TW201108531A - Current diverter ring - Google Patents

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201108531 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種電荷消散器件，且更特定而言係關於 一種用於將靜電荷導向至接地的電流換向器環，該靜電荷 係透過使用旋轉設備而產生。 本申請案主張2009年4月9曰申請的美國臨時專利申請案 第61/167,928號及2009年6月19日申請的美國臨時專利申請 案第61/218,912號之優先權，且亦主張2〇〇9年3月1〇日申請 的美國專利申請案第12/術，331號之優先權且為該案之吾: 分接續申請案，該專利申請案第12/4〇1，331號為2〇〇6年3月 17日申請的美國專利第！ 1/378,2〇8號之接續申請案且主張 八優先權，美國專利第】1/378,2〇8號主張年6月h曰申 請的美國臨時專利巾請㈣6_3,548號之制，其等全 文以引用的方式全部併入本文中。 ▲專利文件之揭不内容之一部分可含有受版權及商標保 ，的材料-版權擁有者並不反對任何人複製該專利文件或 ^揭不内谷’因為此在專利及商標局專利棺案或記錄 t有所表露’但除此以外版權擁有者無條件保留-切版 【先前技術】 因為極端的設備作主 用時間循環、使用因數減小、設計及 在大夕數加工廠中缺彡供 θ , ^ 、乏備用靛轉設備，因此旋轉設備（特 另J疋電動馬達）難以雜 、、u 又付適§維護。對於電動馬達、機床 〜軸、濕端造紙機輥子、 銘親軋機、蒸汽驟冷泵以及利用 147623.doc 201108531 極易受污染物影響之潤滑劑的其他設備尤為如此。 已利用各種形式之軸件密封器件以試圖保護軸承環境的 完整性。此等器件包含橡膠唇形密封件、空隙迷宮式密封 件及磁吸式密封件。唇形密封件或其他接觸式軸件密封件 通常很快磨損至一故障狀態，且亦已知其等甚至在故障使 轉子與定子之間的介面曝露於密封件之徑向末端處的污染 物或潤滑劑之前容許過量水分及其他污染物進入操作設備 的油槽中。由於對連接至可變頻率驅動器（VFD)控制之電 動馬達的電之控制的真實本質，在應用於使用VFD之電動 馬達時軸承故障及損壞的問題惡化。 VFD藉由將正弦線交流（AC)電壓轉換為直流（DC)電壓， 接著返回至具可變頻率的一脈衝寬度調變（PWM)AC電壓 來調節一馬達之速度。此等脈衝之切換頻率的範圍係從1 kHz—直到20 kHz且稱為「載波頻率」。電壓之改變與時間 之改變的比率（Δν/ΔΤ)稱之為馬達定子與轉子之間的一寄 生電容，該寄生電容引發轉子軸件上的一電壓。若軸件上 引發的電壓（稱其為「共模電壓」或「軸件電壓」）積聚至 一足夠位準，則其可透過轴承放電至接地。可以此方式透 過馬達轴承而接地的電流稱為「軸承電流」1。 引起軸承電流的原因有很多，其中包含：VFD中的電壓 脈衝過衝、馬達磁路的非對稱性、供應不平衡、暫態條件 及其他。此等條件之任一者皆可獨立出現或同時出現而產 生來自馬達軸件之軸承電流2。 http://www.greenheck.com/technical/tech_detail.php?display=flles/Product_guide/fal 17_03 http://www.greenheck.com/technical/tech_detail.php?display=files/Product_guide/fall7_03 147623.doc 201108531 軸件電壓在轉子上累積直至其超過馬達軸承潤滑劑的介 電容量，在此時該電壓透過轴承以一短脈衝放電至接地。 在放電之後，電壓再次在軸件上累積且重複循環本身。此 隨機且頻繁的放電具有一放電加工（EDM)效應，該效應引 起軸承滚動元件及座圈之孔蚀。起初，此等放電在表面上 產生「霜凍（frosted)」或「噴砂（sandbiasted)」效應。隨時 間流逝，此劣化引起軸承座圈中的一凹槽圖案（稱為「槽 蝕」），其指示軸承已遭受嚴重損壞。最終，劣化將導致 軸承完全失效3 » 先前技術教示處理軸件電壓之許多方法，其中包含：使 用一遮蔽電纜、將軸件接地 '使軸承絕緣及安裝一法拉第 遮蔽件（Faraday shield)。例如，參見〇h等人申請的美國專 利申明公開案第2004/0233592號及第2004/0185215號，其 等以引用之方式併入本文中。大多數外部應用增加成本、 複雜性且暴露於外部環境因素。絕緣軸承藉由消除供電流 流動之透過轴承至接地的路徑來提供一内部解決方案。然 而，女裳絕緣軸承並未消除軸件電壓，該軸件電壓將繼續 找出至接地的最低阻抗路經。