淺談溫度對電動機(jī)可靠性的影響——高低溫電機(jī)本地化廠家定制服務(wù)
淺談溫度對電動機(jī)可靠性的影響
[摘 要]驅(qū)動控制元件、 繞組絕緣、 軸承的失效是電動機(jī)的失效主要形式， 溫度是
影響電動機(jī)壽命的主要因素， 掌握和了解溫度對電動機(jī)壽命的影響， 是制定電動機(jī)
可靠性試驗(yàn)方案的基礎(chǔ)， 也是電動機(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； 電動機(jī)； 可靠性
中圖分類號： TM359 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1009-914X（2015）21-0004-01
一、 電動機(jī)可靠性的概念
作為驅(qū)動控制元件的電動機(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)對電動機(jī)可靠性及壽命提出了 更高的要求， 電動機(jī)可靠性不亞于電
動機(jī)效率、 功率因素， 對經(jīng)濟(jì)發(fā)表影響重大， 深受電動機(jī)制造廠和用戶的重視， 研
究電動機(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)成電動機(jī)任何一個(gè)部件的失
效都將造成電動機(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)。
電動機(jī)在整個(gè)壽命期內(nèi)， 通?？煞譃?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
動機(jī)廠商和用戶最為關(guān)心的； 第三階段為耗損階段， 電動機(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 級絕緣的 8 度規(guī)律， B 級絕緣的 10 度規(guī)律， H
級絕緣的 18 度規(guī)律。 即對于 A、 B、 H 級絕緣， 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， 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， 有許多電動機(jī)與驅(qū)動控制線路構(gòu)成電動機(jī)系統(tǒng)， 是不可分割的
整體。 因此， 電動機(jī)可靠性與其驅(qū)動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)動控制元件的失效是電動機(jī)的主要失效形式。 溫度是影響
電動機(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， 對電動機(jī)可靠性工作開展深入
的探討， 將會逐步提高電動機(jī)的可靠性水平。
