[发明专利]改进的用于减轻旋转轴上电流的接地电刷系统

说明书

交叉参考

本申请要求申请日为2007年4月23日的美国在先申请US60/925833的优 先权。

技术领域

本发明总的来说涉及接地组件，并且更具体地，涉及用于包括旋转轴的移 动物体的接地组件，旋转轴是如电机轴、轮机轴和其它电连接到产生电荷或经 历电荷建立的部件的移动部件。

背景技术

在电机中经历轴感应电流，并且一般在由可变速度驱动器驱动的三相电机 中经历轴感应电流。可变速度驱动器利用脉冲宽度调制技术来改变交流(AC) 电机的速度，从而允许在之前使用更贵的直流(DC)电机的地方使用较便宜 的交流电机。使用具有可变速度驱动器的交流电机的一个缺点是可变速度驱动 器会产生高的共模电压(CMV)(common mode voltage)，这会增加轴感应电 流。

电机轴上的电压感应出电流从轴承流到电机机座然后流到地。当电机运行 时，轴承对电流的电阻变大，造成在轴表面的电荷累积。经过短的时间段， CMV造成的电荷积累到高的水平。当电荷超过最低电阻路径的阈值时，有时 通过轴上的球轴承，电能的瞬间爆发或放电穿过该路径。放电会造成沿该路径 的电火花(EDM)(electric discharge machining)，如果最小电阻路径通过轴承， 这就会损坏轴承座圈的表面和轴承中的球体。电能爆发产生熔化坑，并且形成 坑时产生的微粒仍在密封轴承内部。轴承中的熔化坑和微粒材料产生干扰轴承 自由旋转的效果，这会导致物理损坏和过早的轴承故障。

很多公知的缓解技术被用来试图克服这个问题。公知的尝试包括使用可导 电的轴承润滑油，绝缘轴承和使用铜/磷电刷和法拉第(Faraday)屏蔽罩。普 遍的，有些成本-效能核算的解决方案是使用提供持续电流到地的受载弹簧铜 电刷(spring-loaded copper brushes)使轴接地。然而，铜电刷会很快用坏，需 要经常、定期保养和更换。而且，轴上建立的氧化物和电刷和轴之间的其它障 碍物会减小电流，并且导致电刷和轴之间的电能爆发。由于电刷和轴表面之间 的交替的摩擦关系，受载弹簧电刷也趋向于振动。电刷的振动，不论因为什么 造成的，会导致不需要的跳火(sparking)。

公知使用的接地电刷包括在围绕轴的支架中的传导丝。具有细丝的电刷可 以用作非接触的离子发生器来减少孤立轴或孤立辊子上的电荷。该细、轻丝也 可以被用作接触导体靠着旋转轴或其它移动表面。然而，细丝接地电刷作为非 接触的离子发生器或接触导体的效率会受与其相互作用的表面的性能的影响。 轴或其它表面的腐蚀会严重地影响运行。新电机的接地性能会随着时间由于轴 的腐蚀而变差，并且如果电机轴被腐蚀，改进这种类型的接地系统将是有问题 的。

所属领域需要一种接地系统，其可以在恶劣的环境下有效地运行很长时 间，并且可以被安装而作为一种改进或并入到新的组件中。

发明内容

本发明提供了一种导电部件，其可以电连接到旋转轴或其它移动部件，用 于以与接地电刷系统接触或非接触的关系和固定电刷一起操作。

对本领域技术人员来说，通过以下的具体描述、权利要求和附图，将会清 楚本发明的其它的性能和优点，附图中同样的数字表示同样的特征。

附图说明

图1是根据本发明具有接地电刷系统的电机的透视图。

图2是图1所示接地电刷系统中使用的轴环的透视图。

图3是图1所示电机和接地电刷系统的局部截面图。

在详细地解释本发明实施方式之前，需要知道本发明并不局限于在以下的 描述中或在附图中描述的组件的结构和布置的细节。本发明可以有其它实施方 式，还可以以各种方式实现或实施。并且，需要理解这里使用的措词和术语是 用于解释目的而不是限制。这里使用的“包括”、“包含”及其变化意味着包括其 后罗列的项目及其等价物，以及附加的项目及其等价物。

具体实施方式