CN113949221B - 一种电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷 - Google Patents

一种电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,包括固定座、压板和导电纤维,固定座包括固定板、星形柱和压柱,所述星形柱和压柱的一侧均与固定板固定,且压柱位于星形柱的星形槽内,压柱与星形槽之间留有安装空间,压柱的长度大于星形柱的长度,导电纤维的中间位于星形槽内,且导电纤维的两端由星形槽伸出,所述压板上开设有供压柱穿过的定型孔,压柱的前端穿过定型孔后铆压固定压板,固定座及压板的中心设置有装配孔,本发明结构强度高,导电纤维固定牢固,在安装至导电体上后工作稳定,无需额外的固定件。

Description

一种电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷
技术领域
本发明属于电机技术领域,更具体的说涉及一种电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷。
背景技术
轴电流导致的电腐蚀是变频电机的一种常见轴承故障,由于采用变频电源供电和电机制造等因素,电机运行时会在轴承上形成共模电流和差模电流。减小和抑制轴电流的方法,除在变频电源侧增加滤波以减小共模电压外,在电机侧的解决方式主要是从“堵”和“疏”两方面着手,“堵”的方式有采用绝缘端盖、绝缘轴承等,“疏”的方式是在轴承附近通过增加接地碳刷、导电环、辅助轴承和导电弹片等,使壳体与转轴短接,形成阻抗更低导电旁路,从而使轴电流主要通过导电旁路释放,避免轴电流流经轴承导致电腐蚀。
在新能源汽车电机应用领域,受制于产品结构及成本等因素,绝缘端盖和绝缘轴承很少使用,采用接地碳刷或导电环需额外考虑电机的安装空间,且对于已经装车的电机很难再进行整改。
目前,在新能源汽车电机领域,针对轴电流问题采用导电环处理方式居多,导电环通过环内固定的导电纤维与转轴接触导电,与接地碳刷相比,导电纤维具有导电性好、耐磨、免维护等优点,由于导电环较大,会需增加电机内部的安装空间和成本,同时对于既有电机的整改非常不便。
申请人发明了一种变频电机轴电流防护结构,其中采用何种结构的导电刷为待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种结构强度高,导电纤维固定牢固,在安装至导电体上后工作稳定,无需额外的固定件。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,包括固定座、压板和导电纤维,固定座包括固定板、星形柱和压柱,所述星形柱和压柱的一侧均与固定板固定,且压柱位于星形柱的星形槽内,压柱与星形槽之间留有安装空间,压柱的长度大于星形柱的长度,导电纤维的中间位于星形槽内,且导电纤维的两端由星形槽伸出,所述压板上开设有供压柱穿过的定型孔,压柱的前端穿过定型孔后铆压固定压板,固定座及压板的中心设置有装配孔。
进一步的压板对应定型孔处设置有沉孔,沉孔用以容纳压柱被铆压的前端。
进一步的所述星形槽对应压柱与星形柱之间形成的槽呈V形或U形。
进一步的所述星形柱和压柱的外侧面均与固定板的最大外圆面齐平,在压柱的前端设置有台阶,压柱的前端外侧面不与固定板的最大外圆面齐平。
进一步的压柱朝向星形槽内侧面具有沿径向延伸的防滑棱。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:结构强度高,导电纤维固定牢固,在安装至导电体上后工作稳定,只需将压柱的前端铆压即可固定,无需额外的固定件,其中安装孔用以与导电体配合,可以防止与导电体相对转动。
附图说明
图1为变频电机轴电流防护结构的结构示意图;
图2为盖板的部分侧视图;
图3为盖板的部分剖视图;
图4为导电装置的剖视图;
图5为导电体的尾部的侧视图;
图6为导电体的剖视图;
图7为导电刷的第一种结构侧视图;
图8为铜环的立体结构图;
图9为导电体的锁紧结构的一个实施例的示意图;
图10为导电体的锁紧结构的另一个实施例的示意图;
图11为导电体与盖板连接固定的一个实施例的示意图;
图12为导电刷的第二种结构剖视图;
