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電工機械 I 直流馬達構造 電工機械 I 電機磁路 電工機械 I 電機角 機械角 m 與電機角e p e m 2 電工機械 I 機殼與托架 機殼：(1)支持與保護內部機件 (2)磁路一部份 (3)大型-採高導磁係數的鋼板捲成 (4)小型-採高導磁係數的輾鋼或軟鋼板 拖架：以鋼板製成鍛接在機殼上 電工機械 I 直流電機之磁極 電機磁極 主磁極 電工機械 I 主磁極 採厚度為0.8~1.6mm，含矽5%的高導磁係 數之矽鋼片疊製而成 疊製目的：減少渦流損失 含矽目的：減少磁滯損失 極掌大於極心：減少空氣隙的磁通密度B 降低磁阻 極掌成弧形：使定子與轉子間空氣隙分佈 均勻 電工機械 I 磁場繞組 分激場繞組：與電樞繞組並聯，匝數多， 線徑細，電阻大 串激場繞阻：與電樞繞組串聯，匝數少， 線徑粗，電阻小 複激場繞阻：由分激場繞組及串激場繞組 組合裝於主磁極上，磁通量 由分激場決定 電工機械 I 中間極(大型機才用) 又稱換向磁極，用於改善換向問題 位於兩主磁極間，為一細長狀 與電樞繞組串聯，匝數少，線徑粗， 電阻小 作用於換向區間，以抵消區內的電樞反 應，幫助換向，減少火花 電工機械 I 電刷與握刷器 電工機械 I 電刷 碳質：接觸電阻大，整流強，減少火花 石墨質：潤滑作用 銅質：導電性好，電流密度高 電刷 特性 接觸電 載流量 摩擦系 阻 數 用途 碳質 質密堅硬 高 小 大 小容量低轉速 石墨質 質軟且潤 滑 低 大 小 大容量高轉速 電化石墨 質 加熱壓製 中 大 小 一般電機 金屬石墨 質 含金屬 50~90% 小 最大 小 低電壓大電流 電工機械 I 轉軸與軸承 軸承 轉子與轉軸與軸承 電工機械 I 換向器 又稱整流子 兩換向片間用雲母片作絕緣，雲母低換向 片 1~1.5mm 電工機械 I 電樞鐵心 用0.35~0.75mm，含矽1~2%之高導磁 係數之矽鋼片疊製組成 大型機：扇形矽鋼片疊製 小型機：圓形矽鋼片疊製 電工機械 I 電樞線槽 開口槽：採成型(疊、波、蛙繞)繞製，大、 中型機用 半閉口槽：採散繞方式，小型電機用；能減 少槽齒引起之磁通分佈不均，及 繞組不因高速而飛脫，缺點是成 本高 斜口槽：減少因轉動造成磁阻 之變動， 可減少噪音 電工機械 I 電樞繞組 閉路繞：繞組經換向器形成封閉路徑， 直流機適用 開路繞：須在外部加以連接形成回路， 僅適用於交流機 繞組是由許多線圈組成， 每一線圈皆有兩個邊 電工機械 I 環形繞 繞組以螺旋方式繞於環形鐵心 優點：不受磁極限制，電流路徑a與極數p 相同 缺點：(a)鐵心內側導體無法切割磁力線， 感應電勢，浪費材料 (b)增大電感使換向不良 (c)需手工繞置，製造與絕緣不易 電工機械 I 鼓形繞 分波、疊、蛙腿式繞 繞組全移到鐵心表面，兩線圈邊約一個極 距 優點：(a)電感小，換向較環形繞良好 (b)可用成型繞組來裝置，製造與 絕緣容易 缺點：不能適用於不同極數之電機上 電工機械 I 疊繞、波繞 疊繞 波繞 單層繞與雙層繞 單層繞 電工機械 I 雙層繞 電工機械 I 極距與線圈節距 S )：每一個磁極所涵蓋的電樞線槽數 P 極距( 線圈節距YP：同一線圈的兩個線圈邊相隔的電樞線 槽數 S 180, 全節距 YP P 180, 短節距 常用短節距：優：(a) 末端連接短，省材料 (b) 