CN109067096B - 一种能在线自监测运行状态的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能在线自监测运行状态的电机，包括电机本体和磁铁固定盘，所述电机本体包括转轴、轴承、轴承外端盖、轴承内端盖和电机端盖，所述磁铁固定盘过盈连接在轴承与轴承外端盖之间的转轴上，其中磁铁固定盘的磁铁面与轴承外端盖的内侧面之间为滑动连接，磁铁固定盘的背面与轴承外端面之间为间隙连接；在轴承外端盖上设有电气腔体，在所述电气腔体内设有电路模块和监测运行状态的传感器以及用于线圈绕组输出线的引出孔，线圈绕组输出线与电路模块的输入端电连接，所述电路模块的输出端与监测运行状态的传感器电连接。本发明实现了电机同步自监测自身运行状态的目的，不仅可显著节约能耗，而且为安全生产提供了有效保障。
Description
技术领域
本发明是涉及一种能在线自监测运行状态的电机，属于电机技术领域。
背景技术
随着电力电子技术、自动化控制技术的不断发展，电机在工业生产中已得到广泛的应用。由于电机故障的产生是一个渐进过程，在发生故障前会有不正常运行状态出现，如果能够提前发现电机的不正常运行状态，提前预警进行检修维护，就能有效防止故障的发生，起到有效避免影响企业的正常生产和安全事故的发生，因此，能实现电机运行状态的在线监测将具有重要意义。
现有技术中已有一些关于电机运行状态的监测技术，如申请号为CN200410034967.8的中国发明专利申请中提出了一种分布式智能电机监测系统，虽然该专利技术能够实现单台或多台同步监测，达到电机监测的实时性、易操作性、强扩展性、网络化、高精度和安全可靠要求，但是该专利采用多台分立的监测装置和仪表、经后期安装实现参数采集，安装拆卸不便，部分传感器甚至需要拆开电机安装拆卸，成本很高、结构复杂、占用空间大，只适合于大型或重要的电机临时性使用，不具备通用性。虽然申请号为CN201710259101.4的中国发明专利申请提出了一种集成式电机智能化大数据在线监测装置，所述装置包括电流采集模块、电压采集模块、温度采集模块、转速采集模块、环境参数采集模块、数据分析处理模块、日历模块、存储模块、通讯模块、电源模块、壳体，电流采集模块安装在电机接线盒内电机进线处，电压采集模块安装在电机接线盒内电机进线处，温度采集模块安装在电机内部组件上，转速采集模块安装在电机内部旋转部件侧部，环境参数采集模块安装在壳体外表面，数据分析处理模块位于壳体内，电源模块位于壳体内，壳体为封闭式金属屏蔽外壳，通过固定机构固定在电机外壳上、或与电机外壳集成一体、或与电机接线盒集成一体。该专利申请通过将用于监测电机运行状态的各模块集成为一个整体，然后通过固定机构固定在电机外壳上、或与电机外壳集成一体、或与电机接线盒集成一体，这种集成式的安装方式可明显节约空间，但该专利技术同现有的其他监测技术一样，都需要配置额外的供电电源，要么是外接电源，要么是电池，通常是采用蓄电池供电，以致需要经常停机更换电池，不仅给企业生产造成极大的损失和潜在的风险，而且不能实现持续在线工作，是一种不可持续发展的供电方式。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种能在线自监测运行状态的电机，以实现同步实时监测电机的运行状态。