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        深圳市東么川伺服控制技術有限公司

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        分析伺服電機發熱原理及散熱安裝方法


        1. 伺服電機的發熱原理

        伺服電機的發熱是由電機的損耗導致的,電機的損耗由鐵損耗、銅損耗、摩擦損耗組成。其中,鐵損耗又分為與負載有關和與負載無兩個部分,伺服電機的能流示意圖如圖1所示。

        伺服電機的能流圖

        圖1 伺服電機的能流圖
         

        電機的損耗最終都會變成熱量,這部分熱量通過傳導、對流和輻射三種方式散發掉。如果散熱做的不好,會導致電機的溫升很高,甚至會引發電機出現超溫報警。
        2. 伺服電機安裝方式

        (1) 工程中常見的伺服電機的安裝方式

        1) 標準法蘭安裝

        伺服電機的法蘭直接安裝在機器的金屬板上,如圖2示。
        圖2 標準法蘭安裝

        圖2 標準法蘭安裝

        這種安裝方式伺服電機的散熱主要通過金屬板的傳導散熱,其次,通過電機周圍空氣的自由對流散熱,另外,電機溫度升高后輻射換熱也會加強。

        顯然,金屬板的面積越大,電機的散熱越好,電機在穩定狀態的溫度更低。

        2) 金屬工作臺直接安裝

        伺服電機直接固定在一個金屬平臺上,如圖3所示。
        圖4 配合減速機的安裝

        圖3 金屬工作臺直接安裝

        這種安裝方式一般用在實驗室環境中,常常用于做電機溫升實驗,或者在試驗臺上作各種性能和壽命試驗,電機散熱主要靠對流換熱和電機溫度升高后的輻射換熱,因為沒有傳導散熱,因此這種安裝方式電機溫升會很高,有些電機甚至能達到100℃以上。

        3) 配合減速機的安裝

        伺服電機首先安裝到減速機上,減速機再安裝到機器的法蘭盤上,如圖4所示。

        圖3 金屬工作臺直接安裝

        圖4 配合減速機的安裝

        這種安裝方式因為減速機在工作時也會產生熱量,因此惡化了電機的散熱。另一方面,如果將減速機安裝在機器上的面積比較大的法蘭上,則會改善電機的散熱。

        (2) 三種安裝方式的優缺點

        上述的這三種安裝方式中,標準法蘭安裝的方式散熱性最好,這種安裝方式要求配合的法蘭的金屬板的面積比較大,并且金屬板的面積越大,散熱的效果越好。

        金屬工作臺直接安裝的方式最差,散熱效果與電機的尺寸和形狀有關,散熱程度最多可降低50%。

        配合減速機的安裝方式,因為減速機在運行時也會有機械損耗,這部分機械損耗也會變成熱量需要散發出來,因此這種安裝方式也使熱量的傳導變的更差,它的散熱效果最多可降低30%,在實際的應用中,要求減速機的輸出側也必須使用大面積的金屬板。

        同樣的負載條件下,標準安裝方式的溫升最低,其次是配合減速機的安裝方式,最差的是金屬平臺直接安裝的方式。

        (3) 現場測試的安裝與問題分析

        如果客戶采用減速機的安裝方式,同時在減速機側又沒有采用大尺寸的金屬板來散熱,這種情況比金屬平臺直接安裝的方式還惡劣。

        這種情況一般是客戶在不了解伺服電機發熱機理的情況下,認為伺服電機溫度太高,就將伺服電機和減速機從機械上拆下來,減速機的后面沒有連接面積較大的鋼板來散熱,電機本體的下方使用的是紙箱,紙箱是熱的不良導體,這樣,由于散熱不好,電機溫升很快也就不足為奇了。
        圖5 電機連接減速機不接金屬板
        圖5 電機連接減速機不接金屬板



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