因此，若該阻抗路徑係通過 驅動負載則絕緣軸承無效。因此，先前技術未教示一内 P低磨損的方法或裝置以有效地將軸件電壓接地及避免 導致軸承過早失效的軸承之放電加工。 【發明内容】 電瓜換向器環之一目的係藉由將定子包圍在轉子内以在 ,—- 參見 www.Greenheck.com 147623.doc 201108531 :,徑向末端建立一軸向導向介面來對密封件或軸承隔 :提供改良以防止潤滑劑洩漏或污染物進入。電流換 向益環之再一目的係揭示及主張用於旋轉設備且將累積的 軸承電流傳導及傳輸及導向至接地的—裝置。 如本文中所揭示及主張之軸承隔離器之另一目的係有助 於：-電流換向器環放置於軸承隔離器之定子内。傳導性 片奴可定位於電流換向器環内。此等傳導性片段可由金屬 或非金屬固體經加工或模製來構成。雖然可選擇與操作條 件及冶金術相容的任何類型之材料，但由於青銅、金、碳 或紹具增㈣料性 '強度、料性及耐隸而喊信係較 佳之材料。在轴承隔離器之另—實施例中，可將傳導性片 疋位於形成於定子中的—傳導性片段環形通道内。 已發現具有由青銅製造之一轉子及定子的一軸承隔離器 '、有改良的電荷消散品質。較佳的青銅冶金術滿足規格 932(亦無為932GGG或「轴*青銅」由於此青銅具有極佳 的負載谷罝及減磨。質’古欠對於轴承及轴承隔離器而言其 久車又佳此軸承月銅合金亦具有良好的加工特性且可抵抗 泞夕化予00。據信，該特定青銅提供堪比普遍存在之避雷 針的增強之軸件電壓收集性質，此係歸因於所選材料的相 對低電阻率（85.9 ohms-cmil/ft @ 68 F或 14.29 mierohm-cm @ 2〇 C)及南導電率（12% iACS @ 68 F或0.07 MegaSiemens/cm @ 20 C)。 電流換向器環及轴承隔離器之另—目的係改良由通常安 裝於馬達外殼之外部之轴件刷所呈現的電荷消散特性。有 147623.doc 201108531 -同心電流換向器環固定安裝於轴承隔離器内的—组合式 轴承隔離器=先前測試已顯示軸件電壓及所伴隨之靜電放 、量咸乂電流換向器環與軸承隔離器之間的直 安置文良士先μ技術所教不透過—簡單外殼與—傳導構 件.·且口的至接地之傳導。實踐此項技術者將瞭解按標準此 改良需要將電動馬達基部接地。 因此電流換向器環及軸承隔離器之—目的係揭示及主張 種用於旋轉&備之具有保持潤滑劑、防止污染及將轴承 電流傳導及傳輸至接地之一軸承隔離器的電動馬達。 〃電流換向器環及軸承隔離器之另一目的係提供一種用於 旋轉設備的軸承隔離器，該軸承隔離器保持潤滑劑、防止 污染且傳導靜電放電（軸件電壓）以改良轴承操作壽命。 電流換向器環之另-目的係提供-有效裝置以將電荷自 -軸件導向至-馬達外殼且防止電荷透過（諸）軸承接地。 基於閱讀下列詳細描述且基於參考圖^，電流換向器環 及軸承隔離器之其他目的、優點及實施例將變得顯而易 見。 【實施方式】 為使本發明之優點易於瞭解，將藉由參考附圖中繪示的 特疋貫施例呈現上文簡要描述的本發明之一更特定描述。 應瞭解此等圖式僅描繪本發明的典型實施例且因此不應被 認為是限制其範圍，將透過使用附圖描述及解釋本發明之 額外特異性及細節。 在詳細解釋本發明的各種實施例之前，應瞭解本發明並 147623.doc 201108531 不將其應用限制於陳述於下列描述中或繪示於圖式中的構 紗節及組件配置。本發明可具其他實施例且可以各種方 式實踐或執行。此外’應瞭解本文中所使㈣關於器件或 元件配向的用言司；5猫·古五丨#上 _ J及彳ίτ (渚如，例如類似「前面」、「背 面」、向上」、「向下I、「Τ5加 「_» 门卜」頂部J、「底部」及類似者之術 語）僅用於簡化本發明之描述，而非單純指示或暗示所提 及之器件或元件必須具有一特定配向。此外，在本文中及 隨附申請專利範圍中使用術語諸如「第一」、「第二」及 第一」以供描述之用，而非意欲指*或暗示相對重要或 顯著。 一 圖1中繪示可搭配CDR 40 一起使用的一馬達外殼16的— 實施例。CDR4G可壓人配合於馬達外殼16内的__孔中，或 如下文詳細描述及圖艸所繪示，可使用搭接片7〇及緊固 件72將該CDR40g)定於馬達外殼16的外部。亦可經由其他 結構及/或方法（諸如化學黏著、焊接、鉚釘或者熟悉此項 技術者已知的任何其他結構.及/或方法）將該c D R 4 〇固定於 -馬達外殼16。CDR 40亦可經組態以與一軸承隔離器1〇接 合，或與一軸承隔離器10成一體地形成，如下文詳細描 述。 圖2繪示一轴承隔離器1〇的一實施例之一透視圖，該軸 承隔離器10經組態以使來自軸件14之電脈衝透過馬達外殼 16放電。如圖2中繪示的軸承隔離器1〇可安裝於馬達外殼 16的一側或兩側上的—可旋轉軸件14。