电子企业的一些参考资料

1、直流無刷馬達介紹,電機定義,電機定義：是指依據電磁感應定律實現電能的轉換或傳遞的一種電磁裝置。 注： 馬達設計涵蓋的知識領域相當廣泛，包括電磁學、機械、熱力學及材料科學等，最重要的是要如何，以最低的成本找出最佳的設計。馬達設計過程極為繁瑣，需要不斷的檢驗所設計的參數是否滿足需求。 馬達應用需求包括主要尺寸及負載需求的決定，主要尺寸指的是馬達體積，一般而言，馬達體積與輸出功率成正比，負載需求包含額定轉速、額定輸出功率及額定電壓，這些參數的決定均與馬達之使用場合有關,分類,還有按相數-單相，多相（如2、3、4、6、12相） 按體積大小，大、中、小、微. 外轉子型、內轉子型,直線電機等分類方法。,小

2、型無刷DC馬達,無刷式DC馬達基礎理論 無刷式DC馬達驅動方式與控制,小型馬達現狀,AV機器、OA機器、汽車等大量使用小型馬達，日本的小型馬達占世界60%左右 。 目前無馬達單體的專用規格和標準。許多使用日本標準370W為小型電機。 較有名的JIS JEC IEC； 還借鑒安全性為主體的CSA、UL、DIN等間接規制。,小型馬達分類,傳統的以供給馬達端子的電源種類分為DC、AC。科學發展到現在已不能正確區分。 一般從下列幾個因素分類： 1，電源（AC 、DC、脈衝/流等） 2，轉矩發生原理（感應電機、靜電電機等） 3，依據結構（電樞動、磁鐵動、線包動等） 4，依據用途（旋轉、直線、震動等）,无

3、刷DC马达,無刷式DC馬達的轉矩發生原理,無刷式DC馬達（brushless DC motor)免除電刷的摩耗壽命問題，以非接觸式位置檢測器和半導體元件置換通電、轉流的功能實現運轉。其轉矩發生原理與DC馬達一樣。,1，電晶體 電流放大 2，線圈 產生磁場 3，熱敏電阻溫控調節 4，定子 定向磁場 5，霍爾元件位置偵測 6，磁鐵永磁轉子,電生磁,右手定則1： 用右手握住導線，大拇指指向電流的方向(所以必須是直流電,電流的方向，在導線中是由正極流到負極)，其餘四指所指的方向，即為磁力線的方向或磁針極所受磁力的方向。 右手定則： 以右手握住線圈，四指指向導線上電流的方向，則大拇指所指即為磁力線方向。

4、,電生磁,如果將一條長長的金屬導線在一個空心筒上沿一個方向纏繞起來，形成的物體我們稱為螺線管，通電以後，螺線管的每一匝都會產生磁場，磁場的方向如圖中的圓形箭頭所示。那麼，在相鄰的兩匝之間的位置，由於磁場方向相反，總的磁場相抵消；而在螺線管內部和外部，每一匝線圈產生的磁場互相疊加起來，最終形成了如圖所示的磁場形狀。 為了某些需要，經常用到較強的恒定磁場，但只有普通的螺線管是不夠的。為此，除了盡可能多地繞制線圈以外，還採用兩個相對的螺線管靠近放置，使得它們的N、S極相對，這樣兩個線包直接就產生了一個較強的磁場。另外，還線上包中間放置純鐵（稱為磁軛），以聚集磁力線，增強線包中間的磁場。,電生磁,直流

5、電機FLASH動畫,電鈴動畫,電生磁,在截面積為S、長為L的、磁導率為的鐵環上，繞以緊密的線圈N匝，設線圈中通過的電流為I，根據安培環路定律:,磁通量,直流無刷馬達原理,直流無刷馬達原理,馬達性能評估,性能測定概論 轉矩、位移、速度、角度等為馬達的代表性機械量，同一目的的測定手段有多種。馬達的測定原則是這些機械向量不可因測定而變動。 測定環境有周圍溫度、電源、震動、電磁場等，其中溫度影響很大。,電機方程式簡介,額定輸出p P=T=2 nrf rps、m kgf 功率平衡計算P=UI P=Pdc+P0 名詞：負載靜阻損耗（維持其運轉須要的力） 鐵損、銅損、機械損耗 工作特性 M=f(n0-n)

6、n為加負載後的轉速降。 效率計算 =P2/P1*100%,轉矩速度特性測試,磁滯刹車 渦流刹車 PRONY刹車 粉末刹車 DC馬達刹車,溫升測試,冷媒溫度 （上限 空氣40度 水25度） 溫度計法 電阻法（R1/R2-1）（T+剛實驗後的線圈溫度）+（剛-冷狀態溫度） T=235銅 T=230鋁 溫示製品法（馬達上塗顏料） 光學法,溫升實驗,連續工作制 短時工作制 間歇工作制 JIS C 4003標準 最高溫度 Y90 A105 E120 B130 F155 H180 C180 溫升允許置： E75 B80 F100 H125 馬達礦比線圈溫升低1020 滑動部分 80， 軸承溫升15度/MI

