CN107425651A - 应用bmc材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构及其制造方法，涉及电机领域。目前绝缘轴承相比同样规格型号的普通轴承价格高。本发明的轴承套的内圆周面设有环形凹槽，所述的环形凹槽中嵌有厚度在2.5~4.0mm之间的BMC绝缘层，所述的轴承外圈的外圆周面与BMC绝缘层相贴；所述的轴承外圈的左端面与轴承内盖之间、右端面与轴承外盖之间均设有绝缘垫。本技术方案通过在轴承套的内圆周面设置BMC绝缘层，并在轴承外圈的左右端面与轴承内外盖之间分别设置绝缘垫，该绝缘结构可达到与绝缘轴承相同的绝缘效果，而只需使用普通轴承，采购和制造周期大大缩短，产品成本大大降低。

Description

应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其是一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构及其制造方法。

背景技术

由于电机制造误差产生磁路的不平衡、变频电源产生的高效谐波、转子构件被磁场感应等综合原因，导致正常运行的电机转子都会产生轴对地电压、轴对轴电压；变频电机、电机运行场所有变频电源使用的情况下，使电机周围电磁场异常复杂，都会产生很高的轴电压，产生轴电流的风险级别相当高，必需对电机的轴承进行可靠的绝缘处理，防止轴电流对电机轴承的电腐蚀。

如果不对轴承进行绝缘处理，超过安全基准（轴对轴电压安全电压0.2V,轴对地安全电压10V）的轴电压使轴承与电机的轴承套、机座、大地形成电流回路，产生轴电流，轴电流将严重腐蚀轴承，导致轴承损坏、电机振动、报警停机停产。所以目前基本上都采用外圈喷涂陶瓷或铁氟龙的绝缘轴承，但绝缘轴承相比同样规格型号的普通轴承价格上升至3~5倍，同时因为轴承厂家备货量少，交货期延长至3~6倍。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构及其制造方法，以降低绝缘轴承装配体的制造周期和采购成本为目的。为此，本发明采取以下技术方案。

一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构，转轴通过轴承、轴承套与端盖相连，轴承和轴承套内外两端对应设有轴承内盖、轴承外盖，所述的轴承包括轴承外圈、轴承内圈和位于轴承内外圈之间的滚动件，其特征在于：所述的轴承套的内圆周面设有环形凹槽，所述的环形凹槽中嵌有厚度在2.5~4.0mm之间的BMC绝缘层，所述的轴承外圈的外圆周面与BMC绝缘层相贴；所述的轴承外圈的左端面与轴承内盖之间、右端面与轴承外盖之间均设有绝缘垫。通过在轴承套的内圆周面设置BMC绝缘层，并在轴承外圈的左右端面与轴承内外盖之间分别设置绝缘垫，该绝缘结构可达到与绝缘轴承相同的绝缘效果，而只需使用普通轴承，采购和制造周期大大缩短，产品成本大大降低；相比于其他绝缘材料，BMC的粘附强度、绝电和耐高温能力相对稍低，需要较厚的BMC绝缘层，厚度至少在2.5以上，BMC耐热性好，热变形高达温度200~230℃，可以长期工作在130℃，而轴承工作温度是-10~95℃，因此BMC适合轴承工作的热环境。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。

所述的BMC绝缘层左端位于轴承外圈左端面的左侧，所述的BMC绝缘层右端位于轴承外圈右端面的右侧，BMC绝缘层左端与轴承外圈左端面、BMC绝缘层右端与轴承外圈右端面之间均存在2~5mm的距离。BMC绝缘层宽度大于轴承外圈宽度，便于实现轴承外圈外周面的全绝缘接触，BMC绝缘层两端与轴承外圈两端存在较大的距离便于实现较好的绝缘隔绝效果。

所述的BMC绝缘层内设于轴承套内圆周面深度为1.5~3.5mm环形凹槽中。使BMC绝缘层与轴承套的结合更牢固。

BMC绝缘层的内表面内凸于轴承套内圆周面以使BMC绝缘层与轴承内盖和轴承外盖的定位面之间存在间隙。该间隙的设置更方便装配，角部不出现阻碍，不会出现装配不到位的现象。

