伺服电机防护等级：IP65 与 IP67 选择指南

上个季度，安大略省一家包装OEM厂商的采购员打电话来询问为什么需要IP65防护等级。 伺服电机他新生产线上的电机在不到18个月内就出现故障，而之前生产线上老旧的IP54电机已经运行了10年。问题不在于防护等级，而在于环境。新生产线位于一个冲洗间内，每次清洗都会将电缆桥架冲洗干净，而IP65电机的“防喷水”等级并不能保护其免受每周一次的电缆桥架冲洗。提高IP等级并非正确做法。正确的做法是找出实际的故障模式，并选择能够应对该模式的防护等级。

本指南是从我们的角度编写的。 IP65伺服电机产品系列 以及工作设计笔记 Physis电机保护设计即恶劣环境 伺服电机 我们最常为食品饮料、机床和户外应用领域供货。以下决策框架与任何单一产品无关——无论您是从我们还是其他供应商采购，都适用——其实际意义在于，IP 代码是测试结果，而非营销口号，电机通过的测试必须与应用场景的暴露程度相匹配。如果您需要我们标准产品目录之外的配置，请联系我们。工程团队 可以根据 IP 测试规范检查您的环境。

IEC 60529 标准中这两个数字的实际含义

IP代码已发布。 IEC 60529“外壳提供的防护等级（IP 代码）”，该标准的官方摘要位于…… IEC 的 IP 防护等级页面代码位于字母“IP”之后的两位数字，每个数字代表一个单独的测试。 第一个数字代表固体颗粒防护；第二个数字代表防水。 这些数字加起来不对；你不能从 IP65 加 IP65 推断出 IP67。

IP65 和 IP67 的第一个数字 (6) 相同。它是 IEC 标准中最高的固体颗粒防护等级，测试内容为防尘性能：将电机置于防尘箱中，并暴露于循环滑石粉环境中 8 小时。不允许任何可能干扰运行的灰尘进入。防尘测试是二元的——电机要么通过 8 小时的防尘测试，要么不通过。IP65 等级没有灰尘等级之分；在该等级下，灰尘必须完全隔绝，否则电机将不合格。

第二个数字是两种评分出现分歧的地方。 IP65 的“5”指的是水射流测试： 使用直径 6.3 毫米的喷嘴，以每分钟 12.5 升的流速向电机喷水，喷嘴距离电机 3 米，持续至少 3 分钟。如果水不干扰电机运行或接触到带电部件，则测试通过。IP65 防护等级可抵御意外溅水、雨水和定向喷淋，但不适用于高压水流或短暂浸水。 IP67 的“7”指的是浸水测试： 将电机浸入水中，使其最低点位于水面以下 1000 毫米，最高点位于水面以下至少 150 毫米，持续 30 分钟。如果未有大量水进入电机内部，则测试通过。

最常见的错误是将 IP 代码视为一个单独的数字——“IP 等级 67 比 IP 65 好，所以 67 更好。” 这两个数字是独立的测试结果，“67”仅表示“通过浸水测试”，而不是“通过喷射测试优于 IP65”。 IP67电机通过了与IP65电机相同的喷射测试；此外，它还通过了额外的浸水测试。

决定大多数应用成本周期权衡

在同一电机机身上，IP65 和 IP67 之间的所有选择最终都归结为一个问题： IP67防护等级的额外成本是否值得避免更换电机？ 在相同机架尺寸下，IP67 的成本比 IP65 高出约 25% 至 40%，这笔额外成本体现在两个方面：前期投入和持续扭矩输出的降低。IP67 电机的密封件会将热量滞留在外壳内，因此在相同环境温度下，相同机架尺寸的密封电机提供的持续扭矩会降低约 5% 至 10%，因为定子散热路径的减少。峰值扭矩额定值保持不变，因为峰值扭矩额定值受短时瞬态热容量限制；受影响的参数是持续扭矩额定值、连续负载下的额定转速以及 S1 占空比范围。 罗克韦尔自动化， 博世力士乐而且大多数电机供应商会在数据表中公布 IP65/IP67 框架的单独扭矩曲线；不应假定 IP54 曲线适用。

