CN112366877A - 一种电机及包括该电机的电器设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电机技术领域，涉及一种电机及包括该电机的电器设备。在电机上设置第一电极结构，第一电极结构与转子轴电连接，轴承托架与轴承外圈电连接，第一电极结构设置于转子芯轴向方向至少其中一侧，第一电极结构与轴承托架间隔设置，相当于在轴承外圈和轴承内圈增加一个与轴承电容并联的调节电容。一方面可降低轴承外圈与轴承内圈之间的轴电压；另一方面可对轴电流进行分流，使轴承托架与转子轴间的电流从上述调节电容的支路分流，有效降低流过轴承外圈与轴承内圈的轴电流，因此，非常有效地抑制轴承电腐蚀损伤的发生。该电机及具有该电机的电器设备结构简单、装配方便、可靠性高、成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，尤其涉及为防止发生轴承电腐蚀而改良的电机及包括该电机的电器设备。
背景技术
近年来，由于电器设备节能的趋势，其采用的电机通常用高效率的无刷直流电机代替感应电机，例如空调机组，采用高效无刷直流电机来驱动风机。而这些无刷直流电机用逆变器驱动，其采用脉宽调制法(下文中称之为PWM)作为驱动方法。在使用这种PWM驱动方法中，绕组的中性点电位不为零而发生共模电压，在高频情况下，电机结构之间会产生耦合电容，共模电压通过定子、转子、永磁体、端盖等各部分之间耦合电容以及轴承电容形成回路，从而在轴承电容支路上产生电压，因这种共模电压在轴承的内外圈之间(轴承电容支路)产生的电压称之为轴电压。轴电压含有PWM驱动时半导体高速开关动作的高频成分，如轴电压达到轴承内部润滑油膜的绝缘击穿电压，就会随之放电而产生电流，这样就会使轴承内表面和滚珠发生局部熔蚀现象，这就是我们所说的轴承电腐蚀。当电腐蚀逐渐进展时，在轴承上会发生波形磨损现象，最终造成异常噪音和轴承寿命下降。
为防止轴承电腐蚀，行业中提出过很多方案，大体上可以归纳为以下3种：(1)使轴承内圈和外圈为导通状态，(2)使轴承内圈和外圈为可靠的绝缘状态，(3)降低轴电压。对于第(1)种方法，有提出使用导电性轴承润滑脂的，但因为还无法达到和非导电性油脂同样的使用寿命，以及成本高等因素，实际上难以应用。另外，也有在轴上设置导电刷的方式，此方式会出现电刷磨损、需要设置空间以及实施成本较高、需要维护保养等问题。对于第(2)种方法，实际产品应用上有使用陶瓷球轴承的案例，有较好的效果，但陶瓷球轴承非常昂贵，很难大规模应用，特别是在一些对成本要求高的应用场合。对于第(3)种方法，提出了多种的降低轴电压的发明技术，其中，发明专利CN101971460B提出，在电机转子的内侧与外侧之间设置绝缘层，提高转子的阻抗，可以大幅降低轴电压，从几十伏降低到十伏以内，并且随着绝缘层的厚度增加，轴电压逐渐变小。但是这种方式的转子结构复杂，实施成本高，转子强度低，可靠性差。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种电机，以解决现有技术中为防止电机轴承电腐蚀的方案成本高、不易实施以及可靠性降低的技术问题。
本发明实施例提供一种电机，包括：
定子，其包括具有绕组的定子铁芯；
转子，其转动安装在所述定子上，所述转子包括转子芯和位于所述转子芯中心且连接于所述转子芯的转子轴；
轴承，其支承所述转子轴，包括轴承内圈和轴承外圈；
轴承托架，其固定和导通所述轴承外圈；以及
第一电极结构，用于调整所述轴承内圈和所述轴承外圈之间的等效电容，所述第一电极结构与所述转子轴电连接，所述第一电极结构设置于所述转子芯的轴向方向的至少其中一侧，所述第一电极结构与所述轴承托架间隔设置以形成调节电容。
可选地，所述轴承的数量为二，两个所述轴承沿所述转子芯的轴向间隔设置于所述转子芯的两侧，每一所述轴承均连接一个所述轴承托架。
可选地，所述电机还包括设置于所述定子外侧或内部的导通件，两个所述轴承托架通过所述导通件电连接。
可选地，所述第一电极结构设置于所述定子的轴向外侧且位于所述轴承托架的轴向内侧；或者，所述第一电极结构设置于所述轴承托架的轴向外侧。
可选地，所述轴承托架包括与所述轴承外圈电连接的第二电极结构，所述第一电极结构与所述第二电极结构间隔设置以形成所述调节电容。
可选地，所述第二电极结构为所述轴承托架的其中一部分；或者，所述轴承托架还包括托架本体，所述第二电极结构安装于所述托架本体上。
可选地，所述第二电极结构设置于所述轴承托架的朝向所述第一电极结构的轴向端面；或者，所述第二电极结构设置于所述定子的朝向所述第一电极结构的轴向端面。
