伺服电机在铸造设备中的使用和维护保养

陆青青

（浙江亚太机电股份有限公司，浙江杭州 311203）

0 引言

当前人们对于伺服电机在铸造设备中的使用和维护保养研究还不够成熟，对于伺服电机的应用效率仍然有待提高，而随着人们对于环保与经济效益观念的转变，对于设备使用寿命的重视程度逐渐增加，对于铸造设备中零件的使用维护也更为重视。正是在这样的背景下，伺服电机在铸造设备中的使用和维护保养逐渐成了当前铸造企业以及相关使用人员深入探究的热点话题，而研究的内容分为以下部分，即提高伺服电机的使用效率和维护保养伺服电机的措施，并提高相关设备的可靠性。

1 伺服电机概述

1.1 伺服电机概念

伺服电机是在伺服系统中用于控制机械元件运转的电动发动机，其作用类似于一种补助马达间接变速装置，可以用于控制速度。伺服电机的位置精度非常准确，能够将伺服系统中存在的电压信号，转化为转矩和转速信号，进而驱动相关的控制对象。另外，伺服电机的转子转速受输入信号的控制，同时能够实现快速的反应，在其自动控制系统中常常作为执行元件来使用。伺服电机具有机电时间常数小、线性度高等特点，在当前的铸造设备中有着广泛的应用。

1.2 伺服电机分类

伺服电机主要分为直流伺服电机和交流伺服电机2 种。

直流伺服电机又分为有刷电机与无刷电机2 种，其中有刷伺服电机的成本较低，其结构组成也较为简单，启动时的转矩较大，相关调速范围也较宽，相比于其他电机更为容易控制，但需要长期的维护，对于环境的要求也更为严格。而无刷伺服电机则体积更小，重量相比较而言也更为轻便，在使用时出力较大，响应速率也更快，但其控制系统更为复杂，目前也逐渐实现了智能化。

交流伺服电机则属于无刷电机的一种，分为同步与异步电机2 种不同的应用方式。在日常中所使用的交流伺服电机多为同步电机，其具有功率范围较大，转速较低，惯量大等特点，更适合作为低速平稳设备的电机使用。同时由于是正弦波控制，转矩的脉动较小，也是其应用较为广泛的优势。

1.3 伺服电机工作原理

伺服电机的工作原理与两相交流异步电机相同，在定子上装有2 个绕组，即所谓的励磁绕组和控制绕组，而在伺服电机的运作中，需要励磁绕组和控制绕组在空间上相隔90°。为此往往是通过励磁绕组中串联电容C 产生两相旋转磁场，并适当地选择电容的大小，从而使得通入两个绕组的电流相位差接近90°，这样便能够产生一定的旋转磁场，在旋转磁场的作用下，伺服电机内部的转子便能能够转动起来。

2 伺服电机在铸造设备中的使用

伺服电机在当前铸造设备中应用较为广泛，而V 法造型线上的应用较为成熟。

2.1 伺服电机在造型线砂箱转换上的应用

在造型线砂箱的应用中，伺服电机主要用于转换造型线的砂箱，可对不同的浇注要求，提供不同的砂箱进行适当的浇注工作，这也需要相关的工作人员能够针对不同的浇筑材料和浇筑技术，对砂箱的应用进行准确的判断。而伺服电机能够在这一环节中，通过线勾的方式，在转动中完成对于造型线砂箱的转换，在提高了造型线砂箱转换稳定的同时，提高了相关造型线铸造技术的安全性。

2.2 伺服电机在造型线合箱上的应用

在当前造型线砂箱技术的应用中，对于伺服电机的应用也较为广泛，在铸造设备中，模具的效果往往是决定铸造质量与水平的重要因素，因此需要对模具的制作进行充分地细化，以便于能够更好更准确地完成对于相关模具的制作，因此要求能够更好地应用伺服电机来完成合箱，从而按照规定工艺完成指定的模子，最终达到促进后续铸造效果优化的目的。而伺服电机作为这种造型线铸造设备的主要构成部件，在这一环节中，伺服电机的应用效果也在一定程度上影响了铸造设备的铸造效果。

