分析伺服电机发热原理及散热安装方法

分析伺服电机发热原理及散热安装方法

1. 伺服电机的发热原理

伺服电机的发热是由电机的损耗导致的，电机的损耗由铁损耗、铜损耗、摩擦损耗组成。其中，铁损耗又分为与负载有关和与负载无两个部分，伺服电机的能流示意图如图1所示。

伺服电机的能流图

电机的损耗最终都会变成热量，这部分热量通过传导、对流和辐射三种方式散发掉。如果散热做的不好，会导致电机的温升很高，甚至会引发电机出现超温报警。

2. 伺服电机安装方式

（1） 工程中常见的伺服电机的安装方式

1) 标准法兰安装

伺服电机的法兰直接安装在机器的金属板上，如图2示。

图2 标准法兰安装

这种安装方式伺服电机的散热主要通过金属板的传导散热，其次，通过电机周围空气的自由对流散热，另外，电机温度升高后辐射换热也会加强。

显然，金属板的面积越大，电机的散热越好，电机在稳定状态的温度更低。

2) 金属工作台直接安装

伺服电机直接固定在一个金属平台上，如图3所示。

图3 金属工作台直接安装

这种安装方式一般用在实验室环境中，常常用于做电机温升实验，或者在试验台上作各种性能和寿命试验，电机散热主要靠对流换热和电机温度升高后的辐射换热，因为没有传导散热，因此这种安装方式电机温升会很高，有些电机甚至能达到100℃以上。

3) 配合减速机的安装

伺服电机首先安装到减速机上，减速机再安装到机器的法兰盘上，如图4所示。

图4 配合减速机的安装

这种安装方式因为减速机在工作时也会产生热量，因此恶化了电机的散热。另一方面，如果将减速机安装在机器上的面积比较大的法兰上，则会改善电机的散热。

（2） 三种安装方式的优缺点

上述的这三种安装方式中，标准法兰安装的方式散热性最好，这种安装方式要求配合的法兰的金属板的面积比较大，并且金属板的面积越大，散热的效果越好。

金属工作台直接安装的方式最差，散热效果与电机的尺寸和形状有关，散热程度最多可降低50%。

配合减速机的安装方式，因为减速机在运行时也会有机械损耗，这部分机械损耗也会变成热量需要散发出来，因此这种安装方式也使热量的传导变的更差，它的散热效果最多可降低30%，在实际的应用中，要求减速机的输出侧也必须使用大面积的金属板。

同样的负载条件下，标准安装方式的温升最低，其次是配合减速机的安装方式，最差的是金属平台直接安装的方式。

（3） 现场测试的安装与问题分析

如果客户采用减速机的安装方式，同时在减速机侧又没有采用大尺寸的金属板来散热，这种情况比金属平台直接安装的方式还恶劣。

这种情况一般是客户在不了解伺服电机发热机理的情况下，认为伺服电机温度太高，就将伺服电机和减速机从机械上拆下来，减速机的后面没有连接面积较大的钢板来散热，电机本体的下方使用的是纸箱，纸箱是热的不良导体，这样，由于散热不好，电机温升很快也就不足为奇了。

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