電機中的機械損失都有哪些呢？

在本篇文章中，我們將深入探討電機中的機械損失，這些損失主要包括摩擦損、黏滯損及風(fēng)損，三大類型。

摩擦損是機械損失的一個重要組成部分。當(dāng)物體移動時，它與其他物體的接觸面會產(chǎn)生一個方向相反的力，這個力會抵抗物體的移動，我們稱之為摩擦損失。具體來說，摩擦損失可以再細(xì)分為靜摩擦損及動摩擦損兩種。

靜摩擦損描述的是物體剛開始移動時，必須施加較大的力來克服接觸面的靜摩擦力，以便開始移動。

動摩擦損則是指物體在持續(xù)移動時，接觸面上仍然存在一個大小固定的摩擦力。

讓我們透過下圖來更清晰地理解摩擦損。剛啟動時，會有一個較大的靜摩擦損；當(dāng)物體的運動速度增加至靜摩擦力存在的最大速度后，只剩下一個較小的動摩擦損。

摩擦損示意圖

將這些概念轉(zhuǎn)換到我們的日常生活中，其實每個人都有相似的經(jīng)驗。舉例來說，當(dāng)您嘗試推動一個物體時，會發(fā)現(xiàn)一開始需要施加比較大的力量才能讓物體移動。但有趣的是，一旦物體開始移動，所需要的力量就會相對減小，物體便能順利且持續(xù)地移動。這就是靜摩擦和動摩擦的實際效應(yīng)。

至于摩擦力的數(shù)學(xué)表達，我們可以用以下的方程式來描述：

摩擦力公式

Ff為摩擦力、Fc為動摩擦、Fs為靜磨擦力、 ν為速度、νs為靜摩擦力存在之最大速度。通過這樣的理解和數(shù)學(xué)模型，我們能夠更精準(zhǔn)地掌握摩擦損在電機設(shè)計中的重要角色，并采取相應(yīng)的措施來最小化這些損失，提高電機的效能和壽命。

摩擦轉(zhuǎn)矩揭示

在電機運作中，我們經(jīng)常使用轉(zhuǎn)矩來表示其效能。因此，摩擦力損失可以用以下方式來詮釋：

摩擦轉(zhuǎn)矩公式

Tf 代表摩擦轉(zhuǎn)矩。

Tc 代表動摩擦轉(zhuǎn)矩。

Ts 代表靜摩擦轉(zhuǎn)矩。

ω 代表角速度。

ωs 代表靜摩擦轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)的最高角速度。

深入旋轉(zhuǎn)摩擦

雖然摩擦力理論上會受到速度的影響，但實際上這影響范圍微小，且多出現(xiàn)在開始移動的瞬間。因此，電機的摩擦損失多被視為一個與速度無關(guān)的固定值。這也解釋了小電機效率較低的原因。

舉例：一顆電機的軸承摩擦損為10W。對于20W的電機，這就占了50%的損耗；但對于200W的電機，則只占了5%的損失。

軸承的重要性

軸承選擇對于小型電機尤為重要。降低摩擦損耗的一種方法是減少接觸面積。常見的軸承使用圓球滾珠，目的就是降低接觸點以減少摩擦。

更先進的軸承設(shè)計是非接觸式的，如磁浮或空浮原理，雖避免了摩擦損失，但仍有黏滯損存在。

重點：

除非電機的規(guī)格真的非常小，否則多數(shù)會選擇忽略摩擦損。