馬達生產：漆包線圈檢測 ( II )

本文針對馬達漆包線圈的安全規範，說明層間及電阻的檢測方法。

不同於耐壓測試是針對漆包線圈是否漏電至外殼部份，層間測試僅是針對漆包線圈本體做檢測，因此測試接點為漆包線圈的頭尾兩端。

需要做層間測試，是因為馬達線圈為一層一層的堆疊捲繞而成的，少則數圈多則上千圈的亦有。已知漆包線圈上有絕緣層，因此電流會一圈一圈的流經馬達線圈中，然而若是線圈上有破皮，則電流有更短路徑可流通時，就會產生漆包線圈短路跳電的情況。以實例來說，原本繞了100圈的漆包線圈，假若在一半的位置有短路點，則實際電流會只流經了50圈，就跳到出口端點；此時漆包線圈的有效電阻值會降低，造成更大的電流進入，會增加導通銅損，使線圈發熱甚至燒毀。由公式可以得知，其中Pc為銅損功率，i為電流，Rc為漆包線圈電阻；導通銅損跟電流為平方關係，因此電流增加後，損失Pc會大幅增加，產生熱能，造成馬達燒毀。

層間測試機就是用來檢查線圈上是否有漏電情況產生的儀器；其實它就是打入一脈衝電壓，量測線圈上的電流振盪情況，用比較的方式判斷線圈是否正常穩定。其實就跟量測線圈電感值很像，由基本電學可知，線圈上會有一電感值，不同的圈數與線徑，上面所感應生成的電感值就會有差異，則我們可用這電感值的比較來判斷線圈特性是否一致。當然層間測試機的功能及功率更為強大，且比對檢查的方式也較多，但基本的涵義其實就是檢查線圈上的電感作用。

常見的層間測試機可設定輸入的脈衝電壓值及脈衝時間兩項參數，檢查比對方式則有四種，分別為線段誤差比對、面積誤差比對、電暈數及拉式轉換階數。前兩種是標準會設定的參數比對值，但電暈數及拉式轉換階數就容易被忽略掉。

由於層間測試的波型為一振盪的弦波，且不斷的衰減，因此可以做線段的比對誤差值量測；同樣的要進行線段內所圍繞的空間面積比對也是容易的，只要做數值運算就可以。

電暈數則是在檢測線圈上因高壓所產生的電弧數量，這些電弧在現階段雖然未讓線圈直接短路導通，但算是一個潛在的危險因子，很有可能在多年之後，這些電弧擊穿了漆包絕緣層，而造成破壞。這種高壓或高頻所產生的電弧效應已經越來越明顯，也被注意到了，所以漆包線製造商已著手研發成功出一種新產品，稱為高頻漆包線，其目的就是為了解決這些電弧所造成的破壞。因此電暈數多的線圈亦代表未來的損壞率越高。可惜的是目前機台僅能依照儀器能力檢測出電弧的數量，只能當成一個機率指標，若能設定檢出電弧強度，那就更能確保漆包線圈未來的安全性；也就不會有出廠檢測良好，但安裝運行一段時間後，仍然產生故障的情況。

拉式轉換階數這就更數學理論了，這主要是要用拉式轉換後的階數來判斷波型的複雜程度，對於電感特性的分析有實際的幫助，因此用在電路板的電感元件較需要此一參數值的穩定性，有助於了解電路系統的頻寬等資訊。但用在馬達上則無實際效果，因為馬達係為電能轉換為動能的系統結構，電感等電氣特性對於馬達的機械動能輸出可忽略不計；且大多數的馬達應用只在乎穩態的輸出結果，電感這種暫態的特性表現只有伺服馬達需要留意。

以上介紹的這兩種方式為目前主流的線圈檢測方式，其它就屬於破壞性實驗，不適合用於生產線上的檢測。但事實上這兩種檢測也會破壞漆包線材，經由上述的說明，已知檢測時要輸入高壓電進行測試，同時也會有電弧的產生，而這些電弧會逐漸破壞漆包層，所以測試的次數過多或是電壓值過大，原本良好的馬達線圈也有可能變成不良品，或是造成未來破壞的可能性增大，這觀念也需要建立才不會造成錯誤的應用。

而電阻量測的部份，主要是注意溫度的影響，如下圖所示，需針對現場溫度做溫度補償，才不會冬天跟夏天時的電阻值有差異。

下列銅材電阻溫度方程式，其中Rt2為銅材溫度補償後電阻值，Tc2為當下攝式溫度，Rt1為當下量測電阻值，Tc1為理想環境攝氏溫度。經過計算後，就可以不受到當下溫度影響，而得到一個相同理想環境攝氏溫度的電阻值。

重點整理：
線圈短路是造成馬達燒毀的主因，需特別注意。
環境溫度其實也會直接影響馬達特性。