01Floor nozzle
吸頭把管路的開口壓低到地面附近，讓進氣集中掃過灰塵所在的位置。它沒有主動把灰塵拉起來，真正推動空氣的是室內與機內之間的壓力差。開口、刷條與漏氣量會一起決定實際清潔效果。
- 作用
- 集中進氣並貼近清潔表面
- 形式
- 地板吸頭與可切換刷條依機型而異
吸塵器運作原理
吸塵器為什麼會吸？
馬達帶動離心葉輪，把機身裡的空氣持續送往排氣端，使吸入口壓力低於房間。外面較高的氣壓便把空氣推進吸頭，流動的空氣帶走灰塵；氣旋與濾網再把灰塵留住，乾淨空氣流過馬達後排回室內。
本頁代表架構
本頁固定以台灣 110V 等級的有線、乾式、無集塵袋桶式吸塵器為例，使用單段直通式串激整流子馬達。無線 BLDC、掃地機器人與乾濕兩用旁通式馬達不混在這個模型裡。
吸力原理動畫
葉輪先排走空氣，房間氣壓才把灰塵推進來
空氣從吸頭進入後一路往右。氣旋與濾網把灰塵留住，馬達帶動的離心葉輪則持續把空氣送往排氣端，使葉輪中心與吸入口維持較低壓力。
← 圖可左右滑動查看完整氣流 →
01
進氣
房間氣壓把空氣與灰塵推進吸頭。
02
氣旋分離
較重顆粒沿筒壁旋轉，失速後落入集塵區。
03
前置過濾
細粉塵被留在馬達前，乾淨氣流繼續前進。
04
葉輪建立壓差
離心葉輪把中心空氣加速送往外圍與排氣端。
05
冷卻與排氣
氣流通過直通式馬達，最後經排氣濾網回到室內。
3D 零件拆解
從整機氣路，再進入吸塵器馬達
第一層拆開吸頭、軟管、氣旋集塵筒、兩道濾網、馬達模組與電源；第二層單獨放大馬達，查看串激繞組、轉子、換向器、碳刷、軸承、熱保護器與離心葉輪。
3D 互動拆解
載入後可以旋轉、拆解、逐步觀看運作原理。
How it works
電流如何變成吸入口的氣流
從插座、串激馬達、換向器一路追到離心葉輪，看電磁轉矩如何變成壓力差。
開關接通後，電流依序流過熱保護器、定子串激繞組、碳刷與轉子繞組。
同一股電流流過兩組繞組。交流反向時兩邊磁極一起反向，相吸相斥形成的轉矩方向仍然不變。
轉子轉動時，碳刷依序接觸不同銅片，使通電線圈在適當角度換向，轉矩便能持續推著轉子往前。
電磁轉矩加速轉子，與它同軸的葉輪同步高速旋轉，不需要齒輪或皮帶。
空氣被持續送到排氣端，葉輪中心與吸入口附近的壓力降低。房間裡較高的氣壓便把新空氣推入吸頭。
氣旋先分離較重顆粒，前置濾網攔下細粉塵，排氣濾網再捕捉殘餘微粒與碳粉。產生吸力的是壓差，分離灰塵的是這三道結構。
6 個步驟分別對應實際零件；下方的零件說明呈現它們的外形、位置與作用。
零件位置與作用
捲動時，左邊模型會切換到相同層級並標出正在說明的零件。
整台機器
把外殼拆開之後看得到的零件
02Hose & inlet duct
軟管把吸頭接到集塵筒。管內每個彎折、縮口與粗糙表面都會消耗一部分壓力差；破洞則讓空氣從不該進入的位置漏入，使吸頭端能用的吸力變小。
- 流向
- 吸頭往集塵筒
- 結構
- 可撓螺旋軟管依機型而異
03Housing & wheels
機身把集塵、過濾、馬達與排氣通道固定在密合的位置，輪組則讓管路受到拉力時整台機器可以跟著移動。外殼接縫不只是外觀，密封狀態也會影響吸頭端能保留多少壓力差。
- 作用
- 支撐、密封與導引內部氣路
- 形式
- 臥式桶身與雙側輪組依機型而異
04Cyclone dust bin
進氣沿筒壁切向進入後形成旋轉氣流。較重的顆粒因慣性不容易跟著氣流急轉，碰到筒壁後失速落入集塵區；較輕的空氣則往中心出口前進。氣旋負責分離灰塵，本身不會產生吸力。
- 分離方式
- 切向進氣與慣性分離
- 集塵方式
- 無集塵袋透明集塵筒依機型而異
