馬達：21世紀的動力來源馬達進化論

21世紀的動力來源----馬達進化論
電流與磁鐵產生的高轉矩特性，線性、超音波馬達等嶄新技術也陸續登場！

馬達（或稱電動機）是結構相當完整的機械，懷著這種想法的人非常多吧！不過，隨著強磁性永久磁鐵之開發、微電腦問世，以及半導體控制技術之提昇，嶄新類型的馬達陸續誕生。目前，社會上最廣泛採用的馬達仍在機械系統中。未來，馬達將可改變旋轉速度或方向、慢慢停止或加上煞車以迅速停止運轉。

從馬達的基礎知識到周邊技術，本書將全方位進行深入淺出的解說。一起來認識，默默地為我們打造最安全、舒適生活環境的無名英雄吧！

本書特色:

搭配彩色插圖進行解說，讓理解更容易，學習更有趣！
汽車、電車、電梯或電扶梯……認識各種配備馬達的機器設備。
工科大學兼任教師專業執筆，徹底瞭解馬達的作用原理以及應用方式。

井出萬盛 Kazumori Ide

1951年生於日本長野縣，目前為湘南工科大學附屬高等學校教師、大學部兼任教師，電氣學會、日本機器人學會的正式會員。興趣為欣賞安地斯音樂（民謠）、排笛演奏及溪釣雨鱒。

著有：『全方向?思?????　????動??????製作（製作由球體驅動的全方位移動機器人）』、『?音再生IC?使??　??????????製作（利用錄音播放IC研發會說話的機器人）』（POWER 社）、『?解入門　?????最新???技術?基本??????（圖解入門淺顯易懂的馬達新技術基本概念與系統結構）（秀和系統）。

