臺灣博碩士論文加值系統

隨著鋰電池科技的進步，電池能夠提供的能量越來越高，使得離線式電動工具在電力上可以獲得更多的電能，當然輸出的功率也要跟著同步的提升，兩者一起搭配使得離線式電動工具越來越能夠讓人們接受。
本文是為了設計一款最適合用於『離線式電動手工具』上之無刷馬達為基礎所撰寫，針對於離線式電動手工具先天上面的限制與需求之功率所設計出之馬達，再利用無刷馬達體積小功率大且效率高之特性，來讓電動手工具達
到最大之效益，讓使用者工作效率有效的提升。
根據實驗的結果，使用適當的無刷馬達搭配於舊有工具上可大幅的下降秏電流與提高扭力之輸出，秏電流可以從原本的36A降到26.2A，扭力可以從
4200kg-cm增加到5000kg-cm。

As the Li-Ion battery technology improve nowadays , the battery can provide the better power capacity and together with the upgraded output power ,
the cordless power tools are now more and more demanded in the markets .
This theory mainly describes the most suitable brushless motor for the cordless power tool. This brushless motor is specially designed for better output power. Taking the advantage of its compact size and high efficiency characteristics, this proposed motor makes the most benefits for the end users to use the cordless
power tools.
According to the results of the experiment, using an appropriate brushless motor in the old tool can decrease working current and increase the output torque, the working current can be reduced from 36A to 26.2A, torque can be increased from 4200kg-cm to 5000kg-cm.

中文摘要...........................................Ⅰ
英文摘要...........................................Ⅱ
目錄..............................................Ⅲ
圖目錄............................................Ⅴ
表目錄............................................Ⅷ
第一章 緒論......................................1
1.1研究動機................................1
1.2研究方法與目的...........................3
1.3系統架構................................5
1.4大綱...................................6
第二章 離線式電動手工具探討.........................7
2.1研究現況................................7
2.2電動手工具使用馬達現況....................10
2.3無刷馬達效益............................14
2.4導入無刷馬達問題討論......................18
第三章 無刷馬達磁路及結構設計.......................22
3.1設計基本理論.............................22
3.2轉子型態................................26
3.3磁鐵種類與等級...........................29
3.4矽鋼片等級..............................32
3.5定子細部尺寸.............................33
3.6等效磁路分析.............................43
第四章 實體製作與測試..............................46
4.1馬達測試方法.............................46
4.2馬達測試儀器介紹..........................48
4.3實作馬達測試數據..........................51
4.4配合工具機構數據分析.......................55
第五章 結論與未來研究方向...........................61
5.1結論....................................61
5.2未來研究方向.............................63
參考文獻...........................................65
附錄A馬達特性曲線...................................67
附錄B矽鋼片等級表...................................91
附錄C磁石等級表.....................................92

圖目錄
圖1.1 系統架構圖.......................................5
圖2.1 直流有刷馬達分解圖.................................10
圖2.2 無刷馬達分解圖....................................11
圖2.3 反電動勢與霍爾偵測器訊號圖..........................13
圖2.4 銅線損示意圖......................................15
圖2.5 鐵損示意圖........................................15
圖2.6 內轉子馬達實體圖...................................18
圖2.7 外轉子馬達實體圖...................................18
圖2.8 內繞式繞線機實體圖.................................19
圖2.9 表面貼磁式轉子圖...................................20
圖2.10 內崁式轉子圖.......................................20
圖3.1 馬達磁路迴路圖.....................................23
圖3.2 馬達設計流程圖.....................................25
圖3.3 內轉式無刷馬達剖面圖................................26
圖3.4 外轉式無刷馬達實體圖................................27
圖3.5 馬達矽鋼片部位圖...................................33
圖3.6 標準型馬達........................................35
圖3.7 標準型馬達扭力曲線..................................35
圖3.8 標準型馬達反電動勢..................................36
圖3.9 加寬型馬達.........................................36
圖3.10 加寬型馬達扭力曲線..................................36
圖3.11 加寬型馬達反電動勢..................................37
圖3.12 縮小型馬達.........................................37
圖3.13 縮小型扭力曲線......................................37
圖3.14 縮小型反電動勢......................................38
圖3.15馬達铆合點分析圖.....................................39
圖3.16 開槽口大馬達........................................39
圖3.17 開槽口大馬達扭力曲線................................40
圖3.18 開槽口大馬達反電動勢................................40
圖3.19 開槽口小馬達.......................................41
圖3.20 開槽小口馬達扭力曲線................................41
圖3.21 開槽小口馬達反電動勢................................41
圖3.22 無刷馬達靜態分析圖..................................43
圖3.23 無刷馬達頓轉轉矩圖..................................44
圖3.24 無刷馬達磁交鏈圖....................................44
圖3.25 無刷馬達感應電壓圖..................................45
圖4.1 動力計實體圖.......................................49
圖4.2 馬達測試系統圖......................................50
圖4.3 實體馬達圖.........................................51
圖4.4 工具3D示意圖.......................................55
圖4.5 有刷馬達特性圖......................................56
圖4.6 有刷馬達3D圖.......................................57
圖4.7 鎚擊組示意圖.......................................57
圖4.8 機構工作示意圖......................................58
圖4.9 電子式扭力計圖......................................58
圖4.10 無刷馬達3D示意圖..................................60
圖4.11 無刷馬達實體圖....................................60

表目錄
表2.1 三元素鋰電池與鋰鐵電池比較表.........................8
表4.1 動力計規格表.....................................48
表4.2 馬達效率比較表...................................52
表4.3 馬達轉速比較表...................................53
表4.4 馬達最大功率比較表................................54
表4.5 工具扭力比較表...................................59

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