馬達小教室:專有名詞 ( III )

2022/08/02閱讀時間約 2 分鐘
針對一些馬達領域中常見的專有名詞進行說明。
一、槽極數
主要是對於馬達業內熟悉的高手而言,從槽極數的配置可以得許多資訊,如馬達是用於高轉矩? 是否在意頓轉轉矩? 直驅或搭配減速機? 等等。因此常會詢問此顆馬達是幾槽,幾極的設計。最簡單的辨識方法,就看馬達矽鋼片上,擺放漆包線圈的槽,其總數量有多少,就代表幾槽。而磁鐵的片數是幾片,那就是對應幾極的馬達。
槽極數
不過,現實總是比較複雜一些,串激馬達並沒有直接使用磁鐵,它的定子與轉子,都是採用漆包線圈,因此定、轉子都是矽鋼片的槽。但對於老手來說,會很直觀的確認,它是兩極的馬達。主要原因有兩個,其一為現存的串激馬達只剩兩極的設計;其二會直接看定子處的線圈數量,來對比磁極。
串激馬達
磁阻馬達也是沒有磁鐵的馬達,無法用極數去定義它。因此常見的說法,如下圖中,為六槽對四齒,或簡稱為六四配的磁阻馬達;但這其實都很像在描述一顆六槽四極的馬達。
磁阻馬達
感應馬達同樣也沒有磁鐵,也是定子與轉子都是槽,但轉子的槽內是使用短路的導體,來誘發感應磁場生成,因此還是有極數的,只是無法從外觀辨識。要從定子漆包線圈的配置,或是直接從馬達轉速,來判斷其對應的極數。
感應馬達轉子
感應馬達轉速與極數關係
基本上,所有類型的馬達都有相似於槽極數的關係,但不同馬達,其辨識方法不同,需要花時間去熟悉了解。
二、表面貼磁(SPM)與磁鐵內藏(IPM)
主要是針對於磁鐵的擺放方式,所衍生出的對照名詞。SPM就是定義為磁鐵直接黏貼在轉子外圈表面上,如下圖左側;IPM則代表磁鐵藏在轉子內側,入下圖右側。
表面貼磁(SPM)與磁鐵內藏(IPM)
會需要特別把磁鐵安裝的方式提出來,並衍生出對應的專有名詞,是因這兩種雖然都是永磁馬達,但其設計所使用的方程式及原理並不相同,所以才會分開討論處理。簡單的說,SPM在設計時,僅需要考慮永久磁鐵的作用;而IPM則需增加磁阻力的作用,在設計上更為複雜。但雖然IPM在生成轉矩時,有磁阻力的加成作用力,但實際上,最終設計完成的轉矩值,最多是等同SPM的結果;因此若無特殊使用條件限制下,大多會直接採用SPM設計。
在實務上SPM目前大多用在低速的馬達當中,因高速離心力會使磁鐵破裂,若在高速使用,則需外加玻璃纖維或是不鏽鋼來協助補強。依筆者自身經驗,SPM在無補強的轉速臨界值,在3萬~4萬轉之間;但據磁鐵廠商告知,已有新的製程技術可以拉高SPM的工作轉速。而IPM因磁鐵已經被矽鋼片包裹,且受的離心力亦較小,可輕易的運用在高轉速的工作環境。且若要進行弱磁控制,IPM為更適當的選擇;可透過設計,讓磁鐵不要直接受到弱磁控制的磁場影響,避免磁鐵真的退磁。
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