可选地，所述第二电极结构为与所述转子芯同轴的盘状结构，所述第一电极结构与所述第二电极结构之间形成第一气隙。
可选地，所述第一电极结构包括轴安装部与由所述轴安装部径向延展形成的导电盘，所述轴安装部固设于所述转子轴并与所述转子轴电连接。
可选地，所述导电盘具有朝向所述轴承托架一侧的导电层，所述导电层与所述轴安装部电连接。
可选地，所述第一气隙沿所述转子芯的轴向方向的距离小于或等于0.3mm。
可选地，所述第一电极结构包括若干个依次套设并间隔设置的第一导电筒，所述第一导电筒环绕所述转子轴设置并沿着轴向方向延展；所述第二电极结构包括若干个与所述第一导电筒在所述转子芯径向方向相对的第二导电筒，所述第二导电筒环绕所述转子轴设置并沿着轴向方向延展，所述第一导电筒和所述第二导电筒之间形成第二气隙。
可选地，所有所述第二导电筒中最内层的所述第二导电筒与所述转子轴之间形成第三气隙。
可选地，所述第一导电筒和所述第二导电筒在所述转子芯径向方向的正对面积大于所述轴承外圈与所述轴承内圈在所述转子芯径向方向的正对面积的5倍。
可选地，所述第一电极结构还包括轴安装部和连接所述轴安装部与所述第一导电筒的端板，所述轴安装部固设于所述转子轴并与所述转子轴电连接。
可选地，所有所述第二导电筒中最外层的所述第二导电筒的外侧具有周向方向的凹槽，所有所述第一导电筒中最外层的所述第一导电筒开设有若干个通孔，所述通孔与所述凹槽错位设置。
可选地，所述第二气隙的距离小于或等于0.3mm；所述第三气隙的距离小于或等于0.3mm。
可选地，所述轴安装部固设于所述转子轴的一端部，所述转子轴的端部沿着轴向方向设置有轴孔，所述轴安装部包括朝向所述轴承托架一侧设置且与所述轴孔配对的固定柱，所述固定柱至少部分固设于所述轴孔。
可选地，所述固定柱通过压接方式固定于所述轴孔。
可选地，所述固定柱外周面设置有外螺纹，所述轴孔内设置有与所述外螺纹螺纹配合的内螺纹。
可选地，所述第一电极结构背向所述轴承托架的一侧具有旋钮部。
可选地，所述第一电极结构为一体模制成型的金属件。
可选地，所述第二电极结构与所述轴承托架为一体模制成型的金属件。
可选地，所述轴承托架包括支承和电连接所述轴承外圈的轴承支承部、支承和连接所述定子的定子托架部，以及连接所述轴承支承部和所述定子托架部的连接部。
可选地，所述第一气隙的正对面积与距离的比值大于或等于3.4m。
可选地，所述第二气隙的正对面积与距离的比值与所述第三气隙的正对面积与距离的比值之和大于或等于3.4m。
本发明实施例提供一种电器设备，包括上述的电机。
本发明实施例提供的电机及电器设备中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：在电机上设置第一电极结构，第一电极结构与转子轴电连接，轴承托架与轴承外圈电连接，第一电极结构设置于转子芯的轴向方向的至少其中一侧，第一电极结构与轴承托架间隔设置，第一电极结构与轴承托架相当于在轴承外圈和轴承内圈增加一个与轴承电容并联的调节电容。一方面可降低轴承外圈与轴承内圈之间的轴电压；另一方面可以对轴电流进行分流，使轴承托架与转子轴间的电流从上述调节电容的支路分流，有效降低流过轴承外圈与轴承内圈的轴电流，因此，非常有效地抑制轴承电腐蚀损伤的发生。该电机及具有该电机的电器设备具有结构简单、装配方便、可靠性高、成本低廉的特点。该电机的转子芯中无需设置绝缘层，确保转子结合强度，避免现有转子铁芯绝缘层随温度的上升和使用时间的增加而发生老化，进而确保电机的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电机的立体装配图；
图2为图1的电机的另一角度立体装配图；
图3为图1的电机的立体分解图；
图4为图1的电机的局部剖视图；
图5为图4的电机的局部放大图；
图6为图4的电机中应用的转子的剖视图；
图7为图3的电机中应用的轴承托架的立体结构图；
图8为图7的轴承托架的局部剖视图；
图9为图4的电机中应用的第一电极结构的剖视图；
图10(a)、图10(b)分别为第一电极结构不同角度的立体结构图；
图11为本发明另一实施例提供的电机的立体装配图；
图12为图11的电机的立体分解图；
图13为图11的电机的局部剖视图；
图14为图13的电机的局部放大图；
图15为图13的电机中应用的转子的剖视图；
图16为图12的电机中应用的轴承托架与第二电极结构的立体结构图；
图17为图16的承托架与第二电极结构的另一角度的立体结构图；
图18为图16的承托架与第二电极结构的局部剖视图；
图19为图12的电机中应用的第一电极结构的立体结构图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
