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一部分：電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的三個(gè)階段

階段一：理論學(xué)習(xí)階段

在此階段，我們接觸到的是電機(jī)設(shè)計(jì)中的重要的幾個(gè)公式，在中文教材中叫電機(jī)常數(shù)——但是實(shí)際上它并不是一個(gè)常數(shù)——這個(gè)電機(jī)常數(shù)正比于電機(jī)的電負(fù)荷和磁負(fù)荷。我們也知道了要提高電機(jī)的功率密度，比起提升電負(fù)荷和磁負(fù)荷，還是直接提高轉(zhuǎn)速比較方便。

我舉個(gè)例子，比如近麥格納透露：“新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的研發(fā)目標(biāo)是將功率密度提升至目前常見電動(dòng)機(jī)的8倍，而成本將減少50%。”

功率密度將增8倍 麥格納研發(fā)新驅(qū)動(dòng)電機(jī)
 
經(jīng)過(guò)這一階段的學(xué)習(xí)，你應(yīng)該能做出如下幾點(diǎn)基本判斷。首先，文章強(qiáng)調(diào)的是功率密度是八倍，那的辦法其實(shí)只要將原一臺(tái) 4000 r/min 的永磁電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速提高到 8 倍就行了——我不是在說(shuō)人家就是這么干的，我的意思是說(shuō)你應(yīng)該去調(diào)查、核實(shí)一下該電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，是 4000 r/min 還是10000 r/min，如果是后者，那么只需要將新電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度提升至 3.2 倍就行了，因?yàn)椋?0000 / 4000 = 2.5（轉(zhuǎn)速倍數(shù)為 2.5），三點(diǎn)二倍是不是聽起來(lái)比八倍要更可能了呢？

然后，要注意到成本減少 50% 這句話，優(yōu)點(diǎn)是高功率密度的永磁電機(jī)，其缺點(diǎn)則是稀土永磁體的價(jià)格較高或波動(dòng)大，成本降低這么多，可能用了便宜的永磁體嗎？有可能，但是轉(zhuǎn)矩密度提高這么多，你拿鐵氧體和人家釹鐵硼干，不管你電機(jī)是何種形式（比如游標(biāo)電機(jī)），都很難。因此，降成本還可能是壓根就不用永磁體，上電勵(lì)磁，確保電機(jī)高磁負(fù)荷。（注意，感應(yīng)電機(jī)能達(dá)到的磁負(fù)荷一般來(lái)說(shuō)低于同步電機(jī)的。）

說(shuō)一個(gè)反直覺的常識(shí)，在同步電機(jī)的世界里，永磁同步電機(jī)就是個(gè)垃圾玩意兒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上（需要集電環(huán)接觸供電的）電勵(lì)磁同步電機(jī)。說(shuō)到這里，我又要提 Lipo 老師 2017 年的一篇會(huì)議了，大意是：“被遺忘的選項(xiàng)：（電勵(lì)磁）同步電機(jī)”。說(shuō)到這，我又想起核動(dòng)力蝸牛出過(guò)的一篇討論電動(dòng)汽車技術(shù)路線的文章，其中一條路子就是威斯康辛大學(xué)的電容無(wú)線供電的電勵(lì)磁同步電機(jī)。

電勵(lì)磁和永磁有什么區(qū)別？那不就是需要?jiǎng)?lì)磁電流，增加了系統(tǒng)的損耗嘛，那文章提到電機(jī)的效率了嗎？功率密度上去了，效率是不是能保住呢？是否是避而不談了呢？為了提高轉(zhuǎn)矩密度這一指標(biāo)，犧牲電機(jī)的其他性能（如效率，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)）是家常便飯，比如前面提到的提高轉(zhuǎn)矩密度的游標(biāo)電機(jī)，它的功率因數(shù)低。

以上，這就是一種自己的看法形成的過(guò)程，雖然很粗糙，甚至可能有錯(cuò)誤，但也算是一種素養(yǎng)。

階段二：實(shí)操階段

在此階段，手癢的我們急著要一套設(shè)計(jì)流程，給定了電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)，按照流程一步一步地確定電機(jī)設(shè)計(jì)中的各個(gè)參數(shù)，終拿到一臺(tái)電機(jī)的幾何參數(shù)，可以使用有限元軟件進(jìn)行分析，甚至可以用（真正的）多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)電機(jī)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

期待這部分的視頻教程的同學(xué)請(qǐng)讓我看到你們的雙手，記得關(guān)注我的B站賬號(hào)豪底狄哦。
階段三：掌握理論

理解階段一的理論是怎么來(lái)的，能夠從基本方程推導(dǎo)出電機(jī)設(shè)計(jì)的重要公式，相當(dāng)于抓住了本質(zhì)，這時(shí)我們想要的是能夠比較不同的電機(jī)的能力，這里的不同的電機(jī)可能是具有不同的假設(shè)的電機(jī)，比如氣隙不再是均勻的，存在偏置磁場(chǎng)等等——這些東西書上沒有，要分析得自己推。

這部分內(nèi)容可以期待一下我和 eric 一起寫的無(wú)軸承電機(jī)的綜述（在審）哦，里面的推導(dǎo)過(guò)程就是這個(gè)階段應(yīng)該掌握的：常規(guī)電機(jī)你會(huì)了，無(wú)軸承電機(jī)呢？