——兼论电动自行车行业“和谐发展之路”及其产品技术路线的再思考

    结合如上讨论，我们再来探究“降低使用”之永磁电机、是如何能够做到“电机效率η＞1”，或更便于理解。比如，更具体讲，所谓“电机效率”反映的是：将“电能（电功率）转换为机械能（轴功率）”之转换过程中所产生能量（电功率）损耗。那么，针对于“永磁电机”、它相比于“励磁电机”不同之处在于：其功率损耗主要为“电枢绕组的铜损及铁芯部分的铁损”。而由于我们将780 W之永磁电机、降档为400W电机使用，即相当于增加了体积（可视为增大了“机座号”），故而，当电机额定输出功率为400W时，电枢部分的功率消耗（而不是“功率损耗”）仅有361W，即：400-39=361（W）。据此、并就“电机效率（即：功率损耗）”之定义而言，则效率为：η=361（W）/380（W）=0.95＜1。进一步讲，当电机额定输出功率（即：标称值）为400W时，电机做功所产生的“实际功率损耗”仅为19W，即：380-361=19（W）；但“永磁体”预先储备的“励磁功率（电功率）”则为39W。故而，这除了能够抵偿“19W的电功率损耗”，而剩余的“20W（电功率储备）”亦将转换为“电机输出功率（轴功率）”的一部分，继而使P2=361+39=400（W）＞P1=361+19=380（W）。

     诚然，针对于上述“P2＞P1（或P1＜P2）”，我们用“效率η＞1”来描述它或是不够严谨的，这是因为，对于“降档使用”之永磁电机，所谓“效率η＞1”，就其本质上讲，它反映的是：乃由于电机“实际能量（电功率）消耗”的相应增加，而相应增加了电机的“轴功率（P2）”输出；只不过所增加的这部分能量（电功率消耗）是由“永磁体”所提供的，并未从蓄电池汲取这部分能量，可谓“实际使用中乃无偿的”。可见，我们虽然得出“P2＞P1（或P1＜P2）”之结果，但这并非“电机效率”真正有大幅提高，而是由于“实际能量（励磁功率）消耗的相应增加”所得出的结果，仅此而已。很明显，若严格依据“电机效率（即：功率损耗）”之定义、来解释“P2＞P1（或P1＜P2）”乃不够确切、也不严谨；但就“实际应用效果（节能效果）”来讲，却相当于（等效于）：电机效率获得了较大幅度提高。鉴于此，我们或用η′来表示“降档使用”之永磁电机效率、以示区别，但这似乎也并非十分重要，而更为重要的是：我们得出的最终结果则为η′= P2/P1 =400（W）/380（W）=1.0526＞1。

     基于如上讨论，我们不妨再换一个角度来探讨“电机效率与节能效果”二者间关系。比如：就前述“实施例”而言，当电机做功时，若“能量（电功率）损耗”≦ 39W、则相当于（或视为）η′≧1；而当电机“过载（爬坡）工况下”运行时，随着电机“输出功率（轴功率）”的相应增加，电机做功时所产生的“功率损耗”亦相应增加，若“功率损耗”≧39W、则电机效率将为η≦1。但对此，更需要指出的是：针对于“降档使用”之电机，当“过载（爬坡）工况下”运行时，尽管电机效率或η≦ 1，但它同比与“常规使用”之电机，其“过载能力”显著增强，即：电机“过载工况”下运行时，仍处于“较高效率工作（运行）区间”。故而，能够有效降低（减少）功率损耗，继而能够较大幅度减少（节省）能源（蓄电池）消耗。对此，我们已在前文（续篇2）中作了较详尽阐明，但由于“前文相关内容”涉及之后“相关问题”的进一步讨论，现就其“核心要点”简约概括如下（以供参考）：具体而言，针对于“电机降档使用方案”，就其本质上讲，乃相应增加了电机体积（可视为增大了“机座号”），那么，它相比于“低一档及以下规格（同等容量）”的常规使用电机，而由于“电磁材料用量”的相应增加，则“电机性能（节能效果）”亦将发生如下明显变化：

     其一，由于电枢绕组“用材（铜）量”相应增加，电枢绕组“载流密度”相应减小、发热程度相应降低，则“铜损”将相应减少；其二，由于电机体积的相应增大，磁路即铁芯“截面积”相应增加，磁路磁阻相应减小，不仅铁损（主要为铁芯部分的“磁滞损耗”）亦相应减少，而且，更为重要的是：由于“电机铁芯部分”用材量的相应增加，当电机过载工况下运行时，则电机仍具有较高的“能量转换效率”，即：尚未进入“磁路过度饱和区域”。因此，这对于大幅降低电机过载工况时的“功率损耗”，继而更有效减少（节省）电源（蓄电池）消耗、以相应“续航里程”，都将会产生尤为显著的实际效果。不仅如此，针对于“降档使用”之永磁电机，它同比与“常规使用”电机，不仅仅是“电枢绕组及铁芯部分”的用材量相应增加，而“永磁体”之体积（用材量）亦同比例相应增加，则相应增加了“能量（励磁功率）储备”，这既可以“抵偿”一部分“功率损耗”，亦相应提高了电机出力。据此，我们或可以得出（给出）这样的结论：针对于“降档使用”之永磁电机，即便是我们能够做到（或视为）“电机效率η′＞1”，但它并不违背“能量守恒定律”。其充分理由更在于：

     首先，电机做功（将电能转换为机械能）过程中，乃遵循了“能量的总量保持不变”之能量守恒基本原则，则理论上是成立的。再者，由前述“样机测试结果”也充分证明（验证）：将“永磁电机”降档使用后，由于“永磁体”之能量（电功率）储备的相应增加，而具备了“功率放大功能”之特性（特征），则能够相应增加“轴功率”输出，乃符合“客观事物存在规律”。不止如此，基于“如上参考结论（技术观点）”，我们还可以进一步拓展“改进方案”，例如：我们或可以选择额定功率（标称值）更大一档的现有成品电机（如：1000W及以上规格），将其降档为“400W（标称值）”来使用，则与前述实施例之“780 W电机”相比，其效果或将更为显著。当然，这里需要提示的是，由于电机的“适时输出功率（如：轻载、过载等运行工况）”，乃随着负载转矩之变化而变化，因此，我们在考虑（侧重于）“过载运行工况”的同时，也要兼顾“轻载工况”时的“电机性能与节能效果”。但有一点乃十分明确的，那就是：我们所选择的成品电机，对其本体未作如何改动，那么，我们只要将所选用的“电机规格”控制在适当（合理）范围内，皆可获得尤为显著的节能效果。