分析伺服電機(jī)發(fā)熱原理及散熱安裝方法

1. 伺服電機(jī)的發(fā)熱原理

伺服電機(jī)的發(fā)熱是由電機(jī)的損耗導(dǎo)致的，電機(jī)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(fù)載有關(guān)和與負(fù)載無(wú)兩個(gè)部分，伺服電機(jī)的能流示意圖如圖1所示。

伺服電機(jī)的能流圖

電機(jī)的損耗最終都會(huì)變成熱量，這部分熱量通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種方式散發(fā)掉。如果散熱做的不好，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的溫升很高，甚至?xí)l(fā)電機(jī)出現(xiàn)超溫報(bào)警。

2. 伺服電機(jī)安裝方式

（1） 工程中常見(jiàn)的伺服電機(jī)的安裝方式

1) 標(biāo)準(zhǔn)法蘭安裝

伺服電機(jī)的法蘭直接安裝在機(jī)器的金屬板上，如圖2示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)法蘭安裝

這種安裝方式伺服電機(jī)的散熱主要通過(guò)金屬板的傳導(dǎo)散熱，其次，通過(guò)電機(jī)周?chē)諝獾淖杂蓪?duì)流散熱，另外，電機(jī)溫度升高后輻射換熱也會(huì)加強(qiáng)。

顯然，金屬板的面積越大，電機(jī)的散熱越好，電機(jī)在穩(wěn)定狀態(tài)的溫度更低。

2) 金屬工作臺(tái)直接安裝

伺服電機(jī)直接固定在一個(gè)金屬平臺(tái)上，如圖3所示。

圖3 金屬工作臺(tái)直接安裝

這種安裝方式一般用在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，常常用于做電機(jī)溫升實(shí)驗(yàn)，或者在試驗(yàn)臺(tái)上作各種性能和壽命試驗(yàn)，電機(jī)散熱主要靠對(duì)流換熱和電機(jī)溫度升高后的輻射換熱，因?yàn)闆](méi)有傳導(dǎo)散熱，因此這種安裝方式電機(jī)溫升會(huì)很高，有些電機(jī)甚至能達(dá)到100℃以上。

3) 配合減速機(jī)的安裝

伺服電機(jī)首先安裝到減速機(jī)上，減速機(jī)再安裝到機(jī)器的法蘭盤(pán)上，如圖4所示。

圖4 配合減速機(jī)的安裝

這種安裝方式因?yàn)闇p速機(jī)在工作時(shí)也會(huì)產(chǎn)生熱量，因此惡化了電機(jī)的散熱。另一方面，如果將減速機(jī)安裝在機(jī)器上的面積比較大的法蘭上，則會(huì)改善電機(jī)的散熱。

（2） 三種安裝方式的優(yōu)缺點(diǎn)

上述的這三種安裝方式中，標(biāo)準(zhǔn)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(tái)直接安裝的方式最差，散熱效果與電機(jī)的尺寸和形狀有關(guān)，散熱程度最多可降低50%。

配合減速機(jī)的安裝方式，因?yàn)闇p速機(jī)在運(yùn)行時(shí)也會(huì)有機(jī)械損耗，這部分機(jī)械損耗也會(huì)變成熱量需要散發(fā)出來(lái)，因此這種安裝方式也使熱量的傳導(dǎo)變的更差，它的散熱效果最多可降低30%，在實(shí)際的應(yīng)用中，要求減速機(jī)的輸出側(cè)也必須使用大面積的金屬板。

同樣的負(fù)載條件下，標(biāo)準(zhǔn)安裝方式的溫升最低，其次是配合減速機(jī)的安裝方式，最差的是金屬平臺(tái)直接安裝的方式。

（3） 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的安裝與問(wèn)題分析

如果客戶(hù)采用減速機(jī)的安裝方式，同時(shí)在減速機(jī)側(cè)又沒(méi)有采用大尺寸的金屬板來(lái)散熱，這種情況比金屬平臺(tái)直接安裝的方式還惡劣。

這種情況一般是客戶(hù)在不了解伺服電機(jī)發(fā)熱機(jī)理的情況下，認(rèn)為伺服電機(jī)溫度太高，就將伺服電機(jī)和減速機(jī)從機(jī)械上拆下來(lái)，減速機(jī)的后面沒(méi)有連接面積較大的鋼板來(lái)散熱，電機(jī)本體的下方使用的是紙箱，紙箱是熱的不良導(dǎo)體，這樣，由于散熱不好，電機(jī)溫升很快也就不足為奇了。

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