CN114217223A - 一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台 - Google Patents

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林诗颖
王道勇
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    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials

Abstract

本发明公开了一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，包括试验工作台、驱动单元装置、负载装置、轴承座、转速力矩传感器、旋转主轴、试验轴承和轴电流测控装置，通过驱动单元装置驱动旋转主轴进行旋转，同时负载装置为旋转主轴提供载荷，使得套接在旋转主轴上的试验轴承模拟出电机实际运行过程中电机轴承的状态，对碳刷及试验轴承的外圈施加一定的交流电压以模拟出电机在实际运行过程中出现的轴电压，当电压幅值超过试验轴承的绝缘层的阀值时，试验轴承的绝缘层就会被击穿，即可模拟出电机在运行过程中电机轴承产生的轴电流，试验工作台的多条T型槽，可便于驱动单元装置、转速力矩传感器、负载装置、轴承座和碳刷的灵活安装。

Description

一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台
技术领域
本发明涉及电机的领域，特别涉及一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台。
背景技术
如今在高性能电机领域中，绝缘轴承是高性能电机长期安全、平稳运行的关键部件之一。电机轴承在电机运行过程中不仅要承受高温、负载带来的径向压力还有变频器产生的轴电流，其中轴电流会劣化轴承的润滑膜，并在轴承内、外圈滚道与轴承滚动体之间产生电火花放电，点蚀轴承内、外圈滚道和滚动体表面，随着电机运行时间增加轴承内外圈滚道的点蚀会最终演变成滚道波纹，进而影响电机平稳、安全地运行。目前国内对电机绝缘轴承的轴电流研究较为欠缺，现有模拟轴电流试验平台难以满足在便捷拆装设备，并灵活增添试验设备，且已有的试验平台往往仅能试验单个型号的轴承，以及目前已有的模拟轴电流加载装置模拟的轴电流为直流且低压，并且其在漏电保护方面较为欠缺。
发明内容
本发明目的在于提供一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
本发明提供一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其包括：试验工作台、驱动单元装置、负载装置、轴承座、转速力矩传感器、旋转主轴、试验轴承和轴电流测控装置，在所述试验工作台的顶面设置有平行设置多条T型槽；驱动单元装置通过第一安装基座可拆卸地固定于所述T型槽上；负载装置通过第二安装基座可拆卸地固定于所述T型槽上；轴承座通过第三安装基座可拆卸地固定于所述T型槽上；转速力矩传感器通过第四安装基座可拆卸地固定于所述T型槽上；旋转主轴呈左右延伸设置，所述驱动单元装置、转速力矩传感器、旋转主轴和负载装置呈左右依次设置，所述驱动单元装置通过转速力矩传感器与旋转主轴的一端可拆卸地传动连接，所述负载装置与所述旋转主轴另一端可拆卸地传动连接；试验轴承包括外圈和内圈，所述外圈固定安装于轴承座上，所述内圈套设于旋转主轴上；碳刷通过第五安装基座可拆卸地固定于所述T型槽上，所述碳刷与所述旋转主轴的外周壁电接触；轴电流测控装置包括变频交流电源、功率计，所述碳刷、变功率计、变频交流电源、外圈通过导线依次串联连接。
本发明的有益效果是：通过驱动单元装置驱动旋转主轴进行旋转，同时负载装置为旋转主轴提供载荷，使得套接在旋转主轴上的试验轴承模拟出电机实际运行过程中电机轴承的状态，以及通过调节驱动单元装置的驱动力、负载装置的负载量、变频交流电源的频率、电压可以模拟出不同电机在不同工况下运行过程中轴承受轴电流损伤的影响，在试验轴承模拟运行状态下，对碳刷及试验轴承的外圈施加一定的交流电压以模拟出电机在实际运行过程中出现的轴电压，当施加的电压幅值超过试验轴承的绝缘层的阀值时，试验轴承的绝缘层就会被击穿，此时试验轴承的内圈和外圈形成回路，即可模拟出电机在运行过程中电机轴承产生的轴电流，以便进一步展开研究轴电流对轴承的损伤；并且，试验工作台上的多条T型槽，可便于驱动单元装置、转速力矩传感器、负载装置、轴承座和碳刷的灵活安装，可靠根据不同的旋转主轴快速地调节各个装置之间的间距，提高实验的效率，此外，转速转矩传感器用于检测实验装置的转速转矩，有利于获取相关实验数据。
