CN111220115A - 一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法及电机主轴总成 - Google Patents

一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法及电机主轴总成 Download PDF

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Abstract

本发明属于外转子电机技术领域，涉及一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法及电机主轴总成。该检测方法包括步骤1：在每个内轴承盖上设置多个接近传感器；步骤2：每个接近传感器测量内轴承盖内壁到轴的距离；步骤3：把多个接近传感器测得的距离与间隙标准值相比得到偏差值，计算最大偏差值、最小偏差值以及偏差角度；步骤4：比较最大偏差值以及最小偏差值是否超出临界值。本发明的方法能够根据内轴承盖的运动情况动态检测轴承盖的偏心量，保证防爆安全，在偏心量超过临界值时能够报警提示及时保养轴承，保护电机。

Description

一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法及电机主轴总成
技术领域
本发明涉及外转子电机技术领域，特别涉及一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法及电机主轴总成。
背景技术
外转子电机常用于工矿中的传送滚筒的驱动，永磁直驱外转子电机的主轴固定不动，内轴承盖连同端盖绕轴旋转。在内轴承盖与轴之间存在间隙，这个间隙的作用是防止内轴承盖与轴接触产生摩擦，同时是防爆间隙。根据防爆标准的要求，这个间隙不能大于0.7毫米，如大于0.7毫米有失爆的风险；间隙也不能小于0.05毫米，如果小于0.05毫米有接触摩擦的风险。一旦内轴承盖与轴接触摩擦，会使端盖和轴都产生拉伤，积瘤的损伤，进而使间隙扩大而失爆。一旦偏心过大，会使滚筒定子与转子摩擦发热，使整机报废。目前现有技术的外转子电机没有对轴承盖偏心情况的检测，往往在已经出现磨损或停机时才发现。
发明内容
当永磁直驱外转子电机的轴承磨损过大或损坏时，轴与端盖就会偏心，就会出现上述现象。本专利技术通过接近传感器探测内轴承盖与轴的距离来检测内轴承盖的偏心情况，当出现偏心时，显示仪表会显示偏心量及方位角，当偏心量超标时，会报警、自动停机。
本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本发明提供一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法，包括以下步骤：
步骤1：在每个内轴承盖上设置多个接近传感器；
步骤2：每个接近传感器测量内轴承盖内壁到轴的距离；
步骤3：把多个接近传感器测得的距离与间隙标准值相比得到偏差值，计算最大偏差值、最小偏差值以及偏差角度；
步骤4：比较最大偏差值以及最小偏差值是否超出临界值。
接近传感器数量为2个即可以完成偏心度检测，这两个接近传感器到轴的连线互相垂直。同时，设置3个、4个或多个接近传感器也可以，当设置多个接近传感器时，应沿圆周均匀分布。
如两个接近传感器测得的偏差值为ΔX、ΔY，则计算最大偏差值及偏差角度的方法为：
最大偏差值R=（ΔX2+ΔY 2）1/2；
如间隙标准值为D，则最大偏差值为D+R，最小偏差值为D-R；
偏差角度θ=arcsin(ΔY/R)。
基于上述外转子电机轴承盖偏心度检测方法，本发明还提供一种电机主轴总成，包括主轴、轴承、外轴承盖、端盖、内轴承盖、偏心度检测装置，所述偏心度检测装置包括多个接近传感器、处理器，用于显示偏心度数值的显示装置，以及在偏差值和偏差角度超出临界值时进行报警的报警装置，所述轴承设置在外轴承盖和内轴承盖之间，并安装在主轴上，所述轴承的外套安装在端盖的孔中，外轴承盖安装在轴承的外侧，内轴承盖安装在轴承的内侧，内轴承盖与主轴之间设有间隙，所述主轴有中心孔，多个接近传感器安装在主轴内部，接近传感器的端部设置在内轴承盖的内孔壁一侧，接近传感器端部与主轴表面平齐，所述处理器与显示装置和报警装置电连接，所述处理器通过屏蔽电缆与接近传感器连接，该处理器采用的内轴承盖偏心度检测方法为本发明上述的检测方法。
为保护接近传感器，可以在接近传感器上设有护套管，护套管的材料可以是钢管，也可以是其他金属管，护套管有保护屏蔽电缆的作用，也有抗电磁干扰的作用。护套管的一端弯曲，护套管弯曲一端通过固定套安装在主轴上的孔中，护套管的另一端与主轴的中心孔端部平齐，护套管与主轴固定连接，所述屏蔽电缆穿入护套管中，所述接近传感器安装在固定套的孔中。固定套使用环氧树脂胶灌封。
优选的，接近传感器为电感式传感器，或是电容式传感器。接近传感器把内轴承盖内壁到轴的距离转化为电信号传给处理器，处理器按照内轴承盖偏心度检测方法进行计算后，在显示装置上显示偏差值和偏差角度。当最大偏差值超过临界值时，处理器控制报警装置进行报警。
本发明的技术效果如下：本发明的一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法能够根据内轴承盖的运动情况动态检测轴承盖的偏心量，保证防爆安全，在偏心量超过临界值时能够报警提示及时保养轴承，保护电机。
附图说明
图1为本发明的一种电机主轴总成的结构示意图。
图2为本发明的一种电机主轴总成的主轴剖视示意图。
图3为本发明的一种电机主轴总成的接近传感器安装放大示意图。
图4为在一种工况下本发明的一种外转子电机内轴承盖偏心度检测方法进行检测的示例图。
图5为本发明的一种电机主轴总成的一个实施例的主轴中心孔放大示意图。