所述的绝缘垫外径小于BMC绝缘层内圆周面的内径；绝缘垫的内径小于轴承内盖和轴承外盖的内周面的内径。便于获得较好的电气绝缘效果，便于装配。

一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构的制造方法，包括以下步骤：

1）轴承套内圆周面加工出深度为1.5~3.5mm之间的环形凹槽；

2）在轴承套的环形凹槽部位增加BMC绝缘层，BMC绝缘层的内圆粗糙度达到Ra1.6；

3）用绝缘板材制作绝缘垫；

4）装配时先将轴承内盖套于转轴，再加热轴承至90℃保温15分钟，趁热将轴承套入转轴；绝缘轴承套装配于端盖；将轴承套和端盖的装配体与装好轴承的转子进行合装，再将轴承外盖与轴承套、轴承内盖用螺栓装配在一起，其间用绝缘垫将轴承内外盖将轴承与内外盖隔离；

5）装配完毕后，再测量转动件部分与端盖间的对地绝缘电阻，要求至少110MΩ以上，这样就能保证轴承绝缘装配结构的性能可靠稳定。

所述的BMC绝缘层采用浇注法，先制作一个用于封闭轴承套环形凹槽的环形工装，工装上设有通往环形凹槽的浇注口，熔化的BMC团状模塑料通过浇注口进入轴承套的环形凹槽，在一定工艺条件下冷却、固化、成型。采用浇注法使BMC与环形凹槽的附着力更强，结构更牢固。

所述的BMC绝缘层采用粘结法，将条状BMC绝缘材料加热软化后嵌入轴承套的环形凹槽中，条状BMC绝缘材料与环形凹槽的结合面用AB胶粘结，烘干、固化。粘结法操作方便，快捷，工艺成本低。

所述的绝缘垫材料采用层压板3240。层压板3240俗称电木，绝缘强度高，广泛用作高压电机绝缘元件。

所述的浇注口共4个环绕均布，所述的环形工装位于环形凹槽一侧的外周面设有内凹的环形凹槽。4个环绕均布的浇注口，便于均匀和快速的浇注；环形工装外周面的环形凹槽的设置使BMC绝缘层的内周面高于轴承套内周面，提升电绝缘效果，并为BMC绝缘层的精加工留余量。

有益效果：

1、机械强度高，耐拉伸、弯曲、冲击，热膨胀性小，尺寸稳定性好、尺寸精度高，适应与轴承外圈的外圆柱面配合，适合轴承配合位置热变形小的实际需求。

2、耐水和溶剂性，BMC材料对水、乙醇、油脂、机械油具有良好的耐腐蚀性，吸水率低，长时间浸泡后其绝缘性能依然不会降低，便于适应与油脂相处的工作环境，满足实际需要，适应各种实际运行环境。

3、与常规绝缘方法相比，本专利方案更加安全可靠。如果BMC绝缘层裸露在轴承外圈，运输、装配过程极易受到碰撞发生绝缘受损，导致绝缘失效，而本专利方案将BMC绝缘层材料附着轴承套内圆，非常隐蔽，有效地保护了BMC绝缘层。

4、本专利在轴承套内圆周面的环形凹槽设置BMC绝缘层，并结合绝缘垫实现电隔离，结构简单，绝缘效果好，工艺简单易行，品质可靠，交货期15天以内，而绝缘轴承一般交货期正常都在3~6个月，远不能满足电机25~50天交期的要求，因此大大缩短了交期，降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是BMC绝缘层浇筑时环形工装在轴承套内的安装位置示意图。

图中：1-轴承外盖；2-绝缘垫；3-轴承；4-轴承套；5-端盖；6-轴承内盖；7-转轴；8-环形工装；301-轴承外圈；401-BMC绝缘层；801-浇注口。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一：

