接地装置制造方法

专利名称:接地装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种接地装置，其用于在电动机中避免由转子引起的轴承电流，其包括可导电的环形元件，所述环形元件具有设置在其上的止动器件，纤维束固定在所述止动器件上，静态负荷能够通过纤维束导出到至少一个导出元件上，其中这些纤维束相对于与环形元件的轴向中间线垂直的径向平面和/或轴向平面以倾斜的角度位置固定，并且具有从环形元件的止动器件上突出的长度，所述长度大于延伸越过环形元件或环形元件的止动器件和导出元件之间的径向间距所需的长度。
【专利说明】接地装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种接地装置，其用于在电动机中避免由转子引起的轴承电流， 其包括可导电的环形元件，所述环形元件具有设置在其上面的止动器件，纤维束固定在所 述止动器件上，静态负荷能够通过纤维束导出至导出元件上，因此轴承电流不会抵达轴承。

【背景技术】
[0002] 由现有技术已知，在电动机中在转子中通过感应引起的且通过转子轴传导的电压 对轴承具有损坏性影响（"轴承电流"）。一旦通过感应引起的电压克服了轴承润滑剂的阻 力，它们就通过轴承放电并且损坏了球的运行轨道，其形式是熔化凹穴、腐蚀和形态损坏。 这首先引起了轴承噪音，并且会引起过早的全部损坏。
[0003] 为了实现监控，在现有技术中已建议了一种解决主案，即转子轴在电方面完全隔 离。在此，这些转子轴在轴承区域中具有平台，它们借助塑料挤压包封。此外应用由电绝缘 的层压板构成的间隔垫圈，以防止转子中的压入的轴和轴承之间的直接接触（在转子侧和 定子侧）。
[0004] 塑料挤压包封的缺点是它尤其在加热时容易蠕变或下沉，长期看来不是坚固的系 统。此外，应用还受到限制，因为它例如不适用于驱动马达，驱动马达由于转速的提高和额 外的径向力会在挤压包封上施加波动的负载。另一缺点是，挤压包封不仅是电绝缘的，而且 是热绝缘的。这又会不期望导致轴承温度的升高。在此主要涉及到转子侧的轴承，因为它 经历了最高的负载且大多安放在定子衬套的端部上。在这种布局中，热量仅仅通过已由绕 组加热的定子套筒排出。
[0005] 用于避免轴承电流的另一可能性是应用混合球轴承，其中瓷球阻止了电传导。但 这一点的成本非常高。
[0006] 例如在专利文献EP1460885B1和EP523086B1中描述了用于导出负荷的装置的其 它背景信息和实施例，据此环形元件借助刚毛作用在轴上，以便通过轴来导出静态负荷。 实用新型内容
[0007] 在此背景下，本实用新型的目的是，改善已知的解决方案的效果并且提供成本低 廉的装置，借助所述装置能够在电动机中这样导出与转子有关的静态负荷，即它们不是作 为轴承电流通过或经由转子轴的这个或这些轴承流动。
[0008] 此目的通过如下的特征组合得以实现。在此设置有接地装置，其包括可导电的环 形元件，所述环形元件具有设置在其上的止动器件，纤维束固定在所述止动器件上，静态负 荷能够通过纤维束导出到至少一个导出元件上，其中这些纤维束相对于与环形元件的轴向 中间线垂直的平面（径向平面）和/或轴向平面以倾斜的角度位置固定，并且具有从环形 元件的止动器件上突出的长度，所述长度大于延伸越过环形元件或环形元件的止动器件和 导出元件之间的径向间距所需的长度。
[0009] 接地装置在电动机中优选作为环形元件应用在定子衬套和轴承之间，因此由转子 引起的负荷通过定子衬套直接通过轴承排出，但它们不会抵达轴承。在此，具有环形元件的 接地装置这样构成，即它的电阻小于轴承的电阻。环形元件的材料厚度优选选择得尽量薄， 因为无需花费大的力气就能轻易地使之成型，同时还由于材料费用低而成本低廉。但所述 材料厚度也必须设计得如此之厚，即环形元件能够通过所述材料横截面可靠地导出轴承电 流。因此按本实用新型，环形元件的厚度是0. 2mm-5mm，尤其是0. 应用由黄铜或 青铜构成的冲压的金属片，作为环形元件的材料。因此，所述接地装置能够成本非常低廉地 制成。
[0010] 通过把接地装置构成为导电的金属的环形元件能够降低成本，通过把纤维束朝导 出元件的倾斜角度位置以及从环形元件上突出的纤维束部段的过长结合起来，能够更好地 且更耐用地导出静态负荷。按本实用新型，相对于一个或两个垂直的平面朝环形元件的轴 向中间线实现纤维束的倾斜角度位置，也就是说，纤维束单一地甚至优选双重（在两个方 向上）倾斜地设置在环形元件上。