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种能在线自监测运行状态的电机，包括电机本体，所述电机本体包括转轴、轴承、轴承外端盖、轴承内端盖和电机端盖，所述轴承套设在转轴上，所述电机端盖套设在轴承上、并与位于轴承外端侧的轴承外端盖及位于轴承内端侧的轴承内端盖分别固定连接；其特征在于：所述电机还包括磁铁固定盘，所述磁铁固定盘过盈连接在轴承与轴承外端盖之间的转轴上，其中磁铁固定盘的磁铁面与轴承外端盖的内侧面之间为滑动连接，磁铁固定盘的背面与轴承外端面之间为间隙连接；在所述磁铁固定盘上以中心对称均布有n组N极磁铁和n组S极磁铁，且N极磁铁与S极磁铁间隔排布，以及在与磁铁固定盘的磁铁面相向的轴承外端盖的内侧面上以中心对称均布有n组线圈绕组，所述的n为自然数；并且，在轴承外端盖上设有电气腔体，在所述电气腔体内设有电路模块和监测运行状态的传感器以及用于线圈绕组输出线的引出孔，线圈绕组输出线与电路模块的输入端电连接，所述电路模块的输出端与监测运行状态的传感器电连接。
一种实施方案，所述电气腔体设置在轴承外端盖的外侧面上，在所述电气腔体的顶部设有立杆，在所述立杆的顶部连接有变送器，所述立杆的内腔设有引线通道，电路模块的输出端通过电线与变送器电连接，监测运行状态的传感器通过信号线与变送器通信连接。
进一步实施方案，所述电路模块至少包括整流稳压电路和传感器检测电路。
一种优选方案，所述变送器设有显示屏、发射天线和无线通讯模块。
一种优选方案，所述监测运行状态的传感器包括温度传感器和振动传感器。
一种实施方案，在轴承外端盖的内侧面上以中心对称均匀设置有n组线圈绕组固定孔和n组过线槽，且线圈绕组固定孔与过线槽间隔排布，在线圈绕组固定孔与过线槽的连接面上开设有过线通道。
进一步实施方案，所述引出孔与顶部的过线槽相连通。
一种实施方案，N极磁铁和S极磁铁均是通过螺钉内嵌固定在磁铁固定盘上。
一种实施方案，在位于轴承外端盖侧的磁铁固定盘的固定部上设有用于与转轴紧固连接的螺钉孔。
一种实施方案，在磁铁固定盘的背面凹槽内固设有一楔形导脂翅片，所述楔形导脂翅片的两侧面均为向内凹的弧面。
相较于现有技术，本发明具有如下有益技术效果：
本发明所提供的电机，通过巧妙构造电磁发电结构，利用转轴自身的径向旋转动力发电，以解决与电机集成为一体的监测电机运行状态的传感器的持续供电问题，从而实现了电机同步自监测自身运行状态的目的，不仅可显著节约能耗，而且为安全生产提供了有效保障；同时，所设置的磁铁固定盘还可阻挡润滑脂甩到轴承外端盖的腔体内造成积脂问题；尤其是，当在磁铁固定盘的背面凹槽内同时固设一楔形导脂翅片时，可使甩到磁铁固定盘的背面凹槽内的润滑脂能被及时导入轴承中，以有效避免积脂产生，提高参与润滑作用的润滑脂量，不仅可使润滑效率得到明显提高，而且可节约能耗和延长电机的使用寿命及保证电机的工作稳定性；因此，本发明相对于现有技术，具有显著进步性和工业实用价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种能在线自监测运行状态的电机的立体结构示意图；
图2是实施例所述电机的端部剖视图；
图3是实施例所提供的利用自身径向旋转动力发电组件的剖视图；
图4是实施例中所述轴承外端盖的后视结构示意图；
图5是实施例中所述轴承外端盖的立体图；
图6是实施例中所述轴承外端盖的前视结构示意图；
图7是实施例中所述磁铁固定盘的前视结构示意图；
图8是实施例中所述磁铁固定盘的前侧视立体图；
图9是实施例中所述磁铁固定盘的后侧视立体图。
图中标号示意如下：1、转轴；2、轴承；21、轴承外端面；3、轴承外端盖；31、轴承外端盖的内侧面；311、线圈绕组；312、线圈绕组固定孔；313、过线槽；314、过线通道；32、轴承外端盖的外侧面；4、轴承内端盖；5、电机端盖；6、磁铁固定盘；61、磁铁固定盘的磁铁面；62、磁铁固定盘的背面；621、凹槽；622、导脂翅片；6221、弧面；63、N极磁铁；64、S极磁铁；65、螺钉；66、螺钉孔；7、间隙；8、电气腔体；81、监测运行状态的传感器；82、引出孔；9、立杆；10、变送器；101、显示屏；102、发射天线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。
