產業自動化專案報告 組別 :15 組 教師 : 余遠渠 涂家睿 4A112094 梁維恩 4A112096.

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1 產業自動化專案報告 組別 :15 組 教師 : 余遠渠 涂家睿 4A112094 梁維恩 4A112096

2 步進馬達 1. 步進馬達的分類 步進馬達依構造上的差異, 可分三大類 : (1) 可變磁阻式 (Variable reluctance type) 步進馬達. (2) 永久磁鐵式 (permanent magnet type) 步進馬達. (3) 混合式 (hybrid type ) 步進馬達. 2 圖 2 是 VR 型步進馬達的剖面圖, 轉子以軟鐵加工 製成, 線圈繞在定子上, 當定子線圈加上直流電時, 產生電磁吸引力, 帶動轉子旋轉, VR 型步進馬達再 定子線圈不加激磁電壓時, 保持轉矩為零. 一般 VR 型的步進馬達, 其 步進馬達通常為 15 度. 3 圖 3 為 PM 行步進馬達剖面圖, 轉子採用永久磁鐵所 構成, 定子則繞上線圈, 以電磁力來吸引轉子令其 旋轉. 由於 PM 馬達行步進馬達的轉子部分採用永久 磁鐵, 所以在步機磁石仍有保持轉矩存在. 4 圖 4 為混合型步進馬達的剖面圖, 磁極由數個小磁 極所構成, 轉子則由轉向磁化的磁鐵所製成. 混合型步進馬達, 同時兼具有 VR 型和 PM 型步進 馬達的優點, 轉矩大, 精確度高, 步進角度小. 圖1.圖1. 圖2.圖2. 圖3.圖3. 圖4.圖4.

3 ★每次移動半個基本步進角， 振動程度最小 ★動作方式

4 三種激磁方式之比較 步進角 度 耗損功 率 特性 1 相激磁 一個步進 角 P 1. 耗損功率小 2. 步進時易產 生錯 亂 2 相激磁 一個步進 角 2P 1. 耗損功率較 大. 2. 溫度上升快 3. 轉矩較大 4. 步進時較穩 定. 1-2 相激 磁 半個步進 角 1.5P 1. 特性介於上二 者 之間 2. 步進角度是原 步 進角的 1/2, 可 做較 精密的控制.

5 ．步進馬達 步進馬達 控制順序 步進馬達 (stepper motor) 在每一個輸入脈波時 可以旋轉固定的角度，使步進馬達運轉通常 需要給定一控制順序 (control sequence) 的訊號。 若步進馬達的單一個步進角為 18º ，可計算 出完成一圈旋轉所需的步進數： 一圈的度數 / 單一個步進角 = 每圈的步進數 360º / 18º = 每圈 20 個步進數 一般可取得的步進馬達具有 0.9º 、 1.8º 、 3.6º 、 7.5º 、 15º 和 18º 的步進角。

6 步進馬達的應用 火車電動煞車系統 機器手臂 影印機 掃描器 XY 工作台 指標工作台 定量泵浦 定長切割機 顯影機 參考影片 http://www.youtube.com/watch?v=AkW5oJHbhZk

7 步進馬達與伺服馬達的差別

8 5- 8 什麼是直流無刷馬達 ? 無刷馬達將傳統有刷馬達的整流部份（電刷），從機械 機構改換成電子式的設計， 保留了傳統有刷馬達的特性，一般而言，無刷馬達可分 為外轉子無刷馬達與內轉子無刷馬達 ，常見的外轉子無刷馬達為電腦散熱風扇，而內轉子無 刷馬達外觀看起來就與一般有刷馬達無異。 直流無刷馬達會擁有比一般傳統感應馬達高出 20%~30% 效率；而根據歐美國家的統計， 馬達之用電量大約占整體耗電量的 64%~70% 。各國有鑑 於石油價格不斷攀升造成發電 成本與產品的製造成本不斷增加，節能、創能與儲能等 相關產業有如雨後春筍般蓬勃發 展起來，在工業應用與白色家電相關產品中，例如：電 動工具、冷氣、洗衣機、冰箱 … 等

9 直流無刷馬達之構造 直流無刷馬達主要有三項元件 定子、轉子及轉子位置感測裝置 ( 在此即霍耳元件 )

10 直流無刷馬達之應用 直流無刷馬達可用於主軸馬達、壓縮機驅動、 除濕機風扇、航空工業等等 … 甚至是未來的電 動 or 太陽能汽車，不勝枚舉。 家電領域裡，可見到錄影機、電唱機、卡式 錄音機、碟影機、 CD 唱機等使用例

11 直流無刷馬達之電動機車具有以下特色： 電動機車 １．低污染、低噪音、省能源 ２．比二行程機車節省 30-50% 的能量 ３．使用家用 110V 電源充電，費用低廉 ４．沒有排氣管高溫燙傷的問題 ５．免定期檢驗，不必擔心廢氣排放不合格、被罰款 ６．適合中、短途代步用交通工具

12 3- 12 1- 12 直流無刷馬達感應馬達有刷馬達 體積小, 重量 輕 好差普通 轉子慣性低 好差普通 高速度運轉性 能 好普通差 無轉子銅損 好差普通 高效率 好普通 溫升低 好普通差 無整流子, 無 碳刷摩擦, 無 火花 好差差 低速扭力 好差普通 免保養 好差差 過負載能力 好差普通 [ 直流無刷馬達 VS. 感應馬達 Vs. 有刷馬達 ]

13 提高馬達效率的方法 減少損失即能提高效率 1. 增加鐵心長度, 依比例減少匝數, 增加銅導體面積, 減少銅損. 2. 提高鐵心等級 3. 掌握風量, 風路及散熱效果 4. 選取適當之氣隙, 減少脈動損失 5. 定子槽比例及轉子槽比例選定, 取最小雜散損 6. 掌握磁場飽和程度, 提高定轉子面積, 增加導體面積減少銅損 由以上條件可知直流無刷馬達受限於種種因數的相互影響，所 謂牽一髮動全身，所以考慮體積、重量、效率 … 等，使用專用 馬達是有其必要的。