环境影响
这里所说的环境,首先当然还是指
伺服电机所处的物理环境,包括:湿度、温度、滴液、油污、粉尘、腐蚀...等等。
很多故障伺服电机返厂后的维修报告里,都会提到反馈编码器因受到污染物的侵蚀而损坏,例如:浸液、粉尘...等等。
这些污染物进入电机内部原因很多,可能是电机自身防护等级不足以抵御恶劣的应用环境,例如:将 IP54 的伺服电机置于需要用水冲洗的食品卫生设备...;也可能是不当的安装使用方法造成的,例如:将没有安装轴封的电机轴向上安装在有液体飞溅的环境中,或者因电机插头 / 插座选用不当使得液体沿其电缆接口渗入电机内部...等等。
因此,伺服电机本身的 IP 防护等级,以及产品应用集成和运行维护时所采取的环境防护措施就显得非常重要了。
不过,仅仅做好对伺服电机的应用防护还是远远不够的,因为对于伺服反馈来说,它还会受到电机内部环境的影响。
从污染物方面看,正像前文所说,伺服反馈编码器的防护等级大都在 IP20
~ IP40,如果伺服电机在运转时,其输出轴长期受到过大的轴向或径向力作用,会造成电机轴和轴承的磨损,从而在电机内部产生大量粉尘和碎屑,它们不仅可能会因为附着在反馈编码器的线路板上导致其内部电路的损坏,也有可能因为大量堆积而影响电气元件的散热和机械轴承的润滑。而这其实和伺服电机自身所具备的防护等级并没有太大关系。
而如果再看温度方面对伺服反馈编码器的影响,则主要就是来自于伺服电机内部了,因为其绕组线圈在连续运行时的实际温度往往远高于周围环境温度,这对于紧贴在电机轴末端安装着的伺服反馈编码器来说,是一个极大的挑战和威胁。通常伺服反馈的工作温度范围极限可达 +110°C ~ +120°C,过高的电机运行温度,将可能导致反馈编码器内部电路工作不稳定甚至发热损坏。因此,合理规划伺服电机的动作周期和运行负荷,防止出现过高的绕组温度,对于保护其内部集成的反馈编码器,也是十分重要的。
有没有发现,电机轴异常受力是会从各个方面威胁到伺服反馈编码器的正常工作的。
针对上面这些可能造成伺服反馈编码器损坏的故障原因,为了提升伺服电机用户的应用体验,这些年不少编码器厂家都对旗下伺服反馈产品作出了一些技术上的改进,例如:
为了提升伺服反馈元件抗机械振动和冲击的能力,使用金属(如镍合金)作为制作码盘的材料,或使用小尺寸(如半径仅为 2mm)的码盘;
采用数字通讯接口作为伺服反馈信号输出,以提升系统抗 EMI 电磁噪声干扰的能力;
增加短路保护、反极性保护、电源宽电压...等设计,以减少用户因为操作(如接线)错误而引起元件损坏的机率;
采用金属外壳、增加油封,以提升伺服反馈的防护等级;
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不过,无论产品有哪些改进和发展,我还是要提醒大家不要忘记,严格按照产品的安装使用要求对伺服电机进行合理的应用操作。