一种电流换向器的制作方法

本实用新型涉及于一种电流换向器。

背景技术：

因为极端的设备作用时间循环、使用因数减小、设计及在大多数加工厂中缺乏备用旋转设备，因此旋转设备难以获得适当维护。对于电动马达、机床心轴、湿端造纸机辊子、铝辊轧机、蒸汽骤冷泵以及利用极易受污染物影响之润滑剂的其他设备尤为如此。

已利用各种形式的轴件密封器件以试图保护轴承环境的完整性。此等器件包含橡胶唇形密封件、空隙迷宫式密封件及磁吸式密封件。唇形密封件或其他接触式轴件密封件通常很快磨损至故障状态，且亦已知其等甚至在故障使转子与定子之间的介面曝露于密封件的径向末端处的污染物或润滑剂前容许过量水分及其他污染物进入操作设备的油槽中。由于对连接至可变频率驱动器控制的电动马达的电的控制的真实本质，在应用于使用可变频率驱动器的电动马达时轴承故障及损坏的问题恶化。

可变频率驱动器由将正弦线交流电压转换为直流电压，接着返回至具可变频率的脉冲宽度调变正弦线交流电压来调节马达的速度。此等脉冲的切换频率的范围系从1 kHz一直到20 kHz且称为。电压之改变与时间之改变的比率称之为马达定子与转子之间的寄生电容，该寄生电容引发转子轴件上的电压。若轴件上引发的电压积聚至足够位准，则其可透过轴承放电至接地。

引起轴承电流的原因有很多，其中包含：可变频率驱动器中的电压脉冲过冲、马达磁路的非对称性、供应不平衡、暂态条件及其他。此等条件的任一者皆可独立出现或同时出现而产生来自马达轴件的轴承电流。

轴件电压在转子上累积直至其超过马达轴承润滑剂的介电容量，在此时该电压透过轴承以一短脉冲放电至接地。在放电之后，电压再次在轴件上累积且重复循环本身。此随机且频繁的放电具有放电加工效应，该效应引起轴承滚动元件及座圈的孔蚀。随时间流逝，此劣化引起轴承座圈中的一凹槽图案，其指示轴承已遭受严重损坏。最终，劣化将导致轴承完全失效。

先前技术教示处理轴件电压的许多方法，其中包含：使用遮蔽电缆、将轴件接地、使轴承绝缘及安装一法拉第遮蔽件。大多数外部应用增加成本、复杂性且暴露于外部环境因素。绝缘轴承藉由消除供电流流动的透过轴承至接地的路径来提供内部解决方案。然而，安装绝缘轴承并未消除轴件电压，该轴件电压将继续找出至接地的最低阻抗路径。因此，若该阻抗路径系通过驱动负载则绝缘轴承无效。因此，先前技术未教示内部、低磨损的方法或装置以有效地将轴件电压接地及避免导致轴承过早失效的轴承的放电加工。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电流换向器：

本实用新型为实现上述目的而采取的技术方案为：

本实用新型一种电流换向器，该换向器包括：本体，该本体大体上形成为环；环形通道，其中该环形通道形成于该本体的径向内表面上；自该本体延伸的第一壁，其中第一壁界定环形通道的第一轴向限制；本体延伸的第二壁，其中该第二壁界定该环形通道的第二轴向限制；至少一个传导性片段，其中各个传导性片段定位于该环形通道内。

作为进一步改进，该本体固定地安装于马达外壳，且其中该环形通道进一步经界定为面朝自该马达外壳突出的轴件。

作为进一步改进，该本体固定地安装于马达外壳，且其中该环形通道进一步经界定为面朝自该马达外壳突出的轴件。

作为进一步改进，该本体固定地安装于形成于轴承隔离器的定子中的接纳器凹槽。

本实用新型电流换向器的目的由将定子包围在转子内以在转子的径向末端建立一轴向导向介面来对密封件或轴承隔离器提供改良以防止润滑剂泄漏或污染物进入。电流换向器的目的系揭示及主张用于旋转设备且将累积的轴承电流传导及传输及导向至接地的装置。

