导电密封件有助于减轻 ESD 风险

导电密封件是专门设计用于保持系统的机械完整性,同时在密封接口上建立可靠的电气连接的材料。该组件的主要目的是阻止杂质(包括污垢、湿气和气体)进入,同时保证电脉冲或电力的不间断流动。

它们在促进电气连接的同时确保安全密封的能力使其在众多领域中发挥着重要作用,从而提高了重要电子系统在要求苛刻和具有挑战性的应用中的可靠性和有效性。

在电动机和工业应用中,导电密封件在防止静电放电 ( ESD ) 方面发挥着重要作用。导电密封件有助于确保重要系统的可靠性、使用寿命和不间断运行。

特瑞堡是为各行业开发和生产密封解决方案的。该公司是工程聚合物解决方案的制造商和开发商,其密封、阻尼和保护多个行业的关键应用。在本次问答中,特瑞堡技术经理 Ciao Beraldo 解释了什么是导电密封材料、它们的需求以及在某些应用中不使用它们的影响。

电力电子报:什么是导电密封材料?

Ciao Beraldo:导电密封件和耐磨环是专门为两个目的之一而开发的。它们可以提供导电性,以确保运动部件之间可靠的电气连接。虽然不像铜片那样导电,但它们也可以将静电或其他来源产生的 ESD 通过密封件引导至地面。

PEN:为什么需要导电密封材料?

Beraldo:工业和航空航天应用中存在强大的电动机,其组件需要接地。然而,轴的旋转特性使得这些组件接地成为一项挑战,而且静电放电可能会沿着轴承传播并造成损坏。导电密封元件可以将运动部件接地,因为密封件就像运动部件之间的导体一样,消除了机械和系统中的火花或杂散电流。

根据密封件或耐磨环的设计,有效接地可能是恒定的,也可能取决于系统压力或侧载。

PEN:电位差的来源是什么?

Beraldo:在电动机轴中,电压会积聚并通过轴承移动到其他敏感的电动机部件中。这种过电压是由变频驱动器引起的电感应、电磁泄漏或高频循环电流引入电路中的。

在飞机上,坏的情况是飞机遭受雷击,但造成的创伤较小的是飞机飞行时发生的静电积聚。例如,起落架中的导电密封件将确保电力或静电的安全消散。

通过两个组件之间的间隙进行的电荷传输也可能是一个问题,会在电动机等机械和系统中引起火花或杂散电流。使用导电密封件或轴承通过在两个组件之间创建清晰的路径来使系统接地。

然而,有时需要有意向系统中的传感器发送信号或从系统中的传感器发送信号。这种信号传输可以通过利用导电密封件或轴承来实现,这些密封件或轴承将为信号创建一条清晰的路径,使系统制造商能够开发更复杂的系统,而无需添加电路。

如图 1 所示,通过两个组件之间的间隙传输的电荷可能会在机械和系统(例如电动机)中引起火花或杂散电流。这可能会导致硬件点蚀以及润滑剂或油脂碳化。相反,使用导电密封件或轴承可以通过在两个组件之间创建清晰的路径来使系统接地,从而避免腐蚀问题。

 

导电密封件有助于减轻 ESD 风险


图 1:使用导电 PTFE 保护敏感硬件设备(特瑞堡)

PEN:如果这些应用中不使用导电材料会发生什么?

Beraldo:缺乏导电密封材料不会导致灾难性故障。然而,通过轴承的放电传输会导致硬件点蚀和轴承润滑脂碳化,从而产生噪音和振动。这需要昂贵的维修,导致更换轴承的维护停机时间增加。使用正确的导电密封件初可以避免许多昂贵的维护和停机问题,如果需要维护,更换密封件比更换轴承更容易、更便宜。

PEN:还有哪些其他类型的导电密封解决方案可供选择?

Beraldo:特瑞堡的 Turcon MC1 和 MC2(图 2)是适合用作弹簧或 O 形环激励密封件的导电塑料材料。确实存在其他导电聚合物,例如主要用于静态应用的导电弹性体。还有导电注塑塑料材料,但到目前为止,它们的灵活性较低,不太适合密封目的和安装在封闭凹槽中。

旋转轴的行业标准是安装铜刷或轴接地环。接地环是一个周围带有金属电刷的夹式环。这些环可能成本高昂,而且并不总是解决方案,尤其是在尝试消散小型电机系统上的静电荷时。

PEN:Turcon MC1 和 MC2 有什么区别?

Beraldo: Turcon MC1 和 MC2 适用于不同导电率水平的应用。Turcon MC1 是一种中等填充材料,适用于需要中等到高电导率的动态应用。Turcon MC2 是一种高填充材料,适用于需要高导电性的动态应用,例如信号传输。客户测试确定了特定应用的功能组合(密封、摩擦和导电性)。

PEN:这些类型的材料是如何开发的?

Beraldo:聚四氟乙烯 (PTFE) 本质上是一种优异的绝缘体,但精心选择的添加剂可以在不牺牲该材料如此有用的特性的情况下提高导电性。

特瑞堡的研发团队测试了不同数量的不同类型的填料,直到找到能够实现正确导电率水平的合适配方。一旦对初始化合物感到满意,们就必须构建一个定制的专用测试装置,以证明材料在现实条件下的性能。

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