船舶舵機的構造及原理

船舶舵機的構造
　　船舶舵機主要是由外殼、電路板、無核心馬達、齒輪與位置檢測器所構成。其工作原理是由接收機發出訊號給舵機，經由電路板上的 IC判斷轉動方向，再驅動無核心馬達開始轉動，透過減速齒輪將動力傳至擺臂，同時由位置檢測器送回訊號，判斷是否已經到達定位。位置檢測器其實就是可變電阻，當舵機轉動時電阻值也會隨之改變，藉由檢測電阻值便可知轉動的角度。一般的伺服馬達是將細銅線纏繞在三極轉子上，當電流流經線圈時便會產生磁場，與轉子外圍的磁鐵產生排斥作用，進而產生轉動的作用力。依據物理學原理，物體的轉動慣量與質量成正比，因此要轉動質量愈大的物體，所需的作用力也愈大。船舶舵機為求轉速快、耗電小，于是將細銅線纏繞成極薄的中空圓柱體，形成一個重量極輕的五極中空轉子，并將磁鐵置於圓柱體內，這就是無核心馬達。
　　為了適合不同的工作環境，有防水及防塵設計的船舶舵機；并且因應不同的負載需求，舵機的齒輪有塑膠及金屬之區分，金屬齒輪的舵機一般皆為大扭力及高速型，具有齒輪不會因負載過大而崩牙的優點。較高級的舵機會裝置滾珠軸承，使得轉動時能更輕快精準。滾珠軸承有一顆及二顆的區別，當然是二顆的比較好。目前新推出的 FET 舵機，主要是采用 FET(Field Effect Transistor)場效電晶體。FET 具有內阻低的優點，因此電流損耗比一般電晶體少。 

技術規格
　　廠商所提供的船舶舵機規格資料，都會包含外形尺寸(mm)、扭力(kg-cm)、速度(秒/60°)、測試電壓(V)及重量(g)等基本資料。扭力的單位是 kg-cm，意思是在擺臂長度 1 公分處，能吊起幾公斤重的物體。這就是力臂的觀念，因此擺臂長度愈長，則扭力愈小。速度的單位是 sec/60°，意思是船舶舵機轉動 60°所需要的時間。
　　電壓會直接影響船舶舵機的性能，例如 Futaba S-9001 在 4.8V 時扭力為 3.9kg、速度為 0.22 秒，在 6.0V 時扭力為 5.2kg、速度為 0.18 秒。若無特別注明，JR 的船舶舵機都是以 4.8V 為測試電壓，Futaba則是以 6.0V 作為測試電壓。所謂天下沒有白吃的午餐，速度快、扭力大的舵機，除了價格貴，還會伴隨著高耗電的特點。因此使用高級的舵機時，務必搭配高品質、高容量的鎳鎘電池，能提供穩定且充裕的電流，才可發揮舵機應有的性能。