馬達設計:集中繞法與槽極配 ( II )

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

上一篇說明了對應槽極配後,繞線法則的均分磁場電氣角的概念,本文將針對滿足規則後,基於特定條件而採用不同繞線規則的影響;本此將改採用8極12齒的配置,以展示不同案例作為參考。

同樣優先計算齒均分電氣角度,即可獲得(180*8)/12=120度,將其乘上對應齒數後列表如下,並將其超過360度的部分化簡整理。

每齒對應之電氣角度

每齒對應之電氣角度

同樣為三相馬達,因此各相間距需要均分間距為120度角;此時從列表中就可以看到很完美的電氣角比例配置,可以很直覺地將1、4、7、10繞為同一相,其對應的電器角皆為0度;2、5、8、11為第二相,電氣角皆為120度;最後3、6、9、12同相,電氣角度都為240度。再將其繪製成向量關係圖,每齒的對應長度為10,角度則為對應的電氣角,最終結果如下圖所示,各相間距滿足120度的均衡法則之外,單相線段合成的總長度為40,恰好為4線段的總和,因此其繞線因素為1,代表此一繞法的漆包線圈毫無浪費之處,繞多少圈就能對應生產多少的磁場;這也是8極12齒的槽極配設計隨處可見的原因之一,不需要擔心額外的損耗。

三相線圈磁場向量圖

三相線圈磁場向量圖

然而繞線規則並非唯一,由於1齒繞完後需要橫跨三齒才能到4的位置,若想省略跨槽的動作,1齒繞完後直接改繞2齒,之後接3及4齒,務求將生產時間減至最低,就會整理出下表所示的繞線方法。

減少工時的繞線辦法所對應的每齒電氣角

減少工時的繞線辦法所對應的每齒電氣角

此時可以發現,其電氣角的結合開始顯得不完美,甚至無法確認是否三相有滿足120度的間距。但若從第一相的1、2、3、4齒來看,其實1跟4的電氣角仍然維持0度角,不需要擔憂其角度產生偏差,而2雖然標示為300度,但等同於-60度,剛好與3的60度可以相抵銷,故可判斷第一相仍會維持在0度電氣角位置;同理第二及第三相亦是如此。將其磁場向量圖同樣繪出,如下圖所示,則可以發現確實每相的間距仍舊維持120度,但單相的向量總長度縮減至30而已,代表其繞線係數降為30/40=0.75,相當於有25%的漆包線圈所產生的磁場是沒有作用的,也就是假設總共繞了100圈的情況下,有25圈的是在做白工。

減少工時繞法的三相向量圖

減少工時繞法的三相向量圖

由上述可證明,滿足了均衡磁場的原則下,其實可保有繞線變化的調整彈性,但會改變繞線因素值,導致部分漆包線圈所生成的磁場缺乏實際效用。因此一般馬達設計軟體為了求得最高效率,所提供的繞線順序皆為繞線因素最高的,而不會展現其它的繞線可能性。

藉由文章中的兩個實際案例比較,可以觀察到同樣是12齒的情況下,採用8極跟14極的磁鐵會導致繞線因素的最大值產生變化,14極僅能達到0.966,而8極卻是完美的1;也就是說槽極配的選擇,會對馬達特性產生直接的影響,在設計時需要一併評估在內。


重點整理:

馬達的原則是簡單的,設計卻是細節一大堆。


#可擔任業界顧問、講師

#個人經營歡迎贊助


馬達製造的專家-路昌工業

電動生活體驗-哿暢機電

電機產業的專業代工生產廠-富竹企業社


馬達技術傳承計畫

想要馬達的技術嗎?想要的話可以全部給你,去找吧!

