CN112751443A - 一种电机轴电压测试结构 - Google Patents

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李伟业
李坤
冯守智
刘雄
刘春秀
李益丰
何思源
罗英露
盛振强
杨慧强
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Abstract

本发明属于一种电机测试结构，具体是涉及到一种电机轴电压测试结构,包括设置在转轴非传动端的端盖、电刷、轴套和电刷固定架，转轴的端部通过轴承安装在端盖内，端盖和转轴之间设置有轴用密封圈，所述端盖的端面设置有外盖，外盖上设置有穿孔，轴套穿过穿孔固定在转轴的端面上，所述电刷固定架一端固定在端盖上，另一端延伸至轴套处且固定有绝缘套，电刷设置在绝缘套内并与轴套抵接，将电刷固定架固定在电机非传动端的端盖上，配合从转轴端部延伸安装的轴套，能在空间受限的环境下测试电机轴侧的电势，外盖和轴用密封圈确保电机内部密封性，外盖上设穿孔并通过穿孔引出轴套，在狭小的空间内也能完成装配。

Description

一种电机轴电压测试结构
技术领域
本发明属于一种电机测试结构，具体是涉及到一种电机轴电压测试结构。
背景技术
随着电力电子技术的发展，采用脉宽调制技术(PWM)的功率变换器广泛应用于电机驱动系统中。以IGBT为核心的高速开关器件的应用加快了功率变换器的动态响应时间，提高了系统的运行性能。然而变频器产生的高频共模电压会在电动机转轴上感应出高幅值轴承电压，并形成轴电流，使电动机的轴承在短期内损坏,缩短电动机的使用寿命。
目前消除轴电压的方法有四种：(1)采用陶瓷滚子轴承；(2)采用外圈绝缘轴承；(3)针对电机的使用环境、温度等因素，选择最合适的油脂；(4)对定、转子连接的接地环结构。四种方法均存在合理之处，但在实际的复杂使用环境中到底使用哪种而更加的实惠有效，还未能形成一个准确的判定依据；电机能够承受多大的轴电压值，也一直未形成定论，所以需要对电机轴承轴电压进行实际的测量，具有很强的工程价值。
若要对电机的轴电压进行准确测量，则需在电机的机座及转子上各引一根导线，对其之间电压值进行记录。由于一般电机的接地柱在机座上，故机座侧引线可直接从接地柱上引出；而对于转子来说，由于一直处于高速转动且内部空间紧凑，只能由转子的轴伸处或转轴尾部引出。而对于空间尺寸受限电机，例如轨道交通牵引电机来说，由于电机转子的轴伸处存在联轴节，联轴节一直处于高速运转且转子轴伸处空间狭小，无法再留出空间进行电压测试结构的安装；而由于轨道交通牵引电机尾部一般为车轮，使用环境恶劣，而牵引电机一般对转轴尾部进行了机械密封，无法进行检测。
发明内容
本发明为了克服现有结构无法在狭小空间里不破坏电机密封性能的前提下进行轴电压测量的难题，提出一种电机轴电压测试结构，该结构紧凑、简单，成本低，维护简单，并且应用领域广。
本发明的内容包括设置在转轴非传动端的端盖、电刷、轴套和电刷固定架，转轴的端部通过轴承安装在端盖内，端盖和转轴之间设置有轴用密封圈，所述端盖的端面设置有外盖，外盖上设置有穿孔，轴套穿过穿孔固定在转轴的端面上，所述电刷固定架一端固定在端盖上，另一端延伸至轴套处且固定有绝缘套，所述电刷设置在绝缘套内并与轴套抵接，轴套延伸出外盖的长度仅需保证能与电刷顺利配合即可，极大的减少了电刷安装所占用的空间，为空间受限的电机工作环境提供轴电压测试的可能。
更进一步地，所述轴套一端具有开口，轴套的底部和转轴的端面对应设置有螺孔，从轴套的开口处插入螺栓Ⅱ，完成轴套的固定，开口的设置简化轴套的安装难度。
更进一步地，所述电刷固定架的端部向轴套轴线方向延伸有安装筒，绝缘套套接在安装筒内，简化定期对电刷更换的拆装难度。
更进一步地，所述绝缘套内设置有弹性件，弹性件推动电刷，使电刷始终与轴套保持贴合，提高电刷与轴套的接触效果。
更进一步地，所述绝缘套突出于安装筒处设置有安装凸环。
更进一步地，所述绝缘套上设置有连通电刷的引出线。
更进一步地，所述端盖的端面向轴承侧凹陷设置有外盖安装台阶，所述外盖通过螺栓Ⅲ设置在外盖安装台阶内，减小了测试结构所占用的面积。
更进一步地，所述电刷固定架通过固定架螺栓Ⅰ设置在端盖的外盖安装台阶外。
更进一步地，所述轴套比转轴的直径大，外盖上设置有限位凸环，轴套突出于电机轴端面的部分和限位凸环共同限制轴承的径向位移。
更进一步地，所述端盖内设置有轴承安装台阶，轴用密封圈向轴承一侧延伸设置，轴承安装台阶和轴用密封圈的延伸端部共同限制轴承径向位移。
