馬達介紹：串激馬達 ( II )

本文會再深入串激馬達的特色作介紹。

首先，在前一篇中有告知，串激馬達屬於通用馬達的一種，使用直流電(DC)或交流電(AC)都可以順利運轉。但由於家中取得交流電使用比較方便，因此串激馬達主要針對交流電為主；直流電的部份，則有專屬的直流馬達。因此雖然有通用之名，但其實串激馬達都只採用交流電，通用這詞有點名不符實，因此大多只稱其為串激馬達。以台灣為例，家中電源主要是以110V 60Hz的交流電為主，因此串激馬達會針對此電源型態作設計。

之前在電阻篇當中有介紹，有部份馬達會利用電阻作為抑制電流的手段，串激馬達就是其中一種。因此串激馬達若想依靠加粗漆包線徑，來提高馬達效率，很可能反而得到成長速度更快的銅損，導致效率不增反降的情況。

由下列電路圖可看到，串激馬達的電阻值，主要來自於電樞(Armature)轉子線圈，圖中藍色範圍處，定子線圈及碳刷(Brush)，這三部份為主。基本上碳刷在串激馬達當中的電阻佔比非常小，可忽略不計；但在直流馬達當中，影響比例會提高，需要注意。如此一來，電阻的調配，主要就是電樞轉子與定子線圈來分配。其中RA就是電樞轉子電阻，LA為電樞轉子電感，RB為碳刷電阻，RSR是右側定子線圈電阻，LSR為右側定子線圈電感，RSL是左側定子線圈電阻，LSL為左側定子線圈電感。

然而在實務上，還會盡量降低電樞轉子的漆包線圈用量。主要是電樞轉子上雖然有多組漆包線圈，但再運轉的當下，其實只有兩組線圈有真實作功，其它的都屬於閒置狀態。假設整顆電樞轉子上有20組漆包線圈，每次只有2組漆包線圈真實作動，代表每組線圈只負責運行36度的機械角區域而已。類似火車鐵軌，鋪了很長一段，但大部份時間，就只是放在那，當火車經過時，才有真正的實質意義，真實稼動率很低。由於電樞轉子的線圈，相對閒置率偏高，因此若要用做電阻的調配，那性價比實在不高。

而定子漆包線圈的部份，使用率則是 100%，沒有閒置的問題。因此針對此部份做電阻的調配，是較為恰當的選擇。不過在生產工時上，還會有製程差異造成的選擇問題，這在後續討論生產技術時會再次討論；主要是串激定子繞線，採用傳統製程的繞線速度較慢，約為100~200RPM而已，在多圈數的設計時，會大幅增加生產工時。

另外有趣的一點，串激馬達定子及電樞轉子的磁場變換頻率是不同的，外部定子的部份是依照交流電的頻率做磁場的切換，也就是市電的50或60Hz；轉子則還要增加了馬達轉速、極數與交流電頻率的影響。如下列方程式中，f(Hz)為電樞轉子磁場切換頻率，N(RPM)為馬達轉速，P為外部磁場極數，fAC(Hz)為交流電頻率。

由上列數學式中可發現，電樞轉子內的磁場變化頻率遠高於定子部份。由於鐵損的產生因素之一，就是磁場的切換頻率，這代表定子側的鐵損小，而電樞轉子側的鐵損會遠大於定子。

日系馬達廠有注意到這一點，因此在使用串激馬達但仍想提高馬達效率的吸塵器應用當中，電樞轉子會採用高品質矽鋼片，以降低鐵損；而定子部份，採用一般矽鋼片即可。就可使串激馬達的效率提高，如此一來吸塵器的耗電量就比較低。

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