬를 통해 공통 모드 전하를 방전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 배터리 전원 전기 차량의 기본 컴포넌트들을 도시한다.
도 2는 전기 모터의 메인 회전자 베어링들을 통한 회전자 방전을 도시한다.
도 3은 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 1 실시예를 도시한다.
도 4는 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 2 실시예를 도시한다.
도 5는 도 4의 회전자 방전 베어링의 상세부분들을 도시한다.
도 6은 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 3 실시예를 도시한다.
도 7은 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 4 실시예를 도시한다.
도 8a, 8b, 8c 및 8d는 도 7의 제 4 실시예의 회전자 방전 브러쉬의 변형들을 도시한다
도 9a 및 9b는 두 개의 제시된 실시예들에 따른 전기 모터의 회전자 방전 동작들을 나타내는 플로우 다이어그램들이다.
도 1은 배터리 전원 전기 차량(전기 차량)(100)의 기본 컴포넌트들을 도시한다. 전기 차량(100)은 적어도 하나의 구동 모터(견인 모터(traction motor))(102A 및/또는 102B), 대응하는 구동 모터(102A 및/또는 102B)에 연결되는 적어도 하나의 기어 박스(104A 및/또는 104B), 배터리(106) 및 (구동 모터 전자 장치를 포함하는) 전자 장치(108)를 포함한다. 일반적으로, 배터리(106)는 전기 차량(100)의 전자 장치(108)로 전기를 제공하고, 구동 모터(102A 및/또는 102B)를 이용하여 전기 차량(100)을 추진(propel)시킨다. 전기 차량(100)은 여기에 설명되지는 않으나 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있는 많은 수의 다른 컴포넌트들을 포함한다. 도 1의 전기 차량(100)의 구성이 4개의 휠(wheel)들을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 상이한 전기 차량들은 4개보다 적거나 또는 많은 휠들을 가질 수 있다. 또한, 상이한 타입들의 전기 차량들(100)은, 다른 타입들의 차량들 중에서, 모터 사이클들, 에어크래프트들, 트럭들, 보트들, 트레인 엔진들을 포함하는, 여기에서 설명되는 발명 개념들을 통합할 수 있다.
전기 차량(100)을 통한 다양한 동작 이슈들이 다양한 실시예들과 관련하여 여기에서 설명된다. 이러한 동작 이슈들 중 하나는 구동 모터들(102A 및 102B)의 회전자들 상의 공통 모드 전하의 수집(collection)과 관련된다. 구동 모터들(102A 및 102B)의 메인 회전자 베어링들에 손상을 주지 않고 안전하게 공통 모드 전하를 방사(dissipate)시키는 상이한 실시예들이 구동 모터(102A 또는 102B)의 회전자들 상에서 수집된 공통 모드 전하의 방사를 처리하기 위해 여기에서 제시된다. 또한, 여기에서 설명되는 구조들 및 동작들은 상이한 기계류, 예를 들어, 산업 장비, 주거 장비, 상업 장비 등에 제공되는 전기 모터들에 적용된다.
도 2는 전기 모터의 메인 회전자 베어링들을 통한 회전자 방전을 도시한다. 전기 모터(200)는 케이스(202), 케이스(202) 내에 포함된 고정자(208), 회전자 샤프트(204) 및 회전자 권선들(206)을 갖는 회전자를 포함하며, 회전자는 고정자(208) 내에 위치되고 제 1 메인 회전자 베어링(210) 및 제 2 메인 회전자 베어링(212)을 통해 케이스(202)에 연결되어 회전한다. 전기 모터(200)는 로드(214)를 구동시키며, 로드(214)는 도 1에 도시된 바와 같은 전기 차량(100)의 기어 박스(104A 또는 104B) 또는 산업 머신(machine), 상업 머신 또는 소비자 머신과 같은 다른 로드일 수 있다. 로드의 샤프트(215)는 회전자 샤프트(204)에 연결된다. 회전자 베어링(216)은 로드(214)의 샤프트(215)가 하우징(217) 내에서 회전하도록 허용한다.
고정자(208)는 고정자 구동 전자 장치에 의해 생성된 전기 파형(218)에 의해 전력을 공급받는다. 예를 들어, 파형(218)은 사인(sine) 파형에 근사되어 있지만 고정자 구동 전자 장치의 하나 이상의 인버터들에 의해 생긴 고조파(harmonic) 성분들을 포함한다는 점을 유의하도록 한다. 고정자(208)는 다수의 상들을 포함하며, 각각의 상은 각각의 전기 파형(218)에 의해 전력을 공급받는다. 다중 폴 전기 모터(200)에서, 각각의 파형들은 서로에 대하여 상이한 위상을 가질 것이다. 고정자(208)의 다수의 위상들은 전형적으로 완전하게 균형을 갖지 않는다. 이러한 불균형은 예컨대 파형(220)에 의해 야기되는 회전자 샤프트(204) 상의 공통 모드 전압을 유도하며, 공통 모드 전압은 시간이 지나면서 회전자 샤프트(204) 및 회전자 권선들(206)이 공통 모드 전하를 수집하게 야기한다. 회전자 샤프트(204) 및 회전자 권선들(206) 상의 공통 모드 전하의 형성은 전기 모터(200)의 케이스(302)와 관련하여 회전자 샤프트(204) 상에 공통 모드 전압을 생성시킨다.
