本研究之課程發展-「驅動」部分規劃介紹

驅動器是指能將能源轉換為功率輸出，進而產生旋轉、直進等機械 運動的機器，機構能透過驅動器的帶動，便可以使機電系統執行其所訂 定的動作或指令。驅動器能夠依照換能量來做分類，可將驅動器分為電 動型驅動器(馬達、電動機)、油壓型驅動器(油壓缸)及氣壓型驅動器(氣 壓缸)與電磁閥。

驅動器在一般的機電整合與自動化之控制系統中，扮演著一個推動 的角色，它能透過控制器來接受命令，接著直接作用於所要控制的對象 上，這就像我們人體一樣，一切的動作都是由頭腦來下達命令，經過神 經傳導給手腳四肢後，便可產生行為，此處的手腳的功能就像人體的驅 動器一般，負責將體內的能源轉為輸出的功率。

此部分的規畫，主要先針對機電整合與自動化控制方面常見的氣壓 行驅動器(氣壓缸)、油壓型驅動器(油壓缸)與電磁閥在課程當中作介紹，

而由於實驗設備與經費限制，在課程實習方面僅採用氣壓控制實習讓學 生做現場實作，油壓則採用課程投影片介紹方式做講解，電磁閥機構老 舊，考慮實習之安全性，僅採取展示方式作介紹。

在電動機方面之介紹，主要將電動機依照電源的使用作分類，分為 交流和直流兩大類型，直流馬達的部分，在課程規劃中分別介紹一般型 直流馬達與直流無刷馬達。而交流電動機又可分為單相、雙相與單雙相 電動機，以構造而言又區分為感應式和同步式電動機，目前在工業中使 用者以感應式居多，交流與直流馬達皆在實習課程當中皆有在機電系統 上做實際應用，其課程規劃綱要整理結果如表4-3。

75

表4-3 「驅動」部分課程綱要

「驅動」部分

驅動器

‧一般型DC(直流)電動機

‧BLDC (直流無刷電動機)

‧AC馬達-感應電動機

‧AC馬達-同步電動機

‧步進馬達

‧氣壓缸

‧油壓缸

‧電磁閥

根據表4-3 所示，擬訂機電整合課程之驅動部分，擬訂符合課程學習之 教學目標為：

1. 能認識電動機之基本原理及構造。

2. 能熟悉電動機設備之特性與測試方法。

3. 能具備對電動機的操作、維修及運用之能力。

4. 培養學生對電動機控制的興趣，並養成安全工作的習慣。

依符合上述之教學目標，「驅動」部分學習之單元及內容如下：

1. DC(直流)電動機控制

(1) 認識直流電動機的構造、原理及特性測試 (2) 直流電動機的ON/OFF 控制

(3) 直流電動機的正/逆轉控制 (4) 直流電動機的速度控制

76

2. BLDC (直流無刷電動機)控制

(1) 認識直流無刷電動機的構造、原理及特性測試 (2) 直流無刷電動機的正逆轉控制

(3) 直流無刷電動機的速度控制 (4) 直流無刷電動機的位置控制 3. AC馬達-感應電動機控制

(1) 認識感應電動機的構造、原理及特性測試 (2) 感應電動機的ON/OFF 控制

(3) 感應電動機的正/逆轉控制

(4) 變頻器的使用與感應電動機的速度控制 4. AC馬達-同步電動機同步電動機控制

(1) 認識同步電動機的構造、原理及特性測試 (2) 同步電動機的ON/OFF 控制

(3) 單相感應電動機的正/逆轉控制 (4) 單相感應電動機的速度控制 5. 步進電動機控制

(1) 認識步進電動機的構造、原理及特性測試 (2) 步進電動機的運轉控制

(3) 步進電動機的正/逆轉控制 (4)步進電動機定位控制

77

(5)步進電動機解析度控制

電動機部分規劃結束後，接著針對「氣、油壓控制」的部分做規劃，

以往氣、油壓控制在工業界或製造業生產線上的應用與使用甚為普遍和 重要，亦為機電整合與自動化控制中的扮演舉足輕重的重要部分，因此，

將其整理納入驅動講授的內容中的主題之一，期以符合機電整合課程的 學習目的。

氣、油壓缸在機電整合四大層面中皆歸類於驅動器的一種，不過在 使用的場合與使用的對象和方式上差異頗大，氣壓缸所需的壓力較低，

其特色為度較快但卻不平穩；油壓缸則需要的壓力較高，而速度較慢卻 平穩。因此，綜合以上氣壓與油壓的介紹，在此部分需針對應用場合來 教導學生如何正確使用氣、油壓缸之控制。

依表4-3 所示其氣、油壓控制部分之教學目標，以擬訂符合課程學 習之教學目標為：

1. 能認識氣、油壓之基本特性與動作原理。

2. 能正確選用及配置氣、油壓控制元件。

3. 能具備對氣、油壓控制元件組合與控制之能力。

4. 能瞭解氣、油壓控制元件在系統中之應用方式。

5. 培養學生對氣、油壓控制實務的興趣，以及妥善的保養維護處 理，並養成安全工作的習慣。

氣、油壓的控制可分為機械氣、油壓控制與電氣氣、油壓控制兩個

78

主要部分，依符合其教學目標，擬訂氣壓控制學習之單元及內容如下：

1. 氣、油壓裝置和元件的認識、使用與保養維護 (1) 氣、油壓源裝置介紹

(2) 氣、油壓元件的構造、原理與使用方法 (3) 氣、油壓裝置和元件的保養維護工作 2. 氣、油壓缸控制

(1) 氣、油壓缸方向控制 (2) 氣、油壓速度控制 (3) 氣、油壓動作程序控制

在電磁閥部分則先概述性將電磁閥做初步介紹，電磁閥是用電磁控 制的工業設備。是用來做流體控制的自動化元件，亦屬於驅動器的一種，

且並不限於液壓、氣壓缸。電磁閥工業控制系統控制的應用中。常使用 於調整介質的方向、流量、速度和其他的參數。電磁閥可以配合不同的 電路來達到預期的控制目標，而控制的精確度和靈活度都能具有相當的 效果。電磁閥種類繁多，不同的電磁閥在控制系統的不同環境下有不同 的發揮作用。

電磁閥控制可區為單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調節閥等，

依符合其教學目標，擬訂電磁閥控制學習之單元及內容如下：

1. 電磁閥裝置和元件的認識、使用與保養維護 (1) 電磁閥裝置介紹

(2) 電磁閥元件的構造、原理與使用方法 (3) 電磁閥裝置和元件的保養維護工作 2. 電磁閥裝置控制

(1) 電磁閥方向控制 (2) 電磁閥速度控制 (3) 動作程序控制

79