绝缘轴承对变频电机高频轴电流的抑制机理与效果

随着功率半导体器件的发展,脉宽调制技术被广泛应用于变频电机调速系统,显著提高了电机的动态性能,同时也带来了严重的轴承电蚀问题。绝缘轴承具有安装便捷、可靠性高的优点,是目前轨道交通、风力发电等行业主要采用的电蚀抑制措施。但是绝缘轴承对于变频器引起的高频轴电流的抑制机理、抑制效果及其与绝缘涂层参数之间的关系,有待于进行更深入的理论和实验研究。该文分析了变频电机轴电流的产生机理,建立了考虑绝缘涂层参数的变频电机轴电流等效电路模型;分析了全膜润滑稳态过程和放电击穿瞬态过程中,绝缘轴承对于轴电压和轴电流的抑制效果,以及涂层厚度、介电常数对抑制效果的影响。搭建了变频电机轴电流测试平台,进行了绝缘轴承和普通轴承的对比实验。仿真和测试结果表明,采用绝缘轴承可以降低润滑油膜上所承载的一部分电压,可以大大减小轴电流的击穿次数及幅值。

高频交变电场作用下静态绝缘轴承中润滑脂的老化行为

高频电压诱导的电机轴承电蚀和润滑失效是影响变频驱动系统可靠性的关键问题。为探究高频交变电场环境下润滑脂的老化机制,基于绝缘轴承耐高频交变电压性能试验,详细研究了球与沟道接触区润滑脂的老化特性,结果表明:尽管有绝缘涂层的保护,润滑脂在无机械剪切作用下仍然会发生明显的性能衰退,具体表现为颜色加深,分油率降低,稠度增大以及导电性能和介电性能的改变。测试发现,在高频交变电场作用下绝缘轴承润滑脂稠化剂结构被破坏并发生团聚,其中夹杂有以金属纳米颗粒为核心的黑色团块,老化润滑脂的直流体积电阻率明显下降并具有更高的等效串联电阻和损耗因子。

电机绝缘轴承油膜电容计算方法及试验研究

目前交流传动电机大多采用外圈绝缘轴承,其电容分为涂层电容和油膜电容。涂层电容主要取决于绝缘材质和绝缘层厚度,油膜电容则与电机的运行工况和油膜厚度等相关。基于数值计算,提出油膜电容的计算方法,并在轴承电腐蚀试验装置上进行试验验证。结果表明,油膜电容的理论值与试验值基本一致,该计算方法合理可行。

喷涂工艺参数对绝缘轴承涂层孔隙率和结合强度的影响

为了研究陶瓷涂层的性能对绝缘轴承工作稳定性、可靠性及寿命的影响,对GCr15轴承钢基体进行了等离子喷涂Al_(2)O_(3)-1.5%TiO_(2)陶瓷涂层,通过扫描电镜和拉伸测试的方法,对涂层的孔隙率和结合强度进行检测,从而确定最佳的工艺参数值。测试结果显示:当Ar气体流量为30 L/min、送粉速率为20 g/min和喷涂距离为100 mm时,可达到涂层的最小孔隙率值;当Ar气体流量为40 L/min、送粉速率为15 g/min和喷涂距离为100 mm时,可达到最大涂层结合强度。研究结果表明:不同Ar气体流量、送粉速率和喷涂距离的工艺参数值对陶瓷涂层孔隙率和结合强度有不同的影响。确定最佳喷涂工艺参数对提升绝缘轴承的性能具有较高的实际应用价值。

基于改进Faster R-CNN的绝缘轴承表面缺陷检测方法

喷涂陶瓷涂层的绝缘轴承外圈在经过磨削后,涂层表面会出现凹坑、夹杂和擦伤等缺陷,很可能成为涂层被轴电流击穿的安全隐患,目前此类缺陷大多采用人工目测,缺乏缺陷自动检测手段,现提出一种改进Faster R-CNN的绝缘轴承表面缺陷图像检测算法。首先,对绝缘轴承表面缺陷进行图像采集,并使用K-means++算法对缺陷数据集进行聚类,得到适用于此类缺陷的锚框;然后,用ROI Align替换ROI Pooling,避免ROI Pooling量化造成的定位误差;最后,在算法中加入在线难例挖掘策略以提高难检测样本的检测准确率。试验结果表明,改进Faster R-CNN网络对绝缘轴承表面缺陷的检测准确率达到91.2%,比Faster R-CNN网络提高了4.8%。

风电绝缘轴承表面防护膜的制备及其绝缘性能分析

为提高风电绝缘轴承的力学性能和绝缘性能,延长其在复杂工况下的服役寿命,提出采用磁控溅射法在绝缘轴承陶瓷涂层表面沉积镍膜。通过设计正交试验分析了靶电流、负偏压、溅射时间对镍膜表面形貌的影响以及镀膜对绝缘涂层表面粗糙度的影响,结果表明:随靶电流和负偏压增大,镍膜表面质量提高;溅射时间对镍膜表面质量影响较小,但会影响镍膜厚度;镀膜后表面粗糙度值降低;在靶电流为4 A,负偏压为300 V,溅射时间为90 min时镍膜表面光滑平整,连续性以及膜层致密性最优,为最佳工艺参数。在某风电轴承外表面制备镍膜后,交流击穿电压由6100 V提高至6300 V,直流电阻由23 GΩ提高至95 GΩ,绝缘性能提高,说明该工艺的正确性。

