电机材料：硅钢片（二）

在这篇文章中，我们将探讨硅钢片的堆栈与固定方式，现行主要有四种方式：焊接、铆接、铆点以及自黏。接下来我们将一一为您介绍这四种方式。

我们在前篇文章中曾提到，由于希望避免铁损过高导致电机效率下降，硅钢片常采用薄片设计。然而，这些薄片在实际应用于电机时，需要堆栈至一定厚度才能发挥功效。此外，堆栈后的硅钢片需要稳固固定，以确保在后续的搬运或生产过程中能够顺利运作。这就是我们今天讨论的四种硅钢片固定方式的由来。

焊接：

焊接是最早采用的固定技术，主要是透过电焊将堆栈完成的硅钢片固定在一起。如今，大型的硅钢片仍多采用焊接方式进行固定，主要原因是其具有最大的承载重量强度。但焊接的方式却有很多种，从早期的电弧焊、氩焊，进化到现在的雷射焊，都是焊接的方法。

不过传统的电弧焊对硅钢片的影响范围相对较大，可能导致硅钢片产生热变形及热应力，进而造成硅钢片弯曲不平或变形。而氩焊或雷射焊则能减少热影响的范围及强度，使硅钢片在固定的同时，其尺寸仍能维持良好。

然而，焊接方式会让硅钢片的上下层形成可导电的回路，使涡流有更长的路径可供流动，进而增加铁损。因此，焊接点的选择应避开磁路路径，如下图所示，最佳的焊接点应选择在磁路之间较为空旷的区域，以达到降低涡流损的目的。此外，我们也必须考虑到焊接后可能导致的尺寸变化，因此在焊接之前会先在硅钢片上做出凹陷，并在焊接位置处生成一个小凸点，方便焊接人员操作，同时确保焊接完成后的尺寸不会影响后续的生产过程。

铆接：

虽然铆接方式在现今的正式产品中已经不常使用，但在一些初期的开发样品阶段，部分厂商仍会选择此种工法。这主要涉及在硅钢片上设计出若干个圆孔，然后插入金属圆柱，接着利用外力冲击，使金属圆柱的上下两端变形以压迫硅钢片，进而让硅钢片被变形后的金属圆柱所固定。然而，这种技术有一个明显的缺点，那就是金属圆柱的上下两端将会突出于硅钢片表面；此外，这也将导致涡流生成新的长路径，增加铁损。当使用铜或铝材质的金属圆柱时，甚至可能会影响导磁能力，降低电机的转矩。基本上，这种技术已被大多数业者弃用，即便是在制作样品阶段，也不建议采用此种固定方式。

铆点：

铆点固定方式是目前的主流，然而，因为一个铆点大约只能承载1公斤的重量，对于大型电机来说，这样的连接强度可能并不足够。在操作上，应优先从下方抱起以防止硅钢片分离的情况发生。相对于焊接方式，铆点对于铁损的影响相对较小，主要原因是铆点的深度较浅，大约只跨越1至2片的深度。然而，在设计时，仍然会尽量避开磁力密集的区域，或者顺着磁力的方向进行铆点固定，以达到最佳的效果。

自黏：

自黏方式是近年来引进的新工艺技术，它利用黏胶将硅钢片进行固定。这种方式可以完全避免由于传统焊接或铆接所导致的铁损影响，使得硅钢片之间的绝缘效果达到最佳。若您观察电机硅钢片并未发现焊接或铆接的痕迹，那么很可能就是采用了自黏的方式。

然而，这种方式的名称尚未统一，主要取决于具体的工艺手法。初期的技术是在冲压堆栈的过程中，使已经涂布在硅钢片上的胶再次活化，然后进行固定，因此被称为自黏。而近期的做法是在冲压的同时进行喷胶，这也被称为胶合。尽管两种方式的顺序和方法有所不同，但最终都是采用黏胶进行固定。根据我的使用经验，自黏方式确实有许多优点，但其对重量的承载能力较弱，因此在硅钢片的搬运过程中需要格外小心。

另外，减少铁损主要是对高转速的电机有实质效益，并非所有的电机使用自黏硅钢片都能带来明显的改善。再者，自黏方式也会带来额外的工序和工时，例如喷胶或等待胶体干燥等。

从近年来硅钢片的发展趋势来看，我们可以发现业界都在努力降低铁损。然而，对大部分电机来说，主要的损失来源其实是铜损。电机设计的瓶颈确实存在于硅钢片上，但我们更需要的是提高磁通量，而不仅仅是降低铁损。显然，提高磁通量应该是更具挑战性的目标。

总结：

制程工艺的优化可以改善产品的特性，但是否能恢复到最佳性能，这还需要进一步的考察和验证。