2024-06-18|閱讀時間 ‧ 約 24 分鐘

馬達設計小工具:線徑轉換 ( I )

本文是針對馬達繞線時,想要依本身的生產能力調整漆包線徑粗度時,會使用到的轉換計算進行介紹及說明。

實際量產時往往將多條細線並繞的馬達,改由單條粗線採用機台繞線,較為省時;但開發階段,並無設備協助,僅能採用人工繞線打樣時,則會調整為多條細線並聯的模式才能順利工作,這類不同情境下的線徑變化,三不五時就會遇到,就會需要線徑轉換的計算。

這類常用的轉換計算,筆者習慣將其整理為excel作為小工具,方便臨時運用,也分享給大家;提供檔案連結如下,請自行取用:

線徑轉換

詳細說明其計算方法,首先針對多條細線並聯要改為單條粗線的情況。excel的表格陳列如下,使用者僅需要填寫原馬達的設計線徑以及並聯數,程式會自動計算原馬達設計的有效導體面積,以及對應更改的單條粗線直徑。

細線並繞改單條粗線

其計算的順序就是利用原馬達設計的線徑及並聯數,算出有效導體面積後,再利用面積值,求得新的圓直徑,就變成了單條粗線的線徑。若以計算方程式來看,A為有效導體面積,是需要使用原線徑Dold及並聯數P,加上圓形面積的計算公式就可以求得面積。之後再將面積反向導入圓形面積計算公式,即可求得新的圓形直徑Dnew值。

由上述可知,線徑轉換主要就是利用圓形面積,再多加了並聯數P這一參數值;若將並聯數P放置於求得圓形直徑處,就轉變為單條粗線改為多條細線並聯的方程式。下列為單條粗線改為多條細線並繞的計算工具,使用者此時僅需要填寫單條粗線的直徑,程式就會自動計算有效導體面積;之後再填入想要採用的並聯數量,即可求得單條細線的直徑。

單條粗線改為多條細線並繞

其數學演算方程式如下,將原本的單條粗線直徑Dold使用圓形面積公式求得有效導體面積A值,之後再次反向利用圓形面積公式,但在分母處加入了並聯數P,即可計算出並聯後的單條線直徑Dnew值。由於並聯數P是在分母,因此可以有個直覺的認知,並聯數越多則使用的漆包線徑就會越細。

若將並聯數P直接導入圓形面積公式,則可進行任意並聯數的變化,如下圖所示,使用者可填入原馬達設計所使用的線徑及並聯數,程式會自動計算出得有效導體面積,後續在更改想要變動的並聯數量,就可以求得新的漆包線徑。綜合上述可知,當更改的並聯數比原本的並聯數多時,漆包線徑就會變細;反之當更改的並聯數較少時,線徑就會變粗。

更改並聯數

其數學計算式如下,除了線徑D有新舊之分外,並聯數P也有了新舊的差別。首先利用原本的線徑Dold以及並聯數Pold值,搭配圓形面積計算公式求得有效導體面積A值,再反向計算並利用新的並聯數Pnew值,求得新圓形直徑Dnew值,就是漆包線徑。

其實將並聯數P導入圓形面積公式就可以完全取代線徑轉換的計算,僅區將並聯數代入1,就會變成單條粗線的意思,但使用上較不直觀,因此筆者仍將其分三個程式計算工具,提供給大家使用。檔案連結如下,請自行取用:

線徑轉換

重點整理:

其實只是圓形面積公式的靈活運用而已。

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