7、N 最高滑動65 滾動軸承 80 導體接觸溫升35,絕緣階級,絕緣電阻（JEC-146) 馬達裝配完以後進行絕緣耐力實驗，用工頻正弦波交流電壓對馬達線圈和鐵心間施加500+2E(E=50V一下的馬達最大使用電壓）10分鐘。 注：先為250V再500V再250V後斷電。 絕緣電阻：（JEC-37) 為保証馬達沖電部分與大地相互間的絕緣強度，用100V絕緣電阻計測試。0.5M以上OK,交流1M以上。 500/額定輸出+1000=絕緣阻抗,使用環境,一般客戶要求在-10 C60 C,我們加強為-40 C85 C. 濕度一般要求為相對濕度65,我們有測60 C時95相對濕度。 限定此條件目的為能在青藏

8、高原滑雪和在地中海遊泳時使用電腦和其它設備。 相對濕度： 就是指在當時氣溫下, 空氣中水氣達最大容納量的百分比, 剛洗完熱水澡的浴室水氣氣早已飽和, 此時相對濕度100%, 所以鏡中有水滴凝結出來. 夏天的相對濕度一般是很高的(經常是80%以上)。,馬達的控制與驅動,霍爾效應 如圖1所示，在一塊通電的半導體薄片上，加上和片子表面垂直的磁場B，在薄片的橫向兩側會出現一個電壓，如圖1中的VH，這種現象就是霍爾效應，是由科學家愛德文霍爾在1879年發現的。VH稱爲霍爾電壓。 利用這個電壓可通過驅動器控制線圈的導通，控制馬達的連續運轉。,霍爾IC,驅動電路圖,自動復歸,風扇在遇到雜物或其它原因堵轉時，

9、電流急劇增加，馬達急劇發熱。為解決此問題，IC設計廠家在IC內部增加了Motor lock protection and automatic restart.(自動復歸）功能。 當風扇堵轉時電流Shut-down,幾秒種後再Auto restart. Shut-down的時間為23.5秒為佳。 因為當你Shut-down太長，被散熱體有可能失效 如Shut-dowm太短，馬達頻繁的Auto restart產生的熱量過多造成馬達溫度過高。,PWM和溫控,使馬達在環境惡劣時高轉運行，一般時低轉運行，這樣馬達的壽命損耗得到合理配置，同時控制了噪音，節約了能耗。這樣就產生了一系列的轉速控制方法，較常見

10、的為PWM和溫控。 PWM(pulse-width modulation)脈衝寬度調製法 .根據檢測溫度的高低、輸出占空比不同的脈衝寬度使得在溫度高時，輸出占空比大（相應的平均電壓高、風扇電機轉速高、風力大、散熱效率高）；溫度較低時，輸出占空比小，風扇轉速低。這樣，在設定的溫度以上，風扇才運轉，並輸出與溫度成正比的PWM信號，以減小風扇雜訊、提高能源利用及延長風扇使用壽命。 脈沖頻率一般為22K28K Hz,溫控風扇,原理：利用熱敏電阻（NTC/PTC)在溫度變法時阻值變化，來控制供給馬達的功率，實現轉速變法。 一般根據溫度點的要求轉速選不同的熱敏電阻。溫度點與轉速的對照為設計瓶頸。,FG/R

11、D波形輸出,FG:轉速偵測.有雜波時會誤偵測，故要特別注意。 RD:轉動偵測。停轉時用於報警（ALARM),PCB,印刷電路板（Printed circuit board，PCB）幾乎會出現在每一種電子設備當中。裸板（上頭沒有零件）也常被稱爲“印刷線路板Printed Wiring Board（PWB）。 導線（conductor pattern）或佈線： 在表面可以看到的細小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在製造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網狀的細小線路了。這些線路被稱作導線（conductor pattern）或稱佈線，並用來提供PCB上零件的電路連接。,金手

12、指邊接頭（edge connector）,阻焊漆（solder mask） ： PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的顔色。這層是絕緣的防護層，可以保護銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。 絲網印刷面（silk screen） 在阻焊層上另外會印刷上一層絲網印刷面（silk screen）。通常在這上面會印上文字與符號（大多是白色的），以標示出各零件在板子上的位置。絲網印刷面也被稱作圖示面（legend）。,PCB,漆包線,漆包線是由裸銅線外覆一定厚度的絕緣漆皮膜，並具有導電、絕緣性的單股電線。 絕緣漆的固化物：絕緣漆是由聚胺酯和香蕉水溶劑混合組成，加工中作爲聚胺酯溶

