伺服電機的損耗到底有哪些？能量損失在了哪里？

電機消耗電能，產生機械能。產生的機械能與消耗的電能之比，稱為“效率”。想最大限度提升效率，首先要明白能量損失在了哪里。

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銅耗

銅耗是“寄生”在電流之上的，當電流通過電機的定子和轉子的時候，由于繞組電阻的存在，損耗就產生了。? ? ? ?

這部分能量損失就是：

電流的平方×電阻 ×時間(I2Rt)

? 銅耗是電機所有損耗中最容易辨識(計算)的。它只與電流和繞線的電阻有關，當繞線里面通入電流的時候，銅耗就會產生。電流又與電機轉矩有關，電機的“勁”越大，銅耗越大。

鐵耗

若干條磁感線從磁鐵的N極“出發”到S極“終止”，與垂直穿過截面的面積乘積，稱之為磁通量(φ=BS)。單位面積的磁通量就是“磁通密度”。磁通在電機的鐵芯里“流動”，會產生熱量，“流動”過程產生的熱量損耗，就是“磁滯損耗”，這部分損耗其實就是鐵芯被電流“磁化”時吸收的能量。它的大小取決于鐵芯的材料(磁阻有多少)，電流頻率(轉速)以及磁通密度(磁通)的大小。

電流變化形成變化的磁場，變化的磁場在鐵芯內部“引發”感應電動勢，電動勢找到閉合的回路，產生感應電流。閉合的“路徑”像一個“漩渦”，這些“漩渦”里的電流(渦流)引起鐵芯內部溫升增加。

由“渦流”引起的熱量損耗，就是“渦流損耗”。鐵芯長時間在電磁場的“輻射”下是會被磁化的，磁化是一個快速的過程，但退磁對于某些材料來說卻是一個緩慢的過程。磁場變強時，“磁滯”和“渦流”興奮，磁場變得很弱時，鐵芯的“剩磁”開始起作用，這部分“剩磁”產生的磁滯損耗，就是“剩磁損耗”。剩磁損耗主要"寄生"于容易被磁化的材料(鐵氧體)，電機所采用的一般是不易被磁化的鐵芯材料，這部分損耗比較少。

“磁滯損耗”、“渦流損耗”和“剩磁損耗”，是鐵耗的三個組成部分，電流頻率夠大(轉速快)，磁通量夠強，鐵耗就會大。

機械損耗

不管電機運行在什么樣的狀態，機械損耗至少能夠占據電機總損耗的20%。它們主要分為兩大類：

第一類，風摩損耗

當電機轉子轉起來的時候，由于空氣阻力的存在，風摩耗就出現了，轉的越快就越強。風摩耗的大小取決于轉子表面的粗糙程度和轉速，同類的個體也有很多，比如：軸承摩擦損耗，轉子引出與固定點(軸承)摩擦，電刷損耗(有刷直流電機)，轉子換向器與電刷之間的摩擦等等，都與轉子的結構和轉速強相關。

第二類，雜散損耗

當定子繞組通入電流時會產生I2Rt的銅耗，它有可能會附帶“基頻雜散損耗”。? 定、轉子繞組間“流蕩”的交流電，電流大小方向是變化的。變化的電流產生變化的磁場，當電機的轉速上升，電流的頻率升到一定程度，繞組導線的中心區域就會產生極大的感應電動勢，由于導線中心區域有閉合回路的存在，就會導致感應電流的產生，感應電流阻礙原電流的變化，在導線截面的中心部分就會形成一個“交通堵塞”區，電流“流動”的“軌跡”就會趨向導線截面的外側部分，就是“趨膚效應”。

帶來的結果就是，導線的截面積變向的減小了，導線的阻值變向的增加了，交流電流“貫穿”繞組導線的能量(熱量)損失(I2Rt)，有了額外的加成，這個“加成”就是基頻雜散損耗。

還有一系列由于氣隙磁場諧波引起的損耗，當氣隙磁場諧波進入了鐵芯形成“渦流損耗”時，當氣隙磁場諧波被定、轉子“切割”感應諧波電流產生“銅耗”時，當氣隙磁場諧波由于磁阻變化引起“磁滯損耗”時，這一切的能量“浪費”，都叫作“高頻雜散損耗”。

最大損耗是什么，與電機運行狀態有關。當電機負載的時候“銅耗”大。當電機轉速提上來的時候“鐵耗”大。風摩耗和雜散耗比較穩定。當電機滿載滿速的運行，哪個損耗最大是不一定的。

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審核編輯：劉清