馬達小教室：電壓 ( II )

本文要來解釋電壓、馬達轉速與圈數間的關係。

基本上，馬達轉速與電壓成正比，這在馬達的電氣方程式中有直接描述到，其中V代表電壓，ω就是馬達角速度。由此可直觀的看到，當電壓越高時，馬達轉速就會越高。

這點在搖控車、搖控飛機中最明顯，會直接使用KV值作為馬達的規格標準，其單位為RPM/V。若KV值為1000的馬達，就代表每一伏特(V)就對應每分鐘1000轉(RPM)，當搖控車內的電池為3.3V時，馬達轉速就會達到3300RPM。這就代表另一種有趣的涵義，只要電壓一直給上去，馬達就會越轉越快。

但由上一篇中，我們明明解釋了電壓僅是一種電位狀態的表示，而非實際能量，為何會造成電壓越高則轉速越高的影響? 其實仍然是電流的關係，由於馬達內部的線圈電阻是一個固定值，因此電壓越高時，也代表電流越大，進而造成馬達轉矩增加；而轉矩扣除掉負載需求後，能量就會由力量轉換成速度型式，使馬達轉速增加。

理解了電壓為何會造成轉速增加後，就代表只要一直增加電壓值，馬達就能越轉越快。但這件事，合理嗎??? 最大的困擾會在電流，電壓可以無窮的增加，但電流不行；因為電壓是狀態，但電流是實際的能量源，電流無法無窮的供應，且還有銅損產生的熱，這些實實在在的物理現象，導致我們無法單純的依靠電流來提供能量。

由於馬達是磁場與電場的交互作用，當無法完全依賴電場時，那就轉而向磁場來要能量。由轉矩方程式中可發現，除了電流之外，還有其它項的因素可以使用，而N代表導體圈數，也就是馬達繞線圈數，這會增加馬達內的磁場作用力。然而增加了馬達圈數，也代表電阻值會增加，會限制電流大小，使輸入電流值下降。但由於提高了電壓，增加線圈拉高電阻值造成的影響被抵消了。因此我們常可發現，高電壓的馬達，往往繞線圈數比較多，就是在調整馬達中磁場與電場的比例，是馬達設計中很重要的調配技巧。當遇到大功率的馬達時，基本上都會提高電壓值，以降低電流值，其實在馬達中的涵義就是更改電場與磁場的比例；因大電流造成的困擾實在太多了，除了銅損外，也會造成電源端的負擔，如電池規格要加大、電源導線要加粗等情況。

但由電感的說明中也提及了圈數增加，會導致電流進入速度變慢，使得馬達加速能力變差，這點也是馬達設計中需要考慮的。馬達設計往往就是在幾個相互影響的關係中，找到最佳的協調點。因此在馬達界中，沒有最好的馬達，只有最適合的馬達。

重點整理：
高電壓的馬達圈數多，是妥善利用高電壓特點，提高磁場佔比，降低電場負擔。
沒有最好的馬達，只有最適合的馬達。

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