减轻油中旋转轴上的电压的系统和方法技术方案

公开了在富油环境中减轻暴露于粘性流体或浸没在油中的旋转轴上电压的系统和方法。示例接地刷组件包括多个导电丝，导电丝配置为延伸穿过旋转轴周围的粘性介质以使得在刷组件被设置为接近轴时，与旋转轴电接触。与旋转轴电接触。与旋转轴电接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减轻油中旋转轴上的电压的系统和方法
[0001]相关申请交叉引用
[0002]本申请在此要求2020年7月1日提交的序列号第63/046,993号，题为“Systems And Methods To Mitigate Electrical Voltage On A Rotating Shaft Immersed In Oil((减轻浸没在油中的旋转轴上的电压的系统和方法)”的美国临时申请的优先权和权益。上述美国申请的全部内容在此出于所有目的被纳入于此。

技术介绍

[0003]在采用旋转轴的应用中，例如在电机运行时，电机轴或下游设备导电元件上的电荷积聚可导致通过轴承或其他运动接触界面(例如但不限于下游设备的齿轮齿)的放电，从而导致机械损坏和过早的轴承故障或运动接触界面失效。为了克服这个问题，已经在尝试中使用了一些缓解技术，包括具有对地的路径的与旋转轴接触的导电刷。然而，如果所述轴在有例如油的流体存在的情况下旋转，在干燥环境中缓解电压的传统方法可能无法提供足够的保护。

