电动机基础知识电动机
电动机俗称马达（MOTOR），被广泛运用于各种电器用品间，能将电能转换为机械能，以驱动机械作旋转运动、振动或直线运动，作直线运动的马达称为线型马达（LINEAR MOTOR），适用于半导体工业、自动化工业、工具机、产业机器及仪器工业等，而作旋转运动的马达，其应用则遍及各种行业、办公室、家庭等，生活周遭几乎无所不在。
一、普通马达（电动机）的构造和原理：
一般的电动机或发电机都包含转子和定子，转子为可旋转的部份，定子为固定不动的部份，提供周围的磁场，电动机的原理和发电机的原理非常相似，概略地说发电机以水力、火力或其他力量来转动在磁场中的导线（转子），因而在导线产生电动势（电压），而电动机则由外界提供一电源通过转子或定子，使产生磁力相互作用而旋转，如图 1、图 2 直流发电机和直流马达构造相同动作原理不同。
图 1 直流发电机原理：转子转动与定子磁场相互作用，以产生电动势
，图中 M 表示定子磁场方向，V 表示转子导体运动方向，E 表示所产生
的感应电动势的方向。
图 2 直流马达原理：由外部电源提供电流使通过转子导线，以产生磁场与定子磁场相互作用而转动，图中 M 表示定子磁场方向，I 表示流过转子导体的电流方向，F 表示转子与定子磁场相互作用所产生作用力的方向（此力使转子转动）。
由于磁场的磁力，可由永久磁铁或电磁铁产生，因此马达的转子或定子，都可以是电磁铁或永久磁铁，图 3 的玩具直流马达，其转子为电磁铁（以漆包线绕成），定子则为永久磁铁，图 4 的步进马达，其转子为永久磁铁，定子则为电磁铁（以漆包线绕成）。
然而针对不同的用途需求，电动机须具备不同的特性，因此实际上电动机的构造也有许多的种类，原理也略有不同，例如图 5 的感应马达，其转子既不是永久磁铁，也不是用线圈绕成的电磁铁，而是由定子磁场感应而产生磁力而旋转，其原理就如同转动一个磁铁以带动一个圆盘的道理，不过此实际的马达里，并不是转动周围的磁铁，而是让绕在定子上的线圈电流相位不同，因而产生 N 极的时间不同，就如同磁场在旋转一般。。
在此仅粗略地介绍马达的大致结构，马达的种类请参阅相关篇章。
图 3 此玩具直流马达以永久磁铁为周围的磁场，线圈绕成的电磁铁为中间转子
图 4 此不进马达以线圈绕成的电磁铁为周围的磁场，永久磁铁为中间转子。
图 5 此感应马达以线圈绕成的电磁铁为周围的磁场，以感应的方式让转子产生涡电流而旋转。
二、线型马达（电动机）的构造和原理：
线型电动机虽称为马达但外型却不同于传统的圆形电磁场，只是和传统马达一样均使用同性相斥的磁场原理来开发，我们可以想象线性马达就如同将转动马达从圆心沿半径切开，再展开来摊平成一直线，如图 6，其应用例如磁
浮火车、OA（办公室自动化）机器、FA（工厂自动化）机器、医疗及试验装置等。
图 6 线性马达就如同将马达转子和定子切开摊平
图 7 线性马达移动的原理 图右为磁力线通过铝板而在板上产生感应电流
图左下表示当磁场向左边移动，带动铝板向左移动，图右上为左下图的平面
示意图。
2005-12-7 16:36:00 taken
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电动机的运转及应用
电动机如依照其使用的目的来分类，则种类相当庞杂，如以转动和移动而分类则，如前面所介绍的可分成普通电动机和线型电动机，而普通电动机因其使用之电源有交流电及直流电，而有所谓的交流马达和直流马达，在使用马达前需先了解其使用的电源是直流电还是交流电，如果是交流电，还需知道它是三相还是单相的交流电，接错电源会导致不必要的损失和危险。除此之外，应了解不同电动机的特性及启动方法，图 1 为以使用电源分类的概略马达种类。
图 1 以马达所使用的电源分类的概略马达种类。
不同设计的马达有不同的启动方式和动力特性，而适用于不同用途的机械中，例如有些马达有高转矩和扭力，而有些马达则能定速旋转，或者转几分之一圈，一般而言驱动机器的能力以输出的功率来计算，马达输出功率的单位为「马力」（Horse power 简称 HP ）
