稀土永磁電動機軸承易損的原因及預防措施
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：本文詳細分析了稀土永磁電動機軸承易損的各種原因，闡述了應采取的預防措施。 （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）
關鍵詞：永磁電動機；軸承；預防措施
1 前言
稀土永磁電動機高效節能、功率因數高，在油田采油行業日臻受到用戶的歡迎，并取得了很好的節電效果。但在稀土永磁電動機的長期使用中，發現該電機軸承比Y系列電機軸承容易損壞，給用戶的使用帶來不便。
2 原因分析
稀土永磁電動機是在Y系列電機的基礎上，在轉子上加入稀土釹鐵硼材料而成的，其大部分結構件均與Y系列電機相同，制造、試驗、安裝也基本與Y系列電機一樣，因此，其軸承易損的原因主要是稀土永磁電動機的特殊部分所致，現分述如下。
2.1轉子磁場分布不均
轉子磁場分布不均是造成軸承易損的主要原因。
轉子磁場分布不均即為電機轉子各極的磁場強弱不一樣。圖2和圖3為轉子磁場矢量圖，當磁場分布均勻時各極磁場迭加后總磁場為零，如圖2所示。當轉子磁場分布不均時，各極磁場迭加后總磁場不為零，即在電機轉子徑向方向上產生偏移磁場R，如圖3。該偏移磁場R以同步速與轉子一起旋轉，并切割處于靜止狀態的定子鐵心和定子機座，在定子鐵心和定子機座中形成同一方向的感生電勢，該電勢沿電機端蓋、軸承、轉軸、另一側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外圈是點接觸，且始終處于運轉狀態，此處導電電阻Z大，感生電勢幾乎全部加到兩軸承上。另外，軸承內外圈上分布有許多凹坑，軸承滾珠在其上滾動時，將產生較強的電弧，形成軸承滾珠與軸承內外圈之間的電閃爍，造成軸承的“電蝕”，使軸承遭到損壞。
2.2超負荷運轉方面的原因
稀土永磁電動機以小代大，電機軸承等部件長期處于超負荷運轉狀態，進一步加劇了軸承的損壞。
稀土永磁電動機因效率高、功率因數高、定子電流小、發熱少，因而其出力大，用戶往往以小功率的稀土永磁電動機代替較大功率的Y系列電機使用，即“以小代大”，如用22kW的稀土永磁電動機代替30kW或37kW的Y系列電機，用37kW的稀土永磁電動機代替45kW或55kW的Y系列電機，相當于同功率的稀土永磁電動機比Y系列電機小一到兩個機座號，而稀土永磁電動機的結構件卻沒有相應的增大，因而使電機軸承長期超負荷運轉，導致電機軸承的過早損壞。
2.3電機轉子不平衡
電機轉子不平衡也是導致電機軸承過早損壞不容疏忽的原因。
由于受充磁機容量的限制，較大規格稀土永磁電動機的生產，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的磁性，當電機轉子裝入永磁體后，對電機轉子車削外圓及做轉子動平衡都帶來了困難，因此多數生產廠家多采用先車電機轉子外圓及做轉子動平衡，后裝入永磁體的制造工藝。這樣雖然有利于電機的生產，但在永磁體的安裝封裝時破損了電機轉子的平衡精度，電機運轉時轉子受到不平衡轉矩的影響，軸承受到較大的拉力，并且增加了電機振動，使軸承受命縮短。
3 預防措施
針對2.1所述的原因可采用以下（1）～（4）所列的措施：
（1）采用復合轉子沖模，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子磁場分布不均。
（2）嚴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，這不僅造成了磁鋼的浪費也使轉子相鄰磁極間磁場強弱不一。根據筆者的經驗，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，不同爐號的磁鋼性能差異很大，因此，在磁鋼使用前應對磁鋼進行穩磁性處理，同一臺電機應使用同一爐燒結的磁鋼，防止磁鋼本身磁性差異帶來的磁場分布不均。
（4）采用電機轉子接地或采用軸承絕緣結構，來阻斷軸電流，消除軸承“電蝕”的發生。
（5）對稀土永磁電動機重新進行系統化結構設計，適當增加軸承等結構件的強度，以適應電機功率增大的要求。
（6）制定科學的工藝方案，降低電機轉子不平衡量，使電機軸承免受轉子不平衡轉矩的影響。
來源：《中小型電機》