纤维接地刷、包括纤维接地刷的组件和安装该组件的方法与流程

本公开涉及一种纤维接地刷、纤维接地刷组件和将纤维接地刷安装于具有可旋转的轴的设备的方法，更具体地说，涉及纤维接地刷、能够安装在具有各种马达轴直径的马达上的纤维接地刷组件以及涉及调整接地刷组件的方法。

背景技术：

轴承可以安装在马达或其它机器的框架中以支撑旋转轴。通常希望将轴电接地。这是因为，当轴旋转时，在轴与马达或机器之间会产生电势差。这进而在(连接于轴的)轴承内圈与(直接或间接连接于马达或马达壳体的)轴承外圈之间产生电势，该电势差可能导致通过轴承组件的电流放电(discharge)。这个问题尤其在交流电动马达(特别是在通过脉宽调制技术产生交流电的情况下)中是心腹之患。

通过轴承的电流可能会损坏轴承的滚道和滚动元件。放电还可能产生振动，这增大了系统的声学噪声。另外，由电势差产生的高频循环电流会引起(/感应)(induce)电磁噪声，这可能对外部电气设备产生不利的影响。

已知通过使用具有导电纤维(例如铜纤维或碳纤维)的接地刷将旋转轴接地。接地刷安装于马达壳体或框架，使得纤维的远端(/末端)轻微接触旋转轴的外表面。由于纤维是导电的，因此轴被保持在与壳体(/座)(housing)相同的电位(/电势)。这使得支撑轴的轴承的内圈和外圈保持在相同的电位，并消除或基本上消除了有问题的通过轴承的放电。

然而，传统的接地刷组件的构造通常必须特定于(/针对于)(specificto)待接地的轴和壳体的尺寸和形状。因此，必须为每个马达或需要接地的具有旋转轴的其它机器设计不同的接地刷组件。因此，希望提供这样一种接地刷组件：其可以用在各种不同的马达和其它机器上，并且，其可以适用于具有采用不同尺寸的轴和/或其它元件的机器。

技术实现要素：

这些和其它问题被本公开的实施方式解决，本公开的第一方面包括一种接地刷，该接地刷包括：至少一根线，所述线具有第一端和第二端，并且沿着圆的弧延伸。接地刷还包括多根导电纤维，每根导电纤维围绕所述至少一根线弯成u形。u形纤维各自具有第一腿、第二腿和湾部(bight)并且沿着所述至少一根线的长度布置，使得所述至少一根线沿着所述湾部的内侧延伸。所述接地刷还包括至少一个支撑件，所述支撑件包括周向延伸的径向面向(的)通道，该通道具有第一周向侧壁和与所述第一周向侧壁轴向间隔开的第二周向侧壁，第一侧壁和第二侧壁以足够的力朝向彼此卷曲(/折边)(crimped)，以将纤维和所述至少一根线固定在所述至少一个通道中。

本公开的另一方面涉及一种接地刷组件，该接地刷组件包括安装板，安装板具有第一侧和第二侧以及开口，所述开口被构造成围绕具有旋转轴线的可旋转的马达轴，该开口具有周缘。多个凸片(tabs)围绕所述周缘成圆地布置，凸片中的每一者从所述安装板的第一侧轴向延伸并且径向朝向或远离旋转轴线延伸以与所述安装板的第一侧的相邻部分一起限定出u形支架。如上所述的接地刷以所述导电纤维径向延伸的方式安装在多个u形支架中。

本公开的再一方面涉及一种方法，包括：将先前段落的接地刷组件安装于马达壳体或轴承外圈，使得可旋转的马达轴延伸穿过所述开口，并将所述安装板附接于所述马达壳体或附接于所述轴承外圈。

