极端环境下伺服电机的设计思路，这里全都有！

　　伺服电机和驱动器广泛应用于各种工业应用中，当它们需在极端或危险环境中运行时，通常驱动电子系统会有特别的保护，可免除危险的影响，只有电机会在极境下运行。因而，伺服电机面对的性能挑战及其在极端环境下运行时需要考虑的设计问题，更值得我们关注。


具备性能挑战的环境类型

极端温度

典型伺服电机的额定值是在基于40℃环境温度的工业环境中测定的，操作环境的温度范围常介于-10℃低温和50℃高温。对于靠近烘箱或井下环境的应用，温度可能会更高；在制冷、冷藏、低温系统中，或在南极地区，应用环境温度可达-40℃以下。

真空

标准电机通常设计为可以在有限的大气压力范围内运行，但某些机械加工应用或关键部件可能需要在真空中操作特定过程，来限制大气压力对其的影响。在高海拔或空间相关的应用中，也会有高真空度的运行需求。

无尘室

通常与工业真空应用密切相关，无尘室对通过空气进入环境的污染物有严格的限制。

水

在食品加工行业，需要防止水雾和腐蚀的环境比比皆是，还可能需要进行高压冲洗或长时间浸泡。潜水应用不仅需要防止进水，还需要考虑更高的压力要求。

卫生

在食品加工要求中，卫生环境不仅需要高压和高温冲洗，还需要防止病原体在电机表面滋生。采用铝制或钢制外壳设计的电机在大多数工业环境中运行良好，但由于氧化作用和表面形状不规则可能导致病原体滋生，因此不适用于卫生环境。

易爆

在谷物升降机、面粉厂、纺织厂或其他含可燃气体、粉尘、蒸汽或纤维的环境中的应用，需要适用于这些特定危险的特别电机设计。

辐射

对于靠近核反应堆或处于高辐射量太空环境中的电机应用，选择适合的电机材料以尽量减少性能随时间减弱是一项充满挑战的工作。

高振动和冲击

标准伺服电机的设计可以应对超出典型工业环境的振动，然而，对于高重复振动或突然的冲击振动，需要额外考虑。

以上列出的每一种环境类型都偏离了典型的工业环境，如果这些环境条件混合在一起（例如极端寒冷和极端炎热的环境），更是一项难以应对的挑战。接下来，请随小科一起探索极端环境下伺服电机的设计思路，逐一击破各类应用挑战！

基于环境的电机设计思路

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极端温度

在炎热环境下，电机扭矩输出受限于其特定的降低损耗以避免电机线圈过热的能力。针对这种情况，可根据额定温度与环境温度的差值对电机进行降额，或采用更高额定等级值的绝缘材料来改进绝缘系统，从而允许更高的温升。寒冷环境则以其他方式影响电机，例如轴承润滑脂性能下降，电机材料变得易脆。因此谨慎选择电机材料和轴承润滑油能够解决低温环境下出现的问题。

真空

在真空中，电机散热的对流能力有限，因此，与高温问题一样，要么对电机进行降额，要么必须采用一种方法来提高电机的热传导能力。由于电机材料和轴承润滑油的除气特性，电机材料和轴承的选择也很重要。

无尘室

对于应用于无尘室环境中的电机而言，材料的选择至关重要。根据无尘室不同等级的温度和大气压力水平，仔细检查电机构造所使用材料的除气特性。引线、轴承润滑脂和轴封等材料非常容易释放分子微粒，污染无尘室的环境。

水

单纯地增加密封件可能无法实现坚固的防水设计，因为电机温度的升高和降低，由此产生的压力变化会对密封件产生持续的推力，最终导致密封件失效。因此如果允许电机随温度升高而排气，那么电机内部压力不会发生变化。又如潜水电机在内部设计有非腐蚀性流体和一个压力囊，当电机逐渐在水中下沉时，该压力囊可适应压力的变化。

卫生

与潮湿环境类似，密封对于卫生应用而言也很重要。此外，为了防止病原体在裂缝和缝隙中滋生，电机表面所有暴露区域都需要采用不锈钢材料。电机外壳的边缘应是圆润的。密封材料和电缆需要根据食品行业应用中的食品级要求来确定。

易爆

易爆环境的问题需要针对环境中会导致爆炸的特殊气体、蒸汽、纤维或粉尘来应对。电机的设计应在绕组发生短路并引发内部爆炸时，其外壳的每个接头处均能限制和承受可能的火焰。具体防爆等级由美国UL、欧洲ATEX或中国CCC定义。

辐射

辐射环境由总体累积辐射量来衡量，以确定特定时间段内的辐射水平，从而选择电机材料。标准电机材料在高浓度辐射下会在短时间内发生性能降级，而抗辐射电机所选择的材料需能够耐受总体累积辐射量，从而在较长时间内保持性能不变。

高振动和冲击

冲击的方向和振动的频率将决定减轻电机损坏的方式。在高冲击环境下，与易碎的光栅编码器相比，旋变编码器等坚固的反馈装置是更好的选择。或根据冲击和振动的级别，采用不同类型或尺寸的轴承。

尽管这些极端应用环境给电机设计者带来了巨大挑战，但许多电机已经成功应用于这类环境中。主要经营微特电机，微特电机顾名思义主要是微型特种电机。公司微特电机主要有超声电机、压电陶瓷电机、真空电机、高低温电机四类，电机产品定位于小型精密驱动，为客户提供成套定位运动系统和解决方案。