本发明专利技术涉及一种电动机器(10)，所述电动机器(10)包括固定部件(12)、转动部件(14)、至少一个轴承(15)和接地纤维刷(18)。所述电动机器(10)还包括导电套筒(20)，所述导电套筒(20)具有：环形基部(21)，由导电材料制成，所述环形基部(21)固定到所述转动部件(14)或所述轴承(15)的转动圈(16)；以及基于氮化铬(CrN)的导电涂层(24)，至少部分地覆盖所述基座(21)的表面(22b、26、28a、29a)，使得所述纤维(19)的自由端(19b)抵着所述基于氮化铬的涂层(24)滑动接触。触。触。
【技术实现步骤摘要】
具有导电套筒的电动机器
[0001]本专利技术涉及具有接地刷(特别是接地纤维刷)的旋转电动机器(/旋转电机/旋转电气机械/旋转电气机器)(rotating electrical machine)的领域。
技术介绍
[0002]旋转机器通常包括座(/壳体)(housing)和旋转轴，旋转轴由至少一个轴承支撑旋转。轴承通常设置有：转动圈(/转动滚道)(turning race)，紧固到转动轴；固定圈(/静止圈/静止滚道)(stationary race)，紧固到座(/壳体)(housing)；以及多个滚动元件，布置在所述圈之间。
[0003]旋转机器的电源在轴与座(/壳体)(housing)之间产生电势(/电位)差，从而在连接到所述轴的轴承圈与连接到机器的框架的轴承圈之间引起电势差。轴承圈之间的这种电势差可能导致电流跨越(/穿过)(across)轴承放电。
[0004]经过轴承的电流可能会损坏滚道和滚动元件。放电还可能会产生增大机器的声学噪声的振动。
[0005]已知的是使用接地刷(earthing brush)将旋转轴接地。特别有利的是设计具有导电纤维的刷。接地刷通常安装在机器的框架上，使得纤维的端部抵着(against)旋转轴的外表面径向接触。
[0006]纤维的导电性创建并联电路，从而使得轴能够保持在与机器的框架的电势相同的电势。这也使得轴承的圈能够保持在相同的电势，并且显著减少跨越轴承的放电。
[0007]然而，即使使用这种接地刷，因为轴的表面的变化，轴的电阻也会随着时间的推移而增加。实际上，在机器的使用寿命(/服务寿命)期间，轴的外表面可能因为例如湿气、热、电流或摩擦而氧化。
[0008]因为轴的表面的这种状态变化，接地刷将具有比轴承高的电阻和比轴承高的击穿电压，并且将不再能够创建并联电路。然后，电流将再次跨越轴承并严重损坏轴承。
[0009]因此，需要保护旋转轴的外表面，以防止在机器的使用寿命期间该表面的任何状态变化。
[0010]为了降低轴的外表面氧化的风险从而使其导电性最大化，已知的是将基于树脂(诸如环氧树脂)的涂层涂覆到轴的外表面。然而，这种涂层具有低硬度，并且可能会由于接地刷的纤维的滑动接触而快速损坏甚至脱离(/脱层)。
[0011]本专利技术的目的是改善对旋转轴的滑动表面的保护。
技术实现思路
[0012]本专利技术涉及一种电动机器(/电机/电气机械)(electrical machine)，该电动机器包括固定部件(/静止部件)(stationary part)、转动部件(turning part)、至少一个轴承以及接地纤维刷，至少一个轴承支撑所述转动部件旋转。所述轴承包括转动圈(/转动滚道)(turning race)和固定圈(/静止圈/静止滚道)(stationary race)，转动圈固定到转动部
件，固定圈固定到固定部件。所述接地纤维刷包括：支撑件(/支撑部)(support)，固定到固定部件或固定圈；以及多条导电纤维，导电纤维的第一端固定到所述支撑件，并且导电纤维的与所述第一端相对的自由第二端朝向转动部件延伸。
[0013]根据本专利技术，电动机器还包括导电套筒(conductive sleeve)。导电套筒包括由导电材料形成的环形基部(/基座)(base)，所述环形基部固定到转动部件或轴承的转动圈。导电套筒还包括基于氮化铬(CrN)的导电涂层，导电涂层至少部分地覆盖所述基部的面向接地纤维刷的导电纤维的自由第二端的表面，使得纤维的所述自由第二端抵着所述基于氮化铬的涂层滑动接触。
[0014]导电套筒形成用于接地刷的导电纤维的滑动表面。因此，该套筒集成到电动机器的转动部件的外表面中。导电套筒能够实现持久的最小接触电阻。
[0015]所述滑动表面设置有的基于氮化铬的涂层具有高硬度。因此，在电动机器的使用寿命期间，涂层不会因滑动接触的纤维的自由端而脱离(/脱层)(detached)，甚至不会劣化。这防止滑动接触表面随时间推移的所有氧化或状态变化。
[0016]此外，基于氮化铬的涂层也是优异的电导体，其与形成环形基部的导电材料组合产生套筒的导电性。接地纤维刷与导电套筒(设置有导电材料基部和涂覆有基于氮化铬的层的纤维用滑动接触表面)的组合创建持久的并联电路。因此，这种设计使得在电动机器的使用寿命期间转动部件能够与固定部件保持在相同的电势。
