一种一体化永磁智能变频电机

1.一种一体化永磁智能变频电机，其特征在于，包括电机本体(1)，所述电机本体(1)内
设置有转子，所述转子的转轴(3)延伸至电机本体(1)的前后两侧，所述电机本体(1)后侧设
置有后罩(4)，所述后罩(4)内设置有与转轴(3)连接的风机；所述电机本体(1)前端设置有
端盖(11)，所述端盖(11)中部设置有与转轴(3)同轴的轴承座(12)，所述轴承座(12)内设置
有前后贯通的第一孔(13)，所述第一孔(13)的内壁上靠后一侧设置有挡圈(131)；所述轴承
座(12)前端设置有与转轴(3)前端匹配的轴套(21)，所述轴套(21)中部对应设置有供转轴
(3)通过的第三孔(28)；所述轴套(21)外周设置有环形的挡盖(2)，所述挡盖(2)与轴承座
(12)前端可拆卸连接；所述轴套(21)内设置有设有一对半圆形的石墨瓦(22)，所述石墨瓦
(22)延伸至第一孔(13)内且被限制在挡圈(131)及轴套(21)之间；所述石墨瓦(22)的外壁
同时与轴套(21)内壁及第一孔(13)内壁贴合，两片石墨瓦(22)的内壁共同构成与转轴(3)
匹配的第二孔(26)；所述挡圈(131)内径小于石墨瓦(22)的外径且大于转轴(3)的外径；
所述石墨瓦(22)的内壁上设置有螺旋形的凹槽(27)，所述凹槽(27)前后贯通石墨瓦
(22)的两端；
所述轴承座(12)前端设置有多个第一槽(14)，所述第一槽(14)均布于第一孔(13)的外
侧，所述第一槽(14)的前侧及内侧均为开口，所述第一槽(14)的宽度沿轴承座(12)的径向
逐渐减小；所述石墨瓦(22)外壁上均布有多个弧形板(23)，所述弧形板(23)的两端均与石
墨瓦(22)外壁连接，所述弧形板(23)的外壁与第一槽(14)的内壁紧贴。
2.根据权利要求1所述的一种一体化永磁智能变频电机，其特征在于，所述弧形板(23)
前端与挡盖(2)固定连接，所述弧形板(23)、挡盖(2)及石墨瓦(22)之间的空腔构成安装腔
(24)，所述安装腔(24)内设置有气囊(25)，所述气囊(25)内填充有二氯甲烷液体。
3.根据权利要求2所述的一种一体化永磁智能变频电机，其特征在于，相邻第一槽(14)
之间均设置有第二槽(15)，所述第二槽(15)内侧与第一孔(13)连通，所述第二槽(15)外侧
与轴承座(12)外周的散热孔连通；所述第二槽(15)内设置有半导体制冷片(16)，所述半导
体制冷片(16)的制冷端与石墨瓦(22)外壁抵触。
4.根据权利要求3所述的一种一体化永磁智能变频电机，其特征在于，所述轴承座(12)
内设置有与第一孔(13)同轴布置的环形的第二触头(19)，所述第二触头(19)依次穿过各个
第一槽(14)的后侧，所述第二触头(19)前侧的第一槽(14)侧壁上设置有与其匹配的第一触
头(18)，所述第一触头(18)为弧形弹片且其初始时与第二触头(19)分开；所述第二触头
(19)与外部电源电性连接，所述第一触头(18)通过线缆与半导体制冷片(16)的输入端电性
连接；所述第一槽(14)与第二槽(15)之间设置有供线缆穿过的过线孔(17)，所述过线孔
(17)到轴承座(12)前端面的距离大于弧形板(23)后端面到挡盖(2)后端面的距离。