作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转主轴为阶梯轴结构，所述旋转主轴的外周壁设置有多个环形的阶梯台阶，所述内圈套设于阶梯台阶上。
本本方案中的旋转主轴为阶梯轴结构，其中多个环形的阶梯台阶可适配不同尺寸大小的试验轴承的内圈。
作为上述技术方案的进一步改进，所述轴承座的数量为多个，对应地所述试验轴承的数量也为多个，多个阶梯台阶以旋转主轴的中部为中心呈左右对称设置，所述试验轴承一一匹配套设于多个阶梯台阶上。
本方案可同时对多个试验轴承进行实验，其中在电回路上，多个试验轴承相互并联设置，进而可采集到多个试验轴承的不同数据，以便于后续的实验分析。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述旋转主轴的两端均连接有第一绝缘联轴器，所述旋转主轴通过两个所述第一绝缘联轴器分别与负载装置、转速力矩传感器连接。
本方案中的两个所述第一绝缘联轴器主要方便所述旋转主轴的拆卸，在对试验轴承做实验的前后，就可直接拆装旋转主轴即可，同时有效降低电流流过其它试验装置的机率，能有效防止实验人员在实验过程中触电。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述转速力矩传感器与驱动单元装置之间设置有第二绝缘联轴器。第二绝缘联轴器可方便转速力矩传感器与驱动单元装置之间的安装连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第三安装基座为绝缘构件。绝缘构件的第三安装基座可提高系统的安全性能，保护实验人员的安全，杜绝加载电流通过轴承座导通至试验工作台。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述第三安装基座与轴承座之间设置有绝缘层。进一步提高绝缘的效果。
作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转主轴安装有电流互感器。电流互感器可实时采集模拟轴电流的大小。
作为上述技术方案的进一步改进，所述试验平台还包括绝缘罩，所述绝缘罩套设在所述试验工作台上、并覆盖所述旋转主轴、碳刷、轴承座、试验轴承。绝缘罩、两个第一绝缘联轴器、为绝缘构件的第三安装基座共同构成相对隔绝的试验空间。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第五安装基座的顶部设置有两个半圆环状的圆弧环，两个所述圆弧环的一端与第五安装基座可固定地转动连接，所述碳刷安装于圆弧环上。可根据旋转主轴的半径，转动圆弧环，灵活地调整碳刷与旋转主轴的接触。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明所提供的试验平台，其一实施例的没有装绝缘罩下的主视图；
图2是本发明所提供的试验平台，其一实施例的装有绝缘罩下的主视图；
图3是本发明所提供的试验平台，其一实施例的没有装绝缘罩下的俯视图；
图4是本发明所提供的试验平台，其一实施例的碳刷与旋转主轴之间的局部示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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的限制。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图4，本发明的模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台作出如下实施例：
