轉子代工:斜槽 ( I )

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在有刷馬達的轉子生產製造案例當中,一直有個讓筆者覺得有趣但又雞肋的設計,此舉會讓生產難度大幅度地提升,但三不五時就會出現,那就是斜槽轉子。

斜槽轉子

斜槽轉子

斜槽的設計是為了降低馬達頓轉轉矩的存在,雖然名為轉矩,但卻是個不受歡迎的存在;一般人較常接觸的場合僅在嘗試用手去轉動馬達時,在剛要轉動的瞬間,會有種卡卡的感覺,那股阻力就是頓轉轉矩。由於頓轉轉矩會讓人感覺到轉動的不順暢,而被視為阻礙馬達運轉的存在,當然這是明顯的誤解;頓轉轉矩感受越強的馬達,其實輸出轉矩也會更為強大,兩者其實是正比關係,因此才同樣被冠上轉矩一詞。

有上述可知,頓轉轉矩對於馬達輸出轉矩有益,但仍然被馬達設計者想方消除,主要是還有另一種負面的影響,振動噪音。頓轉轉矩的存在,往往意味著較大的力矩落差,就類似開車時的油門,一下踩一下放,這種不連續的力量運用,會使車體多了一種不舒服的晃動感;呈現在馬達當中,就會以振動噪音的形式產生。振動噪音乃馬達一生之敵,確實會使馬達設計者窮盡各種方式來解決,即便抑制頓轉轉矩就如同七傷拳一般,會有傷敵一千自損八百的效果,然不遺餘力的執行。

理解了想要消弭頓轉轉矩的心思,但斜槽的設計方案之所以讓筆者覺得雞肋,主要還是頓轉轉矩的改善手法眾多,斜槽並非是最佳解,而是在技術能力不足的時代,所衍生下來的產物。而斜槽帶來的不便及轉矩的損耗,所付出的代價都太高,不符合經濟效益。

斜槽轉子的製造,其實大部分的工序是相同的,主要是繞線模的複雜性會大幅增加,但這僅是一次性的模具成本的差異,真正的風險在於矽鋼片的支撐力。由下圖案例可看到在轉子的兩端處,有矽鋼片產生了明顯變形的現象。矽鋼片為單片厚度0.25~0.5mm的鋼材堆疊而成,斜槽轉子其實是每片在堆疊時做了些角度的偏移,若近距離觀察下其實就類似於樓梯,而非整體性的斜角。這種利用堆疊組合而成的斜槽轉子,在抵抗馬達繞線拉力時,會僅剩兩端點位置的矽鋼片來支撐,一旦力量過大,就會造成形變。有趣的是這些矽鋼片的形變,只要不造成額外的線圈絕緣破損,就不影響馬達的使用,單純就是不美觀而已。

斜槽矽鋼片受力變形

斜槽矽鋼片受力變形

斜槽轉子其實也隨者有刷馬達的沒落,以及越來越多樣的馬達設計手段,逐漸消失在電機市場當中,也同樣導致馬達代工廠對於斜槽轉子生產技術的流失。


重點整理:

時代的眼淚,拋棄的工藝。


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