本发明的有益效果是，将电刷固定架固定在电机非传动端的端盖上，配合从转轴端部延伸安装的轴套，能在空间受限的环境下测试电机轴侧的电势，外盖上设穿孔并通过穿孔引出轴套，在保护了电机内部密封性的前提下，在狭小的空间内也能完成安装，配合上轴用密封圈，直接对电机内部进行很好密封，以此在保护电机密封性的前提下测量电机轴电压，并且不受电机工作状态的影响。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
在图中，1轴承、2端盖、3螺栓Ⅰ、4电刷固定架、5引出线、6绝缘套、7弹簧、8电刷、9轴套、10外盖、11螺栓Ⅱ、12转轴、13轴用密封圈。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括设置在转轴12非传动端的端盖2、电刷8、轴套9和电刷固定架4，转轴12的端部通过轴承1安装在端盖2内，端盖2和转轴12之间设置有轴用密封圈13，所述端盖2的端面设置有外盖10，外盖10上设置有穿孔，轴套9穿过穿孔固定在转轴12的端面上，所述电刷固定架4一端固定在端盖2上，另一端延伸至轴套9处且固定有绝缘套6，所述电刷8设置在绝缘套6内并与轴套9抵接。
本发明电刷8通过将电刷固定架4固定在电机非传动端的端盖2上，配合从转轴12端部延伸安装的轴套10，能在空间受限的环境下测试电机轴侧的电势，且由于在电机的非传动端，避免了测量处于极度恶劣的工作环境，外盖10上设穿孔并通过穿孔引出轴套9，在保护了电机内部密封性的前提下，在狭小的空间内也能完成测试，配合上轴用密封圈13，直接对电机内部进行很好密封，以此在保护电机密封性的前提下测量电机轴电压，即不受恶劣环境的限制，也不会破坏电机的密封性。
测试结构并未改变电机内部结构、运动性能等，且能在不影响电机的情况下进行测量，该测量可以持续进行，在全生命周期内进行持续的稳定测试，为从方式多样的降低轴电压方案中选择合适的方案提供可靠的实验数据基础。
电刷8通过绝缘套6与端盖2相互绝缘，在测量电机轴电压时，检测装置的一输入端连接电刷8，另一输入端与电机的外壳或者电机的接地线进行连接，测试装置与电刷8连接的一输入端反应的为轴承1外侧的电势，测试装置与电机外壳连接的一输入端反应的为轴承1内侧的电势，进而采集运行中电机的轴电压数据。
所述轴套9一端具有开口，具体为轴套9的一端具有底板，轴套9底部的底板和转轴12的端面对应设置有螺孔，从轴套9的开口处插入螺栓Ⅱ11，完成轴套9的固定，轴套9设置为开口结构，简化轴套9与转轴12的安装难度，且具有节省材料，减轻重量的作用。
另外，轴套9与转轴12的配合还可以为其他连接结构。
所述电刷固定架4的端部向轴套9轴线方向延伸有安装筒，绝缘套6套接在安装筒内，设置安装筒，简化电刷8更换时的安装和拆卸的难度；安装筒可以为圆筒，方筒等结构，安装筒的轴线与轴套9的轴线垂直且相交，以保证固定在绝缘套6内的电刷8与轴套9的磨损均匀，避免电刷8的浪费。
所述绝缘套6内设置有弹性件，本发明中，弹性件为弹簧7，绝缘套6内设置有安装弹簧7的盲孔，弹簧7的一端与盲孔的底部抵接，另一端与电刷8的端部抵接推动电刷8，使电刷8始终与轴套9保持贴合，提电刷8与隔套9的接触效果，当然，弹性件也可以为其他可伸缩方式。
所述绝缘套6突出于安装筒处设置有安装凸环，安装凸环用于在安装绝缘套6时起到限位作用，防止绝缘套6过度伸入与轴套9产生摩擦，同时，安装凸环进一步提高了电刷8与电刷固定架4之间的绝缘效果。
所述绝缘套6上设置有连通电刷8的引出线5，引出线5的另一端设置有与测试设备配合的接口，简化测试设备的设置。
所述端盖2的端面向轴承1侧凹陷设置有外盖安装台阶，所述外盖10通过螺栓Ⅲ设置在外盖安装台阶内，进一步减小整个测试结构的占用面积。
所述电刷固定架4通过固定架螺栓Ⅰ3设置在端盖2的外盖安装台阶外，电刷固定架4与端盖2的连接方式也可以采用其他固定方式，例如焊接，采用螺栓Ⅰ3进行连接，将电刷8机电刷固定架4可整体进行拆卸。
所述轴套9比转轴12的直径大，外盖10上设置有限位凸环，轴套9突出于电机轴12端面的部分和限位凸环共同限制轴承1的径向位移，外盖与轴套共同配合对轴承1进行限位，简化了整体的安装难度，减少零件，利于电机内部的紧凑性。
所述端盖2内设置有轴承安装台阶，轴用密封圈13向轴承1一侧延伸设置，轴承安装台阶和轴用密封圈13的延伸端部共同限制轴承1径向位移，端盖和轴用密封圈一同对轴承1进行限位，同样简化了整体的安装难度，减少零件，转轴12上同样也可以设置轴承安装台阶与轴用密封圈13共同限制轴承1的内圈向电机内部一侧轴向位移。

