其中的一个电磁原理支配电机运行的是法拉第定律,该定律指出,当线圈的磁环境发生变化时——无论是通过相对移动磁铁和线圈,还是通过改变磁场——电压或电动势(EMF)就会被感应出来。
电磁学的另一个基本定律——楞兹定律——建立在法拉第定律的基础上,以确保磁通量保持恒定。伦茨定律解释了感应电动势的极性是这样的,它产生的电流(根据欧姆定律)将有一个磁场,其方向与产生磁场的变化相反。换句话说,感应磁场与原磁场相反。(注意下面EMF方程中的负号。)
E =感应电动势(V)
N =线圈的匝数
Φ =磁通量(韦伯Wb)
时间(s)
根据法拉第定律产生的电流称为涡流因为它们在导体中流动或循环——类似于水体中的漩涡。涡流的大小与磁场的强度、磁通的变化率和线圈的面积直接相关,而与导体的电阻率成反比。
当涡流流过导体时,产生热量,称为焦耳加热。焦耳加热的量正比于广场因此,即使涡流的微小减少也会对产生的热量产生显著的影响。
减少电机涡流的最有效的方法之一是使用层压片(相互绝缘的薄金属片),它比固体核心有更小的表面积和更高的电阻。这降低了可以形成的涡流的大小,反过来,也减少了发生的焦耳加热的量。
Pe=涡流损耗(W)
ke=涡流系数
B =磁通密度(Wb/m)2)
f =每秒磁反转频率(Hz)
T =导体厚度(m) *这就是为什么使用薄层压片而不是实心芯
V =导体的体积(m3.)
注意,涡流损失的大小与广场磁反转频率的平方,因此是电机转速的平方。这就是为什么电动机产生的转矩随着速度的增加而减小——因为涡流损失(以及其他损失,如迟滞损失)造成的加热。高极数电机,如步进电机,经历高涡流损失,由于他们的高频磁逆转。
涡流损耗和迟滞损耗被归为磁芯损耗(也称为铁损耗或磁损耗),因为它们取决于通过电机铁芯的磁路。