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1 電動馬達 -比較

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  直流電動機(DC Motor)的好處為在控速方面比較簡單,只須控制電壓大小已可控制共轉速,但此類電動機不宜在高溫、易燃等環境下操作,而且由於電動機中需要以碳刷作為電流變換器(commutator)的部件(有刷馬達),所以需要定期清理炭刷磨擦所產生的污物。無碳刷之馬達稱為無刷馬達,相對於有刷,無刷馬達因為少了碳刷與軸的摩擦因此較省電也比較安靜。製作難度較高、價格也較高。交流電動機(AC Motor)則可以在高溫、易燃等環境下操作,而且不用定期清理碳刷的污物,但在控速上比較困難,因為控制交流電動機轉速須要控制交流電的頻率(或使用感應馬達,用增加內部阻力的方式,在相同交流電的頻率下降低電動機轉速),控制其電壓只會影響電動機的扭力。一般民用馬達之電壓有 110V和220V等兩種,在工業應用還有380V或440V等型態。

2 電動馬達 -原理

  馬達的旋轉原理的依據為佛來明左手定則,當一導線置放於磁場內,若導線通上電流,則導線會切割磁場線使導線產生移動。 電流進入線圈產生磁場,利用電流的磁效應,使電磁鐵在固定的磁鐵內連續轉動的裝置,可以將電能轉換成力學能。 與永久磁鐵或由另一組線圈所產生的磁場互相作用產生動力 直流馬達的原理是定子不動,轉子依相互作用所產生作用力的方向運動。 交流馬達則是定子繞組線圈通上交流電,產生旋轉磁場,旋轉磁場吸引轉子一起作旋轉運動直流馬達的基本構造包括「電樞」、「場磁鐵」、「集電環」、「電刷」。

  電樞:可以繞軸心轉動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。 場磁鐵:產生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。 集電環:線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環,隨線圈轉動,可供改變電流方向的變向器。每轉動半圈(180度),線圈上的電流方向就改變一次。 電刷:通常使用碳製成,集電環接觸固定位置的電刷,用以接至電源。

3 電動馬達 -基本構造

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  電動機的種類很多,以基本結構來說,其組成主要由定子(Stator)和轉子(Rotor)所構成。

  定子在空間中靜止不動,轉子則可繞軸轉動,由軸承支撐。

  定子與轉子之間會有一定空氣間隙,以確保轉子能自由轉動。

  定子與轉子繞上線圈,通上電流產生磁場,就成為電磁鐵,定子和轉子其中之一亦可為永久磁鐵。

4 電動馬達 -發展歷史

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  1835年,製作世界上第一台能驅動小電車的應用馬達為美國一位鐵匠達文波(Thomas Davenport)。 1870年代初期,世界上最早可商品化的馬達由比利時電機工程師Zenobe Theophile Gamme所發明。 1888年,美國著名發明家尼古拉·特斯拉應用法拉第的電磁感應原理,發明交流馬達,即為感應馬達。 1845年,英國物理學家惠斯頓(Wheatstone)申請線性馬達的專利,但原理於1960年代才被重視,而設計了實用性的線性馬達,目前已被廣泛在工業上應用。 1902年,瑞典工程師丹尼爾森利用特斯拉感應馬達的旋轉磁場觀念,發明了同步馬達。 1923年,蘇格蘭人James Weir French 發明三相可變磁阻型(Variable reluctance)步進馬達。 1962年,藉霍爾元件之助,實用之DC無刷馬達終於問世。 1980年代,實用之超音波馬達開始問世。

5 電動馬達 -應用發展

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  以下皆以馬達稱呼

  依使用電源分類:

名稱特性
直流馬達
(DC motor)
使用永久磁鐵或電磁鐵、電刷、整流子等元件,電刷和整流子將外部所供應的直流電源,持續地供應給轉子的線圈,並適時地改變電流的方向,使轉子能依同一方向持續旋轉。
交流馬達
(AC motor)
將交流電通過馬達的定子線圈,設計讓周圍磁場在不同時間、不同的位置推動轉子,使其持續運轉
*脈衝馬達電源經過數位IC晶元處理,變成脈衝電流以控制馬達,步進馬達就是脈衝馬達的一種。
 依構造分類(直流與交流電源皆有):
名稱特性
同步馬達
(synchronous motor)
特點是恆速不變與不需要調速,起動轉矩小,且當馬達達到運轉速度時,轉速穩定,效率高。
非同步馬達
(induction motor)

感應馬達特點是構造簡單耐用,且可使用電阻或電容調整轉速與正反轉,典型應用是風扇、壓縮機、冷氣機
*可逆馬達基本上與感應馬達構造與特性相同,特點是是於馬達尾部內藏簡易的剎車機構(摩擦剎車),其目的為了藉由加入摩擦負載,以達到瞬間可逆的特性,並可減少感應馬達因作用力產生的過轉量。
步進馬達
(stepping motor)
特點是脈衝馬達的一種,以一定角度逐步轉動的馬達,因採用開迴路(Open Loop)控制方式處理,因此不需要位置檢出和速度檢出的回授裝置,就能達成精確的位置和速度控制,且穩定性佳。
伺服馬達
(servo motor)
特點是具有轉速控制精確穩定、加速和減速反應快、動作迅速(快速反轉、迅速加速)、小型質輕、輸出功率大(即功率密度高)、效率高等特點,廣泛應用於位置和速度控制上。
線性馬達
(linear motor)
具有長行程的驅動並能表現高精密定位能力。
其他旋轉換流機(Rotary Converter)、旋轉放大機(Rotating Amplifier)等