第1章 深入了解馬達的用法
００１　電風扇或抽風機上使用可依據負載大小調整旋轉速度的感應馬達…………… 10
００２　洗衣機採用的感應馬達也進化為直驅式無刷馬達……………………………… 12
００３　冷氣機、電冰箱為節約能源而廣泛採用無刷馬達……………………………… 14
００４　電動工具上安裝可產生巨大啟動力的交流整流子馬達………………………… 16
００５　地下鐵或路面電車採用特性最理想的串激式直流馬達……………………… 18
００６　新幹線或特快電車採用具VVVF變頻器控制功能的三相感應馬達…………… 20
００７　電動車採用三相交流感應馬達或PM同步馬達……………………………… 22
００８　新幹線都是由大型馬達控制系統控管列車之運行…………………………… 24
００９　機器人因伺服馬達與控制技術之提昇而跨入醫療照護領域………………… 26
０１０　電梯、電扶梯因VVVF控制技術與PM同步馬達而進化…………………… 28
０１１　登山纜車或空中纜車採用變頻器控制的三相感應馬達………………………… 30
０１２　遊樂區裡最吸引人的大型遊樂設施採用油壓馬達或線性馬達………………… 32
０１３　電腦與周邊設備為了達到靜音效果而使用無刷馬達…………………………… 34
０１４　其他家電用品上使用的馬達……………………………… 36
COLUMN 計量符號與單位符號……………………………… 38
第2章　馬達的基礎知識與應用
０１５　何謂馬達？……………………………… 40
０１６　電能為公認的潔淨能源……………………………… 42
０１７　目前的舒適生活完全靠交流、直流兩種馬達維持…………………………… 44
０１８　馬達可依據電能、驅動原理、構造等項目分類……………………………… 46
０１９　小型直流馬達的基本構造……………………………… 48
０２０　何謂「轉矩」？……………………………… 50
０２１　專用於表示馬達的轉數、電壓、電流用法的「額定」值……………………… 52
０２２　馬達的「效率」越差體積越大……………………………… 54
COLUMN　何謂不轉動的振動馬達？……………………………… 56
第3章 電流與磁場的關係
０２３　永久磁鐵一分為二後又出現N極與S極……………………………… 58
０２４　以磁力線表示磁場強度……………………………… 60
０２５　釹磁鐵是磁性最強勁的磁鐵……………………………… 62
０２６　電池輸出的電流妙用無窮……………………………… 64
０２７　電流、磁場與右手螺旋定則息息相關……………………………… 66
０２８　取下電池後電磁鐵的磁性依然存在……………………………… 68
０２９　磁場出現變化時會有不可思議的電流流入線圈…………………………… 70
０３０　電磁感應因法拉第與楞次之發現而真相大白……………………………… 72
０３１　線圈內部形成的感應電動勢成了發電機原理……………………………… 74
０３２　觀察磁場中影響電流的作用力……………………………… 76
０３３　佛萊明定則分為「右手定則」與「左手定則」……………………………… 78
０３４　磁場中影響鐵、磁鐵的作用力與馬達旋轉原理息息相關……………………… 80
COLUMN　引爆馬達革命的釤鈷磁鐵……………………………… 82
第4章 直流馬達的結構與功能
０３５　永久磁鐵與電磁鐵的磁場產生方式……………………………… 84
０３６　使用永久磁鐵的小型直流馬達的基本構造……………………………… 86
０３７　小型直流馬達的旋轉結構……………………………… 88
０３８　小型直流馬達之性能……………………………… 90
０３９　使用電磁鐵的大型直流馬達之基本構造……………………………… 92
０４０　整流子與電樞線圈接法……………………………… 94
０４１　馬達旋轉時也會發電……………………………… 96
０４２　線圈發熱與等效電路之原理……………………………… 98
０４３　電樞電流產生的場磁束偏移損傷刷子或整流子…………………………… 100
０４４　由馬達形狀就知道轉矩大小……………………………… 102
０４５　直流馬達性能因電磁鐵製造方法而大不相同……………………………… 104
０４６　並聯接續電磁鐵與電樞線圈的直流馬達性能……………………………… 106
０４７　大型直流馬達邊旋轉、邊抑制啟動時的大電流…………………………… 108
０４８　可透過電壓或場磁鐵調整大型直流馬達的旋轉速度……………………… 110
COLUMN　感應馬達與同步馬達……………………………… 112
第5章 交流馬達的結構與功能
０４９　一般家用電源為可改變電流方向的「交流電」…………………………… 114
０５０　交流電路使用的電力與未使用而復歸電源的電力………………………… 116
０５１　實際使用的電力比例稱為「功率因數」……………………………… 118
０５２　渦電流使用不當可能衍生弊端……………………………… 120
０５３　促使交流馬達旋轉的三相交流電與該特性……………………………… 122
０５４　三相交流電源的連接方式可分為△連接與Ｙ連接………………………… 124
０５５　三相交流電可產生旋轉磁場……………………………… 126
０５６　渦電流與阿拉哥圓盤……………………………… 128
０５７　靠三相交流電旋轉的感應馬達原理與基本構造…………………………… 130
０５８　三相感應馬達可依轉子繞線結構而分成兩大類…………………………… 132
０５９　旋轉速度因定子線圈繞法而不同……………………………… 134
０６０　感應馬達的旋轉速度與「滑差」……………………………… 136
０６１　三相感應馬達的啟動轉矩遠比直流馬達小……………………………… 138
０６２　三相感應馬達可分為「鼠籠式」與「繞線式」兩大類…………………… 140
０６３　利用電壓或頻率控制三相感應馬達旋轉機制……………………………… 142
０６４　一般家用單相感應馬達的結構與特徵……………………………… 144
０６５　單相感應馬達的啟動方法……………………………… 146
０６６　靠交流電旋轉的「同步馬達」因磁鐵的吸引力而旋轉…………………… 148
０６７　同步馬達為無法自力旋轉的馬達……………………………… 150
０６８　同步馬達為旋轉特性或結構特徵非常豐富多元的馬達…………………… 152
０６９　同步馬達啟動時需要幫手……………………………… 154
０７０　安裝整流子的交流馬達結構與特徵……………………………… 156
COLUMN　新幹線的嶄新時代序幕即將揭開……………………………… 158
第6章 特殊馬達的結構與功能
０７１　齒輪的功能與調整旋轉……………………………… 160
０７２　標準齒輪、行星齒輪等各式各樣的齒輪……………………………… 162
０７３　旋轉編碼器具備轉數或旋轉方向檢測功能……………………………… 164
０７４　淬鍊出超高機能的馬達……………………………… 166
０７５　不應用電磁作用的「超音波馬達」之旋轉原理與特徵…………………… 168
０７６　由旋轉磁場轉為移動磁場後線性馬達順利誕生…………………………… 170
０７７　靠運用移動磁場的交流電運作的線性馬達……………………………… 172
０７８　可動部位各不相同的各種線性直流馬達……………………………… 174
０７９　以開關切換電流方向後移動的線性直流馬達……………………………… 176
０８０　電阻可下降至零，被譽為夢幻材料的「超傳導材料」…………………… 178
０８１　超傳導線性馬達車靠兩種線圈行駛……………………………… 180
０８２　以半導體取代整流子與電刷後成功研發「無刷馬達」……………………… 182
０８３　以半導體切換磁極吸引作用後成功研發「步進馬達」……………………… 184
０８４　步進馬達的激磁方式……………………………… 186
COLUMN　地下鐵真有趣……………………………… 188
第7章 馬達與半導體控制技術
０８５　隨心所欲地驅動馬達的控制技術……………………………… 190
０８６　常用於控制馬達的感測器……………………………… 192
０８７　被譽為魔術開關，廣為大容量開關系統採用的矽控整流器（SCR）……………………………… 194
０８８　最具代表性的馬達專用半導體電力控制電路……………………………… 196
０８９　以半導體控制馬達即可開發嶄新類型的馬達……………………………… 198
０９０　控制性能就是「伺服馬達」的最重要部位……………………………… 200
COLUMN　軸承為日本人的拿手絕活……………………………… 202