CN109167480A - 变频电机轴承的防电蚀接地装置 - Google Patents

Abstract

变频电机轴承的防电蚀接地装置，包括U型筒体，U型筒体的底部设有通孔；所述U型筒体内部设有阶梯轴，阶梯轴的小端从通孔伸出，阶梯面与U型筒体的底部相抵；所述小端的头部设有滚珠限位套，滚珠限位套与小端之间设有钢制滚珠，钢制滚珠部分从滚珠限位套上的出口露出；所述U型筒体的顶部设有与其通过螺纹联接的调节压头，调节压头和阶梯轴之间设有弹簧；还包括平面型底座，所述U型筒体通过与平面型底座螺接的拱形压紧片固定在平面型底座上；所述平面型底座上还设有用于将其固定到端盖上的的螺栓安装孔位。本发明防电蚀效果好，磨损小，无需经常更换，使用寿命长；同时本发明结构精简，安装简单，经济性高。

Description

变频电机轴承的防电蚀接地装置

技术领域

本发明涉及变频电机领域，具体涉及变频电机轴承的防电蚀接地装置。

背景技术

电蚀是由于电流的通过造成接触表面材料的移失。电压过大时，当电流通过滚动体和润滑油膜从轴承的一个套圈传递到另一套圈时，由于绝缘不适当或绝缘不良，在接触区内会发生击穿放电。

电动机运行时，转轴两端之间或轴与轴承之间产生的电位差叫做轴电压，若轴两端通过电机机座等构成回路，就会产生轴电流。轴电流是轴电压通过电机轴、轴承、定子机座或辅助装置构成闭合回路产生的。在正常情况下，电动机的轴电压较低，轴承内的润滑汕膜能起到绝缘作用，不会产生轴电流。但当轴电压较高，或电机起动瞬间油膜未稳定形成时，轴电压将使润滑油膜放电击穿形成回路产生轴电流。轴电流局部放电能量释放产生的高温，可以融化轴承内圈、外圈或滚珠上许多微小区域，表面损伤最初呈现浅环形坑状，一环形坑与另一环形坑位置接近并且尺寸很小；即使电流强度相对较弱也会发生这种现象，并随着时间的推移，环形坑将发展为波纹状凹槽，从而产生噪声、振动，若不能及时发现处理将导致轴承失效，对生产带来极大影响。变频调速系统中高频轴电流对轴承的电蚀最为显著，其特征是在电机轴承内外圈、滚珠上产生“搓衣板”式密密的凹槽条纹。电蚀现象的存在，大大影响力轴承的使用寿命和安全性。

所以，变频电机的轴承往往需要采取防电蚀的措施。目前，变频电机轴承防电蚀的措施主要为2种思路。一种为切断轴电流回路，预防措施为对轴承进行绝缘处理，即采用绝缘轴承。绝缘轴承种类很多，如陶瓷或其他特殊材料的绝缘轴承，喷涂特殊的绝缘涂层或用特殊方法镀绝缘保护膜。但是，一方面目前绝缘轴承的工艺水平不高，且在高压变频双重作用时绝缘层易击穿；另一方面绝缘轴承价格昂贵，目前只有大型电机或者昂贵的精密电机上才会采用绝缘轴承。

另一种思路为降低或消除轴电流，目前最主要的方法为设置接地碳刷，接地碳刷要求与轴承的外圈或者电机轴接触，其作用是分流轴电流，通过短接轴承两端(轴电流由轴承的一端经滚动体流向另一端)，减小或消除流过轴承的电流。接地碳刷虽然价格便宜，防电蚀效果好，但接地碳刷由于其材料特性，接地碳刷磨损较快，使用寿命短，接地碳刷需要时常更换，并且随磨损的加重，接地碳刷的导电导热效果都会明显降低，防电蚀效果也会变差。可见，轴承的防电蚀措施急需进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变频电机轴承的防电蚀接地装置。本发明与接地碳刷的防电蚀原理类似，通过分流轴电流来实现防电蚀的目的。相较于接地碳刷，本发明中的滚珠几乎无磨损，终身无需更换，从而可以提高工业生产的效率并降低工业生产的成本；同时本发明结构精简，安装简单，经济性高的特点。对应的，本发明也提供了具有本发明的防电蚀接地装置的变频电机。

