馬達設計：漆包線 ( III )

本文來探討細線對於馬達特性的影響。

其實身為一位馬達設計者，腦中應該就不會有細線的選項，這點可以由最基本的馬達轉矩公式就可一窺其原因；其中跟馬達漆包線圈有直接關聯的參數僅有圈數(N)，這代表圈數越多，則轉矩就越大。而另一個間接會影響到的參數為電流(I)，主要是歐姆定律告知我們，在固定輸入電壓(V)的情況下，線圈上的電阻(R)會抑制電流(I)的大小；這就表示了漆包線圈的電阻值越小越好，因此漆包線徑是越粗越好。

然而理想是豐滿的，現實是骨感的。在有限的槽空間內，不可能無窮的加大漆包線徑，這就導致細線的選項開始浮出，是個不得以而為之的結果。但細線造成的後續影響，其實遠比馬達設計者認知的嚴重許多，主要是槽滿率的大幅下降。在上一篇中已經提到漆包細線因為絕緣層的比例關係，造成真實槽滿率的下降；但細線造成的影響還有排列不整齊的發生率，由下圖中可以發現，在單條粗線的情況，線條往往較有機會整齊的排列於馬達矽鋼片槽內，進而求得最大槽滿率的比例；但到細線的排列時，可以發現初期的排列還是十分整齊的，但到了某一階段後，就會開以凌亂，造成槽滿率大幅下降，產生需多空洞的區域。

這種排列不整齊造成的因素，其基本的原理說明可以參考前文，簡單的算法就是漆包線的累積公差達到線徑的一半時，就會開始增加排線不整齊的發生率。而這種尺寸公差是必然的存在，可以查閱漆包線廠商提供的尺寸表中，就有明確的標示不同線徑時所對應的允許公差範圍，其數值比例都相當的小，因此一般情況下往往將其忽略不計，但這就是造成馬達設計者對於槽滿率的預期，產生明顯的落差。

我們以細線徑0.1以及粗線徑1.0來相比較，可使用下列簡單的公式求得其開始不整齊的圈數(NR)，其中漆包線徑為(WD)，漆包線的生產公差為(WA)。則計算後可以求得細線徑0.1其不整齊圈數為6.25圈，也就是代表每當繞線圈數累積到6.25圈時，就有可能導致線圈排列不整齊；而粗線徑1.0的不整齊圈數為16.67圈才有可能導致線圈排列不整齊。這兩者的比例差了2.67倍，而且細線往往也代表著更多的圈數，如粗線徑1.0繞10圈的空間內，改為細線徑0.1的話，則可以繞高達100圈的可能，但如此一來混亂的可能性更是大幅地增加了。

以上述的例子中，粗線徑1.0繞10圈，但其不整齊的圈數要達到16.67圈，代表粗線徑1.0根本沒有排列不整齊的機會。然而，同樣的空間內，細線徑0.1則是可以繞到100圈，但每6.25圈就會遇到排列不整齊的機會，代表總共會遇到16次的風險，因此兩者間的真實槽滿率，當然大相逕庭。

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