電動馬達

電動馬達（Electric motor），又稱為馬達或電動機，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。 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場合。

基本介紹

• 中文名：電動馬達
• 外文名：Electric motor
• 又稱：馬達或電動機
• 作用：將電能轉化成機械能

基本資料

直流電動機（DC Motor）的好處為在控速方面比較簡單，只須控制電壓大小即可控制轉速，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。無碳刷之馬達稱為無刷馬達，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。製作難度較高、價格也較高。交流電動機（AC Motor）則可以在高溫、易燃等環境下操作，而且不用定期清理碳刷的污物，但在控速上比較困難，因為控制交流電動機轉速須要控制交流電的頻率（或使用感應馬達，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。一般民用馬達之電壓有 110V和220V等兩種，在工業套用還有380V或440V等型態。

工作原理

馬達的旋轉原理的依據為約翰.安布羅斯.弗萊明的左手定則，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，可以將電能轉換成力學能。 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 直流馬達的原理是定子不動，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直流馬達的基本構造包括“電樞”、“場磁鐵”、“集電環”、“電刷”。

電樞:可以繞軸心轉動的軟鐵芯纏繞多圈線圈。 場磁鐵:產生磁場的強力永久磁鐵或電磁鐵。 集電環:線圈約兩端接至兩片半圓形的集電環，隨線圈轉動，可供改變電流方向的變向器。每轉動半圈（180度），線圈上的電流方向就改變一次。 電刷:通常使用碳製成，集電環接觸固定位置的電刷，用以接至電源。

基本構造

電動機的種類很多，以基本結構來說，其組成主要由定子（Stator）和轉子（Rotor）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，以確保轉子能自由轉動。

定子與轉子繞上線圈，通上電流產生磁場，就成為電磁鐵，定子和轉子其中之一亦可為永久磁鐵。

發展歷史

1835年，製作世界上第一台能驅動小電車的套用馬達為美國一位鐵匠達文波（Thomas Davenport）。 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師Zenobe Theophile Gamme所發明。 1888年，美國著名發明家尼古拉·特斯拉套用法拉第的電磁感應原理，發明交流馬達，即為感應馬達。 1845年，英國物理學家惠斯頓（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，已被廣泛在工業上套用。 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James Weir French 發明三相可變磁阻型（Variable reluctance）步進馬達。 1962年，藉霍爾元件之助，實用之DC無刷馬達終於問世。 1980年代，實用之超音波馬達開始問世。

品種分類

以下皆以馬達稱呼

依使用電源分類：

名稱	特性
直流馬達; （DC motor）	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; （AC motor）	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; （synchronous motor）	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。
異步馬達; （induction motor）
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，典型套用是風扇、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，特點是是於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; （stepping motor）	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，廣泛套用於位置和速度控制上。
線性馬達; （linear motor）	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

使用用途

典型的感應電動機 套用非常廣泛

電動用途眾多，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： 制風設備, 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 工廠與大賣場的運輸帶 公共汽車上的電動自動門 電動卷閘民生用品

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 CD唱盤工業與商業用途

快速電梯 工作母機（如:工具機） 紡織機 攪拌機

附加資料

電動機與發電機原理基本一樣，分別在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。 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。

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：指馬達請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。 無附載運轉速度：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

故障症狀	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.啟動線圈短路或連線不良。	1.更換離心開關或用砂紙磨其接頭。; 2.檢查氣動線圈是否斷裂。
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。

拉丁舞蹈

電動馬達也可指：

某些快速搖動臀部的拉丁舞蹈常喻為電動馬達。 娛樂圈常將某些臀部曲線優美且擅長熱舞的藝人稱為電動馬達。 代表性藝人為瑞奇·馬汀與李玟等。英國流行樂團 The Motors。 西班牙足球運動員桑·馬達