直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 1 作 作者 者: :王 王崇 崇飞 飞((1 19 99 99 9- -0 08 8- -1 12 2) ); ;修 修改 改: :王 王崇 崇飞 飞((2 20 00 00 0- -0 05 5- -0 05 5) ); ;核 核可 可: :徐 徐业 业良 良((2 20 00 00 0- -0 05 5- -0 08 8) ). . 附 附注 注: :本 本文 文为 为元 元智 智大 大学 学机 机械 械系 系大 大四 四自 自动 动化 化机 机械 械设 设计 计实 实务 务课 课程 程教 教材 材. . 直流电动机简介 直流电动机简介 直流电动机简介 直流电动机简介 一、电动机的种类与原理 一、电动机的种类与原理 一、电动机的种类与原理 一、电动机的种类与原理 电动机即为工业界俗称的马达,种类依照使用电源可分成直流马达(DC motor)与交 流马达(AC motor)两大类,若再以控制方式、启动方式与绕组方式分类则可分成步进马 达(stepping motor)、伺服马达(servo motor)、无刷马达(霍尔马达) 、单相交流马达、三 相感应马达、串激式直流马达、分激式直流马达、与复激式直流马达等. 其中无刷马达又称作直流伺服马达(DC servo motor),直流伺服马达之特性与直流马 达相似,两者的差异在於直流伺服马达利用角度编码器(encoder)与转速发电机(TG)将马 达的转速、扭矩等物理量检出,再利用控制器将回授讯号作运算,达到控制直流伺服马 达的输出特性,同时利用霍尔元件取代电刷,因此在结构上直流伺服马达除了感测器部 份以外,其余均与一般的电动机相仿.以下分别讨论直流马达与无刷马达的构造与原 理,以及各类马达性能之比较. ? ? ? ?直流马达的构造与 直流马达的构造与 直流马达的构造与 直流马达的构造与原理 原理 原理 原理 图1为马达之基本构造示意图,一般的电动机在构造上可以分成五个部份: 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 2 定子 转子 控制器 换向器 轴承 定子 转子 控制器 换向器 轴承 图图图图1马达之基本构造 马达之基本构造 马达之基本构造 马达之基本构造 1. 电枢(armature)或转子(rotor) 为马达旋转的部份,材质为永久磁铁、线圈(外接电源)、导线(无外接电源)或 特殊形状之导磁材料. 2. 场绕组(field)或定子(stator) 材质为永久磁铁或是线圈(外接电源). 3. 滑环(slip ring)或换向器(commutator,如直流马达之碳刷) 连接转子绕线至外部换向器用於改变电枢绕线之电流方向,使用永久磁铁为转 子材质的马达则无需滑环或换向器. 4. 轴承(bearing) 可使用滚珠、滚针、滚柱、含油自润轴承,主要提供转子稳固的支撑. 5. 马达控制器(motor controller) 包含控制马达的输出扭矩、速度或转角,以及大型马达起动、停止之顺序控制. 控制器种类也相当多,如单相交流马达使用的电容分相启动器,直流马达使用的功 率控制器、变频器、或是伺服马达控制器等,都是属於马达控制器. 虽然电动机的种类相当多,不过各种电动机的基本操作原理都相同,都是利用电流 流过定子产生磁场,当转子也通上电流时由於切割定子所产生的磁力线而生成旋转扭矩 造成电动机转子的转动.如图 2 所示,假设转子之绕组只有一组线圈时,当转子线圈通 上电流时由於切割定子所产生的磁力线而生成旋转扭矩,致使转子转动,以图 2 而言, 定子的磁力线由左至右,而转子的电流方向为由右方流入左方流出,因此生成的旋转扭 矩使得转子顺时针旋转. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 3 N S 图图图图2电动机基本原理示意 电动机基本原理示意 电动机基本原理示意 电动机基本原理示意 直流马达之基本构造均与图 2 类似,其他种类电动机的基本构造则只是在定子部份 有所差异,例如交流感应电动机由於交流电源有相角差之缘故,因此定子的磁场由固定 磁场变成旋转磁场,此外场绕组 (定子) 的接线方法也有所谓"Y 接法"、"Δ接法"、 或是"Y-Δ接法". ? ? ? ?