El sistema de rodamientos es el sistema operativo del motor de imán permanente. Cuando se produce una falla en el sistema de rodamientos, este sufre fallas comunes, como daños prematuros y rotura por aumento de temperatura. Los rodamientos son componentes importantes de los motores de imán permanente. Se combinan con otras piezas para garantizar la posición relativa del rotor del motor en las direcciones axial y radial.

Cuando falla el sistema de rodamientos, el fenómeno precursor suele ser ruido o aumento de temperatura. Las fallas mecánicas comunes suelen manifestarse primero con ruido, luego con un aumento gradual de la temperatura y finalmente con daños en los rodamientos de los motores de imanes permanentes. El fenómeno específico es el aumento del ruido y problemas aún más graves, como la rotura de los rodamientos, el atascamiento del eje y la quema del bobinado. Las principales causas del aumento de temperatura y los daños en los rodamientos de los motores de imanes permanentes son las siguientes.

1. Factores de montaje y uso.

Por ejemplo, durante el proceso de ensamblaje, el rodamiento puede contaminarse debido a un entorno inadecuado, pueden mezclarse impurezas en el aceite lubricante (o grasa), puede golpearse durante la instalación y pueden aplicarse fuerzas anormales durante la misma. Todo esto puede causar problemas con el rodamiento a corto plazo.

Durante el almacenamiento o uso, si el motor de imán permanente se coloca en un ambiente húmedo o adverso, es probable que el rodamiento del motor se oxide, causando graves daños al sistema de rodamientos. En este entorno, es recomendable utilizar rodamientos bien sellados para evitar pérdidas innecesarias.

2. El diámetro del eje del cojinete del motor de imán permanente no coincide correctamente.

El rodamiento tiene una holgura inicial y una holgura de funcionamiento. Tras su instalación, cuando el motor de imán permanente está en funcionamiento, la holgura del rodamiento del motor es la holgura de funcionamiento. El rodamiento solo puede funcionar con normalidad cuando la holgura de funcionamiento se encuentra dentro del rango normal. En realidad, la coincidencia entre el anillo interior del rodamiento y el eje, y entre el anillo exterior del rodamiento y la cámara del cojinete de la tapa (o manguito del rodamiento), afecta directamente la holgura de funcionamiento del rodamiento del motor de imán permanente.

3. El estator y el rotor no son concéntricos, lo que provoca que el cojinete se estrese.

Cuando el estator y el rotor de un motor de imán permanente son coaxiales, la holgura axial del rodamiento suele ser relativamente uniforme durante el funcionamiento del motor. Si el estator y el rotor no son concéntricos, las líneas centrales entre ambos no coinciden, sino que se intersecan. Por ejemplo, en un motor de imán permanente horizontal, el rotor no estará paralelo a la superficie de la base, lo que provocará que los rodamientos en ambos extremos se sometan a fuerzas externas del diámetro axial, lo que provocará un funcionamiento anormal de los rodamientos durante el funcionamiento del motor.

4.Una buena lubricación es la condición principal para el funcionamiento normal de los cojinetes del motor de imán permanente.

1)La relación entre el efecto de la grasa lubricante y las condiciones de funcionamiento del motor de imán permanente.

Al seleccionar la grasa lubricante para motores de imanes permanentes, es necesario hacerlo según el entorno de trabajo estándar y las condiciones técnicas del motor. En el caso de motores de imanes permanentes que operan en entornos especiales, el entorno de trabajo es relativamente duro, como entornos de alta o baja temperatura, etc.

En climas extremadamente fríos, los lubricantes deben ser resistentes a bajas temperaturas. Por ejemplo, tras sacar del almacén el motor de imán permanente en invierno, este, operado manualmente, no giraba y se producía un ruido evidente al encenderlo. Tras una revisión, se determinó que el lubricante seleccionado para el motor de imán permanente no cumplía con los requisitos.

En los motores de imanes permanentes que operan en entornos de alta temperatura, como los de compresores de aire, especialmente en la región sur con temperaturas más altas, la temperatura de funcionamiento de la mayoría de estos motores es superior a 40 grados. Considerando el aumento de temperatura del motor, la temperatura de su rodamiento será muy alta. La grasa lubricante común se degradará y fallará debido al exceso de temperatura, lo que provocará la pérdida de aceite lubricante del rodamiento. El rodamiento del motor de imanes permanentes no está lubricado, lo que provocará su calentamiento y daño en muy poco tiempo. En casos más graves, el devanado se quemará debido a la alta corriente y la alta temperatura.

