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絕大多數(shù)電機(jī)不防水，很大程度上是因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鳝h(huán)境不需要防水，防水材料在增加成本的同時(shí)也限制了整體性能，這些成本通常只對(duì)特定應(yīng)用領(lǐng)域有價(jià)值，如泵和流體處理、越野車(chē)和其他可能與電機(jī)接觸液體的應(yīng)用。由于水和溶劑的原因，運(yùn)動(dòng)控制部件經(jīng)常面臨腐蝕和失效的危險(xiǎn)，防水電機(jī)是解決水致電機(jī)故障問(wèn)題的關(guān)鍵部件。電機(jī)行業(yè)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的液體防護(hù)措施，稱(chēng)為IP防護(hù)等級(jí)，電力工程與電機(jī)制造商需要符合應(yīng)用規(guī)范要求。

最常見(jiàn)、最有效的電機(jī)防水方法

今天的防水電機(jī)能在海底30英尺以下工作，這是一個(gè)通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以“防水”命名，不是經(jīng)過(guò)改裝的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，而是真正的防水電機(jī)，它們能在深水環(huán)境下很好地工作——在各種工業(yè)和海洋環(huán)境中。電機(jī)配有冗余軸封、O型環(huán)、密封電纜饋通線路、壓力均衡和其他防水功能，這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)使電機(jī)能夠滿足設(shè)計(jì)工程師對(duì)電機(jī)的需求，即使長(zhǎng)時(shí)間暴露在大多數(shù)液體中或浸入其中，電機(jī)也不會(huì)出現(xiàn)故障。

在探索防水解決方案時(shí)，每種策略都提供不同程度的液體防護(hù)等級(jí)。例如，一些特殊情況下，只是防止飛濺的水，而另一些使完全淹沒(méi)電機(jī)，并且要達(dá)到特定的深度。許多防水方法將限制空氣流向電機(jī)，這將對(duì)電機(jī)的最大功率輸出產(chǎn)生負(fù)面影響。最常見(jiàn)、最有效的電機(jī)防水方法如下：

特殊外殼：用特殊外殼覆蓋電機(jī)是防止水損害的最常見(jiàn)方法之一，專(zhuān)門(mén)的外殼會(huì)很貴。

防水軸封：保護(hù)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件，尤其是軸和軸承，防水軸封為電機(jī)的內(nèi)部工作創(chuàng)造了一個(gè)封閉區(qū)域。

為什么普通的電機(jī)不能滿足這種防水需要？

盡管標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)是工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的支柱，同時(shí)，能以最低的成本提供可靠和準(zhǔn)確的定位，但它們的設(shè)計(jì)在濕度方面存在一些弱點(diǎn)。首先，標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的線圈用磁線纏繞，這是一種涂有搪瓷或絕緣層的實(shí)心銅線。雖然涂層工藝很好，但并不完美，而且清漆上總是有一些小針孔。當(dāng)這條磁線被卷繞成線圈時(shí)，任何兩個(gè)針孔都不太可能排成一行并“短路”。

通常，絕緣層提供的導(dǎo)線間距會(huì)阻止從一個(gè)針孔到下一個(gè)針孔的傳導(dǎo)。如果繞組之間水，也會(huì)促進(jìn)針孔到針孔的傳導(dǎo)。在這種情況下，來(lái)自電源的電流會(huì)迅速破壞電機(jī)繞組。高質(zhì)量的絕緣和浸漆工藝可以防止這一問(wèn)題，但大大增加了產(chǎn)品成本。

潮濕環(huán)境下，定子和轉(zhuǎn)子的材料極易腐蝕生銹

電機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子大多采用磁性鐵（硅鋼）制成，在潮濕的環(huán)境下極易腐蝕，同時(shí)，為了優(yōu)化扭矩，電機(jī)旋轉(zhuǎn)齒和非旋轉(zhuǎn)齒之間的間隙保持在0.05mm左右。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這些轉(zhuǎn)子齒槽會(huì)變熱，溫度通常高到足以將電機(jī)中的任何水變成蒸汽。蒸汽具有腐蝕性，因此轉(zhuǎn)子齒中的磁性鐵生銹的速度比平時(shí)快。一旦銹填滿了0.05mm的氣隙、轉(zhuǎn)子和定子輪齒開(kāi)始摩擦，這會(huì)消除電機(jī)的有效扭矩，并使磁性鐵松動(dòng)。

如果鐵銹是干的，它會(huì)形成磨砂粉，如果它是濕的，它會(huì)形成磨砂漿。一旦氧化物泥漿進(jìn)入電機(jī)軸承，作為磨料，軸承磨損加速，隨著軸承磨損，轉(zhuǎn)子的定心變得不太準(zhǔn)確，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)搖晃，最終撞擊定子。磁性鐵齒上的氧化層堆積和軸承精度的喪失，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在短短兩周內(nèi)出現(xiàn)故障。雖然可以用非腐蝕性金屬代替磁性鐵，但這種金屬將更貴，加工成本更高，電機(jī)性能將顯著降低。

電機(jī)的正確設(shè)計(jì)方法是嘗試防止?jié)駳膺M(jìn)入電機(jī)

標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)的設(shè)計(jì)并不是為了方便密封，它們的設(shè)計(jì)成本很低。防水電機(jī)的正確密封需要對(duì)電機(jī)零件進(jìn)行徹底的重新設(shè)計(jì)，從而增加制造成本。重新設(shè)計(jì)包括軸密封、O形密封圈、電纜饋通線路和前面提到的壓力均衡，以及其他結(jié)合在一起的特性。例如，標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)外殼由涂漆的冷軋鋼和/或鋁制成，防水電機(jī)的外部通常由不銹鋼制成，以防腐蝕。通向電機(jī)線圈的接線需要一個(gè)密封的饋通裝置，以防止水通過(guò)電纜導(dǎo)體滲入電機(jī)。

其他密封件設(shè)計(jì)，例如：電機(jī)后部的螺紋管塞設(shè)計(jì)，用于在電機(jī)連接完成后密封外殼，該塞還需裝有O形密封圈，電機(jī)軸本身配有冗余軸封，延長(zhǎng)使用壽命的附加功能包括雙重絕緣、涂層層壓和增壓配件。

結(jié)論以上的一些特性可以在標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)上找到，但正是這些特性的結(jié)合，才產(chǎn)生了具有性能優(yōu)異且使用壽命長(zhǎng)的防水電機(jī)。新型防水電機(jī)的存在以及它們所代表的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，讓電機(jī)能在充滿水的應(yīng)用中延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，在許多情況下，沒(méi)有這種類(lèi)型的電機(jī)，應(yīng)用是不可能實(shí)現(xiàn)的。

審核編輯 黃昊宇