请参阅图1、图4、图13，本发明实施例提供一种电机，包括定子10、转子20、轴承30、轴承托架40、第一电极结构50。定子10包括具有绕组111的定子铁芯11。定子铁芯11外部可以用树脂材料塑封，在定子铁芯11外部塑封形成塑封壳12。转子20转动安装在定子10上，转子20包括转子芯21和位于转子芯21中心且连接于转子芯21的转子轴22，转子芯21可以包括永磁体211，转子芯21与转子轴22同步转动。
请参阅图4、图13，轴承30用于支承转子轴22，使得转子轴22旋转自如。轴承30包括轴承内圈31和轴承外圈32，轴承内圈31套设于转子轴22的外周面，并沿转子轴22的轴向限位于转子轴22上，轴承内圈31与转子轴22导通。轴承外圈32安装于轴承托架40上，沿径向与轴向限位于轴承托架40上，轴承外圈32与轴承托架40导通。轴承外圈32与轴承内圈31之间有滚动体33，使得轴承外圈32与轴承内圈31能自如旋转。轴承托架40的至少与轴承外圈32连接的部分为导电材质，用于固定和导通轴承外圈32。轴承托架40与定子铁芯11绝缘。
第一电极结构50用于调整轴承内圈31和轴承外圈32之间的等效电容，第一电极结构50(图2-4所示)与转子轴22电连接，第一电极结构50为导电材质。此处，电连接包括直接与间接导电连接，以及经过大电容的连接。经过大电容的连接，比如，两个金属部件之间具有很薄的绝缘层，只要两个金属部件距离足够近，正对面积足够大，就会使两个金属部件之间的电容值足够大。第一电极结构50设置于转子芯21的轴向方向的至少其中一侧，第一电极结构50与轴承托架40绝缘，第一电极结构50与轴承托架40间隔设置，彼此靠近但不接触，并在其间具有气隙，以形成调节电容C1。
在电机上设置第一电极结构50，第一电极结构50设置于转子芯21的轴向方向的至少其中一侧，第一电极结构50与转子轴22电连接，相当于在转子轴22上增加了一个与转子轴22等电位的导电性极板。轴承托架40与第一电极结构50间隔设置，轴承托架40与轴承外圈32电连接，相当于在轴承外圈32上增加了一个与轴承外圈32等电位的极板。上述两个极板之间形成调节电容C1，而转子轴22与轴承内圈31电连接，因此，相当于调节电容C1并联在轴承外圈32与轴承内圈31之间。
假如在转子芯21两端分别设置一个轴承30，即在转子芯21上共设置两个轴承30，其中一个轴承30的轴承外圈32与轴承内圈31之间在高频等效电路上也可以等效为一个耦合电容Cb1，另外一个轴承30的轴承外圈32与轴承内圈31之间在高频等效电路上也可以等效为一个耦合电容Cb2，轴电压即为Cb1和Cb2上的电压分压。
每个轴承30会分别安装于一个轴承托架40上，且两个轴承的轴承内圈31均与转子轴22导电连接。为了简化分析，按照两个轴承托架40电连接的情况进行说明，则上述电容Cb1和Cb2相当于并联连接。上述第一电极结构50的设置，相当于在轴承电容Cb1和Cb2上并联了调节电容C1，Cb1、Cb2和C1并联的电容为等效电容，记为Cb，通过调整第一电极结构50与轴承托架40的正对面积以及两者之间的气隙大小，可以有效改变调节电容C1的大小以及等效电容Cb的大小。可以理解，当两个轴承托架40(或轴承外圈32)非电连接的情况下，Cb1或Cb2与C1并联，二者并联总电容即为上述的“等效电容”。而上述Cb1和Cb2分别为对应轴承本身的轴承电容，其与轴承自身的轴承内圈和轴承外圈的正对面积相关，对于既定的轴承，轴承电容也是确定的。为了方便说明，设轴承外圈32通过轴承托架40与定子铁芯11形成的电容为Cd，轴承内圈31通过转子轴22、永磁体211、定子10和转子20之间气隙与定子铁芯11形成的等效电容为Cz。整个电机形成的耦合电容回路包含了上述等效电容Cb、Cd、Cz。
本实施例提供的电机具有如下技术效果：在轴承电容Cb1和Cb2上并联调节电容C1，以增大等效电容Cb，使等效电容Cb两端的电压差降低。一方面，调节电容C1的并联，会使得等效电容Cb增加，使等效电容Cb获得更小的分压，即轴承内圈31与轴承外圈32之间的电压差减小，实现轴电压的降低；另一方面，轴承托架40与转子轴22之间的电流会从上述调节电容C1的支路通过，对轴电流进行分流，从而降低从轴承外圈32与轴承内圈31通过的电流，即轴电流，因此，可大大降低轴承30发生电腐蚀损伤的风险。
该电机仅在转子轴上设置上述第一电极结构50，且与轴承托架40之间形成调节电容C1，无需对转子或定子内部结构进行调整，该电机具有结构简单、装配方便、可靠性高、成本低廉的特点。
