什么是防水电机,电机防水有什么要求?
Release Time:2024-06-03 Clicks:98
绝大多数电机不防水,很大程度上是因为它们的运行环境不需要防水。防水材料会增加成本,同时限制整体性能。这些成本通常只在特定的应用领域才有价值,例如泵和流体处理、越野车和其他电机可能接触液体的应用。运动控制部件经常因水和溶剂而面临腐蚀和故障的风险。防水电机是解决水力电机故障问题的关键部件。电机行业有一种标准化的液体保护措施,称为 IP 防护等级,电力工程和电机制造商需要满足应用规范。
1 最常见、最有效的电机防水方法
如今的防水电机可以在海床下 30 英尺处运行。这是一个常见的行业标准。所谓的“防水”并不是经过修改的标准电机,而是一种真正防水的电机,可以在深水环境中很好地工作——在各种工业和海洋环境中。电机配备了冗余轴密封件、O 形圈、密封电缆穿通件、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,即使长期暴露或浸泡在大多数液体中也不会发生故障。
在探索防水解决方案时,每种策略都提供不同程度的液体保护。例如,一些特殊情况仅防止溅水,而另一些则将电机完全浸没到特定深度。许多防水方法会限制空气流向电机,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:
专用外壳:用专用外壳覆盖电机是防止水损坏的最常见方法之一,而专用外壳可能价格不菲。
防水轴封:防水轴封保护电机的运动部件,特别是轴和轴承,为电机内部工作创造了一个封闭的区域。
2 普通电机为什么不能满足这种防水需求?
虽然标准电机是工业和实验室运动控制系统的支柱,可以以最低的成本提供可靠、准确的定位,但它们的设计在湿度方面存在一些弱点。首先,标准电机的线圈是用磁线缠绕的,磁线是涂有漆包线或绝缘层的实心铜线。虽然涂层工艺很好,但并不完美,清漆中总会有一些小针孔。当这种磁线绕成线圈时,任何两个针孔都不太可能对齐并“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。如果绕组之间有水,也会促进针孔到针孔的传导。在这种情况下,来自电源的电流会很快破坏电机绕组。高质量的绝缘和涂漆工艺可以防止这个问题,但会大大增加产品的成本。
3在潮湿的环境中,定子和转子的材料非常容易受到腐蚀和生锈
电机的转子和定子大多由磁性铁(硅钢)制成,在潮湿的环境中非常容易受到腐蚀。同时,为了优化扭矩,电机的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,这些转子齿槽会发热,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常更快。一旦铁锈填满了0.05mm的气隙,转子和定子齿就开始摩擦,从而消除了电机的有效扭矩,并使磁铁松动。
如果铁锈是干的,就会形成磨粉,如果是湿的,就会形成磨浆。氧化浆一旦进入电机轴承,就会起到磨料的作用,加速轴承磨损。随着轴承的磨损,转子的定心变得不那么准确,导致转子在转动时摆动,最终撞到定子。磁铁齿上氧化层的堆积和轴承精度的损失,可能会导致电机在短短两周内发生故障。虽然可以用不腐蚀的金属代替磁铁,但这种金属会更贵,加工起来更昂贵,电机性能也会显著降低。
4 电机的正确设计方法是尽量防止水分进入电机
标准电机不是设计成容易密封的,而是设计成便宜的。防水电机的正确密封需要对电机部件进行彻底的重新设计,这会增加制造成本。重新设计包括轴密封、O 形环、电缆穿通装置和前面提到的压力均衡,以及组合在一起的其他功能。例如,标准电机外壳由涂漆冷轧钢和/或铝制成,而防水电机的外部通常由不锈钢制成,以防止腐蚀。通向电机线圈的接线需要密封穿通装置,以防止水通过电缆导体渗入电机。
其他密封设计,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。该塞还需要配备 O 形环密封。电机轴本身配备冗余轴密封。延长寿命的附加功能包括双重绝缘、涂层层压和增压配件。
结论上述一些功能可以在标准电机上找到,但正是这些功能的结合才产生了具有出色性能和长使用寿命的防水电机。新型防水电机的存在及其所代表的设计创新使得电机能够延长充满水的应用中电机的使用寿命。在许多情况下,如果没有这种类型的电机,应用就不可能实现。