本公开的另一实施方式包括接地刷组件，其包括：至少一个支撑件和从所述至少一个支撑件延伸的多个导电纤维；安装板，其具有第一侧和第二侧以及开口，所述开口被构造成围绕具有旋转轴线的可旋转的马达轴，所述开口具有周缘(periphery)；和多个凸片，其围绕所述周缘成圆地布置。凸片中的每一者从所述安装板的第一侧轴向延伸并径向朝向或远离旋转轴线延伸以与所述安装板的第一侧的相邻部分一起限定出u形支架。所述至少一个支撑件通过所述多个凸片靠着所述安装板的第一侧固定(securedagainst)。

附图说明

在阅读以下详细说明和附图之后，将更好地理解本公开的这些和其它方面和特征，在附图中：

图1是根据本公开的一实施方式的接地刷在制造过程中的示意性立体图。

图2是根据本公开的接地刷的立体图。

图3是根据本公开的接地刷组件的后立体图，其包括安装板和图2的接地刷。

图4是图3的接地刷组件的前立视图。

图5是根据本公开的一实施方式的接地刷的截面图，该接地刷由个体(的)导电纤维(individualconductivefibers)形成。

图6是根据本公开的一实施方式的接地刷的截面图，该接地刷由个体的导电纤维的护套束(sheathedbundles)形成。

图7是根据本公开的一实施方式的接地刷的截面图，该接地刷由夹在平行板之间的纤维形成。

图8是安装于马达壳体的根据图3的接地刷组件的侧立视图。

图9是安装于马达壳体内的轴承的外圈的根据图3的接地刷组件的侧立视图。

图10是安装在固定(的)轴与可旋转的壳体之间的根据另一实施方式的接地刷组件的截面侧立视图。

具体实施方式

现在参照附图，其中所述示图仅出于图示出本公开的实施方式的目的，而不是出于限制本发明的目的，图1示出了接地刷(groundingbush)10，接地刷10包括：支撑件12，其由导电材料(诸如铝、钢、铜或银)的带条(strip)14形成；绑扎线(bindingwire)16和多根(/个)导电纤维18，在本实施方式中该纤维是碳纤维。从将图1的右侧理解的(其中图1示出了处于组装过程中的接地刷10)，接地刷10通过以下形成：跨越(across)铝带条14的宽度安放(/铺设)(laying)多根导电纤维18、沿着带条14的纵向中心线将绑扎线16放置在导电纤维18上、并将带条14的纵向侧(sides)20朝向彼此弯曲以使导电纤维18围绕绑扎线16对折折叠(foldinhalf)。以这种方式弯曲带条14形成了由带条14的纵向侧边缘20限定出的通道22，并且侧边缘20被朝向彼此压(/挤压)以用足够的力压缩位于其间的导电纤维，以将导电纤维18固定在通道22中。这种传统上用于具有非导电纤维的刷但并未已知被用于接地刷的简单结构允许形成任何期望长度的接地刷10，然后可以将该接地刷切成特定应用所需的尺寸。

在形成适当(的)直的长度的接地刷10之后，将接地刷10弯曲成圆弧，使得接地刷的第一端(/端部)24与接地刷10的第二端26周向间隔开。图2示出了被弯成这种最终形式(/形状)的接地刷10，尽管不易通过导电纤维14看见端(/端部)24和26。图3更好地示出了接地刷10的第一端24与第二端26之间的间隙。如将在下文讨论的，必须能够通过向接地刷施加径向和/或周向力来改变接地刷10的直径。因此，第一端24可以与第二端26间隔开开口间隙(如图3所示)，或者第一端24可以与第二端26在周向上重叠。如果第一端24和第二端26重叠，则这将导致更多的纤维与轴接触，这进而将允许接地刷10承载(carry)更多的电流。在任何情况下，第一端24不(以将防止刷10的直径改变的方式)固定于第二端26。此外，尽管导电纤维18被示出为径向向内延伸，但在其它实施方式中(见图10)，通道22可径向向外，使得导电纤维18从通道22径向向外凸出。另外，虽然通常希望使用由(弯成略小于360度的圆弧的)单个通道22形成的接地刷10，但是可以在可能简化安装的情况下使用围绕较小(/更小)圆弧延伸的多个接地刷(即沿着略小于180度的圆弧延伸的两个接地刷)。

