伺服電機常見故障及潛在原因的分析

軸承

伺服電動機通常在驅動側和非驅動側放置軸承，以連接和支撐電動機軸。其中，驅動側軸承必須承受外部機械連接的軸向和/或徑向載荷，并且尺寸和軸載荷通常較大。伺服電機球軸承通常具有雙重保護和永久潤滑特性，在正常使用條件下不需要維護。

缺陷現象

軸承故障是最常見的電動機故障之一。超過一半的伺服電機故障是伺服電機中最重要的磨損部件，通常是由于軸承問題引起的。電機旋轉且電機軸嚴重卡塞時，會出現各種特定癥狀，例如抖動和異常噪音。

值得注意的是，如果不及時處理軸承故障，通常會發生二次損壞。例如，軸承上的生銹碎屑會飛入制動器或電機編碼器，造成更大的損失。

可能的原因

影響電動機軸承壽命的因素包括軸向載荷，徑向載荷，電動機速度，工作溫度以及作用在軸承上的軸承額定參數。軸承故障的原因很多，常見原因有：

機械負載不正確（例如，過載，徑向未對準，軸向推力，皮帶張緊問題）

過多的振動和沖擊

速度過大

軸電流

過熱（導致潤滑損失）

濕或液體流入

污染物（例如，不相容的油脂，濕氣凝結，灰塵/污染物污染）

對策

使用伺服電機時，不能長時間超過額定負載。

如果有軸向電流，請添加導電刷或使用帶有絕緣軸承的電機。

伺服電機的預防性維護

定期維護可以避免意外停機的風險，但這不是最經濟的選擇。由于在不同應用中的不同工作條件，軸承的磨損情況也有所不同。通過使用連接到電動機的智能傳感器分析電動機的實際使用情況（或由智能編碼器提供的診斷信息），可以實現更有針對性的維護。

如果軸承異常或使用壽命到期，則必須及時更換軸承。備用軸承的品牌應與原始軸承盡可能相同。拆卸軸承需要專用于軸承的拉模，并且在組裝軸承時建議采用冷壓方法（加熱方法容易造成軸承內部油脂的流失）。

軸封

對于暴露于環境污染中的電機應用（尤其是電機軸和機械設備之間的連接），伺服電機通常需要配備油封。電機軸上的工業級骨架油封會阻塞污染物（油，雜質），從而延長電機的使用壽命。軸封很容易磨損，必須定期檢查和更換。

缺陷現象

軸封磨損

可能的原因

意外損壞

正常磨損

對策

預防性維護

根據使用情況，建議每3個月更換一次，最長期限不超過12個月。

定子和繞組

繞組問題是伺服電機中第二常見的故障。

缺陷現象

如果繞組出現故障，則電動機的一部分會短路，并且電動機會燒毀。

可能的原因

重載

超壓

缺少步驟

接線錯誤

驅動器參數設置不正確

環境溫度過高。

冷卻單元故障

物理傷害

對策

使用伺服電機時，不能長時間超過額定負載。

一段時間內的當前和當前累積監視

低溫監控

轉子和軸

與異步電動機不同，伺服電動機的轉子通常由永磁體組成。永磁體通過飾面或埋入固定在電動機的軸上。

缺陷現象

軸損壞并變形

磁性片剝落

可能的原因

可能的原因包括過度振動（例如，徑向未對準，軸向推力，占空比變化很大）。

啟動或反向太多，或啟動/反向間隔太短。

過熱（例如，較高的環境溫度，過載或轉子鎖定操作）

意外崩潰

對策

以額定負載運行

防止意外碰撞

電機反饋設備（旋轉變壓器，編碼器等）

電機反饋設備將位置信號反饋給驅動器，以便驅動器輸出正確的電流以進行精確的位置控制。多圈絕對值編碼器還具有記錄圈數的能力。采用備用電池技術的多圈絕對編碼器使用外部電池的電能來記錄轉子速度信息。但是，機械齒輪結構的多圈編碼器可以通過霍爾原理無需維護而永久記錄圈數，但是成本相對較高。