无刷马达的构造与原理 无刷马达的构造与原理 无刷马达的构造与原理 无刷马达的构造与原理 电动机构造中滑环由於是采用接触式通电的方式,所以也称作电刷.在直流电机中 常以石墨作为电刷的材质,电刷长期与电动机的转子摩擦會造成相当程度的噪音,同时 也會因磨耗而需要考虑维修的问题.在交流电动机中电刷则采用金属材料制作,在长期 磨耗下會造成间隙(gap),容易在运转时发出火花,诸如此类的问题都对电动机的可靠度 与安全性有相当程度的影响. 无刷马达就是在这样的需求下产生,无刷马达在构造上是利用永久磁铁作为转子, 并且利用霍尔效应感应电动机转子的位置,当转子之相位为 π 2时令定子激磁,如此可 以达到最高的运转效率,利用这样的原理也可以使用在四行程机车引擎点火正时上.霍 尔效应满足以下关系式: H H H H KI B I d K V + ? = θ cos (1) 其中 H V 为霍尔电压, H I 为霍尔电流, d KH 为霍尔元件电磁系数,K 为霍尔元件不平衡 系数,B 为磁通密度.由式(1)可以瞭解霍尔电压与磁通密度(磁场强度)及霍尔电流成 正比,因此当转子之磁轴与霍尔元件不同轴时,磁通较小,为了维持固定的霍尔电压必 须增大霍尔电流,如此便能精确的算出定子的激磁顺序与时间.霍尔元件与直流马达所 构成的无刷马达如图 3 所示. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 4 N S Q1 Q2 a b a b L1 L2 i1 i2 Vb R A B 霍尔元件 图图图图3无刷直流伺服马达 无刷直流伺服马达 无刷直流伺服马达 无刷直流伺服马达 如图 3 所示,当转子磁轴与霍尔元件同轴时,霍尔元件与 S 极距离最短,因此磁通 密度最高,此时造成霍尔元件 A 端子电压较大,使得电晶体 Q1 导通,则线圈 L1 内有 i1 电流流通,因此线圈 L1 呈激磁状态,依據右手定则得知线圈 L1 右侧为 S 极,故转子 反转.当转子 S 极远离霍尔元件时造成磁通密度下降,因此 A、B 端不再产生霍尔电压 电晶体 Q1、Q2 呈OFF 状态,转子因受惯性作用继续反向旋转.当转子 N 极转至霍尔 元件时,造成霍尔元件 B 端子电压较大,使得电晶体 Q2 导通,则线圈 L2 内有 i2 电流 流通,因此线圈 L2 呈激磁状态,转子再度受磁力作用反转,依照如此程序转子持续转 动.图3因为有两组场绕组线圈因此称作二相无刷直流伺服马达,当控制精度要求更高 时,可以增加场绕组线圈数目与霍尔元件数目,因此工业上常使用的四相、五相无刷马 达,即是指此类运用霍尔元件制成的无刷直流伺服马达. 无刷直流伺服马达由於利用霍尔元件感应激磁顺序与时间,因此又称作「电子换相 马达」 ,利用霍尔元件感应激磁顺序与时间可以减少不必要的电能浪费,同时也可以适 时的提供转子转动所需的电磁力,因此大幅提升马达输出扭矩与效率. 二、直流马达之特性曲线与选用方式 二、直流马达之特性曲线与选用方式 二、直流马达之特性曲线与选用方式 二、直流马达之特性曲线与选用方式 电动机之特性曲线是评估、选用电动机时的一项重要指标,电动机特性曲线通常指 的就是转速-转矩曲线图,直流马达除了转速-转矩曲线图以外通常还有电流-转矩曲线 图.如图4所示为12伏特直流马达特性曲线图,横轴为输出转矩,纵轴则分别为转速、 电流以及效率与输出功率. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 5 Speed Current Torque 0 100 400 200 300 g-cm 0 1 2 3 4 1 2 3 *1000 R.P.M. AMP. Eff. Torque 0 100 400 200 300 g-cm 0 10 20 30 40 5 10 15 Eff. % Output W Output 图图图图4直流马达特性曲线图 直流马达特性曲线图 直流马达特性曲线图 直流马达特性曲线图 直流马达与其他马达最大的差异在於其"转速-转矩"与"电流-转矩"特性均 为线性关系,因此在一般需要做到转速、转矩控制的场合中,若控制精度不需很高的情 况下,同常以直流马达作为致动器是较为经济的选择. 