密闭型压缩机电机点烧的原因分析与预防

王猛

（丹佛斯天津有限公司，天津301700）

摘要：点烧是电机使用过程中比较常见的质量问题，现在分析电机点烧原因的基础上，提出了预防电机点烧应采取的一套办法。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：密闭型压缩机；电机；烧毁；点烧；绝缘材料；泄漏电流

0引言

近年来在世界气候变暖以及我国房地产经济快速发展的前提下，我国的制冷行业发展迅猛，随之而来的压缩机装机量越来越大。而压缩机中以密闭型压缩机应用最为广泛，在家用空调、冰箱、商用空调、中央空调、冷库、热泵等等领域，到处都有其身影，而为它提供动力的电机就密闭在压缩机中，受到压缩机内部高速、高压气体、液体夹杂极少数固体颗粒的冲击，电机非常容易发生烧毁现象。一旦电机烧毁，整台压缩机只能报废，并另行更换新压缩机，不仅会耽误用户使用，而且会产生较大金额的维修费用。无论是对用户还是对制造商或销售商，这都是令人非常沮丧的事情。而电机烧毁主要有两种形式——过热和点烧，从市场反馈来看，后者是主要的失效模式。因此，本文就针对点烧进行深度分析，并探讨防止此问题发生的方法。

1电机点烧的原因分析

1.1密闭型压缩机电机的结构

（1）一般的密闭型压缩机主要组件为壳体、电机、主轴、支架、活塞、气缸等等。

（2）电机又分定子和转子两部分，电机定子的结构主要为铁芯、绕组（一般采用漆包线）、绝缘材料、其他附件。

（3）绝缘材料是电机的必要组成部分，一般都是有机材料组成。在导体对地以及导体之间，都由绝缘材料来隔离。电机绕组通常采用的是漆包线，表皮的漆膜就是绝缘材料，对于压缩机电机，漆包线的漆膜成分一般为聚酰胺酰亚胺和聚酯亚胺。绕组与铁芯之间以及绕组之间也用绝缘材料隔离开，一般成分为聚酯材料。所谓的电机点烧一般都是指绝缘材料局部烧毁，严重的也会在后期烧毁导体，甚至将铜材质的漆包线熔化。所有的电机点烧都是从绝缘材料失效开始的。

1.2电机中的绝缘材料失效现象

绝缘材料失效首先表现为绝缘性能低下，耐热、耐电压能力下降，其次在外在电压的作用下泄漏电流增加。泄漏电流增大到一定地步会产生局部火花或电弧，从而进一步加速局部绝缘材料的老化，形成恶性循环。最后电机会在局部起火，直至电路被熔断或保护器将电路断开为止。点烧的电机表面会有明显的黑色的碳化现象，这是有机材料点烧的必然产物（图1）。

注意，这个过程的时间非常短，从泄漏电流异常到最后失效，时间仅需几分钟。另外，这种失效由于热量集中在很小的区域内，整机的温度并不会显著提高，温度保护器一般来不及动作。除非有非常灵敏的漏电流保护，才能及时断开电路。但是除了实验室或大型中央空调，一般不会有这种漏电流保护。即便保护，电机也基本无法使用了，因为再次恢复电路后，马上会有下一次的保护，从而无法保证电机持续工作。

1.3电机中的绝缘材料失效原因

优质的绝缘材料是电机长期稳定工作的前提，正常设计以及使用条件下电机点烧的可能性非常小。但是为什么还是有那么多的电机出现点烧现象呢？下面我们来看一下绝缘失效的一般原因。

1.3.1失效原因一：经济环境

由于电机需求量增加，制造商投产蜂拥而上，设计水平以及制造水平参差不齐，这样就为不良品大量出现埋下了伏笔。竞争压力下，为了节约成本，有些制造商有意选择较差的绝缘材料或工艺，甚至偷工减料，这就进一步增加了绝缘失效的可能性。

1.3.2失效原因二：材料老化

绝缘材料通常使用的是有机材料，众所周知，有机材料有较长的分子链，而分子链随时间的推移会产生断裂，这叫做老化。其他外在因素会加速老化，如温度过高、辐射过强、化学品腐蚀、电压过高等等。对于密闭式压缩机电机，主要外因还是温度过高。一般来讲，温升提高10K，电机的使用寿命就会减半，其实指的就是绝缘材料的寿命减半。

1.3.3失效原因三：使用环境

密闭型压缩机电机处于一个高温、高压、大电流、高速气液混合流体夹杂不可溶物颗粒的环境下，应用条件非常苛刻。而在这样的条件下，有机绝缘材料会加速老化。图2是因污染物引起的沿面放电形式失效实例。