实施例
请结合图1至图3所示：本实施例提供的一种能在线自监测运行状态的电机，包括电机本体，所述电机本体包括转轴1、轴承2、轴承外端盖3、轴承内端盖4和电机端盖5，所述轴承2套设在转轴1上，所述电机端盖5套设在轴承2上、并与位于轴承2外端侧的轴承外端盖3及位于轴承2内端侧的轴承内端盖4分别固定连接。所述电机还包括磁铁固定盘6，所述磁铁固定盘6过盈连接在轴承2与轴承外端盖3之间的转轴1上，其中磁铁固定盘的磁铁面61与轴承外端盖的内侧面31之间为滑动连接(即：磁铁固定盘6在轴承外端盖3的内腔内能进行旋转运动)，磁铁固定盘的背面62与轴承外端面21之间为间隙连接(所述间隙7需能满足轴承2热胀空间需要)。在轴承外端盖3上设有电气腔体8，在所述电气腔体8的顶部设有立杆9，在所述立杆9的顶部连接有变送器10。
请再结合图1至图9所示：在所述磁铁固定盘6上以中心对称均布有n组N极磁铁63和n组S极磁铁64，且N极磁铁63与S极磁铁64间隔排布，以及在与磁铁固定盘的磁铁面61相向的轴承外端盖的内侧面31上以中心对称均布有n组线圈绕组311，所述的n为自然数(本实施例中的n为3，但不做此限定，具体数量根据需要输出的电压大小进行相应设置)；并且，在所述电气腔体8内设有电路模块(图中未示出)和监测运行状态的传感器81以及用于线圈绕组输出线的引出孔82，线圈绕组输出线与电路模块的输入端电连接，所述电路模块的输出端与监测运行状态的传感器81电连接(图中未示出)。
因固定有N极磁铁63和S极磁铁64的磁铁固定盘6能与转轴1同步旋转，因而可起到相当于电磁发电的转子作用，同时由于固定不动的轴承外端盖3上设有线圈绕组311，因而可起到相当于电磁发电的定子作用，从而在转轴1旋转运动时，就会在转动同时产生切割磁感线的运动，实现利用转轴自身的径向旋转动力发电，从而能为集成在轴承外端盖3上的电气腔体8内的监测运行状态的传感器81进行持续供电，不仅可显著节约能耗，而且实现了电机同步自监测自身运行状态的目的，可为安全生产提供有效保障。
作为优选方案，所述立杆9的内腔设有引线通道(图中未示出)，电路模块的输出端通过电线与变送器10电连接，监测运行状态的传感器81通过信号线与变送器10通信连接，同时实现对变送器10的持续自供电。
所述电路模块至少包括整流稳压电路和传感器检测电路。所述变送器10设有显示屏101、发射天线102和无线通讯模块，以实现实时显示所监测的运行状态信息，以及实现无线传输给上位机或监控终端(如：电脑、手机)，以便实时监测和维护电机的正常运行。
作为优选方案，所述监测运行状态的传感器81包括温度传感器和振动传感器，因为现有研究表明：电机在运行中产生的温度和振动信息是反映电机运行状态的2个主要信号，在所有与电机运行状态有关的监测参数中，基于温度和振动信号的分析是电机故障诊断中最常用、最有效的方法。
具体说，本实施例中：
在轴承外端盖的内侧面31上以中心对称均匀设置有n组(本实施例中的n为3)线圈绕组固定孔312和n组过线槽313，且线圈绕组固定孔312与过线槽313间隔排布，在线圈绕组固定孔312与过线槽313的连接面上开设有过线通道314，用于线圈绕组输出线的引出孔82与顶部的过线槽相连通，所述电气腔体8设置在轴承外端盖的外侧面32上，线圈绕组311的输出导线(图中未示出)经过过线通道314和引出孔82引入到电气腔体8内，经过内置的电路模块进行整流和稳压等处理后，输出给监测运行状态的传感器81，实现为其持续工作进行自供电。
N极磁铁63和S极磁铁64均是通过螺钉65内嵌固定在磁铁固定盘6上，在位于轴承外端盖侧的磁铁固定盘6的固定部上设有用于与转轴1紧固连接的螺钉孔66。
