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由於風力用垂直軸直驅外轉子永磁發電機有別於一般傳統的內 轉子永磁發電機,因此本文利用有限元素法與田口品質工程法進行 研究,得到以下的幾點結論:

1. 田口品質工程分析中, 4 個控制因子對負載電壓、銅損、鐵損 與總損失之影響依序排列如下:

 負載電壓:鐵心積厚、定轉子間氣隙、永磁材料、鐵心材料。

 銅損: 鐵心積厚、定轉子間氣隙、永磁材料、鐵心材料。

 鐵損:鐵心材料、永磁材料、鐵心積厚、定轉子間氣隙。

 總損失: 鐵心積厚、永磁材料、定轉子間氣隙、鐵心材料。

由結果中看出鐵心積厚為影響發電機最重要的因子。

2. 找出負載電壓、銅損、鐵損與總損失的最佳化參數後進行兩次 模擬分析,發現負載電壓與輸出功率都未符合設定值的 240V 與 15kW,其中負載電壓與設定目標的偏差分別為 7.14%與-18.14%,

輸出功率與設定目標的偏差分別為 14.79%與-33.36%,都與設定 值有所差異,因此對最接近負載電壓目標 240V 的各控制因子再 各作一次的調整,將永磁材料改為 NdFe30、鐵心材料改為 M19_24G、鐵心積厚改為 180mm、定轉子間氣隙改為 2.0mm。

調整後再進行模擬,由模擬結果顯示,第 3 次調整之結果與設 定之目標值,在負載電壓之偏差為 0.04%與輸出功率之偏差 0.08%,都已達目標設定值的 240V 與 15kW。

3. 永磁發電機在研究與設計時,均需考慮磁通密度是否有達到飽 和的現象,因為磁飽和會產生磁阻過大,磁阻過大會對永磁發 電機產生退磁或燒毀。由空載特性或負載特性之磁通密度圖來 看並無磁飽和的現象。

4. 有限元素法與田口品質工程法,這兩種方法在研究與設計外轉 子永磁發電機時,可以快速的找出永磁發電機最佳化的參數與 狀態顯示,這樣不僅可以減少製作雛型機的次數,也可以節省 時間及提高設計時的效率,因而有效的降低發電機在研發時的 成本。

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