如图1-2所示，转轴7通过轴承3、轴承套4与端盖5相连，轴承3和轴承套4内外两端对应设有轴承内盖6、轴承外盖1，所述的轴承3包括轴承外圈301、轴承内圈和位于轴承3内外圈之间的滚动件，轴承套4的内圆周面设有环形凹槽，环形凹槽中嵌有厚度在2.5~4.0mm之间的BMC绝缘层401，轴承外圈301的外圆周面与BMC绝缘层401相贴；轴承外圈301的左端面与轴承内盖6之间、右端面与轴承外盖1之间均设有绝缘垫2。通过在轴承套4的内圆周面设置BMC绝缘层401，并在轴承外圈301的左右端面与轴承3内外盖之间分别设置绝缘垫2，该绝缘结构可达到与绝缘轴承3相同的绝缘效果，而只需使用普通轴承3，采购和制造周期大大缩短，产品成本大大降低；相比于等离子喷涂的陶瓷或铁氟龙等材料，BMC的粘附强度、绝电和耐高温能力相对较低，需要较厚的BMC绝缘层401，厚度至少在2.5以上，BMC耐热性好，热变形高达温度200~230℃，可以长期工作在130℃，而轴承3工作温度是-10~95℃，因此BMC适合轴承3工作的热环境。

为了实现与轴承外圈301的全绝缘接触，BMC绝缘层401左端位于轴承外圈301左端面的左侧，BMC绝缘层401右端位于轴承外圈301右端面的右侧，BMC绝缘层401左端与轴承外圈301左端面、BMC绝缘层401右端与轴承外圈301右端面之间均存在4mm的距离。BMC绝缘层401宽度大于轴承外圈301宽度，便于实现轴承外圈301外周面的全绝缘接触，BMC绝缘层401两端与轴承外圈301两端存在较大的距离便于实现较好的绝缘隔绝效果。

为了使BMC绝缘层401与轴承套4的结合更牢固，BMC绝缘层401内设于轴承套4内圆周面的深度为2mm的环形凹槽中。BMC绝缘层401嵌入环形凹槽中，使BMC绝缘层401与轴承套4的结合更牢固。

为了便于装配，BMC绝缘层401的内表面内凸于轴承套4内圆周面以使BMC绝缘层401与轴承内盖6和轴承外盖1的定位面之间存在间隙。该间隙的设置更方便装配，角部不出现干涉阻碍，不会出现装配不到位的现象。

为了获得较好的电气绝缘特性，便于装配，绝缘垫2外径小于BMC绝缘层401内圆周面的内径；绝缘垫2的内径小于轴承内盖6和轴承外盖1的内周面的内径。便于获得较好的电气绝缘效果，便于装配。

工艺方法包括以下步骤：

1轴承套4内圆周面加工出深度为2mm的环形凹槽；

2采用浇注法，先制作一个用于封闭轴承套4环形凹槽的环形工装8，环形工装8位于环形凹槽一侧的外周面设有内凹的凹槽，环形工装8上设有通往环形凹槽的4个环绕均布的浇注口801，熔化的BMC团状模塑料通过浇注口801进入轴承套4的环形凹槽，在一定工艺条件下冷却、固化、成型，最后经过精加工磨削达到Ra1.6；

3用层压板3240制作绝缘垫2；

4装配时先将轴承内盖6套于转轴7，再加热轴承3至90℃保温15分钟，趁热将轴承套入转轴7；绝缘轴承套4装配于端盖5；将轴承套4和端盖5的装配体与装好轴承3的转子进行合装，再将轴承外盖1与轴承套4、轴承内盖6用螺栓装配在一起，其间用绝缘垫2将轴承3内外盖将轴承3与内外盖隔离；

5装配完毕后，再测量转动件部分与端盖5间的对地绝缘电阻，要求至少110MΩ以上，这样就能保证轴承3绝缘装配结构的性能可靠稳定。

本实例中，绝缘垫2的最终厚度为2.5mm，轴承3为滚动轴承3。

实施例二

与以上实例所不同的是，BMC绝缘层401采用粘结法，将条状BMC绝缘材料加热软化后嵌入轴承套4的环形凹槽中，条状BMC绝缘材料与环形凹槽的结合面用AB胶粘结，烘干、固化。粘结法操作方便，快捷，工艺成本低。

