馬達設計:漆包線徑的影響 ( I )

更新 發佈閱讀 5 分鐘

一般而言,筆者只有想要解決馬達過熱的問題時,才會想要加粗漆包線徑,甚至絕大部份的情況,考慮更多的是能否採用更細的漆包線徑,畢竟更細的漆包線代表更低的成本以及更為容易的生產條件。因此當客戶詢問,是否能藉由增加漆包線徑來提高馬達功率時,第一直覺是沒用;不過實際上還是略有優化,只是對筆者而言,這是一種付出的太多得到太少的方法,所以並不推薦。

首先來考慮第一階段,為何對馬達輸出功率一點影響都沒有,可參考馬達輸入功率的計算公式如下,Pout就是馬達輸出功率,T代表馬達轉矩,ω則是馬達旋轉時的角速度,而B為馬達內部的磁場強度,I是工作電流,L即為馬達積厚,D係馬達轉子直徑,N指得是馬達繞線圈數,Sin(δ)表示馬達內部磁場與電場的作用角度。

raw-image

由上式可見,沒有任何一個項式與漆包線的粗細有關係,最接近的也僅是N項代表著馬達繞線圈數的多寡;由此可以判斷,當漆包線徑加粗的情況下,能繞進馬達槽內的圈數N會變小,進而造成馬達輸出功率變低的反效果,一昧地加粗漆包線徑只會得不償失。

由此可知,客戶的漆包線徑加粗,應當有一個前提但書,必須是在繞線圈數不改變的條件下,盡可能地加粗漆包線徑;此刻就可以從另一個角度來看馬達輸出功率,從損失的觀點來判斷,如下式所式,Pin代表馬達輸入功率,Ploss為馬達損失功率,V是工作電壓,而Pc則是馬達導通損失,Ph係磁滯損,Pe表示渦流損,Pa即為雜散損,Pm表示機械損。

raw-image

採用這種由輸入功率減去各種馬達內部損失,以求得輸出功率的觀點來看時,細解Pc這項馬達導通損失時,就會發現與漆包線徑的粗細有關聯了。將導通損的計算公式展開如下,其中Rc代表著漆包線圈的電阻值,而電阻值的大小除了受到銅料的物理特性電阻率ρ影響之外,再來要看漆包線的總長度Lc,越長則電阻值越高,但可以注意到漆包線的截面積Ac是分母項,代表面積越大反而電阻會越小,最終導入圓面積求解後可以更直觀的發現,漆包線徑越粗不僅僅是降低電阻值,甚至影響的比例是平方倍。

raw-image

由此可以得到一條有趣的規格,略為加粗漆包線就可以大幅度的降低電阻值,進而使得馬達導通銅損下降,最終使得馬達輸出功率增加;代表客戶的想法是正確的,但為何筆者反而不認為這是條正確的道路。

主要受到比例尺的關係,假設100W的輸入功率,而馬達效率為90%,代表輸出功率為90W的同時,也表示了此時有10W的損失功率;而這10W的損失當中還要在分為導通銅損、鐵損、機械損,假設銅損一項就占比70%好了,那就是7W的銅損可以藉由增加漆包線徑來降低電阻,達到減少損失的效果;即便認定優化效果十分良好,高達50%的銅損因此消失,代表著銅損降至3.5W,意味著輸出功率會從90W提升到93.5W,馬達效率從90%提升至93.5%。

藉由上述的案例分析可以證明,藉由提高漆包線徑粗度來達到馬達輸出功率增加的成果確實是存在的,但偏偏那個比例讓筆者覺得意義不大,所以不會優先考慮加粗漆包線徑的做法;即便是電動車馬達,採用了最為極端的平角線方案,來增加漆包線面積降低導通銅損,其馬達整體效率也就大約提升個2%,從94%增加至96%。而加粗的漆包線徑不僅是材料成本增加,連生產的難度也拉高,導致整體經濟效益其實並不高,也就是俗稱的CP值太低,因此筆者並不會為了輸出功率增加,而考慮增加漆包線徑的設計方案。

甚至客戶的期待就更不是增加個3.5W的目標值,可能是期望馬達輸出功率從90W提升到120W這樣的期待,那顯然跟降低銅損是沒甚麼關係的,即便銅損值達到0,也不會有那效果,終究是得馬達重新設計才能達到。

重點整理:

