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研究生:李碩晉
研究生(外文):Shou-Chin Lee
論文名稱:無動力計永磁直流馬達特性量測
論文名稱(外文):Characteristics Measurement of Permanent Magnet DC Motors Without Dynamometer
指導教授:蔡明祺
指導教授(外文):Mi-Ching Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系碩博士班
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:動力計特性量測永磁直流馬達
外文關鍵詞:characteristics measurementpermanent magnet DC motordynamometer
相關次數:
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為了維護馬達生產品質,每顆馬達都必須經過動力試驗,而傳統的動力測試方式是將待測馬達與動力計耦合,藉由控制動力計伺服馬達之轉矩作為待測馬達的負載。由於耦合過程需將待測馬達與伺服馬達對軸,相當不方便且耗時,無法完成所有馬達之檢測。另外,若馬達之體積大過動力計的規格,馬達將無法進行量測。有鑑於此,本論文發展一套基於精準的速度與加速度,不需使用動力計即可量測永磁直流馬達特性的方法,大大地縮短了測試時間,且不需受限於動力計與待測馬達規格匹配之問題。
本論文提出之量測特性流程,包含參數與特性曲線之量測。流程分為兩個階段,第一個階段為靜止量測階段,可量測馬達之電阻與電感。第二階段為轉動量測階段,可量測馬達之反電動勢常數、黏滯係數、轉子之轉動慣量以及馬達特性曲線之量測。在轉動量測階段中可測得轉矩特性、功率特性、效率特性、穩態轉速與轉矩的振動特性、反電動勢以及煞車轉矩特性。將量測之馬達特性與動力計量測結果以及一市售之無動力計馬達量測儀器結果比較,分析並驗證提出之量測方法準確度。
For quality control management, the full examination is necessary to ensure the superior performance of each motor product. Generally, the dynamometer is the most common instrument used for measuring motor characteristics. However, it is inconvenient and time consuming to couple the motor shaft with the dynamometer especially for large power motors. When the motor shaft is not coaxial with the dynamometer, the measured results will be inaccurate. Therefore, this paper proposes a scheme based on accurate speed and acceleration for estimating the motor characteristics without a dynamometer, which is convenient and suitable for extreme size motor.
The proposed testing system has two general parts: one is the standstill test to measure the motor resistance and inductance; the other is the driving test without and with a flywheel coupled respectively. In the driving test, the back-emf constant, viscosity and rotor inertia can be determined. The motor characteristics such as the torque-speed performance, the power-speed performance, the efficiency-speed performance, the steady speed-torque oscillation, the back-emf and the braking torque are also estimated in the driving test. The characteristics are determined based on the speed, the acceleration and the current information. Comparing the estimated characteristics with the results measured by using a dynamometer and a MEA motor testing system, the effectiveness of the presented testing procedure is verified.
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 III
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
符號表 XIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 文獻回顧 4
1.3 論文架構 7
第二章 馬達轉矩特性量測標準規範 8
2.1 方法一 量測輸出法 8
2.2 方法三 加速度法 9
2.3 方法三 輸入法 9
2.4 方法四 直接量測法 10

第三章 馬達功率損失分析 13
3.1 電磁損失 13
3.1.1 銅損 13
3.2.1 鐵損 14
3.2 機械損失與其他損失 17
3.3 煞車轉矩 18
3.4 永磁直流馬達損失等效電路 19
第四章 永磁直流馬達參數與特性之估測 21
4.1 永磁直流馬達數學模型 21
4.2 永磁直流馬達參數量測 24
4.2.1 電氣參數量測 24
4.2.2 機械參數量測 25
4.3 永磁直流馬達特性量測 28
4.3.1 加速期間之特性量測 29
4.3.2 穩態運轉期間之特性量測 33
4.3.3 減速期間之特性量測 33
第五章 系統架構與實驗結果 36
5.1 實驗系統架構與軟硬體介紹 36
5.1.1 軟體部分 36
5.1.2 硬體部分 37
5.2 馬達參數量測實驗結果 47
5.2.1 馬達M1 47
5.2.2 馬達M2 50
5.2.3 馬達M3 54
5.3 馬達特性估測實驗結果 58
5.3.1馬達M1 59
5.3.2馬達M2 64
5.3.3馬達M3 70
第六章 結論與未來研究建議 76
6.1 結論 76
6.2 未來研究建議 76
參考文獻 78
自述 80
參考文獻
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