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在驅動電機的能量損耗列表中，除了有上期內容聊到主要由繞組線圈引發的銅損耗，還有和其命名十分相像的鐵損耗。鐵損耗的來源和銅損耗大致相同，都是因為金屬具有的屬性特性才導致的，對于使用交流電獲得驅動力的驅動電機，渦流損耗和磁滯損耗是最讓人頭疼的兩個問題，這兩種損耗也被統稱為鐵損耗。

(資料圖片)

【鐵損耗】渦流損耗和磁滯損耗是什么？

金屬材料作為制造機械的重要組成部分，這點是毋庸置疑也是不可避免的市場現象，為了降低驅動電機在正常工作運轉時的能量損耗，除了繞組線圈的材料要進行精挑細選，同為驅動電機關鍵零部件的定子和轉子的鐵心也是如此。

當下市場中制作驅動電機鐵心常見的材料為冷軋硅鋼片，這也是經過工程師們的苦心研究后所采用的材料。可能有些細心的同學又要問了，硅比銅的電阻值要大，不是說電阻越大能量損耗越大嗎？

其實繞組線圈和鐵心在選取制作材料時，它們所關注的重心是不太一樣的，前者可能是礙于金屬材料電阻值的考究，后者則更注重材料通電后的渦流損耗和磁滯損耗。導體在非均勻磁場中移動或處在隨時間變化的磁場中時，導體內部會形成類似閉合圓圈狀的電流線，形成這一現象的過程中會消耗掉電能，在物理學中它的學名叫渦流損耗。

這就相當于我們平時跑步，正常勻速跑動雖然會消耗體力，但也屬于是人體可以接受的范圍之內，畢竟只要是運動都會消耗自身的體能，可如果開跑之后并不是勻速跑動，而是一會跑的飛快，一會又跑的很慢，這樣快慢不一且不斷循環下去，身體可能就負擔不了這種負荷了。

磁滯損耗是金屬材料作為一種磁介質，通電后在反復磁化、去磁化的過程中，它的磁性狀態在不斷變化，同時磁化強度要滯后于磁場的整體強度，這種磁滯現象會消耗額外的電能產生額外的熱量，要想降低這些損耗就必須使用高導磁率材料。

通俗點說就像短跑運動員在比賽，起跑時由靜止狀態逐漸加速至自身奔跑的最高速度，當運動員以最高速度沖過終點線后，并不能立刻處于靜止的運動狀態，而是會繼續向前跑一段距離才能停下來，雖然這段距離是不納入比賽成績的，但仍然在消耗運動員的體能。

冷軋硅鋼片是“渦-磁”的克星？

金屬材料那么多，為什么工程師們要選擇冷軋硅鋼片呢？這是因為冷軋硅鋼片屬于無取向電工鋼中的一種類型，其獨特之處在于材料自身具有磁各向異性，即磁性沒有固定方向且能隨著方向變動的現象，因此也就鑄就了它高磁感、高導磁率和低鐵損等優秀屬性。

再者就是硅鋼自1900年被英國人發現以后，一百多年來經過熱軋、冷軋等歷史進程的磨礪后，它的生產制作工藝可以說是非常成熟了，并且在工業和軍事領域都有著廣泛的應用，使用這種材料是從可靠程度和成本等綜合考慮下的決策。因為冷軋硅鋼片具有良好的導磁性，這項屬性對降低磁滯損耗有著積極的作用。

從相關的物理學公式能夠得知，當確定了導體材料和電磁場運動形態的情況下，渦輪損耗數值的大小和導體形狀有著很大關系，并且導體橫截面積越厚那么能量的損耗數值就越大。有趣的是，如果導體的電阻值越大，那么渦輪損耗所消耗的電能便會減少，這點倒是和銅損耗有點對著干的意思，這也解釋了為什么鐵心要使用電阻值相對較大的硅作為原材料。

上文也提到了，在其它條件已經確定的情況下，導體橫截面積越厚那么能量的損耗數值就越大，反之如果把鐵心做成薄片的形狀，那么渦流損耗的數值就會相對變小了嗎？

答案確實是這樣，為了能降低渦流損耗的數值，工程師們把硅等金屬材料先制成冷軋硅鋼片，再把數量眾多的冷軋硅鋼片疊放在一起，最后通過壓力機等裝置壓制成驅動電機所需的鐵心。

綜合來看能夠做到厚度薄、電阻大，且還要具備良好的導磁性等屬性，同時還要滿足合理的生產制作成本，在整個工業制造領域中進行篩選的話，冷軋硅鋼片就成了一個很好的選擇。

寫在最后：

定子和轉子是驅動電機不可或缺的重要組成部分，組成這兩者所必需的鐵心卻受到渦流損耗和磁滯損耗的影響，為了降低能量的損耗在選材上就必須非常謹慎，材料不僅要具有高磁感、高導磁率和低鐵損等屬性，還要具有可靠的成熟技術和相對合理的生產制作成本，綜合來看冷軋硅鋼片算是一個比較合理的解決辦法。說完了鐵損耗，下期內容將繼續和大家一起聊聊驅動電機的機械損耗，有興趣的朋友記得持續關注《拆車坊》。