1. Ursache der Motorenerwärmung
Es ist normal, dass sich jeder Motor während des Betriebs erwärmt, und Schrittmotoren bilden dabei keine Ausnahme.
Ein Schrittmotor besteht aus einem Eisenkern und Wicklungsspulen. Die Wicklungsspulen besitzen einen inhärenten elektrischen Widerstand, und der durch den Motor fließende Strom verursacht Leistungsverluste. Diese Verluste sind proportional zum Widerstand und zum Quadrat des Stroms (I²R-Verlust), allgemein bekannt als Kupferverlust. Darüber hinaus treten im Eisenkern im wechselnden Magnetfeld Hystereseverluste und Wirbelstromverluste auf. Diese Verluste hängen vom Kernmaterial, Strom, der Frequenz und der Spannung ab und werden zusammenfassend als Eisenverlust bezeichnet. Sowohl Kupferverlust als auch Eisenverlust werden als Wärme abgeführt, was den Wirkungsgrad des Motors verringert.
Schrittmotoren sind für hohe Positioniergenauigkeit und Drehmomentabgabe ausgelegt, was naturbedingt zu einem geringeren Wirkungsgrad und höheren Betriebsströmen führt. Zusätzlich enthält die Stromwellenform erhebliche Oberschwingungsanteile, und die Stromfrequenz variiert mit der Drehzahl. Infolgedessen werden Schrittmotoren in der Regel wärmer als andere Motortypen.
2. Maximal zulässige Temperatur
Die zulässige Temperaturerhöhung eines Motors hängt hauptsächlich von seiner internen Isolationsklasse ab. Die interne Isolierung wird nur bei übermäßig hohen Temperaturen (über 130 °C) beeinträchtigt. Solange die interne Temperatur unter 130 °C und die Oberflächentemperatur unter 90 °C bleibt, wird der Motor daher nicht beschädigt.
Eine Oberflächentemperatur von 70–80 °C gilt für einen Schrittmotor als normal und kann mit einem Infrarot-Thermometer gemessen werden. Dieses Maß an Erwärmung beeinträchtigt die Lebensdauer des Motors nicht.
3. Lösungen bei Motorüberhitzung
3.1 Stromeinstellungen des Treibers überprüfen
Prüfen Sie, ob die Stromeinstellung am Treiber angemessen ist. Wenn der Strom zu hoch eingestellt ist, reduzieren Sie ihn auf den Mindestwert, der Ihre Drehmomentanforderungen noch erfüllt. Aktivieren Sie außerdem die Halbstrom-Haltefunktion (reduzierte Haltestromfunktion) des Treibers, um den Strom zu senken, wenn der Motor stillsteht.
3.2 Last und Temperatur des Treibers prüfen
Untersuchen Sie den Treiber auf Anzeichen von Überlastung oder Überhitzung. Verbessern Sie bei Bedarf die Wärmeableitung durch Hinzufügen eines Kühlkörpers oder Lüfters, oder steigen Sie auf einen Treiber mit höherer Nennleistung um.
3.3 Kontinuierliche Betriebszeit reduzieren
Wenn der Schrittmotor über einen längeren Zeitraum ununterbrochen gelaufen ist, ziehen Sie in Betracht, Ruheintervalle einzuführen oder eine Zwangsluftkühlung mit einem Lüfter hinzuzufügen, um den Wärmestau zu reduzieren.
3.4 Umgebungstemperatur überwachen
Prüfen Sie, ob die Umgebungstemperatur um den Motor herum übermäßig hoch ist. Verbessern Sie in diesem Fall die Belüftung im Gehäuse oder senken Sie die umgebende Arbeitstemperatur.
3.5 Stromkabel und Verbindungen prüfen
Überprüfen Sie die Stromkabel und alle Kabelverbindungen auf lose Kontakte, beschädigte Drähte oder unterdimensionierte Leiter. Ein übermäßiger Widerstand in den Kabeln kann zu Spannungsabfall und zusätzlicher Wärmeentwicklung an den Verbindungsstellen führen, was zur Gesamtüberhitzung des Systems beitragen kann.