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【特斯拉最資深供應商：富田電機】
你知道全球電動車大廠特斯拉，引擎中的全電式馬達，是來自台灣台中的富田電機嗎？
除了馬達，富田電機更支撐著日本名古屋機場、日本立花十台風力發電機的運轉。從台灣第一個感應式伺服馬達、電動跑車、到風力發電機，富田電機一改傳產低價馬達的黑手形象，從黑手向「綠」轉的轉型之路。
黑手馬達廠起家，富田電機如何搶下世界大廠訂單？
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#數位控制馬達驅動器 #相位電流回授 #電壓源逆變器 #轉矩漣波
#平滑響應 #速度剖面 #定子繞組 #轉子電磁諧波 #齒槽轉矩 #脈寬調變PWM #類比數位轉換器ADC
【從系統宏觀，揪出數位馬達驅動不佳的元凶！】
在所有數位馬達驅動器中，不可或缺的部分就是「相位電流回授」(phase current feedback)，其測量品質與轉矩漣波 (torque ripple) 和轉矩穩定時間等系統參數直接相關。雖然系統性能與相位電流測量之間具有較強的相關性，但很難轉化為對回授系統 (feedback system) 的硬體需求。馬達驅動器或伺服系統中的電流迴路性能，會直接影響馬達的轉矩輸出；對平滑響應 (smooth response) 與準確定位、速度剖面 (speed profiles) 十分關鍵。
平滑轉矩輸出的一個核心基準是「轉矩漣波」，對於直接轉化為終端應用的準確度剖面和分割應用相當重要；響應時間和穩定時間等參數，將左右生產效率直接被「可控制頻寬」影響的自動化應用優劣。馬達驅動器中的轉矩漣波可能來自於：
1. 馬達本身，例如「定子繞組」(stator winding)、插槽配置和轉子電磁諧波的磁卡轉矩所產生的「齒槽轉矩」(cogging torque)；
2. 相位電流回授系統的偏移及增益誤差；
3. 逆變器的停滯時間 (dead time)，在脈寬調變 (PWM) 輸出電壓增加低頻諧波零組件的定子電性頻率，例如，諧波頻率的電流迴路干擾抑制，將影響電流迴路表現。
當一個三相位馬達藉由開關電壓源逆變器來驅動，此相位電流可視為由兩個元件所組成：一個基本元件和一個開關元件。為達控制目的，須去除開關分量，否則會影響電流控制迴路的性能。最常見的抽取平均分量技術是——取樣同步到脈寬調變週期的電流。如果脈寬調變週期的初始及中間電流為平均值、且取樣時間同步，該開關分量可被有效抑制；但若電流取樣存在時間誤差，則將發生混疊 (aliasing)、電流迴路性能會因此下降。
相位電流的基本分量通常在幾十 Hz 範圍內，而電流迴路的頻寬則以 kHz 計算；微小的時間誤差會影響控制性能似乎有悖常理。然而，僅以相位電感限制 di/dt，即使是一個微小的時間誤差都將導致明顯的電流失真。錯誤的取樣時間最常見的原因有：
★在脈寬調變和類比數位轉換器 (ADC) 之間的鏈結不足，使得在正確的時間內取樣變得不可能；
★缺乏足夠的獨立同步取樣保持電路 (可能是兩個或三個，得依被測量的相位數目決定)；
★因脈寬調變時間器所產生的馬達電壓輸出相位之「閘極驅動訊號」傳輸延遲。
通常，任何能影響 di/dt 的事物都會決定錯誤取樣時間的嚴重性，但馬達轉速、負載、馬達阻抗，和直流匯流排電壓等系統參數，也會導致誤差！想要設計用於馬達控制的最佳化回授系統，必須具備系統宏觀，才能辨別誤差源以對症緩解。
延伸閱讀：
《理解馬達驅動器電流迴路非理想效應影響的系統途徑》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/1110/34017.html
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#亞德諾ADI #磁場定向控制器驅動平台FOC
圖檔取材：pixabay.com
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所謂慣量比就是【負載慣量】跟【馬達轉子慣量】的比率，慣量比過大時伺服馬達增益不好調整甚至於容易跳機，步進馬達直接以失步來顯示，無刷馬達也會以跳機來顯示。 ... <看更多>
伺服馬達失步 在 Re: [技術] 歩進馬達和伺服馬達的選用.. - 看板Mechanical 的推薦與評價
線速度100mm/s 解析度1um
先講速度
假設你用的螺桿是pitch 10mm的
要達到你所需求的線速度100mm/s
你轉速就是要用到約600rpm
這轉速很低，步進/伺服都可以達到
解析度
你機台要的解析度1um
螺桿的精度是較為重要的
假設你一樣是用pitch 10mm的
你馬達解析度只要有10K分割即可達到你的要求
因市面上要選到有10K分割的馬達一堆....步進/伺服都可以
但問題來了，這些看似很簡單的直線運動
實際上組裝後要達到你的要求其實不簡單.....
螺桿精度+組裝精度+馬達定位精度
這些東西到時候上機測試，你一定會發現問題一堆....
所以我建議如果你機台精度就是要那麼高，有兩個選項
1.購買高精度的滑台，精度問題交給廠商負責....
2.我的經驗是單純靠馬達+滑軌是很難達到1um，但加光學尺就有達到過
但話說回來，如果你的精度不用那麼高
其實單靠步進/伺服+滑軌即可
步進:價格較便宜.低速力量大
但無法高速運轉.會失步
所以我會推薦你用伺服
低價格:台達 若機台有需要特別考量，需要精度和響應性更好 可以選安川
不過就我幾款台達伺服用的經驗，中階機台.中低階機台都沒啥問題就是
※ 引述《dickd (made in TAIWAN)》之銘言：
: 小弟目前在做一個機台的設計
: 要求是單軸最高速度100mm/s 解析度1um
: 想請問各位大大..
: 這馬達到底要怎麼選用比較好 馬達的部分我真的不太了解
: 到底是該用歩進馬達還是伺服馬達 這兩種馬達到底有何差異
: 分別是用在哪些情況下..那小弟的條件到底是哪種馬達適用..
: 請鄉民可否幫小弟解答一下 感激不盡
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