稀土永磁電動(dòng)機(jī)軸承易損的原因及預(yù)防措施
2012-06-11作者：馬善振1 唐永建2 叢恒利3
（1.山東巨菱股份有限公司；2、3.勝利油田勝利電氣有限公司）
摘 要：本文詳細(xì)分析了稀土永磁電動(dòng)機(jī)軸承易損的各種原因，闡述了應(yīng)采取的預(yù)防措施。 （1.山東巨菱股份有限公司；2、3.勝利油田勝利電氣有限公司）
關(guān)鍵詞：永磁電動(dòng)機(jī)；軸承；預(yù)防措施
1 前言
稀土永磁電動(dòng)機(jī)高效節(jié)能、功率因數(shù)高，在油田采油行業(yè)日臻受到用戶的歡迎，并取得了很好的節(jié)電效果。但在稀土永磁電動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)期使用中，發(fā)現(xiàn)該電機(jī)軸承比Y系列電機(jī)軸承容易損壞，給用戶的使用帶來不便。
2 原因分析
稀土永磁電動(dòng)機(jī)是在Y系列電機(jī)的基礎(chǔ)上，在轉(zhuǎn)子上加入稀土釹鐵硼材料而成的，其大部分結(jié)構(gòu)件均與Y系列電機(jī)相同，制造、試驗(yàn)、安裝也基本與Y系列電機(jī)一樣，因此，其軸承易損的原因主要是稀土永磁電動(dòng)機(jī)的特殊部分所致，現(xiàn)分述如下。
2.1轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布不均
轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布不均是造成軸承易損的主要原因。
轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布不均即為電機(jī)轉(zhuǎn)子各極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱不一樣。圖2和圖3為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)矢量圖，當(dāng)磁場(chǎng)分布均勻時(shí)各極磁場(chǎng)迭加后總磁場(chǎng)為零，如圖2所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布不均時(shí)，各極磁場(chǎng)迭加后總磁場(chǎng)不為零，即在電機(jī)轉(zhuǎn)子徑向方向上產(chǎn)生偏移磁場(chǎng)R，如圖3。該偏移磁場(chǎng)R以同步速與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，并切割處于靜止?fàn)顟B(tài)的定子鐵心和定子機(jī)座，在定子鐵心和定子機(jī)座中形成同一方向的感生電勢(shì)，該電勢(shì)沿電機(jī)端蓋、軸承、轉(zhuǎn)軸、另一側(cè)軸承和端蓋而形成閉合回路，形成感生電流，如圖4。該電流的大小與偏移磁場(chǎng)的大小成正比，與回路的電阻成反比，由于軸承滾珠與軸承內(nèi)外圈是點(diǎn)接觸，且始終處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，此處導(dǎo)電電阻Z大，感生電勢(shì)幾乎全部加到兩軸承上。另外，軸承內(nèi)外圈上分布有許多凹坑，軸承滾珠在其上滾動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生較強(qiáng)的電弧，形成軸承滾珠與軸承內(nèi)外圈之間的電閃爍，造成軸承的“電蝕”，使軸承遭到損壞。
2.2超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)方面的原因
稀土永磁電動(dòng)機(jī)以小代大，電機(jī)軸承等部件長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)一步加劇了軸承的損壞。
稀土永磁電動(dòng)機(jī)因效率高、功率因數(shù)高、定子電流小、發(fā)熱少，因而其出力大，用戶往往以小功率的稀土永磁電動(dòng)機(jī)代替較大功率的Y系列電機(jī)使用，即“以小代大”，如用22kW的稀土永磁電動(dòng)機(jī)代替30kW或37kW的Y系列電機(jī)，用37kW的稀土永磁電動(dòng)機(jī)代替45kW或55kW的Y系列電機(jī)，相當(dāng)于同功率的稀土永磁電動(dòng)機(jī)比Y系列電機(jī)小一到兩個(gè)機(jī)座號(hào)，而稀土永磁電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)件卻沒有相應(yīng)的增大，因而使電機(jī)軸承長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電機(jī)軸承的過早損壞。
2.3電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡
電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡也是導(dǎo)致電機(jī)軸承過早損壞不容疏忽的原因。
由于受充磁機(jī)容量的限制，較大規(guī)格稀土永磁電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)，均采用永磁體先充磁后安裝的工藝。永磁體充磁后具有很強(qiáng)的磁性，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子裝入永磁體后，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子車削外圓及做轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡都帶來了困難，因此多數(shù)生產(chǎn)廠家多采用先車電機(jī)轉(zhuǎn)子外圓及做轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡，后裝入永磁體的制造工藝。這樣雖然有利于電機(jī)的生產(chǎn)，但在永磁體的安裝封裝時(shí)破損了電機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡精度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子受到不平衡轉(zhuǎn)矩的影響，軸承受到較大的拉力，并且增加了電機(jī)振動(dòng)，使軸承受命縮短。
3 預(yù)防措施
針對(duì)2.1所述的原因可采用以下（1）～（4）所列的措施：
（1）采用復(fù)合轉(zhuǎn)子沖模，消除因單沖模帶來的積累誤差，防止磁鋼槽分布不均造成的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)分布不均。
（2）嚴(yán)格控制磁鋼厚度與磁鋼槽寬度的間隙，防止磁鋼插入磁鋼槽后吸至磁鋼槽一側(cè)，這不僅造成了磁鋼的浪費(fèi)也使轉(zhuǎn)子相鄰磁極間磁場(chǎng)強(qiáng)弱不一。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，磁鋼厚度與磁鋼槽寬度的間隙控制在0.06～0.10mm較好。
（3）采用均勻性好的磁鋼。磁鋼性能離散性大，不同廠家，不同爐號(hào)的磁鋼性能差異很大，因此，在磁鋼使用前應(yīng)對(duì)磁鋼進(jìn)行穩(wěn)磁性處理，同一臺(tái)電機(jī)應(yīng)使用同一爐燒結(jié)的磁鋼，防止磁鋼本身磁性差異帶來的磁場(chǎng)分布不均。
（4）采用電機(jī)轉(zhuǎn)子接地或采用軸承絕緣結(jié)構(gòu)，來阻斷軸電流，消除軸承“電蝕”的發(fā)生。
（5）對(duì)稀土永磁電動(dòng)機(jī)重新進(jìn)行系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適當(dāng)增加軸承等結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度，以適應(yīng)電機(jī)功率增大的要求。
（6）制定科學(xué)的工藝方案，降低電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡量，使電機(jī)軸承免受轉(zhuǎn)子不平衡轉(zhuǎn)矩的影響。
來源：《中小型電機(jī)》