选用动力电动机时必须考量的因素包含输出负荷大小、马达输出扭力、与转速曲线 特性,同时也要考虑电源形式与运转模式.在选用直流马达时,必须注意它的工作电压, 直流马达电源常见规格为 DC12V 与DC24V,交流马达则为 AC110V 与AC220V;另外 还要知道输出扭矩大小(g-cm、kg-cm),以及转速(rpm),当然最好能有马达特性曲线, 如电流转矩图与电流转速图等,以方便作为选用马达时的参考.计算扭力需求时,先计 算欲旋转的物体转动惯量,再参考旋转速度决定减速比,然后决定马达工作扭力值,即 可依照马达特性选择适用型式. 以下便以表格的方式列出电动机之分类与驱动控制方法,可比较在不同的使用条件 下各种电动机的优劣. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 6 表表表表1各种马达比较 各种马达比较 各种马达比较 各种马达比较 三相感应马达 单相感应马达 直流马达 伺服马达 步进马达 驱动讯号 交流 交流 直流 直流/交流 脉冲 控制方式 工业电子/变频器 工业电子/变频器 工业电子 闭回路 /Encoder 开回路/步级角 应答时间 0.15sec 0.2sec 优点 高速大转矩 构造简单 构造简单 高速高应答 低价位高精度 缺点 体积庞大 需启动器 出力较小 复杂、价高 失步、噪音 运用场合 大动力提供 较小动力提供 小动力提供 高速高精度 低速高精度 三、直流马达之应用与控制实例 三、直流马达之应用与控制实例 三、直流马达之应用与控制实例 三、直流马达之应用与控制实例 在「图书馆还书车」设计案例中,将传统书架形式、由人工推动的图书馆还书车, 改良设计成为摩天轮形式之电动车,六只书架平均放置在一转轮上,转轮由电动马达控 制,需要取放书籍时操作者不必移动或蹲下,而是将书架旋转至操作者面前.还书车的 前进、后退也是由电动马达推动. 由於还书车使用的场合是在图书馆书库,为了达到提高还书车的灵活度,在电源供 应方面设计成利用蓄电池供应电源,同时要配合正反转运动模式,因此采用直流马达作 为致动器.此外由於共有六只书架,因此利用一个六段的波段开关,配合六个装置在适 当位置的极限开关,就可指定某一书架旋转至所需位置,同时基於安全上的考虑,当书 架旋转时还书车是无法作前后的运动.并且在还书车前后设有碰撞紧急停止开关.综合 以上的需求,还书车马达的控制电路如图5所示. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 7 R2 R1 M 至前进用马达 旋转用马达 LS1 LS2 LS3 LS4 LS5 LS6 紧急停止开关 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 波段开关 电池 ON/OFF START 图图图图5旋转书架定位马达控制电路图 旋转书架定位马达控制电路图 旋转书架定位马达控制电路图 旋转书架定位马达控制电路图 在图 5 中当接通电源与按下起动开关后,继电器 R2 接通,电源依照所选择的波段 开关流入书架旋转马达,同时继电器 R1 也接通,由於 R1 之接点为常闭接点,因此前 进用马达呈断路状态,只有书架旋转马达旋转,当书架旋转至所需位置时压触极限开关 切断马达电源,书架旋转马达停止. 图书馆还书车的另一项功能是以自动前进方式减轻工作人员的负担,因此依照人因 工程的理论数據以及实际的实验的方式求出前进的速度,利用蜗杆蜗轮减速机构将直流 马达输出转速变慢;此外也考虑到书架在全载的状态下作旋转时的速度以及扭力输出, 因此在书架旋转马达上利用两级蜗杆蜗轮减速机构将直流马达输出转速由 1500rpm 减 速成 5rpm,同时输出扭矩也由原本的 4.6kg-cm 增加为 1,364kg-cm.
