电动机基础知识Word文档格式.docx
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圖1直流發電機原理：
轉子轉動與定子磁場相互作用，以產生電動勢
，圖中M表示定子磁場方向，V表示轉子導體運動方向，E表示所產生
的感應電動勢的方向。
圖2直流馬達原理：
由外部電源提供電流使通過轉子導線，以產生磁場與定子磁場相互作用而轉動，圖中M表示定子磁場方向，I表示流過轉子導體的電流方向，F表示轉子與定子磁場相互作用所產生作用力的方向（此力使轉子轉動）。
由於磁場的磁力，可由永久磁鐵或電磁鐵產生，因此馬達的轉子或定子，都可以是電磁鐵或永久磁鐵，圖3的玩具直流馬達，其轉子為電磁鐵（以漆包線繞成），定子則為永久磁鐵，圖4的步進馬達，其轉子為永久磁鐵，定子則為電磁鐵（以漆包線繞成）。
然而針對不同的用途需求，電動機須具備不同的特性，因此實際上電動機的構造也有許多的種類，原理也略有不同，例如圖5的感應馬達，其轉子既不是永久磁鐵，也不是用線圈繞成的電磁鐵，而是由定子磁場感應而產生磁力而旋轉，其原理就如同轉動一個磁鐵以帶動一個圓盤的道理，不過此實際的馬達裡，並不是轉動周圍的磁鐵，而是讓繞在定子上的線圈電流相位不同，因而產生N極的時間不同，就如同磁場在旋轉一般。
。
在此僅粗略地介紹馬達的大致結構，馬達的種類請參閱相關篇章。
圖3此玩具直流馬達以永久磁鐵為周圍的磁場，線圈繞成的電磁鐵為中間轉子
圖4此不進馬達以線圈繞成的電磁鐵為周圍的磁場，永久磁鐵為中間轉子。
圖5此感應馬達以線圈繞成的電磁鐵為周圍的磁場，以感應的方式讓轉子產生渦電流而旋轉。
二、線型馬達（電動機）的構造和原理：
線型電動機雖稱為馬達但外型卻不同於傳統的圓形電磁場，只是和傳統馬達一樣均使用同性相斥的磁場原理來開發，我們可以想像線性馬達就如同將轉動馬達從圓心沿半徑切開，再展開來攤平成一直線，如圖6，其應用例如磁浮火車、OA（辦公室自動化）機器、FA（工廠自動化）機器、醫療及試驗裝置等。
圖6線性馬達就如同將馬達轉子和定子切開攤平
圖7線性馬達移動的原理圖右為磁力線通過鋁板而在板上產生感應電流
圖左下表示當磁場向左邊移動，帶動鋁板向左移動，圖右上為左下圖的平面
示意圖。
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2005年8月10日第2楼
電動機的運轉及應用
電動機如依照其使用的目的來分類，則種類相當龐雜，如以轉動和移動而分類則，如前面所介紹的可分成普通電動機和線型電動機，而普通電動機因其使用之電源有交流電及直流電，而有所謂的交流馬達和直流馬達，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。
除此之外，應了解不同電動機的特性及啟動方法，圖1為以使用電源分類的概略馬達種類。
圖1以馬達所使用的電源分類的概略馬達種類。
不同設計的馬達有不同的啟動方式和動力特性，而適用於不同用途的機械中，例如有些馬達有高轉矩和扭力，而有些馬達則能定速旋轉，或者轉幾分之一圈，一般而言驅動機器的能力以輸出的功率來計算，馬達輸出功率的單位為「馬力」（Horsepower簡稱HP）1馬力（HP）=746瓦特（W），馬力愈高在單位時間裡輸出的功也愈大，在機械中主要的驅動馬達，都需要比較大的動力，而作為控制用途如定位、定速…等的馬達，則輸出功率較小。
一、直流馬達（DCmotor）：
一般的直流馬達如圖2所示，包含周圍磁場（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。
