1、.電機的壽命和可靠性絕緣影響壽命和可靠性的關鍵因素在國民經濟和社會生活領域里，電機已經得到了越來越廣泛的應用，電機的壽命及使用可靠性也越來越被人們所關注。在正常使用的條件下，電機的壽命一般定義為10 15 年。傳統的觀念認為，影響電機壽命的主要因素是絕緣的老化，因此絕緣結構的確定、絕緣材料的選用，就成為電機設計制造的首要任務之一。絕緣系統的選擇主要取決于電機的電壓等級和耐溫要求，而同一等級使用哪一種絕緣材料，則要綜合考慮其耐溫要求，機械性能，電氣性能及使用工藝性能等因素后最終選定。電機對地絕緣 （亦稱主絕緣） 的等級決定了電機的絕緣等級，一臺電機上可以按不同部位的發熱狀況和使用要求，來選用不同

2、等級的絕緣材料，而不必規定一臺電機上所有的部位必須選用同一等級的絕緣材料。微電機常用電氣絕緣材料的耐熱等級和允許的極限使用溫度見下表：表 1耐熱等級極限使用溫度電機允許溫升 K常用絕緣材料A10560浸漬的棉麻絲綢E12075聚酯薄膜，聚酯薄膜粘帶B13080云母帶（ B） DMD 纖維紙（ B）3240 環氧布板 1132 環氧漆F155100DMD （F） 云母帶（ F）H180125聚酰亞胺薄膜，0840 浸漬漆電機各導電部件由于電位不同，因此須用絕緣材料將其分隔開。按使用部位及功能的不同，常分為以下幾種：1、 對地絕緣：指電機帶電部位與接地部位（如鐵芯、機殼、軸等）之間隔開所用的絕緣，

3、為環氧粉沫涂敷， DMD 纖維紙，聚酯薄膜紙，尼龍一體成型槽絕緣等。2、匝間絕緣：指一個多匝繞成的線圈，電位不同相鄰匝間的絕緣，微電機中一般是漆包線本身的外包漆作為匝間絕緣。3、層間絕緣：指電樞線圈在槽內或端部上下層之間分隔開所用的絕緣，微電機中常用漆包線本身的外包漆作為層間絕緣。4、相間絕緣：指放置于同一部位的電位不等的幾種線圈之間隔離所用的絕緣，如交流電機不同相（ A 、B 、C 相）之間，不同激磁方式直流電機的激磁繞組（串激、復激、他激）及不同轉速檔（高速、中速、低速）各激磁線圈之間所用的絕緣。二、合理設計電機壽命和可靠性的先天保證電機設計是產品質量鏈中的第一環節，如果設計不合理，甚至不

4、正確，那么后道再完善的工藝及再精心的制作都將變成無效，最終不可能做出適用性好的、客戶滿意的產品。我.們常聽說這電機先天不足，意即設計不好造成的。電機設計的主要任務是按客戶對產品的設計輸入要求，外形安裝要求， 電機使用場合，負荷大小， 工作環境條件， 工作制長短等， 通過電路、 磁路計算選取合理的發熱和磁路參數，決定電機各主要零部件的關鍵尺寸， 并通過這些主要條件進行機械強度計算， 最終繪制電機主要零部件的工作圖及總裝圖， 設計時必須同時考慮到制作時良好的工藝性及制造成本的經濟合理性。下面列出一些直流微電機中常用的電磁計算公式及應控制的電磁設計參數。1、 PN =0.1047nNTN其中： PN

5、額定功率（瓦）TN 額定轉矩（牛·米）nN額定轉速（轉/分）60aEN1082、NP NnN其中：N 每極額定磁通（高斯）EN 額定功況下的反電勢（伏）p磁極對數N 電樞總導體數3、 AINNDa其中： A 電樞的線負荷（安/厘米）IN 電樞額定支路電流（安）Da 電樞直徑（厘米）UNIN1034、 TN 975nN其中：TN額定轉矩（公斤·米）電機額定效率UN 額定電壓（伏）5、 Pl=U NI N其中： Pl電機輸入功率（瓦）P6、1Pl其中：P 電機總損耗（瓦）電機的主要發熱和磁路參數有定子電流密度，轉子電流密度，電樞線負載，電樞發熱因素，每極磁通量，氣隙磁通密度，電