도 2의 확대부분(226)은 메인 회전자 베어링(212)을 가로지르는 공통 모드 전압의 방전의 영향을 도시하는 메인 회전자 베어링(212)의 부분을 도시한다. 볼/롤러(228), 내측 링(231) 및 그리스(grease)(230)를 포함하는 메인 회전자 베어링(212)의 컴포넌트들이 확대부분(226)에 도시되어 있다. 공통 모드 전압이 충분한 레벨에 도달하면, 공통 모드 전하는 그리스(230) 및 볼/롤러(228)를 통해 외측 링(미도시)으로부터 메인 회전자 베어링(212)의 내측 링(231)으로 아크(arc)한다. 이러한 방전은 (내측 링(231) 상에 도시된) 메인 회전자 베어링의 전기 방전 피팅(pitting)(232) 및 그리스(230)의 버닝(burning)을 야기한다. 전기 방전 피팅(232)은 내측 링(231) 및/또는 외측 링의 전기 방전 피팅(232)으로부터 형성되는 금속 입자들, 예를 들어, 224를 생성한다. 금속 입자들(224)은 상세도(222)에 도시된 바와 같이 그리스(230)에 남게 된다. 버닝에 의해 품질 저하된 그리스(230)와 함께 그리스(230)에 있는 이러한 금속 입자들(224)은 메인 회전자 베어링(212)이 회전자 샤프트의 회전에 저항하는 증가된 마찰을 가지게 하며 증가된 마찰에 의한 증가된 열 생성을 가지게 하여, 결과적으로 전기 모터(200)의 불충분한 성능을 야기하고 메인 회전자 베어링들(210 및 212)의 교체를 필요로 하게 한다.
도 3은 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 1 실시예를 도시한다. 전기 모터(300)는 케이스(302) 및 케이스(302)에 연결되며 고정자 권선들(308) 및 고정자 단부-권선들(310)을 갖는 고정자를 포함한다. 전기 모터(300)는 회전자 샤프트(304) 및 회전자 권선들(306)을 갖는 회전자 및 회전자 샤프트(304)를 케이스(302)에 연결시키는 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들(312 및 314)을 더 포함한다. 메인 회전자 베어링들 중 적어도 하나(312 또는 314)는 회전자 샤프트(304) 및 케이스(302) 사이에서 제 1 전기 저항을 가진다. 전기 모터(300)는 (몇몇 실시예들에서 전기 접속(320)에 의해) 회전자 샤프트(304)를 케이스(302)에 연결시키는 회전자 방전 베어링(318)을 더 포함한다. 메인 회전자 베어링(312 또는 314)을 통하는 대신에 회전자 방전 베어링(318)을 통해서 회전자 방전이 향하도록, 회전자 방전 베어링(318)은 회전자 샤프트(304) 및 케이스(302) 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작다. 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들(312 및 314) 및 회전자 방전 베어링(318) 모두는 회전자 샤프트(304)의 길이방향 축에 대하여 회전하도록 구성된다.
전기 모터(300)는 고정자 권선들(308)에 연결되고 고정자 권선들(308)을 여기시키도록 구성되는 고정자 구동 전자 장치(316)를 더 포함한다. 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이, 고정자 구동 전자 장치(316)에 의해 생성된 파형은 고정자 권선들(308) 및 단부-권선들(310)을 구동시킨다. 전기 모터(300)는 다상 전기 모터이다. 고정자 권선들(308)은 완전하게 분배되거나 또는 균형되지 않으며 그 결과 공통 모드 전하가 회전자 샤프트(304) 상에 유도된다. 도 3의 전기 모터(300)를 통해, 회전자 방전 베어링(318)을 통한 회전자 샤프트(304)로부터 케이스(302)로의 전기적 경로는 메인 회전자 베어링(312 또는 314)을 통한 회전자 샤프트(304)로부터 케이스(302)로의 전기적 경로보다 낮은 저항을 가지기 때문에, 공통 모드 전하는 회전자 방전 베어링(318)을 통해 회전자 샤프트(304)로부터 케이스(302)로 션트된다.
