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(fā)展的今天， 使用領域越來越廣
泛， 同時各行業(yè)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(fā)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(tǒng)計和可靠性理論進行分析， 從大量試
驗數據中找出規(guī)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(guī)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(tǒng)計的方式得出其失效規(guī)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(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(huán)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(tǒng)， 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(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(fā)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。