图13为导电刷的第二种结构侧视图;
图14为导电刷第三种结构的立体结构图;
图15为导电刷第三种结构中铜片的立体结构图;
图16为导电刷第四种结构的剖视图;
图17为导电刷第四种结构中固定座的立体结构图;
图18为导电刷第四种结构中压板的立体结构图;
图19为导电刷第五种结构的剖视图;
图20为导电刷第五种结构中固定座的立体结构图。
附图标记:1、转轴;11、内孔;2、导电装置;21、导电体;211、安装平台;212、通孔;213、尾部;214、环槽;215、头部;216、螺纹段;217、螺纹盲孔;22、密封圈;23、导电刷;231、铜环;232、导电纤维;2321、外部轮廓;233、铜片;234、锁紧螺钉;235、凹槽;2361、压柱;2362、星形槽;2363、压柱的前端;2364、固定板;2365、星形柱;237、压板;2371、定型孔;2373、沉孔;24、六角法兰面螺母;3、盖板;31、安装凸台;32、安装孔;33、螺纹孔;4、端盖。
具体实施方式
参照图1至图20对本发明的实施例做进一步说明。
在本发明的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”,“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本发明和简化描述,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、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外,如有术语“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隐含指明技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征,在本发明描述中,“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
一种变频电机轴电流防护结构,包括转轴1和端盖4,还包括:内孔11,其设置于转轴1上,由转轴1的端部沿轴向向内部延伸而成;
导电装置2,其包括导电体21和导电刷23,所述导电体21包括头部215和尾部213,头部215伸入至内孔11内,尾部213位于外侧,所述导电刷23与头部215固定,导电刷23接触内孔11的内壁,所述尾部213与端盖4连接;
转轴1和端盖4通过导电装置2连接导通形成回路。
通常端盖4的开口较大,在本实施例中可采用在端盖4上固定一导电盖板3,将导电装置2的尾部213与盖板3进行固定,即转轴1和端盖4通过导电装置2和盖板3连接导通而形成回路,此回路阻抗远小于轴承油膜阻抗,当轴承油膜内外两侧有轴电压时,通过此回路进行轴电流的释放,从而保护轴承免受轴电流腐蚀。
通常,导电装置2的头部215伸入内孔11的长度小于内孔11的深度。
如图3所示,本实施例中优选的所述盖板3上设置有安装凸台31,安装凸台31上设置有供导电体21穿过的安装孔32,所述导电体21的尾部213处设置有安装平台211,所述安装凸台31的平面与尾部213的安装平台211贴合形成导电面,导电面则用以使导电体21与盖板3导通。
通常安装孔32为一个圆形内孔11,那么导电体21的尾部213对应此处则为圆柱形,当然安装孔32和导电体21也可以为其他形状,只要二者相同进行贴合即可,在下述的实施例中以安装孔32为圆形,导电体21此处为圆柱为例,在安装孔32与导电体21配合处,二者之间采用小间隙配合安装。
在一个实施例中,所述导电体21的安装平台211与盖板3的安装凸台31通过螺栓连接,具体的如图2和图5所示,具体的可以在盖板3上设置有两处或多处螺纹孔33,其可以为通孔212或盲孔,并在导电体21的安装平台211处开设通孔212,通过螺栓依次穿过导电体21的安装平台211和盖板3的螺纹孔33将导电体21固定于盖板3上;且在此实施例中,在导电体21的圆柱面与安装孔32之间设置有密封圈22,具体的在导电体21的圆柱面上设置有环槽214,密封圈22置于环槽214内。
