DC 马达的运作理论
读者们对上期笔者的问题有没有头绪呢？但无论结果如何，都看看以下有关DC马达的理论介绍吧。
虽然不同生产商的DC马达都有少许不同的地方，但大部份DC马达都由以下基本部份组成：
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l. 电线圈（Coil）：它跟上一期在实验里所提及过的电线圈一样，当电流通过电线圈的时候，便成为电磁铁。电线圈以铜线制作而成。电线圈的圈数越多，磁场越强。 |
图 1 : DC 马达基本结构图 |
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2. 转子（Armature）： 在上一期的实验里电线圈能将一根铁钉磁化（Magnetization），这里所用的转子跟那铁钉的作用一样。虽然电线圈本身已能够制造磁场，但如果想要 提高马达的效率，就一定要使用转子。转子以具有高磁通密度的金属造成（磁通密度（Magnetic flux density）是描述一件对象能被磁化的程度。磁通密度越高，便越容易被磁化。） |
图 2 示范产生洛兰兹力 士 Lorentz force . a) 没有电流的时候，电线停留不动。 |
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3. 永久磁铁（Permanent magnet）：所谓永久磁铁其实是指一般天然磁铁。它能在转子的外围提供一个固定的磁场，以便当电流通过线圈的时候，令转子转动。然而，部份马达会以电线圈制成的电磁铁替代。 |
b). 当电流在电线流过时，电线会因磁场的存在而产生位移。 |
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4. 整流子（Commutator）：外型像是一个分开了两半的环，每边分别连接到电线圈的电极上。当转子转动的时候，整流子跟电刷互相接触，确保电流持续稳定地通过电线圈。 |
图 3. 弗林明左手定律 Fleming's Left Hand Rule |
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5. 电刷（Brushes）：作为提供电源的电子线路和整流子之间接触的电极。当转子转动的时候，确保电流流入电线圈内。电刷通常以碳制成。 |
大 家还记得上期提及过的「弗林明左手定律」（Fleming's Left Hand Rule）吗？它是用于描述电动机（马达）运作的电磁学定律。根据定律，当电流方向（中指）跟磁场方向（食指）在特定的方向（手指的方向）成九十度角时， 便会产生一个与电流方向及磁场方向成九十度角的力，将在磁场范围内有电流流过的电线推往特定方向。产生该位移的力称之为洛兰兹力（Lorentz force）。其实「弗林明左手定律」只是将在马达内发生的「同性相斥，异性相吸」现象具体地描述而已。图3的实验就展示了这个现象。
介绍了马达的结构和「弗林明左手定律」，是时候为读者解开DC马达的运作之迷了。图4表达了DC马达的整个运作。读者只要利用笔者一直以来所教的理论去思考，便可以明白DC马达的基本运作了。
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但 DC马达并未能满足机械人方面的应用，主要是因为机械人的运动并非单纯无限制的旋转运动，而是必须依从指令工作，换句话说马达的运转必须受到控制，只可在 受限制的范围内活动。因此若要在机械人使用马达，便要将马达的结构作出改动。下期笔者会介绍现时其中一种普遍在机械人使用的步进马达。 |
步行马达 |
