CN110829742A - 一种牵引电机的轴电压接地保护结构 - Google Patents

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李鹏
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Abstract

本发明属于机电设备安全保护领域，尤其涉及电机轴接地结构，具体为一种牵引电机的轴电压接地保护结构。一种牵引电机的轴电压接地保护结构，包括测速齿轮、齿轮罩、齿轮罩盖板、接地环，测速齿轮安装在电机转轴的非传动端端部，齿轮罩安装在机座外壳上，齿轮罩盖板安装在齿轮罩上，接地环安装在齿轮罩盖板内侧，接地环和测速齿轮接触，所述电机转轴、机座外壳通过测速齿轮、接地环、齿轮罩盖板、齿轮罩连接。使之同时保持零电势，无法形成电流回路，从而避免轴电压、轴电流产生。

Description

一种牵引电机的轴电压接地保护结构
技术领域
本发明属于机电设备安全保护领域，尤其涉及电机轴接地结构，具体为一种牵引电机的轴电压接地保护结构。
背景技术
对于变频器供电的牵引电机，轴电压的产生是不可避免的。轴电压的产生，在击穿轴承表面的润滑油膜的同时，润滑油被电解，导致润滑油性能降低；而润滑油被击穿后，会在轴承滚道微小的金属面上产生极高的电流密度，瞬间产生极高热量，造成轴承电蚀。随着电机运行时间的增加，轴承电蚀情况加剧，滚动体表面形成搓衣板纹，最终导致轴承因游隙过大、振动过大、温升过高等因素失效。严重损害轴承寿命，造成电机故障，影响车辆正常运行；甚至抱轴，造成车毁人亡，不仅影响铁路交通运输的安全，还会对国家和社会造成巨大的经济损失。
因此，在电机设计安装时一般采取以下两种方法预防电机因轴电压引起的轴承失效：
其一是采用轴承外圈外表面或内圈内表面带有绝缘涂层的轴承，以此隔绝或降低轴电压形成的轴电流，避免轴承内外圈、滚子、保持架因电蚀造成的损坏。但问题是，绝缘轴承的使用，仍不能完全避免轴承电蚀故障，导致轴承的使用寿命不能满足车辆的运用要求。
其二是在电机转轴的两端加装接地装置，在电机的机座上安装碳刷，使轴电流经接地装置-碳刷-机座短路，防止电流流经轴承而保护轴承。但在轨道交通车辆牵引电机上使用，由于空间有限，往往很难实现。
现有一种用于双馈风力发电机减小轴电压的接地结构（CN 103580390A），如图1所示。属于风力发电机技术领域，主要结构包括轴伸端接轴碳刷8、机座外壳5和非轴伸端接轴碳刷9，三者与电气连接线10通过导电金属螺栓依次连接，机座外壳5固定在电机基础11上，使其同时保持零电势，形不成电流回路，从而避免轴电压的产生。
但是上述减小轴电压的接地结构具有以下缺点：
（1）该技术采用的接地装置，安装在电机的传动端和非传动端两侧，占用空间大，在轨道交通车辆牵引电机上使用，由于轨距限制导致空间无法安装，应用范围狭窄。
（2）接地装置与转轴通过碳刷接触，增加了机械磨损，需要定期维护，故障率高。
（3）该接地结构的主体裸漏，电机运行工况中往往存在风沙雨雪、润滑油、洗涤剂等杂质脏污，接地装置、碳刷与转轴接触部位易损坏失效，产品可靠性低。
（4）该技术中轴伸端接轴碳刷损坏后，无法在线更换，耗时耗力，维护性差。
发明内容
本发明提供一种可在线更换的电机轴电压接地结构，属于机电设备安全保护领域，适用于交流电机、尤其是地铁等轨道车辆使用的交流电机。用以解决现有技术中接地装置裸漏、接地装置更换困难、可维护性差、空间利用率低、产品可靠性低等缺陷，从源头上切实有效地解决因轴电压导致的轴承损伤、失效问题，提高轴承寿命，提升电机产品可靠性，同时还兼备接地装置防护和在线更换功能，维护便捷高效。
本发明是采用如下的技术方案是实现的：一种牵引电机的轴电压接地保护结构，包括测速齿轮、齿轮罩、齿轮罩盖板、接地环，测速齿轮安装在电机转轴的非传动端端部，齿轮罩安装在机座外壳上，齿轮罩盖板安装在齿轮罩上，接地环安装在齿轮罩盖板内侧，接地环和测速齿轮接触，所述电机转轴、机座外壳通过测速齿轮、接地环、齿轮罩盖板、齿轮罩连接。使之同时保持零电势，无法形成电流回路，从而避免轴电压、轴电流产生。
进一步的，接地环内圈安装有伸出的导电纤维，导电纤维和测速齿轮接触。
进一步的，机座外壳与齿轮罩通过导电的金属螺栓连接，在线可拆卸，齿轮罩材质为铸铁。
进一步的，齿轮罩与齿轮罩盖板通过导电的金属螺栓连接，齿轮罩盖板材质为不锈钢。
进一步的，接地环冷压在齿轮罩盖板内侧，接地环材质为黄铜。
进一步的，测速齿轮套在电机转轴非传动端，并通过导电的金属螺栓紧固，测速齿轮材质为锻钢。
进一步的，测速齿轮外侧有环形结构伸出，测速齿轮环形结构与接地环内圈为间隙配合，接地环内圈通过导电纤维与测速齿轮环形结构接触。
本发明操作简单，结构合理，作用效果明显，从根源上抑制了轴电压的形成。测速齿轮上的环状突出结构可提高该装置空间利用率、避免接地环与转轴直接接触带来的轴面磨损；此外，可在线拆卸的齿轮罩盖板结构可有效保护接地环结构不受电机运行环境的影响，可靠性高，在线更换、维护便捷高效。
附图说明
图1为现有的电机接地结构示意图。
图2为可在线更换的电机轴电压防护装置结构原理图。
图3为图2中A处局部放大示意图。
其中：1-测速齿轮；2-接地环；3-齿轮罩盖板；4-齿轮罩；5-机座外壳；6-电机转轴；7-耐磨导电纤维；8-轴伸端接轴碳刷；9-非轴伸端接轴碳刷；10-电气连接线；11-电机基础。
具体实施方式
如图2、图3所示，本发明包括测速齿轮1、接地环2、齿轮罩盖板3、齿轮罩4，测速齿轮1安装在电机转轴6的非传动端端部，齿轮罩4安装在机座外壳5上，齿轮罩盖板3安装在齿轮罩4上，接地环2安装在齿轮罩盖板3内侧，机座外壳5固定在列车上。
所述的机座外壳5与电机转轴6通过测速齿轮1上伸出的环形结构和接地环2、齿轮罩盖板3、齿轮罩4连接，使之同时保持零电势，无法形成电流回路，从而避免轴电压、轴电流产生。
所述的机座外壳5与齿轮罩4通过导电的金属螺栓连接。
所述的齿轮罩4与齿轮罩盖板3通过导电的金属螺栓连接，在线可拆卸。
所述的接地环2冷压在齿轮罩盖板3内侧，齿轮罩盖板3可以保护接地环2不受在线运行环境中风、砂、雨、雪、尘土、碎石子等杂物的影响，同时在线更换接地环2时，不需要电机落车解体，取下齿轮罩盖板3，取出接地环2即可。
所述的测速齿轮1套在电机转轴6上，并通过导电的金属螺栓紧固。
所述的接地环2与电机转轴6依靠测速齿轮1上伸出的环形结构导通，有效利用测速齿轮与齿轮罩4间的空隙，避免了接地环2直接与电机转轴6接通，大大提升空间利用率。
所述的接地环2内圈安装有伸出的耐磨导电纤维7，可以保证电机运行过程中，测速齿轮1与接地环2接触良好。