进一步地，传统的采用绝缘转子的电机，在行业中被认为是降低轴电压较为有效的方法。按照发明专利(授权公布号为CN101971460B)的电路模型在空调用塑封电机中进行仿真验证，可以得到此方法在小型空调使用的外径92mm的直流无刷电机上，可以得到同样结论，即对比没有转子绝缘层的电机，转子增加绝缘层电机的轴电压可以降低，并且随着绝缘层的增加轴电压逐渐减小。但是，在一些较大型空调使用的外径92mm以上的电机上，会得到相反的结论，即转子增加绝缘层，电机轴电压反而上升，并且随着绝缘层厚度增加，轴电压逐渐增加。所以，该发明技术的应用具有一定的局限性。另外，该发明技术需要对转子结构进行重大改造，需要增加转子外铁芯高冲模具，转子内铁芯高冲模具，转子绝缘层注塑模具，对应每一种大小不同的电机都需要新增这些模具，实施成本高，制造工艺复杂。综合而言，这种具有绝缘层的转子对比普通无绝缘层的转子，具有诸多缺点，包括使用局限性；材料成本和制造成本大幅上升；转子铁芯中增加绝缘层导致转子结合强度降低；转子中绝缘层随温度的上升和使用时间的增加而发生老化，导致产品可靠性降低等。
在本实施例中，采用上述第一电极结构50，可以避免出现上述问题，对所有的直流电机都能非常有效地防止轴承30电腐蚀，即使是外径92mm以上的电机也能降低电机轴电压以防止轴承30电腐蚀。该电机的转子芯21中无需设置绝缘层，确保转子20结合强度，避免现有转子铁芯绝缘层随温度的上升和使用时间的增加而发生老化，进而确保电机的可靠性。
请参阅图3、图4，在本发明另一实施例中，轴承30的数量为二，两个轴承30沿转子芯21的轴向间隔设置于转子芯21的两侧，每一轴承30均设置有一轴承托架40。两组轴承30间隔设置，在轴向方向上位于夹着转子芯21的位置，支承转子轴22自如旋转。两组轴承30分别安装在两个轴承托架40上。轴伸侧X的轴承托架40与定子铁芯11外部塑封成型塑封壳12，非轴伸侧X’的轴承托架40安装在塑封壳12上。通过设置第一电极结构50来形成调节电容C1，进而降低流过轴承外圈32与轴承内圈31的轴电压与轴电流。在转子轴22的轴伸侧X、非轴伸侧X’中的至少一侧设置第一电极结构50均可，具体按需设置。图12、图13所示的电机为配置两个轴承30与两个轴承托架40的另外一个实施例。
请参阅图13，在本发明另一实施例中，两个轴承托架40通过设置于定子10外侧或内部的导通件70电连接，则相当于将两个轴承外圈32电连接，而两个轴承内圈31通过转子轴22电连接，因此，设置调节电容C1的效果将同时影响两个轴承30的轴电压，起到同时降低两个轴承30的电腐蚀发生风险的效果。
具体地，两个轴承托架40分别位于轴伸侧X与非轴伸侧X’。在导通件70设置于定子10外侧时，导通件70呈条形，导通件70的一部分沿定子10的轴向设置在塑封壳12的外周面，导通件70的另一部分沿定子10的径向设置在塑封壳12其中一端面。定子铁芯11非轴伸侧X’设有轴承托架40。导通件70的其中一端70a与位于轴伸侧X的轴承托架40相抵接并可以通过紧固件71连接，导通件70的另外一端70b与位于非轴伸侧X’的轴承托架40相抵接，进而实现两个轴承托架40的电连接。进一步地，定子10塑封壳12的外表面设有用于安装导通件70的安装槽121。在装配时，导通件70直接安装在安装槽121内，容易装配。图1所示的电机为另外一个类似的实施例。
在本发明另一实施例中，第一电极结构50设置于定子10的轴向外侧，且位于轴承托架40的轴向内侧，即把第一电极结构50设置在轴承托架40内，只要使第一电极结构50与转子轴22电连接，第一电极结构50与轴承托架40间隔设置，即可形成调节电容C1。
请参阅图2至图4，在本发明另一实施例中，第一电极结构50设置于轴承托架40的轴向外侧，即把第一电极结构50设置在轴承托架40外，该方案容易装配，可以在电机其它部件组装完成后，再将其装配至转子轴22。并且容易调节第一电极结构50与轴承托架40的气隙大小，以获得合适的调节电容C1。图11至图13所示的电机为将第一电极结构50设置于轴承托架40的轴向外侧的另外一个实施例。
在本发明另一实施例中，轴承托架40包括与轴承外圈32电连接的第二电极结构60，第一电极结构50与第二电极结构60间隔设置以形成调节电容C1。第二电极结构60为导电材质。第二电极结构60直接或间接电连接于轴承外圈32(图3、图4、图8所示)。通过第二电极结构60与第一电极结构50间隔设置，来形成预定的调节电容C1。
进一步地，第二电极结构60为轴承托架40的其中一部分，该结构容易成型。或者，轴承托架40还包括托架本体，第二电极结构60安装于托架本体上，该方案容易装配。