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直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 1 作 作者 者: :王 王崇 崇飞 飞((1 19 99 99 9- -0 08 8- -1 12 2) ); ;修 修改 改: :王 王崇 崇飞 飞((2 20 00 00 0- -0 05 5- -0 05 5) ); ;核 核可 可: :徐 徐业 业良 良((2 20 00 00 0- -0 05 5- -0 08 8) ). . 附 附注 注: :本 本文 文为 为元 元智 智大 大学 学机 机械 械系 系大 大四 四自 自动 动化 化机 机械 械设 设计 计实 实务 务课 课程 程教 教材 材. . 直流电动机简介 直流电动机简介 直流电动机简介 直流电动机简介 一、电动机的种类与原理 一、电动机的种类与原理 一、电动机的种类与原理 一、电动机的种类与原理 电动机即为工业界俗称的马达,种类依照使用电源可分成直流马达(DC motor)与交 流马达(AC motor)两大类,若再以控制方式、启动方式与绕组方式分类则可分成步进马 达(stepping motor)、伺服马达(servo motor)、无刷马达(霍尔马达) 、单相交流马达、三 相感应马达、串激式直流马达、分激式直流马达、与复激式直流马达等. 其中无刷马达又称作直流伺服马达(DC servo motor),直流伺服马达之特性与直流马 达相似,两者的差异在於直流伺服马达利用角度编码器(encoder)与转速发电机(TG)将马 达的转速、扭矩等物理量检出,再利用控制器将回授讯号作运算,达到控制直流伺服马 达的输出特性,同时利用霍尔元件取代电刷,因此在结构上直流伺服马达除了感测器部 份以外,其余均与一般的电动机相仿.以下分别讨论直流马达与无刷马达的构造与原 理,以及各类马达性能之比较. ? ? ? ?直流马达的构造与 直流马达的构造与 直流马达的构造与 直流马达的构造与原理 原理 原理 原理 图1为马达之基本构造示意图,一般的电动机在构造上可以分成五个部份: 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 2 定子 转子 控制器 换向器 轴承 定子 转子 控制器 换向器 轴承 图图图图1马达之基本构造 马达之基本构造 马达之基本构造 马达之基本构造 1. 电枢(armature)或转子(rotor) 为马达旋转的部份,材质为永久磁铁、线圈(外接电源)、导线(无外接电源)或 特殊形状之导磁材料. 2. 场绕组(field)或定子(stator) 材质为永久磁铁或是线圈(外接电源). 3. 滑环(slip ring)或换向器(commutator,如直流马达之碳刷) 连接转子绕线至外部换向器用於改变电枢绕线之电流方向,使用永久磁铁为转 子材质的马达则无需滑环或换向器. 4. 轴承(bearing) 可使用滚珠、滚针、滚柱、含油自润轴承,主要提供转子稳固的支撑. 5. 马达控制器(motor controller) 包含控制马达的输出扭矩、速度或转角,以及大型马达起动、停止之顺序控制. 控制器种类也相当多,如单相交流马达使用的电容分相启动器,直流马达使用的功 率控制器、变频器、或是伺服马达控制器等,都是属於马达控制器. 虽然电动机的种类相当多,不过各种电动机的基本操作原理都相同,都是利用电流 流过定子产生磁场,当转子也通上电流时由於切割定子所产生的磁力线而生成旋转扭矩 造成电动机转子的转动.如图 2 所示,假设转子之绕组只有一组线圈时,当转子线圈通 上电流时由於切割定子所产生的磁力线而生成旋转扭矩,致使转子转动,以图 2 而言, 定子的磁力线由左至右,而转子的电流方向为由右方流入左方流出,因此生成的旋转扭 矩使得转子顺时针旋转. