馬達設計：槽滿率 ( II )

本文來探討馬達產品的真實槽滿率，但要注意，還有一個受到生產限制的槽滿率，主要是採用針嘴式繞線機的馬達，會需要保留針嘴作業空間。

由於槽滿率的高低，會對馬達效率有直接的影響，因此在設計馬達時，往往希望槽滿率越高越好。但馬達還需要做絕緣處理，以確保馬達特性及安全，但絕緣處理也會佔掉馬達槽空間。依絕緣方式的不同，槽絕緣厚度的尺寸變化量可從0.18 ~ 1.2mm不等，絕緣越厚就導致實際可繞線空間下降。

此外由於漆包線本身在表面也有一層的絕緣漆，這導致漆包線的完成外徑與導體有效線徑產生落差。以有效導體直徑為1mm的銅線來說，再加上絕緣漆膜後，完成線徑可能是1.1mm，這就會產生將近10%的落差。在規劃生產繞線時，需以漆包線完成外徑計算，而非有效導體直徑。

此外，線圈與線圈之間，需保留一個間距，筆者稱之為走道。若走道空間未保留，則後繞的線圈，就會與先繞的線圈打架。運氣好的話，就只是線型不好看，但最慘情況，是會造成線圈破損，導致馬達線圈短路燒毀。而這走道的寬度，最理想的情況是漆包線的完成線徑1.6倍，最小的預度則為一條完成線徑尺寸。

由上述可以，真實可容納線圈的槽空間，需減去絕緣厚度，再扣除走道保留空間。如下列所示，槽空間扣除掉絕緣處理後，會少了28.5%，走道空間又佔了7.6%，等於槽空間總共少了31.6%。

而真實槽滿率，還要扣除漆包線的絕緣膜厚所佔之空間。由本文例圖中，採用完成外徑1mm的漆包線，其實際導體直徑為0.95mm，一槽內可繞50圈，則可計算出完成外徑與有效導體面積總合的空間，落差為9.7%。

將完整槽空間除以漆包線的有效導體空間，僅得到42.68%的真實槽滿率。由這種計算方式可觀察到，實際槽滿率往往低於設計規劃，可能都落在30~50%之間。

因此要有效提高槽滿率，會有以下的基本條件：

1.矽鋼片的絕緣尺寸，越薄越好
2.漆包線的絕緣漆膜越薄越好
3.線徑細，則走道空間可所小
4.圈數少，則漆包線有效導體比例會拉高

由於1、2點與安全法規有關，不能輕易更動。第4點則跟工作條件有關係，包括輸入電壓、額定轉速、磁鐵規格等等；往往也是先確認圈數後，再盡可能的加粗漆包線徑，以拉高馬達槽滿率及效率。因此最適合優化的，就是第3點，取消走道的需求，也就產生了Poki-Poki馬達，這種拆裝的概念，以達到最高槽滿率的可能性。

重點整理：
馬達絕緣處理很重要，完整的絕緣規劃後，才是真正的馬達產品。