微电机轴承选型校核

微电机轴承选型校核◆
最近有工程师提问微电机轴承选型的困惑：进行轴承寿命校核计算，结果都超过一百万小时。这样的话轴承的选型寿命校核计算就没有意义了。而且对于微电机或者说分马力电机，轴承的选型应该有哪些注意事项呢？

这并不是一个个案，去年我为广东一个家电集团做电机应用技术顾问项目的时候，也遇到相同的问题，普通中小型电机的选型原则在这类小电机中变得“似乎有点问题”。如果对电机轴承应用技术有足够的认识的话，这些问题本质上是一致的。

鉴于工程师们普遍存在的这样的疑惑，我们梳理一下微电机轴承选型要点（本文仅针对滚动轴承进行介绍）。

●总体原则●

微电机轴承选择的基本原则与普通电机实质上是一样的，只不过由于电机非常小，轴承的负荷也非常小，切工作环境状态与普通工业电机有较大的差异，因此会看起来不同。

总体上，微电机轴承选型依然需要满足如下一些基本原则：

第一、  轴承尺寸满足设备选择的基本要求

第二、  轴承运行寿命达到预期

第三、  满足设备的噪声要求。

下面我们针对微电机与普通工业电机的不同，在这几个方面进行介绍。

01轴承尺寸需要满足设备选择的要求

微电机一般用在家用电器、机器人等领域，有时候是普通三相电机、单相电机或者是伺服电机。由于设计设备时候有一定的尺寸要求，因此轴承外形尺寸往往受限。同时，由于轴承尺寸与设备尺寸的设计所限，有时候在考虑轴承尺寸的时候也要考虑系统的刚度等。

比如常见的一个问题，由于尺寸非常有限，而轴承体积很小，貌似受力不大，有时候就会选用非常薄壁的轴承室进行支撑。在选择轴承支撑的时候，除了考虑强度以外，支撑的挠性变形也需要考虑进去，避免影响的使用。（在微电机中，很多时候这些问题最后都是从轴承噪声上表现出来的。）

02满足轴承寿命预期

在一般的工业电机中，寿命计算，往往是以疲劳作为判断的依据。因此，寿命计算都是在校核轴承的基本额定疲劳寿命。

但是在微电机领域，电机轴受力都很小，轴承受力也很小；因此，轴承的运行寿命几乎很难出现达不到理论计算寿命的情况。那也不是说轴承就能无限的运行下去，如果足够了解轴承的应用技术，就会了解，轴承的寿命校核，除了轴承的基本额定疲劳寿命，还要考虑其他因素。

首先，轴承的最小负荷。对于滚动轴承而言，轴承正常运行所需要的最小负荷如果不能满足，轴承会因为滑动摩擦太多而提早失效。因此，校核轴承的最小负荷是非常必要的。

第二，轴承的润滑寿命。上面说过，在微电机中，轴承基本不会运行到疲劳失效，但是很容易由于润滑不当出现磨损，而导致失效。因此，考虑轴承的润滑，包括润滑的选择和润滑寿命的计算，也是非常必要的。

延伸阅读：需要指出的是，有时候润滑失效会以轴承噪声的形式表现出来。但是由于导致噪声的原因很多，在实际工况中，很难将噪声与润滑意义匹配。
注意！

在对微电机进行轴承润滑校核时，不能使用工业电机常用的70℃作为基准温度。家用电器、机器人等应用中，应该使用实际环境温度。

第三，轴承的保持架以及密封件。小轴承有时候会使用尼龙保持架，但是尼龙保持架有一定的使用温度限制，超过这个温度范围保持架寿命会缩短。具体计算表格客户查询《电机轴承故障诊断与分析》或者《电机轴承应用技术》一书。除了保持架以外，如果使用具有橡胶密封的轴承，密封件的温度范围要求也十分重要，需要纳入考虑。

03满足设备噪声要求

 微电机经常被用于家用设备、小风机、小型电器设备、以及机器人等领域，这些设备多数使用在生活环境里，由于对环境噪声有特别高的要求，因此生产商对电机轴承的噪声也格外关注。

影响微电机轴承噪声的因素很多。一般来说，在微电机中轴承卡死、烧毁的几率远远低于噪声出现异常。尤其在产品出厂检验的时候，多数都是因为噪声超标导致产品不合格。

也就是说，轴承的很多问题都已经由噪声的形式表现出来，而这些问题很多，因此排查起来也具有相当的难度。不过也并非无迹可寻，除了安装工艺等的影响，在设计选型上如果关注以下几点，则可以大大的减少不当噪声的发生：

1、 轴承相关支持部件的尺寸、精度。包括轴、轴承室公差配合选择，形状位置公差。

2、 轴承的润滑选择。对于家用电器类轴承润滑选择的基准温度选择实际运行的温度。避免由润滑黏度引起的额外轴承噪声。

3、 轴承相关零部件的声学特性。包括轴承室、机壳的刚度和强度特性，以及考虑这些参数是否对声音的放大和传播起作用。举个例子，我们曾经遇到将电机定子设计为钟形，一端与轴承室、轴承和轴相连，另一端为敞开开口。这种结构的定子机壳如果很薄，那就变成了一个声音放大器，造成了噪声的传播。

除了上述提到的三个设计因素，还有很多其他角度需要关注，以减少轴承噪声，或者是轴承表现出来的噪声。例如：轴承洁净度、轴承的加工精度，以及轴承最小负荷是否满足、轴承安装工艺是否恰当、轴承储运是否得当等等。

总而言之，本质上，微电机轴承选型与普通工业电机轴承选型并无差异，只是关注点和侧重点不同。