浅谈步进电机发热带来的影响

我们通常看到的各种电动机都有铁芯和绕组线圈。如果绕组有电阻，通电会产生损耗。损耗与电阻和电流的平方成正比。这就是我们常说的铜损耗。如果电流不是标准的直流或正弦波，也会产生谐波损耗。如果磁芯具有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗。它的大小与材料、电流、频率和电压有关，称为铁损。铜的损耗和铁的损耗会以加热的形式表现出来，从而影响电机的效率。步进电机一般追求定位精度和转矩输出，效率低，电流大，谐波含量高。交流电的频率也随着转速的变化而变化。因此，步进电机普遍存在发热现象，比普通交流电机更为严重。

虽然电机发热一般不会影响电机的使用寿命，但大多数客户并不需要注意。但严重时会带来一些负面影响。例如，电机各部分的热膨胀系数不同，会导致结构应力的变化和内部气隙的微小变化，影响电机的动态响应，高速运行容易导致失步。例如，在某些情况下，不允许电机过热，如医疗器械和高精度检测设备。因此，有必要控制电动机的发热。

减少热量，即减少铜损失和铁损失。降低铜损耗的方法有电阻和电流两种，这就要求尽量选用电阻小、额定电流小的电动机。但这往往与转矩和高速的要求相冲突。所选电机应充分利用驱动器的自动半电流控制功能和离线功能。前者在电机静止时自动减小电流，后者则简单地切断电流。此外，由于细分驱动器的电流波形接近正弦，谐波较少，电机发热较少。降低铁心损耗的方法不多，电压水平与之有关。高压驱动电机虽然会带来高速特性的改善，但也会带来热量的增加。因此，有必要选择合适的驱动电压水平，同时考虑到高速性、稳定性、发热性、噪声等指标。