我把所有的知識都放在那裡了。


留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
馬達技術傳承計畫
293會員
290內容數
歡迎贊助或是多點廣告,謝謝 可擔任業界顧問、講師
2025/03/17
最近遇到較多客戶在詢問採用內轉子馬達較為適當,抑或是外轉子馬達才是最優解的問題,雖然筆者在過往的文章內有約略介紹到內、外轉馬達各自的優缺點,但並沒有使用數理性的解析,僅作了些主觀的文字描述而已,因此才想要另行文章來補足內、外轉子馬達差異的理論基礎,以利馬達設計時的選擇參考依據。 首先,比較上要有個
Thumbnail
2025/03/17
最近遇到較多客戶在詢問採用內轉子馬達較為適當,抑或是外轉子馬達才是最優解的問題,雖然筆者在過往的文章內有約略介紹到內、外轉馬達各自的優缺點,但並沒有使用數理性的解析,僅作了些主觀的文字描述而已,因此才想要另行文章來補足內、外轉子馬達差異的理論基礎,以利馬達設計時的選擇參考依據。 首先,比較上要有個
Thumbnail
2025/02/26
主要是廠商在詢問,現有的一顆標準規格馬達,其數據資料也已然量測完成,然而客戶有額外想要的轉速目標,希望能針對特定轉速產出對應的特性曲線圖,讓客戶做為評估參考。 當筆者聽到這需求時,其實優先想到的是限制條件,也就是必須在不改變馬達外觀尺寸的前提之下,僅能使用變動繞線條件以及磁鐵強弱的技巧來調變馬達轉
Thumbnail
2025/02/26
主要是廠商在詢問,現有的一顆標準規格馬達,其數據資料也已然量測完成,然而客戶有額外想要的轉速目標,希望能針對特定轉速產出對應的特性曲線圖,讓客戶做為評估參考。 當筆者聽到這需求時,其實優先想到的是限制條件,也就是必須在不改變馬達外觀尺寸的前提之下,僅能使用變動繞線條件以及磁鐵強弱的技巧來調變馬達轉
Thumbnail
2025/01/16
本文是要詳細介紹面對不同槽極配的馬達時,集中繞(Connected Winding)的繞線方法會有甚麼變化;其中包括了繞線的順序規則改動、每槽對應的順時針或是逆時針的繞向法則以及不同繞法對於繞線因素的衰減比例關係計算。倘若繞線順序或是方向錯誤時,輕則是繞線因素(Winding Factor)偏低,影
Thumbnail
2025/01/16
本文是要詳細介紹面對不同槽極配的馬達時,集中繞(Connected Winding)的繞線方法會有甚麼變化;其中包括了繞線的順序規則改動、每槽對應的順時針或是逆時針的繞向法則以及不同繞法對於繞線因素的衰減比例關係計算。倘若繞線順序或是方向錯誤時,輕則是繞線因素(Winding Factor)偏低,影
Thumbnail
看更多
你可能也想看
Thumbnail
創作者營運專員/經理(Operations Specialist/Manager)將負責對平台成長及收入至關重要的 Partnership 夥伴創作者開發及營運。你將發揮對知識與內容變現、影響力變現的精準判斷力,找到你心中的潛力新星或有聲量的中大型創作者加入 vocus。
Thumbnail
創作者營運專員/經理(Operations Specialist/Manager)將負責對平台成長及收入至關重要的 Partnership 夥伴創作者開發及營運。你將發揮對知識與內容變現、影響力變現的精準判斷力,找到你心中的潛力新星或有聲量的中大型創作者加入 vocus。
Thumbnail
上一篇說明了對應槽極配後,繞線法則的均分磁場電氣角的概念,本文將針對滿足規則後,基於特定條件而採用不同繞線規則的影響;本此將改採用8極12齒的配置,以展示不同案例作為參考。 同樣優先計算齒均分電氣角度,即可獲得(180*8)/12=120度,將其乘上對應齒數後列表如下,並將其超過360度的部分化簡
Thumbnail
上一篇說明了對應槽極配後,繞線法則的均分磁場電氣角的概念,本文將針對滿足規則後,基於特定條件而採用不同繞線規則的影響;本此將改採用8極12齒的配置,以展示不同案例作為參考。 同樣優先計算齒均分電氣角度,即可獲得(180*8)/12=120度,將其乘上對應齒數後列表如下,並將其超過360度的部分化簡
Thumbnail
