馬達設計：靴部 ( I )
客戶來訪時，詢問到馬達矽鋼片上的靴部(Boots)設計細節，筆者才驚覺過往都忽略了此項特徵的說明，故將其相關的設計細節補齊。
首先須定義，馬達當中談到的靴部係指矽鋼片槽開口處往往會有一凸出的區域，由於此處的整體外觀造型類似一雙靴子，如下圖所示，故以靴部命名之；但實際上只有圖中的紅色線段的區域範圍內才屬於靴部，而非整個靴子造型。
馬達靴部位置
然而靴部並非是馬達矽鋼片上絕對必要的存在，至今亦有無靴部的垂直設計產品，一般常見於大型馬達或槽數過多的設計方案當中，其目的是為了方便大型導電銅條或是漆包線圈進入槽內擺放，一方面是導電體就不需要繞道而行，同時也避免導電體刮到靴部而受損，如下圖所示。
馬達定子入線製程
實際上絕大部分的馬達皆擁有靴部設計，其原因就是靴部的優點多過於缺點，除了能有效協助馬達內的磁通運行、增加有效吸收磁動勢的面積區域等一系列跟磁場有關的要素之外，還可作為擋牆防堵漆包線圈鬆脫時掉出槽內空間，具有保護導電體的功能。因此除非是遇到無法順利生產的情況，不然都可以看到馬達矽鋼片上會有靴部的特徵設計。
由於矽鋼片靴部已經是理所當然的存在，故在馬達設計時的重點往往不會放在靴部上，而是會優先處理具有相依性的齒部及槽開口的尺寸，其位置關係可以參考下圖所示，一旦這兩處的設計定案後，靴部的寬度尺寸也就決定了，並不需要再額外花心思去規劃，這就是靴部經常被忽略的主因。
馬達各部位名稱
但由於此篇是專門針對靴部的說明，因此還是得從理論上認真討論一下。首先要了解一下不同材料的磁通密度(Magnetic Flux Density，科學符號B，單位T)，空氣的磁通密度Ba是0.6T，而馬達常用的矽鋼片磁通密度Bs則可高達1.6~1.8T；越大的磁通密度就代表可以接受越多的磁場通過，相當於高速公路與平面道路可以容納的車流量差異。
其次得分析一下空氣與矽鋼片靴部的作用範圍，以下圖為例；將Wb定義為靴部的總寬度尺寸，再從兩側的槽開口中心定義為氣隙磁通作用寬度尺寸Wa。
作用尺寸定義
將空氣與矽鋼片的磁通密度及結構尺寸考量後，可以整理出數學關係式如下，則可求得最小的靴部寬度尺寸，如下列所示；但其實從空氣與矽鋼片的磁通密度比例關係，就可以知道所需的寬度尺寸差異約為3倍，也就是矽鋼片的靴部總寬度可以僅是空氣寬度範圍的1/3。這也是為什麼其實無靴部的馬達仍可正常運作的原因，矽鋼片能承載的磁通量遠大於空氣，即便沒有靴部還是可以輕鬆接收空氣傳遞過來的磁力。
靴部總寬度數學關係式
除了理解矽鋼片與空氣的關係外，此刻應該還有個重要意識，必須盡可能地減少馬達定轉子之間的氣隙尺寸，因為空氣的磁場傳遞能力太弱了；以空氣作為介質的話，靴部完全沒有存在的必要性。
當馬達有效的縮減氣隙尺寸後，才能真正要考慮由轉子傳遞過來的磁場，以永久磁鐵為例，其磁通密度Bm即便不如矽鋼片，但往往也是1~1.5T的水準，那差異的幅度就大幅下降，靴部就成為了必要的存在要素。也就是將上式的數學關係式的空氣磁通密度Ba改為永久磁鐵的磁通密度Bm值，就可求得收縮氣隙後的正確靴部總寬度尺寸。
再來則是需要決定靴部的深度尺寸，由於靴部造型類似梯形，如下圖所示，將靠近槽開口處的深度尺寸定義為D1，而連接齒部處的深度尺寸定義為D2。
靴部深度尺寸定義
須注意D1是位於槽開口處，為漆包線圈進入的位置，此處的矽鋼片設計往往需要利用導角來降低刮傷漆包線的機會，因此D1的尺寸還需要考慮到導角尺寸以及矽鋼片模具製作等因素。若要繞線的漆包線徑較大時則導角尺寸可等同於漆包線徑，但若線徑較細導致模具無法製作抑或是會導致模具壽命衰減，則將以模具製作建議的最小導角尺寸規劃。
若僅是考慮磁通需求時，則D1的深度尺寸相關公式如下列所示，將氣隙磁通密度Bm乘上其磁通路徑的截面尺寸後，再除以矽鋼片的磁通密度即可求得。但如上所述，若計算所得的數值過小時，則需以繞線的漆包線徑或是模具加工能力為主，而非直接採用計算結果。
靴部D1深度尺寸關係示
而D2的深度尺寸計算，還同時需要考慮到馬達齒部寬度Wt尺寸，將其數學關係式整理如下；須注意此為化簡整理完成的數學示，而其最初的計算邏輯則是先統計氣隙處所吸收到的磁通總量，再除以靴部的總寬度尺寸以求得靴部位置的真實磁通密度，最後再將齒部的磁通數據及尺寸納入考量，且由於靴部相較於齒部是左右岔開的，故需再除以2去分配磁通，即可求得D2的最小尺寸值。
靴部D2尺寸關係式
綜觀上述討論，其實矽鋼片的任何尺寸決定，往往與磁通量是相依的，因此只要確認目標區域的理想磁通密度後，也就能求得尺寸結果。這也是為何古典的馬達設計並不需要倚賴電腦軟體分析，僅依靠單純的數學計算就可以求得；但由於馬達內部的磁場還會隨著時間、位置及溫度等外在條件有所變動，考慮的因素越多時，採用人力計算就顯得十分不現實，這時電腦模擬軟體就能大幅增加產能，提高馬達設計效率。
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