淺談溫度對電動(dòng)機(jī)可靠性的影響——高低溫電機(jī)本地化廠家定制服務(wù)
淺談溫度對電動(dòng)機(jī)可靠性的影響
[摘 要]驅(qū)動(dòng)控制元件、 繞組絕緣、 軸承的失效是電動(dòng)機(jī)的失效主要形式， 溫度是
影響電動(dòng)機(jī)壽命的主要因素， 掌握和了解溫度對電動(dòng)機(jī)壽命的影響， 是制定電動(dòng)機(jī)
可靠性試驗(yàn)方案的基礎(chǔ)， 也是電動(dòng)機(jī)可靠性設(shè)計(jì)的依據(jù)， 具有重要的意義。 本文重
點(diǎn)討論了溫度對電動(dòng)機(jī)壽命的影響， 并給出相應(yīng)數(shù)據(jù)和曲線。
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[關(guān)鍵詞]溫度； 電動(dòng)機(jī)； 可靠性
中圖分類號(hào)： TM359 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1009-914X（2015）21-0004-01
一、 電動(dòng)機(jī)可靠性的概念
作為驅(qū)動(dòng)控制元件的電動(dòng)機(jī)， 在國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天， 使用領(lǐng)域越來越廣
泛， 同時(shí)各行業(yè)對電動(dòng)機(jī)可靠性及壽命提出了 更高的要求， 電動(dòng)機(jī)可靠性不亞于電
動(dòng)機(jī)效率、 功率因素， 對經(jīng)濟(jì)發(fā)表影響重大， 深受電動(dòng)機(jī)制造廠和用戶的重視， 研
究電動(dòng)機(jī)可靠性， 不僅要通過概率論、 數(shù)理統(tǒng)計(jì)和可靠性理論進(jìn)行分析， 從大量試
驗(yàn)數(shù)據(jù)中找出規(guī)律， 同時(shí)還需要進(jìn)行大量試驗(yàn)研究。 構(gòu)成電動(dòng)機(jī)任何一個(gè)部件的失
效都將造成電動(dòng)機(jī)的失效， 因此， 其可靠性的基本模型為串聯(lián)模型， 其可靠度計(jì)算
公式為
R（t） =R1（t） *R2（t） *……Rn（t） （1）
式中 Rn（t） ……第 n 部件的可靠度， 是時(shí)間的函數(shù)。
電動(dòng)機(jī)在整個(gè)壽命期內(nèi)， 通常可分為 3 個(gè)階段， 第一階段為磨合階段， 即早期
失郊階段， 失效率隨時(shí)間迅速下降， 這一階段通常在出廠前的試驗(yàn)中就被踢除； 第
二階段為偶然失效期， 失效率基本不變， 是最重要的階段， 第一階段的可靠性是電
動(dòng)機(jī)廠商和用戶最為關(guān)心的； 第三階段為耗損階段， 電動(dòng)機(jī)使用到一定程度后， 由
于軸承磨損， 絕緣和電子元件的老化， 其失效率隨時(shí)間迅速上升。
對于第二階段， 通常將失效率看作常數(shù)， 這時(shí)電動(dòng)機(jī)壽命服從指數(shù)分布， 各單
元的可靠度為電機(jī)可靠度為
在一些可靠性設(shè)計(jì)手冊中， 都給出了 λoi、 Ki、 Di 的參考值。
溫度對電機(jī)失效率和壽命有著顯著影響， 圖 1 給出了電機(jī)平均壽命隨溫度的變
化規(guī)律， 圖 2 為失效率與溫度的關(guān)系曲線。
二、 溫度對電機(jī)絕緣的影響
溫度對電機(jī)絕緣壽命有顯著影響。 高溫將加快絕緣材料的物理變化和化學(xué)反應(yīng)
的速度， 促進(jìn)絕緣老化。 溫度對絕緣壽命的影響一般通過大量的實(shí)驗(yàn)獲取有關(guān)數(shù)據(jù)，
然后用統(tǒng)計(jì)的方式得出其失效規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)公式。
通過大量研究， 曾經(jīng)得出了 A 級(jí)絕緣的 8 度規(guī)律， B 級(jí)絕緣的 10 度規(guī)律， H
級(jí)絕緣的 18 度規(guī)律。 即對于 A、 B、 H 級(jí)絕緣， 溫度每升高 8 度、 10 度、 18 度，
絕緣壽命將降低一半。
三、 溫度對軸承壽命的影響
有關(guān)zj指出， 軸承徑向力增加一倍， 壽命降低 10 倍； 而精度降低一級(jí)， 壽命
降低一倍。 軸承手冊也給出了軸承壽命的計(jì)算公式：
以上只考慮了軸承的疲勞壽命， 事實(shí)上， 溫度與軸承壽命密切相關(guān)。 溫度升高
將使軸承性能惡化、 油脂流失、 震動(dòng)和噪音增大， 加劇了軸承磨損和材料退化， 軸
承壽命明顯縮短。 因此在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)， 應(yīng)根據(jù)其環(huán)境工作溫度及用戶對電機(jī)壽命的
要求選用合適的軸承， 限制軸承的極限運(yùn)行溫度。 對于一些重要場合， 需安裝軸承
溫度檢測裝置， 以保證軸承長期可靠運(yùn)行。 圖 3 給出了額定轉(zhuǎn)速 6000rpm， 25w 的
他勵(lì)直流電機(jī)滾珠軸承壽命隨溫度變化曲線， 其中虛線為非周期性實(shí)驗(yàn)曲線， 實(shí)線
為周期性實(shí)驗(yàn)曲線。 圖 4 為額定轉(zhuǎn)速 6000rpm， 10w 的永磁直流電機(jī)滾珠軸承壽命
隨溫度變化曲線。
四、 溫度對驅(qū)動(dòng)控制線路可靠性的影響
溫度對電子元器件失效的加速作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1） 加速了元器件不同材料接觸面間的性能惡化；
（2） 加速了封裝材料中有機(jī)物的老化， 使絕緣性能和防護(hù)性能惡化；
（3） 粘接焊料在高溫下加速氧化， 熱阻增大；
（4） 加速了元器件內(nèi)部金屬導(dǎo)電材料的疲勞損壞。
電機(jī)種類繁多， 有許多電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制線路構(gòu)成電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)， 是不可分割的
整體。 因此， 電動(dòng)機(jī)可靠性與其驅(qū)動(dòng)控制線路的可靠性密切相關(guān)。 電磁元件受溫度
影響較小， 性能較穩(wěn)定， 因此對要求高可靠性、 長壽命或環(huán)境條件較惡劣的場合，
電動(dòng)機(jī)的位置檢測元件大多采用電磁元件而不用霍爾元件。
五、 結(jié)束語
繞組絕緣、 軸承和驅(qū)動(dòng)控制元件的失效是電動(dòng)機(jī)的主要失效形式。 溫度是影響
電動(dòng)機(jī)可靠性和壽命的主要因素。 了解溫度對繞組絕緣、 軸承和驅(qū)動(dòng)控制元件可靠
性的影響是制定電機(jī)可靠性和加速壽命試驗(yàn)方案的基礎(chǔ)， 也是電動(dòng)機(jī)可靠性設(shè)計(jì)的
依據(jù)， 利用發(fā)達(dá)國家在電機(jī)可靠性方面的研究成果， 對電動(dòng)機(jī)可靠性工作開展深入
的探討， 將會(huì)逐步提高電動(dòng)機(jī)的可靠性水平。