一种一体化永磁智能变频电机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及变频电机技术领域，具体的说是一种一体化永磁智能变频电机。\n背景技术\n[0002] 随着电力电子技术及新型半导体器件的迅速发展,交流调速技术得到不断的完善\n和提高,逐步完善的变频器以其良好的输出波形、优异的性能价格比在交流电机上得到广\n泛应用。例如:钢厂用于轧钢的大型电动机和中、小型辊道电动机、铁路及城市轨道交通用\n牵引电机、电梯电机、集装箱起吊设备用起重电机、水泵和风机用电机、压缩机、家用电器用\n电机等都相继使用交流变频调速电机,并取得了良好效果。\n[0003] 中国专利(申请号：2017213403828)公开了一种紧凑型一体化稀土永磁智能变频\n电机，包括转子、定子、轴承、端盖、变频器、冷却风机，其电机定子设计为方形，变频器安装\n在电机定子上，电机轴伸端端盖、非轴伸端端盖四周伸出电机定子端面一个宽，两端盖之间\n由变频器防护罩密封，密封电机定子四周与变频器防护罩的距离为H，形成空腔，H与电机型\n号相关并满足该型号外壳尺寸标准要求；电机引线通过端盖与变频器连接，工频电源经变\n频器整流后直接给电机供电，可以大幅度增加电机的功率密度，降低电机中心高，缩小电机\n体积。但是由于变频电机转速较高，造成电机转轴润滑困难，采用普通深沟球轴承难以适应\n高转速小尺寸的转动部位，而在采用轴套作为轴承时，轴套磨损之后转轴转动间隙增加，进\n而使得转轴转动时圆跳动增加，增加转轴和转子的振动，增加电机的磨损，降低电机的使用\n寿命；同时在润滑调节不良的情况下，转轴与轴套之间的摩擦增加，导致电机整体温升过高\n或局部温升过高，不仅会影响电机的效率、转矩等经济技术指标，还会引起转轴烧结或严重\n变形，危及电机运行安全。\n[0004] 为此本发明设计了一种一体化永磁智能变频电机，通过石墨瓦及轴套能够提供较\n好的润滑效果，降低了转轴转动时圆跳动增加，减少转轴和转子的振动，降低电机的磨损，\n从而延长电机的使用寿命。\n发明内容\n[0005] 为了弥补现有技术的不足，解决现有的变频电机转速较高，在采用轴套作为轴承\n时，轴套磨损之后转轴转动间隙增加，进而使得转轴转动时圆跳动增加，增加转轴和转子的\n振动，增加电机的磨损，降低电机的使用寿命的问题，本发明提出的一种一体化永磁智能变\n频电机。\n[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一体化永磁智能变频电机，包\n括电机本体，所述电机本体内设置有转子，所述转子的转轴延伸至电机本体的前后两侧，所\n述电机本体后侧设置有后罩，所述后罩内设置有与转轴连接的风机；所述电机本体前端设\n置有端盖，所述端盖中部设置有与转轴同轴的轴承座，所述轴承座内设置有前后贯通的第\n一孔，所述第一孔的内壁上靠后一侧设置有挡圈；所述轴承座前端设置有与转轴前端匹配\n的轴套，所述轴套中部对应设置有供转轴通过的第三孔；所述轴套外周设置有环形的挡盖，\n所述挡盖与轴承座前端可拆卸连接；所述轴套内设置有设有一对半圆形的石墨瓦，所述石\n墨瓦延伸至第一孔内且被限制在挡圈及轴套之间；所述石墨瓦的外壁同时与轴套内壁及第\n一孔内壁贴合，两片石墨瓦的内壁共同构成与转轴匹配的第二孔；所述挡圈内径小于石墨\n瓦的外径且大于转轴的外径。\n[0007] 使用时，通过将两个半圆形的石墨瓦的嵌入到轴套轴后来对转轴进行支撑及润滑\n作用，由于石墨瓦磨损之后产生的石墨粉填充入转轴和石墨瓦之间的间隙之后还能够继续\n提供润滑效果，降低了其磨损后的影响，同时，降低了转轴转动时圆跳动增加，减少转轴和\n转子的振动，降低电机的磨损，从而延长电机的使用寿命；通过挡圈能够与轴套配合将石墨\n瓦限制于第一孔内，石墨瓦两端被压紧使其位置固定，进而能够保证工作时石墨瓦与转轴\n充分接触，进一步减少转轴磨损。