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新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸承選擇問題(二)

2020/5/25 15:17:57 人評論 次瀏覽 分類:電工基礎(chǔ)  文章地址:http://prosperiteweb.com/tech/3072.html

在《新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸承選擇問題(一) 》文章討論了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)在軸承選型設(shè)計(jì)上來自運(yùn)行溫度和轉(zhuǎn)速的挑戰(zhàn)。除了這兩個(gè)因素,電機(jī)設(shè)計(jì)本身也給軸承應(yīng)用帶來一些問題,《新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸承選擇問題(二)》將繼續(xù)。

1、軸承的過電流問題

由于內(nèi)部繞組的不平衡,造成定轉(zhuǎn)子間存在電位差,這樣電流就會(huì)流經(jīng)軸承;另一方面由于逆變器高頻電壓也會(huì)通過軸承。

幾方面的影響使軸承面臨電腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)于電腐蝕的原理,昌暉儀表將另開文章闡述。但是應(yīng)對軸承過電流風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候工程師可以考慮如下幾個(gè)因素:


①使用電絕緣軸承,或者陶瓷軸承

電絕緣軸承是在軸承內(nèi)圈或者外圈上施加一層絕緣鍍層。這個(gè)絕緣鍍層在具有很好的直流阻斷作用。但是對于交流而言,這個(gè)鍍層的防護(hù)效果還不能完全的保護(hù)軸承。此時(shí),如果使用滾動(dòng)體為陶瓷材料的陶瓷軸承,將可以很有效的解決軸承過電流問題。同時(shí),陶瓷軸承具有重量輕,轉(zhuǎn)速能力高,負(fù)荷能力強(qiáng)的普通軸承無法比擬的特性。但是陶瓷軸承最大的缺點(diǎn)是成本高昂。

②使用絕緣端蓋的方法防護(hù)軸承過電流

這個(gè)方法和絕緣鍍層的道理類似。稍有區(qū)別的是,如果這個(gè)防護(hù)層足夠厚,其作用就類似于陶瓷軸承。因此合理的設(shè)計(jì)端蓋絕緣,也是保護(hù)軸承減少電腐蝕的有效手段。這個(gè)方法的缺點(diǎn)是,不僅僅需要端蓋有絕緣層,同時(shí)要保證連接部件的有效絕緣。同時(shí)這個(gè)方法也會(huì)帶來一定的成本增加。

③在使用普通絕緣軸承的時(shí)候,很多工廠會(huì)安裝額外的碳刷,將定轉(zhuǎn)子做有效連接

碳刷和絕緣軸承的配合使用,可以達(dá)到“疏堵結(jié)合”的效果,是對軸承過電流有效的防護(hù)。同樣地,這個(gè)方法有他的弊端:首先需要對碳刷進(jìn)行維護(hù),確保接觸良好。同時(shí)避免磨損碳粉進(jìn)入軸承。同時(shí),額外的碳刷也帶來了成本增加。

④有工程師希望通過可以導(dǎo)電的油脂解決驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承過電流問題

這個(gè)方法在靜態(tài)是有效的,但是當(dāng)軸承進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),由于接觸電阻的變化,這個(gè)方法可靠性大打折扣。

2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承的壽命問題

我們知道壽命結(jié)算的公式如下:

這個(gè)計(jì)算的結(jié)果是百萬轉(zhuǎn)。如果將這個(gè)結(jié)果轉(zhuǎn)化成時(shí)間單位,就需要引入轉(zhuǎn)速。
   ,其中轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)每分。

這就可以看出來,如果用時(shí)間單位來做壽命計(jì)算的話,由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速很高,計(jì)算的結(jié)果偏低。但這并不意味著選型存在問題。不能一味的追求計(jì)算的時(shí)間壽命足夠大。否則就會(huì)造成軸承選擇偏大,從而軸承轉(zhuǎn)速能力遇到尷尬,同時(shí)軸承成本上升,而軸承又要面臨最小負(fù)荷不足的風(fēng)險(xiǎn)。


這時(shí),可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)條件,考慮使用調(diào)整壽命。在計(jì)算的時(shí)候納入對潤滑和鋼材質(zhì)等等因素的考慮。


道理上講,這種方法并不矛盾。因?yàn)閱渭兊幕酒趬勖?jì)算是用來校核軸承選型大小的。而時(shí)間壽命的要求是用來考核整個(gè)軸承壽命值的。(這其中的道理可以參考本站關(guān)于軸承壽命計(jì)算的文章)。基本疲勞壽命忽略了很多影響軸承最終壽命的因素。如果用時(shí)間單位的壽命進(jìn)行考核,需要使用調(diào)整壽命計(jì)算的方法。


不論是基本疲勞額定壽命,還是電機(jī)軸承的調(diào)整壽命,電機(jī)工程師需要選擇合適的計(jì)算方法來應(yīng)答不同的考核要求。


下篇文章《新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸承選擇問題(三)》將講述驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承選擇的一些其他需要具體考慮的因素:

1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承結(jié)構(gòu)布置問題;
2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承噪聲問題;

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