可使用如上文對於 CDR 40所描述的熟悉此項技術者已知的任何其他方法及/ 147623.doc • 9· 201108531 或結構將料隔離㈣凸緣安裝、壓人配合（如圖 示)或附接於馬達外殼-在-些實施例中，可使用固: 螺絲㈣示财他結構及/或料將定子卿裝^ = 心或者將轉子3〇安裝於軸件14。在本文中未描繪的另— :施例中’軸件14係較的且馬達外殻邮安裝軸承隔離 器1 〇的其他結構可旋轉。 在另貫施例中，CDR 4〇及/或軸承隔離器丨0可經安裝 使得容許CDR 4G及/或軸承隔離器1G在—個或多個方向中 浮動。例如，在一實施例中，軸承隔離器10的一部分係定 位於-圍封體中。該圍封體係形成為其中具有主孔的兩個 相對平板，軸件14可穿過該等主孔。圍封體内部經形成使 得軸承隔離器10及/或CDR 4〇係定位於該圍封體内部上的 一丸狀凹部内。軸承隔離器10及/或CDR與該圍封體之間 的接觸點可用一低摩擦物質（諸如貼附於其上的Tefl〇n⑧）形 成。 圖3中繪示可搭配CDR 40 —起使用之一軸承隔離器1 〇的 一實施例之一更詳細橫截面視圖。圖2及圖3中所繪示的軸 承隔離器10包含一定子2〇及一轉子30，且通常稱之為一迷 宮式密封件。一般而言，迷宮式密封件為熟悉此項技術者 所熟知且包含美國專利第7,396,017號 '第7,090,403號、第 M19,233 號、第 6,234,489 號、第 6，182,972 號及第 5,951，020號及此外美國專利申請公開案第2007/0138748號 中揭示的迷宮式密封件，該等案之全文以引用的方式全部 併入本文中。 147623.doc -10- 201108531 定子20—般包括一定子主本體22及自該定子主本體延伸 的各種軸向突出物及/或徑向突出物及/或組態於其中的各 種軸向凹槽及/或徑向凹槽’下文將更詳細地描述之。在 圖2及圖3所繪示的實施例中，定子2〇係固定地安裝在一馬 達外殼16内，而一〇形環18在其等之間形成一密封件。 轉子30—般包括一轉子主本體32及自該轉子主本體延伸 的各種軸向突出物及/或徑向突出物及/或組態於其中的各 種軸向凹槽及/或徑向凹槽，下文將更詳細地描述之。在 所緣示的實施例中，一定子轴向突出物26與__轉子轴向凹 槽39協作，且一轉子軸向突出物36與一定子軸向凹槽29協 作，以在軸承隔離器1〇之内部部分與外部環境之間形成一 迷宮式通路。轉子3〇可固定地安裝於一轴㈣並可隨其旋 轉可使用-〇形環i8在其間形成—密封件。在定子與 轉子30之間可將一密封構件π定位於其等之間的一内㈣ 面上以協助防止污染物從外部環境進入軸承隔離器⑺的 内部’而_協助保持轴承隔離器1Q㈣中的潤滑劑。 在圖2及圖3中所繪示的轴承隔離器之實施例中，一定 °突出物28在疋子2〇中提供一外部凹槽用於收集污染 二出it:定子徑向突出物28之徑向外表面與-轉子徑向 :4出=之經向内表面之間形成-第-轴向介面間隙 在-定子軸向突出物26之軸 I::向内表面之間形成-第-徑向介= 具有一轉子徑向突出物38的-轉子軸向突出 物％可經組態以裝配轉千軸向犬出 疋子軸向凹槽29内以在定子2〇盥 147623.doc -11- 201108531 轉子30之間提供另一軸向介面間隙。 在本文中所描繪的一軸承隔離器丨〇之實施例中，一轉子 徑向突出物38(鄰近轉子軸向外表面33)徑向延伸超出定子 軸向突出物26的外徑。此容許轉子3〇包圍定子軸向突出物 26。如美國專利第6,419,233號（其全文以？丨用方式併入本 文中）所充分描述，此徑向延伸係本文中所繪示的軸承隔 離益1〇的一關鍵設計特徵。第一軸向介面間隙3“的軸向 配向可抑制污染物進入軸承隔離器1〇中。污染物的減少或 消除改良軸承隔離器i 〇、軸承！ 2及（諸）傳導性片段4 6的壽 命及效能°第一轴向介面間隙34a之開口面向後方朝向 馬達外殼16並遠離污染物流。污染物流或冷卻流通常係沿 軸件14之軸且朝向馬達外殼丨6而導向。 為有助於放出轴件14上或鄰近軸件14的電能，秘承隔離 器1〇可包含定位於定子20中的至少-個傳導性片段46。定 =料、㈣且態以具有鄰近軸承12的一傳導性片段環形通 k，可將㈣導性片段46定位及@定在該傳導 :道内使得該傳導性片段與轴件“接觸： 件⑽觸。當電荷在轴件]4上累料，料性片段_ = 透過軸承隔離器丨〇使此等雷 、 片段環形通道之特定大ΠΓ:達外殼16。傳導性 _用及各M m 、及4將取決於轴承隔離器U)的 應用及各個傳導性片段46之類 段環形通道之尺寸及％能 、 此，傳導性片 了及組態決不具限制性。 在本文中所描繪的實 有-接納器凹槽24。如圖二承隔離器1〇係形成為具 糟24如圖3中最佳所示，接納器凹槽训 147623.doc 12 201108531 形成於鄰近軸件1 4的軸承隔離器丨〇之内側上。