\n[0008] 优选的，所述石墨瓦的内壁上设置有螺旋形的凹槽，所述凹槽前后贯通石墨瓦的\n两端。通过凹槽的设置，一方面，能够收集并储存石墨瓦磨损后的石墨粉，利用其自润滑的\n特征继续为转轴提高润滑作用，延长使用寿命，另一方面，转轴转动时能够将转轴与石墨瓦\n之间的空气带动，由于凹槽的螺旋状设计使得在转轴外周形成螺旋气流，将凹槽内部分多\n余的石墨粉排出，减少石墨粉污染电机本体内转子或定子的几率。\n[0009] 优选的，所述轴承座前端设置有多个第一槽，所述第一槽均布于第一孔的外侧，所\n述第一槽的前侧及内侧均为开口，所述第一槽的宽度沿轴承座的径向逐渐减小；所述石墨\n瓦外壁上均布有多个弧形板，所述弧形板的两端均与石墨瓦外壁连接，所述弧形板的外壁\n与第一槽的内壁紧贴。由于第一槽均布于第一孔的外侧，通过将弧形板插入第一槽能够快\n速实现轴套的定位，进而实现石墨瓦的定位安装，确保石墨瓦与转轴同轴布置，避免石墨瓦\n与转轴偏心时导致转轴润滑不均匀的情况，因此减少转轴磨损，从而延长转轴的使用寿命；\n同时第一槽的宽度沿轴承座的径向逐渐减小，因此阻碍了弧形板向转轴一侧移动的可能，\n即降低了石墨瓦径向跳动的几率，保证石墨瓦与转轴的充分接触，进一步减少转轴磨损。\n[0010] 优选的，所述弧形板前端与挡盖固定连接，所述弧形板、挡盖及石墨瓦之间的空腔\n构成安装腔，所述安装腔内设置有气囊，所述气囊内填充有二氯甲烷液体。由于石墨瓦具有\n良好的导热性，因此当转轴与石墨瓦一侧间距过大而得不到润滑时，转轴局部磨损产生大\n量的热量，石墨瓦能够及时将该部分热量传递给气囊内的二氯甲烷液体，当温度大于二氯\n甲烷液体的沸点时，二氯甲烷液体气化使得气囊膨胀，进而挤压石墨瓦使其向转轴一侧产\n生形变，进而保证该侧的石墨瓦与转轴的充分接触，减少转轴磨损；同时使得气囊内的二氯\n甲烷液体在气化时本身也能够吸收大量的热量，降低转轴周边的温度，从而避免转轴磨擦\n导致的烧蚀损坏。\n[0011] 优选的，相邻第一槽之间均设置有第二槽，所述第二槽内侧与第一孔连通，所述第\n二槽外侧与轴承座外周的散热孔连通；所述第二槽内设置有半导体制冷片，所述半导体制\n冷片的制冷端与石墨瓦外壁抵触。通过半导体制冷片的制冷端能够快速地经石墨瓦将转轴\n周边的热量导出至轴承座外部，避免过热导致转轴烧结或变形，保证转轴正常安全运行。\n[0012] 优选的，所述轴承座内设置有与第一孔同轴布置的环形的第二触头，所述第二触\n头依次穿过各个第一槽的后侧，所述第二触头前侧的第一槽侧壁上设置有与其匹配的第一\n触头，所述第一触头为弧形弹片且其初始时与第二触头分开；所述第二触头与外部电源电\n性连接，所述第一触头通过线缆与半导体制冷片的输入端电性连接；所述第一槽与第二槽\n之间设置有供线缆穿过的过线孔，所述过线孔到轴承座前端面的距离大于弧形板后端面到\n挡盖后端面的距离。通过第一触头及第二触头的分开设置，使得初始时半导体制冷片不工\n作，而当转轴工作一段时间后局部过热时，对应的气囊膨胀能够使得气囊挤向第一触头并\n将第一触头与第二触头连接，实现了半导体制冷片的自动制冷；而当半导体制冷片冷却一\n段时间后，气囊内二氯甲烷气体冷凝使得气囊收缩，第一触头在自身弹力作用下复位并与\n第二触头断开，实现半导体制冷片的自动断电，因此通过气囊能够实现半导体制冷片的开\n启与停止，使得转轴外周的温度在一个稳定的范围内，避免因过冷或过热导致热应力增加\n而使得转轴变形的情况，延长转轴的使用寿命。\n[0013] 本发明的有益效果如下：\n[0014] 1.