兩級三槽直流無刷馬達磁路分析與控制 陳輝庭、陳盛基
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摘 要
傳統之直流馬達因使用方便且控制容易，長久以來有著相當廣泛的應用，然而最大缺點是擁有機械換向機構。因電刷的運 轉機制，使得直流馬達免不了定期的保養，此外，馬達壽命及性能也有所局限。在某些應用上有直流馬達天生無法突破的 問題，如火花的產生、電刷的損耗，因此，馬達無刷化成為馬達製造商發展的必經之路。 本文旨在從事直流馬達之無刷化 設計。首先，決定馬達需求及尺寸，並以等效磁路分析理論及有限元素分析為基礎，分析無刷直流馬達之重要參數，如：
氣隙磁通密度、轉矩、電感、轉矩常數及反電動勢常數等。接著，選定轉子磁鐵及定子鐵心材料，並進行馬達原型實作，
最後利用實測結果作為模擬及分析之驗證。
關鍵詞 : 無刷 ; 等效磁路 ; 有限元素法
目錄
目錄 封面內頁 簽名頁 授權書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． iii 中文摘要．．．．．．．．．．．．．．
．．．．．． iv 英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． v 誌謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．． vi 目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． vii 圖目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
． ix 表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． xii 第一章 緒論 1.1 前言．．．．．．．．．．．．．．．
．．．．． 1 1.2 文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 1.3 研究動機與目的．．．．．．．．．．．．．．
． 5 1.4 本文架構．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 第二章 小型無刷直流馬達需求及尺寸設計 2.1 小型無刷直流 馬達簡介．．．．．．．．．．．． 7 2.2 馬達尺寸及槽極數搭配．．．．．．．．．．．． 8 2.3 定、轉子之特殊設計及 繞線．．．．．．．．．． 9 第三章 無刷直流馬達性能分析 3.1 馬達分析理論．．．．．．．．．．．．．．．． 11 3.2 反電動勢常數及轉矩常數分析．．．．．．．．． 12 3.2.1 反電動勢常數分析．．．．．．．．．．．．． 17 3.2.2 轉 矩常數分析．．．．．．．．．．．．．．． 26 3.3 電感估算．．．．．．．．．．．．．．．．．． 30 3.4 電阻估算．
．．．．．．．．．．．．．．．．． 33 第四章 有限元素分析 4.1 有限元素法．．．．．．．．．．．．．．．．．
34 4.2 模型各部位標示及說明．．．．．．．．．．．． 37 4.3 模擬結果．．．．．．．．．．．．．．．．．． 39 第五 章 馬達實作結果及改進 5.1 2極3槽馬達試作結果討論．．．．．．．．．．． 45 5.2 改進作法．．．．．．．．．．．
．．．．．．． 46 5.3 改進後之馬達相關特性量測．．．．．．．．．． 49 5.4 控制設計．．．．．．．．．．．．．．
．．．． 54 第六章 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．． 57 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．． 58 符號說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 60 參考文獻
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