Hvorfor bliver en elmotor varm, og hvor meget varme kan den tåle?

Effekten af en elmotor er først og fremmest begrænset af dens temperatur. En motor kan modstå en enorm strøm i et par sekunder, men skal derefter nedkøles for at undgå skader. At forstå, hvor varmen kommer fra, og hvad den truer med, hjælper med at optimere en maskine, vælge den rette motor og forstå, hvorfor man oplever et tab af effekt under kørsel.

Tab i kobber

Spolerne har en lille elektrisk modstand. Strømmen, der løber gennem dem, afgiver varme, som er proportional med strømmens kvadrat: at fordoble strømmen firedobler denne varme. Dette er de såkaldte kobberforbindelsestab, og de dominerer, når der kræves meget moment: acceleration, op ad bakker, overhalinger.

Fænomenet forstærker sig selv: Kobberets modstand stiger med omkring 0,4 % pr. grad. En varm motor bliver derfor endnu hurtigere varm, ved samme strøm.

Det er også derfor, valget af vikling er vigtigt: en motor med høj hastighed, som producerer mindre moment pr. ampere, kræver mere strøm for den samme belastning. Se vores guide om Kv, Kt og poler.

Tab i jernet

Stator'en er fremstillet af tynde stålplader med magnetiske egenskaber. Ved hvert elektrisk cyklus vender feltet polaritet, hvilket resulterer i to typer tab:

• hysteresis: en lille mængde energi, der går tabt ved hver omvendelse af magnetfeltet i metallet;
• Eddystrømme: Inducerede strømme, der cirkulerer i pladerne og opvarmer dem. Formålet med at laminere jernet i isolerede plader er at begrænse disse strømme.

Disse tab øges med den elektriske frekvens, og dermed med hastigheden og antallet af poler. De er særligt betydningsfulde ved høje hastigheder, og øges yderligere ved felt-svækkelse.

Hvad varmen truer med

Isoleringen af viklingerne

Kobbertråden er dækket af en isolerende lak, designet til en maksimal temperatur, som er angivet af dens isolationsklasse. Over denne temperatur nedbrydes lakken hurtigt, og den begynder at revne: viklingerne kommer i kontakt med hinanden, motoren mister effektivitet, bliver endnu varmere og ender med at blive beskadiget.

Magneterne

Neodymmagneter mister en smule af deres styrke, når de bliver varme: motoren producerer mindre moment pr. ampere, hvilket kan rettes op ved at køle dem ned. Men over en temperatur, der afhænger af deres kvalitet, mister en del af magnetiseringen permanent: dette er afmagnetisering. Motoren bliver så permanent svagere. Kvalitetsgraderne for magneter er angivet med bogstaver (f.eks. H, SH, UH), som indikerer deres temperaturstabilitet.

Risikoen er størst, når en høj temperatur kombineres med en høj strøm, der virker mod magneterne, som det kan ske ved kraftig acceleration.

Hvordan afleder en navmotor sin varme?

En motor til en el-scooter er en lukket enhed. Varmen fra viklingerne, som er placeret i midten, skal passere gennem den indre luft, før den når fælgen, og derefter den ydre luft; en del af varmen ledes også via akslen til scooteren. Denne vej er lang, hvilket forklarer, hvorfor en motor i en hjulmotor hurtigt bliver varm under gentagne belastninger.

Flere løsninger kan forbedre denne proces:

• muligheder for ventilation og luftcirkulation, som vores motorventilation;
• en speciel væske (ferrofluid), placeret i mellemrummet, som leder varme bedre end luft;
• En større motor, der leverer det samme drejningsmoment med mindre strøm og tilbyder en større overflade til varmeafledning.

Overvåg temperaturen

Mange el-scootere har en temperatursensor indbygget i motoren. Denne sensor er forbundet til styreenheden, som bruger den til gradvist at reducere strømmen, inden den når et farligt niveau. Det er det, der giver følelsen af tab af kraft efter en lang stigning: det er en beskyttelsesfunktion, ikke en fejl.