各式馬達特點

本篇文章介紹各式馬達的優點、缺點、具體應用領域以及選購考慮因素，包括：DC 直流馬達、空心杯馬達、步進馬達、無刷馬達、齒輪馬達等等。

DC 直流馬達

DC 馬達 (Direct Current Motor) 是一種常見且廣泛應用於各種領域的電動機械裝置。它以直流電源作為驅動力，憑藉其穩定可靠的性能，應用於電動工具、電器設備、玩具、家電等領域。直流馬達的轉子由永磁體組成，定子由線圈組成。當電流通過線圈時，會產生磁場。永磁體與定子磁場相互作用，使轉子旋轉。直流馬達的轉速可以由電壓、電流和磁場強度來控制。電壓越高，轉速越快。電流越大，轉速越快。磁場強度越大，轉速越快。

DC 直流馬達有幾項特點：

首先，DC 馬達的運行穩定可靠，表現出優異的耐用性。由於其簡單的結構和較少的零件，DC 馬達的機械故障率相對較低，因此在長時間運轉中能夠保持穩定的性能。這使得 DC 馬達在許多需要連續運轉的應用中廣受歡迎，例如機械製造、家用電器和自動化設備等領域。
其次，DC 馬達具有良好的速度調節性能。通過調整直流電源的電壓大小，可以輕鬆地實現對馬達轉速的控制。這使得 DC 馬達在需要精確速度控制的應用中顯得尤為重要，例如機器人技術、模型控制和工業生產等領域。
第三，DC 馬達適用於多種不同環境。它們可以適應不同的工作條件和溫度範圍，使得它們在室內、室外，甚至是惡劣環境下都能正常運行。這種適應性使得DC馬達成為許多特殊應用領域的首選，如航空航天、農業和海洋工程等。
最後，DC 馬達易於控制和維護。由於其簡單的電氣結構和可靠性，對於使用者來說，DC 馬達的控制和維護相對較為簡便。這使得 DC 馬達成為初學者和非專業用戶的理想選擇，同時也減少了相關成本

直流馬達的優點是：

轉速可調。
效率高。
可靠性高。
維護成本低。
傳統小型馬達，現有市場流通量最大。
技術成熟，性能穩定，適用範圍大。

空心杯馬達

空心杯馬達是一種直流馬達，其轉子是一個空心的圓柱體，外部套有一層永磁體。當電流通過轉子繞組時，會產生磁場，與永磁體相互作用，使轉子旋轉。空心杯馬達具有體積小、重量輕、功率密度高、效率高、噪音低等優點，廣泛應用於電動工具、玩具、家電等領域。

空心杯馬達的優點：

體積小：空心杯馬達的轉子是一個空心的圓柱體，因此體積比傳統的直流馬達小得多。
重量輕：空心杯馬達的轉子沒有鐵芯，因此重量比傳統的直流馬達輕得多。
功率密度高：空心杯馬達的功率密度比傳統的直流馬達高得多，這意味著它們可以產生更大的功率，而體積和重量卻不增加。
效率高：空心杯馬達的效率比傳統的直流馬達高得多，這意味著它們可以將更多的電能轉化為機械能。
噪音低：空心杯馬達的噪音比傳統的直流馬達低得多，這意味著它們在使用時不會產生太多的噪音。

步進馬達

步進馬達 (Step Motor) 是一種將電信號轉換為機械運動的電機，它具有精確的定位能力，通過逐步的步數，實現精確的位置和速度控制。可用於各種應用，例如印刷機、3D 印表機、機器人和其他需要精確控制運動的設備。

步進馬達由一組固定磁鐵的定子和一組可移動磁鐵的轉子組成。當電流流過定子的線圈時，會產生磁場。轉子的磁鐵會與定子的磁場相互作用，使轉子旋轉。以電脈衝信號為輸入，將輸入的脈衝信號轉換為定量的步進運動，並精確地控制轉子的位置。步進馬達的旋轉角度可以由電信號的頻率和幅度來控制。電信號的頻率越高，步進馬達的旋轉速度越快。電信號的幅度越高，步進馬達的旋轉力矩越大。

步進馬達是一種使用脈波信號控制的馬達，是一種輸出與輸入數字脈沖相對應的增量驅動元件.若激磁狀態不變化，則保存一定的位置而靜止的馬達。因此只要控制輸入馬達的脈波數目與步進角 (step angle) 就能達成定位控制，例如馬達的步進角為 15° 時，輸入 24 個脈波訊號至馬達時，則馬達將旋轉一圈 (15°×24=360°)，這就是步進馬達名稱的由來。由於驅動簡單、定位準確且為開路控制，因此常常被運用在各類需要定位精確的場合，如印表機、繪圖機、軟式磁碟機、分割定位機構等裝置。所以適合利用數位電路或電腦來控制。