도 3의 실시예를 통해, 메인 회전자 베어링(314)이 케이스(302) 및 회전자 샤프트(304)의 내측 위치 사이에서 연결되는 반면에, 회전자 방전 베어링(318)은 케이스(302) 및 회전자 방전 베어링(318) 간의 전기적 접속을 통해 케이스(302) 및 회전자 샤프트(304)의 외측 위치 사이에서 연결된다.
도 3의 실시예를 통해, 적어도 하나의 메인 회전자 베어링(312 또는 314)은 제 1 직경을 가지며, 회전자 방전 베어링(318)은 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가진다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들의 메인 회전자 베어링들 중 적어도 하나(312 또는 314)는 제 1 구성을 가지는 반면에, 회전자 방전 베어링(318)은 제 1 구성과 상이한 제 2 구성을 가진다.
또한, 도 3의 실시예(및 여기에서 설명되는 다른 실시예들)를 통해, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들의 적어도 하나의 회전자 베어링(312 또는 314)은 제 1 로딩을 가지며, 회전자 방전 베어링(318)은 제 1 로딩보다 큰 제 2 로딩을 가진다. 메인 회전자 베어링들(312 또는 314)의 더 작은 로딩과 비교하여 회전자 방전 베어링(318)의 더 큰 로딩은 회전자 방전 베어링(318)의 이동하는 컴포넌트들(볼들/롤러들)을 회전자 방전 베어링(318)의 고정 컴포넌트들로부터 분리시키는 그리스의 층(layer)이 메인 회전자 베어링(314)(및 312)의 이동하는 컴포넌트들(볼들/롤러들)을 메인 회전자 베어링(314)(및 312)의 고정 컴포넌트들로부터 분리시키는 그리스의 층보다 더 적은 두께를 가지게 한다. 메인 회전자 베어링들(312 및 314)의 그리스 층들 및 회전자 방전 베어링(318)의 그리스 층은 큰 부분에서 이러한 베어링들의 저항을 결정하기 때문에, 회전자 방전 베어링(318)의 그리스의 상대적으로 더 얇은 층은 회전자 샤프트(304)로부터 케이스(302)까지의 회전자 방전 베어링(318)의 전기 저항이 회전자 샤프트(304) 및 케이스(302) 사이의 메인 회전자 베어링(314)(또는 312)의 전기 저항보다 작아지도록 한다. 물론 이것은 회전자 샤프트(304) 상의 공통 모드 전압이 메인 회전자 베어링들(312 및/또는 314)을 통하는 대신에 회전자 방전 베어링(318)을 통해서 케이스(302)에 대하여 션트되도록 야기한다.
도 4는 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 2 실시예를 도시한다. 전기 모터(400)의 동일/유사한 컴포넌트들은 도 3의 실시예의 컴포넌트들과 도면부호를 공유한다. 도 4의 실시예에서, 메인 회전자 베어링들(312 및 314)은 회전자 샤프트(304)를 케이스(302)에 연결시킨다. 메인 회전자 베어링들(312 및 314) 각각은 회전자 샤프트(304) 및 케이스(302) 사이에서 제 1 전기 저항을 가진다. 회전자 방전 베어링(318) 또한 회전자 샤프트(304)를 케이스(302)에 연결시킨다. 회전자 방전 베어링(318)은 회전자 샤프트(304) 및 케이스(302) 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작다. 도 4의 실시예에서, 메인 회전자 베어링들(312 및 314)은 케이스(302) 및 회전자 샤프트(304)의 외측 표면 사이에서 연결되는 반면에, 회전자 방전 베어링(318)은 회전자 샤프트(304)의 대응하는 실질적으로 원통형 개구(opening) 내에서 회전자 샤프트(304)의 내측 표면 상에서 회전자 샤프트(304)에 연결된다. 회전자 방전 베어링(318)은 전도성 탭(321)을 통해 케이스(302)에 연결되며, 전도성 탭(321)은 전기적 접속(320)으로서 기능한다. 회전자 방전 베어링(318)을 통한 회전자 샤프트(304)로부터 케이스(302)로의 전기적 저항은 메인 회전자 베어링들 중 어느 한 쪽(312 또는 314)을 통한 회전자 샤프트(304)로부터 케이스(302)로의 전기적 저항보다 작기 때문에, 회전자 샤프트(304) 상에 형성되는 공통 모드 전압은 메인 회전자 베어링들(312 또는 314) 대신에 회전자 방전 베어링(318)을 가로질러 방전한다. 메인 회전자 베어링들(312 및 314) 및 회전자 방전 베어링(318) 모두는 회전자 샤프트(304)의 길이방향 축에 대하여 동심적으로 배향된다(concentrically oriented).