一般而言， 接納器凹槽24有助於將一CDR 40放置在軸承隔離器1〇内。 然而，取決於軸承隔離器1〇之特定應用，可將其他結構定 位於接納器凹槽24内。 正如所繪示及描述，如圖2及圖3中所繪示的軸承隔離器 10包含疋子20與轉子30之間的源自定子突出物與轉子突出 物之協作的複數個徑向及軸向介面通路。各種突出物及凹 槽存在無數的組態及/或配向，且因此定子2〇及轉子3〇中 的各種大出物及凹槽的組態及/或配向決不具限制性。如 本文中所揭示的軸承隔離器1〇可搭配任何組態之定子2〇及/ 或轉子30 —起使用，其中轉子2〇可經組態為具有用於將至 少-個傳導性片段46保持於其中的—傳導性片段環形通道 或一接納器凹槽24,如下文詳細描述。 實施例’且圖5提供其之一軸向視圖。 在其一部分上累積一電荷之趨勢的任 動馬達、齒輪箱、軸承或任仞装仙. 圖4中以透視方式繪示一電流換向器環（(：〇11)4〇之一第一 。CDR 40可搭配具有

傳導性片段46與軸件i4接觸或極為緊 密地與軸件14接觸， 147623.doc •13· 201108531 以便建立自軸件14至馬達外殼16的一低阻抗路徑。 圖6中綠示CDR 40的例示性實施例之一橫截面視圖。如 圖6中所繪示，第一壁43之軸向厚度小於第二壁料之軸向 厚度。在第一實施例中，藉由首先將傳導性片段46定位於 環形通道42内及然後使第一壁43變形以減小第一壁43的末 梢端與第二壁44的末梢端之間的空隙而將該傳導性片段衫 保持在環形通道42内。以此方式使第一壁43變形可將傳導 f生片段46保持於環形通道42内。取決於構成傳導性片段46 所使用之材料，第一壁43之變形可壓縮傳導性片段46的一 部分以進一步固定傳導性片段46相對於軸件14之位置。 圖6中繪示CDR徑向外表面45之一詳細視圖。CDR徑向 外表面45可經組態以在軸向尺度上具有一微小角度使得 CDR 40可被壓入配合於馬達外殼丨6中。在第一實施例中， °亥角度為1度’但在本文中未描繒的其他實施例中可更大 或更小。此外’在第一實施例中，當CDR 40被安裝在一馬 達外殼16中時’可將第一壁43定位為鄰近轴承1 2。然而， 在本文中未繪示的其他實施例中，當CDR 40被安裝於一馬 達外殼1 6中時可將第二壁44定位為鄰近於軸承12，在此情 形中CDR徑向外表面45之角度可與圖6中所繪示之角度相 對。CDR本體41、環形通道42、第一壁43、第二壁44及 CDR徑向外表面45之最佳尺度/配向可視CDR 40之特定應 用而變化且因此決不限制於CDR 40之範圍。 在下文將詳細描述的CDR 40之其他實施例中，使用形 成於CDR 40或馬達外殼16内的安裝孔54、搭接片70及緊固 147623.doc ,14- 201108531 件72而將CDR 40安裝於馬達外殼16。可在不脫離咖4〇 之精神及範圍的情況下使用熟悉此項技術者所知的任何結 構藉由任何方法將CDR 40安裝於馬達外殼16。 在圖4及圖5 t所繪示的CDR 40之實施例中，將三個傳 導性片段46定位於環形通道42内。傳導性片段粍的最佳數 目以及各個傳導性月段46的尺寸及/或形狀可視cdr々Ο之 應用而變化’且因此決不具限制性。所有傳導性片段仂之 最佳總長度及該等傳導性片段46與軸件14接觸（或極為緊 密地與軸件14接觸）之總表面積可隨應用而變化，且因此 決不限制於CDR 40之範圍或經組態為具有若干傳導性片段 46的一軸承隔離器1〇(諸如圖2及圖3中所繪示的軸承隔離 器）之範圍。 在圖4至圖6中所繪示的實施例中，cdr 40可經定尺寸 以與具有一接納器凹槽24的一軸承隔離器1〇(諸如圖2及圖 3中所繪示之軸承隔離器1〇)接合。如上所述，圖2及圖3繪 不經形成以接合一 CDR 40的一軸承隔離器10之一實施例。 接、’内器凹槽24可形成為定子2〇内的一環形凹部，該環形凹 部經定尺寸及塑形以接納類似於圖4至圖ό中所繪示的一 CDR 40。CDR 40可被壓入配合於接納器凹槽24中，或者 可藉由Α悉此項技術者所知之可操作用於將Cdr 40固定地 安裝於定子20的任何其他方法或結構（包含但不限於固定 螺絲、焊接等）而貼附於定子20。當CDR 40與定子20中的 接納器凹槽24恰當接合時，CDR徑向外表面45鄰接及接觸 接納器凹槽24之内表面。 147623.doc -15- 201108531 在使用傳導性片& 。 & 46的CDR 40或轴承隔離器1〇的任何 實施例中，傳導性Η π / < 片奴46可由碳構成，碳具傳導性且天然 潤滑。在一實施例φ、# 傳導性片段46由Chesterton製造並 定名為477-1的碳網禮士、 幕成。