馬達設計小工具：馬達電壓轉換 ( I )

這是筆者常用的馬達設計調整手法，但原意是用於馬達工作電壓變換時，更改繞線條件的計算，如110V的馬達要更改為220V的使用電壓時，需針對繞線條件進行修改。會僅變更繞線條件而非整顆馬達修改，主要是其他材料的變動成本較高，而漆包線徑的調整是馬達當中最容易的項目；因此會發現市面上不同工作電壓的馬達外觀大小都差不多，打開來才會發現線圈有明顯的粗細以及圈數的差異。由此可知，當馬達的工作電壓要變化時，可以輕鬆透過更改繞線條件，來達到目的，而電壓轉化計算的檔案連結如下，請自行取用：

馬達電壓轉換

使用者主要填入淡紅色的資訊，包括原本所使用的工作電壓、漆包線徑、繞線圈數以及預計更改的工作電壓值，之後會自行演算出更改電壓後的漆包線徑以及繞線圈數。

此馬達設計小工具的計算主要分兩步驟，第一步是先求出變電壓後的馬達繞線圈數；第二步則是利用原本的導體總面積，以及第一步所求出的圈數值，進而求出變電壓後的漆包線徑值。事實上馬達繞線圈數的影響會直接對應到馬達的轉矩以及轉速，可由下方的馬達轉矩方程式得知，其中T代表馬達轉矩、B_g為馬達氣隙磁通密度、I為馬達工作電流、L_d係馬達有效積厚、R_ro係馬達轉子外徑、N_s是馬達線圈匝數、Sin(δ)是馬達電場與磁場作用的角度關係式；而由馬達電氣方程式可以看到馬達工作電壓會被反電動勢抵銷，導致馬達內部實際運作電壓降低，造成轉速下降，其中V為馬達工作電壓、R_m為馬達電阻、L_m是馬達電感，dI/dt代表電流對時間的微分、k_e就是反電動勢常數，ω則為馬達運轉時的角速度，然而又可以從反電動勢ˋ常數公式中觀察到，反電動勢的大小會與馬達圈數有關，其中k_w為馬達繞線因數、N_spp代表每相每極之槽數；N_m就是馬達極數，因此馬達設計中圈數是很重要的參數，需要盡早確認；而漆包線徑則是影響電阻值，導致後續銅損與溫昇的問題，因此嚴重性較低。

馬達轉矩方程式

馬達電氣方程式

反電動勢常數公式

同時藉由這些數學公式，其實也會得到一個簡單的趨勢，電壓越高的馬達，繞線圈數就會越多，反之就是工作電壓越低，則馬達繞線圈數就越少。因此可以簡單的得知，電壓與圈數為對比的關係，故在小工具當中，會直接將原工作電壓與更改的電壓值直接反比來做為新的繞線圈數的比例變化參考。如24V降為12V，那就可以簡單的判斷原本的繞線圈數需要減少一半；而當110V要昇為220V，那馬達的圈數就會增加1倍。

確定好了馬達圈數之後，就是利用原有的繞線空間，計算出恰當的漆包線徑，就可以得到完整的電壓轉換後的繞線條件。本工具也僅是直接使用圓形面積的計算公式，求得原始繞線條件下的導體總面積，作為槽空間的判斷；之後再除以新的設計圈數，再次使用圓形面積公式反推出漆包線徑值。以上說明，請參考，檔案連結如下，請自行取用：

馬達電壓轉換

重點整理：

原理其實不難。

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