도 4의 실시예의 일 양상에 따르면, 메인 회전자 베어링들 중 하나(312 또는 314)는 제 1 직경을 가지며, 회전자 방전 베어링(318)은 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가진다. 다른 양상에 따르면, 메인 회전자 베어링들(312 및 314)은 제 1 구성을 가지며, 회전자 방전 베어링(318)은 제 1 구성과 상이한 제 2 구성을 가진다. 메인 회전자 베어링들(312 및 314) 및 회전자 방전 베어링(318) 모두는 볼 베어링들 또는 롤러 베어링들일 수 있다. 그러나, 메인 회전자 베어링들(312 및 314)과 비교하여 회전자 방전 베어링(318)의 내측 및 외측 링들에 있는 홈(groove)들의 깊이 및 볼들/롤러들의 크기는 상이한 전기 저항들을 야기하도록 상이할 수 있다. 또다른 실시예에 따르면, 메인 회전자 베어링들(312 및 314)은 제 1 로딩을 가지며, 회전자 방전 베어링(318)은 제 1 로딩보다 큰 제 2 로딩을 가진다. 실시예들 각각을 통해, 상이한 구성, 크기들 및 로딩들은 회전자 샤프트(304) 및 케이스(302) 사이에서 회전자 방전 베어링(318)의 전기적 저항이 회전자 샤프트(304) 및 케이스(302) 사이에서 메인 회전자 베어링들(312 및 314) 중 어느 하나의 전기적 저항보다 작도록 야기하며, 이는 회전자 샤프트(304)의 공통 모드 전압이 메인 회전자 베어링들(312 및 314) 대신에 회전자 방전 베어링(318)을 통해 방전하도록 야기한다.
도 5는 도 4의 회전자 방전 베어링의 상세부분들을 도시한다. 회전자 방전 베어링(318)은 회전자 샤프트(304)의 내측 표면(322) 상에 마운트된다. 이러한 내측 표면(322)은 회전자 샤프트(304)의 길이방향 회전축에 대하여 회전자 샤프트(304)의 실질적으로 원통형 부분의 제거로부터 기인한다. 회전자 방전 베어링(318)은 전도성 탭(321)을 통해 케이스(302)에 연결되며, 전도성 탭(321)은 도 3에 도시된 전기적 접속(320)으로서 기능한다. 회전자 샤프트(304)로부터 회전자 방전 베어링(318) 및 전도성 탭(321)을 통해서 케이스(302)로의 전기적 경로는 회전자 샤프트(304) 상에 형성된 공통 모드 전압이 메인 회전자 베어링(312 또는 314)대신에 회전자 방전 베어링(318)을 통해서 방전하도록 야기한다.
도 6은 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 3 실시예를 도시한다. 전기 모터(600)의 동일/유사한 컴포넌트들은 도 3, 4 및 5의 실시예들과 도면부호를 공유한다. 도 6의 전기 모터(600)의 실시예를 통해, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들(602 및 604) 중 하나의 메인 회전자 베어링(602)은 케이스(302) 및 회전자 샤프트(304)의 외측 위치 사이에 연결되는 반면에, 회전자 방전 베어링(606)은 전기적 접속(608)을 통해 케이스(302) 및 회전자 샤프트(304)의 내측 위치 사이에 연결된다. 회전자 방전 베어링(318)이 회전자 샤프트(304)의 내측 표면에서 회전자 샤프트(304)에 연결되는 도 4 및 5의 실시예들과 비교하여, 메인 회전자 베어링들(602 및 604) 및 회전자 방전 베어링(606) 모두는 회전자 샤프트(304)의 외측 표면에 연결된다.
도 3 내지 도 6의 다양한 실시예들을 통해, 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)은 상이한 구성들을 가질 수 있다. 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)의 제 1 실시예에서, 오일들이 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606) 주위에 그리고 내부로 유동(flow)하여, 볼/롤러 및 베어링(318 및/또는 606)의 링들 사이에 오일 층을 형성한다. 오일은 절연체로서 기능하며 회전자 샤프트(304) 상의 공통 모드 전하는 오일 층을 가로질러 방전되어야 한다. 그리하여, 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)의 이러한 실시예에서, 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)을 가로질러서 감소된 전기 저항을 위해 더 얇은 오일 층을 야기하도록 더 작은 베어링들이 선호된다.
회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)의 제 2 실시예에서, 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)은 윤활을 위한 전도성 그리스로 밀봉(seal)되고 내장(embed)된다. 전도성 그리스는 메인 베어링들(312, 314, 602 및 604)을 윤활시키는 오일보다 상대적으로 더 작은 저항을 가진다. 그리하여, 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)의 이러한 실시예에서, 전도성 그리스는 메인 베어링들(312, 314, 602 및 604)를 통하는 대신에 회전자 방전 베어링들(318 및/또는 606)을 가로지르는 방전에 도움을 준다.