在其他實施例中傳導性片段46 在碳網外部不具有塗；。a社m , 土層 备使用網狀或編織材料來構成傳 導性片段46時，接觸軸件 1干1 4的傳導性片段46之表面通常被 磨損或變得不平坦，A t m ^ 在某二應用中此可能為一所期望之品 質以減A轉摩擦。在轴件14已相對於傳導性片段偏走轉 後不久’傳導性片段46之某些實施例將從軸件“之表面磨 才貝及磨# H于傳導性片段46與轴件^ 4之間的摩擦最小 化。在穩定狀態操作期間傳導性片段46與轴件^間可能 出現一微小間隙，而在傳導性片段46與轴件14之間僅發生 偶然接觸。傳導性片段46可A孅 a f又j為纖維材料或固體材料。 般而S ’期望確保自轴件1 4至馬洁冰如} < 押丨τ η主馬違外殼丨6之阻抗在 0.2歐姆至10歐姆的範圍内，以確保在軸件"上累積的電 荷透過馬達外殼财㈣達馬達基部（切示）而非透過 (諸）軸承12。可藉由確保軸承隔離器1〇與馬達外殼】6、轴 承隔離器Η)與CDR 40及/或咖4〇與馬達外殼⑽間的裝 配具有極小之-容限來減少自軸件14至馬達外殼Μ之阻 抗。相應地，軸承隔離器1 〇與馬遠外 勹硬外豉16、軸承隔離器1〇 與CDR 40、及/或CDR 40與馬遠外M^ 迓外冗又1 6之間的間隙越小， 自軸件14至馬達外殼16之阻抗越低。 在本文中未描繪的其他實施例中，可將傳導性細絲（未 繪示）貼附於CDR 40或軸承隔離器】〇，赤去屮 或者嵌入至貼附於 147623.doc •16· 201108531 CDR40餘承隔離ϋ1()之料性片段咐。此類細絲可由 銘銅、金、石厌、傳導性聚合物、傳導性彈性體或對於特 定應用擁有適當傳導性的任何其他傳導性材料構成。可將 足夠潤滑且具有足夠低阻抗的任何材料用於⑽嫩/或 軸承隔離器10中的（諸）傳導性片段46。 在本文十未描繪的CDR 40之另一實施例中，CDR 4〇係 貼附於軸件14且隨其旋轉。CDR4〇之第一壁43及第二壁 自軸件14延伸，且CDR主本體41鄰近於軸件Μ。軸件“旋 轉的離心力致使傳導性片段46及/或傳導性細4隨軸件Μ 方疋轉而徑向擴張。此擴張容許即使油脂或其他污染物及/ 或潤滑劑（其等增加阻抗且因此降mCDR 4〇使電荷自軸件 14消政至馬達外殼16之能力）已收集在cdr 4〇與馬達外殼 16之間的一區域内時傳導性片段46及/或細絲亦可與馬達 外殼16接觸。 在本文中未描繪的另一實施例中，可將一傳導性套筒 (未繪不）定位於轴件14上。此實施例對於具有原本將導致 傳導性片段46過度磨損的一磨損或不平坦表面的一軸件14 尤其有用。該傳導性套筒（未繪示）可由適合用於特定應用 的任何導電材料構成，且該傳導性套筒（未繪示）亦可經形 成為具有一光滑的徑向外表面。該傳導性套筒（未繪示）於 是可用於將電荷自軸件14傳導至CDR4〇或一軸承隔離器⑺ 中的傳導性片段46。可能尤其有用於搭配具有磨損或不平 坦之外表面的軸件14一起使用的另一實施例係其中傳導性 細絲或線插入於傳導性片段46中的一實施例。此等傳導性 147623.doc •17· 201108531 細絲或線可為犧牲性且可填充於軸件14之表面的凹入部或 其他不平之處。 在本文中未描繪的另一實施例中，可將由合適傳導性材 料製成的傳導性螺絲（未繪示）插入於傳導性片段46中。此 外，可將彈簧負載的固體傳導性圓柱體在徑向方向中定位 於CDR 40及/或軸承隔離器1〇内，以便接觸軸件丨斗之徑向 外表面。 圖7至圖14中繪示一 CDR 40的一第二實施例。在（^尺4〇 之第二實施例中，CDR係由一内部本體50與一外部本體6〇 接合而形成，纟圖7中其等被繪示為未經接合而是彼此相 對在CDR 40之第二實施例中内部本體5〇與外部本體以 -搭扣、干涉類型配合之方式彼此接合，下文將詳細描 述0 圖9中繪示大體上為環形的一内部本體5〇之—透視圖。 内部本體5G可包含形成於内部本體別之—外面中的至少一 個徑向通道52，該内部本體5〇包含一主孔58，—軸件^可 穿過該主孔58定位。描♦於圖9中的實施例包含三個徑向 通道52 ’但其他實施例可具有更多或更少數目的徑向通道 ^2 ’且因此彳f向通道之數目決不限制⑶請之範圍。各個 徑向通道52可經形成為其中具有—卡f件a，以更充分 地固定特定類型之傳導性片段46。吾人預期_切件二 將最有利於由-可變形材料或半可變形材料製成的傳導性 片& 46 ’但一卡掣件52a亦可搭配由具有不同機械性質之 材料構成的傳導性片段46—起使用。所㈣徑向通道52經 147623.doc 201108531 ，·且態以朝向疋位於主孔58中的一軸件〗4開口。内部本體5〇 可形成為於其徑向外表面上具有一脊部56。脊部％可經組 態以接合形成於外部本體60中的環形凹槽64，如下文詳細 描述。 