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 3 N S 图图图图2电动机基本原理示意 电动机基本原理示意 电动机基本原理示意 电动机基本原理示意 直流马达之基本构造均与图 2 类似,其他种类电动机的基本构造则只是在定子部份 有所差异,例如交流感应电动机由於交流电源有相角差之缘故,因此定子的磁场由固定 磁场变成旋转磁场,此外场绕组 (定子) 的接线方法也有所谓"Y 接法"、"Δ接法"、 或是"Y-Δ接法". ? ? ? ?无刷马达的构造与原理 无刷马达的构造与原理 无刷马达的构造与原理 无刷马达的构造与原理 电动机构造中滑环由於是采用接触式通电的方式,所以也称作电刷.在直流电机中 常以石墨作为电刷的材质,电刷长期与电动机的转子摩擦會造成相当程度的噪音,同时 也會因磨耗而需要考虑维修的问题.在交流电动机中电刷则采用金属材料制作,在长期 磨耗下會造成间隙(gap),容易在运转时发出火花,诸如此类的问题都对电动机的可靠度 与安全性有相当程度的影响. 无刷马达就是在这样的需求下产生,无刷马达在构造上是利用永久磁铁作为转子, 并且利用霍尔效应感应电动机转子的位置,当转子之相位为 π 2时令定子激磁,如此可 以达到最高的运转效率,利用这样的原理也可以使用在四行程机车引擎点火正时上.霍 尔效应满足以下关系式: H H H H KI B I d K V + ? = θ cos (1) 其中 H V 为霍尔电压, H I 为霍尔电流, d KH 为霍尔元件电磁系数,K 为霍尔元件不平衡 系数,B 为磁通密度.由式(1)可以瞭解霍尔电压与磁通密度(磁场强度)及霍尔电流成 正比,因此当转子之磁轴与霍尔元件不同轴时,磁通较小,为了维持固定的霍尔电压必 须增大霍尔电流,如此便能精确的算出定子的激磁顺序与时间.霍尔元件与直流马达所 构成的无刷马达如图 3 所示. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 4 N S Q1 Q2 a b a b L1 L2 i1 i2 Vb R A B 霍尔元件 图图图图3无刷直流伺服马达 无刷直流伺服马达 无刷直流伺服马达 无刷直流伺服马达 如图 3 所示,当转子磁轴与霍尔元件同轴时,霍尔元件与 S 极距离最短,因此磁通 密度最高,此时造成霍尔元件 A 端子电压较大,使得电晶体 Q1 导通,则线圈 L1 内有 i1 电流流通,因此线圈 L1 呈激磁状态,依據右手定则得知线圈 L1 右侧为 S 极,故转子 反转.当转子 S 极远离霍尔元件时造成磁通密度下降,因此 A、B 端不再产生霍尔电压 电晶体 Q1、Q2 呈OFF 状态,转子因受惯性作用继续反向旋转.当转子 N 极转至霍尔 元件时,造成霍尔元件 B 端子电压较大,使得电晶体 Q2 导通,则线圈 L2 内有 i2 电流 流通,因此线圈 L2 呈激磁状态,转子再度受磁力作用反转,依照如此程序转子持续转 动.图3因为有两组场绕组线圈因此称作二相无刷直流伺服马达,当控制精度要求更高 时,可以增加场绕组线圈数目与霍尔元件数目,因此工业上常使用的四相、五相无刷马 达,即是指此类运用霍尔元件制成的无刷直流伺服马达. 无刷直流伺服马达由於利用霍尔元件感应激磁顺序与时间,因此又称作「电子换相 马达」 ,利用霍尔元件感应激磁顺序与时间可以减少不必要的电能浪费,同时也可以适 时的提供转子转动所需的电磁力,因此大幅提升马达输出扭矩与效率. 二、直流马达之特性曲线与选用方式 二、直流马达之特性曲线与选用方式 二、直流马达之特性曲线与选用方式 二、直流马达之特性曲线与选用方式 电动机之特性曲线是评估、选用电动机时的一项重要指标,电动机特性曲线通常指 的就是转速-转矩曲线图,直流马达除了转速-转矩曲线图以外通常还有电流-转矩曲线 图.如图4所示为12伏特直流马达特性曲线图,横轴为输出转矩,纵轴则分别为转速、 电流以及效率与输出功率. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 5 Speed Current Torque 0 100 400 200 300 g-cm 0 1 2 3 4 1 2 3 *1000 R.P.M. AMP. Eff. Torque 0 100 400 200 300 g-cm 0 10 20 30 40 5 10 15 Eff. % Output W Output 图图图图4直流马达特性曲线图 直流马达特性曲线图 直流马达特性曲线图 直流马达特性曲线图 直流马达与其他马达最大的差异在於其"转速-转矩"与"电流-转矩"特性均 为线性关系,因此在一般需要做到转速、转矩控制的场合中,若控制精度不需很高的情 况下,同常以直流马达作为致动器是较为经济的选择. 