線圈電感量(L)小，有助換向 缺：感應電勢較全節距小 電工機械 I 極距與線圈節距 後節距Yb：同一線圈不同換向片之線圈 S 跨距(槽距) Yb Yp k P 前節距Yf：同換向片之兩線圈邊跨距(槽距) Yf Yb Yc 換向片節距YC：同線圈所接換向片距 疊繞 Yc m ；波繞 Cm Yc p 2 電工機械 I 疊繞 Yb Yf Yc 電工機械 I 波繞 Yb Yc Yf 電工機械 I 全節距繞與短節距繞 全節距繞 短節距繞 電工機械 I 其他名稱 複分數 (m) ：同一線圈的兩個線頭所連接換 向片的片距 重入數：指電樞繞組形成封閉迴路的迴路數。 換向片數 (C) 與換向節距 (Yc) 之最 大公因數 並聯路徑數(a) ：線圈兩端接至同樣換向片的 線圈繞組數 疊繞 a=mp 波繞 a=2m 疊繞與極數成正比；波繞與極數無關 電工機械 I 圖 3-15 4極20槽雙層單式疊繞 電工機械 I 圖3-16 電樞繞組形成4條並聯路徑數(A) 電工機械 I 圖3-16 電樞繞組形成4條並聯路徑數(B) 電工機械 I 圖3-18 4極20槽雙層疊繞的發電機 電工機械 I 圖3-20 4極20槽雙層疊繞的電動機 電工機械 I 圖3-21 4極21槽雙層單式波繞之電樞繞組 電工機械 I 4極21槽雙層單式波繞之並聯路徑數 電工機械 I 4極21槽雙層單式波繞之並聯路徑數 電工機械 I 圖3-23 2極11槽雙層雙分疊繞之電樞繞組 2極24槽雙層全節距繞、二次重入 雙分疊繞之電樞繞組 圖3-24 電工機械 I 電工機械 I 均壓線 為避免各路徑的感應電勢有差異，而形 成無謂的閉環路電流Ic。而將電樞繞組相 距 2個極距的個點，使用一條低電組的銅 線相連接。 此環流會造成 I2R 的功率損失。 Ic 流經換向片及電刷時，會在電刷接觸 面產生電弧(火花) 線圈數 數目 連接% p 2 電工機械 I 均壓線 圖3-25 未加均壓線 圖3-26 加均壓線後環流現象 電工機械 I 虛設線圈 Cm 當m固定，而 Yc p 無法為整數時， 2 ' C m 必須取 C ' C X ，使 Yc ' 為整數。 p 2 因此多出之線圈不可連接至換向片，但為 機械平衡必須裝設，稱為虛設線圈 電工機械 I 疊繞與波繞 疊繞(並聯) 波繞(串聯) 用途 低電壓大電流 高電壓小電流 並聯路徑數 a = mP a = 2m 電刷數 P (極數) >2；=P 電樞繞法 前進繞 後退繞 換向片數 YC m 特殊情形 需均壓線 YC Cm P/2 有時需虛設線圈 電工機械 I 蛙腿式繞組 繞組含疊繞與波繞，兩組之同槽線圈邊必 須做換位，以減少電感效應。 採 單分疊繞 + P/2分波繞 並聯路徑數 a = 2P 優點：不需均壓線(波繞跨距約2極)與 虛設線圈 電工機械 I 繞組改裝概念 電動勢 E 與電流(並聯)路徑數 a 成反比 電樞電流 IC 與電流(並聯)路徑數 a 成正比 EW aL P EL aW 2 W：波繞 ； I L aL P IW aW 2 L：疊繞 電功率 P EL I L EW IW 電工機械 I 依激磁方式分類 電工機械 I 圖 3-28 他激式直流電機 電工機械 I 圖 3-29 串激式直流電機 電工機械 I 圖 3-30 分激式直流電機 電工機械 I 圖 3-31 複激式直流電機 電工機械 I 圖 3-32 複激式直流電機另一分類 (a) 積複激式 (b) 差複激式 電工機械 I