2) Aumento de la temperatura del cojinete del motor de imán permanente causado por un exceso de grasa lubricante.

Desde la perspectiva de la conducción térmica, los rodamientos de motores de imanes permanentes también generan calor durante su funcionamiento, el cual se libera a través de las piezas relacionadas. Un exceso de grasa lubricante se acumula en la cavidad interna del sistema de rodamientos, lo que afecta la liberación de energía térmica. Especialmente en rodamientos de motores de imanes permanentes con cavidades internas relativamente grandes, el calor se agrava.

3) Diseño razonable de las piezas del sistema de cojinetes.

Muchos fabricantes de motores de imán permanente han realizado diseños mejorados para las piezas del sistema de cojinetes del motor, incluidas mejoras en la cubierta interior del cojinete del motor, la cubierta exterior del cojinete de rodadura y la placa deflectora de aceite para garantizar la circulación adecuada de la grasa durante el funcionamiento del cojinete de rodadura, lo que no solo garantiza la lubricación necesaria del cojinete de rodadura, sino que también evita el problema de resistencia al calor causado por el llenado excesivo de grasa.

4)Renovación periódica de la grasa lubricante.

Cuando el motor de imán permanente esté en funcionamiento, la grasa lubricante debe actualizarse según la frecuencia de uso, y la grasa original debe limpiarse y reemplazarse con grasa del mismo tipo.

5.El espacio de aire entre el estator y el rotor del motor de imán permanente es desigual.

La influencia del entrehierro entre el estator y el rotor del motor de imán permanente en la eficiencia, el ruido por vibración y el aumento de temperatura. Cuando el entrehierro entre el estator y el rotor del motor de imán permanente es desigual, la característica más evidente tras el arranque es el ruido electromagnético de baja frecuencia. El daño al rodamiento del motor se debe a la fuerza magnética radial, que provoca su excentricidad durante el funcionamiento del motor, lo que provoca su calentamiento y daño.

6.La dirección axial de los núcleos del estator y del rotor no están alineadas.

Durante el proceso de fabricación, debido a errores en el tamaño de posicionamiento del núcleo del estator o del rotor y a la deflexión del núcleo del rotor causada por el procesamiento térmico durante la fabricación del rotor, se genera una fuerza axial durante el funcionamiento del motor de imán permanente. El rodamiento del motor de imán permanente funciona de forma anormal debido a la fuerza axial.

7.Corriente del eje.

Es muy perjudicial para los motores de imanes permanentes de frecuencia variable, los motores de imanes permanentes de alta potencia y baja tensión, y los motores de imanes permanentes de alta tensión. La formación de corriente en el eje se debe al efecto de la tensión en el eje. Para eliminar los efectos perjudiciales de la corriente en el eje, es necesario reducir eficazmente la tensión en el eje desde el proceso de diseño y fabricación, o bien desconectar el bucle de corriente. Si no se toman medidas, la corriente en el eje causará daños devastadores al rodamiento.

Cuando no es grave, el sistema de cojinetes se caracteriza por el ruido, y luego el ruido aumenta; cuando la corriente del eje es grave, el ruido del sistema de cojinetes cambia relativamente rápido y habrá marcas obvias similares a tablas de lavar en los anillos del cojinete durante la inspección de desmontaje; un gran problema acompañado por la corriente del eje es la degradación y falla de la grasa, lo que hará que el sistema de cojinetes se caliente y se queme en un período de tiempo relativamente corto.

8.Inclinación de la ranura del rotor.

La mayoría de los rotores de motores de imanes permanentes tienen ranuras rectas, pero para cumplir con los indicadores de rendimiento de un motor de imanes permanentes, puede ser necesario convertir el rotor en una ranura oblicua. Cuando la inclinación de la ranura del rotor es grande, la fuerza de atracción magnética axial del estator y el rotor del motor de imanes permanentes aumenta, lo que provoca que el rodamiento se someta a una fuerza axial anormal y se caliente.

9. Malas condiciones de disipación del calor.

En la mayoría de los motores pequeños de imanes permanentes, la tapa del extremo puede no tener nervaduras de disipación de calor, pero en los motores de imanes permanentes de gran tamaño, estas nervaduras son especialmente importantes para controlar la temperatura del rodamiento. En algunos motores pequeños de imanes permanentes de mayor capacidad, se ha mejorado la disipación de calor de la tapa del extremo para optimizar aún más la temperatura del sistema de rodamientos.

10.Control del sistema de cojinetes de rodillos del motor de imán permanente vertical.

