永磁直流微電機(jī)的失效類型多種多樣，其總的特征表現(xiàn)為組成零部件的損壞。為了提高微電機(jī)的運(yùn)行可靠性、延長使用壽命，從微電機(jī)的零部件性能改善、結(jié)構(gòu)優(yōu)化著手是必然選擇。

  微電機(jī)杯士失效分析改善

  微電機(jī)杯士：是利用粉末冶金方法，生產(chǎn)的一種燒結(jié)金屬多孔質(zhì)材料滑動(dòng)軸承，又稱為多孔質(zhì)金屬軸承，杯士常要浸透添加潤滑油，材料的孔隙率越高，油越多，但強(qiáng)度低，。當(dāng)軸頸在杯士中旋轉(zhuǎn)時(shí)，因摩擦生熱，杯士材料受熱膨脹把油擠出孔隙，同時(shí)因軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生抽真空現(xiàn)象把油吸出，此外還有孔隙對(duì)潤滑油的毛細(xì)作用，能使轉(zhuǎn)軸與杯士接觸面之間形成一層運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的油膜，起連續(xù)作用。

  微電機(jī)杯士可分為銅基杯士與鐵基杯士

  燒結(jié)金屬的多孔質(zhì)構(gòu)造雖與材料種類有關(guān)，但主要取決于金屬粉末的晶粒粗細(xì)及紋理；用來制造杯士的青銅和鐵都可以達(dá)到同樣的多孔質(zhì)構(gòu)造。銅杯士與鐵杯士適應(yīng)于相同的應(yīng)用，因而從經(jīng)濟(jì)上考慮虛首選鐵杯士，尤其是體積較大消耗材料較多的杯士。但鐵杯士承載能力稍低，且鐵容易生銹，相比之下銅杯士具白更好的可靠性。

  微電機(jī)杯士性能對(duì)比

  銅基或鐵基粉末加入少量石墨(最多2％)，可以增強(qiáng)微電機(jī)杯士的耐磨性，并吸收微電機(jī)杯士噪聲：在缺油的情況下，石墨的自潤滑性對(duì)壽命很長的馬達(dá)更具有現(xiàn)實(shí)意義。但石墨的加入會(huì)使杯土強(qiáng)度有所降低，并且，如果石墨含量過多(超過2％)，在50℃以上溫度，且杯士與軸頸間隙較大時(shí)，杯士油與石墨有可能會(huì)粘合硬化成漿糊狀，溫度越高，這種粘合糊狀就變的越硬，影響杯士的滑動(dòng)特性。從而會(huì)影響電機(jī)壽命。 

  微電機(jī)杯士的工作特性

  (1)滑動(dòng)特性

  含油杯士具有良好的滑動(dòng)特性。在緊急情況下短時(shí)無油運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好，這是由特定的結(jié)構(gòu)所決定。杯士通過油孔為其提供足夠的潤滑油，這樣能滿足長時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行或間隙運(yùn)行。同時(shí)含油杯士可有較高的滑動(dòng)速度，能夠確保高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械可靠工作。而燒結(jié)金屬的孔隙構(gòu)造給予杯士以優(yōu)良的吸聲性能，因此含油杯士也適應(yīng)于要求滑動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的靜音設(shè)備及其它器械。

  (2) 工作溫度

  杯士的允許溫度范圍決定于所浸入的杯士油的品質(zhì)。如果油的粘度與杯士溫度不相匹配，溫度升高后油變得更稀將沿軸項(xiàng)蠕動(dòng)，甚至從杯士端面溢出，而油被流失導(dǎo)致溫度更加升高，最后會(huì)因材料的疲勞使杯士過早地失效。但是，如果在工作溫度條件下油太綢太粘將引起附加摩棕，對(duì)使用徽電機(jī)作機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的靈敏及精密設(shè)備系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致意想不到的問題出現(xiàn)。 

  (3) 負(fù)載特性

  杯士的工作期限取決于單位面積載荷與軸頸線速度的乘積

PV值載荷與速度曲線 

PV推薦值

  (2) 微電機(jī)杯士壽命

  含油杯士的壽命取決于杯士油的消耗率，通常是將消耗含油量的40％所需的時(shí)間視為杯士壽命。這是因?yàn)楹?/span>油量消耗了40％后，杯士的磨損加劇性能降低：考慮到溫度的影響，通常認(rèn)為杯士含油的上作溫度不超過80。 

