臺灣博碩士論文加值系統

電動機繞組的種類繁多，一般人故缺乏對繞組型式及繞線法則作一系統的整理，本研究探討三相電動機的各種繞線結構，且以簡單的電磁學與電機機械理論為基礎，建立一套永磁式無刷馬達的計算流程。
本文首先針對3相8極9槽永磁式無刷馬達，依據繞線法則，推導出可能存在三種繞線結構，並配合有限元素套裝軟體ANSOFT，建立模擬馬達性能曲線技術，模擬分析不同的繞組搭配不同的驅動電流波形及電壓波形對馬達性能的影響，最後比較不同繞組的轉矩漣波、轉矩、高效率範圍、轉速的差異性，比較結果可提供馬達使用者選用馬達的參考依據。

There are various kinds of winding patterns for motors. However, there is a lack of research or documentation sorting such complex winding types and rules. Therefore, in this thesis, various kinds of winding configurations for an arbitrary 3-phase motor are discussed and sorted. In addition, taking a PM brushless motor as an example, an optimal design technique is therefore built based on Electromagnetics and Principles of Electric Machines.
According to the winding rules, a total of three types of winding configurations for a commercial 3-phase motor with 9 slots and 8 poles (different from the one previously mentioned) are derived in this thesis. The analysis for the influence of these windings on motor performances under excitating different current and voltage sources is performed using a finite element software tool, the ANSOFT EM module. The results compare the effect of different winding patterns on torque ripple、torque、high efficiency range and velocity, which can be a reference for motor selection.

第一章 緒論1
1.1 研究動機目的1
1.2 文獻回顧1
1.3 本文架構2
第二章 三相電動機的繞線結構3
2.1 繞組的基本參數與結構類型3
2.2 三相電動機繞組的種類和排列方式8
2.3 三相電動機繞組的排列方式10
2.3.1 60度相帶法排列法則10
2.3.2 代數法排列法13
2.3.3 分布係數、節距係數和繞線因數的計算16
2.3.4 單層繞組的聯接方式18
2.3.5 雙層繞組的聯接方式24
2.4 三相八極九槽電動機繞組的排列方式28
第三章 永磁無刷馬達計算方程式的推導33
3.1 永磁無刷馬達的分類33
3.2 磁路分析與馬達參數之計算34
第四章 電腦數值模擬46
4.1 有限元素分析軟體簡介46
4.2 Maxwell EM 2D模組簡介47
4.3 Maxwell EM 2D模組模擬分析流程48
4.4 Maxwell EMpulse模組簡介49
第五章 模擬過程及結果55
5.1 Maxwell EM 2D磁路模擬55
5.2 Maxwell EM 2D模擬結果分析60
5.2.1 反電動勢常數波形分析60
5.2.2 Cogging torque分析66
5.2.3 電流激磁分析67
5.2.3-1 三相正弦波電流驅動68
5.2.3-2 120度導通電流驅動70
5.3 Maxwell EMpulse模擬72
5.4 Maxwell EMpulse模擬結果分析75
5.4.1 動態性能曲線分析與驗證75
5.4.2 穩態性能曲線分析77
5.4.2-1 三相正弦波電壓驅動77
5.4.2-2 120度導通電壓驅動84
第六章 結論與建議91
參考文獻93
附錄A 馬達選用材料之特性95
附錄B 模擬馬達之結構尺寸圖97
附錄C 120度導通電壓驅動方式說明99
附錄D 各式單層繞組布線圖與接線圖103
附錄E 各式雙層繞組布線圖與接線圖105

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