对于防电蚀接地装置：本发明的技术方案：变频电机轴承的防电蚀接地装置，包括U型筒体，U型筒体的底部设有通孔；所述U型筒体内部设有阶梯轴，阶梯轴的小端从通孔伸出，阶梯面与U型筒体的底部相抵；所述小端的头部设有滚珠限位套，滚珠限位套与小端之间设有钢制滚珠，钢制滚珠部分从滚珠限位套上的出口露出；所述U型筒体的顶部设有与其通过螺纹联接的调节压头，调节压头和阶梯轴之间设有弹簧；还包括平面型底座，所述U型筒体通过与平面型底座螺接的拱形压紧片固定在平面型底座上；所述平面型底座上还设有用于将其固定到端盖上的螺栓安装孔位。

与现有技术相比，本发明的变频电机轴承的防电蚀接地装置具有如下显著的进步：

对比绝缘轴承，本发明没有较高的工艺要求，实施简单，经济、可靠；对比接地碳刷，石墨存在易磨损的硬伤，磨损后的碳刷头的防电蚀效果也会大打折扣甚至缺失，存在安全隐患，本发明采用钢制滚珠与电机轴配合，钢制滚珠在使用过程中几乎无磨损，无需更换，从而可以提高工业生产的效率并降低工业生产的成本；本发明采用特定的构造，可以通过弹簧缓冲电机运行过程中产生的径向跳动，从而，避免电机或防电蚀接地装置的相关部件发生损坏，具有使用寿命长的特点；此外，本发明的防电蚀接地装置电阻率非常低，从而防电腐蚀效果相比传统的碳刷接地装置更好。

作为优化，前述的变频电机轴承的防电蚀接地装置中，所述小端的头部为半球形凹面，所述半球形凹面的曲率半径与钢制滚珠的半径相等；所述钢制滚珠为GCr15SiMn轴承钢滚珠。上述结构可以在减少钢制滚珠磨损的前提下保证钢制滚珠与小端头部的最大接触面积，从而使整个装置的电阻最小化，进一步保证了防电蚀效果也增加了本发明的使用寿命；另一方面，GCr15SiMn轴承钢滚珠具有较高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性的同时具有一定的韧性，不仅使用寿命有保障，且与其他导电部件具有接触良好，产生电火花的概率较低，进一步提高了安全性能。

作为优化，前述的变频电机轴承的防电蚀接地装置中，所述弹簧的两端分别通过使用绝缘材料制作的第一弹簧导向套和第二弹簧导向套与阶梯轴和调节压头连接。采用绝缘材料可以防止轴电流通过弹簧而导致其弹性系数降低，进一步提高装置的可靠性。进一步优化，所述第一弹簧导向套与设于所述阶梯轴上的凹槽配合，所述第二弹簧导向套与设于所述调节压头上的凸台配合。该结构可以通过第一弹簧导向套和第二弹簧导向套的作用固定弹簧两端，防止弹簧在U型筒体内歪斜，进一步保证滚珠与变频电机转轴的良好接触。

作为优化，所述U型筒体呈圆柱状，其表面铣有平面，该平面与所述平面型底座配合；所述平面的宽度为所述U型筒体直径的70％～80％。将U型筒体通过平面与底座配合，可以加强U型筒体的稳定性，防止U型筒体发生转动。作为进一步优化，所述拱形压紧片与U型筒体两侧的间隙处设有直角梯形状的海绵橡胶条；所述拱形压紧片的宽度为U型筒体长度的二分之一。海绵橡胶柔软，具有防震、缓和冲击、绝热绝缘的效果，可以有效地填充拱形压紧片与U型筒体两侧的间隙进一步加强U型筒体的稳定性；拱形压紧片采用上述特定的宽度，既节省用料又可保证对U型筒体的压紧效果。此外，海绵橡胶条可以防止U型筒体和拱形压紧片之间产生电弧，从而更加安全。

