CN112147509A - 一种防尘效果好的电机故障监测报警装置 - Google Patents

一种防尘效果好的电机故障监测报警装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防尘效果好的电机故障监测报警装置，涉及电机技术领域，其包括包裹电机的防尘箱，电机的散热齿壳外设置有内部中空的风冷罩，风冷罩上设置有朝向散热齿壳的齿槽长度方向喷吹的喷嘴，风冷罩上安装有温度传感器，风冷罩通过往复旋转传动机构与电机输出轴的内端连接，往复旋转传动机构将电机的单向转动转化为风冷罩避开电机安装机座并绕着散热齿壳的往复转动。防尘箱内设置有振动传感器，温度传感器、振动传感器与控制器连接，控制器上连接有报警模块。解决了现有技术中电机的防尘效果差且故障不能及时发现的问题。

Description

一种防尘效果好的电机故障监测报警装置
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种防尘效果好的电机故障监测报警装置。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，将电能转化为机械能，使得电机的应用场景各式各样，现有的电机通常包括底座、机壳、定子和转子，定子和转子均设置在机壳内，定子与机壳固定连接，转子位于定子内，转子与定子转动连接，转子的一端伸出机壳，转子与机壳转动连接，底座位于机壳的下方，底座与机壳固定连接。如果电机在粉尘密度高的环境下工作时，空气中的粉尘通过电机各部分零件之间的缝隙进入机壳内，在电机内部沉积，从而引起内部温度太高.导致故障的发生，易减小电机的使用寿命。
一般电机的故障都是集电气与机械于一体的，在征兆的表现呈现多样性，既有机械故障的一般特性，也有电气、磁场等故障特性。通过对电机故障的跟踪分析，发现电机故障大部分源于机械故障，而主要是轴承故障，其表征现象也比较明显，即电机运行时出现明显的异响。机械方面常见的故障主要表现为振动异常和轴承过热，通过对电机的振动和轴承温度的检测可以对电机的机械故障进行监测，能够及时发现电机产生了故障并保护电机遭受更严重的损坏。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种防尘效果好的电机故障监测报警装置，解决了现有技术中电机的防尘效果差且故障不能及时发现的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
提供一种防尘效果好的电机故障监测报警装置，其包括包裹电机的防尘箱，电机的散热齿壳外设置有内部中空的风冷罩，风冷罩上设置有朝向散热齿壳的齿槽长度方向喷吹的喷嘴，风冷罩上安装有温度传感器，风冷罩通过往复旋转传动机构与电机输出轴的内端连接，往复旋转传动机构将电机的单向转动转化为风冷罩避开电机安装机座并绕着散热齿壳的往复转动。
防尘箱内设置有振动传感器，振动传感器安装于插齿座上，插齿座朝向电机的一端设置有能够插入散热齿壳中并固定的插齿部，插齿座上连接有驱使其靠近和远离电机的驱动机构。温度传感器、振动传感器与控制器连接，控制器上连接有报警模块。
本发明的有益效果为：通过防尘箱将整个电机包裹，只让电机输出轴的电机安装机座密封伸出与外部连接，能够防止灰尘从电机各零件的连接处进入电机内部损坏电机，从而使得电机能够应用于更加恶劣的环境中，并能保证电机的使用安全和使用寿命。
在防尘箱内部还设置有风冷罩，通过将温度较低的空气经过压缩后送入风冷罩内并经由喷嘴喷出，能够从散热齿壳的一端吹向另一端来对散热齿壳进行降温，并经过风冷出口将防尘箱内部多余的空气排出，能够提高防尘箱内电机的降温效果，防止轴承高温而烧坏。
