电机性能优化必看！机械损失设计分析（上）

在本篇文章中，我们将深入探讨电机中的机械损失，这些损失主要包括摩擦损、黏滞损及风损，三大类型。

摩擦损是机械损失的一个重要组成部分。当物体移动时，它与其他物体的接触面会产生一个方向相反的力，这个力会抵抗物体的移动，我们称之为摩擦损失。具体来说，摩擦损失可以再细分为静摩擦损及动摩擦损两种。

静摩擦损描述的是物体刚开始移动时，必须施加较大的力来克服接触面的静摩擦力，以便开始移动。

动摩擦损则是指物体在持续移动时，接触面上仍然存在一个大小固定的摩擦力。

让我们透过下图来更清晰地理解摩擦损。刚启动时，会有一个较大的静摩擦损；当物体的运动速度增加至静摩擦力存在的最大速度后，只剩下一个较小的动摩擦损。

将这些概念转换到我们的日常生活中，其实每个人都有相似的经验。举例来说，当您尝试推动一个物体时，会发现一开始需要施加比较大的力量才能让物体移动。但有趣的是，一旦物体开始移动，所需要的力量就会相对减小，物体便能顺利且持续地移动。这就是静摩擦和动摩擦的实际效应。

至于摩擦力的数学表达，我们可以用以下的方程式来描述：

Ff为摩擦力、Fc为动摩擦、Fs为静磨擦力、 ν为速度、νs为静摩擦力存在之最大速度。通过这样的理解和数学模型，我们能够更精准地掌握摩擦损在电机设计中的重要角色，并采取相应的措施来最小化这些损失，提高电机的效能和寿命。

摩擦转矩揭示

在电机运作中，我们经常使用转矩来表示其效能。因此，摩擦力损失可以用以下方式来诠释：

Tf 代表摩擦转矩。

Tc 代表动摩擦转矩。

Ts 代表静摩擦转矩。

ω 代表角速度。

ωs 代表静摩擦转矩出现的最高角速度。

深入旋转摩擦

虽然摩擦力理论上会受到速度的影响，但实际上这影响范围微小，且多出现在开始移动的瞬间。因此，电机的摩擦损失多被视为一个与速度无关的固定值。这也解释了小电机效率较低的原因。

举例：一颗电机的轴承摩擦损为10W。对于20W的电机，这就占了50%的损耗；但对于200W的电机，则只占了5%的损失。

轴承的重要性

轴承选择对于小型电机尤为重要。降低摩擦损耗的一种方法是减少接触面积。常见的轴承使用圆球滚珠，目的就是降低接触点以减少摩擦。

更先进的轴承设计是非接触式的，如磁浮或空浮原理，虽避免了摩擦损失，但仍有黏滞损存在。

重点：

除非电机的规格真的非常小，否则多数会选择忽略摩擦损。