另外，在磁铁固定盘的背面62的凹槽621内固设有一楔形导脂翅片622，所述楔形导脂翅片622的两侧面均为向内凹的弧面6221，通过设置的楔形导脂翅片622，可使甩到磁铁固定盘的背面62的凹槽621内的润滑脂能被及时导入轴承中，从而避免积脂产生，提高参与润滑作用的润滑脂量，不仅可使润滑效率得到明显提高，而且可节约能耗和延长电机的使用寿命及保证电机的工作稳定性。
综上所述可见，本发明相对于现有技术，具有显著进步性和工业实用价值。
最后有必要在此指出的是：以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能在线自监测运行状态的电机，包括电机本体，所述电机本体包括转轴、轴承、轴承外端盖、轴承内端盖和电机端盖，所述轴承套设在转轴上，所述电机端盖套设在轴承上、并与位于轴承外端侧的轴承外端盖及位于轴承内端侧的轴承内端盖分别固定连接；其特征在于：所述电机还包括磁铁固定盘，所述磁铁固定盘过盈连接在轴承与轴承外端盖之间的转轴上，其中磁铁固定盘的磁铁面与轴承外端盖的内侧面之间为滑动连接，磁铁固定盘的背面与轴承外端面之间为间隙连接；在所述磁铁固定盘上以中心对称均布有n组N极磁铁和n组S极磁铁，且N极磁铁与S极磁铁间隔排布，以及在与磁铁固定盘的磁铁面相向的轴承外端盖的内侧面上以中心对称均布有n组线圈绕组，所述的n为自然数；并且，在轴承外端盖上设有电气腔体，在所述电气腔体内设有电路模块和监测运行状态的传感器以及用于线圈绕组输出线的引出孔，线圈绕组输出线与电路模块的输入端电连接，所述电路模块的输出端与监测运行状态的传感器电连接。
2.根据权利要求1所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：所述电气腔体设置在轴承外端盖的外侧面上，在所述电气腔体的顶部设有立杆，在所述立杆的顶部连接有变送器，所述立杆的内腔设有引线通道，电路模块的输出端通过电线与变送器电连接，监测运行状态的传感器通过信号线与变送器通信连接。
3.根据权利要求1或2所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：所述电路模块至少包括整流稳压电路和传感器检测电路。
4.根据权利要求1或2所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：所述监测运行状态的传感器包括温度传感器和振动传感器。
5.根据权利要求2所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：所述变送器设有显示屏、发射天线和无线通讯模块。
6.根据权利要求1所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：在轴承外端盖的内侧面上以中心对称均匀设置有n组线圈绕组固定孔和n组过线槽，且线圈绕组固定孔与过线槽间隔排布，在线圈绕组固定孔与过线槽的连接面上开设有过线通道。
7.根据权利要求6所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：所述引出孔与顶部的过线槽相连通。
8.根据权利要求1所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：N极磁铁和S极磁铁均是通过螺钉内嵌固定在磁铁固定盘上。
9.根据权利要求1所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：在位于轴承外端盖侧的磁铁固定盘的固定部上设有用于与转轴紧固连接的螺钉孔。
10.根据权利要求1所述的能在线自监测运行状态的电机，其特征在于：在磁铁固定盘的背面凹槽内固设有一楔形导脂翅片，所述楔形导脂翅片的两侧面均为向内凹的弧面。
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