在本篇文章中，我們將深入探討如何提升電機(jī)的效能。

傳統(tǒng)上，電機(jī)設(shè)計(jì)存在兩種方向：銅電機(jī)和鐵電機(jī)。銅電機(jī)以電場(chǎng)作為電機(jī)轉(zhuǎn)矩的主要來(lái)源，這涉及到電機(jī)轉(zhuǎn)矩公式中的電流（I）和漆包線圈數(shù)（N），因此銅電機(jī)的設(shè)計(jì)通常需要較多的漆包線，這已經(jīng)成為目前的主流設(shè)計(jì)趨勢(shì)。相較之下，鐵電機(jī)采用較大的硅鋼片面積和較少的漆包線，利用空間尺寸來(lái)獲得電機(jī)轉(zhuǎn)矩。然而，由于鐵電機(jī)的尺寸較大，單位面積的能量密度較低，因此并不受市場(chǎng)歡迎。

1.銅電機(jī)與鐵電機(jī)

因此，我們不難判斷，銅電機(jī)的銅損比例較高，而鐵電機(jī)則是鐵損比例會(huì)較高。若查閱電機(jī)常用的導(dǎo)磁材料"硅鋼片"，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)鐵損的標(biāo)示上是以W/KG表示，這顯示鐵損與硅鋼片的重量有關(guān)。因此，鐵電機(jī)使用較大的硅鋼片尺寸，也意味著硅鋼片的重量較重，因此鐵損較多。

2.更換更大的硅鋼

要降低鐵損，一般的方法是硅鋼片的更換方面著手；但對(duì)于電機(jī)設(shè)計(jì)者而言，首要的任務(wù)是確認(rèn)硅鋼片內(nèi)部的磁場(chǎng)狀態(tài)。在鐵損方程式中，我們可以看到各種形式的能量損耗，并找出相對(duì)應(yīng)的解決方案。然而，有一種不容忽視的隱性損耗就是"漏磁"。這種漏磁現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩下降，甚至可能導(dǎo)致電磁波干擾。對(duì)于這種漏磁現(xiàn)象的解決方案有兩種，其中最簡(jiǎn)單便是更換更大的硅鋼片，這樣與磁力線的接觸面積更大，減少漏磁。

3.優(yōu)化磁力線

而除了更換硅鋼片外，還可以通過(guò)優(yōu)化磁力線避免漏磁。觀察下圖，我們可以看到少數(shù)的磁力線偏離了常規(guī)路徑，這就是我們一般意義上所說(shuō)的漏磁。這種現(xiàn)象可能導(dǎo)致電機(jī)的轉(zhuǎn)矩下降，甚至可能產(chǎn)生電磁波干擾。

圖（三）

當(dāng)硅鋼片的磁通承載能力不足以負(fù)荷過(guò)多的磁力時(shí)，就可能導(dǎo)致漏磁的現(xiàn)象，為此，我們當(dāng)然可以增大硅鋼片的尺寸以使其能承載更多的磁力。但硅鋼片的磁感強(qiáng)度是有限的，這正是近期電機(jī)設(shè)計(jì)中遇到的瓶頸，由于磁鐵的磁力不斷提升，設(shè)計(jì)師可以輕易地選擇高磁力的磁鐵，然而，硅鋼片的承載能力卻沒(méi)有相對(duì)提升的選項(xiàng)。

同時(shí)，磁阻力的理論告訴我們，磁力線總是傾向于選擇最容易通過(guò)的路徑。因此，當(dāng)磁力線發(fā)現(xiàn)有比設(shè)計(jì)者規(guī)劃的路徑更好走的路徑時(shí)，它就會(huì)改變方向。例如，在圖中可以看到部分磁力線跨越了槽而不是沿著軛部繞一圈，這就好像在跑操場(chǎng)時(shí)，我們會(huì)選擇穿越中間的草地，而不是走一大圈一樣。雖然有時(shí)這種漏磁是無(wú)法避免的，但作為電機(jī)設(shè)計(jì)師，我們應(yīng)通過(guò)調(diào)整電機(jī)磁場(chǎng)優(yōu)化磁力線，努力減少漏磁的出現(xiàn)。

因此，除了直接降低鐵損外，我們還可以通過(guò)妥善規(guī)劃磁場(chǎng)內(nèi)部的能量路徑，提高電機(jī)的效率。

圖（四）

總結(jié)要點(diǎn)：

磁能的運(yùn)用要符合最小努力原則，硅鋼片應(yīng)盡可能利用到磁力線，避免漏磁現(xiàn)象。

圖（五）