Le système de roulement est le système d'exploitation du moteur à aimant permanent. En cas de défaillance du système de roulement, celui-ci subit des défaillances courantes, telles qu'une détérioration prématurée et une rupture due à l'élévation de température. Les roulements sont des composants importants des moteurs à aimant permanent. Ils sont associés à d'autres pièces pour garantir la position relative du rotor du moteur dans les directions axiale et radiale.

Lorsqu'un système de roulements est défaillant, le phénomène précurseur est généralement le bruit ou l'élévation de température. Les défaillances mécaniques courantes se manifestent généralement d'abord par du bruit, puis par une augmentation progressive de la température, avant d'entraîner la détérioration des roulements des moteurs à aimants permanents. Le phénomène spécifique est une augmentation du bruit, et des problèmes plus graves peuvent survenir, tels que la rupture des roulements, le blocage de l'arbre, la surchauffe des enroulements, etc. Les principales causes de l'élévation de température et de la détérioration des roulements des moteurs à aimants permanents sont les suivantes.

1. Facteurs d’assemblage et d’utilisation.

Par exemple, lors du processus d'assemblage, le roulement lui-même peut être contaminé par un environnement défavorable, des impuretés peuvent se mélanger à l'huile de lubrification (ou à la graisse), le roulement peut subir des chocs lors de l'installation et des forces anormales peuvent être appliquées lors de l'installation. Tous ces facteurs peuvent entraîner des problèmes à court terme.

Pendant le stockage ou l'utilisation, si le moteur à aimant permanent est placé dans un environnement humide ou hostile, le roulement risque de rouiller, ce qui pourrait endommager gravement le système de roulement. Dans un tel environnement, il est préférable d'utiliser des roulements bien étanches pour éviter les pertes inutiles.

2. Le diamètre de l'arbre du roulement du moteur à aimant permanent ne correspond pas correctement.

Le roulement présente un jeu initial et un jeu de fonctionnement. Une fois le roulement installé, lorsque le moteur à aimant permanent fonctionne, le jeu du roulement du moteur correspond au jeu de fonctionnement. Le roulement ne peut fonctionner normalement que si le jeu de fonctionnement se situe dans la plage normale. En réalité, l'adaptation entre la bague intérieure du roulement et l'arbre, ainsi que celle entre la bague extérieure du roulement et la chambre de palier du couvercle d'extrémité (ou du manchon de roulement), influence directement le jeu de fonctionnement du roulement du moteur à aimant permanent.

3. Le stator et le rotor ne sont pas concentriques, ce qui entraîne une contrainte sur le roulement.

Lorsque le stator et le rotor d'un moteur à aimants permanents sont coaxiaux, le jeu axial du roulement est généralement relativement uniforme lorsque le moteur tourne. Si le stator et le rotor ne sont pas concentriques, leurs axes centraux ne coïncident pas, mais se croisent. Prenons l'exemple d'un moteur à aimants permanents horizontal : le rotor n'est pas parallèle à la surface de base, ce qui soumet les roulements aux deux extrémités à des forces externes du diamètre axial, ce qui entraîne un dysfonctionnement des roulements lorsque le moteur à aimants permanents est en fonctionnement.

4. Une bonne lubrification est la condition principale pour le fonctionnement normal des roulements de moteurs à aimants permanents.

1)La relation de correspondance entre l'effet de la graisse lubrifiante et les conditions de fonctionnement du moteur à aimant permanent.

Lors du choix d'une graisse lubrifiante pour moteurs à aimants permanents, il est nécessaire de la choisir en fonction de l'environnement de fonctionnement standard du moteur et de ses caractéristiques techniques. Les moteurs à aimants permanents fonctionnant dans des environnements spécifiques sont soumis à des conditions de fonctionnement relativement difficiles, telles que des températures élevées ou basses, etc.

Par temps extrêmement froid, les lubrifiants doivent résister aux basses températures. Par exemple, après avoir sorti le moteur à aimant permanent de l'entrepôt en hiver, celui-ci, à commande manuelle, ne pouvait plus tourner et émettait un bruit important à sa mise sous tension. Après examen, il s'est avéré que le lubrifiant sélectionné pour ce moteur ne répondait pas aux exigences.

Pour les moteurs à aimants permanents fonctionnant dans des environnements à haute température, tels que les moteurs à aimants permanents pour compresseurs d'air, notamment dans les régions méridionales où les températures sont élevées, la température de fonctionnement de la plupart de ces moteurs est supérieure à 40 degrés. Compte tenu de l'échauffement du moteur à aimants permanents, la température de son roulement sera très élevée. Une graisse lubrifiante ordinaire se dégradera et deviendra défectueuse à cause d'une température excessive, entraînant une perte d'huile de lubrification. Le roulement du moteur à aimants permanents étant non lubrifié, il surchauffera et sera endommagé très rapidement. Dans les cas plus graves, le bobinage brûlera sous l'effet d'un courant élevé et de températures élevées.

