關(guān)于電機軸承中軸電流腐蝕的知識講解

為提高電動機效率，變頻器控制是有效的手段之一，提高控制頻率(載頻)可使電動機更高效工作，而隨著載頻提高，高頻電流流過軸承會產(chǎn)生電蝕，這種損傷也稱為高頻電蝕。在家電和工業(yè)設(shè)備的變頻控制電動機中越來越常見。下面介紹通用電動機和家用電動機用小型電機軸承電蝕的應(yīng)對方法和特點。

高頻電蝕與常規(guī)電蝕的現(xiàn)象相同，即旋轉(zhuǎn)期間電流流過套圈和滾動體間的接觸區(qū)，使接觸表面發(fā)生部分熔化，變得粗糙。在明顯電蝕的情況下偶爾也出現(xiàn)緞狀表面或波紋狀磨損，稱為脊?fàn)钣『刍蛲呃悴?下文稱為脊痕)。

高頻電蝕特指由變頻設(shè)備高頻噪聲帶來的軸承損傷，定義為安裝在變頻控制旋轉(zhuǎn)設(shè)備(電動機等)或靠近變頻控制設(shè)備附件的旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的軸承產(chǎn)生的現(xiàn)象。圖1為由高頻電蝕在變頻驅(qū)動風(fēng)扇電機軸承上引起的脊痕。稱之為脊痕的粗糙峰發(fā)生在一套軸承滾動體數(shù)的整數(shù)倍的位置處，因滾動體滾過這樣的粗糙表面而引起非常大的噪聲和振動，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)設(shè)備噪聲增大、可靠性降低。圖2為脊痕的掃描電鏡( SEM)照片，觀察到大量微小放電印痕，且已證實滾動體滾過引起某些特征發(fā)生變形。

九星通過高頻電蝕的再現(xiàn)試驗，研究了軸承絕緣擊穿電壓與油膜參數(shù)Λ、軸承振動與油膜參數(shù)、高頻電流與軸承振動等關(guān)系，給出了抑制和防止高頻電蝕的措施：1)與電力分布有關(guān)的措施：減小Λ；使用導(dǎo)電脂；使用導(dǎo)電密封。2)與絕緣有關(guān)的措施：增加Λ；使套圈或滾動體絕緣。油膜參數(shù)最小化

通過將Λ保持在較小水平可抑制軸承振動水平上升，然而在實際旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，Λ隨潤滑劑、轉(zhuǎn)速、溫度及載荷而變化，難以控制。另外，當(dāng)Λ太小時套圈和滾動體直接接觸的風(fēng)險增加，可能引起磨損或卡死失效。盡管在延長高頻電蝕的壽命方面有效，但不是一種完美的防止措施。

采用導(dǎo)電脂，軸承中預(yù)填導(dǎo)電脂（如混有碳粉的鋰皂脂等），由于碳粉隨時間的退化，難以維持長期導(dǎo)電，也不是完美的防止措施。

采用導(dǎo)電密封，當(dāng)內(nèi)外圈間產(chǎn)生旁路時，通過在接觸密封的橡膠中加入碳粉可使軸承導(dǎo)電，可抑制流過軸承的電流。但是與導(dǎo)電脂的情況類似，電阻值隨時間而增加，認(rèn)為是導(dǎo)電密封與動圈的接觸面積逐漸磨小，導(dǎo)致導(dǎo)電性失效；或是因為預(yù)填潤滑脂的泄漏在密封接觸區(qū)形成了油膜，失去導(dǎo)電性。

油膜參數(shù)最大化，同上面分析的一樣，Λ隨潤滑劑、轉(zhuǎn)速、溫度及載荷而變化，難以控制。

采用絕緣材料

陶瓷作為軸承零件材料具有高的絕緣性能和力學(xué)性能。陶瓷具有非常大的絕緣電阻且不像油膜那樣不穩(wěn)定，所以使用這種材料作為應(yīng)對措施最有效。從方便、工作性能及成本考慮，在通用電動機和家用電動機所用直徑相對較小的球軸承中一般使用陶瓷球。

高頻電蝕抑制或防止措施的幾種方法的試驗驗證結(jié)果如圖3所示。與裝有正常鋼球的軸承相比，預(yù)填導(dǎo)電脂的軸承或配有導(dǎo)電密封的軸承減小了高頻電蝕損傷(振動增加)，但難以徹底避免這種損傷，在試驗后檢測軸承內(nèi)部仍觀察到高頻電蝕損傷。因為裝有陶瓷球的軸承不傳導(dǎo)高頻電流，軸承振動極少上升，且試驗后檢測軸承內(nèi)部未觀察到高頻電蝕損傷。

電機的類型繁多，電機軸承的配置多樣，為了防止電機軸承產(chǎn)生電蝕，人們采取了各種措施，如套圈的絕緣涂層、陶瓷滾動體、絕緣端蓋（端蓋與機座連接部分的絕緣）、涂層軸、附加電刷短路、導(dǎo)電脂等等，解決電蝕的最佳方案就是采用九星電絕緣軸承。九星電絕緣軸承采用特種噴涂工藝,在軸承的外表面噴鍍優(yōu)質(zhì)覆膜,覆膜與基體結(jié)合力強,絕緣性能好,可避免感應(yīng)電流對軸承的電蝕作用,防止電流對潤滑脂和滾動體、滾道造成的損壞,提高軸承的使用壽命。適用于電機、發(fā)電機,特別是變頻電機應(yīng)用更廣泛。

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