6、樞齒部磁通密度等。7、 TN0.16 i AB D a2l a 10 3其中i 電機計算極弧系數B 氣隙磁通密度（高斯）.l a 電樞鐵心長度（厘米）D a2 l a 電機有效體積，表征電機體積的大小由上式可見，當選取較高的電磁發熱參數（i 、 A 、 B ）時，電機的額定轉矩也相應增大， 或可縮小電機的體積來達到相同的轉矩，但電機的制造難度及要求也相應提高。另外由上式也可見，電機體積的大小與其額定轉矩成正比，而與其功率沒有直接的關系。三、精心制作 電機壽命和可靠性的主要保證各種電機使用實踐表明，電機損壞大多不是由于絕緣材料的自然老化，而是由于電機零部件制作過程中工藝不當，制造粗陋， 留下隱患

7、， 而電機在運用過程中，繞組等部件受發熱、磁場、機械外力、潮濕、化學、油污等各種因素的侵蝕，使其喪失使用功能而提前夭折的。因此精心制作， 減少隱患， 是提高電機壽命和使用可靠性的主要保證。 對微型直流電動機，關鍵工序有換向器精車、 電樞線與換向器之間的點壓焊接、 電樞動平衡， 環氧粉末涂敷，絕緣處理，定子與轉子的繞線等。1、換向器精車： 換向器是一個高速運轉的部件，其工作面與電刷滑動接觸并傳送電能，因此要求其工作面必須是一個穩定的圓柱體，徑向跳動小于等于0.01，不得有凹片和凸片，表面光潔度要達到Ra0.8 以下（相當于原7 8 ）換向器精車必須使用高精度的車床，床身和傳動機構牢固、可靠、且應

8、避免默默振動的影響。切屑量、切屑速度和走刀量要選取合理。金剛石車刀由于硬度高、耐熱性好，可以提高切削效率且避免粘刀現象，從而減小切削毛刺。提高了換向器表面的光潔度。控制圓度是對換向器工作面檢測評價的一項先進和實用的手段，比用百分表測徑向跳動的宏觀手段更精確，更深透，向微觀檢測邁出了關鍵的一步。2、 電樞導體與換向器鉤之間的點壓焊接（FUSING ）這是目前微型直流電機中最關鍵，最不穩定也是最難以控制的工序，它直接影響著電機的壽命和可靠性。點壓焊較錫鉛合金釬焊及鎢極惰性氣體TIG 保護焊有著明顯的優點，非常適合帶鉤的微型電機換向器與電樞導體的焊接，它是通過電阻焊時產生的高溫高熱，加熱銅導體和鉤子

9、，熔化掉漆膜排擠掉接觸面處的空氣，推壓并將它們粘附在一起。因此我們認為， 通過點壓焊接應使銅導體與換向片鉤部之間有適度的粘附和熔焊，是本工序的關鍵要害所在，如果只達到熔化掉漆包線的漆膜，銅線與鉤公有表面的接觸，沒有粘熔的狀態，則該處的焊接電阻將是不穩定的，一旦該連接處的狀態有所變化（如外力移位及漆液滲入），焊接電阻將逐步變大，發熱加劇，直到該連接點脫開而不能正常使用。目前公司所有電機電樞的焊接電阻控制值均為0.3m，如果點壓焊良好，則達到0.3m以下不是問題， 但各電機的情況是不平衡的。以 BZY17 為最差，首次檢的不合格率為1/3，經三次點焊后仍不過關而報廢的還有10%，還有一些電機較差如

10、BZR14 、16 及 BZR01 ，而以 BZR11 、 13 為最好。在點壓焊機中，現用的DNH 焊機具有一系列的優點，如溫度監控器控制焊點的溫度，穩定的恒流控制系統等。 并且有寬廣的調節范圍， 供我們不同大小電樞點壓焊時選用。 對于目前焊接電阻不太穩定的電樞， 可以再做焊接參數變動的試驗， 以尋求不同大小電樞的各自最佳焊接參數，以達到穩定的焊接電阻保證值。.四、提高電機壽命和可靠性的途徑：1、 影響電機安全作用的四個極限條件發熱強度極限：絕緣結構的熱芯化，使其絕緣性能變壞而失去絕緣性能，對微型電機，由于負荷電流較小。因此一般不必考慮和擔心電機發熱強度極限的影響，除非像BZY20A ，BZ

