在近年來新造的電動車上，安裝了可變電壓、可變頻率控制的交流牽引電動機，這種交流牽引電動機具有重量輕、結構緊湊、高速運轉的特點，但為適應軸承高速旋轉和牽引電動機各部件溫度上升的特點，還必須解決原有鋼制軸承的“電蝕”危害，來提高軸承、潤滑脂的耐熱性和耐久性。

注：電蝕是旋轉中軸承內部有電流通過，穿過滾動接觸部位非常薄的油膜從而產生電火花，造成局部熔化的一種損傷。

圖1. 軸電流腐蝕現象via網絡

1　牽引電動機用絕緣軸承的基本要求

目前，解決電蝕的對策是設置旁通電路使電流流向軸承外部，或使軸承周圍絕緣以切斷電流，具體方法有:

(1)在牽引電動機主軸或機殼安裝接地裝置,使電流不經過軸承內部。

(2)使用絕緣軸承架或絕緣軸承。

從價格和可靠性方面來看，以絕緣軸承方式為主。

牽引電動機用絕緣軸承大致有三種，即: 樹脂覆膜軸承；混合陶瓷軸承；陶瓷噴鍍軸承。

①樹脂覆膜軸承

該種軸承目前應用較多的是PPS (聚苯硫醚)絕緣軸承，它的外圈外表面涂覆有PPS 絕緣樹脂，以防止軸承電蝕。優勢是電絕緣性能優異、價格低廉。劣勢在于這種軸承不宜用在軸承溫度急劇升高的機械，或對過盈量變化有嚴格要求的場合，因此多用于條件較寬松的電機中。

②混合陶瓷軸承

指軸承中僅有滾動體零件是由陶瓷材料制成，又稱混合式陶瓷球軸承，它是用工程陶瓷作為軸承材料，具有好的機械和熱性能，即：具有足夠的強度、剛度、硬度、斷裂性、抗沖擊力、耐高溫、抗氧化能力等一系列比金屬材料更好的性能，適用于做軸承的陶瓷材料主要有氮化硅( Si3N4 )、氧化鋯(ZrO2)、氧化鋁(Al2O3)。這三種陶瓷材料中，氮化硅綜合性能優越，己成為陶瓷軸承的首選材質。它的特點在于失效形式與軸承鋼一樣，是以有先兆的剝落方式出現。而氧化鋯、氧化鋁均以碎裂的失效形式出現。

圖2. 氧化鋯氮化硅混合陶瓷高溫軸承via網絡

③陶瓷噴涂軸承

是在軸承內環或外環上噴涂一層陶瓷絕緣涂層。陶瓷絕緣涂層采用等離子噴涂方法制備，然后采用封孔劑進行封孔處理。外環帶有涂層的軸承，主要用于中等尺寸軸承；內環帶有涂層的軸承，主要用于較大尺寸軸承或絕緣要求更高的場合。軸承的尺寸公差和精度符合ISO相關標準,與原型完全一致。其性能、尺寸、精度都和普通軸承一樣，可以直接進行替換。

牽引電動機用絕緣軸承除了一般軸承的要求外，還多了絕緣性能的要求。主要有:

(1)絕緣電阻穩定性(周圍溫度、濕度等變化引起的絕緣能力不得有明顯下降)。

(2)一定的機械強度(在壓、拔或掉落時不得有碎裂)。

(3)軸承旋轉性能。

(4)耐堿、清洗劑、煤油等的性能。

(5)與軸、軸承箱等的互換性等。

綜合條件來看，陶瓷軸承更為符合牽引電動機的實際應用。

2　牽引電動機用組合式陶瓷軸承的優越性

(1)在陶瓷軸承中,氮化硅陶瓷滾動體是電絕緣體。

在通直流電的情況下，無密封圈或防塵蓋的陶瓷軸承是一個絕緣體，其電阻值達數千兆歐姆；在高頻電流作用下，陶瓷軸承的陶瓷滾動體在內圈和外圈之間起絕緣作用。由于混合陶瓷軸承電容非常低,滾道接觸很小，滾動體直徑相對較大，氮化硅材料的介電常數相對較低等，即使電流的頻率為1 MHz 高頻環境下，其電阻值也在1 kΩ 以上。因此，陶瓷軸承對防止軸承電蝕損害非常有效，特別是在高頻電流情況下更是如此。

(2)陶瓷軸承比鋼制軸承的潤滑脂壽命長。

鋼制軸承在電流通過時，因電流放電產生的局部高溫會導致潤滑脂的添加劑和基油發生反應，使基油燃燒或炭化，潤滑脂會變硬、變黑，油脂迅速衰變。陶瓷軸承的潤滑脂雖然也會像普通軸承一樣出現惡化,但不會發生燒傷。通過對至燒損為止的旋轉時間進行對比，陶瓷軸承的潤滑脂壽命為鋼制軸承壽命的3~4倍。

(3)陶瓷軸承可以經受靜態振動下的潤滑不良。

在潤滑油粘度高、油膜形成很容易時，陶瓷軸承和鋼制軸承的壽命幾乎一樣；當潤滑油粘度低時，一般軸承的壽命很短。因為，此時滾動體與內外圈為同一種材質，相互很容易粘著，而使用不同種材料的陶瓷滾動體，由于缺少活性，對壽命的提高是有利的。

參考文獻：

《機車牽引電動機用陶瓷軸承》——朱愛華，朱成九，張衛華

《電機軸承陶瓷絕緣涂層的制備技術研究》——孫鑫

（來源：CERADIR先進陶瓷在線）