电动机

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提示：本条目的主题不是发动机。
關於馬達或英語motor一词的其它含义，詳見「马达 (消歧义)」。
馬達
此图中旋转磁场是由三个不同相位线圈产生的磁场矢量形成

電動機（Electric motor），又稱為馬達或電動馬達，是一種將電能转化成机械能，並可再使用機械能產生動能，用来驱动其他装置的电氣設備。


目录

交流馬達與直流馬達比較 [编辑]

1827年的馬達
DC馬達
大型馬達
小型馬達
  • 直流電動機（DC Motor）一般是指直流有刷电机，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。同时，也有直流无刷电机，是同步电机的一种，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，但價格較高，还需要额外添加无刷控制器。
  • 交流電動機（AC Motor）則可以在高溫、易燃等環境下操作，而且不用清理碳刷，但在控速上比較困難，因為控制交流電動機轉速的方法有二種：一種是使用变频器控制交流電的頻率，另一種是使用感應馬達，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。一般家用馬達之電壓有 110V和220V等兩種，在工業應用還有380V或440V等型態。

原理 [编辑]

分类 [编辑]

轴向磁场电动机 [编辑]

径向磁场电动机 [编辑]

其他分类 [编辑]

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场合。

基本構造 [编辑]

電動機的種類很多，以基本結構來說，其組成主要由定子和轉子所構成。

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(氣隙)，以確保轉子能自由轉動。

機殼(場軛)需要用高導磁係數材料製成 , 要當作磁路用。

發展歷史 [编辑]

應用發展 [编辑]

以下皆以馬達稱呼

  • 依使用電源分類：
名稱 特性
直流馬達 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 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晶片處理，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 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。
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 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 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

用途 [编辑]

典型的感應馬達，應用非常廣泛

電動機用途眾多，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：

民生用品

工業與商業用途

附加資料 [编辑]

  • 電動機與發電機原理基本一樣，分別在能量转化的方向不同，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。
  • 馬達轉動後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 [编辑]

  • 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，甚至長久運轉後產生高熱而燒毀。使用單位以V(伏特)表示。
  • 轉矩
    • 啟動轉矩：指馬達啟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。
    • 無負載運轉速度：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。

故障判別及處理方法 [编辑]

故障徵狀 故障原因 處理方式
電動機無法啟動，但用手動後可以運轉。 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.檢查启動線圈是否斷裂。
電動機無法啟動，用手動後同樣無法運轉。 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。

參看 [编辑]

參考資料 [编辑]

  • 宋揚曙。1990。電機機械。全華科技圖書股份有限公司。
  • 劉蘊陶。1996。電機學。文京圖書有限公司。
  • 蕭進松、謝承達。1996。電機機械。全華科技圖書股份有限公司。
  • 陳祺銘。1990。小型電動機的基礎與微電腦控制。復文書局。
  • 許正道。1989。機電整合入門。復文書局
  • 李適中。1991。直流馬達速度控制．伺服系統(基礎篇)。全華科技圖書股份有限公司。
  • 陳熹棣。1989。步進馬達應用技術。全華科技圖書股份有限公司。
  • 李清元。2002。伺服馬達的類別與應用。電機月刊第12 卷第8期。
  • 盧明智、陳政傳。2002。感測與轉換—感測器原理與應用實習。台科大圖書股份有限公司。
  • 江正雍譯。1993。伺服控制系列(10)—無人搬運車之位置控制技術。機械月刊第19卷第1期。
  • 江正雍譯。1993。伺服控制系列(13)—AC伺服控制應用實務(上)。機械月刊第19卷第6期。
电动机分类
Motors01CJC.jpg
常规电动机
新型电动机
电动机控制器
参见
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