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研究生:林榮斌
研究生(外文):Rong-Bin Lin
論文名稱:微型永磁無刷馬達設計、製作及測試
論文名稱(外文):Design, Fabrication And Testing of Micro Permanent-Magnet Brushless Motor
指導教授:龐大成
指導教授(外文):Da-Chen Pang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:機械與精密工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:96
語文別:中文
中文關鍵詞:微型永磁無刷馬達軟性印刷電路板
外文關鍵詞:Micro Permanent-Magnet Brushless MotorMEMSThick Film ProcessFlexible Substrate
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本論文之研究目的是開發一種微型永磁無刷馬達,將可撓線圈及電鑄導磁外殼整合成為定子結構,藉由此製作方式可減少組裝步驟,提高產品可靠度,特別適合用來製作成本低廉、微小尺寸的馬達。
微型永磁無刷馬達採用定子三組線圈、兩極轉子,三相驅動設計,利用有限元素法JMAG電腦設計軟體進行電磁路分析,以確認馬達特性。馬達的外徑為7mm、長度10mm,其轉子為燒結銣鐵硼N50的永久磁鐵,轉子外徑為5mm、內徑1mm、長度8mm。本馬達定子所使用可撓線圈為軟性印刷電路板,其線圈匝數為8匝、線寬100μm、線距200μm、厚度35μm,當輸入電流為0.8A時,分析得到馬達扭矩為84.4μN-m。
定子製作方法是將可撓線圈繞於塞規上,在表面電鑄加工製作導磁外殼結構,並搭配高精密度的陶瓷軸承及軸心來降低組裝誤差,藉由開迴路控制來驅動旋轉,實驗測試馬達轉速-反電動勢及扭矩-電流曲線圖,目前馬達在電流0.4A時,可達到最高轉速2,000RPM。
本論文提出一種創新的定子結構製程,特別適合微小馬達生產,並可依客戶應用需求製作不同直徑及長度之馬達,不受現有馬達加工限制,容易達到客製化少量生產的需求。未來如利用厚膜光阻製程及電鑄技術製作高密度線圈,將可更進一步提升馬達之扭矩。
The paper presents the research, design, fabricate and test of micro permanent-magnet brushless motor. It can combine coil winding with stator on the same assemble, and reduce the step of fabricate. This method is specially suitable for customized micro motors of small capacity. The motors of various diameters and lengths can be easily manufactured with high accuracy and low cost.
The micro permanent-magnet brushless motor has an outside diameter of 7 mm and a length of 10 mm. Its permanent magnet rotor has an outside diameter of 5 mm and a length of 8 mm. The motor uses two Flexible-coil and magnetism housing stator. First type Flexible-coil is Flexible Printed Circuit(FPC). Its winding is eight coils, line width of 100μm, line space of 200μm, copper thickness of 35μm, input current is 0.8A, the motor achieves a maximum torsion is 84.4μN-m.
To use Semiconductor Thick Film Process and electroform technology make three group coil winding structure, and then apply Flexible Substrate to cover it to become Flexible-coil, Then roll up the Flexible-coil and electroform to make its magnetism housing. The using of high precision keramic bearing and spindle to reduce fabricate error. Further more to use open loop controller to drive the motor, then test E-W and .T-I curve. The motor achieves a maximum speed of 2,000RPM. The revolve test of motor is successfully complete.
