什麼是電動馬達?

1.電動馬達

電動馬達(Electric motor),又稱為馬達或電動機,是一種將電能轉化成機械能,並可再使用機械能產生動能,用來驅動其他裝置的電氣設備。 電動機種類非常繁多,但可大致分為交流電動機及直流電動機以用於不同的場合。

比較

直流電動機(DC Motor)的好處為在控速方面比較簡單,隻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,無刷馬達因為少瞭碳刷與軸的摩擦因此較省電也比較安靜。制作難度較高、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),控制其電壓隻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。

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ldquo;電樞rdquo;、ldquo;場磁鐵rdquo;、ldquo;集電環rdquo;、ldquo;電刷rdquo;。   

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:通常使用碳制成,集電環接觸固定位置的電刷,用以接至電源。

基本構造 

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。

發展歷史

1835年,制作世界上第一臺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,美國著名發明傢尼古拉middot;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,英國物理學傢惠斯頓(Wheatstone)申請線性馬達的專利,但原理於1960年代才被重視,而設計瞭實用性的線性馬達,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,發明瞭同步馬達。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。

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