馬達設計:漆包線 ( I )

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主要是作為馬達設計者來說,太少關注到漆包線尺寸了,容易造成未來設計與生產的對立,故專文討論之。

常有馬達設計者詢問筆者,能生產的真實槽滿率為何? 其實筆者腦中都會有個疑問,這不是查一查、畫一畫就能知道的數值,為何要詢問? 矽鋼片空間扣除絕緣處理尺寸,再扣除漆包線的絕緣尺寸,就是第一階段的真實槽滿率,第二階段則是在計算加工所需保留的作業空間,就是生產槽滿率。若詢問的是生產槽滿率,筆者還稍微能接受;若問的是第一階段的真實槽滿率,這就代表設計者跟本沒考慮過絕緣處理,也可以說,沒有安全法規的觀念;這樣的馬達,就算能順利生產,在販售上,也可能無法通過各國的安全規範,跟本不能銷售。

而漆包線的真實尺寸及絕緣層厚度等資料,其實漆包線廠都會提供,甚至可以做客制化的調整。之前於漆包線篇中有介紹過,公制漆包線絕緣層的厚度有分0、1、2、3種,過往馬達大多採用1種線,但近年由於絕緣漆的能力強化了,2種線的出廠耐壓也可以答到4000V以上,因此為了提高槽滿率,也有馬達廠採用2種線使用。

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英制漆包線則是僅分為兩種,Single跟Heavy。

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上述規格表為大亞電線電纜所提供,會詳細列出裸銅線的公差範圍,以及絕緣層皮膜厚度。假設使用直徑1mm的1種漆包線,則裸銅線公差為正負0.03mm,代表裸銅線可能最小的直徑為0.97mm,當最大完成外徑為1.102mm時,代表真實導體面積比為(0.97/1.102)=88.02%。則在真實槽滿率的計算當中,應該是從88%開始往下降。其數學式表示如下,其中WR(%)為真實導體面積比,Wc為導體直徑,Wt為公差尺寸,Wf為最終完成外徑。

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由於不同尺寸,其佔比會有差異,因此可由漆包線廠商所提供的資料,來做初期的設計估算。如筆者喜歡用最差的條件做預先設計,之後再請漆包線廠商協助做優化調整,則生產時可以有更佳的效益及品質。

例如同樣是直徑1mm的1種漆包線,其實還有標示最小皮模厚0.025mm,則代表最大完成外徑1.102mm,其實有機會縮小至裸銅線加上兩倍最小皮模厚,等於(0.97+2*0.025)=1.02mm,真實導體面積比(0.97/1.02)=95.1%。

假設直徑1mm的2種漆包線,亦符合馬達使用時的耐壓標準,裸銅線公差範圍縮小至0.012mm,裸銅線下限值為0.988mm;最小皮模厚度也降至0.017mm,則最小完成外徑為1.022mm,真實導體面積比(0.988/1.022)=96.67%。

由上述的計算,可以看到真實導體面積比可從88%擴增到96%,但若一開始設計時,完全沒考慮這點,恐怕實際生產時,除了效率降低之外,最糟的情況會變成跟本繞不進去,而降低漆包線徑。

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2025/03/17
最近遇到較多客戶在詢問採用內轉子馬達較為適當,抑或是外轉子馬達才是最優解的問題,雖然筆者在過往的文章內有約略介紹到內、外轉馬達各自的優缺點,但並沒有使用數理性的解析,僅作了些主觀的文字描述而已,因此才想要另行文章來補足內、外轉子馬達差異的理論基礎,以利馬達設計時的選擇參考依據。 首先,比較上要有個
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2025/02/26
主要是廠商在詢問,現有的一顆標準規格馬達,其數據資料也已然量測完成,然而客戶有額外想要的轉速目標,希望能針對特定轉速產出對應的特性曲線圖,讓客戶做為評估參考。 當筆者聽到這需求時,其實優先想到的是限制條件,也就是必須在不改變馬達外觀尺寸的前提之下,僅能使用變動繞線條件以及磁鐵強弱的技巧來調變馬達轉
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2025/01/16
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