摘 要 1
ABSTRACT 2
目 錄 3
圖目錄 5
表目錄 9
第一章 緒論 10
1.1前言 10
1.2國內外相關研究 10
1.2.1現有微小馬達調查 10
1.2.2專利搜尋 15
1.2.3微小馬達製作 16
1.2.4微細加工技術 23
1.2.5國內專家學者研究 25
1.2.6永磁無刷馬達之應用 38
1.3研究方法 39
1.4論文架構 41
第二章 微型永磁無刷馬達設計與電磁分析 43
2.1微型永磁無刷馬達原理與設計 43
2.1.1微型永磁無刷馬達定、轉子機械規格設計 45
2.1.2微型永磁無刷馬達電氣規格設計 47
2.1.3微型永磁無刷馬達整體結構之設計 47
2.2微型永磁無刷馬達電磁分析 49
2.2.2微型永磁無刷馬達分析設定 51
2.2.3模型一:外殼為非導磁材料(設定為空氣) 58
2.2.4模型二:完全磁飽和(Bsat設定為0.5T) 62
2.2.5 模型三:不易發生磁飽和(Bsat設定為1T) 67
第三章 微型永磁無刷馬達之定子製作 72
3.1可撓線圈製作規劃 73
3.1.1軟性印刷電路板 73
3.1.2微機電製程之可撓線圈製程規劃 75
3.1.3微機電製程之可撓線圈製作 78
3.2導磁外殼製作 84
3.3製程問題與討論 86
第四章 微型永磁無刷馬達組裝、驅動與測試 89
4.1微型永磁無刷馬達組裝 89
4.2馬達驅動裝置 91
4.3微型永磁無刷馬達特性量測 93
4.3.1馬達最高轉速測試 93
4.3.2轉速-反電動勢曲線量測 94
4.3.3扭矩-電流曲線量測 99
第五章 結論 103
5.1完成事項 103
5.2現有困難及未來展望 104
參考文獻 105
[1] Faulhber, “Brushless DC-Servomotors,” http://www.faulhaber.com,2006年。
[2] Maxon EC motor, “EC motors, Brushless,” http://www.maxonmotor.com,2006年。
[3] Namiki, “DC Brushless motor,” http://www.namiki.net,2006年。
[4] http://www.china-micro-motor.com/en/index.php,2007年。
[5]呂春福,“電感元件及其製法”,經濟部智慧財產局中華民國專利公報,2001年。
[6]赤間史朗,“可撓性電路基板”,經濟部智慧財產局中華民國專利公報,200 5年。
[7]范佩芳,“高密度多匝微線圈及其製造方法”,經濟部智慧財產局中華民國專利公報,2004年。
[8] B. Wanger, M. Kreutzer, and W. Benecke, “Permanent Magnet Micromotors on Silicon Substrates,” Journal of Microelectromechanical System, 1993, pp. 23-29.
[9] H. Ota, T. Araki, H. Narumiya, T. Oda, M. Kobayashi, “Coil Winding Process for Radial Gap Type Electromagnetic Devices with Cylindrical Stator,” Proceedings of MEMS, 1996, pp. 325-330.
[10]余晋岳,“研製直徑2mm電磁型微馬達及其氣隙磁場的分析”上海交通大學研究中心,1998年。
[11]余晋岳,“直徑1mm電磁型雙定子微馬達的結構特點及稀土永磁在其中的應用”上海交通大學研究中心,1998年。
[12] E. L. Torres, “Miniaturized Electronic Motors,” www.ad.tut.fi/aci/courses/76527/
Seminars2000/Miniaturized_motors.pdf,2007年。
[13] F. Burger, P.-A. Besse, R. S. Popovic, “New Single Chip Hall Sensor for Three Phases Brushless Motor Control,” Sensors and Actuators, A81, Issue 1-3, April 1, 2000, pp. 320-323.
[14] K. Hameyer, M. Nienhaus, “Electromagnetic Actuators-Current Developments and Examples,” ACTUATOR, A6.0, 2002, pp. 170-175.
[15] S. Biweris, L. Billet, P. Gandel, D. Prudham, “Low Cost – High Speed Small Size Disk Magnet Synchronous Motor,” Proceedings of Actuator 2002, Bremen, Germany, June 2002, pp. 196-200.
[16] J. H. Kim, J. K. Chung, H. K. Sung, and S. H. Rhyu, “Development of an Integrated Type Slotless BLDC Motor with a 15-mm-Outer Diameter,” Korea Electronics Technology Institute (KETI), 2005, pp. 2329-2332.
[17] I. S. Jung, J. H. Kim, J. H. Choi, H. G. Sung, “A Study on Design and Manufacturing of a Micro Brushless DC Motor,” IEEE Electrical Machines and Systems, 2005, pp. 2320-2323.
[18] M. Ohnmacht, V. Seidemann, S. Buttgenbach, “Microcoils and Microreleys - an Optimized Multilayer Fabrication Process,” Sensors and Actuators, A83, 2000, pp. 124-129.
[19] P.-A. Gilles, J. Delamare, O. Cugat, “Rotor for a Brushless Micromotor,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 242-245, Part 2, April, 2002, pp. 1186-1189.