图6为本发明的一种电机主轴总成的另一个实施例的侧视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
具体而言，本发明的一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法，包括以下步骤：
步骤1：在每个内轴承盖上设置多个接近传感器；
步骤2：每个接近传感器测量内轴承盖内壁到轴的距离；
步骤3：把多个接近传感器测得的距离与间隙标准值相比得到偏差值，计算最大偏差值、最小偏差值以及偏差角度；
步骤4：比较最大偏差值以及最小偏差值是否超出临界值。
接近传感器数量为2个即可以完成偏心度检测，这两个接近传感器到轴的连线互相垂直。同时，设置3个、4个或多个接近传感器也可以，当设置多个接近传感器时，应沿圆周均匀分布。
如两个接近传感器测得的偏差值为ΔX、ΔY，则计算最大偏差值及偏差角度的方法为：
最大偏差值R=（ΔX2+ΔY 2）1/2；
如间隙标准值为D，则最大偏差值为D+R，最小偏差值为D-R；
偏差角度θ=arcsin(ΔY/R)。
举例：如图4和图5，当内轴承盖处于中心时，间隙是标准值0.35毫米，当内轴承盖处于偏心时，如接近传感器测得的偏差值为L1=0.24毫米，L2=0.22毫米，将L1的值设为Y，即Y=0.24毫米，把L2设为X，即X=0.22毫米。
偏差值ΔY=0.24-0.35=-0.11毫米，
ΔX=0.22-0.35=-0.13毫米，
最大偏差值R=（ΔX2+ΔY2）1/2=（（-0.11）2+（-0.13）2）1/2=0.17毫米
最大间隙=0.17（毫米）+0.35（毫米）=0.52毫米
最小间隙=0.35（毫米）-0.17（毫米）=0.18毫米。
偏差角度θ=arcsin(ΔY/R)
=arcsin(-0.11/0.17)=220.32°
当防爆间隙的临界值为0.7毫米时，这个间隙值和偏差角度是合格的。目前的状况可以正常运行。
如图6所示，在一个实施例中，当接近传感器为三个时，三个接近传感器分别为S1、S2以及S3，可以将三个传感器互成120°角，且传感器检测面与轴表面共面设置。如三个传感器的偏差值分别是L1、L2、L3，轴承盖与轴的标准间隙是L，则计算最大偏差值及偏差角度的方法为：
计算中间参数：
ΔY1=(L1*SIN(90)-L*SIN(90))
ΔY2=(L2*COS(210)-L*COS(210))
ΔY3=(L3*SIN(330)-L*SIN(330))
ΔX1=(L1*COS(90)-L*COS(90))
ΔX2=(L2*SIN(210)-L*SIN(210))
ΔX3=(L3*COS(330)-L*COS(330))
最大偏移量ΔAmax=2/3*((ΔY1+ΔY2+ΔY3)2+(ΔX1+ΔX2+ΔX3)2)1/2
方位角θ=arctan((ΔY1+ΔY2+ΔY3)/(ΔX1+ΔX2+ΔX3))
如图6所示，如三个传感器测量的偏差值L1=0.2805毫米，L2=0.1680毫米，L3=0.5803毫米时，按照本发明所述方法进行计算：
ΔY1=(L1*SIN(90)-L*SIN(90))=-0.0695毫米
ΔY2=(L2*COS(210)-L*COS(210))=0.091毫米
ΔY3=(L3*SIN(330)-L*SIN(330))=-0.1152毫米
ΔX1=(L1*COS(90)-L*COS(90))=0毫米
ΔX2=(L2*SIN(210)-L*SIN(210))=0.1576毫米
ΔX3=(L3*COS(330)-L*COS(330))=0.1995毫米
ΔAmax=2/3*((ΔY1+ΔY2+ΔY3)2+(ΔX1+ΔX2+ΔX3)2)1/2
=2/3*((-0.0695+0.091-0.1152)2+(0+0.1576+0.1995)2)1/2
=0.2461毫米
所以最大间隙为0.35+0.2461=0.596；最小间隙为0.35-0.2461=0.104毫米。
方位角θ=arctan(-0.0937/0.3571)=-14.7°
当防爆间隙的临界值为0.7毫米时，这个间隙值和偏差角度是合格的。目前的状况可以正常运行。
基于上述外转子电机轴承盖偏心度检测方法，本发明还提供一种电机主轴总成，如图1-图3及图6所示包括主轴1、轴承3、外轴承盖2、端盖4、内轴承盖5、偏心度检测装置，所述偏心度检测装置包括多个接近传感器7、处理器，用于显示偏心度数值的显示装置10和在偏差值和偏差角度超出临界值时进行报警的报警装置，所述轴承3设置在外轴承盖2和内轴承盖5之间，并安装在主轴1上，所述轴承3的外套安装在端盖4的孔中，外轴承盖2安装在轴承3的外侧，内轴承盖5安装在轴承3的内侧，内轴承盖5与主轴1之间设有间隙，所述主轴1有中心孔，多个接近传感器7安装在主轴1内部，接近传感器7的端部设置在内轴承盖5的内孔壁一侧，接近传感器7端部与主轴1表面平齐，所述处理器与显示装置和报警装置电连接，所述处理器通过屏蔽电缆9与接近传感器7连接，该处理器采用的内轴承盖偏心度检测方法为本发明上述的检测方法。
为保护接近传感器7，可以在接近传感器7上设有护套管8，护套管8的材料可以是钢管，也可以是其他金属管，护套管有保护屏蔽电缆9的作用，也有抗电磁干扰的作用。护套管8的一端弯曲，护套管8弯曲一端通过固定套12安装在主轴1上的孔中，护套管8的另一端与主轴1的中心孔端部平齐，护套管8与主轴1固定连接，所述屏蔽电缆9穿入护套管8中，所述接近传感器7安装在固定套12的孔中。固定套12使用环氧树脂胶灌封。
优选的，接近传感器7为电感式传感器，或是电容式传感器。接近传感器7把内轴承盖5内壁到主轴1的距离转化为电信号传给处理器，处理器按照内轴承盖偏心度检测方法进行计算后，在显示装置10上显示偏差值和偏差角度。当最大偏差值超过临界值时，处理器控制报警装置进行报警。
尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (9)