2.3 伺服电机在造型线推箱上的应用

伺服电机还广泛地应用于造型线砂箱的推箱环节。造型线砂箱在完成指定的合箱动作后，需要将制作好的模具推送到指定的位置，以便于完成对于后续的浇筑工作，这也就对伺服电机形成一定的应用需要，在当前消失模铸造、实体铸造、V 法铸造等铸造方式的应用中，伺服电机对于推箱这一动作虽都具有不同的应用效果，但却能够通过线勾的方式完成对于砂箱的推箱动作，这对于伺服电机的应用改良形成了一定的促进作用。

3 伺服电机的常见故障

因工作环境的问题，直流伺服电机往往会需要相关人员的定期维护，如果维护不到位或者发生一些无法预料到的意外，都会产生一定的运行故障，这些故障中有些是较为常见的，现对这些常见故障进行简单的阐述。

3.1 电机过载或过流

电机的过载与过流是较为常见的一种故障，也是当前直流电机负载过大的显著表现，而直接表现也是体现在机械上的，通过一系列检修后能较为容易地排除故障，对于电机的作用和相关配置反应并不具有影响，但如果电机长期处于过载或者过流的状态，可能会对电机造成一定的损坏，甚至会造成部分控制器输出元件和相关部分造成故障。

3.2 转矩减少或者无力

转矩对于电机的效率具有较为显著的影响，转矩减少和无力等现象会导致电机旋转出现问题，最终导致电机停转。这一故障的原因多为电机退磁造成，或者是电刷接触的电阻过大导致接触不良等问题，同时电刷的弹簧烧坏或者控制故障也有可能会造成转矩减少的故障，如果不能够快速解决这一故障，将会产生一系列联带问题。

3.3 电机转子转动噪声

电机转动噪声的问题一直是直流伺服电机的常见故障，这多是由于电机内部的异物或者磁体脱离等原因造成的，或者是机械连接部分安装不正确等都有可能导致这一问题。除此之外，换向器变得粗糙或者烧毛等因素也可能会使得电机转子的转动出现过度摩擦，进而导致相关转子转动的噪声变得过大。

3.4 制动器发生故障

制动器的故障是大多数电机都可能存在的问题，随着使用寿命的缩短，这种在垂直轴上使用的制动器如果发生故障，往往会携带着电机出现过流过载以及过热的问题，而对于制动器故障的维修也较为重要，因此当电机发生过流过热时，需要能够及时考虑到制动器的问题，并对其进行及时的处理，避免问题出现复杂化。

4 伺服电机的维护保养优化措施

4.1 设备尺寸不准或过流警报

在日常的使用中可能存在不同的设备尺寸不准的状况，同时也可能会有过流的警报发生，这是由于间隙过大或者没有润滑油等原因造成的，但有时出现的过流现象与电机并无太大关系，往往是绝缘造成的电机短路。为此需要能够拆开电机进行准确地检查，确保电刷磨损程度符合标准，并清理内部碳粉，避免造成相关的短路问题。

4.2 伺服电机发出较大声响或驱动警报

在运行的过程中，往往会有伺服电机发出较大声响，并随即出现驱动警报，这大多是由于移动式产生的振动或者冲击造成的，这种冲击大多是由于控制器后者伺服电机的运作造成的，需要相关维修人员拆开电刷进行检查，确保电刷无故障后，将整个电机拆开检查，确保换向器是否正常运行，并进行相关的故障排除。

4.3 伺服电机不转并出现过流警报

当伺服电机出现不转，并伴随着过流警报产生时，相关维修人员需要将电机的电刷拆下来检查，往往这时电刷的弹簧都会存在一定的问题，需要根据故障情况将换向器和电刷进行正常的维修，在确保电机不出现抖动现象时，电机才算正常运行，如果出现抖动，就需要对换向器的表面进行重新修整。

4.4 伺服电机回转并出现过流警报

出现过流警报时，需要先对电机进行检查，并用万能表测量绕线组的电阻，从而更好地判断电机的故障。在确认是电机故障后，需要拆开电机进行相关的检查，从而确认伺服电机出现故障的原因，这时需要着重检查电机的磁体，往往都会存在退磁现象，从而针对问题进行相关的检修。

5 结语

当前对于伺服电机在铸造设备中的使用和维护的研究随着科技的进步，以及人们对于收益回报率的追求的增长，不断地深入，并为伺服电机应用的发展提供了重要的推动力，而在日常的使用中，需要针对常见的故障，进行针对性的检修工作，从而确保伺服电机的正常运行，这样才能够延长伺服电机的使用效率与使用寿命，避免更换造成的成本增加和经济损失。