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圖解小型馬達基礎技術 / 鄭振東 編
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圖解小型馬達基礎技術
文獻類型BOOK
語言Chinese
分類號448.22 8742
出版建興, 2001
主題電動機.
題目馬達.
ISBN957-8953-57-7

註釋

電動機(Electric motor),又稱為馬達、摩打或電動馬達,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。大部分的電動馬達通過磁場和繞組電流,在電機內產生能量。
電動機與發電機原理基本一樣,其分別在於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。
歷史
1740年,第一個電動馬達是由蘇格蘭僧侶安德魯·戈登(Andrew Gordon)創建的簡單的靜電設備。1827年,匈牙利物理學家安幼思·傑德利克(?nyosJedlik)開始嘗試用電磁線圈進行實驗。傑德利克解決一些技術問題後,稱他的設備為「電磁自轉機」。雖然只用於教學目的,但第一款傑德利克的設備已包含今日直流摩打的三個主要組成部分:定子,轉子和換向器。
1835年,美國一位鐵匠湯馬斯·達文波特(Thomas Davenport)製作出世界上第一台能驅動小電車的應用摩打,並在1837年申請了專利。由於主要動力電池成本極高,在商業上不成功,達文波特破產。一些發明家繼續發展應用摩打,但都遇到了同樣電池發電成本的問題。
1845年,英國物理學家惠斯頓(Wheatstone)申請線性摩打的專利,但原理於1960年代才被重視,而設計了實用性的線性摩打,目前已被廣泛在工業上應用。
1870年代初期,世界上最早可商品化的摩打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·忒斯拉應用法拉第的電磁感應原理,發明交流摩打,即為感應摩打。
1902年,瑞典工程師丹尼爾森利用忒斯拉感應摩打的旋轉磁場觀念,發明了同步摩打。1923年,蘇格蘭人James Weir French 發明三相可變磁阻型(Variable reluctance)步進摩打。
1962年,藉霍爾元件之助,實用之DC無刷摩打終於問世。1980年代,實用之超聲波摩打開始問世。
原理
摩打的旋轉原理的依據為佛來明左手定則或是右手開掌定則,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,可以將電能轉換成動能。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。
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。
直流摩打的原理是定子不動,轉子依相互作用所產生作用力的方向運動。交流摩打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
種類
依磁場方向分類
" 軸向磁場摩打
" 徑向磁場摩打
依使用電源分類
" 直流摩打: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。
" 交流摩打:將交流電通過摩打的定子線圈,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
" 脈衝摩打:電源經過數位IC晶片處理,變成脈衝電流以控制摩打,步進摩打就是脈衝摩打的一種。
依構造分類
" 同步摩打:特點是恆速不變與不需要調速,起動轉矩小,且當摩打達到運轉速度時,轉速穩定,效率高。
" 感應摩打: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。
" 可逆摩打:基本上與感應摩打構造與特性相同,特點摩打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,並可減少感應摩打因作用力產生的過轉量。
" 步進摩打:特點是脈衝摩打的一種,以一定角度逐步轉動的摩打,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。
" 伺服摩打: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。
" 線性摩打: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
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:
" 製風設備,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
" 汽車、噴射機及直昇機的起動摩打(starter motor)
" 工廠與大賣場的運輸帶
" 巴士上的電動自動門
" 電動捲閘
民生用品
" 光碟機
" 打印機
" 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
" 高速升降機
" 工作母機(如:機床)
" 紡織機
" 攪拌機
使用安全
在使用摩打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。摩打轉動後若沒有接負載或負載很輕使得摩打轉速快,則感應電動勢較強,此時摩打兩端電壓為{?},電源提供電壓減去感應電壓,因此電流減弱。
若摩打的負載很重,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。

No.
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1
C006650
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448.22 8742
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