도 7은 제시된 실시예에 따라 구성되고 동작하는 전기 모터의 제 4 실시예를 도시한다. 전기 모터(600)의 동일/유사한 컴포넌트들은 도 3, 4, 5 및 6의 실시예들과 도면부호를 공유한다. 도 7의 전기 모터(700)는 케이스(302), 케이스(302)에 연결되는 단부-권선들(310) 및 고정자 권선들(308)을 갖는 고정자, 및 회전자 샤프트(304) 및 회전자 권선들(306)을 갖는 회전자를 포함하며, 회전자 샤프트(304) 및 회전자 권선들(306) 모두는 회전자 샤프트(304)의 길이방향 축(706)에 대하여 회전한다. 전기 모터(700)는 회전자 샤프트(304)를 케이스(302)로 연결시키는 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들(702 및 704) 및 회전자 샤프트(304)의 길이방향 축(706)을 따라서 케이스(302) 및 회전자 샤프트(304) 사이에 연결되는 회전자 방전 브러쉬(708)를 더 포함한다. 전기 모터(700)는 고정자 권선들(308)에 연결되고 고정자를 여기시키도록 구성되는 고정자 구동 전자 장치(316)를 더 포함한다.
도 7의 실시예에서, 회전자 방전 브러쉬(708)는 회전자 샤프트(304)와 접촉하는 탄소 섬유 부분을 포함할 수 있다. 또한, 회전자 방전 브러쉬(708)는 회전자 샤프트(304)와 접촉하는 제 1 부분과 제 1 부분 및 케이스(302) 사이에 접속되는 제 2 부분을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 제 2 부분은 지지 엘리먼트(support element)일 수 있으며 제 1 부분은 회전자 샤프트(304)와 접촉한다. 또한, 회전자 방전 브러쉬(708)의 제 1 부분은 제 1 직경을 가질 수 있고, 제 2 부분은 제 1 직경과 상이한 제 2 직경을 가질 수 있다.
도 8a, 8b, 8c 및 8d는 도 7의 제 4 실시예의 회전자 방전 브러쉬의 변형들을 도시한다. 도 8a의 실시예(800)에서, 회전자 브러쉬(802)는 회전자 샤프트(304)와 접촉하는 제 1 부분(806) 및 제 1 부분(806)을 케이스(302)로 연결시키는 제 2 부분(804)을 포함한다. 도 8a의 실시예(800)에서, 제 1 부분(806)은 탄소 섬유로 구성될 수 있으며, 제 2 부분(804)은 상이한 전기적 전도성 물질, 예를 들어, 금속으로 구성될 수 있다. 제 1 부분(806) 및 제 2 부분(804)은 상이한 형상들 및 상이한 상대적인 치수(dimension)들을 가진다. 제 1 부분(806)은 원통형 형태를 가지는 반면에, 제 2 부분(804)은 실질적으로 원뿔 형태를 가진다.
도 8b의 실시예(820)에서, 회전자 브러쉬(822)는 회전자 샤프트(304)와 접촉하는 제 1 부분(826) 및 제 1 부분(826)을 케이스(302)로 연결시키는 제 2 부분(824)을 포함한다. 도 8b의 실시예(820)에서, 제 1 부분(826)은 탄소 섬유로 구성될 수 있으며, 제 2 부분(824)은 상이한 전기적 전도성 물질, 예를 들어, 금속으로 구성될 수 있다. 도 8b의 실시예(820)에서, 제 1 부분(826) 및 제 2 부분(824)은 하나의 축을 따라서 유사한 바깥쪽 치수들을 가지며, 예를 들어, 원통형으로 형성될 때 유사한 직경들을 가진다.
도 8c의 실시예(840)에서, 회전자 브러쉬(842)는 회전자 샤프트(304)와 접촉하는 제 1 부분(846) 및 제 1 부분(846)을 케이스(302)로 연결시키는 제 2 부분(844)을 포함한다. 도 8c의 실시예(840)에서, 제 1 부분(846)은 탄소 섬유로 구성될 수 있으며, 제 2 부분(844)은 상이한 전기적 전도성 물질, 예를 들어, 금속으로 구성될 수 있다. 도 8c의 실시예(840)에서, 제 1 부분(846) 및 제 2 부분(844)은 하나의 축을 따라서 상이한 바깥쪽 치수들을 가지며, 예를 들어, 원통형으로 형성될 때 상이한 직경들을 가진다.
도 8d의 실시예(860)에서, 회전자 브러쉬(862)는 회전자 샤프트(304)와 접촉하며 케이스(302) 및 회전자 샤프트(304) 사이에서 연장하는 단일 부분(864)을 포함한다. 도 8d의 실시예(860)에서, 단일 부분(864)은 탄소 섬유로 구성될 수 있다.