请参阅图2至图4，在本发明另一实施例中，第二电极结构60设置于轴承托架40的朝向第一电极结构50的轴向端面，该方案结构紧凑，占用空间小。在第一电极结构50设置在轴承托架40外侧时，第二电极结构60也设置在轴承托架40外侧。在第一电极结构50设置在轴承托架40内侧时，第二电极结构60也设置在轴承托架40内侧。具体按需设置。
在本发明另一实施例中，第二电极结构60设置于定子10的朝向第一电极结构50的轴向端面。该方案结构紧凑，占用空间小。此时，第一调整构件设置在轴承托架40内侧，第一电极结构50与第二电极结构60间隔设置，即可形成调节电容C1。
请参阅图4、图5、图8，在本发明另一实施例中，第二电极结构60为与转子芯21同轴的盘状结构61。该结构紧凑，占用空间小。具体地，盘状结构61可以成型在轴承托架40上或者装配到轴承托架40上，同时使盘状结构61与轴承外圈32电连接。第一电极结构50与第二电极结构60之间形成平板状的第一气隙611(图2、图4所示)。在第一电极结构50与第二电极结构60之间形成调节电容C1，且该调节电容C1与轴承电容Cb1和Cb2并联。一方面可降低轴承外圈32与轴承内圈31之间的轴电压；另一方面可以对轴电流进行分流，使轴承托架40与转子轴22间的电流从上述调节电容C1支路分流，有效降低流过轴承外圈32与轴承内圈31的轴电压与轴电流。通过改变第一电极结构50与第二电极结构60的第一气隙611大小，即可改变调节电容C1。为了获得预定距离的第一气隙611，在将第一电极结构50装配到转子轴22上时，可以先在第一电极结构50与第二电极结构60之间加入特定厚度的塞规，第一电极结构50到位后再取出塞规，即可获得预定距离的第一气隙611。
进一步地，请参阅图4、图9、图10，第一电极结构50包括轴安装部51与由轴安装部51径向延展形成的导电盘52，轴安装部51与导电盘52的结构容易成型。轴安装部51固设于转子轴22并与转子轴22电连接，该方案容易装配，确保第一电极结构50与转子轴22电连接。
进一步地，导电盘52具有朝向轴承托架40一侧的导电层521。导电层521可以是导电盘52的一部分，还可以是设置在导电盘52朝向于第二电极结构60的软性导电刷。导电层521与轴安装部51电连接，使得导电层521与转子轴22电连接，进而在第一电极结构50与第二电极结构60之间形成调节电容C1。
请参阅图4、图5，在本发明另一实施例中，第一气隙611沿转子芯21的轴向方向的距离小于或等于0.3mm，能使调节电容C1的数值比较大，调节电容C1并联在轴承电容Cb1和Cb2上，增大等效电容Cb，使等效电容Cb两端获得更小的分压，即轴承内圈31与轴承外圈32之间的电压差减小，实现轴电压的降低。同时，使得调节电容C1大于轴承电容Cb1和Cb2，可使等效电容Cb两端的电量更多地集中在调节电容C1的两端，即相当于集中在导电盘52与盘状结构61上，以降低轴电流。
请参阅图13、图14、图19，在本发明另一实施例中，第一电极结构50包括若干个依次套设并间隔设置的第一导电筒53，第一导电筒53环绕转子轴22设置并沿着轴向方向延展，第一导电筒53均与转子轴22电连接，相当于在转子轴22上增加了一个与转子轴22等电位的导电性极板。请同时参阅图16、图18，第二电极结构60包括若干个与第一导电筒53在转子芯21径向方向相对的第二导电筒62，第二导电筒62环绕转子轴22设置并沿着轴向方向延展，第二导电筒62均与轴承外圈32电连接，相当于在轴承外圈32上增加了一个与轴承外圈32等电位的极板。第一导电筒53与第二导电筒62一一对应设置，相邻第一导电筒53与第二导电筒62之间形成环形的第二气隙622，该第二气隙622环绕于转子轴22并沿着轴向方向延展。上述两个极板之间形成调节电容C1，而转子轴22与轴承内圈31电连接，因此，调节电容C1相当于并联在轴承外圈32与轴承内圈31之间。一方面可降低轴承外圈32与轴承内圈31之间的轴电压；另一方面可以对轴电流进行分流，使轴承托架40与转子轴22间的电流从上述调节电容C1支路分流，有效降低流过轴承外圈32与轴承内圈31的轴电压与轴电流。采用第一导电筒53与第二导电筒62的方案，便于电机内部热量经过转子轴22与最内层第二导电筒62之间的第三气隙623以及第一导电筒53与第二导电筒62之间的第二气隙622，传递至外部，有利于电机散热。另外，第二气隙622的距离可以不同，便于第一电极结构50与第二电极结构60的加工。
请参阅图13、图14，在本发明另一实施例中，第一导电筒53和第二导电筒62在转子芯21径向方向的正对面积大于轴承外圈32与轴承内圈31在转子芯21径向方向的正对面积的5倍。能使调节电容C1的数值比较大，调节电容C1并联在轴承电容Cb1和Cb2上，增大等效电容Cb，使等效电容Cb两端获得更小的分压，即轴承内圈31与轴承外圈32之间的电压差减小，实现轴电压的降低。同时，使得调节电容C1大于轴承电容Cb1和Cb2，可使等效电容Cb两端的电量更多地集中在调节电容C1的两端，即相当于集中在第一导电筒53和第二导电筒62上，以降低轴电流。