圖2直流馬達包含定子磁場、電刷、整流子及轉子
直流馬達的優點有速度調整容易，啟動轉矩較大等，但是電刷與整流子保養維修不易，因此有所謂的「無刷型直流馬達」，如圖3所示為電腦軟式磁碟機中轉動磁碟片的馬達，定子磁場的線圈如圖4左，轉子為圖4右之永久磁鐵。
圖3圖4
直流馬達廣泛地用在消費電子產品及玩具，如電動刮鬍刀、錄音機、錄影機、CD唱盤、模型汽車、火車等，而大輸出功率的直流電動機則使用在電車、快速電梯、工作母機等。
圖5直流馬達應用在吹風機中（交流電經整流成直流電）圖6直流馬達應用在時鐘
二、交流馬達：
由於交流電的電壓和電流隨時間而變動，因此將交流電通過馬達的定子線圈，所產生的磁場並不是一個固定的磁場，而是隨時間而變化N極和S極的變動磁場，利用此特性，可經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，就如同周圍站了一圈的同學，大家順序伸手去推中間那一位同學轉動一樣，大家推的時間不一樣，因此轉子的和力不等於零，因此若要轉子持續旋轉，我們必須讓周圍的磁場在不同的時間來產生N極或S極，所以周圍磁場的線圈常分為幾組，通以不同相位的交流電。
市電提供單相（圖7）和三相（圖8）的交流電，一般家庭都使用單相的電源，因此家庭裡使用的都是單相的交流馬達，為了在周圍磁場產生不同的相位，電容啟動馬達在一組周圍磁場線圈串接一個電容器（分相電容），以使與其他組線圈產生相位差，如電風扇、家庭用水加壓機等，如圖9電風扇使用單相交流馬達及分相電容。
在工廠裡三相的交流電動機，因結構單純、動作確實而廣泛地被採用，其接線如圖，需反方向旋轉時，只需將三相電源中的R相和T相兩條線交換即可。
圖7
圖8
圖9電風扇使用單相交流馬達及分相電容
圖10利用分相電容啟動的單相交流馬達接線
在工廠裡三相的交流電動機，因結構單純、動作確實而廣泛地被採用，其接線如圖11，需反方向旋轉時，只需將三相電源中的R相和T相兩條線交換即可。
圖11
感應馬達
馬達的設計上，除了利用交流電相位的變化以產生變動的磁場外，更可以利用變動的周圍磁場，以感應中間轉子以產生磁場，如此轉子可以不必再纏繞線圈，亦不需有炭刷等構造，而可簡化轉子的構造，如感應電動機（單相和三相）的鼠籠轉子，在積疊的鐵心中穿插銅棒或鋁棒，兩端利用短路環短路變成鼠籠型，經周圍變動磁場感應，產生渦流及磁力而旋轉，如圖12。
圖12鼠籠轉子構造
同步馬達（synchronousmotor）：
同步馬達（synchronousmotor）：
在交流電產生的旋轉磁場中，裝入永久磁鐵轉子，轉子的速度就完全依照旋轉磁場的速度而旋轉，被應用在計時器、機器進給裝置、事務機器等。
三、脈沖馬達
步進馬達（Steppingmotor）是脈沖馬達的一種，在數位電路非常進步的今天，直流電源可以經過數位IC的處理，變成脈沖電流以控制馬達，這種馬達若以所規定的順序，將脈波加在周圍磁場，則轉子將以固定的角度做步級運轉，例如一個步進馬達可能將一圓周（360度）分成200步（step），一步即為1.8度，如果控制此馬達前進10步，即控制它轉18度，如此可做精密的角度或距離的控制（距離的控制可配合導螺桿而達成），因此廣泛地應用在位置及角度的控制上，如機器人、事務機器等，圖13、14示微電腦軟式磁碟機中，控制磁頭前後移動找尋磁軌的步進馬達.。
圖13
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