13、劑的香蕉水全部揮發爲氣體排出，殘留的聚胺酯則成爲固態皮膜附著在裸銅線表面，此殘留物即爲絕緣漆的固化物。 按絕緣漆分類（耐熱等級分類） 聚氨酯漆包線：品名表示為UEW，主要用於低壓線圈、繼電器等耐熱要求不高的場合。 按絕緣皮膜厚度分： 可分為0級、1級、2級、3級、4級，皮膜厚度為逐漸減薄順序排列，即：0級最厚，4級最薄。,磁軛-矽鋼片,目前應用在馬達上，大部分是以無方向性矽鋼片、低矽低碳軟磁鋼片為主,矽鋼片,日本的各大鋼鐵廠，依據JIS C 2550 的規範下來生產電磁矽鋼片，因此產品一定不能超過這個標準， 以下日本川崎製鐵株事會社生產無方向性電磁鋼片的出廠規格。 35RM230、 50RM4

14、70 、50RM600等 這些規格編號， 前面二個數字代表電磁鋼板的厚度，中間RM 是代表川崎製鐵所生產的無方向性矽鋼片代號，後面三個數字或四個數字是標示鐵損值. 我們用的一般為50RM470也叫H18,新日鐵和川崎制鐵生產。,矽鋼片-鐵損,鐵損包含了磁滯損、渦流損及其他少部分的雜散損等 （1）板厚越薄鐵損越低，而渦流損則是馬達溫升的最大原因。經過研究及實驗，證明電磁鋼片的厚度越薄，其渦流損相對越小。但是一片薄薄的矽鋼片，是很難單獨製造出馬達的，一般是用很多片疊積成塊狀來使用，多片的疊積又造成渦流損的擴大。因此在每一電磁鋼片的上下二側，塗佈絕緣層可有效阻止渦流損的累積擴大。這就是有人用鐵板（S

15、PCC）在製作馬達，為什麼一定要使用矽鋼片的原因了。 （2）鐵損越低比重密度越低。 （3）鐵損越高磁束密度越高。這些現象印證了：板厚越薄其渦流損越小、含矽量越高其比重密度越輕鐵損也越低、鐵損和磁束密度相互干擾，鐵損越小磁束密度也會變低。,渦流有時非常有害，變壓器、電機的鐵芯在工作時會產生渦流，增加能耗，並導致變壓器發熱。為了減少發熱，降低能耗，提高變壓器效率，一般不用整塊材料作鐵芯，而是把鐵芯材料首先軋製成很薄的板材，板材外面塗上絕緣材料，再把板材迭放在一起，形成鐵芯。這樣，變壓器在工作時，鐵芯中的每一片材料的回路都很小，渦流就降低了。但有時我們又要利用渦流。既然導體中有電流可以發熱，我們就能

16、夠利用足夠大的電力在導體中產生很大的渦流，使金屬受熱甚至熔化。根據這個道理，人們製造出了感應爐，用來冶煉金屬。,矽鋼片-渦流,磁性材料,磁性材料的種類是很多的，用途也是十分廣泛的，而一般使用最多的是具有強磁性的材料，包括具有鐵磁性和亞鐵磁性的材料，一般常稱磁性材料。,橡膠鐵氧體永磁 RUBBER MAGNETS用途：玩具、文具、吸力專用於散熱風扇,微電機,釹鐵硼磁體SINTERED Nd-Fe-B MAGNETS用途：微電機、文具、吸力器,充磁原理,磁性材料內部具有磁疇，它們就好象眾多的小磁鐵混亂地堆積，整體對外沒有磁性。這時我們稱材料處於磁中性狀態。但是，如果材料處在外加磁場的環境中，那麼這

17、些小磁鐵（實際上是磁疇的磁矩）就會和磁場發生相互作用，其結果就是磁性材料由磁中性狀態變成對外顯示磁矩狀態的過程稱為磁化。當外磁場足夠大時，材料內部所有的磁矩都會沿外磁場方向整齊排列，這時材料對外顯示的磁化強度達到最大值，我們說材料被磁化到了飽和。達到飽和之後，無論怎樣增大磁場，材料的磁化強度也不再增大。因此材料被磁化到飽和時的磁化強度稱為飽和磁化強度。,充磁能量,電阻,我們經常看到電阻有0805,1206尺寸的區別，為什麼？這就涉及到電阻功率。 電阻的額定功率： 當電流通過電阻的時候，電阻由於消耗功率而發熱。如果電阻發熱的功率大於它能承受的功率，電阻就會燒壞。電阻長時間工作時允許消耗的最大功率叫做額定功率。電阻消耗的功率可以由電功率公式： P=UI P=I*I*R P表示電阻消耗的功率，U是電阻兩端的電壓，I是通過電阻的電流，R是電阻的阻值。 電阻的額定功率也有標稱值，常用的有