Все электродвигатели испытывают потери при вращении во время преобразования электрической энергии в механическую. Эти потери обычно классифицируются как магнитные потери, механические потери, потери меди, потери на щетке или случайные потери, в зависимости от основной причины и механизма. В категорию магнитных потерь входят два типа — потери на гистерезис и потери на вихревые токи.

Потеря гистерезиса вызвана намагничиванием и размагничиваемостью сердечника при протекании тока в прямом и обратном направлениях. По мере увеличения намагничивающей силы (тока) увеличивается и магнитный поток. Но когда сила намагничивания (ток) уменьшается, магнитный поток уменьшается не с той же скоростью, а менее постепенно. Следовательно, когда сила намагничивания достигает нуля, плотность магнитного потока все еще имеет положительное значение. Для того чтобы плотность магнитного потока достигла нуля, сила намагничивания должна быть приложена в отрицательном направлении.

Зависимость между силой намагничивания H и плотностью магнитного потока B показана на кривой гистерезиса, или петле. Площадь петли гистерезиса показывает энергию, необходимую для завершения полного цикла намагничивания и размагничивания, а площадь петли представляет энергию, потерянную во время этого процесса.

Уравнение для потери гистерезиса приведено в виде:

P_b =η * B_{максимум}ⁿ * f * V

P_b = потеря гистерезиса (Вт)

η = Коэффициент гистерезиса Штайнмеца, зависящий от материала (Дж/м³)

B_{максимум} = максимальная плотность потока (Вт/м²)

n = показатель Штейнмеца, колеблется от 1,5 до 2,5, в зависимости от материала

f = частота изменения магнитного поля в секунду (Гц)

V = объем магнитного материала (м³)

Потери на вихревые токи являются результатомЗакон Фаради, в котором говорится , что, “Любое изменение в среде, окружающей катушку провода, приведет к возникновению напряжения в катушке, независимо от того, как происходит изменение магнитного поля”. Таким образом, когда сердечник двигателя вращается в магнитном поле, в катушках индуцируется напряжение, или ЭДС. Эта индуцированная ЭДС вызывает протекание циркулирующих токов, называемых вихревыми токами. Потеря мощности, вызванная этими токами, известна как потеря на вихревых токах.

В сердечниках якоря двигателей используется множество тонких кусков железа (называемых “пластинами”), а не один кусок, поскольку сопротивление отдельных кусков выше, чем сопротивление одного цельного куска. Это более высокое сопротивление (из-за меньшей площади на деталь) уменьшает вихревые токи и, в свою очередь, потери на вихревые токи. Слои изолированы друг от друга лаковым покрытием, чтобы предотвратить “перескакивание” вихревых токов с одного слоя на другой.

Уравнение для потерь на вихревые токи задается в виде:

P_e= K_e* B_{максимум}²* f²* t² * V

P_e= потери на вихревой ток (Вт)

K_e= постоянная вихревого тока

B = плотность потока (Вт/м²)

f = частота изменения магнитного поля в секунду (Гц)

t = толщина материала (м)

V = объем (м³)

Магнитные потери названы так потому, что они зависят от магнитных путей в двигателе, но их также называют “потерями в сердечнике” и “потерями в железе».