La société Wafangdian Bearing Group Corporation (ci-après dénommée “ ZWZ ”) a récemment annoncé que son projet portant sur les “ roulements isolés haute performance pour moteurs électriques ” avait donné lieu à des résultats intermédiaires significatifs, permettant de surmonter avec succès les principaux obstacles techniques liés à la conception, à la fabrication et aux essais de ces roulements. Cette technologie a déjà été mise en œuvre dans des domaines tels que les moteurs de traction pour le transport ferroviaire, les éoliennes et les moteurs industriels à fréquence variable de grande puissance, assurant ainsi un approvisionnement autonome et maîtrisé en composants essentiels pour les équipements moteurs haut de gamme.
Dans les moteurs de forte puissance entraînés par des variateurs de fréquence (VFD), les courants d’arbre agissent comme un “ tueur invisible ” qui compromet systématiquement la fiabilité des équipements. Lorsqu’un moteur est alimenté par un VFD, l’asymétrie électromagnétique entre le stator et le rotor génère une tension d’arbre. Cette tension peut détruire le film lubrifiant à l’intérieur des roulements, donnant lieu à des courants d’arbre qui déclenchent des décharges électriques — des étincelles entre les éléments roulants et les surfaces des chemins de roulement —, ce qui entraîne une érosion électrique. De tels dommages réduisent considérablement la durée de vie des roulements et, dans les cas les plus graves, peuvent entraîner une panne rapide du moteur et des arrêts imprévus. Pour les équipements tels que les moteurs de traction dans les transports ferroviaires et les générateurs d’éoliennes — caractérisés par une puissance élevée, des vitesses de rotation élevées et de longues périodes de fonctionnement continu —, les exigences en matière de résistance des roulements à l’érosion électrique sont exceptionnellement strictes.
Depuis longtemps, le marché des roulements isolés hautement fiables est dominé par des entreprises étrangères. Lorsque les fabricants d'équipements nationaux s'approvisionnent en roulements de ce type, ils sont non seulement confrontés à des coûts élevés, mais également limités par des délais de livraison longs et l'instabilité de la chaîne d'approvisionnement. Grâce à cette dernière initiative technique, le groupe Wafangdian Bearing (ZWZ) vise à maîtriser l'ensemble de la chaîne de processus, de la formulation des matériaux aux essais du produit fini.
Selon Tang Hujiao, chef de projet, le principal défi technique lié aux roulements isolés réside dans les performances globales du revêtement : celui-ci doit offrir une résistance d’isolation suffisante tout en garantissant une excellente résistance à l’usure et une forte adhérence. En mettant au point une formule exclusive de revêtement céramique et en optimisant à la fois la trajectoire du pistolet de projection au plasma et la conception des gabarits d’usinage, l’équipe de R&D a obtenu un revêtement continu, uniforme et très dense à la surface de la bague extérieure du roulement. De plus, l’équipe a mis au point un procédé de rectification de haute précision et à faible risque de détérioration pour le revêtement isolant, surmontant ainsi efficacement le défi, commun à l’ensemble du secteur, de la formation de microfissures lors de l’usinage ultérieur. Ces avancées technologiques ont permis le passage des roulements isolés du laboratoire à la production en série.
Dans le domaine des essais et de l'évaluation de la durée de vie, le groupe Wafangdian Bearing (ZWZ) a été le premier en Chine à mettre au point un modèle de vieillissement accéléré pour les roulements isolés, basé sur la combinaison de contraintes électriques et mécaniques. Alors que les essais de durée de vie traditionnels ne prennent en compte que les charges mécaniques, les roulements isolés en fonctionnement réel sont soumis aux effets combinés de contraintes électriques et mécaniques, ce qui entraîne des mécanismes de défaillance plus complexes. L'équipement d'essais accélérés développé en interne par ZWZ permet de simuler les conditions de fonctionnement extrêmes auxquelles ces roulements sont confrontés en situation réelle ; en appliquant des charges électriques et mécaniques contrôlées avec précision, il permet de prédire avec exactitude la fin de la durée de vie d'un roulement. La mise au point de ce modèle fournit une base quantitative pour évaluer la fiabilité des roulements isolés et constitue une base de données pour les futures itérations du produit.
À l'heure actuelle, cette avancée technologique est mise en œuvre dans plusieurs domaines. Dans le secteur ferroviaire, des roulements isolés sont utilisés dans les moteurs de traction, ce qui contribue à réduire le risque de défaillance prématurée des roulements due aux courants d'arbre. Dans le secteur de l'éolien, les systèmes d'entraînement à fréquence variable des éoliennes de grande capacité imposent des exigences tout aussi strictes en matière d'isolation des roulements. Dans le domaine des moteurs industriels à fréquence variable de grande puissance, cette technologie offre une solution de fabrication nationale pour les moteurs haute tension utilisés dans des secteurs tels que la métallurgie, l'exploitation minière et la pétrochimie.
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