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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳冠博
研究生(外文):Kwan-bo Chen
論文名稱:應用實驗設計法於電動車系統之無刷直流馬達分析
論文名稱(外文):Analysis of Brushless DC Motor for Electric Vehicle Systems by using Design of Experiments
指導教授:郭見隆郭見隆引用關係
指導教授(外文):Jian-long Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:機械與自動化工程所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:雙反應曲面法、田口法、頓轉轉矩、無刷直流馬達、電動車、有限元素法
外文關鍵詞:Taguchi Method、Response Surface Method、Cogging Torque、Electric Vehicles、BLDC Motor、Finite Element Method
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本文主要是以有限元素分析軟體COSMOS/EMS輔助分析並探討電動車系統之三相永磁無刷直流馬達之特性。由於馬達在結構設計上的差異程度以及材質的選擇會影響到整體特性及效率,因此本文利用有限元素分析軟體COSMOS/EMS針對不同結構來對此馬達作靜磁與暫態特性分析,並對永磁無刷直流馬達來做適度的設計。本文以永磁無刷直流馬達(Permanent Magnet BLDC)為主要分析頓轉轉矩(Cogging Torque)現象,以變更原始結構如氣隙、定子齒外型與磁極厚度等來模擬出馬達的輸出特性,最後配合田口實驗設計法(Taguchi Method)與雙反應曲面法(Response Surface Method,RSM)預估各種組合,依新參數來找出最大轉矩、最小頓轉轉矩等馬達幾何結構。
This thesis aims at the study on a brushless DC motor (BLDCM) applied to a vehicle by means of the finite element method (FEM). The efficiency and operation properties of the BLDCM will be affected when altered the geometry of the BLDCM. Therefore, the FEM will be employed to discuss the magnetostatic analysis and transient properties of the BLDCM in this thesis. More specifically, the electromagnetic torque and the cogging torque of the BLDCM will be assessed when altered the geometries such as the alterations of the thickness of the permanent magnet, the air gap, and the shape of the stator of the BLDCM. Additionally, the design of experiments (DOE) will be employed to find out the maximum electromagnetic torque and minimum cogging torque.
中文摘要.............................................I
英文摘要............................................II
目錄...............................................III
圖目錄...............................................V
表目錄............................................VIII
第一章 緒論.......................................1
1.1 前言.............................................1
1.2 研究動機與目的...................................1
1.3 文獻回顧.........................................1
1.4 本文架構.........................................2
1.5 本文內容概述.....................................4
第二章 無刷直流馬達驅動...........................5
2.1 永磁無刷直流馬達之簡介...........................5
2.1.1 內轉子結構.................................5
2.1.2 永久磁鐵種類簡介...........................6
2.1.3 轉子極數、定子槽(齒)數與相數...............7
2.2 無刷直流馬達驅動方式............................10
2.3 電動車電路系統架構..............................14
2.3.1變頻器電路.....................................14
2.3.2閘極驅動電路...............................15
2.3.3電源級.....................................17
2.4系統相關波形量測.................................18
第三章 有限元素分析..............................23
3.1 有限元素法介紹..................................23
3.2 麥斯威爾方程式..................................23
3.3 COSMOS/EMS軟體之簡介............................25
3.4 馬達幾何模型....................................28
3.5 馬達之網格劃分..................................30
3.6 材料特性設定....................................30
3.7 馬達繞組排列方式................................31
3.8 馬達物件轉動特性................................36
3.8.1頓轉轉矩...................................36
3.8.2靜態電磁場分析.............................40
第四章 田口實驗設計法............................41
4.1 田口實驗設計法之簡介............................41
4.2 直交表..........................................42
4.3 實驗因子的定義與選擇............................44
4.4 參數設計........................................45
4.1.1 信號雜音比的選擇..........................46
4.1.2 變異數分析................................47
4.5 馬達實驗配置與結果分析..........................49
4.5.1 設計變更參數..............................49
4.5.2 轉矩望大特性實驗..........................54
4.5.3 頓轉轉矩望小特性實驗......................60
4.6 結論............................................64
第五章 雙反應曲面法..............................65
5.1 雙反應曲面法簡介................................65
5.2 雙反應曲面法的理論與分析設計....................66
5.3 雜訊因子未知下的穩健設計........................71
5.4 實驗設計........................................72
5.5 模型建構........................................75
5.6 參數設計........................................79
5.7 田口實驗設計法與雙反應曲面法之評論..............81
第六章 結論與未來展望............................83
參考文獻............................................85
附錄一 詞彙中英對照(依出現順序).....................88
附錄二 無刷直流馬達規格.............................91
附錄三 馬達實體圖...................................92
作者簡歷............................................93
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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