步进电机轴承过热的原因有哪些

　　本文主要是关于步进电机的相关介绍，并着重对步进电机轴承过热的原因进行了详尽的阐述。

　　步进电机

　　步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是现代数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

　　

　　步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，驱动器就是为步进电机分时供电的，多相时序控制器。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能像普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。

　　步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转矩。其原始模型是起源于年至年间。年前后开始以控制为目的的尝试，应用于氢弧灯的电极输送机构中。这被认为是最初的步进电机。二十世纪初，在电话自动交换机中广泛使用了步进电机。由于西方资本主义列强争夺殖民地，步进电机在缺乏交流电源的船舶和飞机等独立系统中得到了广泛的使用。二十世纪五十年代后期晶体管的发明也逐渐应用在步进电机上，对于数字化的控制变得更为容易。到了八十年代后，由于廉价的微型计算机以多功能的姿态出现，步进电机的控制方式更加灵活多样。 ［1］

　　步进电机相对于其它控制用途电机的最大区别是，它接收数字控制信号电脉冲信号并转化成与之相对应的角位移或直线位移，它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。而且它可开环位置控制，输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量，这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比，其成本明显减低，几乎不必进行系统调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比，而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可获得所需的转角、速度和方向。 ［1］

　　我国的步进电机在二十世纪七十年代初开始起步，七十年代中期至八十年代中期为成品发展阶段，新品种和高性能电机不断开发，目前，随着科学技术的发展，特别是永磁材料、半导体技术、计算机技术的发展，使步进电机在众多领域得到了广泛应用。

　　步进电机控制技术及发展概况

　　作为一种控制用的特种电机，步进电机无法直接接到直流或交流电源上工作，必须使用专用的驱动电源步进电机驱动器。在微电子技术，特别计算机技术发展以前，控制器脉冲信号发生器完全由硬件实现，控制系统采用单独的元件或者集成电路组成控制回路，不仅调试安装复杂，要消耗大量元器件，而且一旦定型之后，要改变控制方案就一定要重新设计电路。这就使得需要针对不同的电机开发不同的驱动器，开发难度和开发成本都很高，控制难度较大，限制了步进电机的推广。 ［1］

　　由于步进电机是一个把电脉冲转换成离散的机械运动的装置，具有很好的数据控制特性，因此，计算机成为步进电机的理想驱动源，随着微电子和计算机技术的发展，软硬件结合的控制方式成为了主流，即通过程序产生控制脉冲，驱动硬件电路。单片机通过软件来控制步进电机，更好地挖掘出了电机的潜力。因此，用单片机控制步进电机已经成为了一种必然的趋势，也符合数字化的时代趋。 ［1］

　　主要分类

　　步进电机从其结构形式上可分为反应式步进电机（Variable Reluctance，VR）、永磁式步进电机Permanent Magnet，PM）、混合式步进电机（Hybrid Stepping，HS）、单相步进电机、平面步进电机等多种类型，在我国所采用的步进电机中以反应式步进电机为主。步进电机的运行性能与控制方式有密切的关系，步进电机控制系统从其控制方式来看，可以分为以下三类：开环控制系统、闭环控制系统、半闭环控制系统。半闭环控制系统在实际应用中一般归类于开环或闭环系统中。 ［1］

　　反应式：定子上有绕组、转子由软磁材料组成。结构简单、成本低、步距角小，可达1.2°、但动态性能差、效率低、发热大，可靠性难保证。

　　永磁式：永磁式步进电机的转子用永磁材料制成，转子的极数与定子的极数相同。其特点是动态性能好、输出力矩大，但这种电机精度差，步矩角大（一般为7.5°或15°）。

　　混合式：混合式步进电机综合了反应式和永磁式的优点，其定子上有多相绕组、转子上采用永磁材料，转子和定子上均有多个小齿以提高步矩精度。其特点是输出力矩大、动态性能好，步距角小，但结构复杂、成本相对较高。

　　按定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。最受欢迎的是两相混合式步进电机，约占97%以上的市场份额，其原因是性价比高，配上细分驱动器后效果良好。该种电机的基本步距角为1.8°/步，配上半步驱动器后，步距角减少为0.9°，配上细分驱动器后其步距角可细分达256倍（0.007°/微步）。由于摩擦力和制造精度等原因，实际控制精度略低。同一步进电机可配不同细分的驱动器以改变精度和效果。

　　电机轴承

　　电机轴承又名电动机轴承或者马达轴承，是专门应用于电动机或者马达上的一种专用轴承。电机使用的轴承是一个支撑轴的零件，它可以引导轴的旋转，也可以承受轴上空转的部件，轴承的概念很宽泛。电机常用的轴承有四种类型，即滚动轴承、滑动轴承、关节轴承和含油轴承。最常见的电机轴承是滚动轴承，即有滚动体的轴承。滑动轴承泛指没有滚动体的轴承，即作滑行运动的轴承，其中还有些轴承为 Boundary Lubricants.