1.3.4失效原因四：制造缺陷

绝缘材料在制造过程中很容易被损伤。由于铁芯一般都通过冲压工艺生产，这样铁芯上会有尖锐的边缘存在，容易损伤绝缘材料。另外，人为操作失误导致的损伤也是比较常见的一个制造缺陷，我们也把它归类到制造缺陷中。

1.3.5失效原因五：使用不当

实际失效的实例中，确实有用户不当操作的现象出现。但是以当今的设计要求，不应该将用户的误操作问题排除在设计之外。也就是说，用户的误操作导致的失效，是设计问题，设计人员应当提前预料到，并采取相应的措施予以避免。

2绝缘失效的预防措施

一旦出现绝缘失效，就等同于电机点烧。而且对于密闭型压缩机，无法更换电机，只能更换压缩机。因此，我们的努力方向应该是在设计、制造过程中如何预防绝缘失效，而不是使用过程中如何治理。预防主要从两个方面来进行：设计预防和制造预防。

2.1设计预防

2.1.1选择较合理的绝缘材料

绝缘材料一般按耐温等级（也称绝缘等级）划分。绝缘等级由低到高的顺序为Y、A、E、B、F、H、C，它们允许的长期工作温度分别为90℃、105℃、120℃、130℃、155℃、180℃和180℃以上（注：也可以直接用温度称谓，例如180℃级）。选择绝缘材料前要确定电机的使用温度，以选择相应等级的绝缘材料。

2.1.2冗余设计

仍以耐温等级为例，一般原材料的耐温等级至少要高于电机整机两个等级。比如电机声明为E级，那么所有的绝缘材料至少都要在F级以上，如果有必要，还可以增加得更多。

2.2制造预防

2.2.1防错（或叫防呆）

在制造过程中，有很多项工序容易发生人为操作错误，而全部工序自动化又不太经济，比如毛刺方向、嵌线工序铁芯角度、压铸时转子铁芯的方向/相序等等。以毛刺方向为例，一旦方向反了，毛刺会特别容易刺破绝缘，导致大面积的绝缘不良，这样的产品一旦流入市场，将会产生大量的电机点烧现象。这时候，可以在铁芯外轮廓上增加专门的偏置记号槽，并在后续工序增加与之配合的突起部。只要方向正确，铁芯外轮廓上的记号槽就能够与后续模具上的突起部相配合，否则会相互干涉，无法进行后续加工，这就达到了防呆的效果。

2.2.2选择适当的制造工艺

制造过程中应该注意尽量避免使绝缘材料出现薄弱环节。工装夹具的设计应该尽量避免有较大的应力集中，否则可能会对产品带来损伤。一般要尽量避免倒角过小，要注意工装夹具以及产品表面平滑过渡。对流动中的半成品也要注意保护，尽量采用专用承载工具，比如托盘、托架等等。成品包装要避免同一包装内的多个产品互相磕碰，尽量使得产品在包装箱内固定。

2.2.3选择合适的检测项目、检测方法以及检测频次

很多损伤是细微的，不靠检测是发现不了的，因此检测方法也变得尤为重要。对于防止绝缘失效，目前有各种方法，最直接最快速的检测方法就是高压电检测，这样能把大部分有制造缺陷的产品筛选出来。但并不是电压越高越好，因为高压电检测本身也具有一定的破坏性质，过高的电压会将合格品击穿，使其变成不良品。按照IEC标准，电机必须能够承受1000V+2Un电压持续1min，或者（1000V+2Un）×1.2电压持续1s（注：Un为额定电压，单位为V）。如果多次检测，应尽量逐次降低电压，业内的原则一般是每次较前次降低20%为宜。

3结语

电机点烧成因很多，设计、制造、包装、运输等等环节都可能导致电机点烧，只要有一个环节没有处理好，都可能导致电机最终点烧。因此，此问题应引起各方面的足够重视。点烧的前奏一般都是绝缘不良，针对设计实验阶段以及量产阶段偶发的绝缘不良现象，要狠抓不放，积极寻找根本原因，并采取有效措施坚决予以纠正。因为这是我们避免电机点烧现象最后的弥补机会，再晚电机就点烧了，再找根本原因就会非常困难。

只要长期坚持这样的改进，对于大批量生产的密闭式压缩机电机，点烧方面的风险最终必将会控制在一个非常小的范围内。

［教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献］

［1］高慧，张建国.冷水机组压缩机电机线圈烧毁原因分析及处理［J］.电力安全技术，2009（5）.

［2］薛梅，尹选模.推荐的压缩机烧毁后的系统处理程序［C］//2006年山东省制冷空调学术年会“格力杯”优秀论文集，2006.

［3］韩润虎.美国谷轮公司压缩机应用技术讲座第十三讲压缩机常见故障分析（1）——电机烧毁［J］.制冷技术，2004（2）.

收稿日期：2015?07?23

作者简介：王猛（1981—），男，河北东光人，助理工程师，研究方向：密闭压缩机电机。