[0011] 在本实用新型的有利的实施方式中规定，所述接地装置的特征在于，纤维束相对 于环形元件的径向平面以5° -45° (尤其5° -30°，更优选10° -25° )的角度α固定， 作为第一斜度。
[0012] 在本实用新型的另一有利的实施方式中规定，所述接地装置的特征在于，纤维束 相对于环形元件的轴向平面以5° -15°的角度β固定，作为第二斜度。
[0013] 在纤维束和转子轴之间产生了气密和液密的连接，其具有通过倾斜的角度位置产 生的非常小的接触阻力。同样，纤维束在原本所需的长度上的延长（以便接触导出元件） 实现了更好的接触，但不会提高磨损。已证实为尤其有利的实施方式是，纤维束的从环形元 件上突出的长度比环形元件朝导出元件的径向间距大5% -15% (优选10% )。
[0014] 此外本实用新型的还有利的实施方式是，接块在环形元件上在径向方向上延伸， 所述接块分别设置有夹板作为止动器件，纤维束夹在这些夹板上。原则上，本实用新型的包 括环形元件的实施方式，其具有径向朝内或径向朝外的接块和纤维束。在具有径向朝内的 接块和纤维束的解决方案中，旋转的转子轴作为导出元件和触点用于纤维束。在具有径向 朝外的接块和纤维束的解决方案中，定子衬套为导出元件和触点用于纤维束，其中环形元 件固定在转子轴上并且与之一起旋转。
[0015] 在接地装置的特殊实施例中规定，在每个夹板上分别设置有隆起，所述隆起将纤 维束划分为第一和第二纤维束。分开的第一和第二纤维束因此相互分开地延伸，并且分别 可与旋转方向无关地将轴承电流导出到至少一个导出元件。划分为两个纤维束实际上可 "包围"着转子轴的上侧，并且是稳固的接触，与转子轴的旋转方向无关。
[0016] 此外，对纤维束来说有利的实施方式是，它们由不同材料的纤维构成，并且至少包 括碳纤维和金属或塑料纤维。为了提高自润滑，还可额外地含有石墨纤维。
[0017] 为了扩大顶靠面并且改善接触，纤维束在实施方案中具有椭圆形的横截面。纤维 束在夹板中有利地这样定向，即椭圆形的较宽边缘部段指向圆周方向并因此贴靠在导出元 件上。
[0018] 在本实用新型的另一有利的实施例中，接地装置额外地具有固定在环形元件上的 弹簧盘，因此环形元件和弹簧盘构成为用于安装的结构单元。弹簧盘通过焊点或集成在环 形元件上的夹子进行固定。弹簧盘设计成波纹形式是有利的，其中它有利地贴靠在环形元 件的反复出现的波谷上并且固定在所述处。对于安装来说有利的是，弹簧盘的尺寸基本上 相当于环形元件的尺寸。
[0019] 为了实现更好的安装性，在一些安装情况下还有利的是，环形元件构成为敞开的 环，并且在其圆周上具有开口。那么按本实用新型规定，这些开口可通过连接器件封闭。作 为连接器件，可设置T-槽方案或燕尾啮合。
[0020] 最后还有利的是，环形元件在圆周方向上具有反复出现的压印，所述压印提供弹 簧功能，以便在安装状态下持久地即使在温度变换时在相邻构件（大多是定子衬套）的顶 靠面和轴承的顶靠面之间实现轴向拉紧。
[0021] 本实用新型提供一种接地装置，其用于在电动机中避免由转子引起的轴承电流， 其包括可导电的环形元件，所述环形元件具有设置在其上的止动器件，纤维束固定在所述 止动器件上，静态负荷能够通过纤维束导出到至少一个导出元件上，其特征在于，这些纤维 束相对于与环形元件的轴向中间线垂直的平面和/或轴向平面以倾斜的角度位置固定，并 且具有从环形元件的止动器件上突出的长度，所述长度大于延伸越过环形元件和导出元件 之间的径向间距所需的长度。
[0022] 优选地，纤维束相对于环形元件的径向平面以5° -45°的角度α固定。
[0023] 优选地，纤维束相对于环形元件的径向平面以5° -30°的角度α固定。
[0024] 优选地，纤维束相对于环形元件的轴向平面以5° -15°的角度β固定。
[0025] 优选地，纤维束的从环形元件上突出的长度比环形元件朝导出元件的径向间距大 5% -15%。
[0026] 优选地，纤维束的从环形元件上突出的长度比环形元件朝导出元件的径向间距大 10%。
[0027] 优选地，在环形元件上沿径向方向延伸的接块分别设置有夹板作为止动器件，纤 维束夹在所述止动器件上。