图5是穿过接地刷10的成品部分(finishedsection)的截面图，示出了围绕绑扎线16穿过的个体导电纤维(individualconductivefibers)。代替个体导电纤维14的是，导电纤维14的子组(subsets)可以被包裹在聚合(物)护套(/鞘)(sheaths)28中或者被聚合物护套28包覆(coated)，护套28可以围绕绑扎线16穿过，这如图6所示。护套28可以是导电的；然而，即使在使用非导电护套28的情况下，护套28的与旋转轴接触的部分(也)趋于快速磨损并使导电纤维18暴露于轴。以这种方式防护(sheathing)导电纤维的组使得在不影响接地刷10的工作(operation)的情况下导电纤维(其直径可以在5至100微米的数量级)更易于操作(handle)和安装。以这种方式保护，个体导电纤维18还不太可能在使用期间断裂。这减少了断裂的纤维进入轴承或工作的马达(/找到进入轴承或工作的马达的路径)并造成损坏或过早磨损的潜在问题。

在形成后(onceformed)，将接地刷10附接于安装板30，例如如图3和图4所示，以形成接地刷组件31。安装板30具有前面(/前部)(front)32和后面(rear)34以及从安装板30的平面向后面(/后部)延伸的凸缘36。安装板30具有圆形外周缘38和中心开口40，这最佳在图4中看到。多个凸片(tabs)42被冲压或以其它方式形成在安装板30中，使得它们向安装板30的后面侧(rearside)轴向延伸并且还径向向内延伸。凸片42中的每一者包括从安装板30的后面34轴向突出的轴向壁44和从轴向壁44的端部径向向内突出的径向壁46。径向壁46大致平行于安装板30的后面34，并与轴向壁44以及安装板30的后面34的跟轴向壁44相邻的一部分一起限定出u形支架(bracket)48。这些u形支架48围绕中心开口40成圆地延伸，以限定出接地刷10(用)的安装路径或安装位置。这些u形支架48面向径向内侧。如图10所示，接地刷组件31可以被构造具有径向向外延伸的导电纤维18，以允许接地刷组件31安装在相对于可旋转(的)元件51固定的轴49上。在该实施方式中，u形的支架48面向径向外侧。在安装板30中的形成各凸片42的位置留下(/剩下)孔50。

在从安装板30切出突片42之后，将凸片42沿轴向和径向向内弯曲，以限定出具有给定直径的接地刷(用)的安装位置。也就是说，可以稍微弯曲凸片42，使得由此形成的u形支架48限定出能够供大直径的接地刷10沿着安装的相对大的圆，或者可以进一步径向向内弯曲凸片42，使得u形形状的支架限定出能够供较小直径的接地刷10沿着安装的较小的圆。由于接地刷10被形成为其端部在周向上间隔开(或者重叠或者分开间隙)，因此还可以在接地刷10已被保持在u形支架48中的情况下压缩凸片42，以将接地刷10的在周向上间隔开的端部朝向彼此挤压，从而减小了接地刷10的直径和由导电纤维18的内端(/内端部)限定的开口。在导电纤维18从u形支架48径向向外延伸的实施方式中，凸片42将被径向向外弯曲以增大接地刷10的直径。

可以在图4中看到的狭缝(slits)52从轴向壁44从安装板30延伸的位置径向向内延伸。这些狭缝52允许凸片42进一步径向向内弯曲或“剥离(peeled)”以改变由u形支架48限定的圆的尺寸。由于存在这些狭缝52，因此在轴向壁44上进行的径向向内的挤压将趋向于把安装板30的材料拉出安装板30的平面外，并且在同时径向向内压轴向壁44时使凸片42的轴向壁44变长(lengthen)。