05Pre-motor filter
氣旋沒有攔下的細粉塵在進入馬達前由這道濾網捕捉。它保護高速葉輪、繞組與軸承，但捕集越多粉塵，氣流通過所需的壓差也越大。
- 位置
- 集塵筒與馬達之間
- 形式
- 泡棉或摺疊濾材依機型而異
06Motor & impeller module
串激馬達讓轉軸高速旋轉，軸端的離心葉輪把中心吸入的空氣甩向外圍，再由蝸殼導向排氣端。機內空氣被持續搬走後，吸入口壓力低於房間，外界氣壓便把新的空氣推入。
- 型式
- 單段直通式串激整流子馬達
- 電源
- 110V 等級單相交流依機型而異
- 轉速
- 常見數萬 rpm依機型而異
07Exhaust filter
空氣流過馬達後，排氣濾網再捕捉細微粉塵與碳刷磨耗產生的碳粉，避免它們跟著排氣回到室內。它位於吸力產生路徑的下游，同樣會形成流阻。
- 位置
- 馬達下游、排氣口之前
- 形式
- 細密摺疊濾材依機型而異
08Power, switch & protection
電源線把單相交流送入開關，再經過熱保護元件與馬達串聯回路。這個代表機型採單速有線架構，不加入電池、ESC 或無線機的逆變控制。
- 電源
- 110V 等級單相交流依機型而異
- 控制
- 單速機械開關
馬達內部
再把馬達剖開，這裡是真正在做功的地方
09Field core & series winding
兩側磁極上的漆包線與轉子串聯。交流電每半週反向時，定子磁極與轉子電流會同時反向，所以兩者形成的轉矩方向仍然相同，轉子可以持續朝同一方向旋轉。
- 材料
- 疊壓矽鋼片與耐熱漆包線
- 接法
- 與轉子電樞串聯
10Armature
轉子槽內的漆包線通電後形成磁極，與定子磁場相吸相斥而產生轉矩。疊片鐵芯限制渦流，轉軸則把電磁轉矩直接傳給葉輪。
- 結構
- 疊片鐵芯、槽內繞組與鋼製轉軸
- 轉動件
- 與換向器及葉輪同軸
11Commutator
一圈彼此絕緣的銅片連到不同轉子線圈。轉子每轉過一個角度，碳刷接觸的銅片就改變，電流被送進下一組線圈，讓轉子磁場在適當位置翻轉並維持同方向轉矩。
- 材料
- 分段銅片與片間絕緣
- 作用
- 機械換向轉子電流
12Carbon brushes
兩支彈簧壓住的碳刷把固定電路的電流送到旋轉換向器。碳材能導電，也能承受滑動接觸，但使用時會逐漸磨短並產生細微碳粉。
- 數量
- 兩支，位於換向器兩側
- 材料
- 電刷級碳材
13Ball bearings
前後兩顆軸承把高速轉軸保持在馬達中心，限制葉輪與外殼的間隙。吸入異物、葉輪失衡或長時間高溫都會提高它承受的負載。
- 型式
- 高速滾珠軸承
- 數量
- 前後各一顆依機型而異
14Centrifugal impeller
空氣從葉輪中心軸向進入，被高速葉片帶動後朝外圍加速。外圍蝸殼再把高速氣流導向排氣端。葉輪連續搬走中心附近的空氣，才形成吸入口所需的低壓區。
- 型式
- 單段離心葉輪
- 傳動
- 直接固定於馬達轉軸
15Thermal protector
熱保護器與馬達回路串聯，貼近容易升溫的位置。當堵塞、軸承阻力或繞組異常讓溫度超過設定範圍時，它會切斷電流，避免熱持續累積。
- 接法
- 與馬達電路串聯
- 形式
- 自復式或一次性熱保護元件依機型而異
為什麼用這種馬達
單段直通式串激整流子馬達
這類有線吸塵器把定子繞組、轉子繞組與碳刷串聯後直接接到交流電源。串激結構能在小體積內做出高轉速與高功率密度，轉軸可以直接帶動離心葉輪，不必再加齒輪。直通式則讓已經過濾的工作氣流流過馬達，同時帶走繞組與碳刷產生的熱。
- 為什麼不用感應馬達