Si la desviación de tamaño o la dirección del conjunto en sí son incorrectas, el cojinete del motor de imán permanente no podrá funcionar en condiciones normales de trabajo, lo que inevitablemente provocará ruido en el cojinete y aumento de temperatura.

11.Los rodamientos se calientan en condiciones de carga de alta velocidad.

Para motores de imanes permanentes de alta velocidad con cargas pesadas, se deben seleccionar rodamientos de precisión relativamente alta para evitar fallas debido a la precisión insuficiente de los rodamientos.

Si el tamaño del elemento rodante del rodamiento no es uniforme, el rodamiento vibrará y se desgastará debido a la fuerza inconsistente en cada elemento rodante cuando el motor de imán permanente esté funcionando bajo carga, lo que provocará la caída de virutas de metal, lo que afectará el funcionamiento del rodamiento y agravará el daño al rodamiento.

En los motores de imanes permanentes de alta velocidad, la estructura del motor presenta un diámetro de eje relativamente pequeño, por lo que la probabilidad de deflexión del eje durante el funcionamiento es relativamente alta. Por lo tanto, en estos motores, se suelen realizar los ajustes necesarios en el material del eje.

12.El proceso de carga en caliente de cojinetes de motores de imán permanente grandes no es adecuado.

En los motores de imanes permanentes pequeños, los rodamientos se prensan generalmente en frío, mientras que en los motores de imanes permanentes medianos y grandes, así como en los de alto voltaje, se utiliza principalmente el calentamiento de los rodamientos. Existen dos métodos de calentamiento: el calentamiento por aceite y el calentamiento por inducción. Si el control de temperatura es deficiente, una temperatura excesivamente alta provocará un fallo en el rendimiento de los rodamientos. Tras un cierto tiempo de funcionamiento del motor de imanes permanentes, se producirán problemas de ruido y aumento de temperatura.

13.La cámara del cojinete de rodillos y el manguito del cojinete de la tapa del extremo están deformados y agrietados.

Los problemas se presentan principalmente en las piezas forjadas de motores de imanes permanentes medianos y grandes. Dado que la tapa del extremo es una pieza típica con forma de placa, puede sufrir una gran deformación durante los procesos de forjado y producción. Algunos motores de imanes permanentes presentan grietas en la cámara del rodamiento durante el almacenamiento, lo que provoca ruido durante su funcionamiento e incluso graves problemas de calidad en la limpieza del orificio.

Aún existen factores inciertos en el sistema de rodamientos. El método de mejora más eficaz consiste en ajustar razonablemente los parámetros de los rodamientos a los del motor de imanes permanentes. Las reglas de diseño de adaptación, basadas en la carga y las características de funcionamiento del motor de imanes permanentes, también están bastante completas. Estas mejoras, relativamente precisas, pueden reducir de forma eficaz y significativa los problemas del sistema de rodamientos del motor de imanes permanentes.

14. Ventajas técnicas de Anhui Mingteng

Mingteng(https://www.mingtengmotor.com/)utiliza la teoría de diseño de motores de imanes permanentes modernos, un software de diseño profesional y un programa de diseño especial de motores de imanes permanentes de desarrollo propio para simular y calcular el campo electromagnético, el campo de fluido, el campo de temperatura, el campo de tensión, etc. del motor de imán permanente, optimizar la estructura del circuito magnético, mejorar la eficiencia energética del motor de imán permanente y resolver las dificultades en el reemplazo de cojinetes en el sitio de los motores de imanes permanentes grandes y el problema de la desmagnetización de los imanes permanentes, asegurando fundamentalmente el uso confiable de motores de imanes permanentes.

Las piezas forjadas para ejes suelen estar hechas de acero aleado de 35CrMo, 42CrMo y 45CrMo. Cada lote de ejes se somete a ensayos de tracción, impacto y dureza, entre otros, según los requisitos de las "Condiciones Técnicas para Ejes Forjados". Los rodamientos pueden importarse de SKF o NSK según sea necesario.

Para evitar que la corriente del eje corroa el rodamiento, Mingteng adopta un diseño de aislamiento para el conjunto de rodamientos de cola, que logra el efecto de un rodamiento aislante, con un costo mucho menor. Esto garantiza la vida útil normal de los rodamientos del motor de imán permanente.

Todos los rotores de los motores síncronos de imanes permanentes de accionamiento directo de Mingteng cuentan con una estructura de soporte especial, y el reemplazo de rodamientos in situ es el mismo que el de los motores asíncronos de imanes permanentes. El reemplazo y el mantenimiento posterior de los rodamientos permiten ahorrar costos logísticos y tiempo de mantenimiento, y garantizan una mayor fiabilidad de la producción.

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