專利名稱：電動機驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機驅(qū)動系統(tǒng)，它包括一臺由變頻電源驅(qū)動的電動機和一臺與該電動機機械連接并由該電動機驅(qū)動的機器，更具體地說，本發(fā)明涉及一種電動機驅(qū)動系統(tǒng)，它能用簡單方法有效地抑制在電動機驅(qū)動軸和從動機軸的軸承部分中的電腐蝕。
按常規(guī)，安排這種類型的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，以便電動機的驅(qū)動軸與從動機的旋轉(zhuǎn)軸直接連接。電動機一般由一個變頻電源驅(qū)動，其中用一個變換器能容易地控制旋轉(zhuǎn)。從變頻電源對電動機的定子線圈供給電壓，以便驅(qū)動電動機。
從動機例如減速器或負載機通過從動機和電動機的軸與電動機機械耦合。電動機和從動機的軸由它們的機座通過軸承來支持。
用作電動機電源的變頻電源利用PWM(脈沖寬度調(diào)制)變換器或其他類似裝置，從直流電流獲得0到60Hz的交流驅(qū)動電壓。在所述直流-交流轉(zhuǎn)換中，由于變換器電路的轉(zhuǎn)換引起電壓的陡峭變化，造成在交流驅(qū)動電壓上疊加一個50kHz到100kHz的高頻電壓。當(dāng)從變頻電源對電動機的定子線圈施加一個其上疊加了高頻電壓的交流驅(qū)動電壓時，則通過定子線圈與電動機機座之間存在的寄生電容，在電動機機座中流過一個與變頻電源所供給的電壓的變化率(dv/dt)成正比的電流。
在變頻電源供給的驅(qū)動電壓上疊加的脈沖電壓或浪涌電壓通過定子線圈與電動機機座之間分布的寄生電容，以電流形式流過電動機機座。電流通過與電動機機座連接的電動機接地線流入一個接地電極(與接地干線連接的電極)。于是，電流最終通過變頻電源與接地電極之間分布的寄生電容流回到變頻電源。
在這種情況下，流過定子線圈與機座之間寄生電容的電流是由定子線圈的電感、變頻電源與定子線圈之間的電感及定子線圈與電動機機座之間的寄生電容所產(chǎn)生的諧振電流。一般地，諧振電流的頻率是幾十kHz到幾MHz高。由于連接電動機機座和大地的導(dǎo)體的趨膚效應(yīng)，使電動機機座與接地電極之間相對于高頻電流的阻抗變高。
另一方面，從動機的機座一般接地連接到一個由建筑物的鋼架所構(gòu)成的底座上。從動機的機座與接地電極之間的阻抗，特別是相對于高頻的阻抗很低。因此，從定子線圈流過定子線圈與機座之間的寄生電容的電流通過驅(qū)動軸的軸承流到電動機的驅(qū)動軸。該電流進一步通過與驅(qū)動軸連接的從動機的軸流到從動機的機座，并且進一步流到接地電極。由于電流流過電動機的驅(qū)動軸的軸承和從動機的軸承，所以引起電腐蝕。
按常規(guī)，如下防止電腐蝕。用一個接地電刷使電動機機座和驅(qū)動軸短路，以便能分解流過電動機的驅(qū)動軸的軸承的電流。
在這種方法中，雖然減小了流過電動機的驅(qū)動軸的軸承的電流，但是反之使流過從動機軸的軸承的電流增加。由于這個原因，必須在從動機軸與其機座之間設(shè)置一個接地電刷。此外，由于接地電刷經(jīng)受磨損，所以必須周期地進行更換。
本發(fā)明的一個目的是提供一種電動機驅(qū)動系統(tǒng)，它能用簡單方法有效地抑制在電動機驅(qū)動軸和從動機軸的軸承部分中的電腐蝕。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電動機驅(qū)動系統(tǒng)包括一臺電動機，由一個變頻電源驅(qū)動，該電動機具有一個電動機驅(qū)動軸，它傳遞電動機的旋轉(zhuǎn)，并且由電動機的機座通過第一軸承來支持；一臺機器，由電動機驅(qū)動，該機器具有一個機器驅(qū)動軸，它與電動機驅(qū)動軸機械耦合，把旋轉(zhuǎn)傳遞到該機器，并且由機器的機座通過第二軸承來支持；以及一個導(dǎo)體，至少使電動機的靜止部分與機器的機座之間部分電連接。
優(yōu)選地，電動機的機座和機器的機座都接地。
優(yōu)選地，導(dǎo)體與電動機的機座和機器的機座連接。
優(yōu)選地，導(dǎo)體是編織線和低電感電纜中的任何一種。
導(dǎo)體可以與電動機的定子和機器的機座連接，并且優(yōu)選地，導(dǎo)體是編織線和低電感電纜中的任何一種。
優(yōu)選地，導(dǎo)體是一個由金屬構(gòu)成的使電動機和機器電連接的安裝底座，其上安裝電動機和機器的機座。
本發(fā)明的電動機驅(qū)動系統(tǒng)包括一臺由變頻電源驅(qū)動的電動機和一臺由該電動機驅(qū)動的機器，它們通過軸承由電動機的驅(qū)動軸和機器的軸機械連接。電動機的靜止部分和機器的機座由一個低阻抗導(dǎo)體電連接，以便能使電流至少部分地在電動機的靜止部分與機器的機座之間流通。
在這種情況下，至少可以使電動機和從動機的部分安裝在一個由金屬構(gòu)成的安裝底座上，以便能使大地返回電流至少流過電動機的靜止部分與從動機的機座之間的部分區(qū)域。
