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无刷步进电机发热解决方法

-2018-12-10 -

无刷步进电机作为数字执行行元件,无刷步进电机广泛用于运动控制系统。当许多用户和朋友使用步进电机时,电机在工作时有很大的热量。目前尚不清楚这种现象是否正常。事实上,热量是无刷步进电机的常见现象,但是什么样的热量是正常的,如何最大限度地减少无刷步进电机的发热?以下是一些简单的分析。

1、为什么无刷步进电机会升温

对于各种无刷步进电机,内部由铁芯和绕组线圈组成。绕组有电阻,功率会产生损耗。损耗的大小与电阻和电流的平方成正比。这就是我们常说的铜陨。如果电流不是标准的直流或正弦波,它也会产生谐波损耗;磁芯具有迟滞涡流效应也会导致交变磁场的损耗,其大小与材料,电流,频率和电压有关。这被称为铁损。铜损和铁损均以热量的形式表现出来,这会影响电动机的效率。步进电机一般追求定位精度和转矩输出,效率相对较低,电流一般较大,谐波分量较高,交流电频率也随转速变化。因此,无刷步进电动机通常具有发热状态,并且情况更普遍。交流电机很严重。

2、无刷步进电机发热的合理规范

允许电动机升温的程度主要取决于电动机的内部绝缘等级。内部绝缘性能在高温(130度以上)下被破坏。因此,只要内部温度不超过130度,电机就不会受损,表面温度会低于90度。因此,无刷步进电机表面温度正常在70-80度。简单的温度测量方法对点温度计很有用。它也可以粗略地判断:它可以用手触摸超过1-2秒,不超过60度;它只能用手触摸,大约70-80度;滴几滴水迅速气化,即90度以上。

3、无刷步进电机加热随速度变化

采用恒流驱动技术,步进电机在静态和低速时都保持相对恒定的电流,以保持恒定的扭矩输出。当速度高到一定程度时,电动机的内部反电动势上升,电流逐渐减小,扭矩也会减小。因此,铜损产生的热量与速度有关。通常,静态和低速时的热量高,高速时低。然而,铁损的变化(尽管比例很小)并非总是如此,并且电动机的整体热量是两者的总和,因此上述仅是一般情况。

4、发热的影响

虽然电机发热通常不会影响电机的使用寿命。然而,严重的发热可能会产生一些负面影响。如果电动机各部分的热膨胀系数不同,则结构应力发生变化,内部气隙的微小变化会影响电动机的动态响应,高速很容易失步。在某些情况下,不允许过度加热电机,例如医疗设备和高精度测试设备。因此,应该对电动机的加热进行必要的控制。

5、如何减少电机的发热量

减少热量可减少铜损和铁损。有两个方向可以减少铜损,从而减少电阴和电流。这要求在选择时尽可能选择电阻小,额定电流小的电动机。对于两相电动机,并联电动机可与串联电动机一起使用,但这通常与扭矩和高速的要求相冲突。对于选定的电机,应充分利用驱动器的自动半流量控制功能和离线功能。前者在电机静止时自动降低电流,后者只是切断电流。

此外,由于电流波形接近正弦波,因此细分驱动器具有较少的谐波和较少的电机发热。减少铁损的方法并不多,电压水平与之相关。虽然高压驱动电动机将带来高速特性的改善,但它也带来了热量的增加。因此,应选择合适的驱动电压等级,同时考虑到高频段,平滑度和散热,噪声等指标。