直流電機(jī)并不是一種具有完美效率水平的儀器,無(wú)刷直流電機(jī)在某些時(shí)候仍然會(huì)過(guò)熱,從而損壞電機(jī)的絕緣材料。電機(jī)也離不開(kāi)過(guò)度使用的危險(xiǎn),如電機(jī)在連續(xù)使用時(shí),以及負(fù)載超過(guò)電機(jī)的使用極限時(shí),這些事情都會(huì)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)溫度增加產(chǎn)生影響,在這些條件下,電機(jī)的效率會(huì)明顯下降。因此,傳動(dòng)系統(tǒng)需要一個(gè)性能更高效的高扭矩旋轉(zhuǎn)的電機(jī),并且有一個(gè)可控的電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度 ,過(guò)高的功率因數(shù)值會(huì)導(dǎo)致電流的浪費(fèi),更需要一個(gè)控制系統(tǒng)利用控制系統(tǒng)將減少維護(hù)成本與準(zhǔn)確的檢測(cè),可以增加電機(jī)扭矩。而在有恒速控制器的車(chē)輛中,電機(jī)相電流、扭矩隨著溫度的增加而增加。
由于安裝空間、工作環(huán)境和工作溫度的高漲等幾個(gè)因素,以及提高功率密度和扭矩密度的障礙,電機(jī)的散熱條件不好。直流電機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置有兩種類(lèi)型,即內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子,提高電機(jī)效率是最有影響的事情,在電機(jī)中必須考慮。效率總是與電機(jī)的傳熱和性能有關(guān),因此,傳熱效率越高,冷卻系統(tǒng)就越好。電機(jī)效率的基準(zhǔn)之一是由電機(jī)接受的負(fù)載和使用的最大速度引起的對(duì)電機(jī)的傳熱,所以它是電機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素之一。
無(wú)刷直流電機(jī)材料的類(lèi)型對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的冷卻過(guò)程也有很大的影響,材料的類(lèi)型會(huì)影響熱量的傳遞和加速冷卻。 電機(jī)中的銅是一種絕緣材料,當(dāng)有損壞時(shí),將導(dǎo)致過(guò)度散熱,這樣就會(huì)很快出現(xiàn)電機(jī)過(guò)熱的癥狀和電機(jī)效率下降。由于不穩(wěn)定的速度模式導(dǎo)致能量過(guò)剩,速度控制系統(tǒng)也會(huì)大大減少熱量。
直流電機(jī)的冷卻系統(tǒng)仍然適用于一個(gè)側(cè)重于冷卻介質(zhì)的系統(tǒng),如水、空氣、流體和油。研究不僅是在電機(jī)線圈上,還需要在電機(jī)外殼上,線圈,而且還需要對(duì)電機(jī)外殼進(jìn)行研究;如果溫度達(dá)到50攝氏度時(shí),冷卻系統(tǒng)液體的循環(huán)會(huì)使外殼溫度升高。如果溫度達(dá)到50攝氏度,冷卻系統(tǒng)液體的循環(huán)就會(huì)導(dǎo)致外殼溫度升高。
機(jī)械結(jié)構(gòu)會(huì)影響電機(jī)的傳熱特性,在帶有機(jī)械換向器和電刷的直流電機(jī)中,銅繞組被纏繞在電樞周?chē)牟壑?。電樞上的銅繞組所產(chǎn)生的熱量將通過(guò)電樞片,傳導(dǎo)到電機(jī)軸和軸承系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)流,熱量也將穿過(guò)空氣間隙遷移到永久磁鐵和外殼,最終散布到周?chē)h(huán)境中。盡管有些熱量是通過(guò)層壓板直接傳導(dǎo)到軸承系統(tǒng)和外殼,但產(chǎn)生的大部分熱量將通過(guò)氣隙和磁鐵流動(dòng)。
無(wú)刷直流電機(jī)的情況下,銅繞組被纏繞在槽中(在有槽無(wú)刷電機(jī)中)或形成對(duì)磁性背鐵(在無(wú)槽無(wú)刷電機(jī)中),并作為電機(jī)外殼內(nèi)表面的一部分。這種結(jié)構(gòu)允許從產(chǎn)生熱量的銅到電機(jī)外殼的直接導(dǎo)熱路徑,在那里它將被消散到環(huán)境中。無(wú)刷電機(jī)中的永久磁鐵位于機(jī)器的旋轉(zhuǎn)部分。
在這兩種情況下,如果沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)性測(cè)試,很難甚至不可能預(yù)測(cè)單個(gè)部件的溫升,但有一點(diǎn)是肯定的;在其他因素不變的情況下,有刷和無(wú)刷電機(jī)的單個(gè)部件(電機(jī)內(nèi)的熱點(diǎn))的溫升將有所不同。在應(yīng)用條件下對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證是不可替代的,由于涉及的變量和假設(shè)較多,進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦碚撎幚硎遣豢尚械模私怆姍C(jī)在實(shí)際運(yùn)行條件下的性能,比較好的方法是盡可能地模擬應(yīng)用,同時(shí)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集隨時(shí)間變化的溫度數(shù)據(jù)。應(yīng)使用安裝在軸承、端蓋、繞組(如果是無(wú)刷電機(jī))、磁鐵(如果是有刷電機(jī))和電機(jī)外殼上的熱電偶監(jiān)測(cè)電機(jī)的各個(gè)部件。