CN110187273A - 一种变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法，包括：采用变频驱动器控制交流电机，测量电机轴承上产生的共模电压V0；在电机端部安装轴承油膜耐压测试工装，利用恒压电源向轴承内外圈提供不同电压，测试轴承能够承受的最大电压V1；比较V1和V0的大小，初步判定此电机轴承电腐蚀的情况；使用所述轴承油膜耐压测试工装，进一步增加电机轴承电腐蚀耐久试验，更加准确评估电机是否有轴承电腐蚀风险。本发明针对轴承电腐蚀问题，一方面减少不必要的陶瓷球轴承、导电环结构，降低产品成本；另一方面降低了产品电机在市场上出现轴承腐蚀质量问题的风险，减少售后损失。

Description

一种变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法
技术领域
本发明涉及交流电机轴承领域，特别涉及一种变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法。
背景技术
当前市场上主流电驱动系统均采用脉宽调整（PWM）控制电机转速，这意味着会在电机轴承上通过电容感应产生共模电压。这些电压积累至大于轴承油脂的击穿电压时，它们就会在电机轴承中产生电弧，沿着电机轴承之间电阻最小的路径放电，引起轴承电腐蚀出现斑点和凹槽损失，进而导致轴承严重损害，电机异响。
工业电机权威标准美国NEMA MG1中第31.4.4.3节有提出，10至40伏峰值（或20至80伏峰峰值）的电容性轴电压可以引起电机轴承中发生放电；在IEEE112中第8.3章提出，滚动轴承的轴电压容许值约为300mV。
但是在新能源电驱动领域中对于电机发生电腐蚀的可能性评判方法是缺失的。新电机在设计试制过程中，是没法评估该电机是否存在轴承电流腐蚀风险的。而新能源电机由于前端与减速箱配合，并应用在汽车中，故不能参考工业电机使用易损耗、需定期更换的碳刷方案。所以现市场上大部分新能源驱动电机设计中，是不考虑轴电流失效问题，更多的是在市场上有轴电流腐蚀问题反馈后才进行整改。
新能源电机中发生轴承电腐蚀的现象并不是普遍的，与电机功率大小、驱动变频器质量等因素相关。所以为了防止电机产生电腐蚀，部分厂家会采用陶瓷器轴承、导电刷、导电环等方案解决，而大部分厂家则不进行任何方案处理，直到市场反馈后再进行整改。
发明内容
本发明目的是：提供一种变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法，旨在完善电机设计，评估出电机轴承腐蚀的风险，防止电腐蚀问题在市场端爆发。
本发明的技术方案是：
一种变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法，包括：
S1、采用变频驱动器控制交流电机，使电机能够在不同转速下稳速运转，测量电机轴承上产生的共模电压V0；
S2、在电机端部安装轴承油膜耐压测试工装，将轴承安装在工装上，交流电机带动轴承转动，在不同转速下，利用恒压电源向轴承内外圈提供不同电压，测试轴承能够承受的最大电压V1；
S3、比较V1和V0的大小，初步判定此电机轴承电腐蚀的情况，若V1>V0，则不会产生电腐蚀，若V1<V0，则会产生电腐蚀风险。
优选的，所述变频驱动器输入母线电压，上位机通过CAN盒控制变频控制器向交流电机输出三相驱动电流，使电机能够在不同转速下稳定运转。
优选的，所述电机轴承上的共模电压V0使用示波器测量，将示波器探头一端连接到电机壳体上，一端连接到电机转轴上；测试电机运转稳定后，不同转速下，示波器输出电机轴承两端的电压波形以及最大值、最小值、均方根、峰峰值信息，电压波形均方根值即为共模电压V0。
优选的，所述轴承油膜耐压测试工装包括对托工装，所述对托工装两端分别安装有电机连接法兰盘和轴承连接法兰盘，交流电机端部安装电机连接法兰盘，被测轴承外圈固定在金属轴承钢套中，金属轴承钢套嵌在轴承连接法兰盘内；被测轴承内圈通过绝缘联轴器与电机花键连接。
优选的，所述交流电机提供转速，通过绝缘联轴器带动被测轴承转动。
优选的，所述被测轴承在不同转速下，通过恒压电源的正负极向被测轴承内外圈提供不同电压，测试被测轴承击穿情况，记录轴承能够承受的最大电压V1。
优选的，在V1>V0的基础上，使用所述轴承油膜耐压测试工装，进一步增加电机轴承电腐蚀耐久试验，更加准确评估电机是否有轴承电腐蚀风险。
本发明的优点是：
本发明针对轴承电腐蚀问题，提出变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法，一方面减少不必要的陶瓷球轴承、导电环结构，降低产品成本；另一方面降低了产品电机在市场上出现轴承腐蚀质量问题的风险，减少售后损失。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的轴承电腐蚀风险的测试方法的流程图；
图2为本发明的测试轴承共模电压V0的装置原理图；
图3为测试轴承共模电压V0的示波器输出示意图；
图4为本发明的测试轴承能够承受的最大电压V1的装置原理图；
