BW Professional Cutter Expert www.tool-tool.com

Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.

一、 序論
電動機（Electric motor）又稱為馬達或電動馬達，是將電能轉化為機械能，並再利用機械能來產生動能，用以驅動其他裝置的電氣設備，馬達的種類非常多，大致可分為交流 （AC）馬達與直流（DC）馬達，其主要的差異點便是所使用的電能來源一個是使用交流電源，而另一個是使用直流電源，直流馬達的好處是控制上相當的簡單， 只要控制電壓大小便可以控制轉速，但由於馬達中須使用碳刷作為電流變換器，所以需要定期去清理碳刷，而且碳刷的使用壽命有限，無碳刷之馬達稱為無刷馬達， 相對於有刷，無刷馬達因為少了碳刷與軸的摩擦因此較省電也比較安靜，使用壽命也較有刷馬達長，但其製作難度較高、價格也較高，在控制上也較為複雜，本文將 要為各位介紹無刷馬達的驅動控制技術。

二、 直流無刷馬達簡介
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。
圖一為內轉子無刷馬達示意圖，馬達之轉子由永久磁鐵構成，電樞位於定子上，因此可以不需要電刷傳導電流。無刷馬 達可依定子繞線分類，分為二相、三相、五相等…其中以三相無刷馬達較為常見，圖二為三相（定子上的三個繞組各相差120）無刷馬達繞線示意圖，在驅動有刷 馬達時我們只要將正負電源接上馬達即可讓馬達轉動，但是無刷馬達在驅動上必須要有一個控制器做為電子式的電刷切換輸入電流的方向來驅動馬達，以圖一的三相 無刷馬達為例，若將A接點輸入正電，C接點為負電，無刷馬達轉子就會被磁力吸引旋轉，詳細的驅動說明在下一個章節。
無刷馬達也分為感應式無刷馬達 與無感應式無刷馬達，主要的分別在於感應式無刷馬達在馬達內部裝有霍爾元件，用來感測馬達轉子的位置，控制馬達轉動，而無感應式無刷馬達其內部則無霍爾元 件，是採用別種方式來感應馬達轉子位置，控制馬達轉動，


圖一 直流無刷馬達剖面圖
資料出處：Microchip Application note AN875


圖二 直流無刷馬達繞線示意圖
資料出處：Microchip Application note AN875

三、 無刷馬達驅動技術介紹
在上一節提到無刷馬達轉子受到繞組產生的磁力影響而轉 動，那要如何用電子式的做法來切換A、B、C三個接點的電源輸入呢？在電路的設計上，要達成開關切換常見的作法是使用雙極性電晶體（BJT）或是金屬-氧 化層-半導體-場效電晶體，簡稱金氧半場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET），在選用MOSFET時尚需注意到其能承受的最高電流是否足以讓無刷馬達運轉，否則MOSFET有燒毀的可能性。圖三為使用三個P- channel MOSFET與N-channel MOSFET所組成的三個半橋電路，將無刷馬達的A、B、C分別接在三個半橋電路的中間，因此，只要送信號將Q1與Q2導通，便可讓A點接正電源，C點接 負電源。


圖三 無刷馬達驅動電路示意圖
資料出處：Microchip Application note AN899


根 據霍爾元件的訊號可將轉子角度由360度分為六個不同的區間。每一個區間為60度，並且在無刷馬達的三相繞組中同時只有二相繞組導通，在不同的區間產生不 同的控制訊號合成不同方向性的磁力，藉此帶動無刷馬達，稱之為六步方波驅動法，如圖四所示。


圖四 六步方波時序圖
資料 出處：icrochip Application note AN875

四、 微控制器簡介
綜合前述，驅動無刷馬達轉動的電路尚 需要一個微控制器（Micro Control Unit, MCU）來統整整個驅動電路，其至少需要具備六組具脈波寬度調變（Pulse Width Modulation, PWM）並可獨立切換的輸出，以及三個接收霍爾元件的輸入，而在市面上已經有許多晶片廠商針對無刷馬達驅動生產專用晶片，如：Atmel、 Freescale、Microchip、STMicroelectrionis等廠商。
Atmel針對無刷馬達控制所生產的專用晶片為 ATmega48、ATmega88、ATmega168系列，有六個PWM channel，二十三個I/O，8組10bit的AD轉換器。詳細說明可至http://www.atmel.com參考。
Freescale 出產的晶片為MC56F83xx/DSP56xxx系列，用於馬達驅動與變頻控制為一個不錯的選擇。詳細說明可至http: //www.freescale.com/參考。
Microchip 的晶片則是18Fxx31系列可選用，其具有6-8組可切換輸出的14 bit PWM channel，以及運動回饋模組，與多達9組的AD轉換器，詳細說明可至http://www.microchip.com參考。
STMicroelectrionis 則是ST7MC系列晶片，詳細說明可至http://www.st.com/mcu/參考。

五、 結論
目前無刷馬達主要的應用大 多在遙控航空模型上當做動力來源，但在益智娛樂機器人的使用上並不多，目前市面上用於益智娛樂機器人的伺服機都還是使用有刷馬達做為主要的動力來源，若要 將無刷馬達整合至伺服機內要克服的最大問題為驅動器體積，市面上用於航空模型的無刷馬達驅動器體積都不算小，其主要原因為要承受大電流所以需要大功率的 MOSFET，若要將無刷馬達整合至伺服機內，在MOSFET的能承受的最大電流與封裝尺寸的挑選上以及散熱的處理都要做詳細的研究。

精 密機械研究發展中心 吉剛儀2009.08.05


歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的 不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專 用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、航空機械鉸刀、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合 再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到 大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
Bewise Inc. www.tool-tool.com
ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け 取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド?ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエー ションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（１）精密ＨＳＳエンド?ミルのＲ＆Ｄ
（２）Carbide Cutting tools設計
（３）鎢鋼エンド?ミル設計
（４）航空エンド?ミル設計
（５）超高硬度エンド?ミル
（６） ダイヤモンド?エンド?ミル
（７）医療用品エンド?ミル設計
（８）自動車部品＆材料加工向けエンド?ミル設計
弊社の製品の供給調 達機能は：
（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド?ミル設計
（２）ミクロ?エンド?ミル～大型エンド?ミル供給
（３）小 Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給
（４）オートメーション整備調達
（５）スポット対応～流れ生産対応
弊社の全般供給体制及び技術自慢 の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. tala?l? imalat sanayinde en fazla kullan?lan ve ü? eksende (x,y,z) tala? kald?rabilen freze tak?mlar?ndan olan Parmak Freze imalat??s?d?r. ?ok geni? ürün yelpazesine sahip olan firman?n ba?l?ca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kal?p?? Frezeleri, Kaba Tala? Frezeleri, Konik Al?n Frezeler, K??e Radyüs Frezeler, ?ki A??zl? K?sa ve Uzun Küresel Frezeler, ?? Bükey Frezeler vb. ?eklinde s?ralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.