馬達設計：銅損 ( I )

狹義的銅損，其實在之前的電阻單元已經有提過了，但在馬達設計的理論當中，受到導電體所產生的損耗，不僅僅是銅損而已；本文將總括進行說明。

銅損(Copper Loss)其實不太準確，事實上它也不專屬於"銅"才會發生的損失，所有導電體遇到電流流通時，都會產生這種損失。僅是因為銅的導電率高，但價格又相對便宜，馬達漆包線及電線都採用銅，才逐漸以銅損一詞來表示。在功率開關元件，如MOSFET及IGBT當中會提到的導通損(Conduction Loss)，也是相同的損失。

由銅損方程式中，可以明確的看出影響銅損的參數，分別為電流及電阻。其中電流的影響又為平方倍，因此在電子工程中，電流可算是罪大惡極，必須想盡各種辦法來降低工作電流；而在電機工程當中，電流是能量的來源，無法捨棄，得另謀對策。特別的是，依此公式來看，將電流值降至1以下的話，平方關係則會使銅損快速降低，是個特殊的優點；但馬達設計者很難享受這紅利。

當馬達設計無法降低工作電流時，那就只能從電阻著手，其相乘的正比關係，代表電阻越小，則銅損也就越小。要有效的降低銅損，有以下幾種方式

1.導電率(Electrical Conductivity)高的材質：表面上的說法，就是換導電率更高的材料，如銀；但實務上銅的純度也需要考慮。筆者曾經使用不同國家所生產的漆包線，來製作同一規格的馬達，才發現原來各國對於"純"的定義是不同的，導致電阻產生差異，影響馬達輸出特性。

2.線徑粗度：此處指得並非是單一條漆包線徑的粗細，而是總導體截面積之合。若有拆過電線則可發現，大多採用多條細線捲在一起，而非單條粗線。主要是單條粗線會造成硬度太強，無法任意捲曲收納，因此採用多條細線並聯的方式，維持其總合截面積大的效果，以降低電阻值。但此種手法在馬達內部使用的話，會降低槽滿率，需謹慎評估；因此馬達大多是直接加粗線徑，來降低電阻值。

3.導體長度：導體越短則電阻也就越小。因此馬達繞線時，線圈排列越整齊越緊實，則馬達效率就會提高。這也造成了不同馬達廠，雖然採用相同的材料，但做出來的馬達品質會有落差的關鍵。

4.降低溫度：這部份在之前的電阻篇中也有提到，溫度係數使電阻值隨者溫度變化而改變，基本上是正比關係，溫度越高則電阻值也越高。因此加了散熱裝置的馬達，其效率會增加的原因，就是降低了電阻值，也降低了銅損。

重點整理：
銅損的原理是簡單的，但要如何降低才是難度。