- 感應馬達沒有碳刷，耐用且運轉平順，但接在市電時同步轉速受頻率限制。要直接把小型離心葉輪推到吸塵器所需的高轉速，串激馬達更容易做得輕巧。
- 和無線吸塵器的 BLDC 有什麼不同
- BLDC 沒有碳刷，效率、控制與壽命通常更有利，但需要逆變器依序驅動多相繞組。本頁的代表機型直接使用有線交流電與機械換向，電源、控制與馬達敘述不和無線機種混用。
- 直通式的代價是什麼
- 工作氣流同時也是冷卻氣流，結構緊湊，但濾網堵塞會一起降低吸塵風量與馬達散熱。吸入潮濕或未過濾的髒空氣，也會直接威脅繞組、碳刷與軸承。
Troubleshooting
可能是哪裡壞了
下面是常見症狀對應到的零件，以及它為什麼會壞。這裡解釋的是原理， 不是維修步驟。知道哪裡壞了之後，要自己換還是送修，是另一件事。
| 症狀 | 通常是這個零件 |
|---|---|
| 吸力逐漸變小，機身卻更熱 | 馬達前濾網 |
| 運轉出現尖銳異音或明顯震動 | 滾珠軸承 |
| 出現燒焦味，吸力很快變弱 | 定子鐵芯與串激繞組 |
| 馬達間歇停轉或火花突然變大 | 碳刷 |
| 馬達聲音變高，但吸頭幾乎沒有風 | 軟管與進氣道 |
吸力逐漸變小，機身卻更熱
- 濾網累積粉塵
- 氣流阻力上升
- 吸頭風量下降
- 馬達冷卻氣流同步減少
直通式馬達依賴工作氣流帶走熱。濾網堵塞不只讓清潔端少了風，也讓馬達在更差的散熱條件下運轉，所以吸力下降與溫度上升可能同時發生。
運轉出現尖銳異音或明顯震動
- 軸承磨損或葉輪失衡
- 轉軸偏心
- 間隙與週期性負載增加
- 震動與高頻噪音放大
葉輪以數萬轉等級運轉，極小的偏心也會形成反覆側向力。軸承間隙和葉輪不平衡常會互相加劇，聲音因此會隨轉速變得更明顯。
出現燒焦味，吸力很快變弱
- 堵塞、卡滯或過載
- 繞組溫度超限
- 漆膜絕緣劣化
- 匝間短路使電流與發熱再上升
漆包線表面的漆膜隔開相鄰線圈。高溫破壞絕緣後，有效匝數下降而電流可能上升，故障會形成自我加速的熱循環。燒焦味代表的不是單純灰塵味，而可能是材料已受熱分解。
馬達間歇停轉或火花突然變大
- 碳刷磨短或接觸面不良
- 接觸電阻與電弧增加
- 換向器表面過熱燒蝕
- 轉矩不穩並可能中斷
碳刷必須持續貼住高速旋轉的換向器。接觸不連續時，電流會跨越微小空隙形成電弧；電弧又會傷害銅片表面，使下一次接觸更差。
馬達聲音變高，但吸頭幾乎沒有風
- 吸頭、軟管或濾網嚴重堵塞
- 通過系統的流量接近零
- 葉輪負載狀態改變
- 仍有壓差卻無法搬運灰塵
封住入口時可以量到較高的靜壓，但氣流幾乎停止。清潔需要壓力差與流量同時存在，所以聲音變化或密封吸附感不能單獨代表清潔風量仍然正常。
架構比較
Dyson 無線吸塵器 vs 傳統有線吸塵器
兩種吸塵器都是由葉輪排走空氣，讓室內氣壓把灰塵推進吸頭。差別在於電力如何送進馬達、馬達如何換向，以及灰塵經過氣旋和濾網的路徑。
← 圖可左右滑動比較兩條氣流 →
電源
傳統有線吸塵器：110V 交流電
Dyson V10：七芯鋰離子電池
換向
傳統有線吸塵器：碳刷接觸換向器
Dyson V10：電子控制高速數位馬達
分離
傳統有線吸塵器：單一教學氣旋
Dyson V10：14 個同心排列氣旋
氣路
桶身內轉彎後進入葉輪與馬達
集塵筒、氣旋與馬達沿中心軸排列
Dyson V10 的馬達、集塵筒與氣旋沿中心軸排列，氣流較接近直線；傳統有線吸塵器的氣流則在桶身內轉彎。兩者的氣旋都只負責分離灰塵，真正持續建立壓力差的仍是馬達帶動的葉輪。