图5为本发明的轴承油膜耐压测试工装的原理图。
具体实施方式
电机未工作时，由于转子重力作用，使得轴承的内圈外圈通过滚子接触，此时轴承油膜阻值为0，电机转子与定子导通。电机工作时，转子内圈和滚子高速旋转，在离心力的作用下，轴承油脂在内圈和外圈之间形成油膜，此时轴承阻值为∞，电机转子和定子绝缘。采用变频驱动器运行的交流电，利用脉宽调制（PWM）控制电机转速，这意味着会在电机轴承上通过电容感应产生共模电压。
如图1所示，本发明的变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法，包括：
S1、采用变频驱动器控制交流电机，使电机能够在不同转速下稳速运转，测量电机轴承上产生的共模电压V0；
S2、在电机端部安装轴承油膜耐压测试工装，将轴承安装在工装上，交流电机带动轴承转动，在不同转速下，利用恒压电源向轴承内外圈提供不同电压，测试轴承能够承受的最大电压V1；
S3、比较V1和V0的大小，初步判定此电机轴承电腐蚀的情况，若V1>V0，则不会产生电腐蚀，若V1<V0，则会产生电腐蚀风险。
S4、在V1>V0的基础上，使用所述轴承油膜耐压测试工装，进一步增加电机轴承电腐蚀耐久试验，更加准确评估电机是否有轴承电腐蚀风险。
如图2所示，步骤S1中，采用变频驱动器控制交流电机，所述变频驱动器输入母线电压，上位机通过CAN盒控制变频控制器向交流电机输出三相驱动电流，使电机能够在不同转速下稳定运转。所述电机轴承上的共模电压V0使用示波器测量，将示波器探头一端连接到电机壳体上，一端连接到电机转轴上；测试电机运转稳定后，不同转速下，示波器输出电机轴承两端的电压波形以及最大值、最小值、均方根、峰峰值信息，如图3所示，电压波形均方根值即为共模电压V0。
如图4所示，步骤S2中，测试轴承能够承受的最大电压V1，在图2测试轴承共模电压的装置基础上进行了调整，在电机端部安装轴承油膜耐压测试工装，如图5所示，所述轴承油膜耐压测试工装包括对托工装7，所述对托工装7两端分别安装有电机连接法兰盘2和绝缘的轴承连接法兰盘4，交流电机1端部安装电机连接法兰盘2，被测轴承6外圈固定在金属轴承钢套5中，金属轴承钢套5嵌在轴承连接法兰盘4内；被测轴承6内圈通过绝缘联轴器3与电机花键连接。本工装使得被测轴承远离电机，且利用绝缘联轴器3使被测轴承免于交流电机的电磁影响，能过够更准确的测量轴承能够承受的最大电压V1。
所述交流电机1提供转速，通过绝缘联轴器3带动被测轴承6转动。所述被测轴承6在不同转速下，通过恒压电源的正负极向被测轴承内外圈提供不同电压，测试被测6轴承击穿情况，记录轴承能够承受的最大电压V1。再比较V1和V0的大小可初步判定此电机轴电流腐蚀的情况。在V1>V0的基础上，使用所述轴承油膜耐压测试工装，进一步增加电机轴承电腐蚀耐久试验，更加准确评估电机是否有轴承电腐蚀风险。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种变频控制交流电机的轴承电腐蚀风险的测试方法，其特征在于，包括：
S1、采用变频驱动器控制交流电机，使电机能够在不同转速下稳速运转，测量电机轴承上产生的共模电压V0；
S2、在电机端部安装轴承油膜耐压测试工装，将轴承安装在工装上，交流电机带动轴承转动，在不同转速下，利用恒压电源向轴承内外圈提供不同电压，测试轴承能够承受的最大电压V1；
S3、比较V1和V0的大小，初步判定此电机轴承电腐蚀的情况，若V1>V0，则不会产生电腐蚀，若V1<V0，则会产生电腐蚀风险。
2.根据权利要求1所述的轴承电腐蚀风险的测试方法，其特征在于，所述变频驱动器输入母线电压，上位机通过CAN盒控制变频控制器向交流电机输出三相驱动电流，使电机能够在不同转速下稳定运转。
3.根据权利要求2所述的轴承电腐蚀风险的测试方法，其特征在于，所述电机轴承上的共模电压V0使用示波器测量，将示波器探头一端连接到电机壳体上，一端连接到电机转轴上；测试电机运转稳定后，不同转速下，示波器输出电机轴承两端的电压波形以及最大值、最小值、均方根、峰峰值信息，电压波形均分根值即为共模电压V0。
4.根据权利要求3所述的轴承电腐蚀风险的测试方法，其特征在于，所述轴承油膜耐压测试工装包括对托工装，所述对托工装两端分别安装有电机连接法兰盘和轴承连接法兰盘，交流电机端部安装电机连接法兰盘，被测轴承外圈固定在金属轴承钢套中，金属轴承钢套嵌在轴承连接法兰盘内；被测轴承内圈通过绝缘联轴器与电机花键连接。
5.根据权利要求4所述的轴承电腐蚀风险的测试方法，其特征在于，所述交流电机提供转速，通过绝缘联轴器带动被测轴承转动。
6.根据权利要求5所述的轴承电腐蚀风险的测试方法，其特征在于，所述被测轴承在不同转速下，通过恒压电源的正负极向被测轴承内外圈提供不同电压，测试被测轴承击穿情况，记录轴承能够承受的最大电压V1。
7.根据权利要求5所述的轴承电腐蚀风险的测试方法，其特征在于，在V1>V0的基础上，使用所述轴承油膜耐压测试工装，进一步增加电机轴承电腐蚀耐久试验，更加准确评估电机是否有轴承电腐蚀风险。
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