风冷罩通过往复旋转传动机构与电机输出轴连接，在电机运行时，能够自动带动风冷罩绕着散热齿壳外侧圆周往复转动，通过往复转动既能够避开电机安装机座又能够间歇性地对散热齿壳进行喷吹，使散热齿壳上的热量有足够的时间散发到空气中，能够提高散热效率和散热效果。
温度传感器安装在风冷罩上，能够随着风冷罩的转动检测散热齿壳周向上的温度，提高了数据采集的可靠性。安装振动传感器的插齿座插入散热齿壳后与散热齿壳固定为一体，插齿座的振动即是散热齿壳的振动，从而能够检测到电机的振动是否异常，在不需要测量电机的振动时，通过驱动机构使插齿座从电机上移开，避免对电机的散热和正常运行造成干扰。温度传感器和振动传感器分别检测电机的温度和振动数据并传输至控制器，通过控制器判断是否异常，若出现异常控制报警模块进行报警，提高了电机运行的安全性，能够及时发现电机的故障，避免电机出现更严重的损坏。
附图说明
图1为防尘效果好的电机故障监测报警装置的结构示意图。
图2为图1中风冷罩的立体图。
图3为图1中风冷罩的仰视图。
图4为图1中插齿座处的轴剖图。
其中，1、防尘箱；11、风冷出口；2、电机；21、散热齿壳；22、电机安装机座；23、电机输出轴；3、风冷罩；31、喷嘴；32、支架；33、转动套；34、限位轴；4、温度传感器；5、往复旋转传动机构；51、扇环内齿轮；52、传动轴；53、第一齿轮；54、轴向移动机构；541、丝杠螺母；542、丝杠；55、第二齿轮；56、正转齿轮；57、反转齿轮；571、主动齿轮；572、中间齿轮；6、振动传感器；7、插齿座；71、插齿部；8、驱动机构；81、圆柱套；82、推拉杆；83、滑动钉；84、轴向槽；85、周向槽。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，该防尘效果好的电机故障监测报警装置包括包裹电机2的防尘箱1，电机2的散热齿壳21外设置有内部中空的风冷罩3，风冷罩3上设置有朝向散热齿壳21的齿槽长度方向喷吹的喷嘴31，风冷罩3上安装有温度传感器4，风冷罩3通过往复旋转传动机构5与电机输出轴23的内端连接，往复旋转传动机构5将电机2的单向转动转化为风冷罩3避开电机安装机座22并绕着散热齿壳21的往复转动。
防尘箱1上设置有供电机输出轴23和电机安装机座22密封穿出的过孔，过孔壁上安装有密封圈。电机安装机座22用于将电机2固定在其他安装平台上，电机输出轴23用于与电机2所驱动的设备传动连接，通过将电机2与外部的连接部位均引出防尘箱1，使得其他所连接的设备不用为了适应本方案中对电机的改进而作出任何改变，提高了本方案中电机的适应性。
防尘箱1上设置有风冷出口11，通过风冷出口11排出防尘箱1内部多余的气体，防止防尘箱1内气压过高。风冷出口11优选通过管道法兰连接管道，管道的出口设置在远离电机2且粉尘少的环境中。
往复旋转传动机构5包括与风冷罩3固定连接的扇环内齿轮51，扇环内齿轮51优选呈半圆环形且内壁面上加工有啮合齿，即扇环内齿轮51为一个半圆环形的内齿轮，扇环内齿轮51也可以是任意圆周角度的一个扇环形，其圆周角度的选择标准是在往复转动过程中能够避开电机安装机座22又能够最大限度地喷吹所有散热齿壳21。
扇环内齿轮51与固定于传动轴52上的第一齿轮53啮合，传动轴52的一端设置有轴向移动机构54，传动轴52的另一端固定连接有第二齿轮55，电机输出轴23上固定套接有均能够与第二齿轮55啮合的正转齿轮56和反转齿轮57。
传动轴52与电机输出轴23平行设置，正转齿轮56和反转齿轮57沿电机输出轴23的轴向间隔设置且间距不小于第二齿轮55的宽度。从而避免第二齿轮55同时与正转齿轮56和反转齿轮57啮合而造成机械故障。
反转齿轮57包括与电机输出轴23固定套接的主动齿轮571以及啮合于主动齿轮571和第二齿轮55之间的中间齿轮572。中间齿轮572用于改变齿轮传动的转动方向，从而将传动轴52的转动方向与电机输出轴的转动方向相反。
