新鄉(xiāng)電機(jī)回收小武轉(zhuǎn)：電動汽車電機(jī)的損耗有哪些？

時(shí)間：2021-10-20作者：新鄉(xiāng)市鳳泉區(qū)鯤鵬廢舊物資回收處瀏覽：221

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從廣義上講，電機(jī)損耗可分為機(jī)械損耗或電氣損耗，機(jī)械損耗主要來自軸承摩擦和與旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子相對的任何風(fēng)阻，純粹的摩擦損耗是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù)，并且是典型PM或感應(yīng)交流牽引電機(jī)總損耗的一小部分。風(fēng)阻即電機(jī)中任何旋轉(zhuǎn)部件的空氣位移，往往是總損失的較大損耗之一，較小化有效正面面積可以在減少風(fēng)阻損失方面帶來巨大的收益。具有平滑轉(zhuǎn)子的電機(jī)，例如電動汽車中偏愛的永磁和感應(yīng)交流電機(jī)，其風(fēng)阻損耗將比轉(zhuǎn)子中帶有繞組的同等尺寸電機(jī)（例如所有直流和繞線轉(zhuǎn)子交流電機(jī)）少。





電損耗也可以分為兩大類，傳統(tǒng)上被稱為“銅”和“鐵”，電機(jī)的導(dǎo)體由鋁制成，磁性結(jié)構(gòu)/框架由鋼制成。銅損包括產(chǎn)生磁場所消耗的任何功率。這包括交流感應(yīng)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子，永磁交流電機(jī)中實(shí)現(xiàn)弱磁場所需的任何額外電樞電流，較明顯的電阻損耗，以及不太明顯的交流損耗（來自趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)）。


電阻損耗，也稱為 I2R 損耗，往往電動汽車的電機(jī)中占主導(dǎo)地位，它們經(jīng)常在高電流和低 RPM 下運(yùn)行。在這種情況下，RPM 和扭矩的乘積即電機(jī)總功率非常低， I2R 不關(guān)心 RPM（電壓）分量，因此當(dāng)從完全停止啟動負(fù)載時(shí)，電動汽車的電機(jī)的效率將是非常糟糕。





從直流到光的頻率會產(chǎn)生純電阻損耗，而趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)可以被認(rèn)為是隨頻率增加的電阻損耗。趨膚效應(yīng)是電流隨著頻率升高而越來越受限于導(dǎo)體外周的趨勢，它流過導(dǎo)線的交流電在導(dǎo)線（渦流）中感應(yīng)出的微小電流回路引起的。這種渦流回路與源電流的大小成正比，也與磁場的變化率（即源電流的頻率）成正比。這些渦流阻礙了導(dǎo)體中心的電流流動，并在外圍增加了電流，這就是電流越來越受外圍限制的原因。





趨膚效應(yīng)通常的解決方案是將一根大導(dǎo)線分成許多彼此絕緣但平行的小導(dǎo)線，但這會導(dǎo)致鄰近效應(yīng)的更多損耗，這與趨膚效應(yīng)基本相同，只是它是由來自附近其他導(dǎo)體的交流電流引起渦流，基本上，繞組的層數(shù)越多，鄰近效應(yīng)損耗就越高。



渦流的產(chǎn)生是因?yàn)槿魏螘r(shí)變磁場都會在任何附近的導(dǎo)體（包括源導(dǎo)體）中感應(yīng)出電流。隨時(shí)間變化的磁場會在附近的導(dǎo)體（包括其自身）中感應(yīng)出電壓，并且該電壓會導(dǎo)致電流在圍繞源導(dǎo)體的環(huán)路中流動。對于給定的間隔距離、回路面積和磁通量變化率，感應(yīng)電壓是固定的，因此產(chǎn)生的電流將與回路電阻成反比，與回路面積和源電流頻率成正比。因此，在銀和銅等較好的導(dǎo)體中的渦流比在電工鋼或鐵氧體（幾乎是絕緣體）等較差的導(dǎo)體中的渦流較高。電工鋼是一種鐵硅合金，專門設(shè)計(jì)用于較大限度地提高體電阻率，而不會過度損害其磁性能，例如磁滯損耗和飽和磁通密度。





電工鋼的**電阻率相當(dāng)?shù)?，鐵素體的體電阻率非常高，但它的飽和極限也低得多（通常為 0.35 T，而 1.3-1.5 T），因此不太可行用于電機(jī)的電樞。幸運(yùn)的是，通過簡單地將一個(gè)整體結(jié)構(gòu)分解成一堆彼此絕緣的疊片（通常帶有薄漆或氧化物涂層），完全可以減少回路面積。使用的疊片越薄，渦流損耗越低，隨著疊片變薄，它們的絕緣涂層在總厚度中所占的比例越來越大，因此對疊片的使用厚度有實(shí)際限制。






鐵損的最后一個(gè)磁滯，它基本上是磁化方向或磁通密度變化的阻力，所有電機(jī)中的電樞都是由交流電流激發(fā)的，無論是由外部逆變器還是電刷和換向器提供，其磁路在相反極性之間反復(fù)經(jīng)歷磁通密度的大幅波動。耐受此類操作的磁性材料需要“軟”，即易于磁化（低矯頑力），同時(shí)不保留磁矩（低剩磁）。相反，難以磁化（和退磁）的材料被歸類為“硬”材料，它們往往可以制成良好的永磁體。磁滯損耗基本上是衡量磁性材料有多軟的指標(biāo)，它依賴于磁通密度。


結(jié)論


最后還有各種“雜散”損失，較顯著是漏磁，它基本上是沒有將轉(zhuǎn)子和定子連接在一起的任何磁通，它沒有做任何有用的工作，這種未連接的磁通也會從激勵電樞的有效交流電壓中減去，它轉(zhuǎn)化為電感。此處考慮的最后一個(gè)損耗機(jī)制是共模電容耦合電流，這些電流的實(shí)際功率損耗往往很小，但它們會腐蝕軸承并損壞相繞組上的絕緣，還會導(dǎo)致車輛無法通過 EMI/RFI 輻射測試。、
本文來源：老趙說制造
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