馬達轉動原理

        馬達為什麼會轉呢?相信國中時已經教過了,當時說的是直流馬達,如圖一所示。當電流為逆時針轉時,磁場方向由N到S,於是馬達順時針旋轉。使用電刷提供轉子電流,讓他在轉動時線圈不會纏繞,這種簡單的馬達也稱為有刷直流馬達,但時間久了電刷磨損馬達就壞掉了,因此有了其他解決方法。圖中的電磁鐵也可以用永久磁鐵代替。
圖1 直流馬達[1]
        若今天我們將轉子變成一個永久磁鐵,定子由線圈纏繞,如圖2所示。設計一個電路可以控制電流流經線圈的方向與大小,就可以控制電磁鐵的磁場方向(N極或S極)與強度,來牽引轉子達到控制馬達的目的。
圖2 二極無刷直流馬達[2]
        簡單的討論運作原理,當流經A相的電流較大B和C的電流較小時,可以想像A相之磁場較強而B、C相磁場較弱,此時磁場方向指向A1。0.1秒過後B相電流增大,A、C相減小,此時磁場方向指向B2,以此類推。當電流方向相反時,磁場方向也會相反,例如電流由A1進A2出時磁場方向指向A1,若由A2進A1出時磁場方向則指向A2。最後,可以發現定子之磁場方向由A1->B2->C1->A2->B1->C2->A1,磁場方向繞著定子不斷旋轉,產生了一個會旋轉的磁場,稱為"旋轉磁場"。因為轉子的永久磁鐵有一個固定磁場,轉子則有一個旋轉磁場,因此會帶動位於轉軸上的定子,馬達就會旋轉了,如圖3所示。
圖3 旋轉磁場示意圖[3]

        因為沒有電刷所以又稱無刷直流馬達(Brushless DC motor, BLDC),可以發現馬達完全沒有機械性配件,所以除了轉軸壞掉與過熱外,馬達本身幾乎不會故障。這種利用旋轉磁場轉動馬達的驅動形式已經有很多不同種類的產品,例如永磁同步馬達(PMSM)、高轉速的主軸馬達等。



reference:
[1] http://faculty.stust.edu.tw/~liusir/Ch05/05-02-Motor.htm
[2 ]https://www.google.com.tw/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi03KiWpPbSAhVOz2MKHegUABwQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fwww.gdjyw.com%2Fweb-shebei%2Fdianqidianlujichu%2F15727.html&psig=AFQjCNERj8NeBN6AI_OFjuFqsiUia_Jw9A&ust=1490690218866944
[3] https://www.monolithicpower.com/Portals/0/Documents/Products/Documents/appnotes/Brushless%20DC%20Motor%20Fundamentals.pdf

留言

這個網誌中的熱門文章

六步方波

三項同步馬達驅動簡介