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電動馬達

電動馬達(Electricmotor),又稱為馬達或電動機,是壹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(DCMotor)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***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汙物。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。制作難度較高、價格也較高。交流電動機(ACMotor)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汙物,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。壹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,當壹導線置放於磁場內,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。與永久磁鐵或由另壹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,旋轉磁場吸引轉子壹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壹次。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壹定空氣間隙,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,定子和轉子其中之壹亦可為永久磁鐵。

發展歷史

1835年,制作世界上第壹臺能驅動小電車的應用馬達為美國壹位鐵匠達文波(ThomasDavenport)。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ZenobeTheophileGamme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JamesWeirFrench發明三相可變磁阻型(Variablereluctance)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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