　　代号构成

　　前置代号—表示轴承的分部件。

　　基本代号—表示轴承的类型与尺寸等主要特征。

　　后置代号—表示轴承的精度与材料的特征。

　　工作原理

　　电机轴承利用光滑的金属滚珠或滚柱以及润滑的内圈和外圈金属面来减小摩擦。这些滚珠或滚柱“承载”着负载，支撑着电机主轴，使电机（转子）可以平稳旋转。

　　轴承类型

　　中小型电机多数采用滚动轴承。大中型号电机也采用滚动轴承。小型电机两端轴承

　　采用滚珠轴承（深沟球轴承）。中型电机在负载端采用滚柱轴承（一般用于高负载工况），非负载端采用滚珠轴承（但也有相反情况，如1050kW电机）。滚动轴承采用润滑脂润滑，但也有用润滑油润滑的。

　　安装

　　电机轴承安装的好坏与否，将直接影响到轴承的精度、寿命和性能。因此，请充分研究轴承的安装，即请按照包含如下项目在内的操作标准进行轴承安装。

　　●、清洗轴承及相关零件，（对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或防尘盖，密封圈轴承安装前则无需清洗。）

　　●、检查相关零件的尺寸及精加工情况

　　●、安装方法

　　轴承的安装应根据轴承结构，尺寸大小和轴承部件的配合性质而定，压力应直接加在紧配合得套圈端面上，不得通过滚动体传递压力，轴承安装一般采用如下方法：

　　a. 压入配合

　　轴承内圈与轴使紧配合，外圈与轴承座孔是较松配合时，可用压力机将轴承先压装在轴上，然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内，压装时在轴承内圈端面上，垫一软金属材料做的装配套管（铜或软钢）。

　　轴承外圈与轴承座孔紧配合，内圈与轴为较松配合时，可将轴承先压入轴承座孔内，这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。

　　如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时，安装室内圈和外圈要同时压入轴和座孔，装配套管的结构应能同时押紧轴承内圈和外圈的端面。

　　b.加热配合

　　通过加热轴承或轴承座，利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大的轴承的安装，热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100℃，然后从油中取出尽快装到轴上，为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧，轴承冷却后可以再进行轴向紧固。轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时，采用加热轴承座的热装方法，可以避免配合面受到擦伤。

　　用油箱加热轴承时，在距箱底一定距离处应有一网栅，或者用钩子吊着轴承，轴承不能放到箱底上，以防沉杂质进入轴承内或不均匀的加热，油箱中必须有温度计，严格控制油温不得超过100℃，以防止发生回火效应，使套圈的硬度降低。

　　安装步骤

　　（1）轴承用煤油洗净，压入轴承座，向轴承外圈的滚柱处填充壳牌三号锂基脂至三分之二满，用净手涂抹均匀，装上轴承压盖，用加涂螺栓防松胶的紧固螺栓压紧轴承压盖；

　　（2）轴承为内外套可分离的圆柱滚子轴承，应将轴承内套装于转轴上并到位；

　　（3）将轴承座装于机壳上，如有润滑脂注油孔，必须对准位置。用加涂螺栓防松胶的紧固螺栓压紧轴承座；

　　（4）内外偏心块装于转轴上并到位，有轴键者应将轴键装入键槽内再装外偏心块，将轴用挡圈装于转轴上；

　　（5）紧固定偏心块紧固螺栓，转动可调偏心块，使其到达卸下前的角度位置并拧紧其紧固螺栓。以上组装完成后，转轴应有一定的轴向串动；

　　（6）上振动电机两端的防护罩，用螺钉紧固。

　　步进电机轴承过热的原因有哪些

　　1、步进电机本身：

　　（1）轴承内外圈配合过紧;

　　（2）零部件形位公差有问题，如机座、端盖、轴等零件同轴度不好;

　　（3）轴承选用不当;

　　（4）轴承润滑不良或轴承清洗不净，润滑脂内有杂物;

　　（5）轴电流。

　　2、使用方面：

　　（1）机组安装不当，如步进电机轴和所拖动的装置的轴同轴度一合要求;

　　（2）皮带轮拉动过紧;

　　（3）轴承维护不好。。.

　　结语

　　关于步进电机的相关介绍就到这了，如有不足之处欢迎指正。

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