技術筆記：DC馬達

型態	有刷	無刷
直流(常見)	原理  連結 占比  低階占多 高階占少 控制方式  電流決定轉速 缺點  碳粒堆積，雜音大	原理  磁鐵在外，線圈在內，整個線圈一直轉 占比  低階占少 高階占多 控制方式  複雜電路控制各線圈開關
空心杯	DC Coreless Brush Motor 原理  連結 線圈轉動, 屬於外轉子, 扭力大  轉動穩定   RPM：8000~60000轉 占比  多數 控制方式: 電壓決定轉速 應用  小四軸	占比  非常少
步進	X	原理  磁鐵在內，線圈在外，內部的磁鐵棒一直轉 (可說是無刷的進階版本) 應用  3D列印機

參考 連結

馬達是工業時代重大發明項，因為工作需要，稍稍將小DC馬達整理如下。

DC有刷

DC有刷內部長這樣。

手邊的DC有刷馬達非常多，如TT馬達。

最常見的TT馬達 連結

配合蠕動式需要，取得另外一批10mm 12mm項目。主要來源位置(連結)，類似還有14mm等等以上規格。(連結 連結 連結 連結 連結 連結)

10mm，搭配行星齒輪宣稱10mm，型號為CHR-10GP-M(10 , 20 , 30)

12mm，從型號上看，區分為G(M A  GM GA差別不明 )   12N(10 20 30)，(12應該是註明單邊為12mm/10mm)，每種都因為搭配不同齒輪箱，有更多不同選項。(這部分放在齒輪處介紹)。廠商有同美 NIDEC 鴻記 中國馳海 中國恆迅( 連結 )

N10

N10(連結) 1

3.0V 92型：1比150：4-4mm：(NF20)

N10(連結) 2

3.0V 07型：1比50：4-4mm：(NF21 NF22)

3.0V 07型：1比100：4-4mm：(NF23 NF24)

3.0V 07型：1比150：4-4mm：(N10通電不能動 NF25 NF26)

3.0V 07型：1比298：4-4mm：(N1 在機器 N2 在機器 N3通電不能動  NF27 NF28)

3.0V 07型：1比380：4-4mm：(N9)

6.0V 07型：1比298：4-4mm：(N4)

N20

N20(連結) 1

3.0V 26型：1比150：4-4mm：(N7)

3.0V 26型：1比210：10mm：(N12 螺絲掉了一個)

3.0V 26型：1比298：4-4mm：(N8)

3.0V 26型：1比380：10mm：(N11)

6.0V 26型：1比150：4-4mm：(N5)

6.0V 26型：1比298：4-4mm：(N6)

力夫馬達長度和N20類似，所以補充在此，分類(如下)，和馳海差別是後座為黑色，中間有金屬小孔。

S02 耗電約25mA X3

S03 耗電約50mA X4

S01 在mockup那 , S05 在YH那 , ERIC那好像有一個??不確定

目前使用馬達

快的

80PWM

NIDEC(五顆)每80扇葉25秒  1.25秒/圈

同美(五顆)類比NIDEC

慢的

80PWM

?? NF27每30扇葉18秒  2.4秒/圈 

?? N4每60扇葉41秒  2.7秒/圈

?? N9每60扇葉49秒  3.2秒/圈

?? 反正現在正在買外一組馬達來使用。

N30

因為太長，根本不考慮

特殊馬達

直径12mmGPM20行星齿轮箱(N13)

特殊GM1215R空心杯 DC 3V减速比：1比100出轴长度：4点4毫米(N14)

電子控制：

方式一，用目前的motor driver。

方式二，電壓不大可以直接使用MOSFET控制轉速連結，場效應管是用電壓控制電流，作用跟三級管類似(三極管放大器和MOSFET的差別，連結 連結 ，三極管是用電流控制電流），相比於三極管，場效應管體積更小功率更大。應用上，則是透過PWM控制MOSFET，進而調整電壓。範例  D10N05 ( 連結  這顆IC很難買，或許可以用D14N05替換 CACHE  )  IFR540N ( 連結 ) SI2302 ( 連結 )

使用D10N05範例電路 影片

四軸範例(簡易到難)  連結  連結  連結   直接賣產品 連結。其他：飛控連結

方式三，用L298N，連結，連結。連結

另外這個買了卻忘記型號

DC無刷 Brushless DC (BLDC BL motors)

下圖是無刷馬達內部構造。無刷馬達的優點很多，也開始大量應用在生活中。自己常接觸的是小四軸使用的無刷馬達。教學影片

網路截圖 連結

電機具體對應4位數字，例如名稱2212。其中前面 2位是電機轉子的直徑，後面 2位是電機轉子的高度。簡單來說，前面 2位越大，電機越肥，後面 2位越大，電機越高。例如XXD A2212 2450KV (新西達 A2212 2450KV 無刷馬達)。又高又大的電機，功率就更大，適合做大四軸。

