空心線圈代工：方形 ( I )

更新於 2024/08/15發佈於 2024/07/15閱讀時間約 3 分鐘

本處的方形空心線圈泛指四邊形，包括正方形、長方形及梯形等；方形空心線圈的型態與馬達繞線較為相似，主要是馬達矽鋼片留給線圈的走線空間皆為四邊形，故兩者往往會有相同的問題，在直線區段的線圈會有種向外膨起的現象。

方形空心線圈

理想的方形空心線圈應當是等距的層疊，最終完成的形狀應如下圖當中最左側的範例。然而在實務執行上會遇到銅材本身的剛性強度支撐，無法任意的彎曲變形，每當遇到彎角處後，會有集中應力卡住銅線，使得線圈無法自然的平貼直線區段，產生類似圓弧的繞線路徑，從視覺外觀來看就像是線圈外膨了一樣；事實上是從內層就開始形變，持續累積後就越來越接近圓形。此外這圓弧路徑的程度，與兩彎角的間距以及漆包線徑的粗細有關，距離越短則外擴的程度就越嚴重；而線徑越粗就代表銅線的剛性強度越好，就越不容易彎曲變形，也導致空心線圈越來越接近圓形。

越粗的線徑越外膨

由上述可知，此種外膨現象與銅線的受力變形能力有直接關係，因此最容易的解決辦法就是增強繞線時的拉力，讓線圈在遇到四邊彎角處時，能完美的貼合模具成形，即可達到理想的方形空心線圈目標。但那僅僅是針對外觀造型而言，空心線圈往往還有通電使用的需求，因此對於線圈上的電阻值是有一定的標準規格；過大的繞線拉力除了導致線圈彎角變形之外，往往還會導致漆包線徑直接被拉細。如1mm的漆包線徑，施力繞完線後的最終線徑被拉縮至0.9mm，這會導致線圈使用時的電器反應不同，包括電阻及電感值都有所差異，甚至絕緣強度都可能因為表層絕緣漆被拉薄後而弱化，造成線圈短路破壞的風險增加。故一昧地增加繞線拉力強度，迫使空心線圈變形，並不能滿足商業使用條件。也造成明明是方形的空心線圈設計，但實際的成品上，都會有些許圓弧外擴的結果，是一種妥協之後的結果。

因此在產品結構設計上，往往會有些容許尺寸來配合這些變形的空心線圈安裝；但若基於某些意外情況，仍然只能要求空心線圈的尺寸符合期望，那就必須在繞線工藝上加入整型的概念。單純一點的作法，可在線圈捲繞成型後，使用整形治具將空心線圈壓製成目標尺寸之內，這方式可應用於線圈層數堆疊較少的情況下，線圈累積的誤差量不多，擠一擠就有可能符合規格。當線圈的堆疊層數多時，也代表會累積較多的誤差量，再直接使用整形治具硬擠，則可能將外側的線圈直接壓扁，造成非預期的破壞。因此針對層數多的空心線圈仍需在繞線的當下就開始進行整型工作，比較常見的是利用外部的滾輪裝置，深入繞線模當中，達到邊繞線邊整形的效果；但這作法會導致繞線生產的速度降低，產能會受到大幅影響，對繞線廠商而言，是萬不得已時才會使用的技巧。