高温下的DC电机

熟悉maxon目录和技术规格的用户会注意到，我们的电机规格中对最高环境温度和绕组温度均做出规定。大多数DC电机的最高环境温度在85°C到100°C之间，最高绕组温度在100°C到125°C之间。为什么有这样的规定？

首先，环境温度与绕组温度之间有差异。输入电源分为电压 (V) 和电流 (A)。电压决定速度，电流则决定转矩。在使用过程中，电流会在绕组中产生热量。这意味着：当电机在规定的最高环境温度下运行时，它无法像在正常车间温度下那样高效工作；否则便可能会烧坏。

有哪些问题与热量相关？

在电机内部有一个由永磁体和电磁铁（也就是电机绕组）产生的磁路。永磁体和绕组都会受到热的影响。在温度达到160°C左右时，钕磁铁便会开始退磁，它们的磁性会变弱。遗憾的是，对电机进行冷却并不能撤销这种效果；这是一种永久性的退磁。绕组包裹在能为其提供稳定性和绝缘性的绝缘漆中。当温度上升到160°C以上时，绕组上的绝缘漆便会软化，绕组可能会变形、发生摩擦并导致绝缘层磨损，进而造成短路和电机故障。极高的温度会导致绝缘漆和绝缘材料熔化，这也会造成短路。无论是哪一种形式，最终的结果都是一样的：电机损毁。

maxon高温电机

然而，在某些环境中必须使用可以承受更高温度的电机，例如需要钻入地心以获取石油、天然气或地热能源等的装置，或者飞机发动机上的阀门执行器等。maxon为这类环境设计了一系列DC电机。maxon的无刷HD (Heavy Duty) 产品系列可以在最高200°C的环境温度下运行，最高绕组温度可以达到240°C。

这些电机如何在高温下运行？

maxon HD电机中的磁体采用钐钴 (SmCo) 材料制成。钐钴稀土磁铁需要达到更高的温度才会开始退磁。绕组中所使用的铜线的绝缘也具有更高的额定温度。最后，浸渍漆的额定温度也要高出普通漆许多，以确保绕组在整个工作温度范围内保持稳定。

为什么不让所有的电机都能达到更高的温度呢？

制造高温电机并非易事；铜线上的增强绝缘非常坚硬，这就使得缠绕更加困难。它也并不适用于所有绕组形式。另一个原因则是成本，更专业的材料成本当然也更高。没有人希望在普通应用中不必要地使用专业度更高、价格也更高的电机。

在大批量应用中，对于那些需要更高温度的项目，maxon可以在标准电机的基础上进行升级，毕竟，HD产品范围有限，无法提供适用的电机。maxon会考察生产绕组的可行性，并制造一批达到生产规模的绕组批次，以确保有足够高产量的绕组线材。最后，在产量足够的情况下会制造样品电机，并验证技术规格。

当您的应用超过环境温度极限值时，应该怎么做？

联系您的maxon技术销售工程师。我们都接受过非常专业的培训，可以针对正确的环境中为正确的应用找到正确的产品。

首先，我们会询问一系列有关应用的问题。输出的转速和转矩是多少？  电机所需的占空比有多高？您的输入电源是多少？然后，我们会查看环境、温度、冲击/振动等。我们还会询问关于其他限制条件、空间结构、质量等情况。收集完所有数据之后，我们便会开始研究各种可能的选项，以提供解决方案。

如果遇到高温条件，我们还必须进行热分析，以确保电机在使用过程中不会烧坏。我们会基于特定的环境温度，分析占空比内的转速和转矩曲线。我们使用maxon专业开发的软件，它可以为我们提供包括绕组温度在内的各种关键信息。是否达到或超过最高绕组温度？占空比内是否有足够时间让它冷却下来？在多次循环后，是否仍低于最高绕组温度？

我们所获得的培训和各种可用工具，会帮助我们找到一种可以满足各项要求的解决方案。