2) Augmentation de la température du roulement du moteur à aimant permanent causée par un excès de graisse lubrifiante.

Du point de vue de la conduction thermique, les roulements de moteurs à aimants permanents génèrent également de la chaleur pendant leur fonctionnement, et cette chaleur est évacuée par les pièces concernées. Un excès de graisse lubrifiante s'accumule dans la cavité interne du système de roulement, ce qui affecte la dissipation de l'énergie thermique. La chaleur est particulièrement importante pour les roulements de moteurs à aimants permanents dotés de cavités internes relativement grandes.

3) Conception raisonnable des pièces du système de roulement.

De nombreux fabricants de moteurs à aimants permanents ont amélioré la conception des pièces du système de roulement du moteur, notamment en améliorant le couvercle intérieur du roulement du moteur, le couvercle extérieur du roulement à rouleaux et la plaque déflectrice d'huile pour assurer une bonne circulation de la graisse pendant le fonctionnement du roulement à rouleaux, ce qui garantit non seulement la lubrification nécessaire du roulement à rouleaux, mais évite également le problème de résistance à la chaleur causé par un remplissage excessif de graisse.

4)Renouvellement régulier de la graisse lubrifiante.

Lorsque le moteur à aimant permanent fonctionne, la graisse lubrifiante doit être mise à jour en fonction de la fréquence d'utilisation et la graisse d'origine doit être nettoyée et remplacée par une graisse du même type.

5. L'entrefer entre le stator et le rotor du moteur à aimant permanent est irrégulier.

L'influence de l'entrefer entre le stator et le rotor d'un moteur à aimant permanent sur le rendement, les vibrations et l'échauffement est importante. Lorsque l'entrefer entre le stator et le rotor est irrégulier, le bruit électromagnétique basse fréquence émis par le moteur après sa mise sous tension est le symptôme le plus direct. L'endommagement du roulement du moteur est dû à l'attraction magnétique radiale, qui provoque son excentricité pendant le fonctionnement du moteur, ce qui entraîne son échauffement et sa détérioration.

6. La direction axiale des noyaux du stator et du rotor n'est pas alignée.

Lors de la fabrication, en raison d'erreurs de positionnement du noyau du stator ou du rotor et de la déflexion de ce dernier due au traitement thermique, une force axiale est générée pendant le fonctionnement du moteur à aimants permanents. Le roulement du moteur à aimants permanents fonctionne anormalement en raison de cette force axiale.

7. Courant d'arbre.

Ce phénomène est très nocif pour les moteurs à aimants permanents à fréquence variable, les moteurs à aimants permanents basse tension haute puissance et les moteurs à aimants permanents haute tension. La formation de courant d'arbre est due à la tension d'arbre. Pour éliminer ce danger, il est nécessaire de réduire efficacement la tension d'arbre dès la conception et la fabrication, ou de déconnecter la boucle de courant. Sans mesure, le courant d'arbre peut endommager gravement les roulements.

Lorsque ce n'est pas grave, le système de roulement est caractérisé par du bruit, puis le bruit augmente ; lorsque le courant de l'arbre est grave, le bruit du système de roulement change relativement rapidement et il y aura des marques évidentes en forme de planche à laver sur les bagues de roulement lors de l'inspection du démontage ; un gros problème accompagné du courant de l'arbre est la dégradation et la défaillance de la graisse, ce qui entraînera l'échauffement et la combustion du système de roulement dans un laps de temps relativement court.

8. Inclinaison de la fente du rotor.

La plupart des rotors de moteurs à aimants permanents présentent des encoches droites. Cependant, pour atteindre les performances d'un moteur à aimants permanents, il peut être nécessaire de réaliser une encoche oblique. Une forte inclinaison de l'encoche du rotor augmente l'attraction magnétique axiale du stator et du rotor, ce qui soumet le roulement à une force axiale anormale et à un échauffement.

9. Mauvaises conditions de dissipation de la chaleur.

Pour la plupart des petits moteurs à aimants permanents, le couvercle d'extrémité peut ne pas comporter de nervures de dissipation thermique. En revanche, pour les moteurs à aimants permanents de grande taille, ces nervures sont particulièrement importantes pour réguler la température du roulement. Pour certains petits moteurs à aimants permanents de plus grande capacité, la dissipation thermique du couvercle d'extrémité est améliorée afin d'optimiser la température du système de roulement.