本文是要詳細介紹面對不同槽極配的馬達時,集中繞(Connected Winding)的繞線方法會有甚麼變化;其中包括了繞線的順序規則改動、每槽對應的順時針或是逆時針的繞向法則以及不同繞法對於繞線因素的衰減比例關係計算。倘若繞線順序或是方向錯誤時,輕則是繞線因素(Winding Factor)偏低,影
Thumbnail
本文是要詳細介紹面對不同槽極配的馬達時,集中繞(Connected Winding)的繞線方法會有甚麼變化;其中包括了繞線的順序規則改動、每槽對應的順時針或是逆時針的繞向法則以及不同繞法對於繞線因素的衰減比例關係計算。倘若繞線順序或是方向錯誤時,輕則是繞線因素(Winding Factor)偏低,影
Thumbnail
內轉子馬達的定子繞線加工,雖以馬達設計觀點理當如出一轍,皆屬槽開口向內之定子設計;然就馬達製造領域而言,卻還得再進一步分類。首先是集中繞與分佈繞的繞法差異,會將對應的馬達生產機台分為針嘴式與入線式兩種類型,本文將以集中繞針嘴式無刷馬達製造工藝介紹說明為主。 以針嘴式稱呼此馬達製程,顧名思義就是在定
Thumbnail
內轉子馬達的定子繞線加工,雖以馬達設計觀點理當如出一轍,皆屬槽開口向內之定子設計;然就馬達製造領域而言,卻還得再進一步分類。首先是集中繞與分佈繞的繞法差異,會將對應的馬達生產機台分為針嘴式與入線式兩種類型,本文將以集中繞針嘴式無刷馬達製造工藝介紹說明為主。 以針嘴式稱呼此馬達製程,顧名思義就是在定
Thumbnail
不同於無刷馬達擁有較多的極數可能性,其他類型的馬達大多採用2極、4極為主,甚至鮮少達到6極的規格設計,有刷馬達的情況亦是相同。除了從馬達設計的觀點來看,越高速運轉的馬達,其極數配置應當越少,方可避免過多的鐵損產生之外,有刷馬達當遇到多極需求時,還有個槽滿率下降的困擾,會導致馬達效率降低。 以下圖為
Thumbnail
不同於無刷馬達擁有較多的極數可能性,其他類型的馬達大多採用2極、4極為主,甚至鮮少達到6極的規格設計,有刷馬達的情況亦是相同。除了從馬達設計的觀點來看,越高速運轉的馬達,其極數配置應當越少,方可避免過多的鐵損產生之外,有刷馬達當遇到多極需求時,還有個槽滿率下降的困擾,會導致馬達效率降低。 以下圖為
Thumbnail
解決了馬達設計上的難題,下一步就是馬達生產上的困擾,以下分為不同的部分一一說明之。 一、繞法變化 平角線若採用傳統馬達繞線法,首先會遇到進出口線的空間問題,導致平角線無法使用傳統馬達線圈的堆疊方式;如下圖所示,會有起繞線堆疊在線圈最內側,需要有額外的空間讓線材跑出來,但平角線缺乏任意成形的自由度
Thumbnail
解決了馬達設計上的難題,下一步就是馬達生產上的困擾,以下分為不同的部分一一說明之。 一、繞法變化 平角線若採用傳統馬達繞線法,首先會遇到進出口線的空間問題,導致平角線無法使用傳統馬達線圈的堆疊方式;如下圖所示,會有起繞線堆疊在線圈最內側,需要有額外的空間讓線材跑出來,但平角線缺乏任意成形的自由度
Thumbnail
本文將介紹馬達繞線時,如何等效換算線徑與並聯股數的關係式。主要是當單條粗線不好捲繞時,可更改為多條細線來進行作業,此時加工繞線的難度就會降低;但這主要針對人力繞線為主,機台繞線則可不受此限制,只要機台力量足夠即可。如下圖中,左側採用4條細線來代替右側的單條粗線。 在馬達設計的領域裡,當定、轉子已經由
Thumbnail
本文將介紹馬達繞線時,如何等效換算線徑與並聯股數的關係式。主要是當單條粗線不好捲繞時,可更改為多條細線來進行作業,此時加工繞線的難度就會降低;但這主要針對人力繞線為主,機台繞線則可不受此限制,只要機台力量足夠即可。如下圖中,左側採用4條細線來代替右側的單條粗線。 在馬達設計的領域裡,當定、轉子已經由
Thumbnail
本文針對不同繞法進行基本介紹,包括集中繞、分佈繞、疊繞、同心繞、波繞來進行說明。 重點整理: 馬達繞法的演進,比較基於生產,而非設計。 馬達顧問服務
Thumbnail
本文針對不同繞法進行基本介紹,包括集中繞、分佈繞、疊繞、同心繞、波繞來進行說明。 重點整理: 馬達繞法的演進,比較基於生產,而非設計。 馬達顧問服務
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News