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(zhǎng)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(rùn)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(rùn)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(lái)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(rùn)滑性對(duì)壽命很長(zhǎng)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(wú)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(rùn)滑油，這樣能滿足長(zhǎng)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(rùn)滑

  杯士潤(rùn)滑主要有三種澗滑狀態(tài)，流體潤(rùn)滑，混合潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑。

  (1)流體潤(rùn)滑

  流體潤(rùn)滑有動(dòng)壓與靜壓潤(rùn)滑之分。流體動(dòng)壓潤(rùn)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(rùn)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(lái)支承載荷。這種潤(rùn)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(rùn)滑

  流體動(dòng)壓潤(rùn)滑是杯上潤(rùn)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(rùn)滑狀況。 

  (3) 混合潤(rùn)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(rùn)滑膜而直接接觸，形成邊界潤(rùn)滑，而在其它區(qū)域仍處于流體潤(rùn)滑狀態(tài)。邊界潤(rùn)滑和流體潤(rùn)滑同時(shí)存在的狀態(tài)稱為混合潤(rùn)滑，又稱不完全潤(rùn)滑或薄油脫。混合潤(rùn)滑的特性是流體潤(rùn)滑與邊界潤(rùn)滑兩種特性綜合反映微電機(jī)的杯士潤(rùn)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(rùn)滑狀態(tài)，因而杯上通常的潤(rùn)滑狀態(tài)就是混合潤(rùn)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，由于外界硬顆粒或摩擦表面上堅(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)挠捕龋糜谥圃毂康牟牧戏勰┮?xì)，杯士油中無(wú)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(wàn)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。