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研究生: 徐雍智
Hsu, Yung-Chich
論文名稱: 巨型磁阻感測於馬達位置檢測應用
Application of Rotor Detection by Giant Magneto-resistance Sensing
指導教授: 王培仁
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 80
中文關鍵詞: 巨型磁阻轉子感測直流無刷馬達
外文關鍵詞: Giant Magneto-resistance, Rotor Detection, Brushless DC Motor
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  • 隨著科技進步,馬達在人類生活應用中與日俱增,其中直流無刷馬達較有刷馬達優點較多,且在設計以及材料技術進步之下,直流無刷馬達成本逐漸降低,因此應用之產品越來越多,但現今使用在直流無刷馬達偵測磁極之霍爾感測器,卻有著靈敏度低以及較易受溫度影響的缺點,相對上磁阻感測器擁有較高的靈敏度,因此可以改變感測器的位置來降低感測器的工作環境溫度,故本文探討在不修改原驅動器情形下,利用磁阻感測器來取代霍爾感測器之可行性。
    首先就針對磁阻感測器特性做測試,在以永久磁石確認了感測器特性後,就可以此磁阻感測器來量測本研究所使用的直流無刷馬達轉子,並且將實驗結果與利用電磁分析軟體模擬後的結果互相確認後,即可以針對感測器位置做出決定,並且針對感測器所量測到的實驗結果進行電路設計,最終可使馬達成功運轉。


    As the technology advances along with civilization, electric motors has gained increasing applications in our lives; meanwhile, because brushless DC motors (BLDCM) are so advantageous compared to conventional motors together with advent of new design and material technology, the costs of BLDCM has reduced significantly so that many commercial products have adopted BLDCM today. But, Hall sensors, serving as the key magnetic pole detection devices in BLDCM, have been assessed with comments for low sensitivity and high temperature drifts. On the contrast, magneto-resistance sensors have high magnetic sensitivity so that the location of sensors can be selected for lower working temperature.
    In this thesis, we want to assess the applicability of replacing hall sensors with magneto-resistance sensors under the condition of not modifying the motor drivers. First, we have tested the characteristics of commercially available GMR sensors for qualifying the specification of the sensors. After validating the characteristic of the GMR sensors, we have measured the magnetic flux of a BLDCM rotor via the GMR sensors. Then, by numerical simulations for the motor rotor, we confirmed the experimental results are agreeable to the simulations. Finally, we have finished the design of signal processing circuits and proved the feasibility of driving BLDCM with GMR sensors as the rotor position detectors.

    摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 X 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 研究目的 2 1-3 文獻回顧 3 第二章 理論介紹 8 2-1 磁矩 8 2-2 磁性材料分類 9 2-3 磁滯 11 2-4 磁性感測器分類 12 2-5 靈敏度 14 2-6 必歐-沙伐定律 15 2-7 黑目合子線圈 15 2-8 達林頓電路 16 第三章 轉子磁場分析與感測器位置 23 3-1 電磁場分析軟體簡介 23 3-2 電磁模擬分析流程與簡介 24 3-3 巨型磁阻感測器特性實驗 25 3-4 轉子空間磁場分布量測 26 3-5 感測器位置 28 第四章 轉子位置檢測之電路設計 38 4-1 電腦輔助電路設計軟體簡介 38 4-2 實驗設備 40 4-3 比較電路模擬與實驗 41 4-4 除頻電路模擬與實驗 42 4-5 方向性判定 43 4-6 最終電路規劃與設計 47 第五章 討論與未來工作 73 5-1 結果討論 73 5-2 未來工作 74 第六章 參考文獻 76 附錄 78

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