影响伺服电机寿命的因素有哪些

伺服电机的寿命和效率取决于环境条件和运行条件等不同因素。

一、环境条件
伺服电机坚固耐用，但对其运行环境却很敏感。
温度、湿度和灰尘都会影响电机的有效使用寿命。高温会导致电机过热，随着时间的推移，电机部件的性能会逐渐下降，可能会导致绝缘故障和效率降低。
相反，高湿度会导致电机外壳内产生凝结，从而导致腐蚀和电气故障。
灰尘和其他颗粒物会堵塞冷却风扇和通风口，进一步加剧温度问题并导致过早磨损。

为了减轻这些影响，请考虑以下事项：

受控环境：维持气候受控环境，其中温度和湿度水平保持在制造商建议的范围内。
外壳和密封：使用防尘外壳或密封来保护敏感的电机部件免受颗粒污染。
定期维护：安排定期清洁，以确保通风口和风扇没有灰尘堆积。

二、运营压力
伺服电机的运行要求会显著影响其使用寿命。连续运行（尤其是在高负载下）会加速磨损，而频繁的启停循环会给电机部件带来额外的压力。为了在此类条件下优化使用寿命，请执行以下操作：

遵守工作周期：遵循制造商关于工作周期的建议，以避免电机过度负荷。
负载管理：通过正确确定应用所需的电机尺寸，确保伺服电机不会持续以其上限运行。

三、电气问题
伺服电机容易受到各种电气问题的影响，电压尖峰和电涌是最有害的问题之一。这些尖峰可能会因雷电或电网波动等外部因素而不可预测地发生。
此类电气干扰可能会损坏伺服驱动器的精密电子元件，导致昂贵的维修或更换。

以下是保护伺服电机免受电气问题影响的三个技巧：

电涌保护器：安装电涌保护器可以帮助保护电机免受突然的电压尖峰的影响。
正确接地：确保伺服系统的所有组件正确接地可降低电气故障风险并提高系统稳定性。
定期检查：定期检查电气系统可以在潜在漏洞导致故障之前发现并纠正它们。

四、轴承故障
轴承在伺服电机的运行中起着至关重要的作用，可确保电机平稳运动并承受电机运动部件的负载。然而，轴承容易磨损和故障，特别是在污染、错位和超载的情况下。

轴承故障的三个常见原因是：

污染：灰尘、污垢或腐蚀性物质等异物进入轴承会严重缩短轴承寿命。这些污染物会导致磨损和过早磨损。保持电机及其部件清洁，以防止污染物进入。
错位：电机安装不当或安装不当会导致错位。这种不正确的对齐会导致轴承磨损不均匀，并可能大大缩短电机寿命。确保电机按照制造商的指导正确对齐和安装。
超载：电机超出额定容量运行会给轴承带来过大压力，导致过热并最终发生故障。定期检查和调整负载设置，以防止电机超载。

五、过热
过热是伺服电机的一个关键问题，因为它直接影响组件的耐用性和整体性能。这种现象可以归因于多种因素，包括通风不良、环境温度高以及阻碍正常散热的内部污染。

过热的原因

通风不良：冷却机制不足或电机外壳内的气流不畅会增加过热风险。确保伺服电机周围通风良好对于有效的热量管理至关重要。实施专为操作环境设计的主动冷却系统，例如风扇或散热器。
高环境温度：在环境温度持续较高的环境中运行，伺服电机组件的温度可能会超出其设计规格。定期清洁电机及其组件有助于保持最佳冷却条件。
污染：电机内部或周围积聚的灰尘、油污和其他微粒会绝缘产热部件，加剧温度升高。监测和控制操作环境的温度，避免极端温度导致过热。

六、污染
污染仍然是伺服电机过早故障的主要原因之一。污垢、灰尘、油污和其他污染物会渗入电机部件，导致磨损加剧和运行效率低下。

磨料磨损：灰尘和污垢等颗粒物会对轴承和齿轮等运动部件造成磨料磨损，从而缩短其使用寿命。
电气故障：金属屑或碳尘等导电污染物可能会导致电机控制电子设备内的短路或电气故障。
润滑故障：污染物会干扰电机内部的润滑，增加摩擦和热量，进一步导致过热和故障的风险。
解决污染问题需要采取积极主动的维护和系统设计方法：

封闭系统：使用封闭设计的伺服电机，其额定值适合其应用区域的特定环境条件。
定期清洁和检查：安排定期清洁和检查，以便在污染物造成损害之前识别和清除它们。
防护屏障：在容易出现高水平颗粒污染的环境中实施额外的防护屏障或过滤系统。

七、绕组和电缆不良
伺服电机的性能和寿命受其绕组和电缆状况的显著影响。绕组退化和电缆故障会导致电机效率下降，并增加故障风险。

绝缘不良：由于老化、高温或化学物质侵蚀而导致的绝缘层老化，会导致电机绕组内发生短路。
电源故障：电源中的浪涌或尖峰可能会损坏绕组和电缆，并可能导致绝缘层击穿或导体故障。
物理损坏：意外撞击、过度弯曲和磨损可能会损害电缆的完整性，从而破坏电机的电气连接。您可以实施应力消除和保护套，以保护电缆免受物理损坏和环境因素的影响。

八、维护不善
定期维护可确保所有组件均在预期参数范围内运行，从而延长伺服电机的使用寿命。维护良好的电机运行效率更高，耗电量更少，运营成本更低。
通过及时有效的维护措施，大约 80% 的伺服电机维修可以避免。
利用振动分析、热成像和电气测试等技术来预测潜在故障的发生。

九、电机速度如何影响寿命？
伺服电机的运行速度是决定其磨损和整体运行效率的关键因素。
由于机械部件的磨损增加和运行温度升高，持续高速运行电机会严重影响其使用寿命。

以下是高速与低速影响的细分：

高速：持续高速运转会导致轴承和其他运动部件过度磨损。这种磨损会因发热量增加而加剧，从而导致电机内的绝缘材料和其他敏感材料性能下降。
低速：低速运行往往可以减少磨损，延长使用寿命。但是，必须使电机速度与应用要求保持一致，以避免利用率过低，这也会导致效率低下。

十、占空比在伺服电机寿命中起什么作用？
伺服电机中的占空比是指电机活动时间与非活动时间的比率。不同的占空比会对伺服电机的使用寿命产生重大影响。

工作周期主要有 3 种类型：

S1 – 连续运行：电机在恒定负载下运行足够长的时间以达到热平衡。此循环在电机需要连续运行且负载无明显变化的应用中很常见。
S2 – 短时工作模式：电机在恒定负载下运行一段指定时间，然后休息一段时间，时间长到足以恢复到环境温度。这种工作模式在批量操作或测试场景中很常见。
S3 – 间歇周期性工作：在此循环中，有启动、运行和休息的顺序。与 S2 不同，休息期不允许电机完全恢复到环境温度。这种工作周期在起重机和起重设备操作中很常见。
占空比的两个含义是：

磨损：更频繁的启动和停止（如 S3 所示）会增加电机部件的磨损。
热应力：涉及高强度活动和短暂休息的工作循环会导致热应力，由于冷却时间不足而影响电机的电气和机械部件。