[0028] 优选地，在各夹板上分别设置有隆起，所述隆起将纤维束划分为第一和第二纤维 束，所述第一和第二纤维束由此相互分开地延伸并且分别可使轴承电流与旋转方向无关地 导出到至少一个导出元件。
[0029] 优选地，纤维束由不同材料的纤维构成，并且至少包含碳纤维和金属或塑料纤维 和/或石墨纤维。
[0030] 优选地，纤维束在横截面中具有椭圆形形状。
[0031] 优选地，弹簧盘固定在环形元件上，因此环形元件和弹簧盘构成为用于安装的结 构单元。
[0032] 优选地，弹簧盘构成为波纹状，并且固定在环形元件的反复出现的波谷上。
[0033] 优选地，弹簧盘的尺寸相当于环形元件的尺寸。
[0034] 优选地，环形元件具有0· 的厚度。
[0035] 优选地，环形元件具有0· 的厚度。
[0036] 优选地，环形元件是由黄铜或青铜冲压而成的金属片。
[0037] 优选地，环形元件构成为敞开的环，其在圆周上具有开口，其中所述开口可通过连 接器件封闭。
[0038] 优选地，环形元件在圆周方向上具有反复出现的压印，所述压印提供了弹簧功能。
[0039] 本实用新型用于在电动机中避免由转子引起的轴承电流，能够在电动机中导出与 转子有关的静态负荷，因此轴承电流不会抵达轴承，避免对轴承的损坏。

【附图说明】

[0040] 下面结合本实用新型的优选实施方式的描述借助附图进行详细阐述。其中：
[0041] 图1示出了接地装置的透视图；
[0042] 图2在示意性的侧视图中示出了转子轴上的接地装置，其作为导出元件具有纤维 束的第一角度位置；
[0043] 图3在示意性的前视图中示出了转子轴上的接地装置，其作为导出元件具有纤维 束的第二角度位置；
[0044] 图4示出了具有弹簧盘的接地装置的透视图；
[0045] 图5在示例性的局部剖面图中示出了安装状态下的接地装置；
[0046] 图6示出了接地装置的环形元件的夹板的构造；
[0047] 图7示出了接地装置的实施例，其具有按图6的夹板的实施方式；以及
[0048] 图8在透视图中示出了接地装置的环形元件的备选的实施方式。
[0049] 这些附图都是示例性且示意性的。相同的参考标记在所有视图中都表示相同的部 件。

【具体实施方式】
[0050] 在图1中示出了接地装置1的透视图。所述接地装置包括导电的金属环形元件2 和三个在圆周方向上构成为一体的止动器件3,它们构成为具有夹板6的接块7。这些接块 7倾斜地延伸，即轴向或径向地朝内延伸，并且在其径向内侧上具有一体化设置在其上的夹 板6。止动器件3的数量也可增加，并且确定在导出能力不够用的程度。在每个夹板6中， 纤维束4通过成本低廉的压接来固定。压印21在圆周方向上设置在环形元件2上，这些压 印提供弹簧功能并且在安装状态下确保持久的轴向的拉紧，如同在图5中示例性示出的一 样。
[0051] 图2在侧视图中示出了在转子轴5上的接地装置1，其作为导出元件具有纤维束4 的第一倾斜的角度位置（角度α)以及纤维长度，所述纤维长度大于延伸越过环形元件和 导出元件5之间的径向间距所需的长度。
[0052] 在此所示的数值定义为：
[0053] Ll =纤维束的长度，其相对于环形元件2的径向平面R具有倾斜的角度位置
[0054] Lsl =长度Ll+纤维束额外延长了与长度V相同的长度
[0055] Z =环形元件2与导出元件5的径向间距
[0056] D =转子轴5的直径
[0057] Dl =转子轴5的直径+环形元件⑵朝导出元件5的径向间距
[0058] 纤维束4相对于环形元件2的径向平面R的优选倾斜的角度位置在α = 5° -45°的角度范围内，还优选在5° -30°的角度范围内，并且通过止动器件3的倾斜位 置来实现。在所示的实施方式中，所述角度位置是25°，其中α在夹板6的边缘部段上测 得。为了延伸越过止动器件3的环形元件2或夹板6和转子轴5之间的间距，在接块7和 夹板6笔直定向时纤维长度Z是必要的（在按图2和3的倾斜定向时纤维长度LI是必要 的），但纤维束4的长度扩大到长度Lsl或Ls2,以确保确点朝转子轴5的预应力。
[0059] 图3示出了转子轴5上的接地装置1的示意性前视图，其具有纤维束4的第二倾 斜的角度位置。在此所示的数值定义为：
[0060] L2 =纤维束的长度，其相对于环形元件2的轴向平面A具有倾斜的角度位置 [0061] Ls2 =长度L2+纤维束额外延长了与长度V相同的长度
