通過減少空閑電流和運行電流來降低電動機的熱量-或切換至閉環控制。

步進電機由于其簡單的設置和開環配置的精確定位，因此被廣泛用作運動控制設備。但是會產生與發熱相關的問題。這是因為為開環步進電機供電的驅動器不使用反饋來控制提供給該電機的電流量。取而代之的是，驅動器始終提供全電流…而不考慮電動機上的扭矩需求。因此，電機消耗的功率過高……。浪費能量并產生可避免的熱量。

在某些應用中，操作員使用盡可能多的電流來運行開環步進電機，以產生最大的轉矩。這樣可以確保電機在應用中達到其位置。但是隨著電流的增加，電動機溫度也會增加。如果電動機溫度升高得太高，繞組會短路并且電動機會停止運行。因此，設計工程師（和電動機最終用戶）必須找到方法，在避免電動機過熱的同時最大化電動機扭矩。

一種工業方法是將驅動器設置為賦予電動機其額定電流。這樣做會使電動機變熱，但不會太熱。步進電機溫度達到70°，80°甚至90°C是正常的。盡管這些溫度使其太熱而無法接觸電機，但電機本身并未受到損害。

但是，設計工程師（以及電動機最終用戶）還能如何減少電動機的熱量？在這里，我們將探索另外三種方式：

1. 減少空閑（保持）電流

2. 降低運行電流

3. 切換到閉環控制

首先-降低電動機的空閑（保持）電流

當電動機加速和減速以達到其標記時，許多運動控制應用都需要最大的扭矩。但是，當電動機空轉或保持位置時，它需要的扭矩要少得多。這些情況是減少電動機電流的好時機。

大多數現代步進驅動器會自動執行此操作。例如，驅動器可能會將閑置電流降低到運行電流的50％。更復雜的步進驅動器使設計工程師可以將空閑電流編程為0到100％之間的任何值。如果步進電機甚至花費很少的時間靜止不動，則減少空轉電流會對電機熱量產生重大影響。

第二–降低運行電流

選擇步進電機時，許多設計工程師會謹慎行事-通常為當前應用選擇具有足夠扭矩（而不是僅僅足夠扭矩）的電機。在這些情況下，可以通過一些反復試驗來降低電動機的運行電流。基本上，這需要少量降低運行電流并監視運動輸出。如果試運行成功，請再次降低運行電流并重新測試電動機性能。

繼續進行調整，直到電機錯位或失速。然后稍微增加電流，以便電動機恢復精確定位。在某些情況下，特別是當步進電機的尺寸過大時，工程師可以將運行電流降低到足以顯著降低電機溫度的程度。

第三-切換至閉環步進電機系統

當用閉環步進電動機系統代替開環步進電動機系統時，會最大程度地減少熱量的產生。配備高分辨率編碼器并由合適的閉環驅動器供電時，步進電機可在伺服控制環內操作。這種相對較新的系統配置需要工程師更換應用程序的電動機和驅動器。但是降低溫度的幅度通常是值得的。

回顧一下，閉環步進電動機系統使用反饋回路來精確控制步進電動機的電流，速度和位置。電流回路可確保驅動器提供給電機的電流僅為滿足轉矩需求所需的量。當電動機不產生轉矩（或產生的轉矩小于最大轉矩）時，電動機的電流將相應地自動下降。這種閉環控制方案可顯著提高電動機溫度，在某些應用中可將其降低多達50％或更高。

閉環步進器的其他好處是更快的加速和更高的吞吐量（比額定保持轉矩高出多達50％的轉矩）以及更安靜的運行（甚至更安靜10 dB），因為電機繞組中的電流更少。加上沒有失速，系統精度更高。

閉環步進電機集成了高分辨率編碼器，并由集成的閉環驅動器驅動，當負載不需要扭矩時，該驅動器會自動減小流向電動機的電流。

測試結果證實，閉環步進電機僅在需要時才消耗電流，因此它們比開環選項運行時更涼，功耗更低。考慮同時運行開環和閉環變化以獲得相同運動曲線的實際測試：

• 加速= 100轉/秒2和減速= 100轉/秒2

• 距離= 5轉和速度= 10轉/秒

• 停留時間= 0.1秒

兩者均具有設定的負載慣量和轉子慣量，并通過48 Vdc電源供電。下圖中的結果表明，提供此類輸出的開環步進系統的平均功耗為43.8W。

相反，可比較的閉環步進系統僅消耗14.2 W的功率即可交付相同的程序。降低的功耗可減少熱量產生并降低電費。

Applied Motion Products進行的測試結果證實，閉環步進系統消耗的電流比同類開環步進系統消耗的電流少，并且保持較低的溫度。