絶縁ベアリングの理解

ベアリングは機械設備の重要な中核部品です。主な機能は、機械の回転体を支持し、移動中の摩擦係数を低減し、回転精度を確保することです。その性能は、主要設備や主機械の品質、性能、信頼性に直接影響を及ぼし、機械設備の「心臓部」部品として称賛されることもあります。

私の国のベアリング産業は急速に発展しました。ベアリングの種類は少数から多数に増加し、製品の品質と技術レベルは低いものから高いものへと向上し、業界の規模は小さいものから大きいものへと成長しました。基本的に完全な製品範囲と比較的合理的な生産レイアウトを備えた専門的な生産システムが形成されました。

編集部：ベアリングはどんな材料で作られているかご存知ですか？

読者：私が覚えている限りでは、それらのほとんどは鋼鉄でできていて、ピカピカしていますよね？

編集部：そうですね。ベアリングは一般にベアリング鋼として知られる高炭素鋼 GCr15 で作られています。さらに、浸炭軸受鋼、ステンレス軸受鋼、耐高温軸受鋼、中炭素耐衝撃軸受鋼があり、現在最新の軸受材料はセラミックです。

読者: スチールベアリングを絶縁するにはどうすればいいでしょうか?

編集者：皆さんの疑問を解決するために、清華大学天津先進設備研究所複合材料製造・知能識別研究所が開発した絶縁ベアリングについてお話ししましょう。

絶縁ベアリングは、特殊なスプレープロセスを使用して、ベアリングの外面に高品質のコーティングをスプレーします。コーティングは基材との結合が強く、絶縁特性も優れています。誘導電流によるベアリングの電気腐食を回避し、電流によるグリース、転動体、軌道面の損傷を防ぎ、ベアリングの耐用年数を延ばすことができます。
ベアリングの電食を防止する対策は2つあります。 1 つは、モーター シャフトに接地装置 (シャント) を設置して、ベアリングに電流が流れないようにすることです。もう1つはベアリングを絶縁体にすることです。信頼性などの観点から、牽引モーターベアリングの電気腐食の問題に対する主な解決策は、絶縁ベアリング方式です。シャフト断熱やハウジング断熱などの他の断熱方法よりもコスト効率が高く、信頼性も高くなります。絶縁ベアリングの寸法と基本的な技術的特徴は非絶縁ベアリングと同じであるため、100% 互換性があります。モーター、発電機、特に可変周波数モーターに適しており、広く使用されています。

ベアリングを絶縁体にするにはどうすればいいですか？
清華大学の研究者らは2種類の異なる材料を選択し、プラズマ溶射プロセスを使用してベアリングを絶縁体にした。
方法1：酸化物や樹脂などの絶縁材をベアリング部品に吹き付けて絶縁ベアリングにする。
方法2：窒化物絶縁セラミックスを使用して絶縁ベアリングを作成する。

酸化物絶縁ベアリング

窒化物絶縁ベアリング

プラズマ溶射法で製造された絶縁ベアリングの利点:
1. 優れた接着強度 プラズマ溶射の高速性能により、ベアリング表面の接着強度が 30MPa 以上になり、コーティングの耐久性が確保されます。
2. 作業時の熱影響が小さい 特殊なプロセスパラメータを使用しているため、溶融粒子はリングの表面に噴霧されると急速に冷却されて固化し、ベアリング表面を約 100°C に保つことができ、ベアリングに対する高温による変形の影響を排除します。
3. 専門的なシーリング技術 スプレー後に、スプレー層の厚さの約 20% まで浸透できる専門的なフォローアップシーリング技術が使用されます。
①コーティング研削時に研削ホイールから落ちる研磨粒子がコーティングの細孔を汚染するのを防ぐ。
②コーティングの絶縁性能を確保する。
③コーティングの耐食性を向上させる。
④毛穴を密閉して酸化を防ぐ
⑤ コーティングの気密性を確保する。

絶縁方法の適用は、一般的にモーターの電源供給状態に応じて決定されます。大型の高電圧モーターや可変周波数電源で駆動されるモーターの場合、電源に含まれる高周波成分によりモーター軸電流が増加します。さらに、電気自動車、鉄道機関車の牽引モーター、風力タービンなどの特殊な動作条件では、対応する絶縁ソリューションを採用する必要があります。
科学技術の急速な発展に伴い、絶縁ベアリングの応用分野はますます広範囲になってきており、主な分野は電力産業、鉄道産業、機械・冶金産業、鉱山機械産業、石油化学産業などです。