11、Y21 的壽命試驗時要求那么嚴酷的發熱條件。電氣強度極限：對直流微電機而言，電壓都非常低，均在100 伏以下， 除非電機制造中存在大的缺陷和隱患（如果匝間和層間絕緣損傷），電氣強極限也要不必考慮。換向強度極限：對直流微電機，設計的換向參數如電抗電勢最大片間電壓等都非常低，因此理論上講都應有良好的換向，但往往由于使用環境條件的惡劣及劇烈的振動等原因，使換向器工作表面很難形成一層氧化膜，電刷及換向器上磨損很快，表面燒蝕及炭化嚴重，使電刷與換向器表面無法正常良好接觸，導致電機失效。機械強度極限：常見的是電樞線甩出卡定子（槽內及兩端部），平衡泥甩出，軸承超速損壞等。2、 直流微型電機提高壽命及可靠性的

12、措施：詳見下表電機按工作時間的長短，分連續工作制（S1）、短時工作制（S2）及斷續工作制（S3）三種，以邊疆工作制對電機壽命的要求最高，特別是很多客戶要求壽命達50001000 小時，對電機的設計和制造帶來很高的要求。采取的措施預期效果1、加大電刷載面積1、 減小電刷電流密度，降低電刷，改善電機換向。2、加長電刷長度2、 在正常換向條件下，電刷長度與使用壽命成正比，在換向不良時，電刷燒損嚴重、正常磨損比例減小。3、選用電阻系數高、 磨擦系數小的電刷3、 低壓微型直流電機均選用金屬電刷，以減小電壓降，但含銅量越多磨損越快，磨擦系數越大易增大噪音。因此在不影響性能的前提下，盡量選用電阻系數高一些的

13、電刷。4、提高換向器的硬度，嗇其耐磨性能4、 換向器因磨損后形成凹槽，影響了電刷的正常接觸，電刷產生跳動及換向器積灰發黑。彩銀銅換向器銅片及降低點壓焊時的退火溫度都是提高換向器硬度的有效方法。5、盡量減少電刷炭粉的生成與堆積5、 從客戶返回電機情況看，最多的是電機電流增大、轉速降低直至電機失效。拆檢發現換向器上未形成氧化膜，溝槽上大量堆積黑灰，使換向器接觸面電壓降增大，導致電機性能下降，嚴懲時電刷不能與換向器接觸而死機。改善的措施是選用耐磨性好，石墨含量略高些的電刷，提高換向器表面的圓度及光潔度，減小機械磨損確保電機不因電氣強度極限、發熱強度極限超過而損傷，提高安全使用的可靠性。.6、 選用綜

14、合性能高適應性好的絕緣材料必要時選用高級別材料降級使用7、過流保護器裝配操作工藝8、提高冷壓連接及錫焊連接頭的可靠性9、采用合適的刷握彈簧結構及材質10、采用渦卷彈簧結構11、選用合適的電刷與刷盒之間的間隙值12、按電機防護要求，做到壽命期內密封性能不降低.6、 綜合性能系指耐溫指數、 機械強度、 操作工藝性等，用增加材料成本來換取長的壽命及可靠性。7、 對雙金屬片型過流保護器， 其弧形大小絕不能有所變動， 在裝配到位時， 決不可壓到金屬片， 一旦弧度變小， 斷開時間會變短，這種故障失效在 BZR02A 中已發生四次。8、 BZR02 有一臺返回電機，拆檢發現是黑引出線內 形接頭壓接不良， 接觸電阻逐步變大發熱加劇而破壞了正常的連接。 因此各冷壓接點處應加強首末檢及巡檢， 錫焊連接處應防止虛焊。9、 目前彩的螺旋彈簧在刷盒內被壓縮而對電刷產生壓力的方法結構簡單，裝配方便，但隨著電刷磨損，壓力變小， 變化率達 50%以上。恒壓刷握的結構使壓力變化率控制在 10%以下， 有利于電刷、換向器部位的正常運行及減小噪音。刷握彈簧應選用熱退火溫度高， 彈性穩定的材質制造。10、微電機中用渦卷彈簧的徑向尺寸，加長電刷有效長度，以延長電刷磨損時間。11、