专利名称：具有排液管的轴电流控制电刷装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及接地装置，特别涉及用于电连接到产生电荷或可经受电荷积聚的部件上的电机主轴、涡轮机主轴和其它转动主轴的接地装置。
背景技术：
轴感应电流产生于电机中，并通常产生于由可变速驱动器驱动的三相电机中。可变速驱动器利用脉宽调节技术来改变交流电机的速度，从而允许廉价的交流电机用于以前使用较贵的直流电机的应用中。使用具有可变速驱动器的交流电机的缺点是由可变速驱动器产生较高的共模电压(CMV)，这增加了轴感应电流。
电机轴上的电压感应出电流，电流流经主轴轴承到达电机框架，然后流到大地。当电机运转时，轴承变得更阻碍电流流动，从而导致电荷积聚在主轴表面。在较短时间段后，CMV导致电荷积聚到较高水平。由于电荷超过最小电阻路径的阈值水平，所以通过主轴上的滚珠轴承的电能有时经最小电阻路径释放或瞬时涌动。该释放引起放电加工，如果最小电阻路径穿过轴承，则这可损坏轴承座圈和轴承中的滚珠。电能涌动产生熔坑，且熔坑形成所产生的微粒遗留在密封轴承内部。轴承中的熔坑和微粒材料起到干扰轴承的自由流畅转动的作用，这可引起物理损伤和永久轴承失效。
已经使用多种缓解措施以试图克服该问题。已知的尝试包括使用导电的轴承润滑脂、绝缘的轴承以及使用铜/磷电刷和法拉第屏蔽。常用的较经济方法是使用向大地提供连续电流的装有弹簧的铜电刷来使主轴接地。铜电刷可快速磨损，因而需要频繁的定期维护和更换。此外，积聚在主轴上的氧化物和电刷与主轴之间的其它障碍物减小了电流并导致电能的涌动经过电刷和主轴。装载弹簧的电刷也趋向于因电刷和主轴表面之间的摩擦关系改变而发生振动。无论因何而产生的电刷的振动皆可导致不希望出现的火花。
上述相关应用公开了在主轴周围的支架中包括导电丝的接地电刷。电刷可用作非接触式离子发生器以减小隔离的主轴或隔离的滚动体上的电荷。
已知有另一种接地电刷装置。当被用作包围主轴的连续环时，接地电刷装置可容纳环绕轴的油或其它液体。被容纳的液体可干扰接地电刷的操作和功能。污染物可进入到主轴上的轴承中并可导致损伤或性能下降。将装置取下以进行定期清理是耗时的且不可对基本上连续操作的设备实施。
现有技术中需要的是可有效用于延长时间周期的接地系统，而不使油或其它液体积存于安装有该系统的主轴附近。
发明内容
本发明提供具有用于将液体从装置排走的排液管的接地电刷装置以及安装有装置的主轴。
本发明的一个方面提供轴电流控制电刷环装置，其用于具有面板和主轴的电机。装置包括具有外区段、内挡板和外挡板的槽。电刷装置位于槽中并保持于内挡板和外挡板之间。与外挡板连接的排液管将污染物从电刷装置排走。
本发明的另一个方面提供轴电流控制电刷环装置，其具有圆柱区段，圆柱区段在其一端具有向内导引的内挡板并在相对一端具有向内导引的外挡板，从而形成环形槽。电刷装置位于槽内并保持于内挡板和外挡板之间。污染物室包括与所述外挡板连接的大体圆柱形外环和从外环向内导引的外壁，外壁与所述外挡板处于相对间隔关系。排液管开口形成于外壁上。
在本发明的又一方面，本发明提供具有电机面板的电机；电机主轴从面板向外延伸以及轴电流控制电刷环装置包围主轴。轴电流控制电刷环装置包括处于相对的间隔关系的内挡板和外挡板。主轴经内挡板和外挡板上的开口延伸。电刷装置位于内挡板和外挡板之间；且排液管与外挡板连接以将污染物从电刷装置排走。
本发明的优点是提供有效的导电电刷装置以减小转动主轴上的轴电流而不积存可干扰接地装置的操作和性能的油或其它液体污染物。
本发明的另一优点是提供用于电机主轴的接地装置，接地装置有效地起到延长不进行维修、维护和修理的时间段的作用。
本发明的另一优点是提供导电电刷装置，导电电刷装置对主轴上的装置附近的轴承提供不与污染物接触的保护，主轴上安装有该装置和轴承。
本发明的又一优点是提供用于电机上的接地装置的排液管。
本发明的其它特征和优点通过参照下面的详细描述、权利要求和附图将对本领域技术人员更加明显，其中，相同标记用于表示相同特征。
图1是具有根据本发明的轴电流控制电刷环装置的电机的部分剖视图。
图2是图1中所示电机轴和电刷环装置的端部截面图。
图3是具有根据本发明的第二实施例的轴电流控制电刷环装置的电机的部分剖视图。
图4是具有根据本发明的另一实施例的轴电流控制电刷环装置的电机的部分剖视图。
图5是具有根据本发明的又一实施例的轴电流控制电刷环装置的电机的部分剖视图。