在本發(fā)明的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中，電動機的靜止部分和從動機的機座由一個低阻抗導(dǎo)體電連接。因此，有效地旁通了從定子線圈流過電動機機座、電動機軸承和從動機軸承的電流，這個電流是由變頻電源的切換引起電壓快速上升而造成。結(jié)果，由于有效地減小了流過軸承部分的電流，所以能抑制軸承部分中的電腐蝕。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將在以下說明中陳述，并且部分將從該說明中顯而易見，或可以由本發(fā)明的實踐得到。借助于下文特別指出的手段和組合，可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
附圖并入并構(gòu)成本說明書的一部分，它們圖解說明本發(fā)明的現(xiàn)有優(yōu)選實施例，并且和以上給出的一般說明及以下給出的優(yōu)選實施例的詳細說明一起，用于說明本發(fā)明的原理。


圖1是按照本發(fā)明的第一實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的示意斷面圖；圖2是表示按照第一實施例的連接導(dǎo)體的一個具體方式的示意側(cè)視圖；圖3是圖2所示導(dǎo)體19的部分剖視圖；圖4是用于電學(xué)說明第一實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的等效電路圖；以及圖5是按照本發(fā)明的第二實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的示意斷面圖。
參考附圖，將敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
(第一實施例)圖1是按照本發(fā)明的第一實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的示意斷面圖。參考圖1，從變頻電源1供給的電壓送給電動機2的定子線圈3，從而驅(qū)動電動機2。
電動機2由相互連接的電動機軸7和從動機軸8與一臺從動機11，例如減速器或負載機機械耦合。電動機軸7和從動機軸8分別由電動機軸承6和從動機軸承10支持。
在具有上述結(jié)構(gòu)的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中，當(dāng)由一個PWM變換器或其他類似裝置的轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的快速上升電壓施加到電動機的定子線圈3上時，則通過定子線圈3與電動機機座5之間存在的寄生電容4，在電動機機座5中流過一個與變頻電源1供給的電壓的變化率(dv/dt)成正比的電流。
如圖1所示，在本實施例中，電動機2的靜止部分(和電動機2的定子具有相同電位的電動機機座5)和從動機機座12至少部分通過一個低阻抗導(dǎo)體19電連接。由于這種結(jié)構(gòu)，使電流(大地返回)在電動機機座5與從動機機座12之間流過，它一般具有比電動機的接地電阻較低的接地電阻。
在這種情況下，優(yōu)選地使電動機機座5和從動機機座12電連接的導(dǎo)體19例如由具有高頻低電阻的金屬塊或線(電纜)構(gòu)成。圖2表示一例，其中具有編織線的導(dǎo)體19把電動機機座5的接地端和從動機機座12的接地端連接。圖3是表示圖2所示導(dǎo)體19的部分Ⅲ的放大視圖。編織線20通過一個壓扁型端頭21與電動機機座的接地端(未示出)連接。由于編織線是由若干編織導(dǎo)線構(gòu)成，所以高頻電流流過導(dǎo)線的表面部分。因此，能有效地減小表面電阻。
現(xiàn)在將敘述本實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的操作。參考圖1，電動機機座5和從動機機座12如上所述由導(dǎo)體19電連接。由變頻電源1的切換引起的快速上升電壓所帶來的從定子線圈3流到電動機機座5的電流的大部分允許流過導(dǎo)體19，到達從動機機座，并且進一步流到接地電極13。更具體地說，由導(dǎo)體19有效地旁通了通過電動機軸承6、電動機軸7、從動機軸8和從動機軸承10，從電動機機座5流到從動機機座12的電流，從而有效地減小了流過軸承部分的電流。結(jié)果，能抑制軸承部分中的電腐蝕。
參考圖4等效電路圖，將更詳細地敘述上述情況。通過電動機軸承等效電阻16和從動機軸承電阻17，使流到定子線圈與機座之間寄生電容4的電流的一部分流到接地電極13。
本實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)的導(dǎo)體19與一個由電動機軸承等效電阻16和從動機軸承電阻17所構(gòu)成的電路并聯(lián)電連接。因此，如果導(dǎo)體19的阻抗(ZBYP)的值充分小于電動機軸承等效電阻16(RBRGM)和從動機軸承等效電阻17(RBRGL)的串聯(lián)電路的電阻值，則使本應(yīng)該從電動機軸承流過電動機軸7、從動機軸8和從動機軸承10的電流的大部分流過導(dǎo)體19。因此，使流過軸承部分的電流減小，從而抑制電腐蝕。
如上所述，在第一實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)中，由于電動機機座5和從動機機座12由相對于高頻具有低阻抗的導(dǎo)體19，例如金屬塊或電纜來連接，所以有效地旁通了流過軸承部分的電流。由于這個原因，能抑制電動機軸7和從動機軸8的軸承部分中的電腐蝕。
