馬達小教室：四象限 ( I )

本文是用來解說馬達四象限一事。

基本上，馬達業界很少在使用四象限一詞。主要由於四象限這概念比較用於數學系統中，也就是直角座標(迪卡耳座標)的延伸，將X水平軸與Y垂直軸劃分出的四個區塊各別定義，因此產生的第一到四的象限，這四個象限會分別對應到X與Y的正負值。

若有一物品，具有兩個物理參數，且可有正負值變化，就可代入迪卡耳座標，去定義出四象限；而馬達剛好符合這種情況，因此有某個天才把馬達拉到迪卡耳座標中表示，才在馬達領域中，產生四象限一詞；這表示法至少我聯想不到，肯定是天才。

但為什麼沒人使用這種說明方式來解釋馬達? 主要就是有更簡單的說法，才導致四象限的解釋法，無人採用。當筆者第一次聽到時，覺得很新奇，但理解完後，其實也就沒有在跟別人解釋過了，以下就分別以四象限的描述與口語的說法，來讓大家比對一下，體會一下為什麼鮮少人使用。

迪卡耳座標中的X軸，即是馬達中的轉速(N)；Y軸就是馬達轉矩(T)。因此用四象限的座標描述，呈現結果如下：

對一個數學家來說，數值可正可負，非常合理；但轉速為負值，輸出力量為負值，對一般人來說，已經有種玄學的感受了，難以直觀的理解。

轉換成馬達業內的說法，呈現結果入下：

可以簡單的發現，原來轉速的正負值，其實只是順逆時鐘旋轉；轉矩的正負值，只是馬達或發電機的模式變化。因此一顆馬達，只能順時鐘轉，且不能發電，那就是只能在第一像限操作。當這顆馬達能順逆時鐘轉時，就會擁有第二象限的能力。若還能當發電機，就擁有了第三、四象限的運用。

由此可以，當我在介紹一顆馬達時，最容易讓人理解的說法，絕對不是告知對方這顆馬達能操作在那些象限。只會告知是否可反轉，是否會發電。

原則上，所有的馬達都具備四象限的可能性。就像在數學的世界中，第五維度也只是多一個座標系就可以達到。但在實際的產品上，基本上只能確保第一象限的功能一定有。在第二象限，也就是逆時鐘旋轉的功能，都很有可能會被封鎖限制，更不用說第三跟第四象線，作為發電機的模式使用，更是少見，甚至把發電機模式視為一種會造成破壞的非預期行為。冷氣機的室外機，因為裝在戶外，遇到颱風時，原本的馬達變成發電機，導致電控版燒壞，就是廠商對第三及第四象限的非預期結果。

實務面上，大部份的馬達應用中，其實只需要第一象限。如家中的電風扇、抽油煙機、吸塵器等等，您並不會希望它反轉。但由於馬達本身是具備這能力的，因此電動機車可以輕易的往後移動，並不是黑科技，僅僅是拿出來用而已；包括電能回充這種技術，都不算新發明，是馬達本質的功能。但要達到這些功能，還是有些配套措施要做，包括結構、安全措施、電控系統及電池等等，這些技術細節才是重點。

重點整理：

理論上，所有的馬達都具備四象限的可行性，也就是順逆轉及發電。

實際上，現實是殘酷的；它能，不代表我們做得到。