步进电机发热及其影响

1、运动发热的主要原因：

我们平时看到的各种电机，里面都有铁芯和绕组线圈。绕组有电阻，上电会产生损耗，损耗与电阻和电流的平方成正比。这就是我们常说的铜损。如果电流不是标准的DC或正弦波，也会产生谐波损耗；铁芯有磁滞涡流效应，在交变磁场中也会产生损耗。其大小与材料、电流、频率、电压有关，称为铁损。铜损和铁损都以热的形式表现出来，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，谐波成分高，电流交变的频率也随转速变化。所以步进电机普遍发热，比普通交流电机更严重。

2.步进电机加热的合理范围：

电机发热的允许程度主要取决于电机的内部绝缘水平。高温(130以上)会破坏内部绝缘性能。所以只要内部不超过130度，电机就不会损坏环，表面温度在90度以下。所以步进电机表面温度70-80度是正常的。一种简单的测温方法，可以用点温度计，也可以粗略判断：用手触摸1-2秒以上，不超过60度；只能用手摸，大概70-80度；几滴水蒸发很快，90度以上。

3、步进电机发热随速度变化：

当采用恒流驱动技术时，步进电机将在静态和低速下保持恒流，以保持恒定的扭矩输出。当转速高到一定程度时，电机中的反电动势会上升，电流会逐渐减小，转矩也会减小。所以铜损耗引起的发热和速度有关。一般静态低速生热高，高速生热低。但是铁损的变化(虽然占的比例很小)并不总是这样，电机整体发热是两者之和，所以以上只是一般情况。

4.发烧的影响：

虽然电机发热一般不影响电机的使用寿命，但大部分客户没必要关注。但是严重的时候会带来一些负面影响。比如电机内部各部分热膨胀系数不同导致的结构应力的变化和内部气隙的微小变化，都会影响电机的动态响应，高速时容易失步。再比如有些场合不允许电机过热，比如医疗仪器、高精度测试设备等。因此，有必要控制电机的加热。

5.如何减少电机发热：

减少热量就是减少铜损失和铁损失。降低铜损有两个方向，即降低电阻和电流，这就要求在选型时尽可能选择低电阻、低额定电流的电机。对于两相电机，串联的电机不需要并联。但这往往与扭矩和高速的要求相冲突。对于所选电机，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，后者只是简单的切断电流。另外，由于细分驱动器的电流波形接近正弦，谐波少，电机发热少。减少铁损的方法不多，电压高低也与之有关。虽然高压驱动的电机的高速特性会得到改善，但也会带来发热的增加。因此，我们应该选择合适的驱动电压水平，考虑到高速、稳定、热和噪声。