Die Wafangdian Bearing Group Corporation (im Folgenden als “ZWZ” bezeichnet) gab kürzlich bekannt, dass ihr Projekt “Hochleistungs-isolierte Lager für Elektromotoren” bedeutende Zwischenergebnisse erzielt hat und dabei zentrale technische Engpässe bei der Konstruktion, Fertigung und Prüfung solcher Lager erfolgreich überwunden wurden. Diese Technologie wurde bereits in Bereichen wie Traktionsmotoren für den Schienenverkehr, Windkraftanlagen und großen industriellen Frequenzumrichtermotoren eingesetzt und gewährleistet eine eigenständige und kontrollierbare Versorgung mit kritischen Komponenten für hochwertige Motorausrüstung.
In Hochleistungsmotoren, die von Frequenzumrichtern (VFDs) angetrieben werden, wirken Wellenströme wie ein “unsichtbarer Killer”, der die Zuverlässigkeit der Anlagen nachhaltig beeinträchtigt. Wenn ein Motor von einem Frequenzumrichter gespeist wird, erzeugt die elektromagnetische Asymmetrie zwischen Stator und Rotor eine Wellenspannung. Diese Spannung kann den Schmierfilm in den Lagern zerstören, wodurch Wellenströme entstehen, die elektrische Entladungen auslösen – Funkenbildung zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnoberflächen –, was zu elektrischer Erosion führt. Solche Schäden verkürzen die Lebensdauer der Lager drastisch und können in schweren Fällen zu einem raschen Motorausfall und ungeplanten Stillstandszeiten führen. Für Anlagen wie Traktionsmotoren im Schienenverkehr und Windkraftgeneratoren – die sich durch hohe Leistung, hohe Drehzahlen und lange Dauerbetriebszeiten auszeichnen – sind die Anforderungen an die Beständigkeit der Lager gegen elektrische Erosion außerordentlich hoch.
Lange Zeit wurde der Markt für hochzuverlässige, isolierte Lager von ausländischen Unternehmen dominiert. Wenn inländische Anlagenhersteller solche Lager beschaffen, sehen sie sich nicht nur mit hohen Kosten konfrontiert, sondern sind auch durch lange Lieferzeiten und Instabilität in der Lieferkette eingeschränkt. Mit dieser neuesten technischen Initiative strebt die Wafangdian Bearing Group (ZWZ) an, die gesamte Prozesskette zu beherrschen – von der Materialzusammensetzung bis zur Prüfung des Endprodukts.
Laut Projektleiter Tang Hujiao liegt die größte technische Herausforderung bei isolierten Lagern in der Gesamtleistung der Beschichtung: Sie muss eine ausreichende Isolationsfestigkeit gewährleisten und gleichzeitig eine hervorragende Verschleißfestigkeit sowie eine starke Haftung aufweisen. Durch die Entwicklung einer firmeneigenen Keramikbeschichtungsformel und die Optimierung sowohl der Bewegungsbahn der Plasmaspritzpistole als auch der Konstruktion der Spannvorrichtungen gelang es dem Forschungs- und Entwicklungsteam, eine durchgehende, gleichmäßige und hochdichte Beschichtung auf der Oberfläche des Außenrings des Lagers zu erzielen. Darüber hinaus entwickelte das Team ein hochpräzises, schonendes Schleifverfahren für die Isolierbeschichtung und überwand damit erfolgreich die branchenweite Herausforderung der Mikrorissbildung bei der anschließenden Bearbeitung. Diese technologischen Durchbrüche haben den Übergang von isolierten Lagern vom Labor in die Serienfertigung ermöglicht.
Im Bereich der Prüfung und Lebensdauerbewertung hat die Wafangdian Bearing Group (ZWZ) Pionierarbeit bei der Entwicklung eines Modells zur beschleunigten Lebensdauerprüfung für isolierte Lager geleistet, das auf einer Kombination aus elektrischer und mechanischer Beanspruchung basiert – eine Premiere in China. Während herkömmliche Lebensdauertests für Lager lediglich mechanische Belastungen berücksichtigen, sind isolierte Lager im tatsächlichen Betrieb den kombinierten Auswirkungen sowohl elektrischer als auch mechanischer Beanspruchungen ausgesetzt, was zu komplexeren Ausfallmechanismen führt. Die von ZWZ eigenständig entwickelte Anlage für beschleunigte Prüfungen kann die tatsächlichen, extremen Betriebsbedingungen simulieren, denen diese Lager ausgesetzt sind; durch die Anwendung präzise gesteuerter elektrischer und mechanischer Belastungen ermöglicht sie eine genaue Vorhersage des Endes der Lebensdauer eines Lagers. Die Erstellung dieses Modells liefert eine quantitative Grundlage für die Bewertung der Zuverlässigkeit isolierter Lager und dient als Datenbasis für zukünftige Produktiterationen.
Derzeit findet diese technologische Errungenschaft in verschiedenen Bereichen Anwendung. Im Schienenverkehr werden isolierte Lager in Traktionsmotoren eingesetzt, wodurch das Risiko eines vorzeitigen Lagerausfalls aufgrund von Wellenströmen verringert wird. Im Windkraftsektor stellen die Frequenzumrichtersysteme von Windkraftanlagen mit hoher Leistung ähnlich strenge Anforderungen an die Lagerisolierung. Im Bereich der großen industriellen Frequenzumrichtermotoren bietet diese Technologie eine im Inland hergestellte Lösung für Hochspannungsmotoren, die in Branchen wie der Metallurgie, dem Bergbau und der Petrochemie zum Einsatz kommen.
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