在详细说明本发明实施方案前，应当理解，本发明不限于应用在下面描述或图示的构造细节和部件配置中。本发明可以具有其他实施方案，并能以多种方式实施或执行。还应当理解，在此使用的措词和术语用于说明而不应当认为是限制。“包括”、“包含”及其变型的使用意味着包括此后所列对象及其等同物，以及另外的对象及其等同物。
具体实施例方式
现在更具体地参照附图并特别参照图1，标记10表示根据本发明的轴电流控制电刷环装置。电刷环装置10安装于电机12上并具体安装于电机12的主轴14上以用于消除可积聚于电机12的主轴16上的电荷。应该理解的是，电刷环装置10可被提供为多种不同尺寸以在不同类型的电机中和不同直径的主轴16上使用。
电刷环装置10通常为环形以围绕主轴16。电刷环装置10固定于面板14上并可操作地安装于主轴16和面板14之间以消除在电机12的操作过程中积聚于电机主轴16上的静电或其它电荷。
电刷环装置10包括环形槽20和位于其中的电刷装置22。槽20包括圆柱形的外区段24，外区段24具有内挡板26和从区段24向主轴16延伸的外挡板28。外区段24、内挡板26和外挡板28一同形成其中放置有电刷装置22的环形壳或槽20。槽20由导电材料制成，例如金属，包括但不限于铝、不锈钢、青铜和黄铜。槽20也可由导电塑料制成。
电刷装置22包括可以单独地布置为大体连续的环形环或圆弧状围绕主轴16的束的多个单个纤维状导体30。在一个示例性实施例中，每个导体30是由碳纤维、不锈钢、导电塑料例如丙烯酸或尼龙纤维制成的细的头发状丝，或者可具有足够小以在电场存在时引起离子化的直径的其它导电纤维类型的丝。在该实施例中，导体30通常具有小于约150微米的直径。在一种布置中，导体30是具有约5微米到约100微米范围内直径的导电丝。或者，导体30可以是被保持为与主轴16接触的较大的导电材料纤维。
导体30由通常用矩形框32表示的固定结构32固定于槽20中。固定结构32导电且可以形成为例如其间保持导体30的板的夹紧结构。作为另一种选择，固定结构32可以是填充材料例如导电塑料、导电粘接剂等的导电主体以将导体30与区段24相反地固定在槽20中并固定于内挡板26和外挡板28之间。导体30的末端部分延伸过固定结构32的内表面34。
内挡板26和外挡板28分别具有仅最低限度地大于主轴26的直径的中心开口36、38。因此，外挡板28覆盖并保护导体30免受微粒环境污染物的影响，且在微粒物质经过开口38时内挡板26在主轴26上从装置10向内对轴承等提供保护。为进一步提供保护，环形污染物室40位于外挡板28外部。污染物室40由外环42限定，其可以是区段24的延伸，外壁44从环42向内延伸向主轴16，且外挡板28处于与外壁44相对的间隔关系。外壁44限定了允许主轴16在其中旋转的开口46。排流孔48沿外壁44的较低部分提供，从而油、水雾等以及其它类型的细污染物可从污染物室40经过。
面板14中包括适当直径的精确加工凹部50以将槽20容纳于按压布置中。电刷装置22预先安装于槽20中。将电刷环装置10的已完成装置压入凹部50并用过盈配合关系保持于其中。凹部50的准确加工便于将导体30相对于主轴16精确、最佳地定位以实现轴电流控制电刷环装置10的最佳性能。槽20可以是锥形或在内挡板26和外区段24的连接处具有倒角以便于将槽20插入到凹部50中。
在安装时，导体30可直接接触主轴16以作为接地电刷，以使电荷从主轴16直接传输到电刷环装置10。或者，导体30可最低限度地与主轴16间隔，从而由于积聚在主轴16上的电荷所产生的电场，而产生离子场，以允许电荷从主轴16间接传输到导体30。在另一适当的布局中，使用足够长度的细且轻的导体30以在电机10停止工作或以低速操作时接触主轴16。由于主轴16的速度在启动和使用过程中增加，所以气流使导体30从主轴16移开。消除或减少导体30和主轴16之间的摩擦接触时间减小磨损并延长导体30的寿命。面板14与大地电连接，且积聚在主轴16上的电荷经电刷环装置10在产生电弧前流入大地。
流经在主轴16和外壁44之间形成的开口46的液体因主轴16的旋转而向外流入污染物室40。室40提供静止区域，细雾滴可在该区域中结合并积存以从排流孔48排出。
图3表示用于电刷环装置60的本发明另一实施例，其类似于图1和2中所示的电刷环装置10的实施例。装置60中的相应结构由与装置10中的类似结构相同的参考标记表示。实质为O形环62的主轴密封体在室40中邻近外挡板28而位于主轴16上。O形环62随主轴16旋转。靠近或接触O形环62的材料将被离心力向外抛出以积存于室40中。O形环62提供围绕主轴16的密封，并进一步阻止液体或其它污染物从开口38经过，因而对导体30提供改善的保护。或者，O形环62可位于紧靠外壁44。作为图5中所示的又一实施例，O形环62可存在于窄室64中，从而O形环62提供相对于外挡板28和外壁44的滑动密封。