1 马力（HP）=746 瓦特（W），马力愈高在单位时间里输出的功也愈大，在机械中主要的驱动马达，都需要比较大的动力，而作为控制用途如定位、定速…等的马达，则输出功率较小。
一、直流马达（DC motor）：
一般的直流马达如图 2 所示，包含周围磁场（永久磁铁或电磁铁）、电刷、整流子等组件，电刷和整流子将外部所供应的直流电源，持续地供应给转子
的线圈，并适时地改变电流的方向，使转子能依同一方向持续旋转。
图 2 直流马达包含定子磁场、电刷、整流子及转子
直流马达的优点有速度调整容易，启动转矩较大等，但是电刷与整流子保养维修不易，因此有所谓的「无刷型直流马达」，如图 3 所示为计算机软式磁盘驱动器中转动磁盘片的马达，定子磁场的线圈如图 4 左，转子为图 4 右之永久磁铁。
图 3 图 4
直流马达广泛地用在消费电子产品及玩具，如电动刮胡刀、录音机、录像机、CD 唱盘、模型汽车、火车等，而大输出功率的直流电动机则使用在电车、快速电梯、工作母机等。
图 5 直流马达应用在吹风机中（交流电经整流成直流电）
图 6 直流马达应用在时钟
二、交流马达 ：
由于交流电的电压和电流随时间而变动，因此将交流电通过马达的定子线圈，所产生的磁场并不是一个固定的磁场，而是随时间而变化 N 极和 S 极的
变动磁场，利用此特性，可经设计让周围磁场在不同时间、不同的位置推动转子，使其持续运转，就如同周围站了一圈的同学，大家顺序伸手去推中间那一位同学转动一样，大家推的时间不一样，因此转子的和力不等于零，因此若要转子持续旋转，我们必须让周围的磁场在不同的时间来产生 N 极或 S极，所以周围磁场的线圈常分为几组，通以不同相位的交流电。
市电提供单相（图 7）和三相（图 8）的交流电，一般家庭都使用单相的电源，因此家庭里使用的都是单相的交流马达，为了在周围磁场产生不同的相位，电容启动马达在一组周围磁场线圈串接一个电容器（分相电容），以使与其他组线圈产生相位差，如电风扇、家庭用水加压机等，如图 9 电风扇使用单相交流马达及分相电容。
在工厂里三相的交流电动机，因结构单纯、动作确实而广泛地被采用，其接线如图，需反方向旋转时，只需将三相电源中的 R 相和 T 相两条线交换即可。
图 7
图 8
图 9 电风扇使用单相交流马达及分相电容
图 10 利用分相电容启动的单相交流马达接线
在工厂里三相的交流电动机，因结构单纯、动作确实而广泛地被采用，其接线如图 11，需反方向旋转时，只需将三相电源中的 R 相和 T 相两条线交换即可。
图 11
感应马达
马达的设计上，除了利用交流电相位的变化以产生变动的磁场外，更可以利用变动的周围磁场，以感应中间转子以产生磁场，如此转子可以不必再缠绕线圈，亦不需有炭刷等构造，而可简化转子的构造，如感应电动机（单相和三相）的鼠笼转子，在积迭的铁心中穿插铜棒或铝棒，两端利用短路环短路变成鼠笼型，经周围变动磁场感应，产生涡流及磁力而旋转，如图 12 。
图 12 鼠笼转子构造
同步马达（synchronous motor）：
同步马达（synchronous motor）：在交流电产生的旋转磁场中，装入永久磁铁转子，转子的速
度就完全依照旋转磁场的速度而旋转，被应用在定时器、机器进给装置、事务机器等。
三、脉冲马达
步进马达（Stepping motor）是脉冲马达的一种，在数字电路非常进步的今天，直流电源可以经过数字 IC 的处理，变成脉冲电流以控制马达，这种马达
若以所规定的顺序，将脉波加在周围磁场，则转子将以固定的角度做步级运转，例如一个步进马达可能将一圆周（360 度）分成 200 步（step），一步即为 1.8 度，如果控制此马达前进 10 步，即控制它转 18 度，如此可做精密的角度或距离的控制（距离的控制可配合导螺杆而达成），因此广泛地应用在位置及角度的控制上，如机器人、事务机器等，图 13、14 示微电脑软式磁盘驱动器中，控制磁头前后移动找寻磁道的步进马达.。
图 13