本发明所述的一种一体化永磁智能变频电机，通过石墨瓦及轴套能够提供较好\n的润滑效果，降低了转轴转动时圆跳动增加，减少转轴和转子的振动，降低电机的磨损，从\n而延长电机的使用寿命。\n[0015] 2.本发明所述的一种一体化永磁智能变频电机，通过弧形板及第一槽能够实现石\n墨瓦的定位安装，确保对转轴均匀润滑，同时降低了石墨瓦径向跳动的几率，保证石墨瓦与\n转轴的充分接触，进一步减少转轴磨损，延长转轴的使用寿命。\n附图说明\n[0016] 下面结合附图对本发明作进一步说明。\n[0017] 图1是本发明的立体图；\n[0018] 图2是本发明中轴承座处的装配图；\n[0019] 图3是本发明中轴承座处的爆炸图；\n[0020] 图4是图3中A处的局部放大图；\n[0021] 图5是本发明中轴套及石墨瓦的装配图；\n[0022] 图6是本发明中轴套的剖视图；\n[0023] 图中：\n[0024] 1、电机本体；11、端盖；12、轴承座；13、第一孔；131、挡圈；14、第一槽；15、第二槽；\n16、半导体制冷片；17、过线孔；18、第一触头；19、第二触头；2、挡盖；21、轴套；22、石墨瓦；\n23、弧形板；24、安装腔；25、气囊；26、第二孔；27、凹槽；28、第三孔；3、转轴；4、后罩。\n具体实施方式\n[0025] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结\n合具体实施方式，进一步阐述本发明。\n[0026] 如图1至图6所示，一种一体化永磁智能变频电机，包括电机本体1，所述电机本体1\n内设置有转子，所述转子的转轴3延伸至电机本体1的前后两侧，所述电机本体1后侧设置有\n后罩4，所述后罩4内设置有与转轴3连接的风机；所述电机本体1前端设置有端盖11，所述端\n盖11中部设置有与转轴3同轴的轴承座12，所述轴承座12内设置有前后贯通的第一孔13，所\n述第一孔13的内壁上靠后一侧设置有挡圈131；所述轴承座12前端设置有与转轴3前端匹配\n的轴套21，所述轴套21中部对应设置有供转轴3通过的第三孔28；所述轴套21外周设置有环\n形的挡盖2，所述挡盖2与轴承座12前端可拆卸连接；所述轴套21内设置有设有一对半圆形\n的石墨瓦22，所述石墨瓦22延伸至第一孔13内且被限制在挡圈131及轴套21之间；所述石墨\n瓦22的外壁同时与轴套21内壁及第一孔13内壁贴合，两片石墨瓦22的内壁共同构成与转轴\n3匹配的第二孔26；所述挡圈131内径小于石墨瓦22的外径且大于转轴3的外径。\n[0027] 使用时，通过将两个半圆形的石墨瓦22的嵌入到轴套21轴后来对转轴3进行支撑\n及润滑作用，由于石墨瓦22磨损之后产生的石墨粉填充入转轴3和石墨瓦22之间的间隙之\n后还能够继续提供润滑效果，降低了其磨损后的影响，同时，降低了转轴3转动时圆跳动增\n加，减少转轴3和转子的振动，降低电机的磨损，从而延长电机的使用寿命；通过挡圈131能\n够与轴套21配合将石墨瓦22限制于第一孔13内，石墨瓦22两端被压紧使其位置固定，进而\n能够保证工作时石墨瓦22与转轴3充分接触，进一步减少转轴3磨损。\n[0028] 作为本发明的一种实施方式，所述石墨瓦22的内壁上设置有螺旋形的凹槽27，所\n述凹槽27前后贯通石墨瓦22的两端。通过凹槽27的设置，一方面，能够收集并储存石墨瓦22\n磨损后的石墨粉，利用其自润滑的特征继续为转轴3提高润滑作用，延长使用寿命，另一方\n面，转轴3转动时能够将转轴3与石墨瓦22之间的空气带动，由于凹槽27的螺旋状设计使得\n在转轴3外周形成螺旋气流，将凹槽27内部分多余的石墨粉排出，减少石墨粉污染电机本体\n1内转子或定子的几率。