도 9a 및 9b는 두 개의 제시된 실시예들에 따른 전기 모터의 회전자 방전 동작들을 나타내는 플로우 다이어그램들이다. 전기 모터는 케이스, 고정자, 회전자 샤프트를 갖는 회전자, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 회전자 방전 베어링을 가진다. 도 9a를 참조하면, 동작들(900)의 제 1 실시예는 회전 자기장을 생성하기 위해 전기 모터의 고정자로 전력을 공급하는 동작(단계 902)으로 시작한다. 전기 모터는 회전 자기장에서 작은 불균형들을 야기하는 고정자 위상들의 적어도 작은 불균형을 가지는 다상 고정자를 포함한다. 회전 자기장에서의 불균형들은 회전자가 공통 모드 전하를 수집하도록 야기한다(단계 904). 전기 머신의 메인 회전자 베어링들에 대한 손상을 방지하기 위해, 동작들(900)은 메인 회전자 베어링들 대신에 회전자 방전 베어링을 통해 공통 모드 전하를 방전시키는 동작(단계 906)을 포함한다. 단계 906의 동작을 야기하기 위해, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 1 전기 저항을 가지고, 회전자 방전 베어링은 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작다. 도 3 내지 6과 관련하여 여기에서 이전에 설명된 다양한 구조들은 도 9a의 동작들(900)을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 동작들(950)의 제 2 실시예는 회전 자기장을 생성하기 위해 전기 모터의 고정자로 전력을 공급하는 동작(단계 952)으로 시작한다. 전기 모터는 회전 자기장에서 작은 불균형들을 야기하는 고정자 위상들의 적어도 작은 불균형을 가지는 다상 고정자를 포함한다. 회전 자기장에서의 불균형들은 회전자가 공통 모드 전하를 수집하도록 야기한다(단계 954). 전기 머신의 메인 회전자 베어링들에 대한 손상을 방지하기 위해, 동작들(950)은 회전자 샤프트의 길이방향 축을 따라 배향되는 회전자 방전 브러쉬를 통해 공통 모드 전하를 방전시키는 동작(단계 956)을 포함한다. 단계 956의 동작을 야기하기 위해, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 1 전기 저항을 가지고, 회전자 방전 브러쉬는 회전자 샤프트 및 케이스 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 제 2 전기 저항은 제 1 전기 저항보다 작다. 도 7 및 8a-8d와 관련하여 여기에서 이전에 설명된 다양한 구조들은 도 9b의 동작들(950)을 수행하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 명세서에서, 본 개시 내용은 특정한 실시예들과 관련하여 설명되었다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해하는 바와 같이, 여기에서 제시된 다양한 실시예들은 본 개시 내용의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 다양한 다른 방식들로 수정되거나 또는 구현될 수 있다. 그에 따라, 이러한 기재 내용은 설명하기 위한 것으로 간주되어야 하며, 제시된 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품(product)의 다양한 실시예들을 만들고 이용하는 방식을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 가르치기 위한 목적으로 설명된 것이다. 여기에서 도시되고 설명된 개시 내용의 형태들은 대표적인 실시예들로서 취해진 것임을 이해해야 할 것이다. 동등한 엘리먼트들, 재료들, 공정들 및 단계들이 여기에 대표적으로 도시되고 설명된 엘리먼트들, 재료들, 프로세스들 및 단계들을 대체할 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 특정한 특징들은 다른 특징들의 이용과 독립적으로 활용될 수 있으며, 이들 모두는 본 개시 내용의 이러한 설명의 장점을 가지게 된 후에 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
여기에서 설명되는 루틴들, 방법들, 단계들, 동작들 또는 이들의 부분들은 소프트웨어 및 펌웨어 명령들을 이용하여 전자 장치, 예를 들어, 하나 이상의 프로세서들을 통해 구현될 수 있다. "프로세서"는 데이터, 신호들 또는 다른 정보를 처리하는 임의의 하드웨어 시스템, 하드웨어 메커니즘 또는 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 프로세서는 중앙 처리 유닛, 다수의 프로세싱 유닛들, 기능을 달성하기 위한 전용 회로 또는 다른 시스템들을 포함하는 시스템을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들은, 애플리케이션 특정 집적 회로들(ASICs), 프로그래밍가능한 로직 디바이스들, 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이들(FPGAs), 광학적, 화학적, 생물학적, 양자 또는 나노-엔지니어링 시스템들, 컴포넌트들 및 메커니즘들을 이용함으로써, 하나 이상의 디지털 컴퓨터들 또는 프로세서들에서 소프트웨어 프로그래밍 또는 코드를 이용함으로써 구현될 수 있다. 여기에 대표적으로 제공되는 개시 내용 및 설명 내용에 기초하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명을 구현하기 위한 다른 방식들 또는 방법들을 이해할 것이다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "포함한다(comprise)", "포함하는(comprising)", "포함한다(include)", "포함하는(including)", "가진다(have)", "가지는(having)" 또는 이들의 임의의 문맥상의 변형들은 비-배타적인 포함을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 엘리먼트들의 리스트를 포함하는 프로세스, 제품, 물품 또는 장치는 단지 이러한 엘리먼트들로 반드시 한정되는 것은 아니며, 이러한 프로세스, 제품, 물품 또는 장치에 고유하거나 또는 명시적으로 나열되지 않은 다른 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 또한, 명시적으로 다르게 언급되지 않는한, "또는"은 포함적인 "또는"을 지칭하며 배타적인 "또는"을 지칭하지 않는다. 예를 들어, 조건 "A 또는 B"는 다음 중 임의의 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓(또는 미존재)이다, A는 거짓(또는 미존재)이고 B는 참(또는 존재)이다, A 및 B 모두 참(또는 존재)이다.
