这个问题包含两个方面:步进电机和驱动器使用环境温度,步进电机和驱动器的运行温度 步进电机和驱动器使用环境温度工业级步进电机和驱动器使用环境温度理论上是负20到正50度,在实际应用中,步进电机东北负40度,东南亚高速公路上收费站机箱内正六十五度,步进电机都是可以正常工作的。
在低温环境步进电机部分材料发生脆化现象,步进电机驱动器的一部分元器件参数漂移,因此最好先通电预热五到十五分钟;
在高温环境下步进电机驱动器的元器件也会出现漂移,并且功电流输出能力严重下降,甚至部分IC和模块已经设定了75度保护,步进电机的磁钢会出现热退磁,力矩下降,温度过高甚至导致漆包线绝缘层熔融,因此在环境温度会达到50度以上的环境使用步进电机,选型时务必选择50%以上的余量,比如说机械设计要求达到8N.m的步进电机,如果环境温度会超过50度,那么就选择12N.m的步进电机,12N.m的步进电机电流设置到额定电流的70%甚至更低就能满足力矩要求,低电流输入会减少步进电机发热。
航天和军工上往往对步进电机和驱动器的使用环境有一些特殊要求,其温度范围可以达到负50到正130度,这种步进电机的材料和工艺都远高于工业级的步进电机,其价格也高出工业级步进电机的上百倍。
步进电机去驱动器的运行温度步进电机一旦运行是有温升的,其温度对步进电机的性能也有影响,工业级混合式步进电机使用的磁钢主要是130度和150度,也有一些廉价的步进电机使用110度的磁钢,其实130度的磁钢并不是说到了130度才退辞,实际上130度的磁钢在110度就开始退磁了,这就是为什么许多应用场合会发现步进电机开始力矩是足够的,工作一两个小时以后就丢步的原因。
退磁分为临时退磁和永久退磁,130度的磁钢在130度以上的温度,就会产生永久退磁,虽然130度以下是临时退磁,但是长期在接近130度的温度下工作,也会缓慢的产生永久性退磁,一些低价格的步进电机工作不到一年虽然还能运行,但是力矩明显下降了,这就是缓慢永久退磁的效果,理论上这种步进电机可以退回厂家充磁,但是实际生产中,使用这种磁钢的步进电机,其定子铁芯、漆包线的品质都比较低,使用半年以后再充磁就显得没有意义了。
步进电机的机芯温度大约比表面温度高30度,因此我们大致可以认为步进电机表面温度达到95度就是危险状态(95度的简单判断方法就是滴一滴水到电机表面会在1到3秒汽化),通常130电机表面允许达到95度,但是42以下步进电机表面温度和机芯温度相差约20度,表面温度不要超过85度。
步进电机的温度和使用寿命是有很大关系的,在步进电机温度不超过80度,运行状态良好的场合,步进电机使用寿命常常可以达到五年甚至十年;在类似雕刻机这样的民用化设备中,要求低投入高产出,往往使步进电机和驱动器在极限状态下使用,因此步进电机的温度常常在上限状态,使用寿命往往在两年左右。
步进电机驱动器的温度因为电路和散热器设计的差别,无法按表面温度来评价,通常驱动器内部发热的是MOS管等功率器件、电源模块、驱动模块,但是绝大部分元器件的温度适合在75度以下,否则就会出现电路保护、输出功率不足、器件损坏等现象。
关于步进电机和驱动器的温度还有一个常常被用户忽略的细节,就是相同的测试环境下,使用不同规格或不同品牌的驱动器,电机发热却不同,这是因为驱动器对电流的分配方式或者衰减模式不同导致的。另外同样的测试环境,不同的品牌的步进电机,可能导致驱动器的温度不同,这是电机的电阻电感不同导致的,步进电机的反电势会作用于步进电机驱动器,有用户反应使用某些步进电机时驱动器故障率就很高,就是因为一些低品质的步进电机使用劣质漆包线,绕线不规范,导致反电势冲击驱动电路导致的。