Phần lớn động cơ không có khả năng chống thấm nước, phần lớn là do môi trường hoạt động của chúng không cần chống thấm nước. Vật liệu chống thấm làm tăng chi phí đồng thời hạn chế hiệu suất tổng thể. Những chi phí này thường chỉ có giá trị trong các lĩnh vực ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như máy bơm và xử lý chất lỏng, xe địa hình và các ứng dụng khác mà động cơ có thể tiếp xúc với chất lỏng. Các bộ phận điều khiển chuyển động thường có nguy cơ bị ăn mòn, hỏng hóc do nước và dung môi. Động cơ chống nước là thành phần quan trọng để giải quyết vấn đề hỏng động cơ chạy bằng nước. Ngành công nghiệp ô tô có một biện pháp bảo vệ chất lỏng được tiêu chuẩn hóa gọi là xếp hạng bảo vệ IP. Các nhà sản xuất động cơ và kỹ thuật điện cần phải đáp ứng các thông số kỹ thuật ứng dụng.
1 Các phương pháp chống thấm động cơ phổ biến và hiệu quả nhất
Động cơ chống nước ngày nay có thể hoạt động ở độ sâu 30 feet dưới đáy biển. Đây là một tiêu chuẩn chung của ngành. Cái tên "không thấm nước" không phải là một động cơ tiêu chuẩn được sửa đổi mà là một động cơ không thấm nước thực sự hoạt động tốt trong môi trường nước sâu - trong nhiều môi trường công nghiệp và hàng hải. Động cơ được trang bị vòng đệm trục dự phòng, vòng chữ O, đường dẫn cáp kín, cân bằng áp suất và các tính năng chống thấm nước khác. Những đặc điểm thiết kế này cho phép động cơ đáp ứng nhu cầu của các kỹ sư thiết kế về những động cơ không bị hỏng ngay cả khi tiếp xúc lâu dài hoặc ngâm trong hầu hết các chất lỏng.
Khi khám phá các giải pháp chống thấm, mỗi chiến lược sẽ cung cấp một mức độ bảo vệ chất lỏng khác nhau . Ví dụ, một số trường hợp đặc biệt chỉ bảo vệ chống nước bắn tung tóe, trong khi những trường hợp khác nhấn chìm hoàn toàn động cơ ở một độ sâu cụ thể. Nhiều phương pháp chống thấm sẽ hạn chế luồng không khí đi vào động cơ, điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến công suất đầu ra tối đa của động cơ. Các phương pháp chống thấm động cơ phổ biến và hiệu quả nhất như sau:
Vỏ bọc đặc biệt: Che phủ động cơ bằng vỏ bọc đặc biệt là một trong những cách phổ biến nhất để ngăn ngừa hư hỏng do nước và vỏ bọc chuyên dụng có thể tốn kém.
Phốt trục chống nước: Bảo vệ các bộ phận chuyển động của động cơ, đặc biệt là trục và vòng bi, phốt trục chống nước tạo ra một khu vực kín cho hoạt động bên trong của động cơ.
2 Tại sao động cơ thông thường không đáp ứng được nhu cầu chống thấm này?
Mặc dù động cơ tiêu chuẩn là trụ cột của hệ thống điều khiển chuyển động trong công nghiệp và phòng thí nghiệm, đồng thời có thể cung cấp khả năng định vị chính xác và đáng tin cậy với chi phí thấp nhất, nhưng thiết kế của chúng có một số điểm yếu khi liên quan đến độ ẩm. Đầu tiên, cuộn dây của động cơ tiêu chuẩn được quấn bằng dây nam châm, là dây đồng rắn được tráng men hoặc cách điện. Quá trình phủ tuy tốt nhưng không hoàn hảo và luôn có một số lỗ kim nhỏ trên lớp sơn bóng. Khi dây nam châm này được quấn thành một cuộn dây, khó có khả năng hai lỗ kim nào sẽ thẳng hàng và "ngắn mạch".
Thông thường, khoảng cách dây do lớp cách điện cung cấp sẽ ngăn cản sự dẫn điện từ lỗ kim này sang lỗ kim tiếp theo. Nếu có nước giữa các cuộn dây, nó cũng sẽ thúc đẩy sự dẫn truyền từ lỗ kim này sang lỗ kim khác. Trong trường hợp này, dòng điện từ nguồn điện sẽ nhanh chóng phá hủy cuộn dây động cơ. Quá trình cách nhiệt và đánh vecni chất lượng cao có thể ngăn ngừa được vấn đề này nhưng lại làm tăng giá thành sản phẩm lên rất nhiều.