缺陷現象

缺少0位置（轉數）。

旋轉變壓器或編碼器已磨損。

玻璃編碼盤損壞。

編碼器電氣故障

可能的原因

對于帶有備用電池的編碼器，應首先檢查電池狀態，因為在使用過程中電池電量可能會用完并失去零位。

由于上述電動機軸承故障的二次損壞，電動機軸承問題也會導致編碼器或旋轉變壓器的機械磨損。

長期的電動機軸電流不僅會作用在電動機本身的軸承上，還會損壞編碼器中內置的軸承，這會燃燒并損壞編碼器軸承。

光學編碼器的玻璃軟線盤在運輸或安裝在車輛中時，容易因震動和撞擊而斷裂。尤其是在向電機軸添加鑰匙銷，皮帶輪或聯軸器時，請勿敲打電機軸。

除了編碼器接線錯誤外，由于接線錯誤而引起的電磁干擾也是編碼器電氣故障的主要原因之一。

對策

根據特定的應用環境，電池壽命通常為一年或幾年。定期更換電池可以減少發生此類事故的風險。或另一種方法是切換到機械多圈絕對編碼器。

電機安裝必須可靠接地。對于軸電流，必須考慮使用絕緣軸承和絕緣編碼器或安裝電動機軸接地裝置。

如果在電機安裝過程中不可避免（例如安裝皮帶輪或聯軸器），請卸下編碼器并保存，然后在完成所有機器安裝后再安裝編碼器。在這種情況下，必須在伺服驅動器中再次調整編碼器的相角。

避免代碼磁盤錯誤的另一種方法是使用近年來流行的金屬代碼磁盤編碼器。與玻璃簾線盤相比，金屬簾線盤的抗振性和抗沖擊性有很大的提高，其分辨率和精度可以與玻璃簾線盤相似。

制動裝置（制動）

電動機制動器用于在斷電時制動電動機軸，以防止旋轉。當制動器通電時，制動器被釋放。

缺陷現象

聲音異常

無法關閉

無制動（鎖定）

可能的原因

由于軸承缺陷而引起的異物侵入是異常制動噪音的常見主要原因。

其次，制動器驅動電路的故障導致制動器在強制切斷電源的狀態下運行，這也可能損壞制動器。

對策

值得注意的是，當通過電動機的靜態固定裝置為電動機供電時，會加速制動器的磨損，這會加速制動器的磨損。

冷卻裝置

大多數中小功率伺服電機都是自冷卻的。對于大功率或特殊用途的伺服電機，空氣冷卻或液體冷卻也是常見的。

缺陷現象

風扇搖動或凍結。

冷卻液泄漏

可能的原因

大多數風扇故障是由灰塵引起的。這是因為隨著時間的流逝，灰塵會積聚在風扇的葉片上。隨著刀片上的負載增加，它將振動并損壞刀片。

大多數冷卻液泄漏發生在接頭處，而密封缺陷通常是問題的關鍵。

意外撞擊造成的物理損壞。

對策

為風扇添加過濾器并定期更換

定期檢查冷卻單元

電氣連接裝置

這包括接線盒和插座。

問題和原因

作為未磨損的零件，連接設備的故障大部分是機械損壞。

對策

使用時要小心，以免發生意外。

聯軸器和皮帶輪

需要使用防扭轉固定聯軸器或加強皮帶來連接電動機軸。再次檢查一段時間后，由于頻繁的加速/減速，聯軸器或皮帶可能會松動或打滑。

問題和原因

在安裝聯軸器和皮帶輪期間，對軸的嚴重撞擊會導致電動機軸承和/或編碼器的災難性損壞。

對策

因此，在安裝或拆卸過程中，嚴禁使用工具撞擊軸，聯軸器或皮帶輪。嘗試從電動機軸上卸下設備時，請使用液壓裝置將其從軸端拉出。