단계들, 동작들 또는 계산들이 특정한 순서로 제시될 수 있더라도, 이러한 순서는 상이한 실시예들에서 변경될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 본 명세서에서 다수의 단계들이 순차적으로 도시되는 범위에 있어서, 대안적인 실시예들에 있는 이러한 단계들의 몇몇 조합은 동시에 수행될 수 있다. 여기에서 설명된 동작들의 순서는 다른 프로세스에 의해 인터럽트되거나, 중지되거나, 반대로 되거나 또는 제어될 수 있다.
또한, 특정한 적용에 따라 유용한 경우에, 도면들/그림들에서 설명된 엘리먼트들 중 하나 이상의 엘리먼트는 보다 분리되거나 또는 통합된 방식으로 구현될 수 있거나, 또는 심지어 특정 경우들에서 제거되거나 또는 동작하지 않게 할 수 있다는 것을 이해해야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 전기 모터로서,
    케이스;
    상기 케이스에 연결되는 고정자 권선들을 갖는 고정자;
    회전자 샤프트 및 회전자 권선들을 갖는 회전자;
    상기 회전자 샤프트를 상기 케이스로 연결시키는 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 － 상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 상기 회전자 샤프트 및 상기 케이스 사이에서 제 1 전기 저항을 가짐 －; 및
    상기 회전자 샤프트를 상기 케이스로 연결시키는 회전자 방전 베어링을 포함하며,
    상기 회전자 방전 베어링은 상기 회전자 샤프트 및 상기 케이스 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 상기 회전자 방전 베어링을 통해 회전자 방전이 향하도록 상기 제 2 전기 저항은 상기 제 1 전기 저항보다 작고,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 로딩을 가지고,
    상기 회전자 방전 베어링은 상기 제 1 로딩보다 큰 제 2 로딩을 가지고, 상기 제 2 로딩은, 상기 회전자 방전 베어링의 고정 컴포넌트들로부터 이동 컴포넌트들을 분리시키는 그리스의 층이, 상기 메인 회전자 베어링의 고정 컴포넌트들로부터 이동 컴포넌트들을 분리시키는 그리스의 층보다 작은 두께를 가지게 하는, 전기 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정자에 연결되고 상기 고정자를 여기(excite)시키도록 구성되는 고정자 구동 전자 장치(electronics)를 더 포함하는,
    전기 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 상기 케이스 및 상기 회전자 샤프트의 내측 위치 사이에서 연결되며,
    상기 회전자 방전 베어링은 상기 회전자 방전 베어링 및 상기 케이스 간의 전기적 접속을 통해 상기 케이스 및 상기 회전자 샤프트의 외측 위치 사이에서 연결되는,
    전기 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 상기 케이스 및 상기 회전자 샤프트의 외측 표면 사이에서 연결되며,
    상기 회전자 방전 베어링은 상기 회전자 방전 베어링 및 상기 케이스 간의 전기적 접속을 통해 상기 케이스 및 상기 회전자 샤프트의 내측 표면 사이에서 연결되는,
    전기 모터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 직경을 가지며, 상기 회전자 방전 베어링은 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가지는,
    전기 모터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 구성(construct)을 가지며, 상기 회전자 방전 베어링은 상기 제 1 구성과 상이한 제 2 구성을 가지는,
    전기 모터.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 상기 회전자 방전 베어링 모두는 상기 회전자 샤프트의 길이방향(longitudinal) 축에 대하여 회전하도록 구성되는,
    전기 모터.