馬達的世界,牽一髮而動全身,重點是找到最有CP值的作法。


#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
馬達技術傳承計畫
316會員
383內容數
歡迎贊助或是多點廣告,謝謝 可擔任業界顧問、講師
2025/05/20
前一版本,筆者設計使用者需要填寫5組不同狀態的數據資料後,才能演算出整份永磁馬達特性曲線的圖表。然而人畢竟是偷懶的動物,有時連筆者都懶得量到5筆數據,而又知道實際上透過簡單的線性方程式,使用兩點的數據,就能求得永磁馬達特性數據,因此產生了這篇文章,適合極致懶惰的情況下使用。檔案連結如下,請自行取用:
Thumbnail
2025/05/20
前一版本,筆者設計使用者需要填寫5組不同狀態的數據資料後,才能演算出整份永磁馬達特性曲線的圖表。然而人畢竟是偷懶的動物,有時連筆者都懶得量到5筆數據,而又知道實際上透過簡單的線性方程式,使用兩點的數據,就能求得永磁馬達特性數據,因此產生了這篇文章,適合極致懶惰的情況下使用。檔案連結如下,請自行取用:
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
2025/03/17
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
看更多
你可能也想看
Thumbnail
在 vocus 與你一起探索內容、發掘靈感的路上,我們又將啟動新的冒險——vocus App 正式推出! 現在起,你可以在 iOS App Store 下載全新上架的 vocus App。 無論是在通勤路上、日常空檔,或一天結束後的放鬆時刻,都能自在沈浸在內容宇宙中。
Thumbnail
在 vocus 與你一起探索內容、發掘靈感的路上,我們又將啟動新的冒險——vocus App 正式推出! 現在起,你可以在 iOS App Store 下載全新上架的 vocus App。 無論是在通勤路上、日常空檔,或一天結束後的放鬆時刻,都能自在沈浸在內容宇宙中。
Thumbnail
vocus 慶祝推出 App,舉辦 2026 全站慶。推出精選內容與數位商品折扣,訂單免費與紅包抽獎、新註冊會員專屬活動、Boba Boost 贊助抽紅包,以及全站徵文,並邀請你一起來回顧過去的一年, vocus 與創作者共同留下了哪些精彩創作。
Thumbnail
vocus 慶祝推出 App,舉辦 2026 全站慶。推出精選內容與數位商品折扣,訂單免費與紅包抽獎、新註冊會員專屬活動、Boba Boost 贊助抽紅包,以及全站徵文,並邀請你一起來回顧過去的一年, vocus 與創作者共同留下了哪些精彩創作。
Thumbnail
重新裝潢的工廠以工業風格為主,將公司形象定位為信賴、服務、確實的陽剛形象,採用剛強的水泥灰色基調,搭配金色使得整體有層次感。優質的油漆工程專家可以幫助你實現工業風格的裝潢效果,塗料的視覺立體和觸摸感完美結合,帶來奢華感和立體效果。
Thumbnail
重新裝潢的工廠以工業風格為主,將公司形象定位為信賴、服務、確實的陽剛形象,採用剛強的水泥灰色基調,搭配金色使得整體有層次感。優質的油漆工程專家可以幫助你實現工業風格的裝潢效果,塗料的視覺立體和觸摸感完美結合,帶來奢華感和立體效果。
Thumbnail
漆工藝作為一門純天然的傳統手工藝,在材料來源產地不固定、採收品質不固定、資材保存條件及時間不能確定、一年四季施作環境變化等各種不確定條件下,就很容易遇到一些莫名奇妙的問題,奇妙的點在於有時候沒問題而有時候出問題,而且還不一定知道原因,這邊紀錄我遇上的問題,阻止一些麻煩發生。
Thumbnail
漆工藝作為一門純天然的傳統手工藝,在材料來源產地不固定、採收品質不固定、資材保存條件及時間不能確定、一年四季施作環境變化等各種不確定條件下,就很容易遇到一些莫名奇妙的問題,奇妙的點在於有時候沒問題而有時候出問題,而且還不一定知道原因,這邊紀錄我遇上的問題,阻止一些麻煩發生。
Thumbnail
裝潢柱、牆、樑裝潢後形成的零碎空間別浪費......?
Thumbnail
裝潢柱、牆、樑裝潢後形成的零碎空間別浪費......?
Thumbnail
燭光......LED 燈形成的舒適感各有不同。能否正確使用「光」,則落差甚大......
Thumbnail
燭光......LED 燈形成的舒適感各有不同。能否正確使用「光」,則落差甚大......
Thumbnail
射手之箭讓你從閱讀與回答中,獲得更多......
Thumbnail
射手之箭讓你從閱讀與回答中,獲得更多......
Thumbnail
裝修時基礎工程的錢最不能省!更新老屋的各種老化問題,除了增加舒適度,也是為居住者及鄰居們保障了安全!
Thumbnail
裝修時基礎工程的錢最不能省!更新老屋的各種老化問題,除了增加舒適度,也是為居住者及鄰居們保障了安全!
Thumbnail
瞭解電線套管的作用和重要性,包括使用電線套管的原因、不同種類的電線套管及使用時需要注意的事項。
Thumbnail
瞭解電線套管的作用和重要性,包括使用電線套管的原因、不同種類的電線套管及使用時需要注意的事項。
Thumbnail
讓整體室內空間視覺上更寬敞是許多室內設計師功力的展現,因此規劃客廳設計時,經常強調通透感,採光佳的設計方法,除了天花板的延伸,電視牆的位置,燈光的佈置之外,沙發背牆設計也十分重要。 另外,對軟裝設計較有興趣的業主對沙發的顏色、樣式、品牌有自己獨愛的偏好,將客廳的傢俱王者——「沙發」呈現其價值氛圍,
Thumbnail
讓整體室內空間視覺上更寬敞是許多室內設計師功力的展現,因此規劃客廳設計時,經常強調通透感,採光佳的設計方法,除了天花板的延伸,電視牆的位置,燈光的佈置之外,沙發背牆設計也十分重要。 另外,對軟裝設計較有興趣的業主對沙發的顏色、樣式、品牌有自己獨愛的偏好,將客廳的傢俱王者——「沙發」呈現其價值氛圍,
Thumbnail
一切如果都變了為何只剩下你為我不只如此?
Thumbnail
一切如果都變了為何只剩下你為我不只如此?
Thumbnail
冰箱容量不夠用時。你會買個較大的冰箱?還是為冰箱增建呢?
Thumbnail
冰箱容量不夠用時。你會買個較大的冰箱?還是為冰箱增建呢?
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