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。
以下圖為例,左側為2極的有刷馬達轉子,可以明顯觀察到線圈並未完全塞滿;而右側是個4極的轉子,漆包線圈可謂是填得紮紮實實。但這一切僅是視覺感官上的誤會,實際用空間面積計算兩者的槽滿率,左側2極轉子可達到37%,而右側4極轉子僅剩28%;這不足的槽滿率差異,才是馬達廠用盡一切方法,將線圈擠進4極轉子的原因,故其看起來更為飽滿。
造成槽滿率差異的原因是在於2極的端部線圈可以利用轉子軛部空間,獲得比較充足的空間配置;一旦隨者極數的增加,端部線圈的位置會向外側偏移到槽空間處,先繞完成的線圈會限縮了後續可繞線的槽空間。
下圖的左方為2極繞線的路徑,可以看到2極路徑是偏向中心處,會優先落腳於矽鋼片的軛部空間,直到圈數增加獲釋後繞線圈持續堆疊之後,才逐漸影響到後方的槽空間;也由於終究是會造成阻礙,即便是2極的配置,槽滿率仍舊不高。下圖的右方是4極繞線路徑,由於線圈跨距變短了,一開始的端部線圈位置就直接落在其它槽之上,影響了後續線圈的空間,想當然耳槽滿率的下降程度會遠大於2極的繞線結果。
這種可謂是先天不良的自然條件,還真的只能依靠後天努力來補足;想要完成多極轉子繞線,最重要的工作是"整形"。現今馬達廠採用的解決方案,大多是繞完一層線圈後,將轉子取下,把偏向外側的線圈,向內推擠整形以讓出後續繞線的空間,才能再次捲繞第二層線圈;如此反覆作業,直到完工。由於生產工序大幅增加,工時及不良率都也隨之提升,因此廠商也是叫苦連天,久而久之就對多極的轉子代工製作興趣缺缺。
然而就馬達觀點來看,高速的應用確實理當採用2極的設計,反之低速的使用場合,倘若馬達無法直接增加極數,降低工作轉速,增加輸出轉矩,就必須額外加裝減速齒輪,以符合應用情境。這就導致市場機制上是有多極馬達的需求,然配套的生產工藝無法跟上,必須藉由額外的機構協助,綜觀而言是增加了費用、空間及故障機率,顯然是不得已而為之的解決方案。若能改善多極轉子的生產製程,讓各類馬達皆具多極的選擇性,對於終端產品的應用才會更為友善。
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