低溫環(huán)境下電機(jī)有什么要求？解讀低溫電機(jī)和普通電機(jī)區(qū)別

低溫環(huán)境下電機(jī)有什么要求？解讀低溫電機(jī)和普通電機(jī)區(qū)別

東莞臻上機(jī)電高低溫伺服電機(jī)、高低溫步進(jìn)電機(jī)、耐低溫-60度高溫+85℃,適合任何極端環(huán)境條件下運(yùn)行(潮濕、沙漠、高溫、低溫、冰凍、高原)，可選-40℃~120℃。

通常人們不會考慮低溫情況下的電機(jī)或運(yùn)動控制，但有許多情況需要在非常低的溫度下進(jìn)行運(yùn)動。例如，用于火箭發(fā)動機(jī)的攜帶液化氣體（如氫氣和氧氣）的燃料閥不僅必須能夠打開和關(guān)閉，而且還必須能夠在低溫下調(diào)節(jié)流量。質(zhì)量控制工程師需要能夠復(fù)制太空環(huán)境，以確保為衛(wèi)星設(shè)計的設(shè)備在進(jìn)入太空之前能夠可靠地運(yùn)行。同樣，使用過冷設(shè)備捕獲恒星光譜圖像的天文臺需要掃描儀和其他具有復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)備，這些設(shè)備至少部分在低溫條件下運(yùn)行。

與所有運(yùn)動控制問題一樣，有必要在覆蓋環(huán)境項目之前定義基本要求：負(fù)載質(zhì)量、運(yùn)動速度、總行程、加速度、位置精度和速度控制是其中的幾個任何運(yùn)動控制應(yīng)用程序都必須回答的問題。對于低溫應(yīng)用，還有幾個額外的關(guān)鍵問題。


1. 工作溫度和非工作溫度之間的范圍是多少？

由于大多數(shù)應(yīng)用程序都受到尺寸和重量的限制，因此ZD要在其中工作的可用參數(shù)非常重要。 電機(jī)在正常溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，但設(shè)備在不運(yùn)行時可能會受到低溫的情況，并不意味著標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)即使在升溫時也能按預(yù)期運(yùn)行。 受溫度循環(huán)影響的金屬會經(jīng)歷相變，并且它們也會釋放應(yīng)力，這兩者都會導(dǎo)致翹曲和其他尺寸變化。 即使電機(jī)從未開啟，結(jié)果也可能是故障。 為了避免這種情況，有必要對零件進(jìn)行粗加工，消除應(yīng)力，然后加工成最終尺寸。 如果從一臺完成的電機(jī)開始，這個過程是不切實際的； 取而代之的是，為了成功，必須考慮整個構(gòu)建的每個組件和每個步驟。

由于金屬在低溫下會變脆，因此我們認(rèn)為理所當(dāng)然的事情并不總是有效：-250°C 時齒輪齒的斷裂點是多少？電機(jī)扭矩是否足以在低溫下折斷軸？為了解決強(qiáng)度損失的問題，電機(jī)或齒輪設(shè)計者通常會通過添加更多材料來使物品變大。然而，重量對于空間應(yīng)用來說是一項昂貴的項目，因此挑戰(zhàn)變得更加復(fù)雜。另一個考慮因素是通常靈活的物品，如彈簧，變得不那么靈活；在某些情況下，它們會破裂而不是像預(yù)期的那樣彎曲，或者它們需要更大的力才能在低溫下彎曲。

一個主要的設(shè)計問題是材料在溫度范圍內(nèi)膨脹或收縮的差異。例如，銅的收縮速度比鋼快。隨著溫度下降，如果電機(jī)繞組像往常一樣緊緊纏繞，電線可能會在某些時候折斷、縮頸或簡單地切開絕緣層以與鐵結(jié)構(gòu)短路，從而導(dǎo)致故障僅由于低溫度。

2. 溫度變化率是多少？

熱膨脹系數(shù) (CTE) 很重要，但發(fā)生熱傳遞的速率也會影響電機(jī)。一個例子是將磁鐵粘合到轉(zhuǎn)子上的環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂的 CTE 與兩種金屬不同，但熱傳遞速率也不同，因此加熱裝置過快會導(dǎo)致將電機(jī)固定在一起的粘合劑斷裂。通常，我們將溫度變化率限制為每分鐘 10°C 作為zd值。

另一個受溫度影響的項目是軸承類型和潤滑。真空應(yīng)用中使用的典型潤滑脂不適用于低溫應(yīng)用。真空潤滑脂，在 -60°C 左右變得非常堅硬，在 -90°C 時是必不可少的固體。當(dāng)您在 -249°C 或 24K 條件下拍攝時，這種方法顯然行不通。另一種選擇是干膜潤滑——二硫化鉬是一種常見的干潤滑材料，但還有其他幾種。雖然所有干式潤滑油材料不盡相同，但軸承的具體結(jié)構(gòu)和應(yīng)用方法對軸承壽命的影響比材料選擇更大。

3. 設(shè)備會處于真空狀態(tài)，還是會結(jié)冰？

大多數(shù)情況下，電機(jī)系統(tǒng)在真空中運(yùn)行。在這種情況下，需要定義真空度，并需要zd除氣或顆粒控制的需要。與在管道上操作閥門相比，將電機(jī)靠近天基望遠(yuǎn)鏡上的光學(xué)器件需要不同的小心程度。

然而，水冰并不是冰的唯一形式。一些氣體在可能高于系統(tǒng)工作溫度的溫度下變成固體。充滿二氧化碳的腔室會在 -56°C 形成冰，如果冷卻劑是 -196°C 的液氮，則很容易達(dá)到這個溫度。除了簡單地用固體冰堵塞機(jī)械裝置外，某些材料還會引起腐蝕或污染其他東西，例如干潤滑。

4. 系統(tǒng)的預(yù)期壽命是多少？

運(yùn)行壽命為 6 秒的火箭與期望運(yùn)行壽命為 20 年的太空任務(wù)需要不同的技術(shù)dA。重要的是要了解，沒有一種商用現(xiàn)成電機(jī)會在低溫條件下長時間運(yùn)行——材料選擇錯誤、金屬沒有消除應(yīng)力、繞組絕緣不當(dāng)并且通常會放氣。材料的 CTE 不兼容，設(shè)計它們的人試圖弄清楚如何再節(jié)省 0.001% 的生產(chǎn)成本以提高利潤。