永磁直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)效能分析

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1、永磁直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)效能分析編編編撰編撰撰撰：：：：勢流科技陳桂村/崇貿(mào)崇貿(mào)科技崇貿(mào)科技楊鎮(zhèn)嘉(A)分析標(biāo)的一般電動機依據(jù)給定的額定值和相關(guān)技術(shù)性能要求，達(dá)到其開發(fā)與生產(chǎn)。而在馬達(dá)將電能轉(zhuǎn)換為機械能而旋轉(zhuǎn)的過程，其中的輸出效率可以藉由加入若干設(shè)計特性(如：各部份尺寸、幾何形狀)的考慮，而獲致較優(yōu)的效能提升。然而，就諸多尺寸外觀有關(guān)的參數(shù)，借助於電磁模擬而進(jìn)行幾何最佳設(shè)計，無疑是有效、方便的做法。本範(fàn)例對一款外轉(zhuǎn)子無刷直流風(fēng)扇馬達(dá)的尺寸(如：氣隙寬度)以及外觀(如：在定子齒部側(cè)緣加入凹痕)實施JMAG電磁模擬，分析其對馬達(dá)運轉(zhuǎn)效能的改良，同時也進(jìn)行馬達(dá)空載

2、的效率分析，並且與相關(guān)的實測數(shù)據(jù)驗證、比較。(B)馬達(dá)的規(guī)格用於本範(fàn)例中之外轉(zhuǎn)子風(fēng)扇馬達(dá)的規(guī)格如下所列：Fig.1-1外轉(zhuǎn)子風(fēng)扇馬達(dá)的外轉(zhuǎn)子風(fēng)扇馬達(dá)的外外轉(zhuǎn)子風(fēng)扇馬達(dá)的外外外形形形形FT005-永磁直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)效能分析06/24/20111/25Table1-1馬達(dá)規(guī)格極數(shù)10槽數(shù)12匝數(shù)950匝/槽電阻70?/相線圈繞組方式集中繞組,參考Fig.1-2連接方式Y(jié)-接旋轉(zhuǎn)速度200[rpm]定子鐵心半徑：63.5[mm],積厚：15[mm]轉(zhuǎn)子鐵心半徑：75.5[mm],積厚：15[mm]氣隙3[mm]Table1-2材料性質(zhì)組件組件組件磁化性質(zhì)磁化

3、性質(zhì)磁化性質(zhì)機械性質(zhì)機械性質(zhì)機械性質(zhì)相對導(dǎo)磁率：軸桿軸桿軸桿NipponSteel:50H600--參Fig.1-3的BH曲線相對導(dǎo)磁率：定子鐵心定子鐵心定子鐵心NipponSteel:50H1300疊層因數(shù)(%)：98參Fig.1-4的BH曲線相對導(dǎo)磁率：軛軛軛鐵軛鐵鐵鐵NipponSteel:50H1300--參Fig.1-4的BH曲線反衝相對導(dǎo)磁率：磁化樣式：參Fig.1-6磁鐵磁鐵磁鐵TDK:FB5H:20.0[[Celsius]]RadialPattern(CircularDirection)參Fig.1-5線圈線圈線圈相對導(dǎo)磁率：1--[註註

4、註：破折號表示未被參照的導(dǎo)磁性質(zhì)註]FT005-永磁直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)效能分析06/24/20112/25Fig.1-2各相各相線圈繞組方式各相線圈繞組方式Fig.1-3軸桿(NipponSteel:50H600)的的的BH曲線FT005-永磁直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)效能分析06/24/20113/25Fig.1-4定子鐵心定子鐵心、定子鐵心、、、軛鐵軛鐵(NipponSteel:50H1300)的的的BH曲線Fig.1-5磁鐵(TDK:FB5H:20.0[[Celsius]])的的的BH曲線FT005-永磁直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)效能分析06/24/20114/25Fi

5、g.1-6磁磁磁鐵的磁鐵的鐵的磁化方向鐵的磁化方向(C)分析結(jié)果有關(guān)馬達(dá)無載分析方面，展示各別參數(shù)條件的頓動轉(zhuǎn)矩的比較，馬達(dá)空載分析方面，除了展示與效能相關(guān)的各項損耗、N-T/N-I特性曲線以及效率，並且包含與實測數(shù)據(jù)的結(jié)果比較。詳細(xì)的顯示操作步驟請參考第(E)節(jié)的說明，相關(guān)結(jié)果的圖式後處理，可參考(F)節(jié)的敘述實施。值得注意的是：本文內(nèi)容所使用的JMAG電磁分析軟體係為[v.9.1]的版本，其尚無法計算磁鐵的渦流損耗，即相關(guān)模擬結(jié)果均未將這項數(shù)據(jù)列入；然而，JMAG[v.10]版則已具備此一分析功能。C-1尺寸外觀的影響Fig.2-1圖示三個納入考量的

6、外觀尺寸參數(shù)。Fig.2-2顯示頓動轉(zhuǎn)矩幅值較小的四種模型的比較結(jié)果。Table2-1顯示相關(guān)尺寸參數(shù)組合模型列表，以及頓動轉(zhuǎn)矩做為目標(biāo)的比較結(jié)果。明顯地，就改善頓動轉(zhuǎn)矩而言，定子側(cè)緣凹槽的設(shè)計是的主要影響因素；如[E]組合條件的結(jié)果所示，其不僅頓動轉(zhuǎn)矩幅值較小，而且在一個頓動週期(6度)內(nèi)的轉(zhuǎn)矩波形較為平順，亦即無次漣波。另外，本範(fàn)例後續(xù)內(nèi)容所探討的各項結(jié)果數(shù)據(jù)，皆共同採取Table2-1中[E]組合條件的模型實施電磁模擬與分析，以利在最相近的各項條件基準(zhǔn)，來與實測結(jié)果驗證。FT005-永磁直流無刷風(fēng)扇馬達(dá)效能分析06/24/20115/25Fig.2

7、-1尺寸外觀有關(guān)的參數(shù)尺寸外觀有關(guān)的參數(shù)圖示尺寸外觀有關(guān)的參數(shù)圖示Table2-1馬達(dá)尺寸優(yōu)化參數(shù)結(jié)果比較氣隙長度(mm)定子側(cè)緣凹槽磁鐵寬度(mm)頓動轉(zhuǎn)矩幅值(Nm)[A]1.5有280.00379[B]1.5有300.00145[C]1.5無280.02581[D]1.5無300.02675[E]3.0有280.00136[F]3.0有300.00182[G]3.0無280.00553[H]3.0無300.027730.004(A)0.003(B)(E)0.002(F)0.001(Nm)0.000036912轉(zhuǎn)矩0.0010.0020.0030.0

8、04旋轉(zhuǎn)角(m-deg)Fig.2-2頓動轉(zhuǎn)矩幅值較小的四種模型參數(shù)條件比較FT