轴向移动机构54包括固定于防尘箱1上的丝杠螺母541以及固定于传动轴52端部的丝杠542，丝杠542与丝杠螺母541螺纹连接。传动轴52转动带动丝杠542转动，而丝杠螺母541固定在防尘箱1上，使得丝杠542会沿着丝杠螺母541的轴向移动，从而带动传动轴52轴向移动，从而移动第二齿轮55与正转齿轮56和反转齿轮57啮合，第二齿轮55与正转齿轮56和反转齿轮57啮合又会产生不同的转动方向，使得传动轴52能够往复轴向移动，也能够往复正反转。
如图1～图3所示，风冷罩3上通过支架32与转动套33连接，转动套33转动套接于限位轴34上，限位轴34固定于防尘箱1上且与散热齿壳21同轴设置。转动套33套接在限位轴34上且在轴向上无自由度，转动套33只具有转动自由度，使得风冷罩3也只具有绕着散热齿壳21往复转动的自由度。
由于有电机安装机座22的阻挡，风冷罩3绕整个圆周转动，只能在一定角度内往复转动，来实现间歇性喷吹散热齿壳21进行风冷降温，同时让同一个温度传感器4能够在尽可能多的范围内检测温度。当第二齿轮55与正转齿轮56啮合时，传动轴52顺时针转动，第一齿轮53驱动扇环内齿轮51顺时针转动，同时在轴向移动机构54的作用下，传动轴52进行轴向移动，使第二齿轮55慢慢切换为与反转齿轮57啮合，从而使传动轴52逆时针转动，第一齿轮53驱动扇环内齿轮51逆时针转动，同时在轴向移动机构54的作用下，传动轴又朝另一个轴向移动，通过控制正转齿轮53与反转齿轮57在轴向上的距离可以控制传动轴52方向改变的时机。
如图4所示，防尘箱1内设置有振动传感器6，振动传感器6安装于插齿座7上，插齿座7朝向电机2的一端设置有能够插入散热齿壳21中并固定的插齿部71，插齿部71与散热齿壳21依靠摩擦力固定，通过控制插齿部71的加工精度来控制插齿部71与散热齿壳21之间的摩擦力大小。插齿座7上连接有驱使其靠近和远离电机2的驱动机构8。
驱动机构8包括嵌接于防尘箱1侧壁上的圆柱套81，圆柱套81上间隙插接有推拉杆82，推拉杆82的一端固定连接于插齿座7上且另一端延伸至防尘箱1的外侧，插齿座7两侧固定有滑动钉83，圆柱套81上设置有供滑动钉83插入并滑动的轴向槽84以及设置于轴向槽84上端的周向槽85。推拉杆82外壁面与圆柱套81的内壁面之间设置有密封圈，以阻挡粉尘进入防尘箱1内部。
在不需要监测电机2的振动的情况下，拉动推拉杆82，使插齿部71从散热齿壳21脱出，滑动钉83沿着轴向槽84上移至上端的周向槽85中再转动推拉杆82依靠周向槽85来进行轴向限位，使滑动钉83不会下移；当需要监测电机2的振动时，回转推拉杆82，让滑动钉83回转到轴向槽84中并下移，移动到轴向槽84的下端时依靠插齿部71与散热齿壳21的过盈配合来使插齿座7与电机2固定为一体，从而振动传感器6所测得的振动即是电机2的振动。
温度传感器4、振动传感器6与控制器连接，控制器上连接有报警模块。温度传感器4为非接触式温度传感器，优选型号为BRW600-400A的红外温度传感器，振动传感器6优选型号为SE830的压电加速度传感器，控制器优选stm32f103zet6单片机，报警模块优选型号为YS-01X的声光报警器。温度传感器4和振动传感器6将检测到的温度和加速度值经过模数转换模块转换以后输入到单片机中，单片机判断所测得的值是否超过阈值，若超过则控制声光报警器报警通知设备维护人员，若没有超过阈值则不动作。

Claims (9)

1.一种防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，包括包裹电机(2)的防尘箱(1)，所述电机(2)的散热齿壳(21)外设置有内部中空的风冷罩(3)，所述风冷罩(3)上设置有朝向所述散热齿壳(21)的齿槽长度方向喷吹的喷嘴(31)，所述风冷罩(3)上安装有温度传感器(4)，所述风冷罩(3)通过往复旋转传动机构(5)与电机输出轴(23)的内端连接，所述往复旋转传动机构(5)将所述电机(2)的单向转动转化为所述风冷罩(3)避开电机安装机座(22)并绕着所述散热齿壳(21)的往复转动；