  微電機(jī)杯士潤滑

  杯士潤滑主要有三種澗滑狀態(tài)，流體潤滑，混合潤滑和邊界潤滑。

  (1)流體潤滑

  流體潤滑有動(dòng)壓與靜壓潤滑之分。流體動(dòng)壓潤滑是指在一定條件下，靠摩擦面的相互運(yùn)動(dòng)，用粘性流體將兩摩擦面完全隔開，由流體的動(dòng)壓力(即流體膜的內(nèi)壓力)支承載荷，將摩擦面之間的固體摩擦轉(zhuǎn)變成流體內(nèi)摩擦。流體靜壓潤滑是靠泵或其它外界壓力將加壓后的流體送入兩摩擦表面之間，利用流體靜壓力來支承載荷。這種潤滑狀態(tài)因結(jié)構(gòu)原因在微電機(jī)中不便采用。

  (2) 邊界潤滑

  流體動(dòng)壓潤滑是杯上潤滑的理想狀況，但它受到油的粘度、轉(zhuǎn)速、負(fù)載等多方面因素的影響，當(dāng)油膜壓力不足以支承載荷，或因負(fù)載變化等因素影響致使油膜破裂時(shí)，摩擦面直接接觸，即處于邊界潤滑狀況。 

  (3) 混合潤滑

  當(dāng)油膜厚度較薄時(shí)，局部表面的輪廓頂部可能穿透潤滑膜而直接接觸，形成邊界潤滑，而在其它區(qū)域仍處于流體潤滑狀態(tài)。邊界潤滑和流體潤滑同時(shí)存在的狀態(tài)稱為混合潤滑，又稱不完全潤滑或薄油脫?；旌蠞櫥奶匦允橇黧w潤滑與邊界潤滑兩種特性綜合反映微電機(jī)的杯士潤滑，由于杯士間隙很小，加之轉(zhuǎn)軸擾度(彎枝)以及兩端杯士的對(duì)中偏差，難以形成足夠的油膜厚度達(dá)到流體動(dòng)壓潤滑狀態(tài)，因而杯上通常的潤滑狀態(tài)就是混合潤滑。 

  微電機(jī)杯士的磨損 

  磨損是指相互作用的固體表面在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，接觸表面層的材料發(fā)牛損耗或轉(zhuǎn)移的過程。磨損可分為磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損“及化學(xué)腐蝕磨損、流體沖蝕磨損等幾種基本的類型，杯士磨損主要是前三種。 

  磨粒磨損：在摩擦過程中，由于外界硬顆?；蚰Σ帘砻嫔蠄?jiān)硬的微凸體引起表面材料脫落的現(xiàn)象稱為磨粒磨損，杯士的干磨擦及邊界摩擦的磨損大多屬于這種情況。磨粒磨損包括兩種情況，一是杯士材料中游離的峰硬粒子引起袁面材料脫落：二是粗糙堅(jiān)硬的軸頸表面在杯士面上運(yùn)動(dòng)引起表層材料脫落。

  要減小磨粒磨損，軸頸須有很高的光潔度、適當(dāng)?shù)挠捕?，用于制造杯士的材料粉末要精?xì)，杯士油中無游離顆粒雜質(zhì)等。

  疲勞磨損：摩擦?xí)r表面有周期性的載荷作用．使接觸區(qū)產(chǎn)生很大的變形和壓力，并形成裂紋而損壞表面材料的現(xiàn)象稱為疲勞磨損，通常是周期性的超載或沖擊載荷情況下可能了，出現(xiàn)疲勞磨損現(xiàn)象。疲勞磨損也包括兩種情況，非打展性的磨損(點(diǎn)蝕)和擴(kuò)展性的磨損(剝層)。

  粘著磨損：通常，摩擦表面的實(shí)際接觸面積只宵名義面積的百分之一到萬分之一，因而接觸峰點(diǎn)的壓力很大，并可產(chǎn)生1000℃以上的瞬時(shí)溫度，使峰頂?shù)慕佑|表面發(fā)生固相焊臺(tái)，形成摩擦結(jié)點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為粘著。粘著結(jié)點(diǎn)具有很強(qiáng)的粘著力，當(dāng)外力小于結(jié)點(diǎn)處的粘著力時(shí)，便發(fā)生咬死現(xiàn)象；外力大于粘著力時(shí)結(jié)點(diǎn)被剪切斷裂，結(jié)點(diǎn)剪切斷裂的部位不同，粘著磨損的程度不一樣，據(jù)此可將粘著摩損區(qū)分為：涂抹、擦傷、刮傷、膠合及咬死。