步進馬達常見問題 – 加熱
- 為什麼要這樣做 步進馬達氣溫升高了嗎？
我們常見的大多數馬達都包含一個鐵芯和繞組線圈。繞組線圈具有電阻，通電時會產生損耗。這些損耗的大小與電阻和電流的平方成正比——這就是我們所說的銅損。如果電流不是標準的直流電或純正弦波，也會產生諧波損耗。鐵芯存在磁滯和渦流效應，在交變磁場中會產生損耗。這些損耗的大小取決於材料、電流、頻率和電壓——這就是我們所說的鐵損。銅損和鐵損都會以熱量的形式表現出來，從而影響馬達效率。步進馬達通常優先考慮定位精度和扭力輸出，因此它們的效率相對較低，電流通常較高，諧波含量顯著，且交流電的頻率會隨轉速而變化。因此，步進馬達通常會發熱，而且通常比普通交流馬達的發熱更嚴重。這種現像也適用於一些特殊類型的電機，例如…真空步進電機，高真空步進電機， 和超高真空步進電機由於缺乏對流冷卻，熱管理變得更加關鍵。
- 為什麼高低溫步進馬達和伺服馬達比普通馬達運轉溫度更高？
專為高低溫運轉設計的馬達採用耐高溫、絕緣強度較高的線圈材料。因此，它們的散熱能力略低於普通伺服馬達繞組，但這並不影響馬達的高溫性能。對於涉及以下應用：清潔真空步進電機，清潔吸塵器電機， 或者半導體設備真空馬達這一特性在設計過程中已經考慮到了。同樣地，真空伺服電機和高真空伺服電機由於其特殊的構造，在相同條件下可能會表現出略高的溫度。
- 步進馬達的發熱量如何隨轉速變化？
採用恆定電流驅動技術時，步進馬達在靜止和低速運轉時電流保持恆定，以維持恆定的轉矩輸出。隨著轉速增加到一定程度，馬達內部的反電動勢增加，電流逐漸減小，扭力也隨之下降。因此，銅損引起的發熱與轉速有關。通常情況下，靜止和低速運轉時發熱較高，高速運轉時發熱較低。然而，鐵損（儘管佔比較小）並不遵循同樣的規律。馬達的總發熱是銅損和鐵損之和，因此以上描述僅供參考。 低釋氣步進電機在超潔淨環境中使用時，仔細選擇速度有助於控制加熱和氣體逸出速率。
- 加熱的影響
雖然馬達發熱通常不會影響馬達壽命，大多數客戶也無需過度擔憂，但過熱確實會產生一些負面影響。例如，內部零件熱膨脹係數的差異會導致結構應力，並使內部氣隙輕微變化，這可能會影響馬達的動態響應，使其在高速運轉時更容易出現失步現象。在某些應用中，馬達過熱是不允許的，例如醫療設備和高精度測試設備。因此，必須對馬達發熱進行有效控制。這一點對於以下應用尤其重要： 高溫真空馬達，耐輻射真空馬達， 和低溫真空馬達在這些極端的工作條件下，材料已經達到了極限。
- 如何降低馬達發熱
減少發熱意味著減少銅損耗和鐵損耗。
為了降低銅損，有兩種方法：降低電阻和降低電流。選擇馬達時，盡可能選擇低電阻、低額定電流的馬達。對於兩相電機，串聯連接優於並聯連接。然而，這些選擇往往與高扭力和高轉速的要求相衝突。對於已經選定的電機，應充分利用驅動器的自動半電流控制和離線功能。前者會在馬達靜止時自動降低電流，後者則會完全切斷電流。此外，微步進驅動器產生的電流波形更接近正弦波，諧波更少，從而降低馬達發熱。
降低鐵損的方法較少。電壓等級與之相關：高壓驅動可以改善高速特性，但也會增加發熱量。因此，應選擇適當的驅動電壓等級，以平衡高速性能、運轉平穩性、發熱、噪音等因素。對於特殊應用，例如… 清潔真空步進電機在半導體製造廠或低釋氣步進電機 在真空沉積系統中，這些權衡取捨變得更加關鍵。