  9. 케이스, 고정자, 회전자 샤프트를 갖는 회전자, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 회전자 방전 베어링을 가지는 전기 모터를 동작시키는 방법으로서,
    회전 자기장을 생성하기 위해 상기 고정자로 전력을 공급하는 단계;
    상기 회전 자기장에 의해 야기되는 상기 회전자 상의 공통 모드 전하를 수집하는 단계;
    상기 회전자 방전 베어링을 통해 상기 공통 모드 전하를 방전시키는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들은 상기 회전자 샤프트 및 상기 케이스 사이에서 제 1 전기 저항을 가지며,
    상기 회전자 방전 베어링은 상기 회전자 샤프트 및 상기 케이스 사이에서 제 2 전기 저항을 가지며, 상기 제 2 전기 저항은 상기 제 1 전기 저항보다 작고,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 로딩을 가지고,
    상기 회전자 방전 베어링은 상기 제 1 로딩보다 큰 제 2 로딩을 가지고, 상기 제 2 로딩은, 상기 회전자 방전 베어링의 고정 컴포넌트들로부터 이동 컴포넌트들을 분리시키는 그리스의 층이, 상기 메인 회전자 베어링의 고정 컴포넌트들로부터 이동 컴포넌트들을 분리시키는 그리스의 층보다 작은 두께를 가지게 하는, 전기 모터를 동작시키는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 상기 케이스 및 상기 회전자 샤프트의 외측 표면 사이에서 연결되며,
    상기 회전자 방전 베어링은 상기 회전자 방전 베어링 및 상기 케이스 간의 전기적 접속을 통해 상기 케이스 및 상기 회전자 샤프트의 외측 표면 사이에서 연결되는,
    전기 모터를 동작시키는 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 직경을 가지며, 상기 회전자 방전 베어링은 상기 제 1 직경보다 작은 제 2 직경을 가지는,
    전기 모터를 동작시키는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 중 하나의 메인 회전자 베어링은 제 1 구성을 가지며, 상기 회전자 방전 베어링은 상기 제 1 구성과 상이한 제 2 구성을 가지는,
    전기 모터를 동작시키는 방법.
  13. 삭제
  14. 전기 모터로서,
    케이스;
    상기 케이스에 연결되는 고정자 권선들을 갖는 고정자;
    회전자 샤프트 및 상기 회전자 샤프트의 길이방향 축에 대하여 회전하는 회전자 권선들을 갖는 회전자;
    상기 회전자 샤프트를 상기 케이스로 연결시키는 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들; 및
    상기 회전자 샤프트의 길이방향 축을 따라서 상기 케이스 및 상기 회전자 샤프트 사이에 연결되는 회전자 방전 브러쉬를 포함하고,
    상기 회전자 방전 브러쉬는 상이한 물질로 형성되고, 상기 물질 중 하나는 탄소 섬유이고, 다른 하나는 전기적 전도성 물질인, 전기 모터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 고정자에 연결되고 상기 고정자를 여기시키도록 구성되는 고정자 구동 전자 장치를 더 포함하는,
    전기 모터.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 회전자 방전 브러쉬는 상기 회전자 샤프트와 접촉하는 탄소 섬유 부분을 포함하는,
    전기 모터.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 회전자 방전 브러쉬는 상기 회전자 샤프트와 접촉하는 제 1 부분; 및
    상기 제 1 부분 및 상기 케이스 사이에 접속되는 제 2 부분을 포함하는,
    전기 모터.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 제 1 직경을 가지며, 상기 제 2 부분은 상기 제 1 직경과 상이한 제 2 직경을 가지는,
    전기 모터.
  19. 케이스, 고정자, 회전자 샤프트를 갖는 회전자, 적어도 두 개의 메인 회전자 베어링들 및 회전자 방전 브러쉬를 가지는 전기 모터를 동작시키는 방법으로서,
    상기 회전자가 상기 회전자 샤프트의 길이방향 축에 대하여 회전하도록 야기하는 회전 자기장을 생성하기 위해 상기 고정자로 전력을 공급하는 단계;
    상기 회전 자기장에 의해 야기되는 상기 회전자 상의 공통 모드 전하를 수집하는 단계; 및
    상기 회전자 샤프트의 길이방향 축을 따라서 상기 회전자 방전 브러쉬를 통해 상기 공통 모드 전하를 방전시키는 단계를 포함하고,
    상기 회전자 방전 브러쉬는 상이한 물질로 형성되고, 상기 물질 중 하나는 탄소 섬유이고, 다른 하나는 전기적 전도성 물질인, 전기 모터를 동작시키는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 회전자 방전 브러쉬를 통해 상기 공통 모드 전하를 방전시키는 단계는 상기 공통 모드 전하가 상기 회전자 샤프트로부터 상기 회전자 샤프트와 접촉하는 상기 회전자 방전 브러쉬의 탄소 섬유 부분으로 가로지르는 단계를 포함하는, 전기 모터를 동작시키는 방법.
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