臺灣博碩士論文加值系統

近年來直流無刷馬達的技術漸漸的提升，廣泛的使用在許多家用商品上，而排油煙機之中的感應馬達也慢慢的被取代了,相較之下其優點具有高效率、體積小及轉速操控佳等等，不僅可以節省更多的用電量，還可以讓廚房的噪音降低；本文運用了Ansoft Maxwell電磁場模擬軟體分析評估直流無刷馬達是否適用於排油煙機，同時也開發設計出馬達驅動器，使馬達在加上負載後可以有更穩定的轉速。
影響排油煙機性能的包括流道、風扇及馬達多種參數，其設計改良更顯得複雜及困難，流道及風扇的設計主要目的在於減少阻力獲得足夠的風量及風壓，而風扇的轉動必須有馬達的帶動，如何在受限的空間中設計馬達及驅動器，確保有足夠的轉速與轉矩是非常重要的一環。預先的馬達模擬與分析，將可節省很多的研發時間，本文針對感應馬達為主流的傳統排油煙機進行模擬與分析，其模擬結果有良好的一致性，證明模擬分析的效用。進一步針對甚具潛力的直流無刷馬達進行模擬與分析，其本文分析評估的結果可作為新式單馬達雙進風口直流無刷排油煙機開發之重要依據。

Brushless DC motor technology has gradually improved, and been broadly applied in many home appliances. Induction motors of range hoods have also slowly been replaced in recent years. In comparison, brushless DC motors have the advantages of high efficiency, small volume and good revolution control, which not can only save more power, but also reduce noise in the kitchen. The paper applied Ansoft Maxwell electromagnetic field simulation software to analyze and assess whether brushless DC motors are applicable for range hoods, and at the same time, the motor drivers are also developed and designed to provide the motors with more stable revolution after introducing a load.
The parameters that impact the performance of range hoods include the flow channel, fan and motor, which have made improving the design more complicated and difficult. The major purpose of the flow channel and fan design is to reduce resistance and to obtain sufficient air flow and air pressure, and the rotation of the fan must be driven by a motor. How to design the motor and driver in a limited space to ensure sufficient speed and torque is a very important issue. The pre-motor simulation and analysis will save a lot of research and Development time. In regards to the paper processed simulation and analysis focusing on the traditional range hoods with induction motors, the simulation result has great consistency, which has proven the effectiveness of simulation analysis. The paper further processes simulation and analysis focusing on the brushless DC motors with potential, and the analysis result can be used as the important reference for developing the new-type range hood with single brushless DC motor and double air inlets.

摘要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 ix
符號說明 xii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻探討 1
1.3 研究方法與論文架構 2
第二章 傳統排油煙機與風洞測試機介紹 4
2.1 傳統型排油煙機結構 4
2.2.1 測試裝置基本規格 6
2.2.2 基本結構介紹 7
2.2.3 操作面板功能說明 9
2.2.4 AMCA系列工作原理 10
2.3傳統型排油煙機之PQ曲線量測 11
第三章 直流無刷馬達介紹 13
3.1 直流無刷馬達結構 13
3.1.1 永久磁鐵轉子之構造 15
3.2 直流無刷馬達動作原理 17
3.2.1 兩相無刷電動機之驅動電路 18
3.2.2 霍爾元件換向原理 19
3.3 驅動器控制方式 20
3.3.1 矩形波驅動介紹 21
第四章 模擬軟體與驅動器介紹 25
4.1 Ansoft Maxwell 25
4.1.1 Maxwell EM Module 26
4.1.2 Maxwell SI Module 26
4.2 RMxprt 27
4.3 有限元素法 29
4.4 直流無刷馬達驅動器架構 36
4.4.1 三相全橋式電路架構 37
第五章 實驗與結果討論 38
5.1 排油煙機馬達之模擬分析 39
5.1.1 單相感應馬達之模擬 39
5.1.2 感應馬達定子相關尺寸 40
5.1.3 感應馬達轉子相關尺寸 44
5.1.4 單相感應馬達模擬結果: 47
5.2 110W直流無刷馬達之定子相關尺寸 50
5.2.1 110W直流無刷馬達轉子相關尺寸 52
5.2.2 110W直流無刷馬達模擬結果 55
5.3 120W直流無刷馬達之定子相關尺寸 57
5.3.1 120W直流無刷馬達轉子相關尺寸 58
5.3.2 120 W直流無刷馬達模擬結果 60
5.4 直流無刷馬達驅動器實驗結果 62
5.5 排油煙機馬達空間評估 66
第六章 結論與未來展望 68
6.1 結論 68
6.2 未來展望 68
參考文獻 69

[1] 黃昌圳、孫清華，「最新無刷馬直流馬達」，全華圖書，2002
[2] Hong-Seok Ko and Kwang-Joon Kim, “Characterization of Noise and Vibration Sources in Interior Permanent-Magnet Brushless DC Motors”,IEEE Transactions on Magnetics, 2004, pp1-8.
[3] Edward Randolph Collins, “Torque and Slip Behavior of Single-Phase Induction Motor Driven from Variable-Frequency Supplies,” IEEE Trans. on Industry Applications, Vol. 32, No. 3, pp.710-715, 1992.
[4] 許良伊，”Halbach環磁於永磁無刷馬達之設計與特性分析”，國立成功大學機械工程學系碩士班，2003。
[5] 劉堂仁，“壓電元件感測式自我調節排煙系統之電控設計”，國立成功大學電機工程學系碩博士班，2002。
[6] 林慈儀，“家庭用側吸式排油煙機之開發設計與效能評估”，立德管理學院資源環境研究所，2003。
[7] 陳增堯，“可調式排油煙機最佳排煙方式之研究＂， 國立交通大學產業安全與防災學程碩士班，2003。
[8] Miroslav Markovic, Marcel Jufer, and Yves Perriard, “Determination of Tooth Cogging Force in a Hard-Disk”, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 41,NO. 12,December 2005.
[9] 陳冠宇，「單馬達雙進風口排油煙機之設計與開發」，國立虎尾科技大學電機工程學系碩士論文，2010。
[10] 潘杰元，“流體機械”，文京圖書股份有限公司，1995。
[11] 雷聲遠，“近代計算流體力學”，全華科技圖書，1996。
[12] 瑞領科技，“LW-9348SR風扇PQ特性測試裝置使用手冊”。
[13] 茆尚勳，“直驅式跑步機用直流無刷馬達之設計”，國立成功大學機械工程學系碩士班，2004。
[14] 許孟原，“永磁無刷馬達的設計與特性分析”，逢甲大學電機工程學系碩士班，2003。
[15] 郭景全，“降低永磁無刷馬達頓轉轉矩之研究”，逢甲大學電機工程學系碩士在職專班，2006。
[16] 李秉倫，“軸向磁通無刷永磁直流馬達最佳化設計”，逢甲大學電機工程學系碩士班，2007。
[17] 梁賢達、黃佳裕，“電工機械Π”，台科大圖書股份有限公司，2002。
[18] 阮栢村，“以有限元素法分析 GIS 斷路器之啟斷特性及開關突波特性”，中原大學電機工程學系，2004。
[19] 賴錦俊，“爪極式步進馬達頓轉力矩對步進角精度影響之研究”，中原大學電機工程學系，2005。
[20] 劉國強、趙凌志、蔣繼婭，“Ansoft工程電磁場有限元分析“，電子工業出版社，2005。
[21] 王澤忠、全玉生、盧斌先，“高等院校電氣工程系列教材-工程電磁場“，清華大學出版社。