馬達生產：絕緣處理 ( I )

本文介紹幾種常見的馬達絕緣處理方法。

馬達作為電能與動能的轉換裝置，要確保電能完全進入漆包線圈當中，才能獲得預期的動能輸出。因此漆包線表面有一層絕緣漆膜，來防止電流外洩。剛出廠的漆包線圈，其絕緣耐壓測試可高達到4000V以上，代表漆包線本體的絕緣強度十分高。且透過絕緣漆的各種配方，讓漆包線產生很多種不同的規格，適用於不同的馬達需求。

漆包線的絕緣漆是使用塗佈上漆的工藝製作而成；筆者曾經參觀過大亞電線電纜的漆包線產線，得知漆包線表層的絕緣漆，重覆塗佈高達11次，以確保漆包線絕緣品質良好。但在法規上是允許一米距離內最多可存在3氣孔，代表難免有漏網之魚。且漆包線在馬達繞線的過程中，會經過金屬模治具，導致漆包線受力變形或受損，都會降低漆包線的絕緣耐壓強度。

馬達矽鋼片為金屬材料，不僅是導磁能力強，導電效果也好。矽鋼片為了降低鐵損採用薄片設計，端面類似金屬剃刀一般，漆包線若直接接觸，則絕緣漆膜會受損，甚至導致漆包線斷裂。因此除了漆包線本身具備的絕緣能力外，矽鋼片也要同時進行絕緣處理，避免電流順著漆包線的破損處流到矽鋼片上，等於作了雙層絕緣保護。

常用的矽鋼片絕緣方式，有三種，分別為青土、槽紙、塑膠架。

青土：
青土、青粉都是常見的口語名稱，但其實它是環氧樹脂(Epoxy)。主要用在低壓(50V以下)的直流馬達當中，因其耐壓的強度不足，約為600V。筆者層經最高測到800V，但顯然無法達到1000V以上；但其絕緣強度主要依靠青土厚度，過厚的青土會影響馬達繞線的槽滿率，因此對馬達設計者而言，青土並非好的絕緣處理辦法。不僅是耐壓強度較弱，其機械強度也不足，繞線時無法使用太大的張力，青土會受力凹陷、破裂，造成耐壓不良的情況。且對環境污染、人體有害、回收處理難度高等因素，是被歐盟所禁止的製程。

槽紙：
槽紙、絕緣紙都是常見的稱呼，雖然使用紙這名稱，但僅在早前是真的使用紙材製作，目前大多為高分子材料。有不同的材質選擇，對應的絕緣強度、厚度及成型能力都有差異；目前常用的為厚度0.18mm，就可達到絕緣耐壓2000V以上。但由於槽紙無完全的包裹，如圖中所示，上下兩端屬於裸空的狀態，因此要依照各國法規，拉出一段較長的爬電距離，導致端部線圈拉高。但拉高的線圈部份，屬於無效端部繞組，會增加馬達銅損，需注意端部線圈與槽內線圈的比例關係。

塑膠架：
將矽鋼片完全包裹，無上下端部的裸露問題，為目前最常見的絕緣作法。但其厚度會依不同的塑膠料，有對應的法規厚度條件，目前常見的法規厚度為0.7mm起跳，較槽紙厚多了。

有趣的是，即便已經依照法規條件，做了兩層的絕緣處理，馬達還是需要具備接地措施，代表馬達仍是有漏電的可能性。但僅僅是可能性? 事實上馬達一定會漏電，但這電其實就是渦流損，也就是受法拉第定律所感應生成的電流。所以使用馬達，該做的接地還是要做，就算廠商已經把馬達的絕緣做到100%，但這種感應生成的電流，是無法迴避的物理法則。

重點整理：
絕緣處理的方式，會影響馬達特性。
絕緣處理，需依照法令規定執行。
接地很重要。

#可擔任業界顧問、講師

#個人經營歡迎贊助