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高效率馬達-訴求高速化與精密化

2024-05-13 01:55:56 來源: 作者/編輯: 瀏覽次數:3636 手機訪問 使用手機“掃一掃”以下二維碼,即可分享本文到“朋友圈”中。

馬達為各種機械的動力源,是各種機構動作傳動不可或缺的一環,馬達可說是機械的心臟,隨著產業分工細密化、機械精密化及效率化,業者研制符合自動化、高速化、精密化等高效率馬達,成為馬達產業的產銷方向。

目前產業界普遍使用的馬達約可分為:直流馬達及交流馬達,因各產業機具設備的適用性不同,所采用的馬達傳動也不同,配合「適性適用」的各種馬達傳動,不僅延長機器的使用年限,并發揮最大的傳動效能。

本地馬達發展已超過50年,馬達是各種自動化機械及家電用品重要的傳動源,多年來隨著自動化工業及精密設備的發展,業者不斷推陳出新,本地產業面臨轉型,各種ac及dc交、直流馬達已進入高度競爭市場,因產品日益多樣化、自動化、高速化、精密化及高效率化,除泛用型馬達外,發展專用型、伺服馬達與向量控制型馬達即線性馬達己成為近年的主要趨勢。

早期本地馬達制造廠除東元、大同等幾家大廠外,均屬中小企業,同業間少有整合、垂直分工與交流,因此,在硅鋼片的材質及槽型等各不相同,后來為提高顧客使用的便利性,逐漸有業者制定較完整的規格標準,便于生產遵循。

馬達在應用上,交流馬達可分為三相交流馬達及單相交流馬達,無論三相或單相交流馬達對電源頻率有絕對的依存性,以四極交流馬達為例,無論馬力多少,其最高速度約為1,360rpm左右,而只是馬力大的扭力大、馬力小的扭力低的差別而已。

直流無刷馬達效用高

其中,直流無刷馬達是結合直流馬達高效率及易控制性,并舍棄碳刷與整流子傳統作法,采用先進的磁感應組件(hall-sensor)與場效晶體管(mos-fet)來代替碳刷與整流器,因而具備高電源利用率、低噪音、高轉速、扭力及使用年限和交流馬達一樣具有半永久性年限的優點,無刷馬達系統的應用,包括各種工業用、汽車空調及自動門機等。

直流無刷馬達是結合直流馬達高效率及易控制性,并舍棄碳刷與整流子傳統作法,采用先進磁感應組件(hall-sensor)與場效晶體管(mos-fet)來代替碳刷與整流器,因而具備高電源利用率、低噪音、高轉速、扭力及使用年限和交流馬達一樣具有半永久性年限的優點,無刷馬達系統的應用,包括各種工業用、汽車空調及自動門機等。

直流馬達之高效率(理論值90%以上),其轉速容易控制(改變電樞電壓即可改變轉速),本地早期產業界均大量采用,不過其動子的勵磁線圈電流須由正、負電極石墨(碳刷)經整流片導入,因而,馬達在運轉中碳刷整流片處于摩擦狀態,時間一久碳刷被磨耗殆盡,該馬達不能再運轉。

線性馬達應用更普遍

隨著線性工具機特色發展,為滿足未來高速、高切削工具機及高精密產業需求,線性馬達具備高位移速度、定位精度、提高控制頻寬、降低回轉噪音等特性,更容易達到高精度的加工要求,線性馬達的應用將更普遍與重要。

線性馬達中的馬達本體、本體與基座、本體與位置傳感器之結構剛性皆具重要性,設計時應注意所有機械原件皆有較高之剛性與阻尼,且移動部分與固定部分之重量比例要越小越好。但線性馬達的應用應有整體考慮,不似一般組件只是單純使用而已,必須搭配整機的設計,否則無法發揮線性馬達特性。

如變頻專用馬達即以能穩定控制速度與同步連動達到控制效果,在要求中心卷取、比例連動、張力控制等機械特性的塑料機、印刷機、染整設備及伸線機上已被廣泛采用。此外,針對氣體及易燃物產業的防氣爆、塵爆馬達,在業者研發下也有不錯的成果。

無碳刷馬達漸受重視

在馬達控制系統部份,在90年代以前,直流控制是主流,但過去無碳刷馬達未普及之前,直流碳刷馬達在換向片會產生火花等維護上的問題,因而使得維護成本相對較低,無碳刷馬達并不亞于直流控制的交流控制系統,自90年代起已漸受市場重用。

雖然市場不斷變化,但傳統泛用型馬達仍是大廠的天下,再投入的中小型業者若無法建立自有特色,要在市場上脫穎而出并不容易,這也是本地馬達業者積極投入專用型馬達、無碳刷馬達、氣動馬達、伺服馬達及線性馬達研發的主因,業者為確保競爭力、持續研發以建立核心技術,如永元、協興、富田、明椿、晟昌、五翰、尚義、彰毅及通又順等數十家專業馬達制造廠,在各產業專用馬達均有很好的成績。

另一方面,產業界機電整合的趨勢,使得能取代簡易伺服系統的向量控制馬達變成發展重點,一旦向量控制用馬達量產并商品化,將可提供機電整合系統從控制系統著手的有利條件,有助于節省時間、提高效率及提升產品功能與精度,增加本地機械的附加價值,也有助推動產業升級。

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