[20] 劉祥麒,“電磁式微發電機技術應用”,技術尖兵第134期95年02月號『創新』,2006年。
[21] 袁宗廷等,“以三維立體微影技術研製非平面圖案”,第十屆奈米工程暨微系統技術研討會,序號15,新竹工研院,2006年。
[22] Guo-Yuan He, Kai-Chung Ko, Jiun-Min Wang, Lung-Jieh Yang, ”A Circular Icrochannel Integrated With Embeeded Sprial Electrodes Used For Fluid Transportation”,第十屆奈米工程暨微系統技術研討會,2006年。
[23] 陳雙穩,“永磁無刷馬達之繞線結構對性能影響之研究”,國立成功大學機械工程研究所,碩士論文,2001年。
[24] 黃建欽,新型二相永磁無刷馬達之分析與實現,國立成功大學機械工程研究所,碩士論文,2003年。
[25] 許良伊,Halbach 磁環於永磁無刷馬達之設計與特性分析,國立成功大學機械工程研究所,碩士論文,2003年。
[26] 巫昌圜,內藏式永磁同步馬達弱磁控制於電動載具速度提升之探討與實現,國立成功大學電機工程學系,碩博士論文,2003年。
[27] 林翰宏,永磁無刷馬達之分析與無感測器驅動之建模,國立交通大學電機與控制工程系所,碩士論文,2003年。
[28] 周俊宏,研製無鐵心盤式永磁永磁無刷馬達及伺服驅動器之研究,私立大同大學電機工程研究所,碩士論文,2003年。
[29] 李泔璟,永磁無刷馬達磁路設計與分析,私立大葉大學電機工程學系,碩士論文,2003年。
[30] 許智翔,應用於軸流式泵之單軸磁力軸承設計與控制改善,私立淡江大學機械與機電工程學系,碩士論文,2004年。
[31] 施炳坤,永磁無刷馬達軀動系統之研製,私立逢甲大學電機工程所,碩士論文,2004年。
[32] 簡旭佑,嵌入型永磁馬達的設計與分析,私立逢甲大學電機工程所,碩士論文,2004年。
[33] 李世家,具中間極之單面軸向磁場式永磁電動機之磁場導向控制與分析,國立中山大學電機工程所,碩士論文,2005年。3
[34] 蔡明欽,“薄型馬達關鍵技術研發”,金屬工業研究發展中心金屬精微元件與系統關鍵技術研發三年計畫,2005年。
[35] 陳建仁、許良伊,“精密電鑄技術於馬達繞組之應用”,成大馬達科技數位學習網,第159期,2005年。
[36] 蔡盛祺,“微型馬達之精微殼件成形簡介”,成大馬達科技數位學習網,第178期, 2006年。
[37] 林志浩,“薄型馬達之精微軸件成形簡介”,成大馬達科技數位學習網,第173期,2006年。
[38] 張自強、葉信助,“薄型馬達之微組裝技術簡介”,成大馬達科技數位學習網,第171期,2006年。
[39] 劉添華、張益華、楊士賢、蔡鴻儒、張進龍,“微型無刷馬達驅動、控制及轉軸角/速度的估測方法”,行政院國家科學委員會專題研究計畫,2006年。
[40] 李碩晉,“永磁無刷馬達改變繞組線徑與氣隙大小之定性分析”,馬達科技數位學習網,第203期,2006年。
[41] 黃廣淼,“一元硬幣大小之薄形馬達開發與應用簡介”,馬達科技數位學習網,第236期,2007年。
[42] 王心德,“磁鐵充磁技術開發”,馬達科技數位學習網,第247期,2007年。
[43] 王世杰,“新型三相無感測器直流無刷風扇簡介”,馬達科技數位學習網,第238期,2007年。
[44] 肖永利,“基於2mm微馬達的微型直升機設計與研製”,上海交通大學研究中心,1998年。
[45] J. Peirs, D. Reynaerts, H. Van Brussel, “A Miniature Manipulator for Integration in a Self-propelling Endoscope,” Sensors and Actuators, A 92, 2001, pp. 343-349.
[46] P.R. Herz, P. Hsiung, S. Bourquin, T.H. Ko, K. Schneider, H. Ishikawa, JG. Fujimoto, “Micro-motor Endoscope with Adjustable Focus for Ultrahigh Resolution OCT,” Department of Electrical Engineering and Computer Science and Research Laboratory of Electronics, IEEE Lasers and Electro-Optics, 2003, pp. 304-306.
[47] 陳桂村,“JMAG-Studio8.3操作練習手冊”,勢流科技,2006年。
[48] KMPR Photoresists Formulations 50-100 Datasheets, MicroChem.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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