[發明專利]一種減少交流電機絕緣軸承燒損的保護方法

無效

• 申請號: 201310290597.3
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103390968A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 唐德堯;張弸
• 申請（專利權）人: 唐德堯
• 主分類號: H02K11/02
• 分類號: H02K11/02;H02K5/16
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發明涉及機電設備安全保護領域，特別是一種減少交流電機絕緣軸承燒損的保護方法，適用于交流電機、特別是地鐵等軌道車輛用交流電機軸承的安全保護和技術改造。

背景技術

現代電機工程領域越來越普遍地應用交流發電和交流驅動方式。例如經典的交流電機是以工業電網的正弦交流電工作的，雙饋式交流發電機的轉子勵磁繞組是以PWM方式供電的，在變頻調速交流電動機中的定子是以PWM方式供給交流電壓的。無論是定子或轉子產生的交變磁場，都在電機的軸系兩端之間引發軸電壓，該軸電壓通過軸兩端的軸承等部位與機匣形成回路，產生軸電流，由于該回路中電阻最大的部位可能是軸承的內環、滾子、外環、保持架的接觸點，于是引起這些部位接觸點過熱甚至燒損。該損壞機制導致了地鐵等領域的大量的驅動電機軸承發生燒損故障，嚴重危及行車安全。

為了防止軸電壓引起的軸電流損壞軸承，通常采用兩種防范方法：

其一是，在電機軸的兩端加裝滑環，在電機的機匣上安裝電刷，使軸電流經滑環-電刷-機匣短路，防止該電流流經軸承而使軸承得到保護。但在軌道交通車輛上使用的電動機上安裝上述電刷滑環很難實施。

其二是，采用外環外表面或內環內表面噴涂有氧化鋁等絕緣層的軸承，以期切斷軸電壓形成軸電流，或盡量減小軸電流，希望以這種方式避免軸承的內環、滾子、外環、保持架的接觸點過熱損壞。但是問題在于，大量使用絕緣軸承的電機，仍然大量發生軸承燒損故障，與采用非絕緣軸承時的損壞幾率相當、甚至更嚴重。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種減少交流電機絕緣軸承燒損的保護方法，避免支承電機軸系的絕緣軸承被軸電壓燒毀，降低交流電機軸承故障率，保證軌道交通等領域電機及裝備的安全。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種減少交流電機絕緣軸承燒損的保護方法，交流電機包括軸承座、軸承和轉子，所述軸承安裝在所述軸承座上，所述軸承和轉子套接在電機軸上，該方法為：在所述軸承座與所述軸承、所述軸承座與所述轉子之間增設絕緣保護結構。

作為優選方案，所述絕緣保護結構為絕緣層，所述絕緣層噴涂在所述軸承座面向所述軸承的表面和所述軸承端蓋內側面向所述軸承的表面上。

作為優選方案，所述絕緣保護結構為絕緣襯套，所述絕緣襯套設在所述軸承座面向所述軸承的表面、以及所述軸承端蓋內側與所述軸承之間的腔內。

絕緣材料可以是氧化鋁、高強度絕緣漆、高強度塑膠、高強度樹脂中的一種。

此外，還可以使用如下方法避免絕緣軸承燒損：將電機軸由普通的低電阻率鋼材制造改進為使用高電阻率的鋼材制造，例如選用無磁鋼系高合金單相奧氏體錳鋼，具體型號如20mn23Alv、45mn17Al3、30mn20Al3、40mn18cr3、40mn18cr4v、50mn18cr4v等。無磁鋼組織穩定，力學性能優良，磁導率低而電阻率高，在磁場中的渦流損耗極小。允許低導磁的根據，在于安裝在軸上的轉子已經使用高電阻率的硅鋼片構成高電阻、高導磁的磁路，不需用電機軸作為磁路，更希望軸不導電以防止渦流損失；電機軸選用高電阻率材料的理由還在于，使電機軸兩端之間的電阻盡量增大，以便在不能有效抑制軸電壓，和在軸電壓回路短路時，盡量降低軸電流。導電材料通常指電阻率為(1.5～10)×10-10歐*厘米的即(0.00015～0.0010)μΩcm的金屬。在《異步電動機設計手冊》中列出了20號鋼電阻率在0.0001746～0.0003026μΩcm之間，45號鋼電阻率在0.0002178～0.0003548μΩcm之間，硅鋼的電阻率為40～50μΩcm。因此提高電機軸材料的電阻率具有大幅度提高軸電阻的能力。這種方法適用于在制造過程中實施。

與現有技術相比，本發明所具有的有益效果為：本發明對于減少支承電機軸系的絕緣軸承被軸電壓燒毀具有顯著的效果，具有降低交流電機軸承故障率、保證軌道交通等領域電機及裝備安全的作用。

附圖說明

圖1為單相電機軸電壓引起絕緣軸承損壞的機理分析圖；

圖2為軸承絕緣回路短路、雜質回路開路時的燒損功率測定結果圖；

圖3為軸承絕緣回路開路、雜質回路開路時的燒損功率測定電路圖；

圖4為軸承絕緣回路短路、雜質回路開路時的燒損功率測定結果圖；

圖5為軸承絕緣回路開路、雜質回路單次短路時的燒損功率測定電路圖；

圖6為軸承絕緣回路開路、雜質回路單次短路時的燒損功率測定結果圖；