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

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

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。

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