在這個充斥著高科技機器人套件和可編程小工具的世界中，一位藝術家選擇回歸物理的基本面。來自 YouTube 頻道 Jamie’s Brick Jams 的 Jamie，利用大部分普通 LEGO 積木、少量基本電子元件，以及簡單的電磁原理，建造了一個完全可以運行的電動馬達。這個馬達不需要高級馬達模塊或複雜的控制板，只需磁鐵、銅線、一個晶體管和一個 9 伏特的電池。Jamie 在其視頻中提到：「大多數馬達需要一個控制器，但這個馬達不需要。它沒有微控制器、速度控制器，也沒有機械換向器。」其結果是世界上最簡單的馬達之一。透過這個項目，Jamie 展示了現代機器（如汽車、風扇甚至工業機器人）背後的核心概念，可以用簡單的元件和一些耐心來理解。 電動馬達通常看起來複雜，因為它們的基本部件隱藏在金屬外殼內。然而，從本質上來看，它們依賴一個簡單的原理：當電流流過一圈線圈時，會產生磁場。如果這個磁場與永久磁鐵互動，就會產生運動。Jamie 的馬達由一個轉子開始——即旋轉的部分。轉子使用兩個相對安裝在軸上的釹磁鐵，經過精心平衡，使轉子能夠平穩旋轉而不會晃動。在測試過程中，保持磁鐵穩定需要少量的臨時膠水。Jamie 說：「我使用了幾個強力的 20 x 10 毫米釹磁鐵。可以使用超過兩個，但這兩個應該能夠提供良好的轉子速度。」 轉子旁邊是驅動線圈。Jamie 手動繞了大約 150 圈的 27 號銅線在 LEGO 模具上。當電流流過這個線圈時，它會產生一個磁場。這個磁場會推或拉轉子上的磁鐵，給予它們一個小的推動。馬達開始時依賴於 9 伏特電池的單次脈衝，但僅僅一個脈衝只能讓它旋轉幾秒鐘，動量很快就會消失。這是簡單馬達面臨的主要挑戰：它們需要精確的時機。如果磁力推動在錯誤的時刻發生，轉子可能會減速或停止。 為了維持持續的運動，Jamie 增加了第二個線圈，作為傳感器。這個傳感器線圈有大約 100 圈的 32 號較細銅線。當轉子上的一個磁鐵經過時，它會在傳感器線圈中感應出微小的電流。這個小信號被傳送到一個包含單一 TIP31C 晶體管和可選的 LED 指示燈的簡單電路中。晶體管就像一個自動開關，當它檢測到來自傳感器線圈的信號時，會短暫啟動，並從電池中向驅動線圈發送短暫的電力。這次脈衝給轉子提供了另一個恰到好處的推動。每次脈衝還使 LED 閃爍，顯示時機是正確的。這個不斷循環的過程——檢測、脈衝、推動——使轉子持續旋轉。 儘管晶體管承載的電流超過了其理想的額定值，但在這個設置中，它保持穩定和可靠。電子元件非常簡單：一個晶體管、一個 LED、兩個線圈和一個電池。在最簡單的兩磁鐵形式下，馬達的轉速可達約 1,300 轉每分鐘（RPM），而當 Jamie 增加 3:1 的齒輪減速時，速度雖然降低，但扭矩卻顯著增加。借助額外的 LEGO 齒輪、帶傳動，甚至是來自 1990 年代 LEGO 套件的舊轉向系統，這個馬達可以推動一輛小 LEGO 車在表面上移動。 隨後，Jamie 還實驗了升級版的轉子，使用八個排成圓盤的磁鐵。所使用的線圈相同，但性能發生了變化，速度降至約 480 RPM。然而，扭矩大幅增加，運動變得更加平穩。這是因為磁鐵更頻繁地經過傳感器，脈衝的發送更加迅速且均勻。這種穩定的力量使小車輛能夠更加自信地移動。Jamie 表示：「我必須說，我真的很喜歡這個東西能夠通過自我定時來工作。」 初看之下，這可能看起來像是一個簡單的興趣項目。然而，它的重要性在於其清晰度。電動馬達驅動著現代世界的許多部分——從家用電器到電動車。然而，許多人從未見過它們真正的運作方式。通過建立一個由可見且易於理解的部件組成的馬達，Jamie 使電磁學變得具體可觸。透過他的作品，學生和學習者可以在實時中看到時機、磁性互動和反饋控制的運作。