内部本體50可經形成為在其十具有一個或多個安裝孔 54。繪示於圖8至圖u中的實施例經形成具有三個安裝孔 54。如圖1中所繪示，安裝孔54可用於將扣固定於一 馬達外殼16或其他結構。如圖！及圖8B所繪示，可使用一 緊固件72(諸如與一安裝孔54接合的一螺絲或柳釘）將一搭 接片7〇或夾具固定於CDR 40。存在或不存在安裝孔54在很 大程度上取決於CDR⑽之安裝方法。例如，在圖MA及圖 14B中所綠示的實施例中，内部本體5〇不包含任何安裝孔 W。吾人預期此類實施例將在被壓入配合於一馬達外殼“ 或其他結構内的一軸承隔離器1〇及/或一 CDR 40中使用最 佳。 圖12中矣會示亦可大體上為環形的一外部本體的的一透視 圖。外部本體60可經形成為具有一基⑽，一環形凹槽“ 形成於該基部62之徑向内表面上。可藉由一第一環形肩部 64a與一第二環形肩部65b界定該環形凹槽以。一徑向突出 祕可鄰近於第一肩部65a及/或第二肩部㈣自基部㈣ 内任向延伸。在所描繪的實施例中，徑向突出物％係定位 為鄰近於第-環形肩部65a且其中包含-主孔68，一軸件 14可穿過心孔68定位。環形凹槽64可經組態使得形成於 内部本體5〇中的脊部56接合該環形凹槽64，以大體上固定 147623.doc -19- 201108531 内部本體50相對於外部本體60的軸向位置。如圖10B及 14B中所繪示，脊部56可傾斜或為錐狀，使得在内部本體 50被迫插入外部本體60中之後，脊部56滑過第二環形肩部 65b並進入環形凹槽64中以軸向固定内部本體5〇及外部本 體60。此後在脊部56與環形凹槽64之間的接合防止内部本 體50與外部本體60分離或解離。在本文中未緣示的其他實 施例中’脊部56不限於一錐狀組態。脊部56及基部62亦可 經組態使得在接合之後建立一干涉接合來防止内部本體5〇 與外部本體60分離或解離。 如圖14A及圖14B中所繪示，内部本體50及外部本體6〇 可經組態使得徑向突出物66之内部周邊具有與内部本體5〇 之内部周邊相同的直徑，使得在經安裝時内部本體5〇與外 部本體60距離一軸件14具有相同的空隙。吾人預期在大多 數應用中CDR 40將經安裝使得圖14A中所繪示的表面在馬 達外殼16或其他結構的軸向外部。然而，若CDR 4〇與—軸 承隔離器ίο接合，則CDR 40可經配向使得圖l4A中所繪示 的表面朝向馬達外殼16或安裝軸承隔離器1〇的其他結構之 内部。 如圖η中所繪*，可將傳導性片段46定位於徑向通扣 内。吾人預期當CDR 4〇經組裝時徑向通道52可形成於定位 為4近外部本體60之徑向突出物“的内部本體之軸向表 面内’如圖14A及14B所繪示。此配向固定傳導性片段 =軸向位置。通常（但取決於構成材料），傳導性片段Μ經 定尺寸以延伸超過内部本體5〇之内壁而進入主孔％内以接 147623.doc -20· 201108531 觸軸件14枚向通道52經定尺寸以便與内部本體之外部 周邊不相& &防止傳導性片段46接觸外部本體之環形 凹槽64。 .軸承隔離器10與CDR 4〇可由任何可加工金屬（諸如不鏽 冑月銅鋁、金、銅及其等之組合物或具有低阻抗的其 他材料）構成。可藉由任何其他結構或方法（諸如透過複數 :搭接片70及緊固件72)而將CDR 4〇或軸承隔離器i 〇凸緣 安裝、壓入配合或附接於馬達外殼16。

一在某些應用中，可藉由消除如圖2及圖3所繪示之形成於 定子20及轉子30内的〇形環18及其等伴隨凹槽來改良抽承 隔離器二之效能。用於構成0形環18之材料（諸如橡膠及/ 或矽）的问阻抗本質可能妨礙軸承隔離器〗〇與馬達外殼16 之間的傳導性’藉此降低轴承隔離器10的整體電荷消散效 能。然而，若0形環18可由一低阻抗材料構成，則其等可 包含於CDR 40及，或軸承隔離器1〇之任何應用中。CDR 4〇、内部本體50、外部本體6〇及其等的各種特徵的最佳尺 度或配向可取決於CDR 40之特定應用而變化且因此決不限 制於CDR 40之範圍。 搭配馬達外忒1 6 一起使用的軸承隔離器丨〇及/或CDR 40以旋轉軸件14作為中心點建立—敎之同心系統。將一 CDR 40插入於馬達外殼！ 6内之轴承隔離器（諸如圖2及圖3 中所繪示者）中可在諸傳導元件之間形成一相對固定且穩 定的空間關係，藉此透過CDR4〇及轴承隔離器1〇之傳導元 件來改良自轴件14至接地的靜電荷之收集及傳導。該經改 147623.doc 201108531 良之馬達接地密封系統將主要元件直接安置在一起，此補 償軸件14(其可能並非為完全圓形）之缺陷並確保由作用於 CDR 40及/或軸承隔離器10上的外力引起的自傳導性片段 46至軸件14之表面之距離的變動或改變為最小。