图4表示用于电刷环装置70的本发明又一实施例。排流孔72被提供于外挡板74中，且提供了未隔离的污染物室。排流孔72和从开口76在挡板74中延伸足够距离以接收来自固定结构32的内径表面34的液流。电刷环装置70可被方便地用于轴向空间被限制于主轴16上的安装，且具有不足以形成污染物室的可利用空间。
此处所表示和描述的积存室和排液管概念可用于安装而不是接地电刷装置。例如，排流和污染物室可与轴承联合使用以用于将污染物从轴承排出而甚至于不使用接地电刷装置。
前述的变动和修改都在本发明的范围之内。应当理解，在此公开和限定的发明可扩展到本文和/或附图提及或从中可明显得出的两个或多个独立特征的所有可选组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可选方面。在此描述的实施方案解释了实施本发明的已知最佳方式，并能使本领域技术人员应用本发明。应当认为权利要求包括了现有技术允许范围内的可选实施方案。
本发明的各种特征列于随附的权利要求中。
权利要求
1.一种轴电流控制电刷环装置，用于具有面板和主轴的电机，所述装置包括槽，具有外区段、内挡板和外挡板；电刷装置，位于所述槽中并保持于所述内挡板和所述外挡板之间；及排液管，与所述外挡板连接以将污染物从所述电刷装置排走。
2.根据权利要求1所述的轴电流控制电刷环装置，包括所述外挡板外的污染物室，且所述室具有从其延伸的排液管开口。
3.根据权利要求2所述的轴电流控制电刷环装置，所述污染物室形成于所述外挡板、外壁和外环之间，外壁与所述外挡板处于相对间隔关系，且外环位于所述外挡板和所述外壁之间。
4.根据权利要求3所述的轴电流控制电刷环装置，所述排液管开口穿过所述外壁。
5.根据权利要求4所述的轴电流控制电刷环装置，包括位于所述室中的主轴密封体。
6.根据权利要求5所述的轴电流控制电刷环装置，所述主轴密封体抵靠所述外挡板设置。
7.根据权利要求5所述的轴电流控制电刷环装置，所述主轴密封体抵靠所述外壁设置。
8.根据权利要求5所述的轴电流控制电刷环装置，所述主轴密封体抵靠所述外挡板和所述外壁设置。
9.根据权利要求1所述的轴电流控制电刷环装置，所述排液管包括所述外挡板中的排液管开口。
10.一种轴电流控制电刷环装置，包括圆柱区段，其一端具有向内导引的内挡板并在相对一端具有向内导引的外挡板，从而形成环形槽；电刷装置，位于所述槽内并保持于所述内挡板和所述外挡板之间；污染物室，包括与所述外挡板连接的大体圆柱形外环和从外环向内导引的外壁，外壁与所述外挡板处于相对间隔关系；及在外壁内的排液管开口。
11.根据权利要求10所述的装置，包括位于所述室中的O形环。
12.根据权利要求11所述的装置，所述O形环抵靠所述外挡板设置。
13.根据权利要求11所述的装置，所述O形环抵靠所述外壁设置。
14.根据权利要求11所述的装置，所述O形环抵靠所述外挡板和所述外壁设置。
15.一种电机，包括电机面板；电机主轴，从所述面板向外延伸；轴电流控制电刷环装置，包围所述主轴，所述轴电流控制电刷环装置包括处于相对间隔关系的内挡板和外挡板，所述主轴延伸通过在所述内挡板和所述外挡板中的开口；电刷装置，位于所述内挡板和所述外挡板之间；及排液管，与所述外挡板连接以将污染物从所述电刷装置排走。
16.根据权利要求15所述的电机，所述电刷装置包括由所述内外挡板之间的固定结构固定于所述槽内的纤维。
17.根据权利要求15所述的电机，所述固定结构具有内表面，且所述排液管包括位于所述外挡板中的排流孔，所述排流孔露出所述固定结构的所述内表面的一部分。
18.根据权利要求17所述的电机，包括从所述外挡板向外的室，所述室包括包围所述主轴的外壁，所述外壁具有贯穿其的排液管开口。
19.根据权利要求18所述的电机，包括在所述室中位于所述主轴上的密封体。
20.根据权利要求19所述的电机，所述外壁与所述外挡板处于相对间隔关系，且所述密封体与所述外挡板和所述外壁中的至少一个处于滑动密封关系。
全文摘要
一种轴电流控制电刷环装置，其包括槽和固定于槽内的电刷环装置。提供排液管以使液体和污染物从所述电刷环装置排走。
文档编号H01R39/48GK1917304SQ200610108310
公开日2007年2月21日 申请日期2006年8月1日 优先权日2005年8月17日
发明者希扬·W.·欧 申请人:伊利诺斯器械工程公司