附图说明

图1是可搭配电流换向器起使用的电动马达的实施例的透视图。图2是轴承隔离器的透视横截面视图；

图3是轴承隔离器的横截面视图；

图4是本实用新型的透视图；图5是本实用新型的轴向视图；图6是本实用新型横截面视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示，图中绘示可搭配换向器 40一起使用的马达外壳16的实施例。换向器 40可压入配合于马达外壳16内的孔中，如下文详细描述及图1中所绘示，可使用搭接片70及紧固件72将该换向器 40固定于马达外壳16的外部。亦可经由其他结构及/或方法将该换向器 40固定于马达外壳16。换向器 40亦可经组态以与轴承隔离器10接合，或与轴承隔离器10一体形成。

如图2所示，图中绘示的轴承隔离器10可安装于马达外壳16的一侧或两侧上的可旋转轴件14。可使用如上文对于换向器 40所描述的熟悉此项技术者已知的任何其他方法或结构将轴承隔离器10凸缘安装、压入配合或附接于马达外壳16。在一些实施例中，可使用固定螺丝或其他结构及/或方法将定子20安装于马达外壳16或者将转子30安装于轴件14。在本文中未描绘的另一实施例中，轴件14固定的且马达外壳16或安装轴承隔离器10的其他结构可旋转。

在另一实施例中，换向器 40及/或轴承隔离器10可经安装使得容许换向器40或轴承隔离器10在一个或多个方向中浮动。例如，在实施例中，轴承隔离器10的一部分定位于围封体中。该围封体形成为其中具有主孔的两个相对平板，轴件14可穿过该等主孔。围封体内部经形成使得轴承隔离器10或换向器 40定位于该围封体内部上的丸状凹部内。轴承隔离器10或换向器与该围封体之间的接触点可用低摩擦物质形成。

如图2及图3所示，轴承隔离器10包含定子20及转子30，且通常称之为迷宫式密封件。定子20一般包括定子主本体22及自该定子主本体延伸的各种轴向突出物或径向突出物或组态于其中的各种轴向凹槽或径向凹槽。

在图2及图3所示，定子20固定地安装在马达外壳16内，而O形环18在其等之间形成密封件。

转子30一般包括转子主本体32及自该转子主本体延伸的各种轴向突出物或径向突出物或组态于其中的各种轴向凹槽或径向凹槽。

定子轴向突出物26与转子轴向凹槽39协作，且转子轴向突出物36与定子轴向凹槽29协作，以在轴承隔离器10的内部部分与外部环境之间形成迷宫式通路。转子30可固定地安装于轴件14并可随其旋转。可使用O形环18在其间形成密封件。在定子20与转子30之间可将密封构件17定位于其之间的内部介面上，以协助防止污染物从外部环境进入轴承隔离器10的内部，而同时协助保持轴承隔离器10内部中的润滑剂。

在图2及图3中所绘示的轴承隔离器10的实施例中，定子径向突出物28在定子20中提供外部凹槽用于收集污染物。可在定子径向突出物28的径向外表面与转子径向突出物38的径向内表面之间形成第一轴向介面间隙34a。可在定子轴向突出物26的轴向外表面与转子轴向凹槽39的轴向内表面之间形成第一径向介面间隙34b。形成为具有转子径向突出物38的转子轴向突出物36可经组态以装配于定子轴向凹槽29内以在定子20与转子30之间提供另一轴向介面间隙。

在本文中所描绘的轴承隔离器10的实施例中，转子径向突出物38径向延伸超出定子轴向突出物26的外径。此容许转子30包围定子轴向突出物26。所充分描述，此径向延伸本文中所绘示的轴承隔离器10的关键设计特征。第一轴向介面间隙34a的轴向配向可抑制污染物进入轴承隔离器10中。污染物的减少或消除改良轴承隔离器10、轴承12及传导性片段46的寿命及效能。第一轴向介面间隙34a的开口面向后方，朝向马达外壳16并远离污染物流。污染物流或冷却流通常系沿轴件14的轴且朝向马达外壳16而导向。

为有助于放出轴件14上或邻近轴件14的电能，轴承隔离器10可包含定位于定子20中的至少一个传导性片段46。定子20可经组态以具有邻近轴承12的传导性片段环形通道，可将该传导性片段46定位及固定在该传导性片段环形通道内使得该传导性片段与轴件14接触或极为紧密地与轴件14接触。当电荷在轴件14上累积时，传导性片段46用于透过轴承隔离器10使此等电荷消散至马达外壳16。传导性片段环形通道之特定大小及组态将取决于轴承隔离器10的应用及各个传导性片段46的类型及尺寸。因此，传导性片段环形通道的尺寸及组态决不具限制性。