此促進傳 導性片段46周圍之空氣的有效電離及促進電荷自軸件14傳 導至馬達外殼16。 既已描述較佳實施例，精通此項技術者無疑將想到CDR 40及所揭示之軸承隔離器10的其他特徵，以及將想到本文 中闡釋的實施例之大量修改及變更，其等之全部可在不脫 離CDR 40及/或軸承隔離器10之精神及範圍内達成。應注 意，軸承隔離器1〇及〇)11 40不限於本文中所描繪及描述的 特定實施例，而是意欲應用於用於使一電荷自一軸件“消 散至一馬達外殼16的所有類似裝置及方法。熟悉此項技術 者在不脫離軸承隔離器1〇及CDR 4〇之精神及範圍下將想到 所述實施例的修改及變更。 【圖式簡單說明】 圖1係可搭配電流換向器環一起使用的一電動馬達的一 實施例之一透視圖。 圖2係一軸承隔離器之一透視橫截面視圖，其中定子之 一部分係形成為一電流換向器環。 圖3係一軸承隔離器之—橫截面視圖，該軸承隔離器經 組態以將一電流換向器環接納於該轴承隔離器之定子部分 内。 圖4係電流換向器環之第一實施例的一透視圖。 147623.doc -22· 201108531 圖5係電流換向器環之第一實施例的一軸向視圖。 圖6係電流換向器環之第一實施例的一橫截面視圖。 圖7係電流換向器環之一第二實施例的一透視變形圖。 圖8A係經組裝之電流換向器環的〆第二實施例之一透視 圖。 圖8B係具有安裝夾具的經組裝之電流換向器環的一第二 實施例之一透視圖。 圖9係用於搭配電流換向器環之第二實施實例一起使用 的一内部本體的一實施例之一詳細透視圖。 圖10A係用於搭配電流換向器環之第二實施實例一起使 用的一内部本體的一實施例之一軸向視圖。 圖10B係用於搭配電流換向器環之第二實施實例一起使 用的一内部本體的一實施例之一橫截面視圖。 圖11係具有傳導性纖維定位於其中的用於搭配電流換向 器環之第二實施實例一起使用的一内部本體的一實施例之 一橫截面視圖。 圖12係用於搭配電流換向器環之第二實施實例一起使用 的一外部本體的一實施例之一詳細透視圖。 圖13 A係用於搭配電流換向器環之第二實施實例一起使 用的一外部本體的一實施例之一軸向視圖。 圖13 B係用於搭配電流換向器環之第二實施實例一起使 用的一外部本體的一實施例之一橫戴面視圖。 圖14A係經組裝之電流換向器環的第二實施例之一軸向 視圖。 147623.doc -23· 201108531 圖1 4B係經組裝之電流換向器環的第二實施例之一橫截 面視圖。 【主要元件符號說明】 10 軸承隔離器 12 軸承 14 軸件 16 馬達外殼 17 密封構件 18 Ο形環 20 定子 22 定子主本體 23 定子徑向外表面 24 接納器凹槽 25 傳導性片段環形通道 26 定子軸向突出物 28 定子徑向突出物 29 定子軸向凹槽 30 轉子 32 轉子主本體 33 轉子軸向外表面 34a 第一軸向介面間隙 34b 第一徑向介面間隙 ' 36 轉子軸向突出物 38 轉子徑向突出物 147623.doc -24- 201108531 39 轉子軸向凹槽 40 電流換向器環（CDR) 41 CDR本體 42 環形通道 43 第一壁 44 第二壁 45 CDR徑向外表面 46 傳導性片段 48 CDR主孔 50 内部本體 52 徑向通道 52a 卡掣件 54 安裝孔 56 脊部（鎖定） 58 内部本體主孔 60 外部本體 62 基部 64 環形凹槽 65a 第一環形肩部 65b 第二環形肩部 66 徑向突出物 68 外部本體主孔 70 搭接片 72 緊固件 147623.doc -25-

Claims (1)

1. 201108531 七、申請專利範圍： 1. 種電流換向器環，其包括： a. 一本體，其令該本體大體上形成為一環； h㈣通道’其h環形通道_成於該本體之徑向 内表面上； c. 自該本體延伸的一第一 立其中該第一壁界定該環形 通道的一第一轴向限制； d. 自該本體延伸的一第_ 1、 罘一垄其中該第二壁界定該環形 通道的一第二軸向限制；及 以少-㈣導性片段’其中各個傳導性片段係定位於 该環形通道内。 、 2·如請求項1之電流換向器環，1 其中该本體係固定地安步 於一馬達外殼，且其中該璟 " 亥衣形通道係進一步經界定為面 朝自s亥馬達外殼突出的一轴件。 3. 如請求項！之電流換向器環，立 一宁6亥本體係固定地安裝 於自一馬達外殼突出之一軸件， 且其中該％形通道係進 一步經界定為面朝該馬達外殼。 4. 如請求項1之電流換向器環，其 ^ ^ ,. ^ Α Τ °亥本體係固定地安裝 於形成於一軸承隔離器之一定子 C 仏& Τ〜接納态凹槽。 5· 一種電流換向器環，其包括： a一内部本體，該内部本體包括： i·—主孔； 徑向通道’其形成於該内部本體的—個面内； ⑴·-聲部’其形成於該主本體之經向外表面上； 147623.doc 201108531 b. 