對于各種步進(jìn)電機(jī)而言,步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部都是由鐵芯和繞組線圈組成的。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。
電機(jī)發(fā)熱允許到什么程度?
電機(jī)發(fā)熱的正常程度主要取決于電機(jī)內(nèi)部絕緣等級。內(nèi)部絕緣性能在高溫下(130度以上)才會被破壞。所以只要內(nèi)部不超過130度,電機(jī)便不會損壞,而這時表面溫度會在90度以下。所以,步進(jìn)電機(jī)表面溫度在70-80度都是正常的。簡單的溫度測量方法有用點(diǎn)溫計的,也可以粗略判斷:用手可以觸摸1-2秒以上,不超過60度;用手只能碰一下,大約在70-80度;滴幾滴水迅速氣化,則90度以上了;當(dāng)然也可以用測溫槍來檢測。
一些醫(yī)療器械和高精度的測試設(shè)備等,需要對機(jī)械的發(fā)熱嚴(yán)格控制,那么如何控制步進(jìn)電機(jī)的發(fā)熱呢?
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,前者在步進(jìn)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,步進(jìn)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)動的步進(jìn)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)選擇合適的步進(jìn)電機(jī)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)。