一种电机系统轴电压抑制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电机系统轴电压抑制方法，在电机轴承上安装非绝缘物质，基于所述非绝缘物质形成的平板电容器的相对面积S与平板电容器极板间距离d之间的关系式，对电机系统轴电压进行抑制。本发明专利技术提供的轴电压抑制方法实现方法简单，造价低廉，不会给电机的正常运行带来影响，有利于各种大中小型电机，尤其是PWM驱动电机系统在实际中的推广和应用。PWM驱动电机系统在实际中的推广和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种电机系统轴电压抑制方法


[0001]本专利技术属于轴电压抑制
，具体涉及一种电机系统轴电压抑制方法。

技术介绍

[0002]电机系统能够将电能和机械能进行相互转换，在国民经济中的应用及其广泛，由于电机系统中(尤其是PWM驱动电机系统)轴承电压对轴承的损坏问题，导致电机的使用寿命受到了限制，所以抑制甚至消除轴电压是延长电机寿命和提高电机可靠性的必要手段。
[0003]目前主流抑制轴电压的方式包括算法抑制和物理抑制，算法抑制在逆变环节中通过智能算法对PWM信号进行调整，减小逆变器端共模电压，进而抑制电机端轴电压；物理抑制方法主要是外加滤波器，通过给轴电压叠加幅值相同相位相反的电压，或者直接将轴承通过电刷接地的方式，实现抑制或消除轴电压。以上两种方式在抑制轴电压方面具有一定的效果，但存在着实现难度较大或需要经常更换等不足，给电机的正常运行和维护带来负面影响，提高了电机系统的复杂性，增加了电机的生产和使用成本。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的电机系统轴电压抑制方法解决了现有轴电压抑制方法实现难度大，且会影响电机正常运行的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种电机系统轴电压抑制方法，在电机轴承上安装非绝缘物质，基于所述非绝缘物质形成的平板电容器的相对面积S与平板电容器极板间距离d之间的关系式，对电机系统轴电压进行抑制。
[0006]进一步地，非绝缘物质与电机机壳或端盖之间形成平板电容器。
[0007]进一步地，确定平板电容器的相对面积S与平板电容器极板间距离d之间的关系式的方法具体为：
[0008]S1、计算电机系统的轴承电容C
b
；
[0009]S2、确定轴承分压比
[0010]S3、基于轴承电容C
b
和轴承分压比，确定平板电容器的电容C；
[0011]S4、基于平板电容器的电容C，确定相对面积S和距离d之间的关系式。
[0012]进一步地，所述步骤S1中，轴承电容C
b
的计算公式为：
[0013][0014]式中，N为滚动体个数，r
b
为滚动体半径，k为滚珠与滚道接触宽度，h
c
为滚珠与滚道间润滑油膜的中心厚度，ε
r
为相对介电常数，ε0为真空介电常数。
[0015]进一步地，所述步骤S1中，轴承电容C
b
的计算公式为：
[0016][0017]式中，C
be
为滚珠与外滚道的电容，C
bi
为滚珠与内滚道之间的电容，x为滚珠编号。
[0018]进一步地，所述步骤S2中，确定轴承分压比计算公式为：
[0019][0020]式中，V
com
为共模电压，V
b
为轴电压，C
wr
为电机定子绕组与转子间杂散电容，C
wf
为电机定子绕组与定子机壳间杂散电容，C
rf
为定子铁芯与转子间杂散电容，C
b
'为轴承等效电容，C
b
'＝C
b
+C。
[0021]进一步地，所述步骤S3中，平板电容器的电容C为：
[0022][0023]式中，V
com
为共模电压，V
b
为轴电压，C
wr
为电机定子绕组与转子间杂散电容，C
wf
为电机定子绕组与定子机壳间杂散电容，C
rf
为定子铁芯与转子间杂散电容，C
b
为轴承电容。
[0024]进一步地，所述步骤S4中，相对面积S和距离d之间的关系式为：
[0025][0026]式中，ε
r
为相对介电常数，ε0为真空介电常数。
[0027]进一步地，通过调整平板电容器的S/d值，对轴电压进行抑制，使其达到目标轴电压。