步進馬達結構有三種型式：

可變磁阻 VR 型：VR 式步進馬達一般為三相其轉子是以高導磁材料加工成齒狀，線圈繞在定子上，在定子線圈加上直流電時，產生電磁吸引力，帶動轉子旋轉，由於是利用定子線圈產生吸引力使轉子轉動，因此當線圈未激磁時無法保持轉矩，和一般小形旋轉馬達比較，其轉子慣性小，響應性佳。此結構形式的優點是製造簡易精度好,步進角可以做得較小步進角一般均為1.5°,啟動容易且可得到較高的作動頻率,其缺點噪音及消耗功率大。
永久磁鐵 PM 型：PM 式步進馬達的轉子是以永久磁鐵製成，定子仍然有控制繞組，控制繞組接受脈波信號生出磁通吸引轉子的永久磁鐵，使轉子正轉或反轉。其特性為線圈無激磁時，由於轉子本身具磁性故仍能產生保持轉矩,比較不會受負載牽動,且步進角大啟動和作動频率較低,但它所需的控制功率較小效率高。PM 式步進馬達的步進角依照轉子材質不同而有所改變，例如鋁鎳鈷系 (alnico) 磁鐵轉子之步進角較大，為 45° 或 90°，肥粒鐵系列 (ferrite) 磁鐵因可多極磁化故步進角較小，一般常見步進角為 7.5°，15° 等。
複合式 (hybrid type)：複合式步進馬達在結構上，轉子和定子均有多個小齒以提高步距精度，同時在其軸向亦裝置永久磁鐵，可視為 PM 式與 VR 式之合體，故稱之為複合式步進馬達，複合式步進馬達具備了 PM 式與 VR 式兩者的優點，其特點是輸出力矩大、動態性能好、步進角較小，一般介於 1.8°~3.6° 之間，但結構複雜、成本相對較高。複合式步進馬達的，最常運用於 OA 器材如影印機、印表機或攝影器材上。

步進馬達具有以下優點：

使用脈衝信號控制而非一般電流控制，有更高的控制精度。
驅動簡單、定位精準。
低噪音、高扭力。
系統結構簡單。
可靠性高。
維護成本低。

步進馬達也具有以下缺點：

效率低。
噪音大。
功率消耗大。

步進馬達廣泛應用於各種領域，例如：

印刷機。
3D 印表機。
機器人。
工業機械。
醫療設備。
航天器。
軍事裝備。

無刷馬達

無刷馬達 (Brushless DC motor，BLDC) 是一種直流馬達，它不需要電刷和換向片，相對於傳統的有刷馬達，以電子式控制取代了原有的電刷換向設計。無刷馬達利用磁場力的吸引及電磁場的變化（換向）來達成旋轉輸出的動作。

無刷馬達有幾項特點：

首先，無刷馬達通過電子控制器精確地控制電流和轉子位置，這種高效能適用於電動車、無人機、家用電器等領域中的不二之選，延長了電池續航時間，降低了能源消耗，同時也對環境造成更小的影響。
其次，無刷馬達具有卓越的可靠性和壽命。相比有刷馬達，無刷馬達不需要碳刷與集電環進行機械摩擦，因此減少了磨損，延長了馬達的使用壽命，並降低了維護成本。
第三，無刷馬達的高速控制和精準度也使其成為高精度應用的理想選擇。無刷馬達能夠快速且精確地控制轉子的運動，使其在機器人技術、CNC 加工、相機穩定器等需要高度精準運動控制的領域中表現出色。

無刷馬達具有以下優點：

效率高：無刷馬達的效率比有刷馬達高，因為它不需要刷子和換向器，這兩者會產生熱量，降低效率。
轉速精確：無刷馬達的轉速可以精確控制，因為它可以由電子控制器控制。
噪音低：無刷馬達的噪音比有刷馬達低，因為它不需要刷子和換向器，這兩者會產生振動，產生噪音。
壽命長：無刷馬達的壽命比有刷馬達長，因為它不需要刷子和換向器，這兩者會磨損，需要定期更換。
無刷馬達廣泛應用於電動工具、電機設備、消費電子產品、汽車、飛機等領域。

以下是無刷馬達的具體應用：

電動工具：無刷馬達廣泛應用於電動工具中，例如電動鑽機、電動螺絲刀、電動鋸子等。
電機設備：無刷馬達廣泛應用於電機設備中，例如空調機、洗衣機、冰箱等。
消費電子產品：無刷馬達廣泛應用於消費電子產品中，例如筆記本電腦、平板電腦、手機等。
汽車：無刷馬達廣泛應用於汽車中，例如電動汽車、混合動力汽車、燃油汽車等。
飛機：無刷馬達廣泛應用於飛機中，例如無人機、小型飛機、大型飛機等。

齒輪馬達

齒輪馬達是一種使用齒輪傳遞動力和扭矩的電動機。齒輪馬達的優點是體積小、重量輕、效率高、噪音低、使用壽命長。齒輪馬達廣泛應用於各種工業設備中，包括機器人、醫療設備、自動化設備、玩具等。

齒輪馬達的種類繁多，根據齒輪的排列方式，可以分為行星齒輪馬達、平行軸齒輪馬達、蝸輪蝸桿齒輪馬達等。行星齒輪馬達是一種常見的齒輪馬達，具有體積小、效率高、噪音低等優點。平行軸齒輪馬達的扭矩大，適用於需要高扭矩的應用。蝸輪蝸桿齒輪馬達的傳動比高，適用於需要高精度的應用。

齒輪馬達的選擇需要考慮以下因素：

功率：齒輪馬達的功率需要大於或等於驅動設備的功率。
扭矩：齒輪馬達的扭矩需要大於或等於驅動設備的扭矩。
轉速：齒輪馬達的轉速需要小於或等於驅動設備的轉速。
精度：齒輪馬達的精度需要滿足驅動設備的精度要求。
環境：齒輪馬達需要能夠在工作環境中正常運行。

2023-07-27