馬達生產:直流馬達 ( I )

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本文將介紹直流馬達的生產製程,同樣是使用磁鐵的馬達類型,直流馬達則是將磁鐵部份作為定子,漆包線圈作為轉子,與永磁馬達結構完全顛倒。並且使用了機械式的換相機構,因此在生產工序上更為複雜;但得利於發展時期較早,自動化程度反而更高。

下圖為直流馬達的生產製程,其中黑色框的部份為材料,橘色框的部份為生產工序,藍色則為檢測工序,最終馬達產出為綠色框。圖中上側為轉子程序,下側則為定子程序。

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首先針對黑色匡,馬達材料的部份進行說明:

1. 矽鋼片:為馬達磁力載體,直流馬達大多僅在轉子部份使用矽鋼片。

2. 軸心:馬達動力輸出的機構件,需注意軸心的剛性是否能勝任的馬達輸出轉矩大小,若不足則會造成軸心變形或斷裂。

3. 絕緣材料:由於矽鋼片為導電材料,需與漆包線有一層絕緣保護,避免馬達漏電。直流馬達內常使用的絕緣材料分為兩類,一種是直接採用環氧樹脂包裹矽鋼片;另一種則是多件式的包裹法,包括塑膠的上下端蓋及槽紙。

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4. 整流子:直流馬達機械式換向結構的材料,由銅材及電木所組成。需將馬達漆包線圈與整流子連接,以利到馬達運轉換相;因此整流子下方會有一掛勾,讓漆包線圈可以順利掛接。

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5. 漆包線:為馬達中的電能載體,需在矽鋼片上捲繞為圓圈型狀。

6. 槽紙:此處又稱為槽楔片,與絕緣處理的槽紙不同,其目的是要避免轉子在旋轉的過程中,離心力導致漆包線圈向外飛離,因此使用槽楔片塞住槽開口。然隨著繞線能力的強化,漆包線圈本身的緊實度提高後,此工序也就逐漸取消。

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7. 凡立水:一種透明漆,大多用於馬達漆包線圈的固化,避免線圈受到羅倫茲力的作用,進而產生損壞。此外,還有些許協助漆包線圈散熱的額外效果。

8. 外殼:此為馬達的外殼,為兩件或是三件式的組合件;其主要功能是保護馬達,在直流馬達中,還需兼負傳導磁力的作用。

9. 磁鐵:為直流馬達的磁力提供材料,但由於磁鐵是固定於外殼上,殼件的磁通能力不如矽鋼片,容易導致磁力傳遞的損耗。

10. 黏劑:由於磁鐵的機械強度較低,因此組裝的方式大多採用膠合。

11. 軸承:為定子及轉子間的結合件,使旋轉的機構能與固定的機構緊密結合。

12. 碳刷架:安裝碳刷的結構,其中會包括三個部份,絕緣材料、導電材料及彈性機構。絕緣材料是避免電源漏至殼件處,導電材料是要與電源相接,彈性機構是要將碳刷貼緊整流子,以利電能傳輸。

13. 碳刷:由碳及黏著劑所組成的材料,為定、轉子間的電能傳輸元件,屬於耗材,有明確的壽命限制,因此往往會設計成可更替的機構。

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重點整理:
直流馬達的致命傷就在碳刷上。

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