Dyson 官方資料標示 V10 使用七芯高能量密度電池、14 個氣旋，數位馬達最高轉速為 125,000 rpm。資料來源： Dyson 台灣 Cyclone V10 核心科技
實際使用取捨
Dyson 贏的是功率密度，不是把傳統吸塵器變成落後方案
Dyson V10 的工程重點，是用高速無刷馬達、直線氣路與多氣旋分離，把完整吸塵系統塞進手持尺寸。有線桶式不必追求相同的體積，因此能用較大的機身與持續供電解決同一個問題。以下四項，才是兩種架構真正值得比較的地方。
125,000 rpm 不等於吸力一定更大
V10 用小直徑葉輪配合極高轉速，在有限體積內取得需要的功率密度。真正到達吸頭的效果仍取決於壓差、風量、氣路損失與吸頭密封；較大的有線馬達與葉輪即使轉得較慢，也可能搬動同樣甚至更多空氣。
14 個氣旋的價值是保護濾網
把氣流分進多個小氣旋，可以用較小半徑產生更強的離心分離，讓更多細粉塵在碰到濾網前先被甩出。這有助於延緩濾網堵塞，但每一道氣旋也會增加阻力，所以仍需要高速葉輪補回壓力損失。
有線機的優勢是持續供電與設計空間
接上插座後，不必在電池重量、放電倍率與續航之間取捨；較大的機身也容得下較大的葉輪、濾網、集塵空間與散熱路徑。它不一定更精巧，但能用體積換取長時間運轉與較低的系統負擔。
兩種馬達只是把老化放在不同位置
V10 的無刷馬達沒有碳刷與換向器磨耗，但電池會隨循環老化，控制板與高速轉子也更整合。傳統串激馬達的碳刷和換向器是耗損點，卻不必承擔電池壽命，結構與零件也通常較單純。
所以，傳統有線吸塵器不一定吸得比較差。要比較清潔能力，必須看整台機器在吸頭處能維持多少壓差與風量，而不是只比較馬達轉速、氣旋數量或有沒有電池。
想沿著七芯電池、電子換向、永磁轉子與陶瓷軸繼續往內看，可以進入獨立的 Dyson 吸塵器原理：以 V10 為例。
FAQ
吸塵器原理常見問題
吸塵器是把灰塵吸進去，還是氣壓把它推進去？
葉輪先把機內空氣持續排向下游，使吸入口壓力低於房間。房間裡較高的氣壓便把空氣推進吸頭，移動的空氣再攜帶灰塵前進。日常說的「吸」是這個壓力差造成的結果。
氣旋式吸塵器的氣旋會產生吸力嗎？
不會。吸力來自馬達帶動的離心葉輪所建立的壓力差。氣旋利用已經在流動的空氣讓顆粒轉彎、碰壁並落下，負責的是分離灰塵，不是產生氣流。
吸塵器瓦數越高，吸力一定越強嗎？
不一定。瓦數是馬達消耗的電功率，實際清潔能力還取決於葉輪效率、可建立的壓差、通過吸頭的風量、管路漏氣與濾網阻力。只比較輸入瓦數，不能直接比較吸力。
為什麼吸住地面時馬達聲會改變？
吸口被密封後，系統流量下降，葉輪的工作點與承受負載跟著改變，因此轉速與聲音會變。此時可能仍有明顯壓差，但沒有足夠流量把灰塵持續搬走。
所有吸塵器都使用碳刷馬達嗎？
不是。本頁代表的是傳統有線、乾式桶式吸塵器，使用串激整流子馬達。許多現代無線機種改用 BLDC，乾濕兩用機也常採工作氣流與冷卻氣流分開的旁通式結構。
Dyson 無線吸塵器也用同一套原理嗎？
核心物理相同，都是由馬達帶動葉輪建立壓力差，再讓氣旋分離灰塵；電機架構則不同。以 Dyson Cyclone V10 為例，它改用七芯鋰離子電池、電子驅動的高速數位馬達、14 個氣旋與直線氣流配置，不使用傳統有線吸塵器的碳刷換向。
為什麼馬達前後都要有濾網？
馬達前濾網保護葉輪、繞組與軸承，避免氣旋漏過的細粉塵進入；排氣濾網則攔下殘餘微粒與碳刷磨耗產生的碳粉，減少它們回到室內。兩者都會形成流阻，因此狀態會影響風量。
資料依據
原理與代表架構參考經濟部標準檢驗局的吸塵器說明，以及 AMETEK Lamb 單段直通式吸塵馬達資料。實際產品的功率、轉速、濾材與保護設定會依機型不同。