在另一个实施例中,所述导电体21与安装凸台31的安装孔32螺纹连接,具体的如图11所示,在此实施例中安装孔32具有内螺纹,导电体21的圆柱面上则具有外螺纹,二者通过螺纹进行固定连接,优选的此时导电体21的安装平台211为多棱柱状,以方便利用工具来旋拧导电体21;在此实施例中,在导电体21的安装平台211与盖板3的安装凸台31之间设置有密封圈22。
在本实施例中具体的所述头部215呈杆状,导电刷23套在头部215上,且头部215的端部设置有锁紧结构。
在本发明中头部215可以呈圆柱状或多棱柱状,导电刷23的形状与其相配,使导电刷23能够套在头部215上且稳定即可,在下述实施例中以头部215为圆柱状,即此处形成圆柱段,导电刷23的中间为圆孔为例。
所述导电刷23设置有若干个,若干个导电刷23沿轴向依次套在头部215上,导电装置2的大小可根据电机大小选取,同时,根据电机功率不同,可调整导电体21中头部215的长度和导电刷23的数量,从而增加导电刷23与转轴1内孔11内壁的接触面积,在本发明中导电体21为铝或者镀锡铜材料。
在其中一个实施例中,锁紧结构如图4和图6所示,在导电体21头部215的端部具有螺纹段216,螺纹段216上具有锁紧用的六角法兰面螺母24,此时所有的导电刷23的厚度略大于导电体21的头部215圆柱段的长度,通常导电刷23的总厚度较导电体21的头部215圆柱段长度达0.2-1mm,需要说明的是导电体21头部215的螺纹段216的长度不计入其圆柱段的长度,在进行装配时,将所有导电刷23依次套在圆柱段上,然后过六角法兰面螺母24与导电体21的螺纹段216拧紧固定。
在另一个实施例中,锁紧结构如图9所示,此时导电体21的头部215无螺纹段216,而是在其端部具有空心孔,在固定所有的导电刷23时,通过过盈压铆的方式,使导电体21的头部215处端部向外翻边将导电刷23固定,即由图9中A1至A2的变化过程。
在另一个实施例中,锁紧结构如图10所示,此时导电体21的头部215无螺纹段216,而是在其端部采用断面铆钉的方式将所有的导电刷23固定,即由图10中B1至B2的变化过程。
如图7和图8所示,其示出的是本发明中导电刷23的第一种结构,在此结构中所述导电刷23包括铜环231和导电纤维232,所述导电纤维232一端固定于铜环231内,另一端伸出至铜环231外,所述铜环231套在头部215上。
具体的铜环231呈筒状,图8为铜环231的初始结构状态,将导电纤维232塞满其内部,并控制两端伸出长度大致相同,采用压接设备(如压机)按铜环231预成型平面平压压紧,使所有的导电纤维232被压紧固定在铜环231内,然后加工铜环231的孔2311,铜环231的孔与导电体21头部215的圆柱段为小过渡配合,利用工装修剪导电纤维232的外部轮廓,使导电纤维232外部轮廓圆弧直径2312比转轴1的内孔11大1-3mm,完成导电刷23的制作;优选的压接成型后铜环231的最大圆弧直径比转轴1的内孔11小2-4mm。
如图12和图13所示,其示出的是本发明中导电刷23的第二种结构,在此结构中,在本实施例中导电刷23包括两个铜片233和导电纤维232,导电纤维232位于两个铜片233之间,两个铜片233之间设置有锁紧螺钉234,即通过锁紧螺钉234将两个铜片233固定,并将导电纤维232夹持固定在两个铜片233之间。
其中锁紧螺钉234优选的采用空心铆钉,并使得其端部未凸出至铜片233外侧。
如图14和图15所示,其示出的是本发明中导电刷23的第三种结构,在此结构中,导电刷23包括两个铜片233和导电纤维232,铜片233上设置有径向布置的凹槽235,导电纤维232位于凹槽235内,两个铜片233之间设置有锁紧螺钉234,通过锁紧螺钉234将两个铜片233锁紧,并使导电纤维232被固定于凹槽235内,优选的凹槽235具有四个,且沿圆周均匀分布,此时锁紧螺钉234可以采用实心铆钉,其端部不凸出于凹槽235即可。
如图16、图17和图18所示,其示出的是本发明中导电刷23的第四种结构,在此结构中,导电刷23包括固定座、压板237和导电纤维232,固定座包括固定板2364、星形柱2365和压柱2361,所述星形柱2365和压柱2361的一侧均与固定板2364固定,且压柱2361位于星形柱2365的星形槽2362内,压柱2361与星形槽2362之间留有安装空间,压柱2361的长度大于星形柱2365的长度,导电纤维232的中间位于星形槽2362内,且导电纤维232的两端由星形槽2362伸出,所述压板237上开设有供压柱2361穿过的定型孔2371,压柱2361的端部穿过定型孔2371后铆压固定压板237。