选用动力电动机时必须考量的因素包含输出负荷大小、马达输出扭力、与转速曲线 特性,同时也要考虑电源形式与运转模式.在选用直流马达时,必须注意它的工作电压, 直流马达电源常见规格为 DC12V 与DC24V,交流马达则为 AC110V 与AC220V;另外 还要知道输出扭矩大小(g-cm、kg-cm),以及转速(rpm),当然最好能有马达特性曲线, 如电流转矩图与电流转速图等,以方便作为选用马达时的参考.计算扭力需求时,先计 算欲旋转的物体转动惯量,再参考旋转速度决定减速比,然后决定马达工作扭力值,即 可依照马达特性选择适用型式. 以下便以表格的方式列出电动机之分类与驱动控制方法,可比较在不同的使用条件 下各种电动机的优劣. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 6 表表表表1各种马达比较 各种马达比较 各种马达比较 各种马达比较 三相感应马达 单相感应马达 直流马达 伺服马达 步进马达 驱动讯号 交流 交流 直流 直流/交流 脉冲 控制方式 工业电子/变频器 工业电子/变频器 工业电子 闭回路 /Encoder 开回路/步级角 应答时间 0.15sec 0.2sec 优点 高速大转矩 构造简单 构造简单 高速高应答 低价位高精度 缺点 体积庞大 需启动器 出力较小 复杂、价高 失步、噪音 运用场合 大动力提供 较小动力提供 小动力提供 高速高精度 低速高精度 三、直流马达之应用与控制实例 三、直流马达之应用与控制实例 三、直流马达之应用与控制实例 三、直流马达之应用与控制实例 在「图书馆还书车」设计案例中,将传统书架形式、由人工推动的图书馆还书车, 改良设计成为摩天轮形式之电动车,六只书架平均放置在一转轮上,转轮由电动马达控 制,需要取放书籍时操作者不必移动或蹲下,而是将书架旋转至操作者面前.还书车的 前进、后退也是由电动马达推动. 由於还书车使用的场合是在图书馆书库,为了达到提高还书车的灵活度,在电源供 应方面设计成利用蓄电池供应电源,同时要配合正反转运动模式,因此采用直流马达作 为致动器.此外由於共有六只书架,因此利用一个六段的波段开关,配合六个装置在适 当位置的极限开关,就可指定某一书架旋转至所需位置,同时基於安全上的考虑,当书 架旋转时还书车是无法作前后的运动.并且在还书车前后设有碰撞紧急停止开关.综合 以上的需求,还书车马达的控制电路如图5所示. 直流电动机简介 http://designer.mech.yzu.edu.tw/ 7 R2 R1 M 至前进用马达 旋转用马达 LS1 LS2 LS3 LS4 LS5 LS6 紧急停止开关 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 波段开关 电池 ON/OFF START 图图图图5旋转书架定位马达控制电路图 旋转书架定位马达控制电路图 旋转书架定位马达控制电路图 旋转书架定位马达控制电路图 在图 5 中当接通电源与按下起动开关后,继电器 R2 接通,电源依照所选择的波段 开关流入书架旋转马达,同时继电器 R1 也接通,由於 R1 之接点为常闭接点,因此前 进用马达呈断路状态,只有书架旋转马达旋转,当书架旋转至所需位置时压触极限开关 切断马达电源,书架旋转马达停止. 图书馆还书车的另一项功能是以自动前进方式减轻工作人员的负担,因此依照人因 工程的理论数據以及实际的实验的方式求出前进的速度,利用蜗杆蜗轮减速机构将直流 马达输出转速变慢;此外也考虑到书架在全载的状态下作旋转时的速度以及扭力输出, 因此在书架旋转马达上利用两级蜗杆蜗轮减速机构将直流马达输出转速由 1500rpm 减 速成 5rpm,同时输出扭矩也由原本的 4.6kg-cm 增加为 1,364kg-cm.