请参阅图14、图19，在本发明另一实施例中，第一电极结构50还包括轴安装部51和连接轴安装部51与第一导电筒53的端板54，轴安装部51固设于转子轴22并与转子轴22电连接。轴安装部51、端板54与第一导电筒53的结构容易成型。轴安装部51固设于转子轴22并与转子轴22电连接，该方案容易装配，确保第一电极结构50与转子轴22电连接。
进一步地，第一导电筒53通过端板54与轴安装部51电连接，让所有第一导电筒53通过轴安装部51与转子轴22电连接。
请参阅图14、图16、图18，在本发明另一实施例中，所有第二导电筒62中最外层的第二导电筒62的外侧具有的凹槽621，请同时参阅图11、图19，所有第一导电筒53中最外层的第一导电筒53开设有若干个通孔531，通孔531与凹槽621错位设置。在淋雨过程中，雨水由最外层的第一导电筒53的通孔531进入，第一电极结构50跟随转子轴22旋转，将进入内部的雨水由通孔531与凹槽621甩出，有利于防止雨水进入轴承30与电机内部。
请参阅图14，在本发明另一实施例中，第二气隙622距离小于或等于0.3mm，第三气隙623距离小于或等于0.3mm，能使调节电容C1的数值比较大，调节电容C1并联在轴承电容Cb1和Cb2上，增大等效电容Cb，使等效电容Cb两端获得更小的分压，即轴承内圈31与轴承外圈32之间的电压差减小，实现轴电压的降低。同时，使得调节电容C1大于轴承电容Cb1和Cb2，可使等效电容Cb两端的电量更多地集中在调节电容C1的两端，即相当于集中在最内层的第二导电筒62与转子轴22上，以降低轴电流。
请参阅图4、图6、图9、图10，在本发明另一实施例中，轴安装部51固设于转子轴22的一端部，转子轴22的端部沿着轴向方向设置有轴孔221，轴安装部51包括朝向轴承托架40一侧设置且与轴孔221配对的固定柱511，固定柱511至少部分固设于轴孔221。将固定柱511固定在轴孔221后，即可让第一电极结构50安装在转子轴22上并与转子轴22电连接，装配与拆卸方便。图13至图15所示的电机为设置固定柱511与轴孔221的另一实施例。
在本发明另一实施例中，固定柱511通过压接方式固定于轴孔221。采用压接方式装配能将固定柱511紧紧地固定在轴孔221内，确保电机工作时第一电极结构50连接在转子轴22上的可靠性，避免在转子轴22旋转时发生第一电极结构50脱离的情况。
在本发明另一实施例中，固定柱511外周面设置有外螺纹，轴孔221内设置有与外螺纹螺纹配合的内螺纹。通过螺纹连接实现第一电极结构50固定安装在转子轴22上，连接牢固可靠。
请参阅图2至图4、图9、图10，在本发明另一实施例中，第一电极结构50背向轴承托架40的一侧具有旋钮部55。通过旋拧旋钮部55，来装配第一电极结构50到转子轴22上，操作方便。具体地，装配时，可以在轴孔221内加入螺纹胶，以增强固定柱511与轴孔221内壁的结合力。
请参阅图9，在本发明另一实施例中，第一电极结构50为一体模制成型的金属件。采用一体模制成型工艺容易加工。具体地，第一电极结构50可以为铝制件或其它金属件，能实现导电，而且容易模制成型。图19所示的电机为另外一个类似的实施例，第一电极结构50为一体模制成型的金属件。
请参阅图8，在本发明另一实施例中，第二电极结构60与轴承托架40为一体模制成型的金属件。采用一体模制成型工艺容易加工。具体地，第二电极结构60与轴承托架40可以为铝制件或其它金属件，能实现导电，而且容易模制成型。图16至图18所示的电机为另外一个类似的实施例，第二电极结构60与轴承托架40为一体模制成型的金属件。
请参阅图4、图7、图8，在本发明另一实施例中，轴承托架40包括支承和电连接轴承外圈32的轴承支承部41、支承和连接定子10的定子托架部42，以及连接轴承支承部41和定子托架部42的连接部43，且第二电极结构60与轴承托架40为一体结构。轴承支承部41与定子托架部42位于连接部43的同一侧，第二电极结构60可以在连接部43的外侧或内侧。在装配时，轴承托架40盖设在定子铁芯11的一端面，定子托架部42用于安装定子10，轴承支承部41用于安装其中一个轴承30。在第一电容调节构件安装于轴承托架40的外侧时，转子轴22穿过轴承托架40的过孔44，第一电容调节构件安装在转子轴22穿过轴承托架40的一端，该方案容易装配。图13、图16至图18所示的电机为另外一个实施例，轴承托架40包括轴承支承部41、定子托架部42与连接部43。
