Proč se elektromotor zahřívá a jak moc se může zahřát?

Výkon elektromotoru je primárně omezen jeho teplotou. Motor může krátkodobě zvládnout obrovský proud, ale poté musí snížit výkon, aby se nepoškodil. Pochopení, odkud teplo pochází a co ohrožuje, pomáhá při ladění zařízení, při výběru motoru a při interpretaci ztráty výkonu během jízdy.

Ztráty v mědi

Cívky mají malý elektrický odpor. Proud, který jimi protéká, generuje teplo, které je úměrné kvadrátu proudu: zdvojnásobení proudu zčtyřnásobí toto teplo. Toto jsou tzv. měděné ztráty a převládají, jakmile požadujeme vysoký točivý moment: při rozjezdech, při jízdě do kopce a při akceleraci.

Tento jev se sám posiluje: odpor mědi se zvyšuje přibližně o 0,4 % na každý stupeň. Proto se motor, který je již teplý, zahřívá ještě rychleji, a to při stejném proudu.

Proto je také důležité zvolit správné vinutí: motor s vysokou rychlostí, který produkuje méně točivého momentu na ampér, vyžaduje více proudu pro stejnou zátěž. Podívejte se na náš návod o Kv, Kt a pólech motoru.

Ztráty v železe

Stator je vyroben z tenkých plechů magnetického ocelového materiálu. Během každého elektrického cyklu se v tomto materiálu mění směr magnetického pole, což způsobuje dva typy ztrát:

• hystereze: malá ztráta energie při každé změně směru magnetického pole v kovu;
• Eddyho proudy: Jsou to indukované proudy, které cirkulují v plechových deskách a způsobují jejich zahřívání. Pro omezení těchto proudů je železo rozděleno na izolované plechové desky.

Tyto ztráty se zvyšují s elektrickou frekvencí, a tedy i s rychlostí a počtem pólů. Jsou významné především při vysokých rychlostech a dále se zvyšují při snižování magnetického toku.

Co hrozí vlivem vysokých teplot

Izolace vinutí

Měděný drát je potažen izolačním lakem, který je navržen pro maximální teplotu danou jeho třídou izolace. Pokud je tato teplota překročena, lak rychle stárne a praská: závity se začnou dotýkat, motor ztrácí účinnost, ještě více se zahřívá a nakonec se může spálit.

Magnet

Neodymové magnety ztrácejí část své síly, když se zahřívají: motor produkuje méně točivého momentu na ampér, což je možné zvrátit ochlazením. Nicméně, pokud teplota překročí určitou hranici, která závisí na kvalitě magnetu, část magnetizace je ztracena trvale: tomu se říká demagnetizace. Motor se pak stane trvale slabším. Kvalita magnetů je označována písmeny (například H, SH, UH), která indikují jejich odolnost vůči teplotě.

Riziko je nejvyšší, když se vysoká teplota kombinuje s vysokým proudem, který působí proti magnetům, například při intenzivním odvodnění.

Jak motor v náboji kola odvádí teplo?

Motor v náboji koloběžky je uzavřená konstrukce. Teplo generované vinutími, které se nacházejí ve středu, musí projít vnitřním vzduchem, než dosáhne ráfku, a poté venkovním vzduchem; část tepla se také přenáší osou k ramenu koloběžky. Tato cesta je dlouhá, což vysvětluje, proč se motor v náboji rychle zahřívá při opakovaných zátěžích.

Existuje několik způsobů, jak tento proces vylepšit:

• otevření a proudění vzduchu, jako například naše ventilační systémy pro motory;
• speciální kapalina (ferrofluid), umístěná v mezeře, která odvádí teplo lépe než vzduch;
• větší motor, který produkuje stejný točivý moment s nižším proudem a nabízí větší plochu pro výměnu tepla.

Sledujte teplotu

Mnoho motorů pro elektrické koloběžky má zabudovaný teplotní senzor v závitové části. Tento senzor je připojen k řídicí jednotce a umožňuje jí postupně snižovat proud, než dosáhne nebezpečné hranice. To je důvod, proč se po delším stoupání může zdát, že koloběžka ztrácí výkon – jedná se o ochranu, nikoli o poruchu.