關(guān)于步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱

一、關(guān)于步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱

1、為什么步進(jìn)電機(jī)會發(fā)熱？

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。

2，為什么高低溫步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)發(fā)熱比普通電機(jī)高？

高低溫電機(jī)的線圈材料需要耐更高溫度，絕緣強(qiáng)度更高，所以散熱性能比一般的伺服電機(jī)的線圈差一些，但不會影響電機(jī)的高溫性能。

3，步進(jìn)電機(jī)發(fā)熱隨速度變化的情況：

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。

4，發(fā)熱帶來的影響

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。

5，如何減少電機(jī)的發(fā)熱：

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)。

二、如何改變步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)反向？

步進(jìn)電機(jī)安裝后，如果實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向與所需旋轉(zhuǎn)方向相反，且不方便通過修改控制程序改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向時，可以通過交換電機(jī)引線A+、A-（或者交換B+，B-）與驅(qū)動器的接線順序，改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。

三相步進(jìn)電機(jī)可通過對調(diào)三相中的任意兩相來實(shí)現(xiàn)反向。

三、如何設(shè)定步進(jìn)驅(qū)動器的輸出電流？

一般情況下，設(shè)定步進(jìn)驅(qū)動器的輸出電流不大于電機(jī)的相電流。以下兩種情況例外：

1，如果所選電機(jī)輸出力矩略小于負(fù)載所需力矩，可將電驅(qū)動器輸出流設(shè)定為略大于電機(jī)的相電流（比如，額定電流為2A，可以設(shè)定為2.5A或者3A）。但電流越大，電機(jī)發(fā)熱越大。

2，對于低溫環(huán)境工作時，設(shè)置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的輸出電流比步進(jìn)電機(jī)額定電流稍高一檔，以提高步進(jìn)電機(jī)的輸出扭矩。

四、如何選擇步進(jìn)驅(qū)動器的工作電壓？

步進(jìn)驅(qū)動器工作電源電壓越高，高速時扭矩衰減越小。在步進(jìn)驅(qū)動器允許的電壓范圍內(nèi)，建議選用盡量高的驅(qū)動電壓，以提高步進(jìn)電機(jī)的高速扭矩輸出。但電壓越高，步進(jìn)電機(jī)的發(fā)熱越大，振動噪音越大。

五、步進(jìn)電機(jī)的引線標(biāo)準(zhǔn)長度多少？能延長嗎？引線延長后對電機(jī)性能有什么影響？最多可以延長多少？

1， KH步進(jìn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)引線長度3米，KVM步進(jìn)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)引線長度1米。

2，步進(jìn)電機(jī)引線可延長到15米。超過15米的電機(jī)引線，會導(dǎo)致電流降低，電機(jī)扭矩會有衰減。

六、高創(chuàng)伺服驅(qū)動器的脈沖方向信號對PLC的輸出信號要求

高創(chuàng)驅(qū)動器需要PLC的脈沖方向信號是NPN輸出

1，臺達(dá)、松下、三菱等PLC的脈沖方向信號一般是NPN輸出，直接使用即可

2，西門子PLC的脈沖方向信號一般是PNP輸出，需要用PNP轉(zhuǎn)NPN的信號轉(zhuǎn)換模塊。

七、Coley伺服驅(qū)動器的脈沖方向信號對PLC的輸出信號要求

Copley驅(qū)動器需要PLC的脈沖、方向信號是PNP輸出

1，西門子PLC是PNP的輸出, 直接使用即可

2，臺達(dá)、松下、三菱等日系PLC一般都是NPN輸出，需要用信號轉(zhuǎn)換模塊。與上圖類似，將輸出換成“NPN轉(zhuǎn)PNP”

八、伺服電機(jī)與驅(qū)動器之間最長距離多遠(yuǎn)？

電機(jī)與驅(qū)動器之間的距離一般限制在20米。而且不建議線纜中間轉(zhuǎn)接。

1，如確需更長的距離，需處理好線纜屏蔽，并采用必要的抗干擾措施，如伺服驅(qū)動器主電源輸入端采用隔離變壓器、驅(qū)動器接地、動力線纜加磁環(huán)等。

2，線纜如確需中間轉(zhuǎn)接，需要處理好反饋線纜的屏蔽層，防止電磁干擾。

九、絕對值位置反饋與增量式位置反饋的區(qū)別

1，絕對值位置反饋元件：

可以記憶運(yùn)動部件斷電前的位置，斷電期間運(yùn)動部件如果被人為移動過，重新上電后，絕對值反饋元件可以識別位置變化。
用絕對值位置反饋元件的系統(tǒng)，上電后不需要回原點(diǎn)。
按照斷電期間保存多圈數(shù)據(jù)的方法，多圈絕對值位置反饋元件分為：機(jī)械式和電池式。機(jī)械式采用多級齒輪方式記憶多圈數(shù)據(jù)，電池式用后備電池保存多圈數(shù)據(jù)。需定期（2-3年）更換電池。
金士力科技的KECM系列伺服電機(jī)的絕對值編碼器（選配）是機(jī)械式多圈絕對值編碼器。

2，增量式位置反饋元件：

系統(tǒng)剛上電時，位置數(shù)據(jù)都是0，不能記憶運(yùn)動部件斷電前的位置，斷電期間運(yùn)動部件如果被人為移動過，重新上電后，增量式反饋元件不能識別位置變化。
用增量式位置反饋元件的系統(tǒng)，上電后需要回原點(diǎn)，以確定初始零位。
金士力科技的KECM系列伺服電機(jī)的位置反饋元件采用旋轉(zhuǎn)變壓器（標(biāo)配），即屬于增量式反饋元件。

十、關(guān)于電機(jī)絕緣等級

根據(jù)不同絕緣材料耐受高溫的能力對其規(guī)定了7個允許的最高溫度，按照溫度大小排列分別為：Y、A、E、B、F、H和C。它們的允許工作溫度如下表所示。