请参阅图4、图13，在本发明另一实施例中，轴承外圈32与轴承内圈31之间还有滚动体33和油脂，形成的电容主要取决于油膜，在轴承30静止的状态，轴承电容是较大的，旋转起来后，转速越高，越均匀，则形成的轴承油膜越均匀，对应的轴承电容越小，一般情况下，转速超过1500r/min后，轴承电容值基本稳定。对一种常用的608轴承实测，1000r/min、1500r/min和2000r/min对应的轴承电容分别为55PF、33PF、32PF。即轴承电容的基础值在30PF以上。设置第一电极结构50，第一电极结构50与轴承托架40之间形成调节电容C1，该调节电容C1为空气电容，空气的相对介电常数和绝对介电常数是固定的。因此决定调节电容C1的是正对面积与气隙距离。若气隙两侧的正对面积与气隙距离之比大于或等于3.4m，则可形成大于30PF的调节电容C1。进而使第一电极结构50与轴承托架40之间的调节电容C1大于对应于该第一电极结构50的轴承外圈32与轴承内圈31之间的轴承电容Cb1和Cb2。即使得调节电容C1大于或远大于轴承电容Cb1和Cb2，可使等效电容Cb两端的电量更多地集中在电容C1的两端，即相当于集中在第一电极结构50和轴承托架40，如此，轴承托架40与转子轴22之间的电流大部分从调节电容C1的支路通过，对轴电流进行分流，从而大大降低从轴承外圈32与轴承内圈31通过的电流，即轴电流，因此，可大大降低轴承30发生电腐蚀损伤的风险。
具体地，参阅图4、图5，在导电盘52与盘状结构61之间形成第一气隙611时，使第一气隙611的正对面积与距离的比值大于或等于3.4m。进而使调节电容C1大于或远大于轴承电容Cb1和Cb2，实现上述降低轴电流以降低轴承30电腐蚀的效果。
参阅图13、图14，在相邻第一导电筒53与第二导电筒62之间形成环形的第二气隙622且转子轴22与最内层第二导电筒62之间形成第三气隙623时，使第二气隙622的正对面积与距离的比值与第三气隙623的正对面积与距离的比值之和大于或等于3.4m。进而使调节电容C1大于或远大于轴承电容Cb1和Cb2，实现上述降低轴电流以降低轴承30电腐蚀的效果。
在本发明另一实施例中，提供一种电器设备，包括上述的电机。
在电机上设置第一电极结构50，第一电极结构50与转子轴22电连接，轴承托架40与轴承外圈32电连接，第一电极结构50设置于转子芯21的轴向方向的至少其中一侧，第一电极结构50与轴承托架40间隔设置，第一电极结构50与轴承托架40相当于在轴承外圈32和轴承内圈31增加一个与轴承电容Cb1和Cb2并联的调节电容C1。一方面可降低轴承外圈32与轴承内圈31之间的轴电压；另一方面可以对轴电流进行分流，使轴承托架40与转子轴22间的电流从上述调节电容C1的支路分流，有效降低流过轴承外圈32与轴承内圈31的轴电流，因此，非常有效地抑制轴承30电腐蚀损伤的发生。该电机及具有该电机的电器设备具有结构简单、装配方便、可靠性高、成本低廉的特点。该电机的转子芯21中无需设置绝缘层，确保转子20结合强度，避免现有转子铁芯绝缘层随温度的上升和使用时间的增加而发生老化，进而确保电机的可靠性。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (27)
1.一种电机，其特征在于，包括：
定子，其包括具有绕组的定子铁芯；
转子，其转动安装在所述定子上，所述转子包括转子芯和位于所述转子芯中心且连接于所述转子芯的转子轴；
轴承，其支承所述转子轴，包括轴承内圈和轴承外圈；
轴承托架，其固定和导通所述轴承外圈；以及
第一电极结构，用于调整所述轴承内圈和所述轴承外圈之间的等效电容，所述第一电极结构与所述转子轴电连接，所述第一电极结构设置于所述转子芯的轴向方向的至少其中一侧，所述第一电极结构与所述轴承托架间隔设置以形成调节电容。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述轴承的数量为二，两个所述轴承沿所述转子芯的轴向间隔设置于所述转子芯的两侧，每一所述轴承均连接一个所述轴承托架。
3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置于所述定子外侧或内部的导通件，两个所述轴承托架通过所述导通件电连接。
4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一电极结构设置于所述定子的轴向外侧且位于所述轴承托架的轴向内侧；或者，所述第一电极结构设置于所述轴承托架的轴向外侧。
