步進(jìn)電機(jī)的發(fā)熱原理

       我們通常見到的各類電機(jī)，內(nèi)部都是有鐵芯和繞組線圈的。繞組有電阻，通電會產(chǎn)生損耗，損耗大小與電阻和電流的平方成正比，這就是我們常說的銅損，如果電流不是標(biāo)準(zhǔn)的直流或正弦波，還會產(chǎn)生諧波損耗；鐵心有磁滯渦流效應(yīng)，在交變磁場中也會產(chǎn)生損耗，其大小與材料，電流，頻率，電壓有關(guān)，這叫鐵損。銅損和鐵損都會以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來，從而影響電機(jī)的效率。步進(jìn)電機(jī)一般追求定位精度和力矩輸出，效率比較低，電流一般比較大，且諧波成分高，電流交變的頻率也隨轉(zhuǎn)速而變化，因而步進(jìn)電機(jī)普遍存在發(fā)熱情況，且情況比一般交流電機(jī)嚴(yán)重。
       那么步進(jìn)電機(jī)的合理發(fā)熱范圍是多少呢，經(jīng)過我們的深入研究，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的內(nèi)部溫度在130℃以內(nèi)而外部溫度90℃以內(nèi)都是正常的，此時電機(jī)不會損壞。所以，步進(jìn)電機(jī)表面溫度在70~80℃都是正常的。此時我們可以用點(diǎn)溫計(jì)來測量溫度，也可以用手指觸摸判斷大概的溫度，一般來講，手指能停留1~2秒，則60度以下，用手只能碰一下，則70~80度，滴幾滴水迅速氣化，則90度以上了。

       采用恒流驅(qū)動技術(shù)時，步進(jìn)電機(jī)在靜態(tài)和低速下，電流會維持恒定，以保持恒力矩輸出。速度高到一定程度，電機(jī)內(nèi)部反電勢升高，電流將逐步下降，力矩也會下降。因此，因銅損帶來的發(fā)熱情況就與速度相關(guān)了。靜態(tài)和低速時一般發(fā)熱高，高速時發(fā)熱低。但是鐵損(雖然占的比例較小)變化的情況卻不盡然，而電機(jī)整個的發(fā)熱是二者之和，所以上述只是一般情況。
        電機(jī)發(fā)熱雖然一般不會影響電機(jī)的壽命，對大多數(shù)客戶沒必要理會。但是嚴(yán)重時會帶來一些負(fù)面影響。如電機(jī)內(nèi)部各部分熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化和內(nèi)部氣隙的微小變化，會影響電機(jī)的動態(tài)響應(yīng)，高速會容易失步。又如有些場合不允許電機(jī)的過度發(fā)熱，如醫(yī)療器械和高精度的測試設(shè)備等。因此對電機(jī)的發(fā)熱應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的控制。
        減少發(fā)熱，就是減少銅損和鐵損。 減少銅損有兩個方向，減少電阻和電流，這就要求在選型時盡量選擇電阻小和額定電流小的電機(jī)，對兩 相電機(jī)，能用串聯(lián)的電機(jī)就不用并聯(lián)電機(jī)。但是這往往與力矩和高速的要求相抵觸。對于已經(jīng)選定的電機(jī)，則應(yīng)充分利用驅(qū)動器的自動半流控制功能和脫機(jī)功能，前者在電機(jī)處于靜態(tài)時自動減少電流，后者干脆將電流切斷。另外，細(xì)分驅(qū)動器由于電流波形接近正弦，諧波少，電機(jī)發(fā)熱也會較少。 減少鐵損的辦法不多，電壓等級與之有關(guān)，高壓驅(qū)動的電機(jī)雖然會帶來高速特性的提升，但也帶來發(fā)熱的增加。所以應(yīng)當(dāng)選擇合適的驅(qū)動電壓等級，兼顧高速性，平穩(wěn)性和發(fā)熱，噪音等指標(biāo)。

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