maxon Story
何时选择四极DC电机
在从航空航天到井下钻探检测的广泛应用领域中，选择四极DC微电机都具有极大的优势。四极设计比两极的等效设计更为强大，但却可以安装到同样的空间和重量范围内使用。就职于maxon英国的Greg Dutfield为我们解释了这种电机的特点和优势。
对于要求高转矩并同时需要满足重量轻、空间紧凑等前提条件的DC电机应用，四极电机是最佳的选择。四极电机所需的安装空间与两极设计相同，但却能生成更大的转矩。更重要的一点是，四极电机的性能也比同等尺寸的两极电机更为强大。这意味着：在施加负载之后，它能更好地保持转速。
极数说明 - 转速
极数是指电机内部永磁体对的数量。两极电机在南北相对位置上仅有一对磁体。接通电流之后，磁极对之间会产生磁场，从而迫使转子转动。电机配置也可以是四极（两极对的磁体）一直到多极设计（最多12极）。
极数是电机设计的一个重要方面，它会影响电机转速和转矩特性。极数越低，电机转速就越高。这是因为，转子的每一次机械旋转都依赖于各个极对磁场周期的完成情况。电机的永磁体对越多，需要完成的磁场周期也就越多，这意味着转子完成360°旋转需要更长时间。用速度除以固定频率下的极对数：以10,000rpm的两极电机为基础，四极电机可达到5,000rpm的转速，六极电机可达到3,300rpm的转速，依此类推。
极数说明 - 转矩
无论极数如何，较大型的电机都能生成更大的转矩。但如果将相同体积的电机进行对比，极数越多，生成的转矩也就越高。采用四极电机时，这种电机具有紧凑型设计以及更薄的磁通返回路径，能为永磁体的两对磁极提供更大的空间，因此其转矩也显著提高；安装在maxon提供的外壳中时，还可以搭配已获得专利的更厚型的编织绕组。
四极电机的安装空间与两极设计所需的安装空间相同，但应该注意的是，如果要进一步扩展极数，例如从六极扩展到十二极，则应该相应扩大框架尺寸和质量，以容纳额外需要的铜、铁和磁体。
maxon公司的EC 4pole电机可在高负载情况下保持转速。
四极电机更加强大
电机强度通常根据其转速-转矩特性曲线进行定义，这意味着：在施加负载的情况下，性能更强大的电机可以更紧密地保持其转速。转速-转矩特性曲线可通过每增加1mNm负载时转速的降低程度来测量。数字较小、特性曲线斜率较平缓意味着电机在负载下保持转速的能力越强。
同样的设计属性也有助于电机达到更高的转矩，例如增加绕组并在制造过程中使用最佳的材料，都可以实现更强大的电机。因此，四极电机的设计比同等框架尺寸的两极电机性能更强大。
举例来说，22mm maxon四极电机的转速-转矩特性曲线是19.4rpm/mNm，这意味着每增加1mNm的负载，转速损失只有19.4rpm；但相同框架尺寸的两极maxon电机的转速-转矩特性曲线则是110rpm/mNm。并非所有电机制造商都符合maxon的设计和材料规格要求，因此，其他品牌两极电机的转速-转矩特性曲线有可能更高，这也意味着电机性能更弱。
何时应该使用四极电机？
航空航天工业等应用领域全都受益于集高强度、低重量等特点于一身的四极电机。这些特性对于手持式电动工具来说也非常必要，因为手持式电动工具需要的转矩通常比两极电机能提供的转矩更高，但同时也必须保持低质量和小尺寸设计。
四极电机的特性对于移动式机器人制造商也非常可贵。无论是检测石油和天然气管道，还是在地震后执行搜救任务，轮式或履带式机器人都需要克服各种崎岖的地形、障碍物和陡坡。四极电机可以为这类机器人提供克服负载所需的转矩和强度，同时也能确保移动式机器人制造商实现紧凑、轻便的设计。
对于石油和天然气行业的井下钻探检测应用，精巧尺寸与低转速-转矩特性曲线相结合也至关重要。在这类应用中，紧凑型两极电机性能不够强大，而多极电机体积则太大，根本无法进入钻头进行检测作业的狭小空间内，maxon公司为此专门设计了一款32mm四极电机。
优化四极电机
适合四极电机的应用场合大多数都是在极端环境或条件下，因此要求电机能在高温、高压和高振动下工作。例如，在井下钻探检测应用中，电机可能必须在超过200°C的高温下运行；而安装在自动潜航器 (AUV) 中的电机，必须安装在能承受水下6,000米深处极高压力的充油外壳内工作。紧凑型四极电机在配备额外的设计功能之后，例如套筒和增强散热技术，就可以长期在极端运行条件下工作。
虽然电机的技术规格是基础，但为了优化应用，在设计时应该考虑完整驱动系统的整体情况，其中也包括变速箱、编码器、驱动装置和控制器。除了在电机技术规格方面提供相关建议之外，maxon工程师还可以与OEM设计团队合作开发适合应用具体需要的完整驱动系统。
EC 4pole 22 + GP24
如果您有特殊的应用要求，欢迎联系maxon英国工业和电动汽车销售工程师Greg Dutfield，电话：01189 733337或电子邮件：greg.dutfield@maxongroup.com