在本篇文章中，我們將深入探討電機(jī)中的機(jī)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(jī)械損失的一個(gè)重要組成部分。當(dāng)物體移動(dòng)時(shí)，它與其他物體的接觸面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向相反的力，這個(gè)力會(huì)抵抗物體的移動(dòng)，我們稱之為摩擦損失。具體來(lái)說(shuō)，摩擦損失可以再細(xì)分為靜摩擦損及動(dòng)摩擦損兩種。

靜摩擦損描述的是物體剛開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，必須施加較大的力來(lái)克服接觸面的靜摩擦力，以便開(kāi)始移動(dòng)。

動(dòng)摩擦損則是指物體在持續(xù)移動(dòng)時(shí)，接觸面上仍然存在一個(gè)大小固定的摩擦力。

讓我們透過(guò)下圖來(lái)更清晰地理解摩擦損。剛啟動(dòng)時(shí)，會(huì)有一個(gè)較大的靜摩擦損；當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度增加至靜摩擦力存在的最大速度后，只剩下一個(gè)較小的動(dòng)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(shí)每個(gè)人都有相似的經(jīng)驗(yàn)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)您嘗試推動(dòng)一個(gè)物體時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)一開(kāi)始需要施加比較大的力量才能讓物體移動(dòng)。但有趣的是，一旦物體開(kāi)始移動(dòng)，所需要的力量就會(huì)相對(duì)減小，物體便能順利且持續(xù)地移動(dòng)。這就是靜摩擦和動(dòng)摩擦的實(shí)際效應(yīng)。

至于摩擦力的數(shù)學(xué)表達(dá)，我們可以用以下的方程式來(lái)描述：

摩擦力公式

Ff為摩擦力、Fc為動(dòng)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(guò)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(jī)設(shè)計(jì)中的重要角色，并采取相應(yīng)的措施來(lái)最小化這些損失，提高電機(jī)的效能和壽命。

摩擦轉(zhuǎn)矩揭示

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

摩擦轉(zhuǎn)矩公式

Tf 代表摩擦轉(zhuǎn)矩。

Tc 代表動(dòng)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(huì)受到速度的影響，但實(shí)際上這影響范圍微小，且多出現(xiàn)在開(kāi)始移動(dòng)的瞬間。因此，電機(jī)的摩擦損失多被視為一個(gè)與速度無(wú)關(guān)的固定值。這也解釋了小電機(jī)效率較低的原因。

舉例：一顆電機(jī)的軸承摩擦損為10W。對(duì)于20W的電機(jī)，這就占了50%的損耗；但對(duì)于200W的電機(jī)，則只占了5%的損失。

軸承的重要性

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

軸承接觸點(diǎn)

更先進(jìn)的軸承設(shè)計(jì)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(diǎn)：

除非電機(jī)的規(guī)格真的非常小，否則多數(shù)會(huì)選擇忽略摩擦損。

軸承