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自融性漆包線使用特性簡介

前言：

    凡立水為漆包線圈固定最常使用之黏著劑，然其使用上極為費時且麻煩，需先滴著或浸泡凡立水後，再經由長時間之烘烤或曝曬方可固定成型。凡立水亦十分容易造成廠內環境不佳，導致惡臭及汙染等；若任其揮發於密閉空間中，待達到一定濃度後，具自燃之高危險性。傳統凡立水所採用之溶劑成份並不符合國際環保規範，被國際間禁止使用；目前雖已有符合法規之環保型凡立水，但使用上的不便性依然存在，且價格較為昂貴。為改善凡立水使用上的種種困擾，可選擇自融性漆包線，做為漆包線圈固定用之素材。

一、自融性漆包線之選擇

    由圖一可知，自融性漆包線具有三層結構，分別為銅導體層、絕緣層與自融膠層，較傳統漆包線多了一層披附物。故於線種的選擇上，可約略分為兩類，各有其優缺點及需注意事項如下。 

1.11.1 總外徑固定

 如圖一所示，維持相同的總漆包線外徑，則可在不影響馬達槽滿率之條件下，採用自融性漆包線；然需注意漆包線間的層間絕緣效果，可能受到絕緣層變薄而有所降低，需於自融膠層與絕緣層厚度間做取捨。若捲繞圈數多時，則自融膠層可較薄，其總合之黏膠量足以固定漆包線，且層間絕緣亦較佳；若捲繞圈數少，則反之，可考慮需採用下列第二種選擇。

圖一：總外徑相同之自融性漆包線比較圖 

1.21.2 絕緣層固定

  圖二之自融性漆包線係於原有絕緣厚度，再加上一層自融膠，則層間絕緣強度仍可維持相同水準。然總外徑增加，將導致槽滿率上升，而產生耐壓不良及生產困難等疑慮。在可固定漆包線之前題下，應盡量降低自融膠層厚度。

圖二：絕緣外徑相同之自融性漆包線比較 

二、黏著方式選擇

       自融性漆包線具有三種黏著方式可供選擇，分別為溶劑、通電及熱風；其中溶劑可視為化學作用，而通電及熱風則為加熱固定法。以下將各別討論之。 

2.1 溶劑式

       可採用之溶劑為甲醇或酒精，與自融膠層接觸後，產生化學變化而具黏著性，待風乾後即可固定。若將漆包線圈浸泡於溶劑中，則需注意時間掌控，若超時則黏著層會溶解於溶劑中；若浸泡時間太短，則僅表面具黏著效果。現行製作方式皆於繞線時，將自融性漆包線先沾上溶劑，再立即捲繞成型固定；此一製程可減少溶劑無必要之揮發量，並避免自融膠溶解於溶劑中。 

2.2 熱風式

       由外部提供熱源使自融性漆包線之自融膠達到溶點，產生黏著效果。此一方法十分單純，大多使用熱風槍或烤箱製程，將溫度設於溶點溫度進行烘烤即可。 

2.3 通電式

       此一方式仍係藉由高溫使自融膠產生黏性，與熱風式較不同的部份為熱源是由銅導體處直接產生；透過輸入電流產生的導通損轉換為熱能，使線圈溫度直接加熱，可用較少的能量達到相同溫升之效果。

三、通電式黏著使用技巧

     由上述可知，通電式乃是藉由輸入電壓，使線圈自行產生溫升效果；然而要輸入多大的電壓？何時會達到自融膠之溶點溫度？往往要經由反覆的實驗以獲得經驗結果。在此將介紹一種線圈溫度判斷方式，可藉由觀察電源供應器的電流變化，即可判斷漆包線是否已達到自融膠溶點溫度之技巧。

3.1 電阻值變化分析

       銅的絕對溫度為零下234.5度，意指此溫度時，銅導體之電阻值為零，再隨著溫度增加而電阻值依比例成長；說明銅導體電阻值與溫度間存在一線性關係，則可由此關係式推導銅導體溫升後之電阻值，其推導式(一)如下。

                         式(一)

其溫度單位皆為℃，電阻單位為Ω。藉由公式(一)可輕易判斷溫升後之電阻值，如目前室溫為20度，線圈電阻值為100Ω，要將自融性漆包線升至180度以上，使自融膠達到溶點，則溫升後電阻值為162.87Ω。 

3.2 輸入電壓選擇

 輸入電壓之選擇，可依電源供應器之能力與生產時間進行規劃；於電源供應器之能力規格內，設定輸入電壓越高，則溫升所需時間越短，製作速度就越快；設定輸入電壓越低，則反之。 

3.3 輸入電流變化結果

      待溫升前後之電阻值已知，設定完成輸入電壓後，則可用公式(二)求得溫升前後之電流值。

                                                        式(二)

其中I為電流值，單位為A；V為輸入電壓值，單位為V；R為電阻值，單位為Ω。如3.1所述之溫升前電阻為100Ω，溫升後電阻為162.87Ω；設定輸入電壓為100V，則由式(二)可求得初始電流為1A，隨時間及溫度持續增加至180度時，電阻值增加為162.87Ω，電流值則降為0.634A，此時即可將輸入電源關閉。 

3.4 分析順序流程圖

圖三：溫升電流分析流程圖

四、實驗結果

       由榮星電線所提供之自融性漆包線，經由名舜企業社協助製作，採用上述技巧以通電式固定漆包線圈後，成大馬達科技研究中心實驗檢測結果如下。 

4.1 槽滿率測試

       線材規格如表一所示，以馬達常用之2種漆包線為比較標準；自融線A為外加自融膠層之線材；自融線B為絕緣層較薄之線材；自融線C屬完成外徑為標準型之搭配。由此四種規格差異進行比較可證實，若槽滿率受到漆包線完成外徑增加而上升，則絕緣耐壓值會有某種程度之下降。 

表一：線材規格特性比較表

 4.2 層間絕緣測試

       由表二之面積比及面積差部份可明顯觀察到，自融線C係採用較薄之絕緣與自融層，導致其線圈特性與標準漆包線有明顯差異；但僅能表示此線材所捲繞之線圈電感值有差異性，並不代表無法使用。就電暈部份探討，其層間耐壓強度仍屬安全，並無線圈間跳電之情況產生，仍不需擔心短路燒毀之疑慮。 

表二：層間絕緣測試數據

 4.3 固定效果

       圖四為自融性漆包線固定後之實品，可觀察到在線圈最外側會有部份未黏著線段。採用較厚之自融膠層及加熱時間拉長皆可改善此一現象，但仍無法達到完全黏著效果；主因係最外側線圈緊密度不足，且直接與空氣接觸，導致溫度較低而影響黏著效果。

圖四：實品照片圖 

五、結論

       馬達線圈之固定具有提高產品良率、增加使用壽命、提升散熱效果及改善噪音等效果，然而最傳統的凡立水製程已逐漸需要淘汰及改良，不論係採用塑膠端蓋、塑膠包射及自融性漆包線皆為取代方案，此類新式方案往往提供更快更省成本之效益；然而相關使用經驗及技術仍有待業界共同努力研究，與大家共勉之。

作者群：榮星電線_邱守基、吳明璋、蔡如峰

              名舜企業社_吳閎穩

              路昌工業_吳建諭

 路昌工業網站：http://lutron-ind.weebly.com/