在本文中所描绘的实施例中，轴承隔离器10形成为具有接纳器凹槽24。如图3中最佳所示，接纳器凹槽24可形成于邻近轴件14的轴承隔离器10的内侧上。一般而言，接纳器凹槽24有助于将换向器 40放置在轴承隔离器10内。然而，取决于轴承隔离器10的特定应用，可将其他结构定位于接纳器凹槽24内。

如图2及图3中所绘示的轴承隔离器10包含定子20与转子30之间的源自定子突出物与转子突出物之协作的多个径向及轴向介面通路。各种突出物及凹槽存在无数的组态及/或配向，且因此定子20及转子30中的各种突出物及凹槽的组态或配向决不具限制性。如本文中所揭示的轴承隔离器10可搭配任何组态的定子20或转子30一起使用，其中转子20可经组态为具有用于将至少一个传导性片段46保持于其中的传导性片段环形通道或接纳器凹槽24。

如图4和图5所示，换向器 40可搭配具有在其一部分上累积电荷的趋势的任何旋转设备一起使用。换向器 40的第一实施例经设计以定位于马达外壳16与自该马达外壳16突出且可相对于其旋转的一轴件14之间。

一般而言，换向器 40包括换向器本体41，该换向器本体41固定地安装于马达外壳16。在第一实施例中，第一壁43及第二壁44自换向器本体41延伸且界定环形通道42。将至少一个传导性片段46固定地保持在环形通道42中使得该传导性片段46与轴件14接触或极为紧密地与轴件14接触，以便建立自轴件14至马达外壳16的低阻抗路径。

如图6所示，第一壁43的轴向厚度小于第二壁44的轴向厚度。在第一实施例中，由首先将传导性片段46定位于环形通道42内及然后使第一壁43变形以减小第一壁43的末梢端与第二壁44的末梢端之间的空隙而将该传导性片段46保持在环形通道42内。以此方式使第一壁43变形可将传导性片段46保持于环形通道42内。取决于构成传导性片段46所使用之材料，第一壁43的变形可压缩传导性片段46的一部分以进一步固定传导性片段46相对于轴件14的位置。

换向器径向外表面45可经组态以在轴向尺度上具有微小角度使得换向器 40可被压入配合于马达外壳16中。在第一实施例中，该角度为1度，此外，在第一实施例中，当换向器 40被安装在马达外壳16中时，可将第一壁43定位为邻近轴承12。然而，在本文中未绘示的其他实施例中，当换向器 40被安装于马达外壳16中时可将第二壁44定位为邻近于轴承12，在此情形中换向器径向外表面45的角度可与图6中所绘示之角度相对。换向器本体41、环形通道42、第一壁43、第二壁44及换向器径向外表面45的最佳尺度配向可视换向器 40的特定应用而变化且因此决不限制于换向器 40的范围。

在下文将详细描述的换向器 40的其他实施例中，使用形成于换向器 40或马达外壳16内的安装孔54、搭接片70及紧固件72而将换向器 40安装于马达外壳16。可在不脱离换向器 40范围的情况下使用熟悉此项技术者所知的任何结构藉由任何方法将换向器 40安装于马达外壳16。

在图4及图5中所绘示的换向器 40的实施例中，将三个传导性片段46定位于环形通道42内。传导性片段46的最佳数目以及各个传导性片段46的尺寸及/或形状可视换向器 40的应用而变化，且因此决不具限制性。所有传导性片段46的最佳总长度及该等传导性片段46与轴件14接触的总表面积可随应用而变化，且因此决不限制于换向器 40的范围或经组态为具有若干传导性片段46的轴承隔离器10的范围。

在图4至图6中所绘示的实施例中，换向器 40可经定尺寸以与具有接纳器凹槽24的轴承隔离器10接合。如上所述，图2及图3绘示经形成以接合换向器 40的轴承隔离器10的实施例。接纳器凹槽24可形成为定子20内的环形凹部，该环形凹部经定尺寸及塑形以接纳类似于图4至图6中所绘示的换向器 40。换向器 40可被压入配合于接纳器凹槽24中，或者可由熟悉此项技术者所知的可操作用于将换向器 40固定地安装于定子20的任何其他方法或结构而贴附于定子20。当换向器 40与定子20中的接纳器凹槽24恰当接合时，换向器径向外表面45邻接及接触接纳器凹槽24的内表面。