分享电机轴承过电流的几种解决方案

电机轴承过电流是困扰很多电机工程师的问题。电机轴承过电流，就是电流流过轴承滚动体和套圈滚道，在滚道以及滚动体上留下电腐蚀痕迹。

这种搓板纹其实是电机轴承滚道和滚动体表面形貌的改变，宏观上就会呈现过热、噪声甚至轴承烧毁等问题。

由于电机轴承过电流造成了轴承提早失效，不同的轴承厂家和工程师们一起提出了很多解决方案。主要的方法无非是“疏”和“堵”。疏就是让电流流过去，不伤害轴承。堵就是堵住电流，让电流留不过去。

01 “堵住”电流

绝缘镀层轴承

目前，最流行的方式是使用绝缘轴承。很多大品牌的轴承厂家都提供了该解决方案。下图是某轴承品牌外圈绝缘的绝缘轴承局部。   

外圈绝缘的绝缘轴承

绝缘轴承就是把轴承的内圈或者外圈通过特殊的工艺处理施加一层绝缘镀层，一般是氧化铝镀层。这种镀层具有很好的绝缘性能，在防止轴承过电流上起到了一定的作用。

但是绝缘镀层轴承也有一定的局限性。 这种轴承保护方式对于由于直流电流造成的轴承过电流具有很好的保护作用，但是对于交流电流通过轴承情形，帮助不大。

道理很简单，钢制轴承圈，钢制轴承室，中间的夹一层绝缘层（厚度通常几十个微米)，这样就相当于一个电容。

电容隔直不隔交，因此对于交流过电流难以奏效。

陶瓷轴承

有的厂家提供陶瓷材料滚动体的轴承，或者是全轴承皆为陶瓷材料。如图所示就是一个陶瓷材料做滚动体的轴承。

陶瓷球轴承

陶瓷轴承，通常材料为氮化硅，用于隔绝轴承过电流的原理类似绝缘镀层轴承。但是由于滚动体体积比较大，因此内外圈距离足以隔绝直流、交流电流。因此具有很好的过电流保护作用。

但是这种解决方案轴承的成本较高，很多工况下受成本制约无法使用。

绝缘端盖

有的电机厂采用在电机端盖中间添加一层绝缘材料，从而起到隔绝电流避免对轴承造成伤害的作用。通常这种方法适用的材料是工程塑料，施加在轴承外圈外侧。

这种隔绝轴承过电流的方法起到的作用和绝缘镀层类似，其绝缘原理和前面所说的也一样。

02 “疏导”电流

额外碳刷疏导电流 很多电机厂在电机轴承外侧端盖和轴之间安装一个额外的碳刷，用来疏导轴电流，使其通过碳刷流通端盖和轴。

这是一种简单廉价且有效的方法。其性能良好的条件有三个：

· 碳刷安装的可靠性。保证碳刷和机座以及轴的良好接触；

· 碳刷的磨损与维护。定期根据碳刷的磨损情况进行维护保养和更换，确保碳刷可靠工作；

· 碳刷磨损的污染颗粒防护。要注意碳刷附近的密封件。避免磨损的碳刷污染轴承内部。

使用导电油脂 多年前就有一些轴承厂家试图提供导电油脂来疏导轴承过电流。目前为止，静态导电油脂已经是市场上较成熟的产品。

但是轴承在运行的时候，轴承滚动体和滚道之间的间距是随着滚动体的滚动一直变化的。

这样导电油脂的导电率一直不同。经过很多实验和实际使用，发现这种方法并不可靠。目前也少有人用。

03 总结

“疏”和“堵”的方法都有很多的应用。但是目前，依然没有某一种方案可以做到廉价的完全解决（陶瓷轴承的问题是成本）。笔者比较推荐的方法是疏导加封堵。具体就是：

· 绝缘轴承+额外碳刷

· 绝缘端盖+额外碳刷

· 陶瓷轴承（成本高昂）         




审核编辑：刘清