一、常見失效模式及成因分析

 

　　1.絕緣材料老化與擊穿

 

　　高低溫循環下，絕緣材料（如聚酰亞胺、環氧樹脂）因熱脹冷縮產生微裂紋，真空環境中無空氣散熱，局部溫升加劇老化；同時，真空低氣壓使材料放氣率升高，若未充分預處理，放氣產物可能污染繞組或引發局部放電，最終導致絕緣擊穿。

 

　　2.軸承潤滑失效與卡滯

 

　　真空環境下傳統油脂揮發殆盡，軸承缺乏潤滑易引發干摩擦，導致磨損加劇甚至卡死；低溫下潤滑脂黏度劇增（如-50℃時油脂接近固態），啟動阻力增大，可能超出電機扭矩極限；高溫則加速油脂氧化，形成硬質顆粒，劃傷滾道。

 

　　3.材料熱變形與結構失配

 

　　電機各部件（如定子、轉子、殼體）材料熱膨脹系數差異顯著（如鋁合金與陶瓷相差數倍），高低溫切換時易產生裝配應力，導致定轉子間隙不均、磁鋼脫落或轉軸彎曲，嚴重時引發掃膛或電磁性能下降。

 

　　4.真空放氣與污染

 

　　電機內部殘留水分、有機雜質在真空下釋放氣體（放氣率可達10??~10??Pa·L/s），不僅降低真空度，還可能吸附于光學元件或傳感器表面，造成信號干擾；金屬部件（如銅繞組）在高溫真空下可能發生輕微蒸發，沉積于絕緣層形成導電通道。

 

　　二、預防措施

 

　　1.材料優化與防護設計

 

　　選用耐高低溫、低放氣的絕緣材料（如氟橡膠、陶瓷基復合材料），并在裝配前進行真空烘烤（120~200℃/24h）以降低初始放氣率；采用“零揮發”固體潤滑（如二硫化鉬涂層）替代油脂，或選用自潤滑軸承（如陶瓷球軸承）。

 

　　2.熱管理與結構匹配

 

　　通過有限元仿真優化部件熱膨脹匹配（如采用彈性連接結構緩沖應力），控制定轉子間隙公差在高溫工況下的冗余量（建議≥0.1mm）；增加導熱路徑（如高導熱灌封膠）提升真空環境下的散熱效率。

 

　　3.工藝控制與環境驗證

 

　　嚴格管控裝配環境（濕度＜30%RH），避免水分引入；對電機進行高低溫循環（-196℃~+200℃）、真空（10??Pa級）老化試驗，模擬實際工況篩選潛在失效點；關鍵部件（如磁鋼）采用膠黏劑二次固定，增強抗振動脫落能力。