有刷 DC 馬達的基礎知識

此部落格文章將探討有刷 DC 馬達的構造與功能，並提供一些使用上的額外資訊。有刷 DC (BDC) 馬達具有四個主要零件：定子、轉子、換向器、電刷。

• 定子 含有永久磁鐵或電磁鐵，會保持固定。
• 轉子亦稱為電樞，是負責讓馬達轉動的零件。
• 換向器是馬達中讓轉子與電刷連接的零件。
• 電刷則連接到 DC 電源。

為了徹底瞭解有刷 DC 馬達如何運作，我們先探索基本型態。在此顯示線圈 (轉子) 連接到換向器，上面有電刷，連接到電池，電線的對面則有磁鐵 (定子)。電池提供的電能會將電線轉換成電磁鐵，並與兩側磁鐵磁場的磁力互相作用。

隨著線圈轉動，換向器每一面最終會與對面電刷接觸，導致極性變換。此轉變會在一面線圈接近對面具有吸引力的磁鐵時發生，接著極性就會切換，因此磁鐵原本是相吸，會變成互斥。此現象造就不斷的轉動。然而，如您所想的一樣，此轉動並不順暢。為了讓轉動穩定並保持順暢，轉子上要添加更多線圈與換向器。

現在，電刷在接近換向器的每個區塊時連續性會遭到破壞，因此反方向出現電壓尖波 (或反轉極性)。這些尖波會導致電氣雜訊，若相同的電壓來源也連接到敏感的電子元件時，就會產生嚴重的問題。為了解決此問題，可在會變換方向的馬達上添加雙向 TVS，或在僅單一方向轉動的馬達上添加單向 TVS，如此即可減少雜訊。

裝置是否需要需要立即中斷？將馬達引線同時短路即可達到此效果，且必須有效地將馬達產生的電力短路，否則就會繼續轉動一小段時間。此流程稱為動態制動，會強迫電樞繞組抵抗磁鐵，以免軸心轉動。若馬達連接到動力較大的負載，動態制動會導致馬達過熱，電樞繞組有可能會燒毀。以串聯方式放置大瓦數電阻有助於避免此問題發生。

若要進一步瞭解有刷 DC 馬達，或探索其他類型馬達，請觀看 Another Teaching Moment 系列的其他影片。