CN113949222B - 一种变频电机轴电流防护结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变频电机轴电流防护结构，包括转轴和端盖，还包括：内孔，其设置于转轴上，由转轴的端部沿轴向向内部延伸而成；导电装置，其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，所述尾部与端盖连接；转轴和端盖通过导电装置连接导通形成回路，本发明通过电机端盖、盖板和导电装置与转轴形成导电旁路，对轴承进行有效保护，同时，该结构不占用电机空间，安装维护方便，通过在转轴上预留孔，非常便于既有电机后期增加轴电流防护结构改造。
Description
技术领域
本发明属于变频电机技术领域，更具体的说涉及一种变频电机轴电流防护结构。
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。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过电机端盖、盖板和导电装置与转轴形成导电旁路，对轴承进行有效保护，同时，该结构不占用电机空间，安装维护方便，通过在转轴上预留孔，非常便于既有电机后期增加轴电流防护结构改造。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种变频电机轴电流防护结构，包括转轴和端盖，还包括：
内孔，其设置于转轴上，由转轴的端部沿轴向向内部延伸而成；
导电装置，其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，所述尾部与端盖连接；
转轴和端盖通过导电装置连接导通形成回路。
进一步的所述端盖上设置有导电的盖板，尾部固定于盖板上。
进一步的所述盖板上设置有安装凸台，安装凸台上设置有供导电体穿过的安装孔，所述导电体的尾部处设置有安装平台，所述安装凸台的平面与尾部的安装平台贴合形成导电面。
进一步的所述导电体的安装平台与盖板的安装凸台通过螺栓连接。
进一步的所述导电体与安装凸台的安装孔螺纹连接。
进一步的所述头部呈杆状，导电刷套在头部上，且头部的端部设置有锁紧结构。
进一步的所述导电刷设置有若干个，若干个导电刷沿轴向依次套在头部上。
进一步的所述导电刷包括铜环和导电纤维，所述导电纤维一端固定于铜环内，另一端伸出至铜环外，所述铜环套在头部上。
进一步的所述导电体的尾部上设置有螺纹盲孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过电机端盖、盖板和导电装置与转轴形成导电旁路，对轴承进行有效保护，同时，该结构不占用电机内部空间，安装维护方便，通过在转轴上预留孔，非常便于既有电机后期增加轴电流防护结构改造；利用导电纤维特殊设计的导电装置，除可根据电机大小进行调整外，还可根据电机功率大小调整导电纤维或导电刷数量的多少，从而调整导电接触面积，非常利于平台化和系列化。
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 (4)
1.一种变频电机轴电流防护结构，包括转轴和端盖，其特征在于，还包括：
内孔，其设置于转轴上，由转轴的端部沿轴向向内部延伸而成；导电装置，其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，所述尾部与端盖连接；
转轴和端盖通过导电装置连接导通形成回路；
所述端盖上设置有导电的盖板，尾部固定于盖板上；
所述盖板上设置有安装凸台，安装凸台上设置有供导电体穿过的安装孔，所述导电体的尾部处设置有安装平台，所述安装凸台的平面与尾部的安装平台贴合形成导电面；
所述导电体的安装平台与盖板的安装凸台通过螺栓连接；
所述导电体的尾部上设置有螺纹盲孔，螺纹盲孔由导电体的尾部端部向内部延伸而成。
2.根据权利要求1所述的变频电机轴电流防护结构，其特征在于：所述头部呈杆状，导电刷套在头部上，且头部的端部设置有锁紧结构。
3.根据权利要求2所述的变频电机轴电流防护结构，其特征在于：所述导电刷设置有若干个，若干个导电刷沿轴向依次套在头部上。
4.根据权利要求3所述的变频电机轴电流防护结构，其特征在于：所述导电刷包括铜环和导电纤维，所述导电纤维一端固定于铜环内，另一端伸出至铜环外，所述铜环套在头部上。
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