作为优化，所述U型筒体顶部的内螺纹长度为所述U型筒体长度的三分之一。特定长度的内螺纹可以配合U型筒体右端的调节压头调节弹簧的松紧；根据电机振动的幅度选择合适的位置，振动越大，压缩弹簧越松，调节压头越往外；振动越小，弹簧越紧，调节压头越往内，防止相关零件被打坏，增加装置的使用寿命。

作为优化，所述滚珠限位套与所述头部通过螺纹联接。从而，可以在钢制滚珠因某些特定原因发生损坏后，只需拧开滚珠限位套，更换其内部的钢制滚珠，本装置即可重新使用，无需重新制造新的阶梯轴及其滚珠限位套，变相延长了装置的使用寿命，节省装置成本，并且拆装简单方便，易于实施。

对于电机，本发明的技术方案是：变频电机，包括转轴，转轴从端盖伸出，所述端盖上安装有前述本发明的变频电机轴承的防电蚀接地装置；所述转轴上沿周向设有导向槽，所述滚珠与所述导向槽配合。电机轴上设置用于与滚珠配合的导向槽，使得滚珠与电机轴的接触面积更大，导流效果更好，从而防腐蚀效果也更好。

作为优化，前述的变频电机中，所述端盖上设有3个两两呈120°角间隔设置的前述本发明的变频电机轴承的防电蚀接地装置。3个轴接地装置分担电流，可靠性更高，且它们对电机转轴的压力可以达到平衡，使得电机运行更加稳定，故障率更低。

附图说明

图1是本发明的变频电机轴承接地装置的结构示意图；

图2是图1的A-A面剖视图；

图3是图1的B向视图；

图4是本发明的变频电机轴承接地装置的安装示意图；

图5是本发明的变频电机的结构示意图。

附图中的标记为：1-平面型底座，101-螺栓安装孔位；2-拱形压紧片；3-U型筒体；301-通孔；302-平面；4-阶梯轴；401-小端；4011-头部；402-凹槽；5-调节压头；501-凸台；6-弹簧；7-滚珠限位套；8-第一弹簧导向套；9-第二弹簧导向套；10-端盖；11-转轴；1011-导向槽；12-钢制滚珠；13-海绵橡胶条。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式(实施例)对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

本发明未注明采用绝缘材料的组件均为导体。钢制滚珠7的材料优选为GCr15SiMn滚动轴承钢，其他导电材料优选为铝材或铜材。

实施例：

如图1-4所示，本发明的变频电机轴承的防电蚀接地装置，包括U型筒体3，U型筒体3的底部设有通孔301；所述U型筒体3内部设有阶梯轴4，阶梯轴4的小端401从通孔301伸出，阶梯面与U型筒体3的底部相抵；所述小端401的头部4011设有滚珠限位套7，滚珠限位套7与小端401之间设有钢制滚珠12，钢制滚珠12部分从滚珠限位套7上的出口露出；所述U型筒体3的顶部设有与其通过螺纹联接的调节压头5，调节压头5和阶梯轴4之间设有弹簧6；还包括平面型底座1，所述U型筒体3通过与平面型底座1螺接的拱形压紧片2固定在平面型底座1上；所述平面型底座1上还设有用于将其固定到端盖10上的螺栓安装孔位101。

