馬達材料：矽鋼片 ( III )

本文要討論方向性矽鋼片(Grain-oriented Electrical Steel)，也有人稱為取向矽鋼片。

方向性矽鋼片具有高導磁力及低鐵損的優點，由下方兩表可以直接比對，導磁能力從無方向性矽鋼片的1.65T增加到方向性矽鋼片的1.88T，提高了約14%的導磁力。在鐵損方面的表現，則是從無方向性矽鋼片每公斤損失5.6W降至方向性矽鋼片的1.78W，大幅度的下降了快70%左右。不僅是增加了導磁力，還能大幅降低損耗，因此在變壓器的應用中，方向性矽鋼片已然成為主流；然而馬達當中卻沒人使用，主要的問題來自於方向。
  

方向性矽鋼片

無方向性矽鋼片

方向性矽鋼片的導磁力，並非四面八方都變強，其真實表現如下圖所示。原本無方向性矽鋼片當中，磁力要往任何方向的能量傳遞阻力是相同，類似蜂巢結構，要通過六邊的每一側，要付出相同的能量代價。但方向性矽鋼片將蜂巢壓扁了，導致能量若是順者紅色箭頭傳遞時，可移動的距離變長了；但垂直於紅色箭頭方向的距離則是相對縮短了，代表走到了正交方向時，反而要附出更大的能量代價。若以數據比例來看，原本無方向性矽鋼片的磁通密度為1.65T，而方向性矽鋼片的順向增加到1.88T，這代表者方向性矽鋼片的正交方向磁通密度將會降至1.42T，才符合等價交換的原則。
  

強化方向

而這強化的方向，基本上是順者壓延方向，如下圖中的黃色箭頭方向，若磁路順者走，會有提高磁通量及降低鐵損的效果。

  

壓延方向

在馬達當中，磁通方向基本上都以徑向為主，就是向者圓心方向移動，如下圖所示，僅有兩齒是走左右向的磁通路徑，其它齒的磁力方向都不符合左右軸方向，這樣不僅沒有加分的效果，反而可能會扣分。因此在馬達的應用中，方向性矽鋼片的效果就會大幅的降低，導致跟本沒有人使用的現況。
  

馬達磁通

但就如同只有賣不出去的業務，沒有賣不出去的商品；方向性矽鋼片有者明確的優缺點，難到不能善用其優點，迴避其缺點，達到實用的可能性? 其實對筆者而言，至少有三種馬達很適合使用方向性矽鋼片，不過若是考慮經濟價值的部份，可能就僅剩一種。在性能上適合方向性矽鋼片的馬達，分別為串激馬達的定子部份，但由於只有定子部份，且串激馬達的效率及單價都不好，在串激馬達上使用提高效益的材料，經濟價值就不太划算了。第二種適合的馬達，為蔽極馬達的定子部份，其經濟效益也如同串激馬達一樣不好。而最適合的選擇，是Poki-Poki 馬達，方向性矽鋼片的優點，完全符合Poki-Poki馬達追求最高效率的目標。不過，正如同之前提到的方向性矽鋼片，其實已經不在馬達業中的目光當中，因此也無人採用，十分可惜。

重點整理：
學馬達，要謹記所有的可能性，也許都有意外的發展。
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