\n[0029] 作为本发明的一种实施方式，所述轴承座12前端设置有多个第一槽14，所述第一\n槽14均布于第一孔13的外侧，所述第一槽14的前侧及内侧均为开口，所述第一槽14的宽度\n沿轴承座12的径向逐渐减小；所述石墨瓦22外壁上均布有多个弧形板23，所述弧形板23的\n两端均与石墨瓦22外壁连接，所述弧形板23的外壁与第一槽14的内壁紧贴。由于第一槽14\n均布于第一孔13的外侧，通过将弧形板23插入第一槽14能够快速实现轴套21的定位，进而\n实现石墨瓦22的定位安装，确保石墨瓦22与转轴3同轴布置，避免石墨瓦22与转轴3偏心时\n导致转轴3润滑不均匀的情况，因此减少转轴3磨损，从而延长转轴3的使用寿命；同时第一\n槽14的宽度沿轴承座12的径向逐渐减小，因此阻碍了弧形板23向转轴3一侧移动的可能，即\n降低了石墨瓦22径向跳动的几率，保证石墨瓦22与转轴3的充分接触，进一步减少转轴3磨\n损。\n[0030] 作为本发明的一种实施方式，所述弧形板23前端与挡盖2固定连接，所述弧形板\n23、挡盖2及石墨瓦22之间的空腔构成安装腔24，所述安装腔24内设置有气囊25，所述气囊\n25内填充有二氯甲烷液体。由于石墨瓦22具有良好的导热性，因此当转轴3与石墨瓦22一侧\n间距过大而得不到润滑时，转轴3局部磨损产生大量的热量，石墨瓦22能够及时将该部分热\n量传递给气囊25内的二氯甲烷液体，当温度大于二氯甲烷液体的沸点时，二氯甲烷液体气\n化使得气囊25膨胀，进而挤压石墨瓦22使其向转轴3一侧产生形变，进而保证该侧的石墨瓦\n22与转轴3的充分接触，减少转轴3磨损；同时使得气囊25内的二氯甲烷液体在气化时本身\n也能够吸收大量的热量，降低转轴3周边的温度，从而避免转轴3磨擦导致的烧蚀损坏。\n[0031] 作为本发明的一种实施方式，相邻第一槽14之间均设置有第二槽15，所述第二槽\n15内侧与第一孔13连通，所述第二槽15外侧与轴承座12外周的散热孔连通；所述第二槽15\n内设置有半导体制冷片16，所述半导体制冷片16的制冷端与石墨瓦22外壁抵触。通过半导\n体制冷片16的制冷端能够快速地经石墨瓦22将转轴3周边的热量导出至轴承座12外部，避\n免过热导致转轴3烧结或变形，保证转轴3正常安全运行。\n[0032] 作为本发明的一种实施方式，所述轴承座12内设置有与第一孔13同轴布置的环形\n的第二触头19，所述第二触头19依次穿过各个第一槽14的后侧，所述第二触头19前侧的第\n一槽14侧壁上设置有与其匹配的第一触头18，所述第一触头18为弧形弹片且其初始时与第\n二触头19分开；所述第二触头19与外部电源电性连接，所述第一触头18通过线缆与半导体\n制冷片16的输入端电性连接；所述第一槽14与第二槽15之间设置有供线缆穿过的过线孔\n17，所述过线孔17到轴承座12前端面的距离大于弧形板23后端面到挡盖2后端面的距离。通\n过第一触头18及第二触头19的分开设置，使得初始时半导体制冷片16不工作，而当转轴3工\n作一段时间后局部过热时，对应的气囊25膨胀能够使得气囊25挤向第一触头18并将第一触\n头18与第二触头19连接，实现了半导体制冷片16的自动制冷；而当半导体制冷片16冷却一\n段时间后，气囊25内二氯甲烷气体冷凝使得气囊25收缩，第一触头18在自身弹力作用下复\n位并与第二触头19断开，实现半导体制冷片16的自动断电，因此通过气囊25能够实现半导\n体制冷片16的开启与停止，使得转轴3外周的温度在一个稳定的范围内，避免因过冷或过热\n导致热应力增加而使得转轴3变形的情况，延长转轴3的使用寿命。