所述小端401的头部4011为半球形凹面，所述半球形凹面的曲率半径与钢制滚珠12的半径相等，所述钢制滚珠12采用GCr15SiMn的滚动轴承钢。

所述弹簧6的两端分别通过使用绝缘材料制作的第一弹簧导向套8和第二弹簧导向套9与阶梯轴4和调节压头5连接。

所述第一弹簧导向套8与设于所述阶梯轴4上的凹槽402配合，所述第二弹簧导向套9与设于所述调节压头5上的凸台501配合。

所述U型筒体3呈圆柱状，其表面铣有平面302，该平面302与所述平面型底座1配合；所述平面302的宽度为所述U型筒体3直径的75％。

所述拱形压紧片2与U型筒体3两侧的间隙处设有直角梯形状的海绵橡胶条13；所述拱形压紧片2的宽度为U型筒体3长度的二分之一。

所述U型筒体3顶部的内螺纹长度为所述U型筒体3长度的三分之一。

所述滚珠限位套7与所述头部4011通过螺纹联接。

参见图5，本发明的变频电机，包括转轴11，转轴11从端盖10伸出，所述端盖10上安装有前述的变频电机轴承的防电蚀接地装置；所述变频电机轴承的防电蚀接地装置的滚珠12顶在转轴11上，所述转轴11上沿周向设有导向槽1101，所述钢制滚珠12与所述导向槽1101配合。所述端盖10上设有3个两两呈120°角间隔设置的前述的变频电机轴承的防电蚀接地装置。

工作原理：变频电动机运行时，电机转轴11两端之间产生的电位差叫做轴电压，若轴两端通过电机机座等构成回路，则轴电压形成了轴电流。通过本发明将轴电流引至地线，起到短接轴承的作用，消除流过轴承的轴电流，从而达到防电蚀的目的。

上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。

Claims (10)

1.变频电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：

包括U型筒体(3)，U型筒体(3)的底部设有通孔(301)；所述U型筒体(3)内部设有阶梯轴(4)，阶梯轴(4)的小端(401)从通孔(301)伸出，阶梯面与U型筒体(3)的底部相抵；所述小端(401)的头部(4011)设有滚珠限位套(7)，滚珠限位套(7)与小端(401)之间设有钢制滚珠(12)，钢制滚珠(12)部分从滚珠限位套(7)上的出口露出；所述U型筒体(3)的顶部设有与其通过螺纹联接的调节压头(5)，调节压头(5)和阶梯轴(4)之间设有弹簧(6)；

还包括平面型底座(1)，所述U型筒体(3)通过与平面型底座(1)螺接的拱形压紧片(2)固定在平面型底座(1)上；所述平面型底座(1)上还设有用于将其固定到端盖(10)上的螺栓安装孔位(101)。

2.根据权利要求1所述的变频电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：所述小端(401)的头部(4011)为半球形凹面，所述半球形凹面的曲率半径与钢制滚珠(12)的半径相等；所述钢制滚珠(12)为GCr15SiMn轴承钢滚珠。

3.根据权利要求1或2所述的变频电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：所述弹簧(6)的两端分别通过使用绝缘材料制作的第一弹簧导向套(8)和第二弹簧导向套(9)与阶梯轴(4)和调节压头(5)连接。

4.根据权利要求3所述的电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：所述第一弹簧导向套(8)与设于所述阶梯轴(4)上的凹槽(402)配合，所述第二弹簧导向套(9)与设于所述调节压头(5)上的凸台(501)配合。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的变频电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：所述U型筒体(3)呈圆柱状，其表面铣有平面(302)，该平面(302)与所述平面型底座(1)配合；所述平面(302)的宽度为所述U型筒体(3)直径的70％～80％。

6.根据权利要求5所述的变频电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：所述拱形压紧片(2)与U型筒体(3)两侧的间隙处设有直角梯形状的海绵橡胶条(13)；所述拱形压紧片(2)的宽度为U型筒体(3)长度的二分之一。

7.根据权利要求5所述的变频电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：所述U型筒体(3)顶部的内螺纹长度为所述U型筒体(3)长度的三分之一。

8.根据权利要求1所述的变频电机轴承的防电蚀接地装置，其特征在于：所述滚珠限位套(7)与所述头部(4011)通过螺纹联接。

9.变频电机，包括转轴(11)，转轴(11)从端盖(10)伸出，其特征在于：所述端盖(10)上安装有权利要求1的变频电机轴承的防电蚀接地装置；所述转轴(11)上沿周向设有导向槽(1101)，所述钢制滚珠(12)与所述导向槽(1101)配合。

10.根据权利要求9所述的变频电机，其特征在于：所述端盖(10)上设有3个两两呈120°角间隔设置的权利要求1的变频电机轴承的防电蚀接地装置。