Claims (7)

1.一种牵引电机的轴电压接地保护结构，其特征在于包括测速齿轮（1）、齿轮罩（4）、齿轮罩盖板（3）、接地环（2），测速齿轮（1）安装在电机转轴的非传动端端部，齿轮罩（4）安装在机座外壳上，齿轮罩盖板（3）安装在齿轮罩（4）上，接地环（2）安装在齿轮罩盖板（3）内侧，接地环（2）和测速齿轮（1）接触，所述电机转轴（6）、机座外壳（5）通过测速齿轮、接地环、齿轮罩盖板、齿轮罩连接。
2.根据权利要求1所述的一种牵引电机的轴电压接地保护结构，其特征在于接地环内圈安装有伸出的导电纤维（7），导电纤维（7）和测速齿轮（1）接触。
3.根据权利要求1或2所述的一种牵引电机的轴电压接地保护结构，其特征在于机座外壳（5）与齿轮罩（4）通过导电的金属螺栓连接，齿轮罩材质为铸铁。
4.根据权利要求1或2所述的一种牵引电机的轴电压接地保护结构，其特征在于齿轮罩（4）与齿轮罩盖板（3）通过导电的金属螺栓连接，齿轮罩盖板（3）材质为不锈钢。
5.根据权利要求1或2所述的一种牵引电机的轴电压接地保护结构，其特征在于接地环（2）冷压在齿轮罩盖板（3）内侧，接地环（2）材质为黄铜。
6.根据权利要求1或2所述的一种牵引电机的轴电压接地保护结构，其特征在于测速齿轮（1）套在电机转轴非传动端，并通过导电的金属螺栓紧固，测速齿轮材质为锻钢。
7.根据权利要求2所述的一种牵引电机的轴电压接地保护结构，其特征在于测速齿轮（1）外侧有环形结构伸出，测速齿轮环形结构与接地环（2）内圈为间隙配合，接地环（2）内圈通过导电纤维与测速齿轮环形结构接触。
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