首先,我们需要专注于电机中的各种材料,并按照以下顺序进行检查:
1.绝缘材料:确保其能承受的最高温度。
2.磁铁:确保其能承受的最高温度,并注意温度对磁力的影响。
3.漆包线:确保其能承受的最高温度,并注意温度对电阻的变化。
4.轴承:确保润滑油的工作温度范围。
5.出口电源线:确保其能承受的最高温度。
其中,绝缘材料、漆包线和出口电源线的耐热性直接影响安全性。如果这些材料的耐热等级不足,可能导致电机烧毁,甚至引发火灾。此外,磁铁、漆包线和轴承的耐热性也会间接影响电机的性能,因为它们会导致额外的能量损失,进而增加电机的温度。
电机是一种将电能转换为动能的装置。在能量传递和转换的过程中,都会有一部分能量损失,这些损失会转化为热能,导致电机温度升高。如果温度超过材料的耐热上限,就可能导致材料受损。
因此,一个优秀的电机设计需要考虑到电机的能量损失,并对其进行适当的散热规划,以确保电机内部的温度能够保持在一个稳定的状态,并且低于材料和零件的耐热上限。常见的电机内部的耐热上限为150度、120度、80度、60度。
除了耐热上限对安全性的直接影响外,漆包线和磁铁这两种材料的温度特性也会影响电机的性能。例如,磁铁的磁力会随着温度的升高而降低。由于电机是通过电力和磁力的交互作用来产生转矩的,因此当磁力降低时,转矩也会降低,或者需要更多的电力来补偿,以满足转矩的需求。
当磁铁受到温度的影响,其磁力强度将会变化,这也意味着电机的特性将会因温度变化而产生变化。如下图所示,这颗永磁电机的特性曲线并非如我们先前所描述的单一斜直线,而更像是一条折线。进一步分析后,我们可以发现,这实际上是两条斜直线的结合,其中蓝色虚线代表的是温度变化前的特性,而红色虚线则代表温度变化后的结果。由此我们可以看出,电机在温度升高前后的特性表现可能会有很大的差异。从下图的实例来看,最高转矩值可能会有近三倍的差距,这显示出该磁铁对温度的反应相当敏感。
除了对电机的转矩输出产生影响外,温度也会影响电机的效率。主要的原因是铜的电阻值会随着温度的升高而增大,如下图所示,这将导致电机的铜损增加。
从下图的电机效率特性曲线图可以看出,蓝色曲线代表的是温度升高前的效率,而红色曲线则代表温度升高后的效率。我们可以看到,铜损的温度变化确实会对效率产生一定的影响,但最大的差异也只有5%左右,并不像磁铁的反应那么剧烈。主要的原因是,虽然铜的电阻会受到温度的影响,但其变化幅度并不像磁铁那么大,因此所产生的影响也相对较小。
划重点:
温度对电机输出特性的影响极为显着。
磁铁在此过程中扮演着关键角色。