減輕電機重量和提高效率的方法

根據(jù)設計的系統(tǒng)類型及其運行的潛在環(huán)境，電機重量對系統(tǒng)的總體成本和運行價值可能非常重要。電機重量減輕可以從多個方向解決，包括通用電機設計、高效部件生產(chǎn)和材料選擇。為了實現(xiàn)這一目標，有必要改進電機開發(fā)的所有方面：從設計到使用優(yōu)化材料高效生產(chǎn)部件，輕質(zhì)材料的使用和新穎的制造工藝。一般來說，電機的效率取決于電機的類型、大小、利用率，還取決于所用材料的質(zhì)量和數(shù)量。因此，從所有這些方面來看，需要使用能源和成本效益高的部件來開發(fā)電機。

電機是一種機電能量轉(zhuǎn)換裝置，以線性或旋轉(zhuǎn)運動的形式將電能轉(zhuǎn)換為機械能，電機的工作原理主要取決于磁場和電場的相互作用。許多參數(shù)可用于比較電機：扭矩、功率密度、結(jié)構、基本工作原理、損耗系數(shù)、動態(tài)響應和效率，最后一個是最重要的一個。電機效率低的原因主要可歸因于以下因素：尺寸不當，所用電機的電氣效率低、終端用戶（泵、風扇、壓縮機等）機械效率低沒有速度控制系統(tǒng)維護不力甚至根本不存在。

為了最大限度地提高電機的能量性能，必須將電機運行過程中各種能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的損失降至最低。事實上，在電機中，能量從電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶拍埽缓笤俎D(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。提高效率的電機不同于傳統(tǒng)的電動機，因為前者的損耗最小。事實上，在傳統(tǒng)電機中，損失主要由以下原因造成：摩擦損失和風阻損失（軸承、電刷和通風）造成的機械損失真空鐵中的損耗（與電壓平方成比例），與流動方向變化有關的分散能量滯后引起的損耗，以及由堆芯內(nèi)的循環(huán)電流和流動變化引起的渦流引起的損耗焦耳效應造成的損耗（與電流平方成正比）。

適當?shù)脑O計

設計最高效的電機是減輕重量的一個關鍵方面，因為大多數(shù)電機都是為廣泛使用而設計的，所以適合特定應用的合適電機通常比實際需要的大。為了克服這一挑戰(zhàn)，重要的是尋找愿意以半定制方式改變的電機制造公司，從電機繞組和磁性元件到機架尺寸。為了確保有正確的繞組，需要了解電機的規(guī)格，以便能夠保持應用所需的精確扭矩和速度。除了調(diào)整繞組外，制造商還可以根據(jù)磁導率的變化改變電機的磁性設計，在轉(zhuǎn)子和定子之間正確放置稀土磁體有助于增加電機的整體扭矩。

新型制造工藝

制造商能夠不斷升級自己的設備，以生產(chǎn)公差更高的電機部件，從而消除曾經(jīng)用作防破損安全裕度的厚壁和密集區(qū)域。由于每個部件都是使用最新技術重新設計和制造的，因此可以在多個包含磁性部件的地方減輕重量，包括絕緣和涂層、機架和電機軸。

材料選擇

材料選擇對電機運行、效率和重量有整體影響，舉個最明顯的例子，這就是為什么這么多制造商使用鋁框架而不是不銹鋼。制造商們一直在繼續(xù)試驗具有電磁和絕緣特性的材料，制造商正在使用各種不同的復合材料以及較輕的金屬，這些材料提供了鋼組件的輕質(zhì)替代品。出于安裝目的，根據(jù)用戶對最終電機的具體要求，可使用多種增強塑料、聚合物和樹脂。隨著電機設計師不斷試驗和研究替代部件，包括用于密封目的的密度較低的涂層和樹脂，他們?yōu)樯a(chǎn)過程注入了新的活力，這往往會影響電機的重量。此外，制造商還提供無框架電機，可通過完全消除框架對電機重量產(chǎn)生影響。

結(jié)論

使用輕質(zhì)材料、新型制造工藝、磁性材料來減輕電機重量和提高電機效率的技術。電機，尤其是在汽車應用中，代表著越來越多的未來技術。因此，即使還有很長的路要走，希望這成為一項日益鞏固的技術，提高效率的電動機能夠解決與節(jié)能相關的問題。

審核編輯 ：李倩

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