2号非晶电机的制作
文｜籾井基之
编辑｜闫妮
2号非晶电机的改善点
（1）继1号非晶电机之后
在制作了1号非晶电机之后，2号非晶合金局部铁心电机之前，我还制作了无铁心电机(轴向型)。这三个电机，从转动层面上看是没有问题的，从这里我也获得了自信。
遗憾的是，并没有获得令人瞩目的成绩。我开发电机的目的是通过开发前所未有的电机来实现夺冠的目标。
目前来看，开发陷入了僵局，目的也越来越不明确了。
（2）为了获胜，再次挑战非晶电机的制作
回顾初心，获胜的意志变强。这次不再做没有根据的冒险，一步一步脚踏实地探索前进。
从现在我所具备的技术能力来看，距离冠军最近的路就是制作电机，从这一点出发，我再次开始了非晶电机的制作。
（3）饱和磁通是关键——采用新的非晶合金材料
实际上，在制作前述局部铁心电机的时候，我手上的非晶合金箔片已经用光了，需要获得新的材料。第一次使用的材料是相关公司提供的样品。但是现在，在WEM界，随着2004年特殊电装株式会社将非晶合金电机推上市场，非晶合金材料也开始普及了。这一次，我计划通过正规渠道购买材料。
我再一次对非晶合金材料信息进行查询时，对日立金属发布的新型非晶合金材料产生了兴趣。
这是被称为2605HB1的新型非晶合金材料。非晶合金材料的缺点是饱和磁通密度小。但是，这种新型材料却将饱和磁通密度从1.56T提高到了1.64T，磁滞损耗下降了一成左右。只是单纯地通过材料替换就能获得电机效率的提升，十分令人期待。
当时(2006年)，这种材料也是只提供样品。于是我再次拜托日立金属下属的非晶体金属公司提供了样品。1号电机是直接使用材料制作的。但是，这次先对材料进行热退磁处理，从而进一步降低损耗。
（4）增加的改善点
如果更换铁心材料，就只能从零开始重新开始电机的制作。此时，我对切实可行的改善点也进行了思考，并在电机功能上进行了扩展。
A.将永磁体改为月牙形
虽然，原本打算排除所有不确定因素来进行电机制作的，但是爱冒险的毛病却无法轻易改掉。这次我又尝试了新的月牙形磁体的制作。洗衣机等家电上使用的月牙形磁体是灵感的来源。这样做的目的是让磁体N→S转换变得更为缓慢，从而降低磁滞损耗。
B.电机外壳改为铁心外露型，以应用抽心技术
从机械结构来看，将电机外壳由原来的封闭式改变为铁心(外露)敞开式，变成了可以应用流行的抽心技术的构造。在比赛中，可通过抽出铁心对电机转速进行控制。
C.使背轭达到磁通饱和
再次将背轭的厚度减小，通过使其达到磁通饱和来限制从钕磁体向铁心流动的磁通量，从而使电机可以设定更高的转速。在电机制作完成后，可以通过在背轭侧缠绕铁皮来对电机的转速进行调整。这也是当时MITSUBA销售的电机所采用的结构，我参考了这一结构。
2号非晶电机的外观如图1所示。
图1（a）:截面图
图1（b）:侧面图
非晶合金铁心的制作
（1）铁心块制作以1000张为单位，效率大幅提升
我对制作工艺也进行了改良。上一次是使用刮刀一张一张地在材料上涂敷黏合剂后，再将1000张材料叠起来形成材料块，而这次采用如下操作：
①将1000张材料叠起来进行热退磁后，捆绑起来浸泡在低黏度黏合剂中；②在真空干燥器中进行消泡浸渍。
因此，工作效率得到了大幅提升。实际上，变压器和环形变压器的制造经常运用这种方法，应该早点掌握的。
（2）对铁心块进行线切割加工，完成铁心制作
由于有了之前的经验，将1000张材料同时进行加工所耗费的加工费下降到了原来的1/3左右。
这样，完成铁心制作，并且采用了上一次改良版中的扁线进行线圈的绕制(图2)。
图2：使用扁线绕制的非晶合金铁心
2号非晶电机铁心的制作结果
进行空转(空载运转)时，由于采用的是月牙形磁体，运转声音和空载电流都很小。我认为这种状态不适合比赛。
由于没有进行严格的测试分析，原因也还不清楚。现在来看，应该是磁通量不足，即使有电流流过也无法顺利转换为转矩。
另外，感应电压的波形呈尖锐波峰，不适合单纯的方波通电。我认为，要找到更合适的通电模式。
月牙形磁体在经过一次比赛后就换成了普通的块状磁体。果然，没有经过验证的不应该在比赛中使用。
在背轭上增加用于调整磁通量的铁环，如图3所示。
图3：背轭与增加的铁环
铁环很容易生锈，所以我选用了在家居市场很容易买到的镀锌板，用剪刀裁剪后使用。背轭存在磁通量泄漏，当它与铁环接触时，铁环就会被吸附。为了避免在比赛中出现脱落的危险，连接部位使用铝胶带进行固定。
背轭的厚度越到端末越薄，由于强度不足，所以结构上带有法兰，也可以用作缠绕铁带时的定位。
比赛中，为了提高调整电机转速的自由度，虽然也设计了抽心的滑动机构，但是滑动机构部分的晃动太大，抽心时的稳定性差，因此对铁心进行了固定。
非晶电机搭载车体的制作
（1）轮胎直径小型化
在这里，对节能行驶赛车(EV)Tachyon号车体进行简单的介绍。如前文介绍，2号非晶电机制作完成后，我对车体也进行了重新制作。最大的不同点是，这一次大大减小了车体正投影面积。
车辆的轮毂直径由20英寸变为14英寸，肯定要对转速进行调整，为此、考虑通过提高车辆性能与减小轮眙外径来提高电机转速，我更改了线圈匝数（图4）。
图4：2号非晶电机线圈重新绕制
由于需要尽量避免扁线的横截面积变大，确定线圈匝数后再选择合适尺寸的绕组线(表1)。
表1：2号非晶电机的基本规格
搭载了改良版2号非晶电机的轮毂外观如图5所示。
图5：改良版2号非晶电机的轮毂
2012年夺冠！而且是4连冠！
经过一番苦战，在2012年秋田WEM大赛中获得了冠军。此后，所有的辛苦付出就像是做梦一样，这个电机实现了四连冠。于是我认为，也是时候一改一直以来在一定可以的好奇心驱使下，根据模糊不清的情况进行电机制作的态度。而是更多关注实际情况，逐个解决难题，摆脱困境。
具体来说，就是变得更加注重通过繁复的电机测试，获得电机的性能数据并分析，最终得出最好的结果。
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