Минимальное сопротивление
Компания Freudenberg Sealing Technologies разработала новое поколение токопроводящих уплотнений, предназначенных для обеспечения прочного электрического соединения между корпусами и валами, предотвращая при этом повреждение подшипников, вызванное электричеством и электромагнитным излучением.
Во многих условиях эксплуатации валы, используемые в электрических трансмиссиях, электрически изолированы от их корпусов. Изоляция создается смазочными пленками в зонах контакта подшипника и уплотнений вала. Смазка необходима для обеспечения долгосрочной функциональности системы. Переменный ток и его электромагнитные поля вызывают изменения электрического потенциала между ротором и статором, и ротор становится заряженным. Ток может быть отведен только через заземленную систему, которая позволяет электричеству проходить от вала к корпусу. Если заземленного пути нет, ток течет в область наименьшего сопротивления - подшипник - и вызывает резкий разряд, когда электричество течет от внутреннего кольца к внешнему через подшипник. Разрядные вспышки вызывают ожоги поверхности и повреждение материала, что приводит к необратимому повреждению системы. Результат: контактные поверхности подшипника постоянно и систематически разрушаются, появляются шумы, и подшипник необходимо заменить, чтобы предотвратить отказ силового агрегата.
Обнаружение проводящего элемента
Как же избежать повреждений от электрического тока? Простое решение - создать прочный и надежный электрический контакт между валом и корпусом, который обеспечивает непрерывный поток электричества и предотвращает его чрезмерное накопление и внезапные разряды. Более сложная задача - найти элемент системы, который мог бы проводить ток через постоянный контакт как с корпусом, так и с валом. Как правило, уплотнения изготавливаются из изоляционных материалов и для этого не подходят.
В течение нескольких лет Freudenberg Sealing Technologies производит диск из электропроводящего нетканого материала в качестве серийного элемента системы. Преимущество: он прочно соединен с уплотнительным кольцом вала и почти не требует дополнительного места для установки. Электропроводность нетканого материала достигается за счет специальных волокон, заключенных в матрицу. Система уже много лет используется в серийных электромобилях и надежно предотвращает повреждение подшипников. Электрическое сопротивление при таком подходе уже находится на очень низком уровне, но специалисты по уплотнениям Freudenberg Sealing Technologies продолжают совершенствовать эту систему.
В новейших электрических силовых агрегатах плотность мощности продолжает расти, увеличивая ток, напряжение и разрушающие электромагнитные поля. Чтобы предложить надежное решение для этих ситуаций, компания Freudenberg Sealing Technologies сейчас разрабатывает новое поколение токопроводящих уплотнений. «Наша цель - добиться постоянных значений сопротивления в течение длительного периода эксплуатации - даже в неблагоприятных условиях», - сказал д-р Тим Лайхнер, ответственный за стратегическое продвижение продукта в Freudenberg Sealing Technologies.
Новая процедура динамического тестирования
Чтобы выполнить новые требования к уплотнениям в электрических трансмиссиях, Freudenberg Sealing Technologies разработала соответствующую процедуру испытаний для оценки и сравнения функционирования элементов рассеивания тока. Тесты на испытательном стенде показали, что статические измерения электрического сопротивления элементов не подходят для прогнозирования электропроводности при реальном динамическом использовании. Поэтому инженеры-разработчики в Германии разработали процедуру динамических испытаний, которая обеспечивает протекание переменного тока с частотами, характерными для автомобилей.
«Существует возможность сделать еще больше с токопроводящими уплотнениями», - сказал Франсуа Колино, отвечающий за разработку этой линейки продуктов в Freudenberg Sealing Technologies. «Высокая электрическая проводимость позволяет экранировать разрушающее электромагнитное излучение». В частности, выход вала из корпуса обычно является местом, где «непроницаемость» достигается с трудом. В этом месте на каждом электродвигателе есть уплотнение вала, которое может помочь справиться с защитой. Можно было бы совместить герметизацию масла и других сред с непроницаемостью для электромагнитного излучения - без необходимости добавления еще одного нетканого слоя. «Возможно, мы даже найдем совершенно новый электропроводящий уплотнительный материал. Мы работаем над этим», - сказал Колино.