本实施例的试验平台包括试验工作台100、驱动单元装置200、负载装置300、轴承座400、转速力矩传感器500、旋转主轴600、试验轴承和轴电流测控装置，在所述试验工作台100的顶面设置有平行设置多条T型槽110，驱动单元装置200通过第一安装基座210可拆卸地固定于所述T型槽110上，本实施例的驱动单元装置200为三相交流变频调速电机，负载装置300通过第二安装基座310可拆卸地固定于所述T型槽110上，本实施例的负载装置300为磁粉减速器，轴承座400通过第三安装基座410可拆卸地固定于所述T型槽110上，本实施例中的第三安装基座410为绝缘构件绝缘构件的第三安装基座410可提高系统的安全性能，保护实验人员的安全，杜绝加载电流通过轴承座400导通至试验工作台100；转速力矩传感器500通过第四安装基座510可拆卸地固定于所述T型槽110上。
而旋转主轴600呈左右延伸设置，所述驱动单元装置200、转速力矩传感器500、旋转主轴600和负载装置300呈左右依次设置，所述驱动单元装置200通过转速力矩传感器500与旋转主轴600的一端可拆卸地传动连接，所述负载装置300与所述旋转主轴600另一端可拆卸地传动连接，具体地：在所述旋转主轴600的两端均连接有第一绝缘联轴器610，所述旋转主轴600通过两个所述第一绝缘联轴器610分别与负载装置300、转速力矩传感器500连接，两个所述第一绝缘联轴器610主要方便所述旋转主轴600的拆卸，在对试验轴承做实验的前后，就可直接拆装旋转主轴600即可，同时有效降低电流流过其它试验装置的机率，能有效防止实验人员在实验过程中触电。
试验轴承包括外圈和内圈，所述外圈固定安装于轴承座400上，所述内圈套设于旋转主轴600上，本实施例在所述轴承座400与试验轴承的外圈接触的部分涂有绝缘涂层。
碳刷800通过第五安装基座810可拆卸地固定于所述T型槽110上，所述碳刷800与所述旋转主轴600的外周壁电接触。
上述的所有第五安装基座810均通过螺栓固定于T型槽110上。
而轴电流测控装置包括变频交流电源、功率计，所述碳刷800、变功率计、变频交流电源、外圈通过导线依次串联连接。
通过驱动单元装置200驱动旋转主轴600进行旋转，同时负载装置300为旋转主轴600提供载荷，使得套接在旋转主轴600上的试验轴承模拟出电机实际运行过程中电机轴承的状态，以及通过调节驱动单元装置200的驱动力、负载装置300的负载量、变频交流电源的频率、电压可以模拟出不同电机在不同工况下运行过程中轴承受轴电流损伤的影响，在试验轴承模拟运行状态下，对碳刷800及试验轴承的外圈施加一定的交流电压以模拟出电机在实际运行过程中出现的轴电压，当施加的电压幅值超过试验轴承的绝缘层的阀值时，试验轴承的绝缘层就会被击穿，此时试验轴承的内圈和外圈形成回路，即可模拟出电机在运行过程中电机轴承产生的轴电流，以便进一步展开研究轴电流对轴承的损伤；并且，试验工作台100上的多条T型槽110，可便于驱动单元装置200、转速力矩传感器500、负载装置300、轴承座400和碳刷800的灵活安装，可靠根据不同的旋转主轴600快速地调节各个装置之间的间距，提高实验的效率，此外，转速转矩传感器用于检测实验装置的转速转矩，有利于获取相关实验数据。
进一步地，在所述转速力矩传感器500与驱动单元装置200之间设置有第二绝缘联轴器520。第二绝缘联轴器520可方便转速力矩传感器500与驱动单元装置200之间的安装连接。
以及，在所述第三安装基座410与轴承座400之间设置有绝缘层。进一步提高绝缘的效果。
所述旋转主轴600安装有电流互感器。电流互感器可实时采集模拟轴电流的大小。
此外，所述试验平台还包括绝缘罩900，所述绝缘罩900套设在所述试验工作台100上、并覆盖所述旋转主轴600、碳刷800、轴承座400、试验轴承。绝缘罩900、两个第一绝缘联轴器610、为绝缘构件的第三安装基座410共同构成相对隔绝的试验空间。
更进一步地，所述旋转主轴600为阶梯轴结构，所述旋转主轴600的外周壁设置有多个环形的阶梯台阶，所述内圈套设于阶梯台阶上，其中多个环形的阶梯台阶可适配不同尺寸大小的试验轴承的内圈，能在一定程度上减低试验成本。
所述轴承座400的数量为多个，对应地所述试验轴承的数量也为多个，多个阶梯台阶以旋转主轴600的中部为中心呈左右对称设置，所述试验轴承一一匹配套设于多个阶梯台阶上，本实施例可同时对多个试验轴承进行实验，其中在电回路上，多个试验轴承相互并联设置，进而可采集到多个试验轴承的不同数据，以便于后续的实验分析。
并且，所述试验工作台100通过导线与漏电保护开关的地极连接，构成漏电保护装置，试验轴承通过卡环固定于旋转主轴上，防止试验轴承在转动时发生轴向移动，而轴承座400分为上下两部分，上下两部分通过螺栓进行组装。
