步进电机常见问题解答 – 加热
- 为什么要这样做 步进电机气温升高了吗？
我们常见的大多数电机都包含一个铁芯和绕组线圈。绕组线圈具有电阻，通电时会产生损耗。这些损耗的大小与电阻和电流的平方成正比——这就是我们所说的铜损。如果电流不是标准的直流电或纯正弦波，还会产生谐波损耗。铁芯存在磁滞和涡流效应，在交变磁场中会产生损耗。这些损耗的大小取决于材料、电流、频率和电压——这就是我们所说的铁损。铜损和铁损都会以热量的形式表现出来，从而影响电机效率。步进电机通常优先考虑定位精度和扭矩输出，因此它们的效率相对较低，电流通常较高，谐波含量显著，并且交流电的频率会随转速而变化。因此，步进电机通常会发热，而且通常比普通交流电机的发热更严重。这种现象也适用于一些特殊类型的电机，例如……真空步进电机，高真空步进电机， 和超高真空步进电机由于缺乏对流冷却，热管理变得更加关键。
- 为什么高低温步进电机和伺服电机比普通电机运行温度更高？
专为高低温运行设计的电机采用耐高温、绝缘强度更高的线圈材料。因此，它们的散热能力略低于普通伺服电机绕组，但这并不影响电机的高温性能。对于涉及以下应用：清洁真空步进电机，清洁真空吸尘器电机， 或者半导体设备真空马达这一特性在设计过程中已经考虑到了。同样地，真空伺服电机和高真空伺服电机由于其特殊的构造，在相同条件下可能会表现出略高的温度。
- 步进电机的发热量如何随转速变化？
采用恒流驱动技术时，步进电机在静止和低速运行时电流保持恒定，以维持恒定的转矩输出。随着转速增加到一定程度，电机内部的反电动势增大，电流逐渐减小，转矩也随之下降。因此，铜损引起的发热与转速相关。通常情况下，静止和低速运行时发热较高，高速运行时发热较低。然而，铁损（尽管占比较小）并不遵循同样的规律。电机的总发热是铜损和铁损之和，因此以上描述仅供参考。 低释气步进电机在超洁净环境中使用时，仔细选择速度有助于控制加热和气体逸出速率。
- 加热的影响
虽然电机发热通常不会影响电机寿命，大多数客户也无需过度担忧，但过热确实会产生一些负面影响。例如，内部零件热膨胀系数的差异会导致结构应力，并使内部气隙发生轻微变化，这可能会影响电机的动态响应，使其在高速运行时更容易出现失步现象。在某些应用中，电机过热是不允许的，例如医疗设备和高精度测试设备。因此，必须对电机发热进行有效控制。这一点对于以下应用尤为重要： 高温真空马达，耐辐射真空马达， 和低温真空马达在这些极端的工作条件下，材料已经达到了极限。
- 如何降低电机发热
减少发热意味着减少铜损耗和铁损耗。
为了降低铜损，有两种方法：降低电阻和降低电流。选择电机时，尽可能选择低电阻、低额定电流的电机。对于两相电机，串联连接优于并联连接。然而，这些选择往往与高扭矩和高转速的要求相冲突。对于已经选定的电机，应充分利用驱动器的自动半电流控制和离线功能。前者会在电机静止时自动降低电流，后者则会完全切断电流。此外，微步进驱动器产生的电流波形更接近正弦波，谐波更少，从而降低电机发热。
降低铁损的方法较少。电压等级与之相关：高压驱动可以改善高速特性，但也会增加发热量。因此，应选择合适的驱动电压等级，以平衡高速性能、运行平稳性、发热量、噪音等因素。对于特殊应用，例如…… 清洁真空步进电机在半导体制造厂或低释气步进电机 在真空沉积系统中，这些权衡取舍变得更加关键。