航空制造需求驱动新的低温真空电机制造技术

标准电机的额定工作环境温度在50摄氏度到-20摄氏度之间，这满足了大多数用途，有些应用要求电机在高于或低于标准电机允许的温度范围内工作，在这些温度范围之外的任何地方操作标准电机都会导致性能不佳。通常情况下，环境温度降至约 -20℃ [4℉]时无需进行任何修改。对于低于此温度的环境，首先要考虑的是润滑，对于润滑脂润滑的轴承，确保润滑脂适合周围环境。当环境温度降至-25℃[-13℉]以下时，必须额外考虑制造过程中使用的材料类型。

最常见的材料变化是风扇、轴、框架和端部支架，风扇可能需要从塑料改为钢或磷青铜。轴材料可能会从标准材料（如AISI1040）改为高强度合金（如AISI4140）。由于灰铸铁在低环境条件下的脆性，铸铁框架和端部支架通常会从灰铸铁改为球墨铸铁，根据标准材料和应用情况，需要在-25℃和-60℃[-13℃和-60℃之间的不同环境范围内进行这些材料变化。

低温电机的选择

低温和真空条件使电机的选择成为一个难题，主要有两种选择：步进电机或直流伺服电机，步进电机有一定数量的相位，通常从2到5，当控制器以协调的方式给不同的相位组合通电时，它们会分步移动。这会产生电机轴的半连续运动。只有一个独特的同步速度，将允许继续运动。这种电机可以利用来自控制器的步进信号提供定位反馈，但不能直接从电机的实际位置提供定位反馈。

步进电机在低温领域得到了广泛的应用，有一些制造商专门制造用于真空和低温条件的电机，它们非常昂贵，一些仪器开发商购买高质量的步进电机，并为低温操作做好准备用抛光的金属表面代替铸造零件，以防止挥发，并将轴承更换为特殊的干式低温轴承，其成本降低可以降低到原来的十分之一。

低温电机驱动器

目前有两种主要类型的驱动器在低温下使用，一种是有一个驱动源位于低温环境之外。它具有高输出功率，但执行器系统需要很大的空间，这使得它很难维持极端的环境条件。另外一种执行器很小，完全位于低温环境中，它被用于微定位工作台，但应用有限。

直流伺服电机基本上以控制器施加的电压的函数速度旋转，在这种情况下，位置未知，需要光学编码器或其他定位设备来确定驱动器的位置，这方面在低温条件下尤其困难，因为光学编码器和感应传感器在这种环境下不能很好地工作。