Page 150 - 《摩擦学学报》2021年第3期
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第 3 期 夏延秋, 等: 轴电流作用下电机轴承润滑脂研究进展 439
Outer ring Insulation
coating Outer ring
Oil film
Rolling Rolling Oil film
element element
Inner ring Inner ring
Fig. 4 Schematic diagram of bearing insulation and non insulation
图 4 轴承绝缘与非绝缘示意图
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大强等对轴承提出内圈绝缘、外圈绝缘和滚动体绝缘 点损伤，还发现了波纹状损伤；Biswas等 的研究表明
3种绝缘方式，并指出永磁电机轴承内径和外径表面 轴电压即使水平较低，也可以积累足够的电荷，使润
形状不规则，不适合采用内、外圈喷涂绝缘层，应该选 滑脂分解，在轴承表面形成电蚀损伤；Prashad [13-14] 发
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用陶瓷滚动体混合轴承实现轴承绝缘的要求 ；刘瑞 现当轴电压低于轴承阈值电压时，会形成局部电流引
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芳等 研究了轴承绝缘可以抑制双馈异步发电机高频 起润滑油脂分解，甚至碳化；而当轴电压高于阈值电
轴电压和轴电流；Muetze等 根据等效电路的参数由 压时，轴电流会突然增加，引起电弧侵蚀、加速润滑油
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涡流导出模型计算获得最小绝缘层厚度的方法，获得 脂失效，形成电蚀损伤；Tischmacher等 在轴承测试
最佳的绝缘效果. 但由于绝缘增加了轴承成本，因此 平台上的试验表明，润滑脂的导电性、外加电压的高
非重要电机轴承，采用绝缘轴承的电机并不多. Peng 低、轴承温度的变化、振动情况和轴承转速均影响油
等 发现可以通过改变纯电动汽车的永磁电机分数槽 膜厚度及能否击穿；Prashad 通过测试润滑脂阻抗变
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结构来抑制轴电流；Adabi等 结合仿真和数学分析， 化来确定轴承轨道产生的热量和瞬时温升，并以此估
通过优化电路中电压的脉宽调制抑制轴电压；Prudhom 算波纹损伤程度；Romanenko等 [16-17] 考察了几种典型
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等 利用时频变换分析轴电流对电机振动数据的影 润滑脂在电流作用下引起降解时，润滑脂的介电强度
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响，提供了一种检测轴电流的方法；Wang等 采用人 和化学成分的变化，解释了损伤成因：在轴电流作用
工智能算法预测风电机轴电流引起的电蚀损伤. 很多 下，润滑脂中稠化剂分解成酸和醇并形成水合物，因
学者通过采用绝缘方法、分析现象、改善电机结构、优 添加剂分解而失去润滑作用，因而导致轴承表面失去
化参数、加强检测手段、电腐蚀预测等方面的工作，为 防护，此时若能够及时补充新的润滑脂，则轴电流暂
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解决电腐蚀提供了有益的方法与思路. 时消失；Joshi等 的试验结果显示，润滑脂加入极压
2.2 轴电流作用下的润滑失效 抗磨添加剂后可以提高导电性，影响击穿电压；日本
轴承多采用脂润滑，润滑脂在滚动体表面形成油 岩松宏树等在已公开的发明专利“润滑脂组合物及轴
膜，把滚动体与滚动轨道隔开，降低接触表面的摩擦 承(公开号：CN103131526B)”中，介绍了通过在轴承润
和磨损、噪声和轴承温升，延长了轴承的疲劳寿命. 此 滑脂中添加二硫化钨和钨粉末(平均粒径为0.5~5.0 μm)
外，润滑脂还可防止外部的灰尘等异物进入轴承内 来增加润滑脂的导电性，成功地消除了轴承在使用过
部，起到一定的密封防尘作用. 对于电机轴承，由于轴 程中产生的静电.
电流的存在，润滑脂的选择上就要考虑润滑脂的防电 Prashad 的研究发现，电流的流动取决于轴承阻
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腐蚀性能，同时润滑脂也是保证轴承不损伤的最后一 抗、润滑脂的电阻率、油膜厚度和轴电压，当选用低电
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道屏障. 阻率(10 Ω·cm)的润滑脂时，在电场作用下轴承表面
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Miliani 指出电动汽车、铁路机车电动轴承存在 将会出现电蚀损伤，当选用高电阻率(10 Ω·cm)润滑
的轴电流问题严重影响轴承寿命；Prashad等 观察到 脂时，则没有产生电蚀损伤；进一步研究还发现，当高
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当轴电流通过轴承时，破坏了油膜稳定和润滑脂的物 电阻润滑脂表面累积电荷超过阈值时，接触表面会突
理化学性能，不仅在轴颈和轴瓦上出现电弧放电的麻 然放电，电流通过接触表面时也会引起轴承损伤，这
