交流單相電機失效現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、電機失效現象

以下資料是從實測試驗數據分析和市場售后兩方面搜集的資料，來展現電機失效的現象。

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生耐壓不良問題，此問題也是我親身經歷的，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

此失效主要以生產制程為主（就是產線員工沒有做好），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，簡單地根據歐姆定律，可得知，發熱量急劇增加，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），而我們實際生產建議按照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：從實戰經驗可以告知，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（實戰經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，當我們開發通用產品時，不清楚后續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。我經歷過，前期溫升測試合格，但客戶使用后發熱異常導致燒機的問題。經過排查，則為溫升核實時，只按輕負載狀態測試，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品及對市場反饋的問題基本過載體現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，導致損壞軸承，出現卡滯或者阻力增大現象。促使電機的轉速變低，發熱增加，燒壞電機(接觸過交流電機的都知道，一款成型產品，其轉數越低，發熱約嚴重)

三、電機設計、調試注意點

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（此數據來自和軸承廠家合作的通過理論及實驗的綜合數據）。由圖清晰可見，要想產品壽命大于5年，決然不能使軸承工作至高于115℃的環境。但F級產品，其電機允許在155攝氏度環境下正常工作，此兩項存在矛盾。為此，要從軸承的位置下手，盡可能原理發熱源。

控制溫升上

有些技術人員，調試電機時，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，后續工作也沒有必要開展下去了，直接更換方案。

對于產品可靠性而言，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，讓客戶匹配后的產品，盡可能工作在高效、低溫升區。

四、總結

隨之科技的進步，電機行業也在更新替代，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。