馬達小教室：電阻 ( II )

本文是以馬達的角度，討論如何降低電阻。

由上一篇文章可知，在大部份的情況下，馬達電阻越低越好。因此我們進一步討論馬達電阻值的來源，影響要素及改善辦法。

馬達可量到電阻值，主要來自於馬達線圈、電源線及連接器等等。其中馬達線圈的電阻值應當要佔95%以上才合理，代表其它物件的電阻，應遠小於馬達線圈；假設線圈電阻為100Ω，那電源線上的電阻值，最好低於1Ω。

由於馬達線圈為主要電阻來源，因此就針對馬達線圈來進行說明，如何有效的降低電阻值。

1.材質

馬達線圈一般是漆包銅線，主要就因為銅的導電率(Electrical Conductivity)高，電阻也就相對較低。當然，最好的是銀，但其費用較高，一般不會用在馬達當中。而比銅再次一級的便宜金屬是鋁，因此也有漆包鋁線這類的馬達。

2.長度：

這就更好理解了，線圈總長越長，則電阻值越大。這觀念的對應就是馬達線圈中的集中繞與分佈繞的設計差異，集中繞可以大幅縮短線圈總長度，達到降低線圈電阻，尤其是無效的端部繞阻部份，是永磁無刷馬達的設計主流，但仍有其缺點及適用性需要特別注意。

此外就是生產時，線圈是否緊實；在繞線時，將線圈拉緊繞線，也會有效的縮短線圈總長度，達到電阻下降的效果。但要注意，拉力過緊，會導致線變形拉細，這反而會導致導體截面積縮小，使得電阻上升。一般生產上，要控制線徑的變形量小於5%以內；也就是直徑1mm的線，繞完後至少需維持在0.95mm以上。這常常是同一規格馬達，A廠與B廠的馬達效率有差異的原因之一。

3.導體截面積

直觀的來看，線徑越粗則電阻越小，這與水管的觀念是相同的，越粗的水管能輸送更多的水，代表中間的阻礙越小。筆者確實很愛把漆包線比對為水管，差別在於一個送的是電流，另一個送的是水流。因此想要電阻越低，則線徑越粗越好。然而馬達當中，可繞線的空間是有限的，這衍生了馬達中的重要名詞"槽滿率"。馬達內可繞線的空間，我們稱之為槽。因此槽滿率越高，往往代表銅線的佔比越高。由電阻的概念，就可以看出，銅線佔比越高，代表銅導體截面積越大，也就是電阻會越小，這樣銅損也就越低，最終描述為馬達效率高。因此槽滿率往往成為評估馬達效率的一像重要參數。

也由於槽滿率轉變為評估馬達效能差異的要點，進而衍生了平角線這種拉高銅導體截面積的線種。

由圖中可知，圓線的排列其實是有影響的，因此繞線時的排列方式，也會影響電阻變化；而做到最極致，就是平角線。但這中間還有很多的細節，如生產設備、槽絕緣厚度、漆包模厚度等等，都會影響。

上圖為生產時，為了降低電阻，左方採用多條細線並聯後，等同一條粗線的導體截面積的作法。但由於每一條銅線都有自己的絕緣皮模厚度，且繞線整齊度無法控制，需要較大的槽空間，才能塞入足夠的銅線來降低電組，造成馬達尺寸加大。右方則是使用單條粗線，只有單一層的絕源漆厚度，且可以有效的排列整齊，實際需要的空間就沒那麼大，馬達整體體積就可以縮小。因此，要從導體截面積下手，達到降低電阻，提高馬達效率的成果，往往是跟生產工藝比較有關係。

重點整理：

電阻是個很好判斷馬達特性的指標。

大部份的情況，電阻是越小越好，但在部份馬達中，並不適用，需注意。

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