且所述第五安装基座810的顶部设置有两个半圆环状的圆弧环811，两个所述圆弧环811的一端与第五安装基座810可固定地转动连接，所述碳刷800安装于圆弧环811上。旋转主轴600穿过两个圆弧环811所形成的圆区域，可根据旋转主轴600的半径，转动圆弧环811，灵活地调整碳刷800与旋转主轴600的接触。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：其包括：
试验工作台(100)，在所述试验工作台(100)的顶面设置有平行设置多条T型槽(110)；
驱动单元装置(200)，其通过第一安装基座(210)可拆卸地固定于所述T型槽(110)上；
负载装置(300)，其通过第二安装基座(310)可拆卸地固定于所述T型槽(110)上；
轴承座(400)，其通过第三安装基座(410)可拆卸地固定于所述T型槽(110)上；
转速力矩传感器(500)，其通过第四安装基座(510)可拆卸地固定于所述T型槽(110)上；
旋转主轴(600)，其呈左右延伸设置，所述驱动单元装置(200)、转速力矩传感器(500)、旋转主轴(600)和负载装置(300)呈左右依次设置，所述驱动单元装置(200)通过转速力矩传感器(500)与旋转主轴(600)的一端可拆卸地传动连接，所述负载装置(300)与所述旋转主轴(600)另一端可拆卸地传动连接；
试验轴承，其包括外圈和内圈，所述外圈固定安装于轴承座(400)上，所述内圈套设于旋转主轴(600)上；
碳刷(800)，其通过第五安装基座(810)可拆卸地固定于所述T型槽(110)上，所述碳刷(800)与所述旋转主轴(600)的外周壁电接触；
轴电流测控装置，其包括变频交流电源、功率计，所述碳刷(800)、变功率计、变频交流电源、外圈通过导线依次串联连接。
2.根据权利要求1所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
所述旋转主轴(600)为阶梯轴结构，所述旋转主轴(600)的外周壁设置有多个环形的阶梯台阶，所述内圈套设于阶梯台阶上。
3.根据权利要求2所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
所述轴承座(400)的数量为多个，对应地所述试验轴承的数量也为多个，多个阶梯台阶以旋转主轴(600)的中部为中心呈左右对称设置，所述试验轴承一一匹配套设于多个阶梯台阶上。
4.根据权利要求1所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
在所述旋转主轴(600)的两端均连接有第一绝缘联轴器(610)，所述旋转主轴(600)通过两个所述第一绝缘联轴器(610)分别与负载装置(300)、转速力矩传感器(500)连接。
5.根据权利要求1所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
在所述转速力矩传感器(500)与驱动单元装置(200)之间设置有第二绝缘联轴器(520)。
6.根据权利要求4所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
所述第三安装基座(410)为绝缘构件。
7.根据权利要求6所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
在所述第三安装基座(410)与轴承座(400)之间设置有绝缘层。
8.根据权利要求6所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
所述试验平台还包括绝缘罩(900)，所述绝缘罩(900)套设在所述试验工作台(100)上、并覆盖所述旋转主轴(600)、碳刷(800)、轴承座(400)、试验轴承。
9.根据权利要求1所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
所述旋转主轴(600)安装有电流互感器。
10.根据权利要求1所述的一种模拟工业变频电机绝缘轴承轴电流损伤的试验平台，其特征在于：
所述第五安装基座(810)的顶部设置有两个半圆环状的圆弧环(811)，两个所述圆弧环(811)的一端与第五安装基座(810)可固定地转动连接，所述碳刷(800)安装于圆弧环(811)上。
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