[0062] 纤维束4相对于环形元件2的轴向平面以5° -15°的角度β定向地分别固定在 夹板6上，其中通过夹板6实现了倾斜位置。在所示的实施方式中，角度β选择为12°，其 中β是在夹板6的边缘部段上测得。
[0063] 单个的数值根据下面的大纲计算出来：
[0064]

【权利要求】
1. 一种接地装置，其用于在电动机中避免由转子引起的轴承电流，其包括可导电的环 形元件（2)，所述环形元件具有设置在其上的止动器件（3)，纤维束（4)固定在所述止动器 件上，静态负荷能够通过纤维束导出到至少一个导出元件（5)上，其特征在于，这些纤维束 (4)相对于与环形元件⑵的轴向中间线（M)垂直的平面（R)和/或轴向平面（A)以倾斜 的角度位置固定，并且具有从环形元件（2)的止动器件（3)上突出的长度，所述长度大于延 伸越过环形元件（2)和导出元件（5)之间的径向间距所需的长度。2. 如权利要求1所述的接地装置，其特征在于，纤维束⑷相对于环形元件⑵的径向 平面（R)以5° -45°的角度a固定。3. 如权利要求2所述的接地装置，其特征在于，纤维束⑷相对于环形元件⑵的径向 平面（R)以5° -30°的角度a固定。4. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，纤维束（4)相对于环形元 件（2)的轴向平面（A)以5° -15°的角度P固定。5. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，纤维束（4)的从环形元件 (2)上突出的长度（LI)比环形元件⑵朝导出元件（5)的径向间距大5% -15%。6. 如权利要求5所述的接地装置，其特征在于，纤维束（4)的从环形元件（2)上突出的 长度（LI)比环形元件⑵朝导出元件（5)的径向间距大10%。7. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，在环形元件（2)上沿径向 方向延伸的接块（7)分别设置有夹板（6)作为止动器件（3)，纤维束（4)夹在所述止动器件 上。8. 如权利要求7所述的接地装置，其特征在于，在各夹板（6)上分别设置有隆起（9)， 所述隆起将纤维束（4)划分为第一和第二纤维束（4)，所述第一和第二纤维束由此相互分 开地延伸并且分别可使轴承电流与旋转方向无关地导出到至少一个导出元件。9. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，纤维束（4)由不同材料的 纤维构成，并且至少包含碳纤维和金属或塑料纤维和/或石墨纤维。10. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，纤维束（4)在横截面中 具有椭圆形形状。11. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，弹簧盘（8)固定在环形 元件（2)上，因此环形元件（2)和弹簧盘（8)构成为用于安装的结构单元。12. 如权利要求11所述的接地装置，其特征在于，弹簧盘（8)构成为波纹状，并且固定 在环形元件（2)的反复出现的波谷上。13. 如权利要求11所述的接地装置，其特征在于，弹簧盘（8)的尺寸相当于环形元件 (2)的尺寸。14. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，环形元件（2)具有 0. 2mm-5mm 的厚度。15. 如权利要求14所述的接地装置，其特征在于，环形元件（2)具有0. 的厚 度。16. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，环形元件⑵是由黄铜 或青铜冲压而成的金属片。17. 如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，环形元件（2)构成为敞 开的环，其在圆周上具有开口，其中所述开口可通过连接器件封闭。18.如权利要求1至3中任一项所述的接地装置，其特征在于，环形元件（2)在圆周方 向上具有反复出现的压印（21)，所述压印提供了弹簧功能。
【文档编号】H02K11-00GK204304711SQ201420773416
【发明者】M·斯特姆, W·斯特罗贝尔 [申请人]依必安派特穆尔芬根有限两合公司