Varför blir en elmotor varm, och hur varm kan den bli?

Effekten hos en elmotor begränsas först och främst av dess temperatur. En motor kan klara av en enorm ström under några sekunder, men måste sedan sänka den för att inte skadas. Att förstå var värmen kommer ifrån och vad den hotar hjälper till att optimera en maskin, välja rätt motor och förstå varför man kan uppleva en minskning av prestanda under körning.

Förluster i koppar

Lindningarna har en liten elektrisk resistans. Strömmen som passerar genom dem avger värme, vilket är proportionellt mot strömmens kvadrat: att fördubbla strömmen fyrdubblar denna värme. Detta är de så kallade "kopparförlusterna", och de dominerar när man efterfrågar mycket vridmoment: vid start, uppförsbackar och acceleration.

Fenomenet förstärker sig självt: kopparresistansen ökar med ungefär 0,4 % per grad. En varm motor blir därför ännu varmare, vid samma strömstyrka.

Det är också därför valet av lindning är viktigt: en motor med hög hastighet, som producerar mindre vridmoment per ampere, kräver mer ström för samma ansträngning. Se vår guide om Kv, Kt och poler.

Förluster i järn

Statorn är tillverkad av tunna stålplåtar med magnetiska egenskaper. Vid varje elektrisk cykel inverteras magnetfältet, vilket resulterar i två typer av förluster:

• hysteresen: en liten mängd energi som förloras vid varje omvändning av magnetfältet i metallen;
• Foucaultströmmar: Inducerade strömmar som cirkulerar i plåtarna och värmer dem. För att begränsa dessa strömmar är järnet uppdelat i isolerade plåtar.

Dessa förluster ökar med den elektriska frekvensen, vilket innebär att de ökar med hastigheten och antalet poler. De är särskilt betydelsefulla vid höga hastigheter, och ökar ytterligare vid fältavmagnetisering.

Det som värmen hotar

Isoleringen för lindningarna

Koppartråden är täckt av en isolerande lack, som är utformad för att klara en viss maximal temperatur, bestämd av dess isoleringsklass. Överstiger man denna temperatur, åldras lacken snabbt och spricker sedan. Då kommer lindningarna att komma i kontakt med varandra, motorn förlorar effektivitet, blir ännu varmare och slutligen kan den brinna ut.

Magneterna

Neodymmagneter förlorar lite av sin styrka när de värms upp: motorn producerar mindre vridmoment per ampere, vilket kan återställas genom att kyla ner den. Men över en temperatur som beror på magnetens kvalitet, förloras en del av magnetiseringen permanent: detta kallas demagnetisering. Motorn blir då permanent svagare. Kvaliteten på magneterna anges med bokstäver (t.ex. H, SH, UH) som indikerar deras temperaturtålighet.

Risken är som störst när en hög temperatur kombineras med en stark ström som verkar mot magneterna, till exempel vid kraftig acceleration.

Hur avleder en navmotor sin värme?

En motoriserad navmotor för elscooter är en sluten konstruktion. Värmen från lindningarna, som sitter i mitten, måste passera genom den inre luften innan den når fälgen, och sedan den yttre luften; en del av värmen passerar också genom axeln till elscooterns ram. Denna väg är lång, vilket förklarar varför en navmotor snabbt blir varm vid upprepad användning.

Flera lösningar kan förbättra denna process:

• möjligheter för ventilation och luftcirkulation, som till exempel vår motorventilation;
• en speciell vätska (ferrofluid) placerad i luftspalten, som leder bort värme bättre än luft;
• En större motor som genererar samma vridmoment med mindre ström och erbjuder en större yta för värmeutbyte.

Övervaka temperaturen

Många elscootermotorer har en temperatursensor inbyggd i lindningarna. Denna sensor är ansluten till styrenheten och gör det möjligt för den att gradvis minska strömmen innan en farlig temperatur uppnås. Detta är det som ger känslan av minskad effekt efter en lång uppförsbacke: det är ett skyddssystem, inte ett fel.