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絕大多數(shù)電機(jī)不防水,很大程度上是因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鳝h(huán)境不需要防水,防水材料在增加成本的同時(shí)也限制了整體性能,這些成本通常只對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域有價(jià)值,如泵和流體處理、越野車和其他可能與電機(jī)接觸液體的應(yīng)用。由于水和溶劑的原因,運(yùn)動(dòng)控制部件經(jīng)常面臨腐蝕和失效的危險(xiǎn),防水電機(jī)是解決水致電機(jī)故障問題的關(guān)鍵部件。電機(jī)行業(yè)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的液體防護(hù)措施,稱為IP防護(hù)等級(jí),電力工程與電機(jī)制造商需要符合應(yīng)用規(guī)范要求。
今天的防水電機(jī)能在海底30英尺以下工作,這是一個(gè)通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),以“防水”命名,不是經(jīng)過改裝的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī),而是真正的防水電機(jī),它們能在深水環(huán)境下很好地工作——在各種工業(yè)和海洋環(huán)境中。電機(jī)配有冗余軸封、O型環(huán)、密封電纜饋通線路、壓力均衡和其他防水功能,這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)使電機(jī)能夠滿足設(shè)計(jì)工程師對(duì)電機(jī)的需求,即使長時(shí)間暴露在大多數(shù)液體中或浸入其中,電機(jī)也不會(huì)出現(xiàn)故障。
在探索防水解決方案時(shí),每種策略都提供不同程度的液體防護(hù)等級(jí)。例如,一些特殊情況下,只是防止飛濺的水,而另一些使完全淹沒電機(jī),并且要達(dá)到特定的深度。許多防水方法將限制空氣流向電機(jī),這將對(duì)電機(jī)的最大功率輸出產(chǎn)生負(fù)面影響。最常見、最有效的電機(jī)防水方法如下:
1.特殊外殼:用特殊外殼覆蓋電機(jī)是防止水損害的最常見方法之一,專門的外殼會(huì)很貴。2.防水軸封:保護(hù)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件,尤其是軸和軸承,防水軸封為電機(jī)的內(nèi)部工作創(chuàng)造了一個(gè)封閉區(qū)域。
盡管標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)是工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的支柱,同時(shí),能以最低的成本提供可靠和準(zhǔn)確的定位,但它們的設(shè)計(jì)在濕度方面存在一些弱點(diǎn)。首先,標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的線圈用磁線纏繞,這是一種涂有搪瓷或絕緣層的實(shí)心銅線。雖然涂層工藝很好,但并不完美,而且清漆上總是有一些小針孔。當(dāng)這條磁線被卷繞成線圈時(shí),任何兩個(gè)針孔都不太可能排成一行并“短路”。
通常,絕緣層提供的導(dǎo)線間距會(huì)阻止從一個(gè)針孔到下一個(gè)針孔的傳導(dǎo)。如果繞組之間水,也會(huì)促進(jìn)針孔到針孔的傳導(dǎo)。在這種情況下,來自電源的電流會(huì)迅速破壞電機(jī)繞組。高質(zhì)量的絕緣和浸漆工藝可以防止這一問題,但大大增加了產(chǎn)品成本。
電機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子大多采用磁性鐵(硅鋼)制成,在潮濕的環(huán)境下極易腐蝕,同時(shí),為了優(yōu)化扭矩,電機(jī)旋轉(zhuǎn)齒和非旋轉(zhuǎn)齒之間的間隙保持在0.05mm左右。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),這些轉(zhuǎn)子齒槽會(huì)變熱,溫度通常高到足以將電機(jī)中的任何水變成蒸汽。蒸汽具有腐蝕性,因此轉(zhuǎn)子齒中的磁性鐵生銹的速度比平時(shí)快。一旦銹填滿了0.05mm的氣隙、轉(zhuǎn)子和定子輪齒開始摩擦,這會(huì)消除電機(jī)的有效扭矩,并使磁性鐵松動(dòng)。
如果鐵銹是干的,它會(huì)形成磨砂粉,如果它是濕的,它會(huì)形成磨砂漿。一旦氧化物泥漿進(jìn)入電機(jī)軸承,作為磨料,軸承磨損加速,隨著軸承磨損,轉(zhuǎn)子的定心變得不太準(zhǔn)確,導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)搖晃,最終撞擊定子。磁性鐵齒上的氧化層堆積和軸承精度的喪失,會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在短短兩周內(nèi)出現(xiàn)故障。雖然可以用非腐蝕性金屬代替磁性鐵,但這種金屬將更貴,加工成本更高,電機(jī)性能將顯著降低。
標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的設(shè)計(jì)并不是為了方便密封,它們的設(shè)計(jì)成本很低。防水電機(jī)的正確密封需要對(duì)電機(jī)零件進(jìn)行徹底的重新設(shè)計(jì),從而增加制造成本。重新設(shè)計(jì)包括軸密封、O形密封圈、電纜饋通線路和前面提到的壓力均衡,以及其他結(jié)合在一起的特性。例如,標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)外殼由涂漆的冷軋鋼和/或鋁制成,防水電機(jī)的外部通常由不銹鋼制成,以防腐蝕。通向電機(jī)線圈的接線需要一個(gè)密封的饋通裝置,以防止水通過電纜導(dǎo)體滲入電機(jī)。
其他密封件設(shè)計(jì),例如:電機(jī)后部的螺紋管塞設(shè)計(jì),用于在電機(jī)連接完成后密封外殼,該塞還需裝有O形密封圈,電機(jī)軸本身配有冗余軸封,延長使用壽命的附加功能包括雙重絕緣、涂層層壓和增壓配件。
(責(zé)任編輯:fqj)
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