[发明专利]缓解旋转轴上的电压的方法和设备

说明书

公开了用于缓解旋转轴上的电压的方法和设备。示例性接地电刷系统缓解旋转轴中的电流，该接地电刷系统包含：被配置成邻近电机轴布置的电刷组件，该电刷组件具有被配置成当该电刷组件邻近电机轴布置时与该电机轴电连接的导电细丝；以及包含基础液体和导电颗粒的导电涂层，其中导电涂层覆盖导电细丝的至少相应部分，以便在导电细丝和电机轴之间提供电气路径。

相关申请

本专利要求2018年8月2日提交的标题为“用于缓解旋转轴上的电压的方法和设备(METHODS AND APPARATUS TO MITIGATE ELECTRICAL VOLTAGE ON A ROTATING SHAFT)”的美国临时专利申请序列号62/713,965和2017年9月11日提交的标题为“用于缓解旋转轴上的电压的方法和设备(METHODS AND APPARATUS TO MITIGATE ELECTRICAL VOLTAGE ON AROTATING SHAFT)”的美国临时专利申请序列号62/556,754的优先权。美国临时专利申请序列号62/713,965和美国临时专利申请序列号62/556,754的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开总体上涉及电机保护，并且更具体地涉及用于缓解旋转轴上的电压的方法和设备。

发明内容

公开了用于缓解旋转轴上的电压的方法和设备，基本上如至少一幅附图所示和结合至少一幅附图所描述的，并在权利要求中更完整地阐述的那样。

附图说明

图1是根据本公开的具有示例性接地电刷系统的电机的立体图。

图2是可用于图1的接地电刷系统中的示例性轴肩挡圈的立体图。

图3A是图1的电机和接地电刷系统的横截面图。

图3B示出了另一示例性接地系统，其包括施加在轴和与轴滑动接触的接地表面之间的涂层。

图4是图3A的接地电刷的立体图。

图5是包括图1-4的接地电刷系统的示例性风扇阵列系统的框图。

图6是示出示例性电刷接地系统与传统轴电压缓解系统相比的性能的曲线图。

附图不一定按比例绘制。在合适的情况下，相似或相同的附图标记用于表示相似或相同的部件。

具体实施方式

在电机中经历感应的轴电压，并且通常在由变速驱动器驱动的三相电机中经历感应的轴电压。变速驱动器利用脉宽调制(PWM)技术来改变AC电机的速度，从而允许在以前曾使用较昂贵的DC电机的应用场合中使用较便宜的AC电机。使用具有变速驱动器的AC电机的缺点是，通过变速驱动器产生较高的共模电压(CMV)，这增加了轴感应的电流。

电机轴上的电压使得电流通过轴承流到电机机架，然后流到地面。当电机运行时，轴承变得对电流具有更大的阻抗，导致在轴表面上积累电荷。在短时间内，CMV使电荷累积到高水平。当电荷超过最小电阻路径的阈值时——该最小电阻路径有时通过轴上的滚珠轴承——电能的瞬时爆发或放电沿着该路径通过。放电可导致沿路径的放电侵蚀(EDM)，如果最小电阻路径通过轴承，则放电侵蚀会损坏轴承座圈的表面和轴承中的滚珠。电能爆发产生熔化坑，并且来自坑形成的颗粒停留在密封轴承内部。轴承中的熔融坑和颗粒材料都会干扰轴承的自由旋转，这会导致机械损坏和过早的轴承失效。

已经使用了许多缓解技术来试图克服这个问题。传统技术包括使用导电轴承润滑脂、使轴承绝缘，以及使用铜/磷电刷和法拉第屏蔽。另一种传统技术是使用弹簧施力的铜电刷将轴接地，该铜电刷向地面提供连续的电流。然而，铜电刷可能很快磨损，因此需要频繁、定期的维护和更换。