所述防尘箱(1)内设置有振动传感器(6)，所述振动传感器(6)安装于插齿座(7)上，所述插齿座(7)朝向所述电机(2)的一端设置有能够插入所述散热齿壳(21)中并固定的插齿部(71)，所述插齿座(7)上连接有驱使其靠近和远离所述电机(2)的驱动机构(8)，所述温度传感器(4)、振动传感器(6)与控制器连接，所述控制器上连接有报警模块。
2.根据权利要求1所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述防尘箱(1)上设置有供所述电机输出轴(23)和所述电机安装机座(22)密封穿出的过孔，所述防尘箱(1)上设置有风冷出口(11)。
3.根据权利要求1所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述往复旋转传动机构(5)包括与所述风冷罩(3)固定连接的扇环内齿轮(51)，所述扇环内齿轮(51)与固定于传动轴(52)上的第一齿轮(53)啮合，所述传动轴(52)的一端设置有轴向移动机构(54)，所述传动轴(52)的另一端固定连接有第二齿轮(55)，所述电机输出轴(23)上固定套接有均能够与所述第二齿轮(55)啮合的正转齿轮(56)和反转齿轮(57)。
4.根据权利要求3所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述传动轴(52)与所述电机输出轴(23)平行设置，所述正转齿轮(56)和所述反转齿轮(57)沿所述电机输出轴(23)的轴向间隔设置且间距不小于所述第二齿轮(55)的宽度。
5.根据权利要求3所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述反转齿轮(57)包括与所述电机输出轴(23)固定套接的主动齿轮(571)以及啮合于所述主动齿轮(571)和所述第二齿轮(55)之间的中间齿轮(572)。
6.根据权利要求3所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述轴向移动机构(54)包括固定于所述防尘箱(1)上的丝杠螺母(541)以及固定于所述传动轴(52)端部的丝杠(542)，所述丝杠(542)与所述丝杠螺母(541)螺纹连接。
7.根据权利要求3所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述风冷罩(3)上通过支架(32)与转动套(33)连接，所述转动套(33)转动套接于限位轴(34)上，所述限位轴(34)固定于所述防尘箱(1)上且与所述散热齿壳(21)同轴设置。
8.根据权利要求1所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述驱动机构(8)包括嵌接于所述防尘箱(1)侧壁上的圆柱套(81)，所述圆柱套(81)上间隙插接有推拉杆(82)，所述推拉杆(82)的一端固定连接于所述插齿座(7)上且另一端延伸至所述防尘箱(1)的外侧，所述插齿座(7)两侧固定有滑动钉(83)，所述圆柱套(81)上设置有供所述滑动钉(83)插入并滑动的轴向槽(84)以及设置于所述轴向槽(84)上端的周向槽(85)。
9.根据权利要求8所述的防尘效果好的电机故障监测报警装置，其特征在于，所述推拉杆(82)外壁面与所述圆柱套(81)的内壁面之间设置有密封圈。
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