洗衣板 - EMC相容性導致的軸承傷害

B0  2021年 01月07日 14:50


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分享在國外文獻上看到的說明。


現代常用的PWM切換控制方式的馬達電流驅動器在大瓦特數的馬達上有一個電磁相容性的議題, 就是有機會損害旋轉軸承導致不順, 噪音, 降低軸承壽命的可能性。

追根溯源要講到驅動器在高頻切換時的電壓升降其實非常急遽所謂的dV/dt很大,而馬達的轉子與定子基本上是互相沒有導通,但沒有導通的兩個物體存在著介電係數,因此在電路分析上形成了電容的效應(寄生電容, 雜散電容),當dV/dt大時,在轉子與定子間逐漸建立了電場(共模電壓),新馬達的軸承中注入的潤滑油脂基本上不導電,軸承剛好是阻抗較低的通路,因此在軸承的鋼珠流路上就有可能藉由放電效應而產生電流消耗掉定子與轉子間電容效果儲存來的電荷,這樣的放電有點類似EDM放電加工,會移除軸承鋼珠與流道的金屬材料導致原本平滑的流道變成凹凸不平,損害軸承的正常運轉。這樣的損傷有些像古時候洗衣服的工具,所以國外有人也戲稱為洗衣板效應。

通常使用這樣的變頻驅動技術驅動之馬達,在大瓦特數馬達軸承上,常見到如此的失效模式。


緩和這個現象的對策有幾種:

●好好的把馬達動力線加隔離網

●將馬達軸心接地

●軸承改用導電的油脂

●驅動器與馬達間的動力線加入dV/dt的濾波器(Edge filter)

●讓軸承絕緣


註1: 介電強度: 乃是材料的絕緣能力, 大致上可以理解為一個材質可以不導電而耐受的最大電壓。

註2: 圖片中為小型Edge Filter之一例.


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有關馬達隔離網也可以參考本論壇的下面這一篇Po文:

一條典型的馬達線的構造

http://www.imtf4.tw/topicdetail.php?t=324

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B1  2021年 01月07日 20:30


搞到出現洗衣板,威力也太強大了

現在有些驅動器或許已經有內建Edge filter了喔


B2  2021年 04月14日 10:00


受益良多,軸承的保護是很重要的,EMC—電磁相容性 要實現大範圍穩定性,必須在惡劣的環境中保持可靠。


原 PO - B3  2021年 04月20日 14:33


tycvs212, 歡迎多多上來論壇討論, 並不吝分享有關的話題喔.

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