绝缘轴承等离子喷涂技术及检测

研究利用等离子喷涂技术制造绝缘轴承陶瓷涂层的技术及工艺过程,并制定了绝缘轴承涂层的性能检测方法。

一种绝缘轴承绝缘电阻测试方法

依据绝缘轴承的使用要求,提出了一种绝缘轴承绝缘性能测试方法,能够精确测量轴承的绝缘性能,而且不会损伤轴承外观质量,能够满足产品的检测需要。

有轨电车永磁电机绝缘轴承的设计

分析了永磁电机轴承的应用特点,针对其工况条件,设计定位端深沟球轴承+非定位端圆柱滚子轴承的结构配置,并对绝缘方案、保持架结构进行设计、选择,设计出单元化永磁电机绝缘轴承,通过试验验证,满足了主机使用要求。

绝缘端盖与绝缘轴承座的制作工艺方法探讨

通过在端盖或轴承座上缠绕绝缘材料,制作成绝缘端盖或绝缘轴承座,用来代替绝缘轴承的功能,能够有效降低电机制造成本,缩短生产周期。

牵引电动机绝缘轴承润滑脂量的管理

牵引电动机轴承外圈外表面涂覆有PPS绝缘树脂的PPS绝缘轴承正广泛应用于铁道车辆。采用实物牵引电动机实施了轴承温升试验,试验结果从理论上定量地揭示了PPS绝缘轴承的特性,指出严格地进行润滑脂量的管理是至关重要的。

高性能绝缘轴承

Taurus高性能机车属于奥地利铁路集团OBB的展示车辆。这个目前“欧洲动力最强和速度最快的高性能机车”是由奥地利铁路集团下属的子公司OBB技术服务公司在林茨的Taurus中心装配的。

绝缘轴承产品绝缘涂层设计方法及检测分析

轴承是机械装备中重要的核心基础件,其性能优劣直接影响着重大装备与主机的质量、性能及可靠性,常被誉为机械装备中的“心脏”零部件。近年来,随着变频器驱动技术的发展,交流变频电动机在机械工业领域应用更加广泛,其中使用最多的是变频调速感应电动机。然而对于大功率、变频、高压防爆电动机,高速轨道列车牵引电动机,水利、火力、风力发电机等设备,往往其内部的电动机轴承主要的破坏失效形式为“电蚀”。电蚀是轴承常见的损伤形式之一,当电流流过轴承时,会对轴承造成损伤,大大缩减轴承寿命,造成轴承在短短几天甚至几小时内失效。

瓦轴研制出绝缘轴承

最近，辽宁瓦轴集团公司成功试制了为某电机企业配套用的绝缘轴承，并开始批量生产。

动车组牵引电机用绝缘轴承涂层热失效机理研究

牵引电机用绝缘轴承在长期交变热作用下,涂层绝缘性能发生破坏,严重的会使绝缘层剥落。针对绝缘涂层结构特征,运用三层圆筒力学理论模型和有限元法对不同材料界面间热应力的分布规律进行了分析对比。结果表明,氧化层破坏了涂层结构的热稳定性,随氧化层厚度的增加,粘结层/氧化层界面间热残余拉应力急剧增大,抑制氧化层增长能有效提高绝缘轴承寿命。

基于电机轴承绝缘的轴电流抑制策略研究

随着水电行业的快速发展,水轮发电机工况愈加复杂,电机轴承的正常运行至关重要。本文针对轴承绝缘对电机轴电流的抑制作用展开研究,首先分析轴电流的产生机理,然后建立轴承绝缘等效模型,分析绝缘电容和轴承油膜电容与轴承分压比的关系;进而提出一种将陶瓷绝缘材料喷涂在电机轴对应位置上的轴绝缘方案,以有效抑制轴电流,为水轮电机轴承维护提供工程应用参考。

轴承用Al_2O_3基陶瓷绝缘涂层性能试验研究

采用大气等离子喷涂工艺,分别以Al_2O_3和Al_2O_3-3%TiO_2(AT3)粉末为喷涂原料,电弧电流参数分别设置为550A、575A和600A,进而改变特征喷涂参数(CPSP),在基体GCr15钢的试样表面制备陶瓷绝缘涂层。对制备的电绝缘涂层分别进行孔隙率、显微硬度、结合强度和绝缘电阻等性能指标的测试,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观形貌和相成分进行表征,综合分析以找出较优的绝缘涂层喷涂试验方案。研究结果表明,随着特征喷涂参数的增大,Al_2O_3涂层的绝缘电阻和结合强度呈现出先升后降的趋势,其显微硬度却逐渐减小;AT3涂层的绝缘电阻持续降低而结合强度却持续升高,其显微硬度呈现出先降后升之势;采用合理的CPSP参数制备从Al_2O_3和AT3涂层,均可获得良好的绝缘性能和粘结性能。