馬達設計：槽開口 ( I )

本文針對馬達矽鋼片上的槽開口設計說明，以馬達生產的觀點來看如何規劃。

其實若以純馬達設計的觀點來說，槽開口是越小越好，以利於矽鋼片靴部吸收磁動勢；甚至取消槽開口，直接連在一起是極端的選擇，但需注意一下靴部漏磁的比例。因此槽開口的設計主要就是生產考量，更精準的說法，就是為了讓漆包線圈能順利通過槽開口進入槽內；當槽開口越大，生產者就越輕鬆。顯然這兩者是互相對立的關係，找出中間協調點，就是馬達設計者的工作了，因此了解馬達生產的必要條件，才能準確的抓出槽開口的尺寸。

而槽開口向內或是向外，是分為兩種繞線辦法，因此在槽開口的生產評估又不太一樣，以下簡稱為內繞或外繞來作為區分。如下圖所示，左側就是槽開口向內，簡稱為內繞；右側就是槽開口向外，簡稱為外繞。

由上述可知，槽開口主要是用於馬達繞線，因此最關鍵的要素就是漆包線的線徑尺寸。內繞目前採用入線式及針嘴式繞線兩種製程，入線式的槽開口尺寸需求會小於針嘴式的，因此本文以針嘴式的計算評估為主。

針嘴式繞線如下圖所示，最明顯的特徵就是會有一針嘴治具伸入馬達槽內，引導漆包線圈進行繞線，代表槽開口必須讓繞線針嘴可以進入。詳細的針嘴完整尺寸計算，可參考前文；而槽開口的尺寸計算如下所列，單位都為公釐(mm)，其中Sop為槽開口尺寸，Wd為漆包線直徑。

其中1.6這係數，主要是漆包線在繞線機內，並非是單純的直線移動，往往會有彎角、旋轉、折曲等情況，因此要保留給漆包線的空間需大於線徑尺寸，才不會使表層的絕緣漆層與金屬磨損，導致馬達絕緣不良燒毀的情況。額外增加的1mm主要是繞線針嘴的壁厚，至少單邊要維持0.5mm才能維持最基本的強度需求。

外繞則是讓漆包線順者繞線模頭滑入槽內的概念，是一種槽滿率較高且繞線速度較快的方式；但由於漆包線是滑入的，會有漆包線撞擊模頭後彈跳的機會產生，因此連旁邊的非繞線矽鋼片部位都要進行遮蓋保護，避免漆包線撞到矽鋼片造成損傷。

外繞比較特別的一點，是在模頭的部份；因漆包線圈會滑經過模頭遮蓋矽片的部份，此處最小的厚度為0.5mm；對於細線而言，這0.5mm會類似溜滑梯一般的滑順，不用擔心任何問題，但對粗線而言，就如同刀刃一般，會割傷甚至切斷漆包線。因此在槽開口的計算時，會以0.5mm做一個分界點，採用不同的計算式。

上列數學式代表，模頭中遮蓋矽鋼片的尺寸會落在0.5~Wd之間。而數學式中最右側的0.5mm則是非繞線部份的矽鋼片遮蓋尺寸；其實繞線速度慢且繞線機的線架張力拉的夠緊時，漆包線圈並不會彈跳，可以不用安裝此遮板。但在馬達生產時，往往希望能擴大產量，繞線的速度調快後，漆包線圈的不穩定性會增加，就需要遮板的安全保護，因此設計時最好還是考量進來比較保險。

重點整理：
設計者要理解生產要素，才不會讓馬達變成藝術品。