[發明專利]電流絕緣的軸承部件及軸承

有效

• 申請號: 201210593021.X
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103256306B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 伊萬·科列夫;保羅·彼德斯;羅蘭德·塔普;伯特倫·海格;亞沙爾·穆薩耶夫;謝爾蓋·克塞維;蒂姆·馬提亞·豪森菲爾德;于爾根·吉埃爾;朱罕納·考斯特姆
• 申請（專利權）人: 皮考遜公司
• 主分類號: F16C33/00
• 分類號: F16C33/00;C23C14/06;C23C14/08;C23C14/10;C23C16/40;C23C16/26
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 高瑜,鄭霞

本發明涉及電流絕緣的軸承部件及軸承。

滾動元件軸承被用于很多工業應用中，比如用于不同的機器中、用于軌道車輛的輪組和牽引電動機中、用于在驅動機組中使用的DC和電動機中及用于發電機中，發電機比如通過風力驅動的那些。

這樣的滾動軸承可以被暴露到電流中。在最壞的情況下的場景中，這可損壞滾道和滾動元件，這又造成發動機或發電機過早故障且沒有警告。除了用于維修引起的額外的費用，這還意味著由機器停產和導致的生產損失所造成的額外的成本。

經濟得多的解決方案是在相關產品中提供電流絕緣軸承的使用。這減少維護和維修成本且增加機器的有效性。對于消費者來說，這些都是重要的問題。

在一些情況下，根據應用，中斷軸承殼體和相關的軸之間的電路且在裝置的殼體和軸之間的一個或多個軸承位置處安裝電流絕緣軸承就足夠了。

與標準軸承相比，通常被陶瓷涂覆的電流絕緣軸承提供了顯著更高的耐電流性。

一般而言，消除通過電動機感應的軸承電壓的起因是非常困難的，即，更一般而言，消除采用不期望路徑的電流是非常困難的，這樣的電流涉及與相關的電設備的能量供應。然而，如果能夠防止或至少顯著地減少電流的流動，則避免對軸承的損害是可能的。目前，可以得到多種類型的電流絕緣的滾動軸承。需要絕緣的部件的類型取決于涉及的電壓的類型和特定的應用或安裝。

沿電動機或發電機的轉子的軸延伸的感應電壓產生環電流，該環電流經由支撐軸的軸承和在它們之間延伸的殼體而封閉。這樣的軸電壓通常是發動機內的磁通量的不對稱分布的結果。這在僅具有幾對電極的發動機中尤其明顯。在這樣情況下，通過使兩個軸承中的一個絕緣，中斷電流的流動就足夠了。還出現軸和殼體之間存在電勢差的情況。在這種情況下，電流以相同方向流過支撐軸的軸承中的每一個。這樣的電勢差的最可能的起因是轉換器共模電壓。這種類型的情況可能需要兩個軸承的絕緣。

待使用的電絕緣的類型取決于相關電壓的時間響應。對于DC電壓和低頻AC電壓，軸承的歐姆電阻是電流絕緣的決定性性能。關于通常在轉換器中遇到的較高頻的AC電壓，在選擇軸承的電流絕緣性能時，軸承的容抗是要考慮的重要參數。從根本上來說，電流絕緣的軸承的作用就像并聯連接的電阻器和電容器。為了確保良好的絕緣，電阻應盡可能地高且電容應盡可能地低。

無論軸承是被暴露到直流電中還是被暴露到交流電中，對軸承表面所造成的改變總是相同的，至少高達兆赫茲范圍的頻率。在兩種情況下，電流在滾動元件上的滾道處均勻地形成暗淡的灰色標記。這些標記不是非常特定的且還可以由其它因素(例如通過含研磨劑的潤滑油的膜)造成。還可以發現，沿著軸承的滾道的表面發展的一種類型的搓板圖案以旋轉方向延伸。這種類型的損壞(稱為“開槽(fluting)”)表明電流已經通過軸承。如果在掃描電子顯微鏡下檢查作為電流流動的結果的在軸承中發現的損壞，那么可以表明，損壞以由局部熔化所造成的密致填充的月牙洼(crater)和覆蓋滾道的具有微米大小的直徑的熔接珠子(welding?bead)為特征。這樣的損壞可以決定性地視作電流通過軸承的證據。月牙洼和熔接珠子是經常在滾道中且在滾動元件表面上被發現的微觀峰之間的放電的結果。當火花滲透在瓶頸處完全展開的潤滑膜時，其使相鄰表面瞬間熔化。在混合摩擦范圍(金屬與金屬的接觸)中，有效表面被臨時融為一體，然后，通過軸承的旋轉，立即再次分裂開。在兩種情況下，材料還與表面分開，在表面處材料立即固化以形成熔接珠子。這些珠子中的一些與潤滑劑混合，剩下的珠子沉積在表面上。由于滾動元件連續在它們上方經過，可以使月牙洼和熔接珠子平整且光滑。如果存在持續的電流流動，在時間進程中，通常薄的表面層反復不斷地重復熔化和固化過程。