伺服电机长期运行后，出现扭矩下降的原因可能有哪些？

发布日期：2025-01-16 作者：点击：

　　伺服电机长期运行后出现扭矩下降，可能是由多种因素导致的。

　　一、电气方面的原因

　　绕组老化

　　随着时间的推移和长期运行，电机绕组的绝缘材料会逐渐老化。这可能是由于长时间的高温、高湿度环境或者频繁的电气应力等因素引起的。当绝缘老化后，绕组的电阻可能会发生变化。例如，绝缘层损坏可能导致匝间短路，使得有效绕组匝数减少，根据电机扭矩公式（其中为扭矩，为转矩常数，为电流），在电流不变的情况下，由于匝数减少会导致磁场强度减弱，从而使扭矩下降。

　　另外，长期运行也可能导致绕组的连接点松动或氧化。连接点电阻增大，在电流通过时会产生更多的热量，进一步加速连接点的损坏。这种情况下，通过绕组的有效电流减小，电机的磁场强度变弱，扭矩也会随之降低。

伺服电机

　　驱动器故障

　　伺服电机驱动器的功率器件，如 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）在长期使用后可能会出现性能下降。例如，IGBT 的导通电阻增大，会导致输出给电机的电压降低。根据电机的转速和扭矩特性（其中为功率，为转速），在转速不变的情况下，功率下降会引起扭矩下降。

　　驱动器的控制参数可能会因为长期运行而发生偏移。例如，电流环、速度环和位置环的增益参数可能会由于电磁干扰、元件老化等因素而改变。当电流环增益下降时，电机无法获得足够的电流来产生所需的扭矩。

　　二、机械方面的原因

　　轴承磨损

　　长期运行后，电机的轴承会逐渐磨损。轴承磨损会导致电机转子的旋转阻力增大。这是因为磨损后的轴承间隙变大，转子在旋转过程中会出现偏心现象，使得电机内部的摩擦力矩增加。根据电机的负载转矩平衡方程（其中为电机输出扭矩，为负载扭矩，为转动惯量，为角速度），在负载扭矩不变的情况下，由于内部摩擦力矩的增加，电机能够输出的有效扭矩就会下降。

　　永磁体退磁

　　对于永磁同步伺服电机，永磁体在长期受到高温、反向磁场或者机械振动等因素的影响后，可能会出现退磁现象。永磁体的磁场强度减弱，根据电磁感应定律，电机的电枢反应会受到影响，导致电机的气隙磁场分布改变，从而使电机的扭矩输出能力下降。例如，在高温环境下，永磁体的磁性材料的磁畴结构会发生变化，磁性减弱，电机的转矩常数变小，扭矩也随之降低。