Wartungstipps für Hybrid-Schrittmotoren

Der Hybrid-Schrittmotor vereint die Vorteile von Permanentmagnet- und Reluktanz-Schrittmotoren. Er wird weiter in zweiphasige, dreiphasige und fünfphasige Hybrid-Schrittmotoren unterteilt, mit einem typischen Schrittwinkel von 1,8° für zweiphasige, 1,2° für dreiphasige und 0,72° für fünfphasige.

Hybrid-Schrittmotoren werden als digitale Aktuatoren häufig in Bewegungssteuerungssystemen eingesetzt. Viele Benutzer bemerken bei der Verwendung von Hybrid-Schrittmotoren eine erhebliche Erwärmung, was Zweifel aufkommen lässt, ob dieses Phänomen normal ist. Tatsächlich ist Erwärmung bei Hybrid-Schrittmotoren ein häufiges Phänomen, aber es ist wichtig zu verstehen, welcher Grad der Erwärmung als normal gilt und wie man sie minimieren kann.

• Verstehen, warum sich Hybrid-Schrittmotoren erhitzen:

• Um zu verstehen, warum Hybrid-Schrittmotoren Wärme erzeugen, muss man die Struktur und Prinzipien dieser Motoren verstehen. Hybrid-Schrittmotoren bestehen aus einem Kern und Wicklungen. Die Wicklungen haben einen Widerstand, und ihre Stromversorgung führt zu Verlusten, die proportional zum Quadrat des Stroms und des Widerstands sind. Diese Verluste werden als Kupferverluste bezeichnet. Darüber hinaus gibt es aufgrund der Magnetfeldschwankungen Hysterese- und Wirbelstromverluste im Kern, die als Eisenverluste bezeichnet werden. Sowohl Kupfer- als auch Eisenverluste tragen zur Erwärmung bei und beeinträchtigen die Effizienz des Motors. Hybrid-Schrittmotoren, bei denen Positioniergenauigkeit und Drehmomentabgabe im Vordergrund stehen, haben oft eine geringere Effizienz, einen höheren Strom und erhebliche harmonische Komponenten, was im Vergleich zu typischen Wechselstrommotoren zu einer spürbaren Erwärmung führt.

• Bei Hybrid-Schrittmotoren variiert die Erwärmung mit der Geschwindigkeit:

• Bei Verwendung der Konstantstrom-Antriebstechnologie halten Hybrid-Schrittmotoren im statischen und langsamen Betrieb einen relativ konstanten Strom aufrecht, um eine konstante Drehmomentabgabe zu gewährleisten. Wenn die Geschwindigkeit bis zu einem gewissen Grad zunimmt, steigt die interne gegenelektromotorische Kraft, wodurch der Strom allmählich abnimmt und folglich das Drehmoment sinkt. Daher ist die Erwärmung aufgrund von Kupferverlusten geschwindigkeitsabhängig und bei statischen und niedrigen Geschwindigkeiten höher und bei hohen Geschwindigkeiten niedriger. Bei Eisenverlusten ist die Situation jedoch nicht so eindeutig, und die Gesamterwärmung ist die Summe beider Verluste.

• Die Erwärmung des Hybrid-Schrittmotors in einem vernünftigen Rahmen halten:

• Die akzeptable Erwärmung bei Hybrid-Schrittmotoren hängt in erster Linie von der internen Isolationsklasse des Motors ab. Die interne Isolierung hält hohen Temperaturen (über 130 Grad) stand, bevor sie zusammenbricht. Solange die interne Temperatur unter 130 Grad bleibt, bleibt der Hybrid-Schrittmotor unbeschädigt, und an diesem Punkt bleibt die Oberflächentemperatur normalerweise unter 90 Grad. Daher gelten Oberflächentemperaturen von 70-80 Grad als normal. Zu den einfachen Temperaturmessverfahren gehören die Verwendung eines Punktthermometers oder grobe Schätzungen: Wenn Sie es 1-2 Sekunden lang berühren können, liegt es wahrscheinlich unter 60 Grad; eine schnelle Berührung zeigt ungefähr 70-80 Grad an; und wenn ein paar Wassertropfen schnell verdampfen, liegt es wahrscheinlich über 90 Grad. Natürlich kann auch eine Temperaturpistole für genauere Messungen verwendet werden.

• Reduzierung der Erwärmung bei Hybrid-Schrittmotoren:

• Um die Erwärmung in Hybrid-Schrittmotoren zu minimieren, sollten Anstrengungen unternommen werden, sowohl Kupfer- als auch Eisenverluste zu reduzieren. Die Reduzierung der Kupferverluste beinhaltet, wenn möglich, die Auswahl von Motoren mit geringerem Widerstand und Nennstrom. Bei Zweiphasenmotoren sollten in Reihe geschaltete Motoren anstelle von parallel geschalteten Motoren verwendet werden, obwohl dies mit den Anforderungen an Drehmoment und hohe Geschwindigkeit in Konflikt geraten könnte. Bei bereits ausgewählten Hybrid-Schrittmotoren ist es wichtig, die automatische Halbstromregelung und die Offline-Funktionen des Treibers zu nutzen. Erstere reduziert den Strom automatisch, wenn der Motor statisch ist, und letztere unterbricht den Strom vollständig. Darüber hinaus führt die Verwendung von Mikroschritttreibern zu einer Stromwellenform, die näher an Sinuswellen liegt, wodurch harmonische Verluste und folglich die Motorerwärmung reduziert werden. Die Reduzierung der Eisenverluste ist schwieriger, da sie von Faktoren wie dem Spannungsniveau abhängt. Hochspannungsantriebsmotoren verbessern die Hochgeschwindigkeitseigenschaften, erhöhen aber auch die Erwärmung. Daher ist die Wahl einer geeigneten Antriebsspannung, die Hochgeschwindigkeitsleistung, Laufruhe und Erwärmung in Einklang bringt, von entscheidender Bedeutung.

• Auswirkungen übermäßiger Erwärmung bei Hybrid-Schrittmotoren:

• Während Erwärmung die Lebensdauer von Hybrid-Schrittmotoren im Allgemeinen nicht beeinträchtigt und für die meisten Benutzer kein Problem darstellt, kann starke Erwärmung einige negative Auswirkungen haben. Die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedener Teile im Motorinneren können strukturelle Spannungsänderungen und geringfügige Änderungen der internen Abstände bewirken, die sich auf die dynamische Reaktion des Motors auswirken. Bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb kann es zu Schrittverlusten kommen. In Situationen, in denen übermäßige Erwärmung nicht zulässig ist, wie z. B. bei medizinischen Geräten und hochpräzisen Testgeräten, ist die Kontrolle der Motorerwärmung unerlässlich.

Abschließend

Hier erhalten Sie umfassende Einblicke in Wartungstipps für Hybrid-Schrittmotoren. Faradyi Motors ist auf die Forschung und Entwicklung von bürstenlosen Motoren, DC-Servomotoren, Schrittmotoren und verschiedenen passenden Steuerungen spezialisiert und bietet professionellen technischen Support.