[0028]本专利技术的有益效果为：
[0029](1)本专利技术提供了通过外加金属片等非绝缘物质，增大电机轴承等效电容，进而抑制轴电压的方法，并可以通过调整外加金属片等非绝缘物质的相对面积和极板之间的距离的比值，调整外加电容器的值，实现对轴电压不同程度的抑制。
[0030](2)本专利技术提供的轴电压抑制方法实现方法简单，无需维护，不会给电机的正常运行带来影响，有利于在实际的电机系统进行推广和应用。
附图说明
[0031]图1为本专利技术中的轴承电容与电机容量关系。
[0032]图2为本专利技术中的变频电机轴电压等效电路。
[0033]图3为本专利技术中的未外加金属片时的轴电压。
[0034]图4为本专利技术中的S/d值为151.6时的轴电压曲线。
[0035]图5为本专利技术中的S/d值为341.6时的轴电压曲线。
[0036]图6为本专利技术中的S/d值为1356.8时的轴电压曲线。
[0037]图7为本专利技术中的轴电压抑制比与S/d值的拟合规律曲线。
具体实施方式
[0038]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，
只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0039]实施例1：
[0040]本专利技术实施例提供了一种电机系统轴电压抑制方法，其实现方法为：
[0041]在电机轴承上安装非绝缘物质，基于所述非绝缘物质形成的平板电容器的相对面积S与平板电容器极板间距离d之间的关系式，对电机系统轴电压进行抑制。
[0042]本专利技术实施例中，非绝缘物质与电机机壳或端盖之间形成平板电容器，基于该平板电容器形成的等效电容来抑制轴电压。
[0043]本专利技术实施例中，确定平板电容器的相对面积S与平板电容器极板间距离d之间的关系式的方法具体为：
[0044]S1、计算电机系统的轴承电容C
b
；
[0045]S2、确定轴承分压比
[0046]S3、基于轴承电容C
b
和轴承分压比，确定平板电容器的电容C；
[0047]S4、基于平板电容器的电容C，确定相对面积S和距离d之间的关系式。
[0048]本实施例的步骤S1中，轴承电容的估算对轴电压的抑制有至关重要的作用，其估算的准确性直接决定轴电压的抑制效果，本实施例中提供了一种轴承电容的计算方法，其计算公式为：
[0049][0050]式中，N为滚动体个数，r
b
为滚动体半径，k为滚珠与滚道接触宽度，h
c
为滚珠与滚道间润滑油膜的中心厚度，ε
r
为相对介电常数，ε0为真空介电常数。
[0051]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机系统轴电压抑制方法，其特征在于，在电机轴承上安装非绝缘物质，基于所述非绝缘物质形成的平板电容器的相对面积S与平板电容器极板间距离d之间的关系式，对电机系统轴电压进行抑制。2.根据权利要求1所述的电机系统轴电压抑制方法，其特征在于，非绝缘物质与电机机壳或端盖之间形成平板电容器。3.根据权利要求1所述的电机系统轴电压抑制方法，其特征在于，确定平板电容器的相对面积S与平板电容器极板间距离d之间的关系式的方法具体为：S1、计算电机系统的轴承电容C
b
；S2、确定轴承分压比S3、基于轴承电容C
b
和轴承分压比，确定平板电容器的电容C；S4、基于平板电容器的电容C，确定相对面积S和距离d之间的关系式。4.根据权利要求3所述的电机系统轴电压抑制方法，其特征在于，所述步骤S1中，轴承电容C
b
的计算公式为：式中，N为滚动体个数，r
b
为滚动体半径，k为滚珠与滚道接触宽度，h
c
为滚珠与滚道间润滑油膜的中心厚度，ε
r
为油膜的相对介电常数，ε0为真空介电常数。5.根据权利要求3所述的电机系统轴电压抑制方法，其特征在于，所述步骤S1中，轴承电容C
b
的计算公式为：式中，C
be
为滚珠与外滚道的电容，C
bi
为滚珠与内滚道之间的电容，x为滚珠编号。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱显辉，孙飞，师楠，张尧，刘忠武，付朕，钟敬文，
申请(专利权)人：黑龙江科技大学，
类型：发明
国别省市：