每個無刷電機都會標準多少 KV值，這個 KV是外加1V電壓對應的每分鐘空轉轉速，例如：1000kv電機，外加 1v電壓，電機空轉時每分鐘轉 1000轉，外加 2v電壓，電機空轉就 2000轉了。

電子控制：BLDC並不是一個把正負極插上去就會動的東西，要透過程式去控制裡面的線圈在不同的時間產生不同的磁場，進而讓馬達轉動。電路如下圖。

電路控制概念 連結

同時，電機的電流是很大的，通常每個電機正常工作時，平均有 3a左右的電流，如果沒有電調(電子變速器Electronic Speed Control，ESC  電調 )的存在，飛控板根本無法承受這樣大的電流，電調的作用就是將飛控板的控制信號，轉變為電流的大小，以控制電機的轉速，常見品牌有好盈、中特威、新西達等，參考(連結)。例如XXD HW30A 30A (新西達30A 無刷電變 好盈程序)。

電調在四軸當中還充當了電壓變化器的作用，將 11.1v的電壓變為 5v為飛控板和遙控器供電。電調都會標上多少 A，如 20a，40a 這個數字就是電調能夠提供的電流。大電流的電調可以兼容用在小電流的地方。小電流電調不能超標使用。常見新西達 2212加 1045漿最大電機電流有可能達到了 5a，為了保險起見，建議這樣配置用 30a 或 40a電調。

Arduino的程式可參考 連結 連結 連結

其他：控制電調的，稱為飛行控制板，常見有KK、FF、玉兔。

無刷的生產方式連結

空心杯

自己對空心杯馬達的認識，都是從小四軸而來，它和一般直流馬達差異很大，內部構造如下。網路有實際拆解過程影片(連結)。分類時會依照長度與直徑取名，例如720或820。

網路截圖 連結

因為工作需要，購買了帶著減速齒輪的空心杯馬達，實測電流在30~40mA，電壓在2V~4V間變動。比較完整的SPEC資料如下。

• 6mm，較常見，分為四種級距(1~4，代表行星齒輪有1~4層)，價格約15RMB，應用包括了玩具或是門鎖等。供應商有科隆，兆威，馳海 同美。這些供應商廠辦距離很近，感覺都成了聚集經濟。
• 從出力數距來看，並不只有四級，例如兆威提供資料(分的非常細)或是同美(3和4中間)。材質上，大多數都是塑膠材料，也有些選項是可以改換成金屬齒輪，剛性更好，預期聲音會更小。如果再搭配提供的電壓和PWM數值。整個的組合非常多。

• 8mm，只有一種選項連結，價格都40RMB以上，規格。
• 10mm，規格(連結)，價格都50RMB以上。

電子控制方式同於直流有刷馬達。

步進馬達

內部結構 連結

電機分類：以外型大小區分，常見有42步進和57步進，代表馬達本體寬度，3D列印機常用42步進馬達。

網路截圖 連結

其他還有各種微型步進馬達(連結)。

連結

M42SP-4NP(連結)

6mm帶行星齒輪的歩進馬達

電子控制：常見為兩相四線。可以參考連結，更明瞭磁激順序。市售有專屬控制板，可同時操縱各種馬達(連結)。

實做驅動，利用手邊步進馬達，四線資料，黑B- 白A- 藍B+ 紅A+。對應到 B/OUT  A/OUT  BOUT  AOUT ( 分別是靠近板邊位置 )

ServiceLayer->CommandExecutor->ITestStation

1. SetMotorPWMDuty(020 輸入80) 落實為 mg_MotorPWMDuty = nDuty;  設為1
2. MotorRunSteps(010 輸入10000) 落實為 stMotorCtrl.nTrainSize = nData; mg_TrainSize = nData; 還有啟動馬達IDSEngine_StartMotorControl()  磁激順序是call back，放在程式中
3. MotorStop 落實為 SetMotorRunStop(0);

手邊還有個步進馬達驅動模組 DC5~35V L298N晶片 步進馬達驅動模組 (連結)

伺服馬達

伺服馬達Servo，定義為馬達內加入感測器，能精確瞭解旋轉角度，常用在機器人手臂等一個圓周內的機器運動。最常見(也最便宜)的Servo為SG90，感測原理是齒輪組下方貫連著可變電阻(電位計)，可變電阻將信號傳給控制晶片，轉譯成角度資訊。(連結 連結 連結)。雖不是完全精確，但的確有回饋控制的功能。此影片清楚介紹內部結構，包括可變電阻的回饋機制(連結)。

SG90 連結

若要解除此角度限制，可利用此影片內容(連結)，短路此電阻，成為全速轉動模式。

量測馬達轉速

附掛馬達後，讀取數據，方式有二。霍爾編碼，理論(連結)，產品(連結 連結 連結)，應該可以整合在12mm上，體積較小。

光電編碼，如下(連結 連結)，體積似乎較大。

連結

量測馬達效能方式

馬達在不同工作條件下，各項效能指標。常用報表格式。

馬達特性曲線圖 連結

量測有兩種方式，一是電動機對手模式。二是用拉繩直接量測扭力。

馬達聯軸器

連結