而且，為了抑制電動機軸7和從動機軸8的軸承部分中的電腐蝕，不必要在電動機機座5與電動機軸7之間及從動機軸8與從動機機座12之間設(shè)置接地電刷。此外，不要求周期維護接地電刷。
(第二實施例)在第一實施例中，電動機的靜止部分(電動機機座5)和從動機11的機座12由金屬塊或線(電纜)，即低電感導(dǎo)體(電纜)來連接。如圖5所示，按照第二實施例，至少使電動機2和從動機11的部分安裝在一個由金屬構(gòu)成的安裝底座22上。在這種情況下，必須使電動機機座5與底座22之間的阻抗及從動機11與底座22之間的阻抗充分低于通過軸承6、電動機軸7、從動機軸8和軸承10所形成的電流回路的阻抗。
應(yīng)用上述結(jié)構(gòu)，第二實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)能提供和第一實施例相同的效果和優(yōu)點。
(第三實施例)第一和第二實施例可以組合構(gòu)成第三實施例。更具體地說，有可能用金屬塊或線(電纜)來連接電動機機座5和從動機機座12，并且至少使電動機2和從動機11的部分安裝在一個由金屬構(gòu)成的安裝底座22上。雖然在附圖中未表示第三實施例，但是它可以通過對圖5所示結(jié)構(gòu)添加圖1所示導(dǎo)體19來獲得。
應(yīng)用第三實施例的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，能更有效地獲得和第一實施例相同的效果和優(yōu)點。
在第一至第三實施例中，使導(dǎo)體19或22與和電動機2的定子具有相同電位的電動機機座5連接。然而，本發(fā)明不限于這些實施例導(dǎo)體19可以直接與電動機2的定子連接。如果定子由通過固定螺栓或其他類似裝置所固定的疊層硅鋼板構(gòu)成，則導(dǎo)體19的端部可以與螺栓連接。
如上所述，按照本發(fā)明，電動機的靜止部分和從動機機座由一個低阻抗導(dǎo)體來電連接，以便電流能至少流過電動機的靜止部分與從動機機座之間的部分區(qū)域。因此，通過簡單方法能有效地抑制電動機軸和從動機軸的軸承部分中的電腐蝕。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易想到其他優(yōu)點和變更。因此，就其更廣泛方面來說，本發(fā)明不限于這里所示和敘述的具體細節(jié)和代表性實施例。因此，在不違反如附加權(quán)利要求及其等效要求所限定的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍下，可以實現(xiàn)各種各樣的變更。
權(quán)利要求
1．一種電動機驅(qū)動系統(tǒng)，包括一臺電動機，由一個變頻電源驅(qū)動，該電動機具有一個電動機驅(qū)動軸，它傳遞電動機的旋轉(zhuǎn)，并且由電動機的機座通過第一軸承支持；一臺機器，由電動機驅(qū)動，該機器具有一個機器驅(qū)動軸，它與電動機驅(qū)動軸機械耦合，把旋轉(zhuǎn)傳遞到該機器，并且由該機器的機座通過第二軸承支持；以及一個導(dǎo)體，至少使電動機的靜止部分與機器的機座之間部分電連接。
2．按照權(quán)利要求1的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，其中電動機的機座和機器的機座都接地。
3．按照權(quán)利要求1的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，其中導(dǎo)體與電動機的機座和機器的機座連接。
4．按照權(quán)利要求3的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，其中導(dǎo)體是編織線和低電感電纜中的任何一種。
5．按照權(quán)利要求1的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，其中導(dǎo)體與電動機的定子和機器的機座連接。
6．按照權(quán)利要求5的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，其中導(dǎo)體是編織線和低電感電纜中的任何一種。
7．按照權(quán)利要求1的電動機驅(qū)動系統(tǒng)，其中導(dǎo)體是一個由金屬構(gòu)成的使電動機和機器電連接的安裝底座，其上安裝電動機的機座和機器的機座。
全文摘要
一種電動機驅(qū)動系統(tǒng),包括一臺由變頻電源驅(qū)動的電動機和一臺由該電動機驅(qū)動的機器,它們通過軸承由電動機的驅(qū)動軸和機器的軸機械連接。電動機的靜止部分和機器的機座由一個低阻抗導(dǎo)體電連接,以便能使電流至少部分地在電動機的靜止部分與機器的機座之間流通。
文檔編號H02K11/00GK1226102SQ9910230
公開日1999年8月18日 申請日期1999年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月12日
發(fā)明者宮崎雅德, 小野浩孝, 山元優(yōu) 申請人:株式會社東芝, 東芝工程株式會社