\n[0033] 使用时，通过将两个半圆形的石墨瓦22的嵌入到轴套21轴后来对转轴3进行支撑\n及润滑作用，由于石墨瓦22磨损之后产生的石墨粉填充入转轴3和石墨瓦22之间的间隙之\n后还能够继续提供润滑效果，降低了其磨损后的影响，同时，降低了转轴3转动时圆跳动增\n加，减少转轴3和转子的振动，降低电机的磨损，从而延长电机的使用寿命；通过挡圈131能\n够与轴套21配合将石墨瓦22限制于第一孔13内，石墨瓦22两端被压紧使其位置固定，进而\n能够保证工作时石墨瓦22与转轴3充分接触，进一步减少转轴3磨损；通过凹槽27的设置，一\n方面，能够收集并储存石墨瓦22磨损后的石墨粉，利用其自润滑的特征继续为转轴3提高润\n滑作用，延长使用寿命，另一方面，转轴3转动时能够将转轴3与石墨瓦22之间的空气带动，\n由于凹槽27的螺旋状设计使得在转轴3外周形成螺旋气流，将凹槽27内部分多余的石墨粉\n排出，减少石墨粉污染电机本体1内转子或定子的几率；由于第一槽14均布于第一孔13的外\n侧，通过将弧形板23插入第一槽14能够快速实现轴套21的定位，进而实现石墨瓦22的定位\n安装，确保石墨瓦22与转轴3同轴布置，避免石墨瓦22与转轴3偏心时导致转轴3润滑不均匀\n的情况，因此减少转轴3磨损，从而延长转轴3的使用寿命；同时第一槽14的宽度沿轴承座12\n的径向逐渐减小，因此阻碍了弧形板23向转轴3一侧移动的可能，即降低了石墨瓦22径向跳\n动的几率，保证石墨瓦22与转轴3的充分接触，进一步减少转轴3磨损；由于石墨瓦22具有良\n好的导热性，因此当转轴3与石墨瓦22一侧间距过大而得不到润滑时，转轴3局部磨损产生\n大量的热量，石墨瓦22能够及时将该部分热量传递给气囊25内的二氯甲烷液体，当温度大\n于二氯甲烷液体的沸点时，二氯甲烷液体气化使得气囊25膨胀，进而挤压石墨瓦22使其向\n转轴3一侧产生形变，进而保证该侧的石墨瓦22与转轴3的充分接触，减少转轴3磨损；同时\n使得气囊25内的二氯甲烷液体在气化时本身也能够吸收大量的热量，降低转轴3周边的温\n度，从而避免转轴3磨擦导致的烧蚀损坏；通过半导体制冷片16的制冷端能够快速地经石墨\n瓦22将转轴3周边的热量导出至轴承座12外部，避免过热导致转轴3烧结或变形，保证转轴3\n正常安全运行；通过第一触头18及第二触头19的分开设置，使得初始时半导体制冷片16不\n工作，而当转轴3工作一段时间后局部过热时，对应的气囊25膨胀能够使得气囊25挤向第一\n触头18并将第一触头18与第二触头19连接，实现了半导体制冷片16的自动制冷；而当半导\n体制冷片16冷却一段时间后，气囊25内二氯甲烷气体冷凝使得气囊25收缩，第一触头18在\n自身弹力作用下复位并与第二触头19断开，实现半导体制冷片16的自动断电，因此通过气\n囊25能够实现半导体制冷片16的开启与停止，使得转轴3外周的温度在一个稳定的范围内，\n避免因过冷或过热导致热应力增加而使得转轴3变形的情况，延长转轴3的使用寿命。\n[0034] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该\n了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原\n理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进\n都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界\n定。