稀土永磁电动机轴承易损的原因及预防措施
2012-06-11作者：马善振1 唐永建2 丛恒利3
（1.山东巨菱股份有限公司；2、3.胜利油田胜利电气有限公司）
摘 要：本文详细分析了稀土永磁电动机轴承易损的各种原因，阐述了应采取的预防措施。 （1.山东巨菱股份有限公司；2、3.胜利油田胜利电气有限公司）
关键词：永磁电动机；轴承；预防措施
1 前言
稀土永磁电动机高效节能、功率因数高，在油田采油行业日臻受到用户的欢迎，并取得了很好的节电效果。但在稀土永磁电动机的长期使用中，发现该电机轴承比Y系列电机轴承容易损坏，给用户的使用带来不便。
2 原因分析
稀土永磁电动机是在Y系列电机的基础上，在转子上加入稀土钕铁硼材料而成的，其大部分结构件均与Y系列电机相同，制造、试验、安装也基本与Y系列电机一样，因此，其轴承易损的原因主要是稀土永磁电动机的特殊部分所致，现分述如下。
2.1转子磁场分布不均
转子磁场分布不均是造成轴承易损的主要原因。
转子磁场分布不均即为电机转子各极的磁场强弱不一样。图2和图3为转子磁场矢量图，当磁场分布均匀时各极磁场迭加后总磁场为零，如图2所示。当转子磁场分布不均时，各极磁场迭加后总磁场不为零，即在电机转子径向方向上产生偏移磁场R，如图3。该偏移磁场R以同步速与转子一起旋转，并切割处于静止状态的定子铁心和定子机座，在定子铁心和定子机座中形成同一方向的感生电势，该电势沿电机端盖、轴承、转轴、另一侧轴承和端盖而形成闭合回路，形成感生电流，如图4。该电流的大小与偏移磁场的大小成正比，与回路的电阻成反比，由于轴承滚珠与轴承内外圈是点接触，且始终处于运转状态，此处导电电阻Z大，感生电势几乎全部加到两轴承上。另外，轴承内外圈上分布有许多凹坑，轴承滚珠在其上滚动时，将产生较强的电弧，形成轴承滚珠与轴承内外圈之间的电闪烁，造成轴承的“电蚀”，使轴承遭到损坏。
2.2超负荷运转方面的原因
稀土永磁电动机以小代大，电机轴承等部件长期处于超负荷运转状态，进一步加剧了轴承的损坏。
稀土永磁电动机因效率高、功率因数高、定子电流小、发热少，因而其出力大，用户往往以小功率的稀土永磁电动机代替较大功率的Y系列电机使用，即“以小代大”，如用22kW的稀土永磁电动机代替30kW或37kW的Y系列电机，用37kW的稀土永磁电动机代替45kW或55kW的Y系列电机，相当于同功率的稀土永磁电动机比Y系列电机小一到两个机座号，而稀土永磁电动机的结构件却没有相应的增大，因而使电机轴承长期超负荷运转，导致电机轴承的过早损坏。
2.3电机转子不平衡
电机转子不平衡也是导致电机轴承过早损坏不容疏忽的原因。
由于受充磁机容量的限制，较大规格稀土永磁电动机的生产，均采用永磁体先充磁后安装的工艺。永磁体充磁后具有很强的磁性，当电机转子装入永磁体后，对电机转子车削外圆及做转子动平衡都带来了困难，因此多数生产厂家多采用先车电机转子外圆及做转子动平衡，后装入永磁体的制造工艺。这样虽然有利于电机的生产，但在永磁体的安装封装时破损了电机转子的平衡精度，电机运转时转子受到不平衡转矩的影响，轴承受到较大的拉力，并且增加了电机振动，使轴承受命缩短。
3 预防措施
针对2.1所述的原因可采用以下（1）～（4）所列的措施：
（1）采用复合转子冲模，消除因单冲模带来的积累误差，防止磁钢槽分布不均造成的转子磁场分布不均。
（2）严格控制磁钢厚度与磁钢槽宽度的间隙，防止磁钢插入磁钢槽后吸至磁钢槽一侧，这不仅造成了磁钢的浪费也使转子相邻磁极间磁场强弱不一。根据笔者的经验，磁钢厚度与磁钢槽宽度的间隙控制在0.06～0.10mm较好。
（3）采用均匀性好的磁钢。磁钢性能离散性大，不同厂家，不同炉号的磁钢性能差异很大，因此，在磁钢使用前应对磁钢进行稳磁性处理，同一台电机应使用同一炉烧结的磁钢，防止磁钢本身磁性差异带来的磁场分布不均。
（4）采用电机转子接地或采用轴承绝缘结构，来阻断轴电流，消除轴承“电蚀”的发生。
（5）对稀土永磁电动机重新进行系统化结构设计，适当增加轴承等结构件的强度，以适应电机功率增大的要求。
（6）制定科学的工艺方案，降低电机转子不平衡量，使电机轴承免受转子不平衡转矩的影响。
来源：《中小型电机》