[0017]根据本专利技术的有利但非强制性的方面，这种电动机器可以以任何技术上允许的组合具有以下特征中的一个或多个：
[0018]‑
基于氮化铬的涂层的厚度在1μm与3μm之间(包括端值)，并且优选等于2μm。
[0019]‑
基于氮化铬的涂层的硬度在15GPa与20GPa之间(包括端值)。
[0020]‑
基于氮化铬的涂层包含银(Ag)。
[0021]‑
涂层中氮化铬的比例在30％与40％之间(包括端值)。
[0022]‑
基于氮化铬的涂层是通过真空沉积工艺被涂覆到导电套筒的环形基部的。例如，所使用的沉积工艺是物理气相沉积(PVD)工艺。
[0023]‑
基于氮化铬的涂层是通过等离子辅助化学气相沉积(PACVD)工艺被涂覆到导电套筒的环形基部的。
[0024]‑
导电套筒的环形基部包括环形圈，环形圈固定到转动部件或轴承的转动圈。
[0025]‑
环形圈包括用于接地刷的纤维的自由第二端的滑动接触表面，并且环形圈的至少所述滑动接触表面设置有基于氮化铬的涂层。
[0026]‑
环形圈紧密配合(/紧配合/过盈配合)(tight fit)在转动部件的圆柱形外表面上。
[0027]‑
环形圈紧密配合在转动圈的圆柱形表面上。
[0028]‑
转动部件包括肩部，导电套筒的环形圈支承抵靠该肩部。
[0029]‑
导电套筒的环形圈支承抵靠轴承的转动圈的正表面(/正向面/前表面)(front face)。在这种情况下，导电套筒形成用于纤维刷的滑动接触表面和用于轴承的间隔部件(spacing means)。
[0030]‑
套筒的环形圈包括圆环轨道(toroidal track)，刷的纤维在该环形轨道内延伸，刷的所述纤维的自由第二端抵着圆环轨道滑动接触，至少所述圆环轨道设置有基于氮化铬
的涂层。
[0031]‑
导电套筒的基部还包括径向部分，径向部分从环形圈在径向上朝向固定部件延伸。
[0032]‑
导电套筒的所述径向部分在轴向上支承抵靠轴承的转动圈。
[0033]‑
导电套筒的所述径向部分在轴向上支承抵靠转动部件上的肩部。
[0034]‑
所述环形圈和所述径向部分通过弯曲部分连接。
[0035]‑
刷的所述纤维的自由第二端抵着弯曲部分滑动接触，并且至少弯曲部分设置有基于氮化铬的涂层。
[0036]‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电动机器(10)，包括：
‑
固定部件(12)；
‑
转动部件(14)；
‑
至少一个轴承(15)，支撑所述转动部件(14)旋转，所述轴承(15)包括转动圈(16)和固定圈(17)，所述转动圈(16)固定到所述转动部件(14)，所述固定圈(17)固定到所述固定部件(12)；以及
‑
接地纤维刷(18)，所述接地纤维刷(18)包括支撑件(18a)和多条导电纤维(19)，所述支撑件(18a)固定到所述固定部件(12)或所述固定圈(17)，所述导电纤维(19)的第一端(19a)固定到所述支撑件(18a)，并且所述导电纤维(19)的与所述第一端(19a)相对的自由第二端(19b)朝向所述转动部件(14)延伸，其特征在于，所述电动机器(10)还包括导电套筒(20)，所述导电套筒(20)具有：
‑
环形基部(21)，由导电材料形成，所述环形基部(21)固定到所述转动部件(14)或所述轴承(15)的转动圈(16)；以及
‑
基于氮化铬(CrN)的导电涂层(24)，至少部分地覆盖所述基部(21)的面向所述接地纤维刷(18)的导电纤维(19)的自由第二端(19b)的表面(22b、26、28a、29a)，使得所述纤维(19)的所述自由第二端(19b)抵着所述基于氮化铬的涂层(24)滑动接触。2.根据权利要求1所述的电动机器，其特征在于，所述基于氮化铬的涂层(24)包含银(Ag)。3.根据前述权利要求中任一项所述的电动机器，其特征在于，所述导电套筒(20)的环形基部(21)包括环形圈(22)，所述环形圈(22)固定到所述转动部件(14)或所述轴承(15)的转动圈(16)。4.根据权利要求3所述的电动机器，其特征在于，所述环形圈(22)包括用于所述接地刷(18)的纤维(19)的自由第二端(19b)的滑动接触表面(22b)，所述环形圈的至少所述滑动接触表面(22b)设置有所述基于氮化铬的涂层(24)。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：萨穆埃尔，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：
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