6 電動馬達 -用途

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  典型的感應電動機 應用非常廣泛

  電動用途眾多,大至重型工業,小至小型玩具都有其蹤跡。在不同的環境下都會選擇不同類型的電動機,以下是一些例子: 制風設備, 例如電風扇 電動玩具車、船等 升降機, 電梯 以電力推動的交通工具, 例如地下鐵路, 電車 工廠與大賣場的運輸帶 公共汽車上的電動自動門 電動卷閘民生用品

  光碟機 印表機 洗衣機 水泵 磁碟機 電動刮鬍刀 錄音機 錄影機 CD唱盤工業與商業用途

  快速電梯 工作母機(如:機床) 紡織機 攪拌機

7 電動馬達 -附加資料

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  電動機與發電機原理基本一樣,分別在能量轉化的方向不同,發電機是藉由負載(如水力、風力)將機械能、動能轉為電能,若沒有負載,發電機不會有電流流出。 電動機和電力電子、微控器配合已形成一新學門,稱為電動機控制。 在使用馬達前需先了解其使用的電源是直流電還是交流電,如果是交流電,還需知道它是三相還是單相的交流電,接錯電源會導致不必要的損失和危險。 馬達轉動后若沒有接負載或負載很輕使得馬達轉速快,則感應電動勢較強,此時馬達兩端電壓為,電源提供電壓減去感應電壓,因此電流減弱。若馬達的負載很重,轉速慢則相對感應電動勢較小,也因此電源需提供較大電流(功率)以對應所需的較大功率來輸出/作功。

術語

  輸出:指馬達在單位時間內可進行的工作,並依馬達的運轉速度及轉矩來決定。 額定輸出:馬達在額定電壓,額定頻率下能發揮其最優良特性,並同時連續產生的各種能量輸出,如運轉速度或轉矩等數值。通常馬達銘牌上會表示額定輸出之數值。亞洲通常以瓦特(W)為單位,歐美則使用馬力(HP)。

  額定功率(容量):額定輸出之功率(瓦特)。 馬力:馬達輸出功率的單位之一為馬力(Horse power,簡稱HP),1馬力(HP)=746瓦特(Watts)額定電壓:使用時所能容許的輸入電壓,使用超過此額定電壓時,通常馬達仍可運轉,但其電容器之使用壽命會顯著縮短,甚至長久運轉后產生高熱而燒毀。使用單位以V(伏特)表示。 轉矩 啟動轉矩:指馬達請動時瞬間產生的轉矩,馬達若受比此一轉矩更大的摩擦抑止負載,則馬達將無法啟動。也稱為起始轉矩。 停止轉矩:指馬達在一定電壓、一定頻率下所能輸出之最大轉矩,一旦所承載之負載超越此轉矩範圍,馬達隨即停止。 額定轉矩:指馬達在額定電壓、額定頻率下可連續產生額定輸出時的轉矩。即為額定運轉速度時候所產生的轉矩。轉速 額定運轉速度:指馬達做額定輸出時的運轉速度,為馬達在無故障下使用之理想的運轉速度。 無附載運轉速度:指馬達在無負載狀態下的運轉速度。 CW/CCW:指馬達的運轉方向。CW為從出力軸端看之順時針方向,而CCW則為逆時針方向之運轉。

8 電動馬達 -故障判別級處理方法

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故障徵狀故障原因處理方式
電動機無法啟動,但用手動后可以運轉。1.離心開關接觸不良。
2.啟動線圈短路或連接不良。
1.更換離心開關或用砂紙磨其接頭。
2.檢查氣動線圈是否斷裂。
電動機無法啟動,用手動后同樣無法運轉。1.沒有電源。
2.電路斷線。
3.運轉線圈斷線。
4.轉軸彎曲。
5.轉子與定子接觸。
1.檢查電源。
2.檢查電路。
3.修理運轉線圈。
4.調整或更換轉軸。
5.更換軸承。
轉速慢於正常轉速。1.電源電壓太低。
2.軸承太緊,或負載太大。
1.檢查電源電壓是否正常供應。
2.更換軸承,減輕負擔。
過熱。1.過載。
2.線圈短路。
3.線圈接地。
4.運轉線圈與啟動線圈間短路。
5.軸承磨損嚴重。
1.減輕負擔。
2.檢查短路點再加以絕緣。
3.將接地點隔離。
4.檢查短路點再加以絕緣。
5.更換軸承。

9 電動馬達 -舞蹈

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  電動馬達也可指:

  某些快速搖動臀部的拉丁舞蹈常喻為電動馬達。 娛樂圈常將某些臀部曲線優美且擅長熱舞的藝人稱為電動馬達。 代表性藝人為瑞奇·馬汀與李玟等。英國流行樂團 The Motors。 西班牙足球運動員桑·馬達

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