馬達設計：軛部 ( I )

雖然在之前的名詞介紹中，提到軛部的設計較為簡單，但世面上仍有許多忽略軛部設計的馬達，因此特別來說明解釋一下。

單就電磁設計的角度，軛部僅需滿足磁通即可。下圖中為馬達內部磁力線分佈情況，可觀察到在不同位置的疏密度不同，就代表各處的磁通密度不同。此時還需要注意，採用不同導磁材料時，其可接受的磁通密度會有差異，如矽鋼片可接受的磁通密度在1.8T左右，而空氣則為0.6T。由於馬達當中，大多採用矽鋼片作為導磁材料，協助磁通傳遞，因此軛部的磁通密度應低於1.8T以內。

若設計磁通密度超過矽鋼片可容納的量，則會產生漏磁現象。在現實世界中的表現，就是馬達外殼處會有磁吸力。則馬達真的運轉時，會有電磁波外洩，且殼件上會有渦流損，造成額外的熱反應。

實際的例子，就如同下圖一樣，在馬達的外殼處，還有多一層金屬環；其實就代表原本的軛部尺寸不足，有漏磁現象。當然，這種情況也有可能是廠商想要節省成本，以金屬環取代矽鋼片；商品考量的馬達設計，成本往往是最重要的KPI。

真實的軛部設計，除了電磁場的合理性外，還有機械強度的考量。當軛部的機械強度不足時，則馬達內部的電磁力作用時，矽鋼片會產生形變，造成馬達的振動及噪音現象。

其實最合理的設計順序，是確認好馬達輸出規格後，計算在矽鋼片上作用的電磁力大小，將軛部的可承載力設計為電磁力的3倍以上；這可承載的力會受到材料的機械強度、尺寸及形狀影響。一但材質、尺寸及形狀確認後，再進行振動頻率分析，確認馬達電磁力作用的頻率不會遇到馬達的共振頻。

但上述這力學及共振的領域，基本上屬於機械科系的範疇；而馬達設計者大多為電機系，對此並不熟悉。因此常見的馬達設計準則，針對軛部的機械強度設計辦法變為，將軛部的磁通密度設計為1.2T左右，這樣就會增加軛部尺寸的效果，進而達到軛部機械強度設計的結果。

此外，矽鋼片為了降低馬達鐵損，會採用薄片型式，再堆疊到所需的馬達積厚。為了將薄片相互固定，會在軛部將每一片鉚接在一起，稱為鉚合；如下圖中紅圈位置所示。然而這鉚接部份會造成導磁能力下降，類似遇到道路維修，車流一定會變慢一樣。因此在軛部仍設計較高的磁通密度時，在鉚點位置就會造成漏磁情況產生；若能降低軛部磁通密度，則不需要擔心鉚點的影響。

重點整理：
最低程度，需不漏磁。
除了電磁作用外，還要考慮機械強度及加工造成的影響

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