压板237与固定板2364的外径相同。
优选的在压板237对应定型孔2371处设置有沉孔2373,沉孔2373用以容纳压柱2361被铆压的端部。
优选的星形槽2362对应压柱2361与星形柱2365之间形成的槽呈V形或U形。
优选的压柱2361的截面呈三角形,定型孔2371为三角形孔。
优选的压柱2361朝向星形槽2362内侧面具有沿径向延伸的防滑棱。
如图19和图20,其示出的是本发明中导电刷23的第五种结构,其由导电刷23的第四种结构改进而来,其所采用的压板237与图18相同,在此结构中,星形柱2365和压柱2361的外侧面均与固定板2364的最大外圆面齐平,而在压柱的前端2363,即压柱2361朝向压板237的一端设置有台阶,以使得压柱的前端2363外侧面不与固定板2364的最大外圆面齐平,使其能够顺利的穿入压板237的定型孔2371内。
这样导电纤维232在固定后,其与转轴1的内孔11接触时,导电纤维232回弹更容易,不会因长度过长而不利于回弹影响导电效果。
对于本发明中导电刷23的第四种和第五种结构安装方法如下,将导电纤维232依次放入所有的星形槽2362内,并使其两端均伸出至星形槽2362外,然后再利用压板237固定,使所有压柱的前端2363穿过压板237的定型孔2371,压板237挤压压紧星形槽2362内的导电纤维232,通过压机或其他工具使压柱的前端2363压铆在压板237上,并使压铆后的压柱的前端2363填满沉孔2373。
在本发明中所述导电体21的尾部213上设置有螺纹盲孔217,螺纹盲孔217由导电体21的尾部213端部向内部延伸而成,便于导电装置2拆卸时拔出,即在拆卸导电装置2使,可以通过具有螺杆的工具旋入螺纹盲孔217中,将整个导电装置2拔出,同时,此螺纹盲孔217用于安装接地线,更利于轴电流的释放,保护轴承。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,其特征在于:电机轴电流防护结构包括转轴和端盖,所述转轴的端部沿轴向向内部延伸有内孔,导电装置包括导电体和导电刷,所述导电体包括头部和尾部,头部伸入至内孔内,尾部位于外侧,所述导电刷与头部固定,导电刷接触内孔的内壁,所述端盖上固定有用于导电的盖板,导电装置的尾部与盖板固定,使转轴和端盖通过导电装置和盖板连接导通而形成回路,导电刷包括固定座、压板和导电纤维,固定座包括固定板、星形柱和压柱,所述星形柱和压柱的一侧均与固定板固定,且压柱位于星形柱的星形槽内,压柱与星形槽之间留有安装空间,压柱的长度大于星形柱的长度,导电纤维的中间位于星形槽内,且导电纤维的两端由星形槽伸出,所述压板上开设有供压柱穿过的定型孔,压柱的前端穿过定型孔后铆压固定压板,固定座及压板的中心设置有装配孔。
2.根据权利要求1所述的电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,其特征在于:压板对应定型孔处设置有沉孔,沉孔用以容纳压柱被铆压的端部。
3.根据权利要求2所述的电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,其特征在于:所述星形槽对应压柱与星形柱之间形成的槽呈V形或U形。
4.根据权利要求3所述的电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,其特征在于:所述星形柱和压柱的外侧面均与固定板的最大外圆面齐平,在压柱的前端设置有台阶,压柱的前端外侧面不与固定板的最大外圆面齐平。
5.根据权利要求4所述的电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,其特征在于:所述压柱朝向星形槽内侧面具有沿径向延伸的防滑棱。
6.根据权利要求5所述的电机轴电流防护结构的导电装置用导电刷,其特征在于:所述盖板上设置有用于导电体穿过的安装孔,所述安装孔为非圆形。
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