交流單相電機失效現(xiàn)象分析及設計注意點

盛曉杰

（杭州頓力電器有限公司，浙江 杭州 311107）

一、電機失效現(xiàn)象

以下資料是從實測試驗數(shù)據(jù)分析和市場售后兩方面搜集的資料，來展現(xiàn)電機失效的現(xiàn)象。

主要分為慢性和急性兩種失效。

二、失效分析

（一）急性失效

1.爬電距離小

此處尤為重要說明一種材料：絕緣橡膠

橡膠零件的主要制造工藝就是硫化（本文不做具體說明）但生產(chǎn)過程不可缺少的會添加一種炭黑添加劑，其為導電材料，廠家的配比，直接影響了零件的絕緣線。如忽略了此零件的爬電距很容易發(fā)生耐壓不良問題，此問題也是我親身經(jīng)歷的，血的教訓告誡大家如需用到此類物料，定要考慮好它的爬電距離。

2.絕緣失效

此失效主要以生產(chǎn)制程為主（就是產(chǎn)線員工沒有做好），直接影響的結果就是匝間或擊穿，直接導致燒機。如線包漆皮損傷等，導致有效電阻大幅降低，簡單地根據(jù)歐姆定律，可得知，發(fā)熱量急劇增加，還沒等零件反應過來，就直接讓塑料軟化變形，卡死電機，直接損壞。

3.運轉異常（堵轉）

電機轉動卡滯（結霜、外物卡滯等），其繞組成為純發(fā)熱的電阻，其溫度升高很高，基本在2分鐘就能達到160攝氏度，但一般保護器的存在，不會使線燒斷，多個循環(huán)后，就會使漆包線漆膜損傷，導致短路燒毀

（二）慢性失效

1.尺寸精度問題

主要為軸承孔同心度，一般來說，對于深溝球滾珠子軸承，其游隙允許的同心角度為1/4度（人本軸承廠家參數(shù)），而我們實際生產(chǎn)建議按照1/10度來設計軸承的同心度公差控制。按照軸承間距40mm換算,同軸度精度要求基本在0.1mm左右。如超過這個限值時，會使軸承卡滯，增加電機負載，提高溫升，成為失效的一個重要原因。（此問題還會帶來軸承異響的問題）

其次是定轉子氣隙：從實戰(zhàn)經(jīng)驗可以告知，增加氣息，會直接溫升，每減少0.05氣息，溫度上升3度左右。為此最好不要通過增加氣息方式解決方案（實戰(zhàn)經(jīng)驗告訴過我此問題的嚴重性）。

2.錯誤設計、錯誤使用問題

溫升核實錯誤

任何電機工作都存在一個功率段，當我們開發(fā)通用產(chǎn)品時，不清楚后續(xù)每個客戶使用的實際工況，為此，十分有必要按照最嚴格苛刻條件進行測試。我經(jīng)歷過，前期溫升測試合格，但客戶使用后發(fā)熱異常導致燒機的問題。經(jīng)過排查，則為溫升核實時，只按輕負載狀態(tài)測試，而實際輕負載和重負載，溫升足足存在40度之差。

3.運用異常（過載）

從我參與過售后退回的產(chǎn)品及對市場反饋的問題基本過載體現(xiàn)我總結了最為主要一點，就是轉動過載，由于過于頻繁啟停的原因或者軸承本來就存在損傷等，導致?lián)p壞軸承，出現(xiàn)卡滯或者阻力增大現(xiàn)象。促使電機的轉速變低，發(fā)熱增加，燒壞電機(接觸過交流電機的都知道，一款成型產(chǎn)品，其轉數(shù)越低，發(fā)熱約嚴重)

三、電機設計、調(diào)試注意點

材料選用上

骨架，非金屬材料中最為重要的，起到支撐整個線包的作用。在UL1004標準中，骨架材料是指定到廠家和排號，這足以說明此物料的重要性。一般來說F級電機骨架材料為尼龍，耐溫在180度左右。實際使用過程比較穩(wěn)定。類似B級的電機也可用PBT材料，其耐溫性低些，但其絕緣特性要更好。對于此類材料，十分成熟，技術人員也無需花更多的時間去研究，如存在興趣，可百度下這些材料的特性即可。

漆包線，最為常用的聚酯氨漆膜，F(xiàn)級電建議使用180℃漆膜，其耐溫比F級高是為了增加可靠性。當遇到附加值很高，客戶使用環(huán)境相對惡劣的情況，甚至可再次提高漆膜耐溫等級，來進一步增加可靠性，畢竟遭到客戶燒機投訴的成本遠大于此。（此方式也是我在實戰(zhàn)斗過程中吃過虧的）

軸承，其壽命最為關鍵的因素就是工作溫度，下圖是軸承理論壽命和溫度間的關系（此數(shù)據(jù)來自和軸承廠家合作的通過理論及實驗的綜合數(shù)據(jù)）。由圖清晰可見，要想產(chǎn)品壽命大于5年，決然不能使軸承工作至高于115℃的環(huán)境。但F級產(chǎn)品，其電機允許在155攝氏度環(huán)境下正常工作，此兩項存在矛盾。為此，要從軸承的位置下手，盡可能原理發(fā)熱源。

控制溫升上

有些技術人員，調(diào)試電機時，會簡單的測試主副電流，通過電流密度來判定是否合格。這里，我通過實際經(jīng)驗確認，這僅僅是個參考，還有很多因素（散熱等）影響著。通過主副電流密度來評判電機先要確認一個前提：電機工作在客戶實際需求的工況下。最終還是要通過專用溫升儀來檢測。且此相檢測十分必要，可以放在所有檢測項目的首項，只要此項不合格，后續(xù)工作也沒有必要開展下去了，直接更換方案。

對于產(chǎn)品可靠性而言，溫度影響很大，符合國標前提，溫升能降一度是一度，所以在實際工作中，我們要多深入客戶需求，讓客戶匹配后的產(chǎn)品，盡可能工作在高效、低溫升區(qū)。

四、總結

隨之科技的進步，電機行業(yè)也在更新替代，交流電機總體趨勢也逐步在被直流無刷電機更新。但其可靠性高的優(yōu)點也立足了它應有的地位。在這個遍地開花的交流電機市場，我們要學會很容易，要精通還是需要反復思考的。對于產(chǎn)品而言，本身沒有唯一的配方答案，只有最佳匹配。了解一些此類電機的問題點，可以給我們帶來“原來是這樣”的疑惑。通過我的一些親身檢驗，也能讓你少走一些不必要的重復驗證道路。