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电动机(英語:Electric motor),是一種將電能轉化成機械能,並可再使用機械能產生動能,用来驅動其他裝置的電氣設備。
大部分的電動摩打通過磁場和繞組電流,为摩打 ...
馬達
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關於馬達或英語motor一詞的其它含義,請見「馬達(消歧義)」。
各種大小馬達及當作尺寸比較用之9伏特電池
馬達(英語:Electricmotor),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,為馬達提供能量。
馬達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。
馬達和電力電子、微控器配合已形成一門新專業,稱為馬達控制。
目次
1研發歷史
2原理
3種類
3.1依磁場方向分類
3.2依使用電源分類
3.3依構造分類
4用途
5使用安全
6參看
7參考資料
研發歷史[編輯]
1827年的馬達
1740年,第一個電動馬達是由蘇格蘭僧侶安德魯·戈登(AndrewGordon)創建的簡單的靜電設備。
1827年,匈牙利物理學家耶德利克·阿紐什(ÁnyosJedlik)開始嘗試用電磁線圈(英語:Electromagneticcoil)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」(electromagneticself-rotors)。
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馬達的三個主要組成部分:定子,轉子和換向器。
1836年,美國一位鐵匠湯馬斯·達文波特(英語:ThomasDavenport(inventor))(ThomasDavenport)製作出世界上第一台能驅動小電車的應用馬達,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馬達,但都遇到了同樣電池發電成本的問題。
1845年,英國物理學家查爾斯·惠斯通(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每次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馬達由比利時電機工程齊納布·格拉姆(ZénobeThéophileGramme)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。
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,藉助霍爾元件,實用的直流電無刷馬達問世。
1980年代,實用的超音波馬達問世。
原理[編輯]
此圖中旋轉磁場是由三個不同相位線圈產生的磁場向量形成
馬達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。
馬達的種類很多,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。
直流馬達的原理是定子不動,轉子依交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。
種類[編輯]
馬達
有換向器
直流電機
自勵直流
串勵直流
並勵直流
他勵直流
永磁直流
無換向器
正弦波電機
異步電機
鼠籠式
繞線式
同步電機
電勵磁式
永磁無刷——爪極式(PMSM)
磁阻式
方波電機
永磁無刷(BLDC)
開關磁阻
依磁場方向分類[編輯]
軸向磁場馬達
徑向磁場馬達
依使用電源分類[編輯]
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。
直流電的操作馬達基於以下原理:當將載流導體置於磁場中時,導體會受到機械力。
[1]
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[編輯]
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:又名異步馬達,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(OpenLoop)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: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(RotaryConverter)、旋轉放大機(RotatingAmplifier)等。
用途[編輯]
大型馬達
馬達用途眾多,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馬達,以下是一些例子:
製風設備,例如電風扇
升降機(電梯)
以電力推動的交通工具,例如地下鐵路、無軌電車、電動汽車
汽車、噴射機及直昇機的起動馬達(startermotor)
工廠與大賣場的傳動帶
公共汽車上的電動自動門
電動捲閘(英語:Rollershutter)
民生用品
光碟機
印表機
洗衣機
水泵
磁碟機
電動刮鬍刀
錄音機
錄影機
工業與商業用途
高速升降機
工作母機(如:工具機)
紡織機
攪拌機
使用安全[編輯]
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。
參看[編輯]
電機
發電機
高效率馬達
Goodness係數
力矩馬達
銅損
馬達常數
動力計
參考資料[編輯]
^Constructionofdcgenerator-www.electricaldeck.com
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1993。
伺服控制系列(13)—AC伺服控制應用實務(上)。
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閱論編馬達直流馬達直流有刷馬達·切換式磁阻馬達·直流無刷馬達交流馬達同步馬達·感應馬達(單相·鼠籠式轉子·繞線轉子·VS馬達)·伺服馬達·Unipolar·磁阻馬達·永磁同步馬達新型馬達滾珠軸承馬達·壓電馬達·超音波馬達·靜電馬達·力矩馬達特殊馬達單極馬達·線性馬達·步進馬達電機控制器可調速驅動器·Amplidyne(英語:Amplidyne)·剎車斬波器·直接轉矩控制·緩衝啟動器·電子速度控制(英語:Electronicspeedcontrol)·Metadyne(英語:Metadyne)·微場擴流發電機·變頻器·向量控制·WardLeonard控制(英語:WardLeonardcontrol)·閘流體驅動器參見奈米電機·牽引馬達·電刷·發電機·交流發電機·Barlow'sWheel·Repulsionmotor·Lynchmotor·Mendocinomotor·Inchwormmotor·Booster(electricpower)相關主題馬達堵轉測試·圓線圖·閉迴路控制·電磁學·開路測試·開迴路控制器·功率重量比·直流馬達的轉矩和轉速·二相電系統
規範控制
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