馬達介紹：串激馬達 ( I )

本文將介紹串激馬達的特徵。

比較特別的是，串激馬達只是通用馬達(Universal Motor)中的一種，旗下總共有它激、並激及串激三種，但目前主要剩串激類型。通用馬達這名稱取得很好，通用一詞是指，輸入直流電或交流電都可以使用，此為通用馬達獨有特徵，其它類型的馬達，都只能接受單一型式的電源種類。之所以可以這樣使用，在總綱有提到，通用馬達另一特色為磁場的來源，是採用電磁鐵的作法而產生，因此當定子線圈與轉子線圈都使用同一電源時，其變化會是同步產生。由下圖可看出，串激馬達的電流路徑，當電流從右上方進入時，會先通過右側的定子線圈，再透過碳刷及整流子，由下方進入電樞轉子線圈內，再由上方流出後，轉進入左側定子線圈，最終才從左下方流出。

由上述可知，串激馬達其馬達線圈使採用串聯的方式銜接在一起的，這也其實也就是並激與它激的差異。當我們把通用馬達拆成定子及轉子後，若定子與轉子的線圈採用串聯接線，就稱為串激馬達；若採用並聯接線，那就稱為並激馬達；若定子與轉子，使用不同的電源，就稱為它激馬達。

由於磁場是使用電磁鐵產生，其磁場大小會隨著電流還有頻率產生變化，因此其轉矩與轉速特性曲線圖(TN Curve)會是非線性的變化，電流亦非線性，如下圖所示。由特性曲線圖來看，這種馬達有些很有趣的特點，一開電時，跑得很快，無載轉速很高，但是遇到負載後，速度會大幅度的下降。其無載高轉速的特性，往往讓這顆馬達跑起來，容易讓人覺得很吵，因此在家中，有什麼電器產品，會覺得吵的，就是它在做怪。如吸塵器、果汁機這類型的家電產品，大部份還是串激馬達的天下。

此外，由於電樞轉子也是線圈，須要將輸入電源才用作用，但由於此處為馬達的轉子，它會持續的旋轉，因此要配合特殊的換相裝置才能將電能順利傳導到轉子線圈上；這情況在直流有刷馬達當中也會碰到。這特殊的旋轉導電裝置，就是整流子(Commutator)與碳刷(Brush)，但這裝置也成了致命傷。

由於轉子會持續旋轉，碳刷則扮演旋轉子與定子之間的磨耗角色，如同車子的輪胎，在旋轉的輪子與固定的地面當中，作為磨耗的存在。因此碳刷變成了有壽命的產品，它會隨者馬達每一次的旋轉，逐漸被磨損，最終磨到沒有，使電能無法傳遞，導致馬達無法運轉。這也是有刷馬達被人詬病的原因，具有明顯的壽命條件，需要更換新碳刷。

其二，碳刷及整流子，是負責傳導電能的，當其接觸不良，或是壓迫力不足時，使碳刷產生位置偏差，會產生火花，更精準的學名為電弧。主要由於大多會在碳刷的後方，加裝一彈簧來產生壓迫力，使碳刷能完整的接觸整流子，這種緊密的接觸，並不會產生電弧火花現象。但當使用久了，碳刷的長度縮短後，彈簧的作用力會隨著距離增加而變弱，當設計者沒注意彈簧強度行程時，挑選了過弱的規格，就會導致碳刷變短後的接觸壓迫力不足，使得碳刷與整流子之間產生距離，就會誘發電弧的產生。這電弧屬於壞循環，電弧會產生高溫，導致碳刷加速損耗縮短，則電弧反應越激烈，會讓馬達有燒毀的風險。

因此這種換相裝置有著明確的壽命限制，且在設計不良的情況話，會產生火花，導致此類產品的印象不佳。

但有趣的是，目前有刷馬達的碳刷壽命，可達到一萬小時，若每天工作24小時，可使用1.1年；若每天工作8小時，則可使用3.4年。就產品的壽命而言，其實已經很實用了；所以這類型的有刷馬達，仍存在很多應用場合當中。

至於火花這件事，其實汽車及機車的燃油泵浦，也是採用這種換相裝置，而且還是整顆浸在燃油當中，代表正規的馬達生產廠，其實都能妥善處理。

重點整理：
了解它，才能妥善處理它。

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