デジタル実行要素として、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で広く使用されています。ステッピングモーターを使用する多くのユーザーや友人は、モーターが大きな熱を発して動作していると感じ、この現象が正常かどうか疑問に思っています。実際、発熱はステッピングモーターの一般的な現象ですが、どの程度の発熱が正常とみなされるのか、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のでしょうか？
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において、内部は鉄心と巻線コイルで構成されています。巻線の抵抗により電力損失が発生し、損失の大きさと抵抗値、電流は二乗に比例します。これは一般的に銅損と呼ばれ、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、交流磁場における鉄心のヒステリシス渦電流効果により損失が発生し、その大きさは材料、電流、周波数、電圧に関係し、これ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的に位置決め精度とトルク出力を追求するため、効率は比較的低く、電流は一般的に大きく、高調波成分が多く、電流の周波数は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的に発熱しやすく、その状況は一般的な交流モーターよりも深刻です。
2．ステッピングモーターの温度を適切な範囲内で制御する。
モーターの許容熱量は、主にモーター内部の絶縁レベルに依存します。内部絶縁は高温（130度以上）になるまで破壊されません。したがって、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。そのため、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。温度計を使った簡単な温度測定方法で、おおよそ次のように判断することもできます。手で1～2秒以上触れることができる場合は60度以下。手で触れることができる場合は約70～80度。数滴の水がすぐに蒸発する場合は90度以上。もちろん、温度計を使用して検出することもできます。
3．ステッピングモーターの速度変化に伴う発熱。
定電流駆動技術を使用する場合、ステッピングモーターが静止状態または低速状態にあるとき、電流は比較的一定に保たれ、一定のトルク出力が維持されます。
回転速度が一定レベルを超えると、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。したがって、銅損による発熱量は回転速度と関連しています。
発熱量は一般的に、静止時や低速時には高く、高速時には低くなります。しかし、鉄損（割合は小さいものの）の変化は当てはまらず、モーター全体の発熱量は鉄損と鉄損の合計であるため、上記はあくまで一般的な状況です。
４．熱の影響
モーターの熱は、一般的にモーターの寿命には影響しないため、ほとんどのお客様は気にする必要はありません。しかし、過度の熱はいくつかの悪影響をもたらします。
例えば、モーター内部部品の熱膨張係数の違いによる構造応力の変化によって内部エアギャップが変化し、わずかな変化でも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。
別の例として、医療機器や高精度試験装置など、モーターの過熱が許されない場面があります。そのため、モーターの発熱を適切に制御する必要があります。
五、モーターの発熱を軽減します。
熱を減らすには、銅損と鉄損を減らす必要があります。銅損を減らすには、抵抗と電流を減らすという2つの方法があります。そのため、小型モーターや2相モーターを選ぶ際には、抵抗と定格電流が可能な限り小さいものを選ぶ必要があります。直列モーターを使用すれば、並列モーターは必要ありません。
しかし、これはトルクと高速性という要求と矛盾することが多い。
モーターを選定した場合は、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にあるときに電流を自動的に低減し、後者は電流を単純に遮断します。
さらに、細かく分割された駆動では、電流波形が正弦波に近く、高調波が少なくなるため、モータの発熱が少なくなります。鉄損を低減する方法は多くありませんが、電圧レベルはモータの高電圧駆動に関係しており、高速特性の向上をもたらす一方で、発熱量の増加も招きます。
したがって、高速性、滑らかさ、発熱、騒音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