循环寿命方面的影响更为微妙。密封电机在峰值瞬态工况下定子温度较低（因为密封件减少了对流散热，热量会短暂地停留在铜芯上，而不是被开放式风扇吹走），但在连续运行期间温度较高。对轴承润滑脂寿命和绝缘等级寿命的最终影响取决于具体应用。 对于高占空比和低峰值的应用，IP65 的使用寿命将比 IP67 更长，因为 IP67 电机的连续扭矩降额迫使其在接近其热极限的条件下运行。 对于瞬态信号短、占空比低的应用，IP67 的使用寿命可能比 IP65 更长，因为密封件可以防止污染物进入轴承腔，从而延长轴承的 L10 寿命。

三个应用层级，选择显而易见

知识产权的选择在理论上看似模糊不清，但在具体应用中却显而易见。以下三个层级涵盖了我们在实际应用中遇到的大约90%的决策。

一级——通用工业（选择 IP65，跳过 IP67）

机床主轴和进给驱动装置、包装机械、物料输送机、码垛机、取放装置、装配自动化设备以及洁净柜内的机器人设备。电机位于外壳内、防护罩后或外罩下。它会偶尔接触到飞溅物、刀具冷却液喷溅和油雾，但不会接触到积水、冷凝水池或冲洗液。 IP65 是正确的选择。 IP67防护等级过高，成本会增加25%到40%，却没有任何实际好处。此外，持续扭矩损耗会导致电机运行温度升高，并缩短绝缘寿命。主流运动控制供应商的标准产品线——也就是那些经常缺货的产品——是IP65防护等级，采用全封闭非通风（TENV）外壳。我们和大多数同行都将这种防护等级作为通用工业应用的默认标准。

第二级——冲洗型、户外型、冷凝型（选择 IP67 防护等级）

食品和饮料生产线、乳制品和药品包装、建筑设备或船舶上的户外安装、电缆桥架或工艺管道中冷凝水可能滴到电机上的任何地方、电机安装在机器的低洼处可能积水的任何地方。 IP67 是正确的选择。 IP65水射流测试并不涵盖积水环境，因此，浸入冷凝水池中的IP65电机密封件失效的时间会远早于IP67电机。与24/7全天候包装生产线停工的成本相比，额外的成本微不足道。此外，IP67密封件的几何形状设计便于维修——密封件组件可以在定期维护期间更换，而无需更换电机。

第三级——卫生/CIP清洗（选择IP69K，而非IP67）

乳制品、饮料、制药和肉类加工生产线采用原位清洗 (CIP) 工艺，使用 80°C 热水和 80 至 100 巴压力进行冲洗。IP67 防护等级不足以满足要求，因为 CIP 清洗的压力和温度超过了 IP67 的测试范围。 IP69K，在 ISO 20653 中定义，并在 DIN 40050-9 中采用，是卫生冲洗的正确等级。大多数通用型 工业伺服电机普通电机不具备 IP69K 防护等级；该等级仅适用于采用不锈钢外壳、表面光滑（便于排水和抑制细菌滋生）以及食品级密封材料的卫生级电机。此外，IP69K 电机的价格大约是同等规格 IP65 电机的 2 到 3 倍，因此它并非一般工业应用的首选。

数据手册中还会看到其他IP防护等级。

了解三个相邻的额定值非常重要，这样您才能毫无困惑地阅读数据表。 IP54IP54是标准的室内工业防护等级：防尘（非完全防尘），可防止来自任何方向的溅水。IP54是柜式伺服电机的默认防护等级，也是大多数通用设备的防护等级。 工业伺服电机s 携带。IP55 这是略微升级的版本：防尘（与 IP54 相同）且防喷水（喷嘴与 IP65 相同，但流量较低）。IP55 在伺服电机规格中并不常见；IP65 是更常用的喷水防护等级。 IP66 它具有防尘功能，并配备强力水射流（12.5 毫米喷嘴，流量 100 升/分钟），适用于船舶甲板和重工业冲洗，其喷射压力超过 IP65 测试标准。

在IEC 60529标准之外，最容易混淆的额定值是 NEMA 4X这是一种符合 NEMA 标准的外壳类型，其防护等级接近 IP66，并具有耐腐蚀性要求（通常为 304 或 316 不锈钢）。 第250号 NEMA是美国与IEC 60529并行的标准，北美一些项目规范有时会要求采用NEMA标准。这两个系统不能直接互换——NEMA等级增加了IEC 60529所没有的腐蚀、结冰和耐油测试——但NEMA 4X外壳在防水防尘方面大致相当于IP66，并且是北美食品、饮料和制药行业冲洗作业的标准等级。 NFPA 79美国工业机械电气标准是第三个规范 IP 防护等级如何与更广泛的机器布线和接地规范相互作用的参考标准。第四个偶尔出现在北美规范中的参考标准是…… UL标准索引 对于外壳和电机外壳——外壳采用 UL 50 和 UL 50E 标准，旋转电机采用 UL 1004 标准——这在 NEMA 或 IEC 等级的基础上增加了第三个维度（UL 认证/认可）。