技术实现思路

[0004]公开了在暴露于(例如，被浸入、涂敷、污染等)粘性流体的环境中通过使用接地组件或操作环来减轻旋转轴上的电压的系统和方法，基本上如至少一张图所示并且结合至少一张图描述的，如在权利要求中更完整地阐述的那样。
[0005]说明书附图
[0006]图1是根据本公开各方面，关于轴的接地刷组件的示例。
[0007]图1A示出了根据本公开各方面，关于轴的接地刷组件的可选示例。
[0008]图1B示出了根据本公开各方面，关于轴的接地刷组件的可选示例。
[0009]图2A
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2E示出了根据本公开各方面在接地刷组件中的电丝图案的示例。
[0010]图2F和2G示出了根据本公开各方面在接地刷组件中的电丝图案的示例。
[0011]图3是根据本公开各方面，图1所述接地刷组件的立体图。
[0012]图4示出了根据本公开各方面，由环形体定义的刷环组件的另一个示例。
[0013]这些图不一定按比例绘制。在适当的情况下，可使用类似或相同的附图标记来表示类似或相同的部件。
具体实施方式
[0014]公开了通过使用接地环组件来减轻暴露于粘性流体的油环境中的旋转轴上的电压的系统和方法。特别的，公开了接地环或组件，所述接地环或组件采用了比传统纤维更硬的纤维制成的导电丝。例如，所述纤维可具有更粗的直径，由更硬的材料制成，和/或通过特定的加工处理(例如，在诸如但不限于挤压或拉挤等过程中，由多个较小的纤维与聚合物基体材料结合在一起的复合材料，例如但不限于尼龙、聚酯、乙烯基酯或环氧树脂)制备。由于所述纤维的硬度、强度和/或表面特征的不同，以及在暴露于粘性流体的环境中发挥实际上
轴接地装置的功能所必须的合需属性，所述纤维可以比传统纤维长(例如，向内延伸(径向或其他方向)，更接近所述接地组件的中心)。例如，所述纤维被布置成以与传统纤维不同的方式(例如，在旋转过程中弯曲或屈曲以接触所述轴和/或与所述轴的表面对齐)与所述旋转轴接触(例如，交叠、过盈配合、相互作用等)。特别的，由于所述交叠造成的所述纤维的所述弯曲/屈曲导致在所述纤维上的压力足以切开所述粘性流体(和/或在旋转过程中承受来自所述粘性流体的压力)，从而实现导电性(即使在所述纤维和所述轴之间存在粘性流体膜，即使在高轴速和较低的油温下)。换句话说，所公开的较硬和/或较长的纤维以独特的方式与所述旋转轴接触，这穿透了所述粘性流体的所述膜，并仍然允许每个电丝弯曲且不容易过早断裂或磨损。因此，通过没有过多的接触压力地穿透所述油膜，在所述旋转轴和所述纤维之间剩余的油膜层的厚度减少到低于阈值厚度的水平，以允许电荷缓解或为电荷缓解提供与旋转轴的直接接触。因此，在暴露于(例如，被浸泡、涂敷、污染等)粘性流体的环境中的所述纤维提供足够的放电，以减轻来自轴电压的轴承电气损坏和其他设备损坏，同时提供适当的寿命。所述阈值厚度可能取决于粘性流体的类型、所述粘性流体的所述特性和/或在轴旋转过程中由所述粘性流体产生的所述薄膜、轴表面光洁度、轴转速、轴尺寸和/或其他电子机械因素。
[0015]在各种应用中都会经历感应轴电压，包括电动机、变速器等。一些轴的接地是在干燥的环境中实施的，其导电丝相对较小。由于低阻抗，接地是可能的，甚至允许在不与所述旋转轴接触的情况下缓解电流。
[0016]相比之下，在富油或油浸环境中，所述传统导电丝可能经历由油(例如，薄膜，通过移动的油中的电流等)提供的力或电流，因此可能不会与所述旋转轴接触。此外，由于油膜的存在，传统导电丝可能无法与轴通电(例如，由于距离的增加，阻抗等)，并且当其弯曲超过某阈值量时，所述导电丝可能会损坏，和/或在所述轴的旋转过程中由于来自所述油的压力所述传统导电丝的所述方向会周期性地或随机地改变。例如，油上的压力可在所述旋转轴和所述纤维之间形成油膜，然后其使所述纤维挠曲到一定距离，从而降低所述纤维对所述旋转轴放电的效果。
[0017]粘性流体的存在会使纤维被所述流体包裹，从而使所述纤维和/或纤维束经历饱和，这可能会影响纤维接触，从而影响接地缓解。此外，一旦饱和，为了使传统纤维恢复到完全的操作功效，所述粘性流体必须完全或部分地从所述纤维束中移出。较佳地，所公开的纤维不太容易受到饱和的影响(由于物理特性，如更大的直径和/或更硬的纤维，和/或纤维在纤维束中和/或关于接地环的排列)，并且，如果达到一定的饱和度，粘性流体比传统纤维更容易从所公开的纤维中移出。
[0018]在电动机中经历感应轴电压，通常在由变速驱动器驱动的三相电动机中经历。可变速驱动器利用脉冲宽度调制(PWM)技术来改变交流电机的速度。交流电机与可变速驱动器一起使用的缺点是，所述可变速驱动器会产生共模电压(CMV)，在没有适当的电压缓解的情况下，这会增加破坏性的轴承电流。尽管一些示例是针对交流和/或旋转轴公开的，但所公开的接地组件可应用于各种可能经历轴承上非零电压差的系统。例如，可以在直线轴承、齿轮箱和/或其他电机(例如无刷直流电机)上产生非零电压差，也可以类似地基于对所述电机绕组的切换电流经历轴电压，这可以通过采用所公开的接地组件而有效地缓解。
[0019]在旋转电机轴的示例中，所述电机轴上的电压导致寄生或其他不想要的电流，所
述电流通过所述轴承流向所述电机的框架，然后流向地。在很短的时间内，CMV导致电荷积累到很高的程度。当所述电荷通过最小阻抗路径的所述放电阈值时，有时通过支持轴的轴承中的滚动元件(例如，球、针、流体、巴比特等)时，电能的瞬间爆发或放电沿着所述路径传递。例如，电或电流泄漏侵蚀可以因为超过阈值限值(如电压、电流等)的电流通过而造成对接触面的损坏。所述放电可引起沿所述路径的放电加工(EDM)，如果所述最小阻抗路径通过所述轴承，这就会损坏所述轴承滚道的表面和所述轴承中的滚动元件。所述电能爆发会产生聚变坑，并且从所述聚变坑形成的颗粒会留在轴承内。所述聚变坑和所述轴承中的所述微粒材料都会干扰所述轴承的自由旋转，这可能导致机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种接地刷组件，所述接地刷组件用于在粘性介质存在的情况下减轻旋转轴中的电流，所述接地刷组件包括多个导电丝，所述导电丝配置为延伸穿过所述旋转轴周围的粘性介质，使得在所述刷组件被设置为接近所述轴时与所述旋转轴电接触。2.根据权利要求1所述的接地刷组件，其中所述粘性介质包括油。3.根据权利要求1所述的接地刷组件，其中所述粘性介质被配置为分配在所述轴周围，这是通过在所述轴的旋转期间与所述导电丝的至少一部分接触而施加的力来实现的。4.一种接地刷组件，所述接地刷组件在油存在的情况下减轻旋转轴中的电流，所述接地刷组件包括：多个第一导电丝，所述第一导电丝具有第一硬度；以及多个第二导电丝，所述第二导电丝具有第二硬度，其中一个或多个导电丝被配置为延伸穿过所述油，使得在所述刷组件被设置为接近所述轴时与所述旋转轴通电。5.根据权利要求4所述的接地刷组件，其中多个所述第一导电丝具有第一直径或第一长度，以及多个所述第二导电丝具有第二直径或第二长度。6.根据权利要求4所述的接地刷组件，其中所述接地刷组件被配置为安装在所述轴上，以及多个所述第一或第二导电丝被配置为从所述组件的内径向内朝向所述轴径向延伸。7.根据权利要求6所述的接地刷组件，其中多个所述第一和第二导电丝在所述内径周围均匀分布。8.根据权利要求6所述的接地刷组件，其中多个所述第一导电丝以第一分布模式在所述内径周围分布，以及多个所述第二导电丝以第一分布模式在所述内径周围分布。9.根据权利要求6所述的接地刷组件，其中多个第二以第二密度...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修，
申请(专利权)人：伊利诺斯工具制品有限公司，
类型：发明
国别省市：