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研究生:張書瑋
研究生(外文):Chung, Shu-Wei
論文名稱:高效率低頓轉矩永磁同步電機之設計應用研究
論文名稱(外文):High efficiency and low cogging torqueof permanent magnet synchronous motor design applied research
指導教授:鄭超元鄭超元引用關係
指導教授(外文):Cheng, Chao-yuan
口試委員:蕭弘清陳木坤
口試委員(外文):Hsiao, Horng-chingChen, Mu-kuen
口試日期:2012-07-01
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:電機產業研發碩士專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:46
中文關鍵詞:10極12槽頓轉矩磁極修弧高效率
外文關鍵詞:10 pole 12slotsCogging torquePole repair arcHigh efficiency
相關次數:
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現今環保意識抬頭,在電動機的領域中,電動機效率高低為眾人所關注的焦點,直流馬達之高效率、高節能成為世界的主流。
本論文針對直流無刷馬達的最佳化設計做重點研究方向,因直流無刷馬達具有高轉矩、高功率等特性,經電子式換向,可使其具有如直流馬達之高性能運轉特性,在伺服系統的應用上已成為主流。
本文係用RMXprt分析軟體,將永磁直流無刷同步機雛型做初步建構分析;研究分析採用一個10極12槽之內轉子結構設計,建構75mm x 75mm x 48mm內徑,厚度20mm之定子,透過量測所測得的實驗數據,分析實現最佳化之結果;利用Maxwell分析與探討靜磁磁場飽和程度,並選用適當之定子矽鋼片材料可將達到節省成本;同時磁石進行最佳比例修弧,降低磁石產生頓轉矩與減少震動的情況發生。
現今市場10極12槽極配比在電器上應用可說是非常廣泛,在低諧波與反電動勢較高的表現優於一般8極12槽之結構比例;本文比較10極12槽內徑48mm所推導出最佳比例,驗證了高效率低頓轉矩直流無刷馬達之研究與分析方法的正確性與可信賴度,供未來應用開發之參考。

In theinside of the motor are as, the in efficiency of the motor, has been the focus of attention of many people, the use of main stream with the rise of environ mental awareness of today's world, the DC motor, high efficiency, highenergy-saving rate of the world's motor.
Focus on the direction of this thesis,the best design for brushless DC motors, brushless DC motor with high torque, high power density characteristics, the appropriate electronic commutation allows it to high, such as DC motor performance operating characteristics,application of the servo system has become the main current.
This paper aims of profit RMxprt analysis software, permanent magnet brushless DC synchronous machine proto type to construct a preliminary analysis; the study were analyzed using an 10 pole 12 slot rotor structural design, 75mm x 75mm x 48mm diameter,thickness 20mm stator through the experimental data measured by the measurement, analysis to optimize the experimental results;, Maxwell_2D analysis of static magnetic magnetic field to investigate the degree of saturation, stator silicon steel to save the cost of materials to achieve con side rations; while taking advantage of the optimum ratio of the best magnet repair arc lower magnet cogging torque generated to reduce the jitter to happen.
Comparison of 10 pole12 slot the inner diameter of 48mm bring the best ratio to verifythe analysis method of high efficiency and low torque brushless DC motor.

摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
圖表索引 VI
符號索引 IX

第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 本文特色 3
1.3 研究方法 4
1.4 本文大綱 5

第二章 永磁式同步電機的結構及分類 7
2.1 前言 7
2.2 電機簡介與永磁式同步電機幾何結構 8
2.2.1 永磁式同步電機之定子結構 11
2.2.2 永磁式同步電機之轉子結構 14
2.3 永磁材料的簡介 16
2.4 鐵芯材料的簡介 19
2.5 結語 20

第三章 永磁式電機設計 21
3.1 前言 21
3.2 永磁電動機尺寸設計 22
3.3 設計原理 ..24
3.3.1 定子槽數、相數及轉子極數的決定 ..24
3.3.2 主要尺寸之決定 ..24
3.3.3 氣隙長度之決定 ..27
3.3.4 轉子尺寸之決定 ..27
3.3.5 定子導線之選用 ..27
3.4 利用修弧來探討頓轉矩的影響(修弧比例1/2、1/3、1/4、2/3、
3/4之探討) 28
3.5 結語 32

第四章 永磁式電動機之分析探討 33
4.1 前言 33
4.2 磁路分析 33
4.3 空載測試分析 35
4.4 加載測試分析 37
4.5結語 39

第五章 結論與建議 40
5.1 結論 40
5.2 建議 41

參考文獻 42
附錄 45
作者簡介 46

[1] 張浚溢,“表面型與內藏型永磁同步機特性比較”,碩士論文,2001年6 月。
[2] 邱天基,陳國堂,電機機械,全華科技圖書,民國83年9月。
[3] 黃昌圳,郭景全,降低永磁無刷馬達頓轉轉矩之研究,資訊電機工程碩士在職專班碩士論,民國92年。
[4] 蕭鈞毓,六相及雙三相繞組永磁式同步電機之分析及設計,國立台灣科技大學,民國96年7月16日。
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[8] 施習中,洪秋群,洪伯昌,“電動機之振動及噪音簡介”,機械月刊,第25卷,
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[9] 林顯宗,“小容量風力發電機的研製”,碩士論文,2001 年6月。
[10] 云瑞軍,電力諧波對旋轉電機及變壓器的影響分析,電力系統諧波,第
123~124頁,2001年,中國大陸。
[11] 簡旭佑,嵌入型永磁馬達的設計與分析,逢甲大學電機工程學系碩士班碩士論文,民國93年。
[12] 廖秀雄,交流電動機介紹,徐氏基金會出版,民國73年4月6日。
[13] 何清佳,電機設計,全華科技圖書公司,民國87年2月。
[14] 汪安國,泵浦用永磁式同步電動機之分析與設計,國立台灣科技大學電機
研究所碩士論文,民國95年。
[15] 張文成,「NdFeB磁石21年及永久磁石的新契機」,台灣磁性技術協會會訊,
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[16] 山川和郎、大川光吉、宮本毅信,永久磁石磁氣迴路的設計及應用,總和電子,昭和60年(民國74年) 。
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刊,第14期,2004年5月7日。
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[19] D. C. Hanselman, Brushless Permanent-Magnet Motor Design,McGraw-Hill
Book Co., New York,1994 .
[20] T, Ishikawa, G. R. Slemon, ”A Method of Reducing RippleTorque in Permanent Magnet Motors Without Skewing,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 29, no. 2, pp.2028-2031,1992.
[21]Krishnan, “Permanent Magnet Aynchronous and Brushless DCMotor Drives”2009, pp.50~100.
[22] K. Kim, K. Kim, S. Hwang, T. Kim, and Y. Jung, “Comparison of Magnetic Forces for IPM and SPM Motor With Rotor Eccentricity,” IEEE Transactions on Magnetics, vol. 37, no. 5, pp.3448-3451,2001.

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