10. Contrôle du système de roulement du moteur à aimant permanent vertical.

Si l'écart de taille ou la direction de l'assemblage lui-même est incorrect, le roulement du moteur à aimant permanent ne pourra pas fonctionner dans des conditions de travail normales, ce qui entraînera inévitablement un bruit de roulement et une augmentation de la température.

11. Les roulements chauffent dans des conditions de charge à grande vitesse.

Pour les moteurs à aimants permanents à grande vitesse avec de lourdes charges, des roulements à rouleaux de précision relativement élevée doivent être sélectionnés pour éviter les défaillances dues à une précision insuffisante des roulements à rouleaux.

Si la taille de l'élément roulant du roulement n'est pas uniforme, le roulement vibrera et s'usera en raison de la force incohérente exercée sur chaque élément roulant lorsque le moteur à aimant permanent fonctionne sous charge, provoquant la chute de copeaux métalliques, affectant le fonctionnement du roulement et aggravant les dommages au roulement.

Pour les moteurs à aimants permanents à grande vitesse, la structure même du moteur présente un diamètre d'arbre relativement petit, ce qui augmente considérablement le risque de déformation de l'arbre en fonctionnement. Par conséquent, des ajustements sont généralement apportés au matériau de l'arbre.

12. Le processus de chargement à chaud des gros roulements de moteurs à aimants permanents n'est pas adapté.

Pour les petits moteurs à aimants permanents, les roulements sont généralement pressés à froid, tandis que pour les moteurs à aimants permanents de moyenne et grande taille et les moteurs à aimants permanents haute tension, le chauffage des roulements est principalement utilisé. Il existe deux méthodes de chauffage : le chauffage à l'huile et le chauffage par induction. Un mauvais contrôle de la température peut entraîner une défaillance des roulements. Après un certain temps de fonctionnement du moteur à aimants permanents, des problèmes de bruit et d'échauffement peuvent survenir.

13. La chambre de roulement et le manchon de roulement du couvercle d'extrémité sont déformés et fissurés.

Les problèmes surviennent principalement sur les pièces forgées des moteurs à aimants permanents de moyenne et grande taille. Le couvercle d'extrémité étant une pièce typiquement en forme de plaque, il peut subir d'importantes déformations lors du forgeage et de la production. Certains moteurs à aimants permanents présentent des fissures dans la chambre de roulement pendant le stockage, ce qui provoque du bruit pendant le fonctionnement et peut même entraîner de graves problèmes de nettoyage de l'alésage.

Il existe encore des incertitudes concernant les systèmes de roulements. La méthode d'amélioration la plus efficace consiste à adapter les paramètres des roulements à ceux des moteurs à aimants permanents. Les règles de conception adaptées à la charge et aux caractéristiques de fonctionnement des moteurs à aimants permanents sont relativement complètes. Ces améliorations, relativement fines, peuvent réduire efficacement et significativement les problèmes des systèmes de roulements des moteurs à aimants permanents.

14. Avantages techniques d'Anhui Mingteng

Mingteng（https://www.mingtengmotor.com/）utilise une théorie de conception de moteur à aimant permanent moderne, un logiciel de conception professionnel et un programme de conception spécial de moteur à aimant permanent développé par nos soins pour simuler et calculer le champ électromagnétique, le champ de fluide, le champ de température, le champ de contrainte, etc. du moteur à aimant permanent, optimiser la structure du circuit magnétique, améliorer l'efficacité énergétique du moteur à aimant permanent et résoudre les difficultés de remplacement des roulements sur site des grands moteurs à aimant permanent et le problème de la démagnétisation des aimants permanents, garantissant fondamentalement l'utilisation fiable des moteurs à aimant permanent.

Les pièces forgées pour arbres sont généralement fabriquées en acier allié 35CrMo, 42CrMo et 45CrMo. Chaque lot d'arbres est soumis à des essais de traction, d'impact et de dureté, etc., conformément aux exigences des « Conditions techniques pour les arbres forgés ». Les roulements peuvent être importés de SKF ou de NSK selon les besoins.

Afin d'éviter que le courant d'arbre ne corrode les roulements, Mingteng adopte une conception isolante pour l'ensemble de roulements d'extrémité, permettant d'obtenir l'effet d'isolation des roulements, à un coût bien inférieur. Cela garantit la durée de vie normale des roulements des moteurs à aimants permanents.

Tous les rotors des moteurs synchrones à entraînement direct à aimants permanents de Mingteng bénéficient d'une structure de support spéciale, et le remplacement des roulements sur site est identique à celui des moteurs asynchrones à aimants permanents. Le remplacement et la maintenance ultérieurs des roulements permettent de réduire les coûts logistiques et le temps de maintenance, et de garantir la fiabilité de la production.

Droits d'auteur : Cet article est une réimpression du numéro public WeChat « Analyse de la technologie pratique des moteurs électriques », le lien original :

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