淺談溫度對電動機可靠性的影響

[摘要]驅動控制元件、繞組絕緣、軸承的失效是電動機的失效主要形式，溫度是
影響電動機壽命的主要因素，掌握和了解溫度對電動機壽命的影響，是制定電動機
可靠性試驗方案的基礎，也是電動機可靠性設計的依據，具有重要的意義。本文重
點討論了溫度對電動機壽命的影響，并給出相應數據和曲線。
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[關鍵詞]溫度；電動機；可靠性
中圖分類號： TM359 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-914X（2015）21-0004-01
一、電動機可靠性的概念
作為驅動控制元件的電動機，在國民經濟高速發展的今天，使用領域越來越廣
泛，同時各行業對電動機可靠性及壽命提出了更高的要求，電動機可靠性不亞于電
動機效率、功率因素，對經濟發表影響重大，深受電動機制造廠和用戶的重視，研
究電動機可靠性，不僅要通過概率論、數理統計和可靠性理論進行分析，從大量試
驗數據中找出規律，同時還需要進行大量試驗研究。構成電動機任何一個部件的失
效都將造成電動機的失效，因此，其可靠性的基本模型為串聯模型，其可靠度計算
公式為
R（t） =R1（t） *R2（t） *……Rn（t）（1）
式中 Rn（t） ……第 n 部件的可靠度，是時間的函數。
電動機在整個壽命期內，通�？煞譃� 3 個階段，第一階段為磨合階段，即早期
失郊階段，失效率隨時間迅速下降，這一階段通常在出廠前的試驗中就被踢除；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
動機廠商和用戶最為關心的；第三階段為耗損階段，電動機使用到一定程度后，由
于軸承磨損，絕緣和電子元件的老化，其失效率隨時間迅速上升。
對于第二階段，通常將失效率看作常數，這時電動機壽命服從指數分布，各單
元的可靠度為電機可靠度為
在一些可靠性設計手冊中，都給出了 λoi、 Ki、 Di 的參考值。
溫度對電機失效率和壽命有著顯著影響，圖 1 給出了電機平均壽命隨溫度的變

化規律，圖 2 為失效率與溫度的關系曲線。

二、溫度對電機絕緣的影響
溫度對電機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反應
的速度，促進絕緣老化。溫度對絕緣壽命的影響一般通過大量的實驗獲取有關數據，
然后用統計的方式得出其失效規律和經驗公式。
通過大量研究，曾經得出了 A 級絕緣的 8 度規律， B 級絕緣的 10 度規律， H
級絕緣的 18 度規律。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算公式：
以上只考慮了軸承的疲勞壽命，事實上，溫度與軸承壽命密切相關。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。因此在設計電機時，應根據其環境工作溫度及用戶對電機壽命的
要求選用合適的軸承，限制軸承的極限運行溫度。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行。圖 3 給出了額定轉速 6000rpm， 25w 的
他勵直流電機滾珠軸承壽命隨溫度變化曲線，其中虛線為非周期性實驗曲線，實線
為周期性實驗曲線。圖 4 為額定轉速 6000rpm， 10w 的永磁直流電機滾珠軸承壽命

隨溫度變化曲線。

四、溫度對驅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在以下幾個方面：
（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物的老化，使絕緣性能和防護性能惡化；
（3）粘接焊料在高溫下加速氧化，熱阻增大；
（4）加速了元器件內部金屬導電材料的疲勞損壞。
電機種類繁多，有許多電動機與驅動控制線路構成電動機系統，是不可分割的
整體。因此，電動機可靠性與其驅動控制線路的可靠性密切相關。電磁元件受溫度
影響較小，性能較穩定，因此對要求高可靠性、長壽命或環境條件較惡劣的場合，
電動機的位置檢測元件大多采用電磁元件而不用霍爾元件。
五、結束語
繞組絕緣、軸承和驅動控制元件的失效是電動機的主要失效形式。溫度是影響
電動機可靠性和壽命的主要因素。了解溫度對繞組絕緣、軸承和驅動控制元件可靠
性的影響是制定電機可靠性和加速壽命試驗方案的基礎，也是電動機可靠性設計的
依據，利用發達國家在電機可靠性方面的研究成果，對電動機可靠性工作開展深入
的探討，將會逐步提高電動機的可靠性水平。

來源：東莞市臻上機電設備有限公司

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