以上图1-2所示的应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构及其制造方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构，转轴（7）通过轴承（3）、轴承套（4）与端盖（5）相连，轴承（3）和轴承套（4）内外两端对应设有轴承内盖（6）、轴承外盖（1），所述的轴承（3）包括轴承外圈（301）、轴承内圈和位于轴承（3）内外圈之间的滚动件，其特征在于：所述的轴承套（4）的内圆周面设有环形凹槽，所述的环形凹槽中嵌有厚度在2.5~4.0mm之间的BMC绝缘层（401），所述的轴承外圈（301）的外圆周面与BMC绝缘层（401）相贴；所述的轴承外圈（301）的左端面与轴承内盖（6）之间、右端面与轴承外盖（1）之间均设有绝缘垫（2）。

2.根据权利要求1所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构，其特征在于：所述的BMC绝缘层（401）左端位于轴承外圈（301）左端面的左侧，所述的BMC绝缘层（401）右端位于轴承外圈（301）右端面的右侧，BMC绝缘层（401）左端与轴承外圈（301）左端面、BMC绝缘层（401）右端与轴承外圈（301）右端面之间均存在2~5mm的距离。

3.根据权利要求2所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构，其特征在于：所述的BMC绝缘层（401）设于轴承套（4）内圆周面深度为1.5~3.5mm环形凹槽中。

4.根据权利要求3所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构，其特征在于：BMC绝缘层（401）的内表面内凸于轴承套（4）内圆周面以使BMC绝缘层（401）与轴承内盖（6）和轴承外盖（1）的定位面之间存在间隙。

5.根据权利要求1所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构，其特征在于：所述的绝缘垫（2）外径小于BMC绝缘层（401）内圆周面的内径；绝缘垫（2）的内径小于轴承内盖（6）和轴承外盖（1）的内周面的内径。

6.采用权利要求1所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a)轴承套（4）内圆周面加工出深度为1.5~3.5mm之间的环形凹槽；

b)在轴承套（4）的环形凹槽部位增加BMC绝缘层（401），BMC绝缘层（401）的内圆粗糙度达到Ra1.6；

c)用绝缘板材制作绝缘垫（2）；

d)装配时先将轴承内盖（6）套于转轴（7），再加热轴承（3）至90℃保温15分钟，趁热将轴承套入转轴（7）；绝缘轴承套（4）装配于端盖（5）；将轴承套（4）和端盖（5）的装配体与装好轴承（3）的转子进行合装，再将轴承外盖（1）与轴承套（4）、轴承内盖（6）用螺栓装配在一起，其间用绝缘垫（2）将轴承（3）内外盖将轴承（3）与内外盖隔离；

e)装配完毕后，再测量转动件部分与端盖（5）间的对地绝缘电阻，要求至少110MΩ以上，这样就能保证轴承（3）绝缘装配结构的性能可靠稳定。

7.根据权利要求6所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构的制造方法，其特征在于：所述的BMC绝缘层（401）采用浇注法，先制作一个用于封闭轴承套（4）环形凹槽的环形工装（8），工装上设有通往环形凹槽的浇注口（801），熔化的BMC团状模塑料通过浇注口（801）进入轴承套（4）的环形凹槽，在一定工艺条件下冷却、固化、成型。

8.根据权利要求6所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构的制造方法，其特征在于：所述的BMC绝缘层（401）采用粘结法，将条状BMC绝缘材料加热软化后嵌入轴承套（4）的环形凹槽中，条状BMC绝缘材料与环形凹槽的结合面以及条状BMC绝缘材料的两端结合端面用AB胶粘结，烘干、固化。

9.根据权利要求6所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构的制造方法，其特征在于：所述的绝缘垫（2）材料采用层压板3240。

10.根据权利要求7所述的一种应用BMC材料作绝缘层的新型轴承绝缘结构的制造方法，其特征在于：所述的浇注口（801）共4个环绕均布，所述的环形工装（8）位于环形凹槽一侧的外周面设有内凹的环形凹槽。