磁钢小知识(电摩电机)
在刚进入电摩吧的时候经常听大家提起瓦片,当时一愣神还真不知道这是何方神圣,等问过群里的老人物才知道所谓的瓦片就是瓦形磁钢的一种昵称。这种瓦形磁钢在电动车上的首创者是上海的21电驱动研究所,也就是安乃达电机有限公司,1999年研制成功,结构如图所示
斜槽结构图
斜槽定子
其革命性的首创就是将绕组设计为定子,在此之前直流电机普遍是将永磁体(也就是磁钢)作为定子组件的。这种设计的好处是磁钢可以得到更快的散热效果,因为在电机内部结构中,磁钢性能随着温度变化的不可逆衰减是更大的,但由此带来的缺陷则是霍尔无法得到更好的散热,由此对霍尔提出了更高的耐温要求。这款电机的设计磁钢是16片8对极,厚度3,由于这款电机设计合理,槽满率得到提升(大于83%,而当时普遍有刷电机在70%左右),. 因而在有限的尺寸条件下可以输出更大的扭矩,完爆当时厚度为5的有刷电机,这也是第 一代的电摩电机(功率500W)大多采取这种工艺的原因。但由于工艺相对于有刷电机比较复杂,同时由于电动自行车所需功率并不大导致在04年被新大洋公司推出的36槽方条磁钢电机锁淘汰,从此这种斜槽电机的设计理念基本从电动自行车电机市场消失。
谈完了它的历史,现在我们谈谈瓦形磁钢相对于方条磁钢的优劣。在电机设计里面,无论是定子还是转子都是以磁路设计为先,也就是通常提到的磁密度。这里打个比方,磁密度好比是饭店的桌子,每个饭店有多少桌子是基本固定的;那么电密度好比是吃饭的客人,由于这个因数是可变的。客人多于桌子能提供的位置,这个饭店就会忙不过来而丢失客源,反过来桌子多于客人的需求则会空置造成浪费。由于槽满率的不同,同样尺寸的定子因为绕组槽满率的不同而有可能千差万别,所以磁性能的重要性不言而喻。
那么磁密度的关键指标是什么呢?
在同等牌号的材料下面第 一点是磁钢的面积,这个直接决定了磁密度的硬数据指标,长宽一旦确定,磁钢的性能参数基本就定下来了;第 二点是磁钢的厚度,加厚的磁钢能够忍耐更高的温度,退磁率也会更低;第三点则是磁钢的耐温指数,SH级的磁钢相对于H级别的磁钢可以优化性能。
那为什么瓦片电机会比非瓦片的电机显得更加暴力呢?这个并不难解释,但凡拆过电机的朋友其实都看到一点,瓦片电机的绕组相比于非瓦片电机那饱满度不是一个级别,这就是瓦片电机暴力的主要原因。以10寸电机为例,同样以0.51线为标准普通51槽铁芯每槽内可绕进的漆包线极 致是144根,而36槽铁芯每槽可绕进的漆包线轻松可达240根,这个槽满率的差距足以让后者轻松秒前者几个身段。
这时候有人会问,按照你这么说,瓦片磁钢一无是处喽?并非这么说,磁钢的极对数越少,瓦形磁钢优势越明显,因为磁钢排列在轮毂里面至少要接近一个理论圆,比如2对极4片磁钢,你用尽办法也只能是一个正方形,4对极8片磁钢也只能是8边形,离理论圆差距太大,必须要用到瓦型磁钢,而对于32片以上的磁钢数来说,瓦型的磁路优化有限,而且增加的成本远不是一个数量级的。换句话说,3.5厚度的方条磁钢,搞定3毫米的瓦型磁钢是完全没有压力的,而两者的成本差距并不大,而工艺的复杂度则大大增加,也增加了电机出现故障的可能性。
珍爱毛爷爷,远离误区,尚裕电器会让大家对电机了解的更多,谢谢。