Claims (10)

1.一种电机轴电压测试结构，其特征是，包括设置在转轴(12)非传动端的端盖(2)、电刷(8)、轴套(9)和电刷固定架(4)，转轴(12)的端部通过轴承(1)安装在端盖(2)内，端盖(2)和转轴(12)之间设置有轴用密封圈(13)，所述端盖(2)的端面设置有外盖(10)，外盖(10)上设置有穿孔，轴套(9)穿过穿孔固定在转轴(12)的端面上，所述电刷固定架(4)一端固定在端盖(2)上，另一端延伸至轴套(9)处且固定有绝缘套(6)，所述电刷(8)设置在绝缘套(6)内并与轴套(9)抵接。
2.如权利要求1所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述轴套(9)一端具有开口，轴套(9)的底部和转轴(12)的端面对应设置有螺孔，从轴套(9)的开口处插入螺栓Ⅱ(11)，完成轴套(9)的固定。
3.如权利要求1所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述电刷固定架(4)的端部向轴套(9)轴线方向延伸有安装筒，绝缘套(6)套接在安装筒内。
4.如权利要求3所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述绝缘套(6)内设置有弹性件，弹性件推动电刷(8)，使电刷(8)始终与轴套(9)保持贴合。
5.如权利要求4所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述绝缘套(6)突出于安装筒处设置有安装凸环。
6.如权利要求4所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述绝缘套(6)上设置有连通电刷(8)的引出线(5)。
7.如权利要求1所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述端盖(2)的端面向轴承(1)侧凹陷设置有外盖安装台阶，所述外盖(10)通过螺栓Ⅲ设置在外盖安装台阶内。
8.如权利要求7所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述电刷固定架(4)通过固定架螺栓Ⅰ(3)设置在端盖(2)的外盖安装台阶外。
9.如权利要求1所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述轴套(9)比转轴(12)的直径大，外盖(10)上设置有限位凸环，轴套(9)突出于电机轴(12)端面的部分和限位凸环共同限制轴承(1)的径向位移。
10.如权利要求9所述的电机轴电压测试结构，其特征是，所述端盖(2)内设置有轴承安装台阶，轴用密封圈(13)向轴承(1)一侧延伸设置，轴承安装台阶和轴用密封圈(13)的延伸端部共同限制轴承(1)径向位移。
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