防水电机是解决水致电机故障问题的关键部件

发布时间: 2020-04-10 08:35:16 来源: 老赵说制造

绝大多数电机不防水,很大程度上是因为它们的工作环境不需要防水,防水材料在增加成本的同时也限制了整体性能,这些成本通常只对特定应用领域有价值,如泵和流体处理、越野车和其他可能与电机接触液体的应用。由于水和溶剂的原因,运动控制部件经常面临腐蚀和失效的危险,防水电机是解决水致电机故障问题的关键部件。电机行业有一个标准化的液体防护措施,称为IP防护等级,电力工程与电机制造商需要符合应用规范要求。

最常见、最有效的电机防水方法

今天的防水电机能在海底30英尺以下工作,这是一个通用的工业标准,以“防水”命名,不是经过改装的标准电机,而是真正的防水电机,它们能在深水环境下很好地工作——在各种工业和海洋环境中。电机配有冗余轴封、O型环、密封电缆馈通线路、压力均衡和其他防水功能,这些设计特点使电机能够满足设计工程师对电机的需求,即使长时间暴露在大多数液体中或浸入其中,电机也不会出现故障。

在探索防水解决方案时,每种策略都提供不同程度的液体防护等级。例如,一些特殊情况下,只是防止飞溅的水,而另一些使完全淹没电机,并且要达到特定的深度。许多防水方法将限制空气流向电机,这将对电机的最大功率输出产生负面影响。最常见、最有效的电机防水方法如下:

1.特殊外壳:用特殊外壳覆盖电机是防止水损害的最常见方法之一,专门的外壳会很贵。

2.防水轴封:保护电机的运动部件,尤其是轴和轴承,防水轴封为电机的内部工作创造了一个封闭区域。

为什么普通的电机不能满足这种防水需要?

尽管标准电机是工业和实验室的运动控制系统的支柱,同时,能以最低的成本提供可靠和准确的定位,但它们的设计在湿度方面存在一些弱点。首先,标准电机的线圈用磁线缠绕,这是一种涂有搪瓷或绝缘层的实心铜线。虽然涂层工艺很好,但并不完美,而且清漆上总是有一些小针孔。当这条磁线被卷绕成线圈时,任何两个针孔都不太可能排成一行并“短路”。通常,绝缘层提供的导线间距会阻止从一个针孔到下一个针孔的传导。如果绕组之间水,也会促进针孔到针孔的传导。在这种情况下,来自电源的电流会迅速破坏电机绕组。高质量的绝缘和浸漆工艺可以防止这一问题,但大大增加了产品成本。

潮湿环境下,定子和转子的材料极易腐蚀生锈

电机的转子及定子大多采用磁性铁(硅钢)制成,在潮湿的环境下极易腐蚀,同时,为了优化扭矩,电机旋转齿和非旋转齿之间的间隙保持在0.05mm左右。当电机运转时,这些转子齿槽会变热,温度通常高到足以将电机中的任何水变成蒸汽。蒸汽具有腐蚀性,因此转子齿中的磁性铁生锈的速度比平时快。一旦锈填满了0.05mm的气隙、转子和定子轮齿开始摩擦,这会消除电机的有效扭矩,并使磁性铁松动。

如果铁锈是干的,它会形成磨砂粉,如果它是湿的,它会形成磨砂浆。一旦氧化物泥浆进入电机轴承,作为磨料,轴承磨损加速,随着轴承磨损,转子的定心变得不太准确,导致转子在转动时摇晃,最终撞击定子。磁性铁齿上的氧化层堆积和轴承精度的丧失,会导致电机在短短两周内出现故障。虽然可以用非腐蚀性金属代替磁性铁,但这种金属将更贵,加工成本更高,电机性能将显著降低。

电机的正确设计方法是尝试防止湿气进入电机

标准电机的设计并不是为了方便密封,它们的设计成本很低。防水电机的正确密封需要对电机零件进行彻底的重新设计,从而增加制造成本。重新设计包括轴密封、O形密封圈、电缆馈通线路和前面提到的压力均衡,以及其他结合在一起的特性。例如,标准的电机外壳由涂漆的冷轧钢和/或铝制成,防水电机的外部通常由不锈钢制成,以防腐蚀。通向电机线圈的接线需要一个密封的馈通装置,以防止水通过电缆导体渗入电机。

其他密封件设计,例如:电机后部的螺纹管塞设计,用于在电机连接完成后密封外壳,该塞还需装有O形密封圈,电机轴本身配有冗余轴封,延长使用寿命的附加功能包括双重绝缘、涂层层压和增压配件。

结论

以上的一些特性可以在标准电机上找到,但正是这些特性的结合,才产生了具有性能优异且使用寿命长的防水电机。新型防水电机的存在以及它们所代表的设计创新,让电机能在充满水的应用中延长电机的使用寿命,在许多情况下,没有这种类型的电机,应用是不可能实现的。

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