發(fā)明領(lǐng)域本公開大體涉及減少軸承內(nèi)的損壞性電能放電。具體而言，本公開涉及軸承，包括馬達(dá)軸承，其具有導(dǎo)電油脂，該油脂的組分足以降低在運(yùn)行期間發(fā)生的通過(guò)軸承進(jìn)行的放電中的能量—例如在由變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)中。相關(guān)技術(shù)描述馬達(dá)和其他電氣機(jī)械的電氣控制器可由于存儲(chǔ)在馬達(dá)電容中的靜電能量而在馬達(dá)軸上積聚電壓。當(dāng)馬達(dá)軸電壓超過(guò)軸承油脂的介電能力時(shí)，潛在的損壞性軸承電流會(huì)通過(guò)軸承放出。例如，幾w到數(shù)十mw范圍內(nèi)的變頻驅(qū)動(dòng)器(vfd)在全球范圍內(nèi)用于各種應(yīng)用，包括泵、風(fēng)扇、壓縮機(jī)等，以及運(yùn)動(dòng)控制和電氣化運(yùn)輸中的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。si基功率半導(dǎo)體開關(guān)器件已廣泛應(yīng)用于使用高dv/dt脈寬調(diào)制(pwm)逆變器的vfd中。高dv/dt?pwm逆變器輸出脈沖會(huì)對(duì)系統(tǒng)組件及其驅(qū)動(dòng)的機(jī)器產(chǎn)生不利影響，因?yàn)楣材?cm)電壓和軸電壓所產(chǎn)生的絕緣應(yīng)力和損壞性馬達(dá)軸承電流。因此，具體來(lái)說(shuō)，為了解決si基vfd中的軸承電流問(wèn)題，已經(jīng)提出了幾種緩解技術(shù)來(lái)防止軸承損壞，包括：濾波器、通過(guò)附加開關(guān)降低cm電壓、改進(jìn)調(diào)制策略、對(duì)軸承絕緣、以及使用電刷將轉(zhuǎn)子軸接地或電容耦聯(lián)分流。與傳統(tǒng)的si基電力電子器件相比，先進(jìn)的寬帶隙(wbg)gan和更常見的sic基馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)更高的開關(guān)頻率、效率和功率密度。從設(shè)備效率的角度來(lái)看，非常期望具有高dv/dt，以最大限度地減少與開關(guān)損耗相對(duì)應(yīng)的開啟/關(guān)閉時(shí)間。在幾百khz到mhz范圍內(nèi)的sic和gan器件的開關(guān)頻率以及電壓或電流變化的較高dv/dt和di/dt率(“變化率”)，帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，包括加劇cm電壓和dv/dt問(wèn)題。這就需要減少由軸承上的電壓引起的軸承過(guò)早故障。

背景技術(shù)：

0、發(fā)明背景

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開提供了一種用于可在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(例如用于馬達(dá)的變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))中使用的相關(guān)軸承的配制導(dǎo)電油脂，其配方足以降低導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸承支撐表面(例如內(nèi)座圈和外座圈)上發(fā)生損壞性電火花加工(“edm”)的電壓積聚，同時(shí)仍保持適合于在操作溫度下延長(zhǎng)軸承壽命的油脂組分。本發(fā)明油脂的較高電導(dǎo)率導(dǎo)致脈沖放電的閾值電壓降低，其從而降低每個(gè)脈沖中的能量釋放和由此產(chǎn)生的軸承溫度，避免軸承損壞。本公開還可以使用軸承健康狀態(tài)(soh)度量在si和sic逆變器兩者的給定的典型放電條件下提供軸承壽命預(yù)測(cè)模型。

2、本公開提供了一種軸承，包括：內(nèi)座圈；外座圈；以及導(dǎo)電油脂，該導(dǎo)電油脂至少設(shè)置在座圈之間，并且被配制成將內(nèi)座圈和外座圈之間的放電能量降低到等于或低于34納焦耳的值，其足以避免損壞內(nèi)座圈和外座圈。

3、本公開還提供了一種導(dǎo)電油脂，該導(dǎo)電油脂包括石墨烯納米片。

4、本公開還提供了一種包括軸承的馬達(dá)，該軸承包括導(dǎo)電油脂，該導(dǎo)電油脂被配制成將軸承的內(nèi)座圈和外座圈之間的放電能量降低到等于或低于34納焦耳的值，其足以避免損壞內(nèi)座圈和外座圈。

5、本公開提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括馬達(dá)和至少一個(gè)與馬達(dá)耦聯(lián)的裝置，其中，該裝置的至少一部分被配置為由馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，并且其中馬達(dá)包括軸承，該軸承包括導(dǎo)電油脂，該導(dǎo)電油脂被配制為將軸承的內(nèi)座圈和外座圈之間的放電能量降低到等于或低于34納焦耳的值，其足以避免損壞內(nèi)座圈和外座圈。

技術(shù)特征：

1.一種導(dǎo)電油脂，包括多元醇酯(poe)油和聚α烯烴(pao)油至少其中之一、至少一種炭黑和石墨導(dǎo)電增稠劑、至少一種非導(dǎo)電增稠劑、以及構(gòu)成0.1％重量至20％重量的石墨烯納米片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂，其中石墨烯納米片構(gòu)成5％重量至15％重量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂，其中所述導(dǎo)電油脂具有足以將金屬表面相對(duì)于另一金屬表面之間的滾動(dòng)的放電能量降低至等于或低于34納焦耳的值的電阻率值，其中所述表面之間具有油脂層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂，其中所述導(dǎo)電油脂配方成將放電能量降低至等于或低于17納焦耳的值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂，其中所述石墨烯納米片包含每克2至2000平方米的表面積。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電油脂，其中所述石墨烯納米片的表面積為每克500平方米。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂，其中所述導(dǎo)電油脂的運(yùn)動(dòng)粘度在40℃時(shí)為每秒30至125平方毫米。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂，其中所述導(dǎo)電油脂的體積電阻率為20至650ω*cm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂，其中所述導(dǎo)電油脂具有足以將金屬表面相對(duì)于另一金屬表面之間的滾動(dòng)的放電能量降低至等于或低于34納焦耳的值的電阻率值，其中所述表面之間具有導(dǎo)電油脂層。

10.一種軸承，包括權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電油脂。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸承，其中所述軸承包括：

12.一種電動(dòng)馬達(dá)，包括權(quán)利要求10的軸承。

13.一種系統(tǒng)，包括權(quán)利要求12的電動(dòng)馬達(dá)，并且還包括至少一個(gè)耦聯(lián)到所述馬達(dá)的裝置，其中所述裝置的至少一部分被配置為由所述馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種用于相關(guān)軸承的配制導(dǎo)電油脂，其可用于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，例如用于馬達(dá)的變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其配方足以降低會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸承支撐表面(例如內(nèi)座圈和外座圈)上發(fā)生損壞性電火花加工(“EDM”)的電壓積聚，同時(shí)仍保持適合于在操作溫度下延長(zhǎng)軸承壽命的油脂組分。本發(fā)明油脂的較高導(dǎo)電性導(dǎo)致脈沖放電的閾值電壓降低，這從而降低每個(gè)脈沖中的能量釋放和所產(chǎn)生的軸承溫度，避免軸承損壞。本公開還使用軸承健康狀態(tài)(SOH)度量在給定Si和SiC逆變器的典型放電條件下提供了一種軸承壽命預(yù)測(cè)模型。

技術(shù)研發(fā)人員：A·馮茹阿娜,A·約科奇,M·斯蒂芬斯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貝勒大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10