直流有刷馬達與無刷馬達之差異與比較
作者
林慶曜。高雄縣中山工商。綜合高中。三年6班
直流有刷馬達與無刷馬達之差異與比較
●前言
馬達在日常生活中是不可或缺的零件之一，然而現在市面上許多產品都會運用到馬達，但是不同的馬達會在不同的地方會要運用，以提高產品的最高效能。然而無刷馬達有著一般傳統的馬達所沒有的突破，因此本小論文主要探討無刷馬達與其他馬的差異與生活上的應用。貳●正文
一、電動機的基本構造
電動機一般又稱馬達(Motor)，能將電能轉換為機械能，以驅動機械作旋轉、振動或直線運動，被廣泛運用於自動控制與機電整合領域。電動機的種類很多，對於基本結構來說，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可為永久磁鐵。直流馬達的原理是定子不動，轉子一相互作用所產生作用力的方向運動《圖一》所示。交流馬達則是定子轉主線圈通上交流電，產生旋轉運動。《註一》
《圖一》馬達構成要素圖
<資料來源：國立成功大學馬達科技研究中心。直流有刷馬達基本構造(PDF)，檢索於：2008.08.27。http://emotors.ncku.edu.tw/>
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直流有刷馬達與無刷馬達之差異與比較
、直流有刷馬達的優缺點A、直流有刷馬達1、運轉原理與特性
有刷直流馬達是靠電流流經電刷在經電樞轉動。其垂直磁場的產生採用在轉子上增加多組的線匯繞組，經由電刷(brush)與換相(commuttor)的調整，使流入電樞的電流，能控制轉子磁場保持在磁場垂直的方向上《圖三》所示。《註二》
《圖二》直流有刷馬達構造實際圖
<資料來源：國立成功大學馬達科技研究中心。直流有刷馬達構造(PDF)，檢索於：2008.08.27。http://emotors.ncku.edu.tw/>
2、優點
直流馬達好處為在控制速度方面比較簡單，只須控制電壓大小就可控制共轉速，且不受電源頻率的限制，可以製做出高速馬達。3、缺點
直流有刷馬達不宜在高溫環境下操作，而且電動機中需要以電刷作為電流變換器（Commutator）的部件，所以需要定期清理電刷磨擦所產生的污物，使用一段時間會磨損須更換，另外電樞也會磨損。B、直流無刷馬達1、運轉原理與特性
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直流有刷馬達與無刷馬達之差異與比較
、直流無刷馬達的設計，主要是解決直流馬達的電刷與換相器的維護問題。其動作原理與有刷式直流馬達最大的不同，在於改以電子式的換相，而使達到轉子與定子磁場保持在90相位差的目的，在配合適當的驅動電路、有效控制換相時序，可以提高效率或增加轉速範圍。無刷馬達是靠線圈產生磁場讓電樞運轉，因為少了電刷與軸的摩擦因此較省電也比較安靜《圖四》、《圖五》所示。《註三》
《圖三》直流無刷馬達內部基本構造
<資料來源：涂世雄。直流馬達發展與應用(PDF)，檢索於：2008.09.18。http://www.me.cycu.edu.tw>
《圖五》直流無刷馬達內部構造(Portescap製26BC6A型)
<資料來源：涂世雄。直流馬達發展與應用(PDF)，檢索於：2008.09.18。http://www.me.cycu.edu.tw>
b、實際馬達硬體的設計上，一般直流無刷馬達的轉子採用永久磁鐵，定子上則繞以三相的線圈。
c、無刷馬達在理論是不會損壞的，唯一會損壞的地方，就在於軸承的培林，因為它沒有電刷，培林是唯一轉動時接觸的地方，所以他的可靠度也提高，也不會有火花出現，效率也比電刷馬達來的好，同馬力輸出的直流馬達，無刷馬達約為電刷馬達的1/2體積。《註四》
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直流有刷馬達與無刷馬達之差異與比較
、直流無刷馬達的優點
a、換相時不易產生高溫之電弧及金屬屑。b、電氣雜訊少，可靠度高、壽命長且易高速化。c、低電壓、啟動快、易控制。d、製造容易、體積小、
e、可適用於高溫環境下且維修費低f、在電刷部份不產生碳粉、油霧等污垢。g、不產生電氣之雜訊(不產生電波干擾)。h、不產生火花
i、不閃絡(flashover)。《註五》三、直流馬達之比較
直流有刷馬達、直流無刷馬達，兩者的特點差異，如下《表一》所示。
《表一》直流無刷馬達、有刷馬達兩者特點比較表
特點
體積小,重量輕轉子慣性低高速度運轉性能無轉子銅損高效率溫升低
無整流子,無電刷摩擦,無火花低速扭力免保養過附載能力
◎優良
△普通
直流無刷馬達直流有刷馬達
◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎
X較差
△△X△△XX△X△
<資料來源：愛德利科技股份有限公司，檢索於：2008.10.17。http://www.adlee.com/>
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直流有刷馬達與無刷馬達之差異與比較
●結論
因為的科技發展與運用是愈來愈進步，也因為如此，生活水準也跟著提升，所以在生活上有許多的家電產品也都需要運用到馬達來進行工作，所以馬達的類型與工作運用也愈來愈多樣化，所以會希望可以研發更好的馬達來降低不必要的損耗，降低產品的損耗。而那些少部份的馬達會慢慢被淘汰甚至取代，那一些低功率、高耗能的馬達，為了減少能源的消耗，提高運的效能，所以勢必會被改良與替換，因此來達到最有效的運用。肆●引註資料
《註一》邱奕志。宜蘭：國立宜蘭大學生物機電學系(PDF)，檢索於：2008.08.24。
http：//agriauto.bime.ntu.edu.tw
《註二》涂世雄。桃園：中原大學電機工程學系。直流馬達發展與應用(PDF)，
檢索於：2008.08.25。http://www.me.cycu.edu.tw
《註三》申秉弘。永磁無刷馬達之新型無轉軸偵測器定位控制與其應用(PDF)，
檢索於：2008.09.01。http://www.me.ncku.edu.tw/file/6626747.pdf
《註四》My3C.COM專欄評析，檢索於：2008.09.30。http://my3c.com/cgi/index.php《註五》台南：國立成功大學馬達科技研究中心。電動機原理(PDF)，
檢索於2008.10.16。http://emotors.ncku.edu.tw
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