一外部本體，該外部本體包括： ι·—基部； u’環形凹槽，該環形凹槽係形成於該基部之徑向 内表面中，其中該環形凹槽係由一第一環形肩部 及第一環形肩部界定； ηι.傻向突出物，其中該徑向突出物自該基部向内 心'向延伸，其中一主孔係形成於該徑向突出物 中，且其中該外部本體及該内部本體經組態使得 違脊部與該環形凹槽之接合將該内部本體在轴向 方向中固定於該外部本體；及 c. 一傳導性片段，其中該傳導性片段係定位於該徑向通 道内。 士、:长項5之電流換向器環，其中該内部本體進一步包 括複數個役向通道’且其中該電流換向器環進-步包括 複數個傳導性片段。 月长項6之電流換向器環，其中該電流換向器環係進 步緃界定為使該内部本體中的該複數個徑向通道定位 為鄰近該外部本體中之該徑向突出物。 月长項7之電流換向器環，其中該脊部係進一步經界 定為在輛向上成角度。 「欠項8之電流換向器環’其令該基部之該徑向外表 =進「步經界定為在該軸向上成角度使得該電流換向 态蜋可破固定地壓入至一軸承隔離器内之一接納器凹槽 中或至形成於一馬達外殼内的一孔中。 147623.doc 201108531 1〇.如請求項8之電流換向器環，其t該内部本體進一步包 括定位於該内部本體之該面内且與該複數個#向通2 對的複數個安裝孔，且其中複數個緊固件及搭接片係用 於將該電流換向器環固定於一馬達外殼。 11. 如明求項8之電流換向器環，其中該傳導性片段係進— 步經界定為一碳基細絲。 12. 如請求項8之電流換向器環，其中該複數個徑向通道係 進步經界定為具有一卡掣件定位於其中。 13. :請求項8之電流換向器環，其中該外部本體之該徑向 物係進步經界定為經組態使得該内部本體之内徑 大體上等於該徑向突出物之内徑。 14·如請求項8之電流換向器環’其中該複數個傳導性片段 中的各個傳導性片段係進—步經界定為—纖維、碳基材 料。 3长員8之电流換向器環，其中該内部本體及該外部 本體係進一步經界定為由青銅構成。 16. —種轴承隔離器，其包括： a. 一定子，該定子包括： L 一主本體； U.複數個突出物，其等軸向及徑向皆延伸超過該主 本體； 内器凹槽’該接納器凹槽係定位為鄰近一軸 件； 轉子該轉子係固定地安裝於該軸件，該轉子包 147623.doc 201108531 括： i. 一主本體； Π.複數個突出物’其等徑向及軸向皆延伸超過該主 本體’其中該轉子之該複數個突出物與該定子之 該複數個突出物互相嚙合以形成—迷宮式密封 件； c. 一電流換向器環，該電流換向器環包括： i. 一本體’其中該本體大體上形成為—環，且其中 該本體係固定地安裝於該接納器凹槽中； H· —環形通道，其中該環形通道係形成於該本體之 徑向内表面上； iH.自該本體延伸之一第一壁，其中該第一壁界定該 環形通道之一第一軸向限制； &自該本體延伸之-第二壁，該第二壁界定該 環形通道之一第二軸向限制；及 v.至少-個傳導性片段，其中各個傳導性片段係定 位於該環形通道内。 17. 18. 如請求項16之軸承隔離器，盆中白 ^ 干自δ玄轉子延伸的該複數 個犬出物之至少一個徑向穿屮物〇 Π大出物延伸超過自該定子延伸 之該複數個突出物之所有徑向突出物。 一種使一電荷透過一馬達外殼自-軸件消散的方法，其 包括： a•將一電流換向器環固定至該馬達外殼； b.於5亥電流換向器環内容驶$丨、 女·裝至 > —個傳導性片段，其中 147623.doc 201108531 觸 少一 傳導性片段緊密接近該#件或與該轴件接 c.自β玄轴件傳輸該電荷至該至少一個傳導性片段； d:::少—個傳導性片段傳輸該電荷至該電流換向器 每，及 e.m④換向器環傳輸該電荷至該馬達外續。 19=使一電荷透過-馬達外殼自-轴件消散的方法，農 包括： 八 a•將一軸承隔離器固定於該馬達外殼； b_於該轴承隔離器内安裝至少一個傳導性片段，其中該 —個”性片段緊密接近該㈣或與該軸件接 c.自該軸件傳輸該電荷至該至少—個傳導性片广 ::少-個傳導性片段傳輸該電荷至該二隔離 e.自該軸承隔離器傳輸該電荷至該馬達外殼。 其 20. -種使一電荷透過_馬達外殼自一轴件消散的方法 包括： a.將一電流換向器環固定於一軸承隔離器； b•將該軸承隔離器固定於該馬達外殼； c·於該電流換向器環内安裝至少—個傳導性片段，其中 =至少-個傳導性片段緊密接近該軸件或與該轴件接 d’自„玄軸件傳輸該電荷至該至少—個傳導性片段· 147623.doc 201108531 e. 自該至少一個傳導性片段傳輸該電荷至該電流換向器 環； f. 自該電流換向器環傳輸該電荷至該軸承隔離器；及 g. 自該軸承隔離器傳輸該電荷至該馬達外殼。 147623.doc