如何解读伺服电机数据手册中的IP防护等级部分

大多数IP地址部分都会显示三个数字。 伺服电机 产品数据表，而大多数采购团队只阅读第一页。首先是轴封的IP防护等级 （一般情况下，通用防护等级为 IP65，恶劣环境防护等级为 IP67）。 第二点是连接器或电缆接头的IP防护等级 当电机接通电源时。 第三点是散热风扇的额定功率 当电机带有集成风扇时（大多数 IP65 和 IP67 电机没有——它们是 TENV，完全封闭且不通风——但一些高功率等级的电机带有单独的风扇，其 IP 等级可能不同）。

在实际运行中，真正重要的数值是整机防护等级，而不是裸电机的防护等级。例如，一台防护等级为 IP67 的伺服电机，如果搭配防护等级为 IP65 的电缆接头，则故障点会位于电缆接头处，而不是电机外壳处。同样，一台防护等级为 IP67 的伺服电机，如果搭配防护等级为 IP54 的风扇，则故障点会位于风扇轴处，而不是风扇外壳处。 明确系统级IP防护等级，包括连接器、电缆和风扇。 务必确保物料清单上的电缆接头和连接器规格与电机规格相符。大多数被归咎于电机的现场故障，实际上是电缆接头或连接器的故障——而数据手册往往只列出电机侧的额定值，因此忽略了这一点。

商家不会告诉你的事

签署采购订单前需要了解的三项注意事项。 首先，IEC 60529 并未测试化学相容性。 水射流测试使用纯净水，即使电机在纯净水测试中通过了 IP65 防护等级，在实际工厂环境中，如果溅射物是清洁剂、切削液、液压油或腐蚀性冲洗液，电机仍然可能发生故障。如果应用涉及化学品接触，密封材料的规格与 IP 防护等级同样重要。氟橡胶 (FKM) 密封件可耐受大多数切削液和清洁剂；三元乙丙橡胶 (EPDM) 可耐受蒸汽和某些酸；丁腈橡胶 (NBR) 可耐受油，但不耐受臭氧。供应商的数据手册通常默认只列出“NBR”，并且不考虑化学品接触的影响。

第二点是，IP防护等级是在新电机上测试的。 全新IP65电机的密封件通过了测试；而一台使用五年、经历了1000次热循环、10次皮带打滑和两次冷却液更换的IP65电机，其密封件可能无法通过测试。密封件属于易损件，IP防护等级是出厂时的一次性测试结果。正确的理解是“首次调试时额定防护等级为IP65，并将密封件更换纳入维护计划”。一台五年内未进行密封件检查或更换的电机，其防护等级已降低，实际现场防护等级可能更接近IP54。

第三点是，IP防护等级并不能反映散热性能。 如上所述，同一机架中的 IP65 和 IP67 电机提供的连续扭矩比 IP54 电机要小，但降额程度因供应商而异，并且很少在营销材料中强调。 SMMA（小型电机与运动协会） 发布了关于如何比较不同额定值扭矩曲线的指南；工作规则是向供应商索取电机将要采用的特定 IP 额定值下的连续扭矩曲线，而不是目录中的 IP54 曲线。

采购决策核对清单

我们交给新采购团队的决策规则。这条规则有意写得简洁明了：

• 环境暴露： 确定电机采用的是飞溅式、喷射式、浸没式还是CIP清洗方式。将第二个数字与清洗方式相匹配。
• 连续占空比： 如果超过 60%，IP65 几乎总是正确的选择；IP67 的热损耗会缩短绝缘寿命。
• 更换成本与电机成本： 如果电机用于 24/7 全天候运行的生产线，更换电机需要停机，那么 IP67 的溢价在密封件第一次保护电机时就能收回成本。
• 化学相容性： 确认密封材料能够抵抗环境中的化学物质；标准的丁腈橡胶可能不够用。
• 连接器和电缆接头： 请核实组装系统的 IP 防护等级，而不仅仅是电机侧的防护等级。
• 热降额： 向供应商索取所购防护等级（IP等级）下的连续扭矩曲线。
• 密封件维护计划： 建议每 3 至 5 年更换一次密封套件；IP 等级是一次性测试结果，并非永久状态。

常见问题解答