1.一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：在每个内轴承盖上设置多个接近传感器；
步骤2：每个接近传感器测量内轴承盖内壁到轴的距离；
步骤3：把多个接近传感器测得的距离与间隙标准值相比得到偏差值，计算最大偏差值、最小偏差值以及偏差角度；
步骤4：比较最大偏差值以及最小偏差值是否超出临界值。
2.如权利要求1所述的一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法，其特征在于所述接近传感器数量为2个，所述两个接近传感器到轴的连线互相垂直。
3.如权利要求2所述的一种外转子电机轴承盖偏心度检测方法，其特征在于所述步骤3中，两个接近传感器测得的偏差值为ΔX、ΔY，则计算最大偏差值及偏差角度的方法为：
最大偏差值R=（ΔX2+ΔY 2）1/2；
如间隙标准值为D，则最大偏差值为D+R，最小偏差值为D-R；
偏差角度θ=arcsin(ΔY/R)。
4.一种电机主轴总成，其特征在于包括主轴、轴承、外轴承盖、端盖、内轴承盖、偏心度检测装置，所述偏心度检测装置包括多个接近传感器、处理器、显示装置和报警装置，所述轴承设置在外轴承盖和内轴承盖之间，并安装在主轴上，所述轴承的外套安装在端盖的孔中，外轴承盖安装在轴承的外侧，内轴承盖安装在轴承的内侧，内轴承盖与主轴之间设有间隙，所述主轴有中心孔，多个接近传感器安装在主轴内部，接近传感器的端部设置在内轴承盖的内孔壁一侧，接近传感器端部与主轴表面平齐，所述处理器与显示装置和报警装置电连接，所述处理器通过屏蔽电缆与接近传感器连接，
所述处理器采用的轴承盖偏心度检测方法包括以下步骤：
步骤1：每个接近传感器测量内轴承盖内壁到轴的距离；
步骤2：把多个接近传感器测得的距离与间隙标准值相比得到偏差值，计算最大偏差值、最小偏差值以及偏差角度；
步骤3：比较最大偏差值以及最小偏差值是否超出临界值。
5.如权利要求4所述的一种电机主轴总成，其特征在于所述接近传感器上设有护套管，所述护套管的一端弯曲，护套管弯曲一端通过固定套安装在主轴上的孔中，护套管的另一端与主轴的中心孔端部平齐，护套管与主轴固定连接，所述屏蔽电缆穿入护套管中，所述接近传感器安装在固定套的孔中。
6.如权利要求5所述的一种电机主轴总成，其特征在于所述护套管为金属管。
7.如权利要求5所述的一种电机主轴总成，其特征在于所述固定套使用环氧树脂胶灌封。
8.如权利要求4所述的一种电机主轴总成，其特征在于所述接近传感器为电感式传感器。
9.如权利要求4所述的一种电机主轴总成，其特征在于所述接近传感器为电容式传感器。
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