图7示出了适合与安装板30一起使用的接地刷可以被与上述接地刷10不同地形成。具体地说，接地刷10’可以通过以下形成：提供两个平行板54、56并将它们彼此固定，以将多个导电纤维18的端部在其间夹紧。然后可以将板54、56形成弧形，此时(/其中)(with)导电纤维18径向向内延伸并安装在安装板30的u形支架48中。在不超出本公开的范围的情况下，其它的接地刷设计可以被与安装板30一起使用。

在形成后，可以将接地刷组件31连接到马达壳体(/马达座)(motorhousing)58，马达壳体58具有从其延伸的可旋转的轴60(如图8所示)。为了附接接地刷组件31，凸缘36被压到马达壳体58的外圆周，并通过摩擦配合或者利用合适的紧固件或粘合剂(未示出)固定。作为另一种选择，可以将凸缘36插入马达壳体58上的(未示出的)圆形狭槽中，此时(with)马达的轴60延伸穿过中心开口40并且导电纤维18的自由端面对轴60。

在另一替代方案中，如图9所示，接地刷组件31可以直接安装到轴承外圈，例如位于马达壳体58内部的轴承外圈62，此时导电纤维18的自由端面对轴60。

当接地刷组件31安装于马达壳体58时，孔50允许气流通过接地刷组件31，从而改善冷却。当接地刷组件31安装于轴承外圈62时，孔50允许润滑剂自由流过安装板50，这也提供了改善的冷却和润滑。由于存在孔50，因此接地刷组件31不会阻碍液体或气体的正常流动。

上述构造的接地刷组件31的一个好处是可以改变凸片42的形状以控制由导电纤维18的自由端形成的圆的直径。换言之，如果凸片42被形成为使得其轴向壁44位于距外周缘38的第一距离处，则由此形成的u形支架48将限定出具有第一直径的接地刷10用的圆形路径。如果凸片42被弯曲使得轴向壁44然后被定位在从外周缘38进一步向内的位置，则u形支架48将限定出具有小于第一直径的第二直径的接地刷10用的圆形路径。可以以相同的方式修改面向外的u形通道。

由于接地刷10的第一端24能够相对于接地刷10的第二端26移动，因此在u形支架的轴向壁44被定位在距安装板的外周缘38的(一定)距离范围内的情况下，接地刷10(均)可以安装在u形支架48中。第一端24与第二端26之间的间隙将根据由u形支架48限定的圆的大小而增大和减小尺寸。以这种方式，同一(same)接地刷组件31可以用于不同直径的马达轴60，并且不必为每个不同的马达轴直径生产不同的安装支架30/接地刷组件31。

凸片42的形状可以在接地刷组件连接到马达壳体58或轴承外圈62之前或之后调整。例如，可以在将接地刷组件31附接于马达壳体58或轴承外圈62之前，将接地刷10安装在u形支架48中，(此时/同时)(with)在接地刷10的第一端24与第二端26之间具有周向间隙。然后可以径向向内压u形支架48的轴向壁44，直到导电纤维18的自由端形成具有期望直径的圆为止。或者，如果在进行接地刷组件的内径的最终调整之前要将接地刷组件31安装到马达壳体58或轴承外圈62上，则凸片42将被构造成使得导电纤维18的自由端限定出比轴60的外径大的圆。然后将接地刷组件31安装于马达壳体58或轴承外圈62，之后，可以径向向内压其轴向壁44，直到接地刷10的导电纤维18的自由端刚好(just)接触轴60的外表面为止。

此外，如果导电纤维18的端部在马达的工作期间磨损使得它们不再接触轴60的外表面，则可以将凸片42进一步径向向内弯曲，直到导电纤维18再次与旋转轴接触为止。这允许在变得有必要更换给定的接地刷10之前该接地刷使用更长的时间。

以上已根据优选的实施方式公开了本发明。在阅读前面的说明后，对这些实施方式进行各种添加和修改对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。旨在所有的添加和修改以它们落入本发明所附的若干权利要求的范围内的程度形成本发明的一部分。