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ステッピングモーターの使用における発熱に関するいくつかの関連知識 skysmotor.com

デジタルアクチュエータとして、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。多くのユーザーがステッピングモーターを使用している時、作業中にモーターの発熱が大きくなり、この現象が正常かどうか疑問に思います。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、正常な発熱とはどのようなものですか。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。

 
まず、ステッピングモーターが発熱する理由を理解する必要があります。さまざまなステッピングモーターの内部は、鉄心と巻線コイルで構成されています。巻線には抵抗があり、通電すると損失が発生します。損失は、抵抗と電流の 2 乗に比例します。これは、しばしば銅損と呼ばれるものです。電流が標準の DC または正弦波でない場合、高調波損失もあります。鉄心にはヒステリシス渦電流効果があり、交番磁界でも損失が発生し、その大きさは材料、電流、周波数、電圧に関係し、鉄損と呼ばれます。銅損と鉄損はどちらも熱の形で現れ、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し、効率が比較的低く、電流が大きく、高調波成分が多く、電流の交番周波数も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状況があり、通常のACモーターよりも深刻です。さらに、ステッピングモーターの発熱を妥当な範囲内に制御して、モーターの発熱がどの程度許容されるかは、主にモーターの内部絶縁レベルに依存します。内部の絶縁性能は高温(130度以上)で破壊されます。したがって、内部が 130 度を超えない限り、モーターが損傷することはなく、このときの表面温度は 90 度を下回っています。したがって、ステッピングモーターの表面温度は70〜80度で正常です。
 
簡単な温度測定方法は、スポット温度計を使用することがあります。大まかに判断することもできます:手で1~2秒以上触って、60度以下;  手で触れるだけで、約70〜80度です。数滴の水はすぐに蒸発し、温度は 90 度を超えます。もちろん、温度計でも検知できます。
 
ステッピングモーターの発熱は速度に応じて定電流駆動技術を使用する場合、静的および低速では、ステッピングモーターの電流は比較的一定のままで、一定のトルク出力を維持します。速度はある程度になると、モーター内部の逆起電力が上昇し、電流が徐々に減少し、トルクも減少します。したがって、銅損による発熱は速度に関係します。一般的に、静的と低速時は発熱が大きく、高速時は発熱が小さくなります。ただし、鉄損の変化(割合は少ないですが)は必ずというわけではなく、モータ全体の発熱量は両者の和となりますので、上記はあくまでも一般的な状況です。
 
発熱の影響:モーターの発熱は一般的にモーターの寿命には影響しません、ほとんどのお客様は気にする必要はありません。ただし、重度の発熱は、いくつかの悪影響を与える可能性があります。モーターの各部品の熱膨張係数が異なる場合、構造応力の変化と内部空隙のわずかな変化がモーターの動的応答に影響を与え、高速で脱調しやすいです。もう 1 つの例は、医療機器や高精度検査機器などが、モーターの過度の発熱が許されないです。したがって、モータの発熱は必要に応じて制御する必要があります。
 
モーターの発熱を抑えて発熱を抑えるには、銅損や鉄損を減らすことです。銅損を減らすには、抵抗と電流を減らす2つの方法があります。このため、機種選定の際にはできるだけ抵抗が小さく、定格電流の小さいものを選ぶ必要があり、二相モータの場合は並列モータではなく直列モータを使用することができます。しかし、これは多くの場合、トルクと高速の要件と相容れません。選定されたモータは、ドライバーの自動セミフロー制御機能やオフライン機能を十分に活用し、前者はモーター停止時に自動的に電流を減らし、後者は単純に電流を遮断します。さらに、サブディビジョン ドライバは、電流波形が正弦波に近いため、高調波が少なく、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ありません。電圧レベルも関係しており、モータを高速化すると高速特性は向上しますが、発熱も大きくなります。したがって、高速性、安定性、発熱、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。
 

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