5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述轴承托架包括与所述轴承外圈电连接的第二电极结构，所述第一电极结构与所述第二电极结构间隔设置以形成所述调节电容。
6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述第二电极结构为所述轴承托架的其中一部分；或者，所述轴承托架还包括托架本体，所述第二电极结构安装于所述托架本体上。
7.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述第二电极结构设置于所述轴承托架的朝向所述第一电极结构的轴向端面；或者，所述第二电极结构设置于所述定子的朝向所述第一电极结构的轴向端面。
8.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述第二电极结构为与所述转子芯同轴的盘状结构，所述第一电极结构与所述第二电极结构之间形成第一气隙。
9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述第一电极结构包括轴安装部与由所述轴安装部径向延展形成的导电盘，所述轴安装部固设于所述转子轴并与所述转子轴电连接。
10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述导电盘具有朝向所述轴承托架一侧的导电层，所述导电层与所述轴安装部电连接。
11.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述第一气隙沿所述转子芯的轴向方向的距离小于或等于0.3mm。
12.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述第一电极结构包括若干个依次套设并间隔设置的第一导电筒，所述第一导电筒环绕所述转子轴设置并沿着轴向方向延展；所述第二电极结构包括若干个与所述第一导电筒在所述转子芯径向方向相对的第二导电筒，所述第二导电筒环绕所述转子轴设置并沿着轴向方向延展，所述第一导电筒和所述第二导电筒之间形成第二气隙。
13.如权利要求12所述的电机，其特征在于，所有所述第二导电筒中最内层的所述第二导电筒与所述转子轴之间形成第三气隙。
14.如权利要求12所述的电机，其特征在于，所述第一导电筒和所述第二导电筒在所述转子芯径向方向的正对面积大于所述轴承外圈与所述轴承内圈在所述转子芯径向方向的正对面积的5倍。
15.如权利要求12所述的电机，其特征在于，所述第一电极结构还包括轴安装部和连接所述轴安装部与所述第一导电筒的端板，所述轴安装部固设于所述转子轴并与所述转子轴电连接。
16.如权利要求12所述的电机，其特征在于，所有所述第二导电筒中最外层的所述第二导电筒的外侧具有周向方向的凹槽，所有所述第一导电筒中最外层的所述第一导电筒开设有若干个通孔，所述通孔与所述凹槽错位设置。
17.如权利要求13所述的电机，其特征在于，所述第二气隙的距离小于或等于0.3mm；所述第三气隙的距离小于或等于0.3mm。
18.如权利要求9或15所述的电机，其特征在于，所述轴安装部固设于所述转子轴的一端部，所述转子轴的端部沿着轴向方向设置有轴孔，所述轴安装部包括朝向所述轴承托架一侧设置且与所述轴孔配对的固定柱，所述固定柱至少部分固设于所述轴孔。
19.如权利要求18所述的电机，其特征在于，所述固定柱通过压接方式固定于所述轴孔。
20.如权利要求18所述的电机，其特征在于，所述固定柱外周面设置有外螺纹，所述轴孔内设置有与所述外螺纹螺纹配合的内螺纹。
21.如权利要求20所述的电机，其特征在于，所述第一电极结构背向所述轴承托架的一侧具有旋钮部。
22.如权利要求1至17任一项所述的电机，其特征在于，所述第一电极结构为一体模制成型的金属件。
23.如权利要求5至17任一项所述的电机，其特征在于，所述第二电极结构与所述轴承托架为一体模制成型的金属件。
24.如权利要求1至17任一项所述的电机，其特征在于，所述轴承托架包括支承和电连接所述轴承外圈的轴承支承部、支承和连接所述定子的定子托架部，以及连接所述轴承支承部和所述定子托架部的连接部。
25.如权利要求8至11任一项所述的电机，其特征在于，所述第一气隙的正对面积与距离的比值大于或等于3.4m。
26.如权利要求13所述的电机，其特征在于，所述第二气隙的正对面积与距离的比值与所述第三气隙的正对面积与距离的比值之和大于或等于3.4m。
27.电器设备，其特征在于，包括如权利要求1至26任一项所述的电机。
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