デジタル実行要素であるステッピングモーターは、モーションコントロールシステムに広く使用されています。多くのユーザーや友人は、ステッピングモーターを使用する際に、モーターが大きな熱を発しているように感じ、この現象が正常かどうかわからないという不安を抱えています。実際、発熱はステッピングモーターにおいてよくある現象ですが、どの程度の発熱が正常とみなされるのでしょうか？また、ステッピングモーターの発熱を最小限に抑えるにはどうすればよいでしょうか？
一、ステッピングモーターが熱くなる理由を理解する。
あらゆる種類のステッピングモーターは、内部が鉄心と巻線コイルで構成されています。巻線抵抗は電力損失を発生させ、損失の大きさと抵抗値、電流値は2乗に比例します。これは一般的に銅損と呼ばれます。電流が標準的な直流または正弦波でない場合は、高調波損失も発生します。また、コアのヒステリシス渦電流効果、交流磁場でも損失が発生します。材料の大きさ、電流、周波数、電圧は鉄損に関連し、これらは鉄損と呼ばれます。銅損と鉄損は発熱という形で現れ、モーターの効率に影響を与えます。
ステッピング モーターは一般に、位置決め精度とトルク出力を追求しており、効率は比較的低く、電流は一般に大きく、高調波成分が多く、電流の周波数が速度に応じて変化するため、ステッピング モーターは一般に発熱状況がよく、その状況は一般的な AC モーターよりも深刻です。
二、ステッピングモーターの熱を適正範囲内で制御します。
モーターの許容発熱量は、主にモーター内部の絶縁レベルによって決まります。内部絶縁は高温（130度以上）になるまで破壊されません。そのため、内部が130度を超えない限り、モーターは損傷せず、表面温度は90度以下になります。したがって、ステッピングモーターの表面温度が70～80度であれば正常です。温度計を用いた簡単な温度測定方法でも、大まかな判断が可能です。手で1～2秒以上触れる場合は60度以下、手で触れる程度の場合は70～80度、水を数滴垂らすとすぐに蒸発する場合は90度以上になります。もちろん、温度計を使って温度を測ることもできます。
三、 ステッピングモーターの速度変化による加熱。
定電流駆動技術を使用すると、ステッピング モーターは静的かつ低速で電流が比較的一定に保たれ、一定のトルク出力が維持されます。
ある程度回転速度が速くなると、モーター内部の逆電位が上昇し、電流が徐々に減少し、トルクも低下します。そのため、銅損による発熱は回転速度と関係があります。
一般的に、発熱量は静止時および低速時には高く、高速時には低くなります。ただし、鉄損（割合は小さいものの）は変化せず、モータ全体の発熱量は両者の合計となるため、上記はあくまでも一般的な状況です。
四、熱の影響
モーターの熱は、一般的にはモーターの寿命に影響を与えないため、ほとんどのお客様は気にする必要はありません。しかし、深刻な熱はいくつかの悪影響をもたらします。
例えば、モーター内部の部品の熱膨張係数の違いによる構造上の応力、内部の空隙の変化などにより生じる小さな変化がモーターの動的応答に影響を与え、高速回転時に脱調しやすくなります。
また、医療機器や高精度試験装置など、モーターの過度な加熱が許容されない用途もあります。そのため、モーターの発熱は制御が必要です。
五、モーターの発熱を軽減します。
発熱を抑えるには、銅損と鉄損を減らすことが重要です。銅損の低減には、抵抗と電流の低減という2つの方向性があり、小型モータの選定においては、抵抗と定格電流が可能な限り小さいモータを選択する必要があります。二相モータは直列モータとして使用でき、並列モータを使用する必要はありません。
しかし、これはトルクと高速性の要件と矛盾することがよくあります。
モーターを選択した場合は、ドライブの自動半電流制御機能とオフライン機能を最大限に活用する必要があります。前者はモーターが静止状態のときに電流を自動的に減らし、後者は単に電流を遮断します。
さらに、電流波形が正弦波に近くなるため、高調波が少なくなり、モーターの発熱も少なくなります。鉄損を低減する方法は多くなく、電圧レベルはモーターの高電圧駆動に関係しており、高速特性の向上をもたらしますが、同時に発熱も増加させます。
したがって、高速性、滑らかさ、熱、ノイズなどの指標を考慮して、適切な駆動電圧レベルを選択する必要があります。
投稿日時: 2024年9月13日