馬達設計:漆包線 ( IV )

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之前的文章中已經有提到細線併繞將會導致槽滿率的下降,本文就來深究其原因。

追根究柢就是因為多線併繞時,往往會於繞線的過程中,自然而然的產生類絞線排列,反倒使原本理想中的細線排列分佈,絞成了一個大圓線的配置,導致更多的間隙使得馬達槽滿率下降。

絞線

絞線

線徑與並聯股數換算中有一個計算例,是4股的0.3mm細線等同單股的0.6mm銅線,在數學理論上是可互換的總和截面積結果。其原本的配置規劃,應如下圖中的左側,4個紅色0.3直徑的圓,其截面積的總合,等同一個藍色0.6直徑的圓,共同享有一黑色虛線外框所環繞的擺放空間內。但若是4股的0.3mm細線絞線的情況如同右側,則絞線真實占用的空間就會如同圖中的綠線範圍,反而大於原本預期,會超過黑色虛線外框範圍內;而這種不穩定的可能性,將會大幅的降低馬達槽滿率。依本例子來計算,左側理想的併繞結果,使用的截面積空間為0.2827mm^2,而右側非理想的併繞所使用的面積空間則為0.3862mm^2,反而多使用了36%的擺放空間。

空間配置不確定性

空間配置不確定性

以下就來彙整絞線可能的排列組合,從單條粗線一路排列,最多為9條細線併繞的情況來對比。下圖中藍色表示單條粗線圈,中間的數字即為其截面積值;紅色線圈則是改為多併的線圈擺放,綠色則是多併線圈所覆蓋的截面積範圍,中間的數字是綠色範圍內的截面積值。經過比較之後,可以發現細線多併之後,所覆蓋的面積最大增幅為136%,而最小增幅亦要達到110%。由此可知,若在不得已需要更改為細線多併的設計時,需要降低原設計的槽滿率,以滿足生產時的絞線空間需求。

線圈所佔面積

線圈所佔面積

若是從擺放空間面積來做比較,下圖中黑色虛線則為單條粗線所需要的擺放空間,中間的數字就是空間面積值;紅色線圈則是改為多併的線圈擺放,藍色外框就是多併線線圈所需要的擺放空間,中間的數字為空間面積值。經過比較後,多併所需要的最大空間增幅達到139%,但在部分最優化配比的情況下,所需要的空間是不變的。有鑑於此,每當要更改細線併繞的設計時,槽空間及槽型可能需要重新調整及配置,才會有利於正式生產需求。

擺放面積

擺放面積

經由上述以及過往文章的說明,由單條粗線改為多併細線時,除了受到漆包線絕緣層的比例變化,造成槽滿率下的的因素外,還需要考慮承擔排線不整齊的風險以及絞線所造成的影響。同時還需要針對多併的線圈排列,進行重新設計,除了槽滿率的調降之外,槽型及槽開口等繞線及擺放空間的要素,亦要重新規劃,才能達到最優解的配置。

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