3 Trong môi trường ẩm ướt, vật liệu của stato và rôto rất dễ bị ăn mòn, rỉ sét
. Rôto và Stator của động cơ hầu hết được làm bằng sắt từ tính (thép silicon) rất dễ bị ăn mòn trong môi trường ẩm ướt. Đồng thời, để tối ưu hóa mô men xoắn, khoảng cách giữa răng quay và răng không quay của động cơ được giữ ở mức khoảng 0,05mm. Khi động cơ chạy, các khe răng rôto này sẽ nóng lên và nhiệt độ thường đủ cao để biến nước trong động cơ thành hơi nước. Hơi nước có tính ăn mòn nên sắt từ trong răng rôto bị gỉ nhanh hơn bình thường. Khi rỉ sét lấp đầy khe hở không khí 0,05mm, răng rôto và stato bắt đầu cọ xát, làm loại bỏ mô-men xoắn hiệu dụng của động cơ và làm lỏng sắt từ.
Nếu rỉ sét khô, nó sẽ tạo thành bột mài, và nếu bị ướt sẽ tạo thành bùn nghiền. Một khi bùn oxit đi vào ổ trục động cơ, nó sẽ hoạt động như một chất mài mòn, làm tăng tốc độ mài mòn của ổ trục. Khi vòng bi bị mòn, việc định tâm rôto trở nên kém chính xác hơn, khiến rôto chao đảo khi nó quay và cuối cùng chạm vào stato. Sự tích tụ các lớp oxit trên răng sắt từ và mất độ chính xác của ổ trục có thể khiến động cơ bị hỏng chỉ trong vòng hai tuần. Mặc dù có thể thay thế sắt từ bằng kim loại không bị ăn mòn nhưng kim loại này sẽ đắt hơn, tốn kém hơn cho máy và hiệu suất của động cơ sẽ giảm đáng kể.
4 Phương pháp thiết kế đúng cho động cơ là để cố gắng ngăn hơi ẩm xâm nhập vào động cơ
Động cơ tiêu chuẩn không được thiết kế để dễ dàng bịt kín, chúng được thiết kế để rẻ tiền. Niêm phong đúng cáchĐộng cơ chống nước đòi hỏi phải thiết kế lại hoàn toàn các bộ phận của động cơ, điều này làm tăng chi phí sản xuất. Thiết kế lại bao gồm phốt trục, vòng chữ O, bộ dẫn cáp và cân bằng áp suất đã đề cập trước đó cũng như các tính năng khác được kết hợp với nhau. Ví dụ, vỏ động cơ tiêu chuẩn được làm bằng thép cán nguội và/hoặc nhôm sơn tĩnh điện, còn bên ngoài động cơ chống thấm nước thường được làm bằng thép không gỉ để chống ăn mòn. Hệ thống dây điện dẫn đến cuộn dây động cơ cần có đường dẫn kín để ngăn nước xâm nhập vào động cơ qua dây dẫn cáp.
Các thiết kế bịt kín khác, chẳng hạn như: thiết kế nút ống ren ở phía sau động cơ được sử dụng để bịt kín vỏ sau khi kết nối động cơ được hoàn thành. Phích cắm cũng cần được trang bị vòng đệm chữ O. Bản thân trục động cơ được trang bị phốt trục dự phòng. Các tính năng bổ sung giúp kéo dài tuổi thọ bao gồm lớp cách điện kép, lớp phủ tráng phủ và phụ kiện tăng cường.
Kết luận Một số tính năng trên có thể được tìm thấy trên động cơ tiêu chuẩn, nhưng chính sự kết hợp của những tính năng này mới tạo ra động cơ chống thấm nước có hiệu suất tuyệt vời và thời gian sử dụng lâu dài mạng sống. Sự tồn tại của động cơ chống nước mới và những cải tiến về thiết kế mà chúng đại diện cho phép động cơ kéo dài tuổi thọ của động cơ trong các ứng dụng chứa đầy nước. Trong nhiều trường hợp, các ứng dụng sẽ không thể thực hiện được nếu không có loại động cơ này.