40kW 一體式啟動馬達發電機磁石減量研究

Abstract

本論文以一體式啟動馬達發電機磁石減量作為研究主軸，設計出12槽10極之分數槽集中繞型式電機，在維持相同的額定點力矩輸出以及最大轉速等性能需求情況下，作為磁石減量的研究限制。探討磁石減量的方法為藉由改變轉子磁石的排列型式，增加q軸磁路之電感，進而提升力矩中的磁阻力矩含量，整體力矩提升至超過力矩設計目標之後，給予降低對正力矩含量的空間，並用來降低磁石的用量，達到磁石減量的效果。 在設計過程中，發現分數槽集中繞型式電機在進行弱磁控制時會有相當大的電壓突波，此現象會影響到電機在弱磁區的性能表現以及最大轉速的上限，因此本論文將使用轉子磁極間挖槽的設計來抑制突波情形，並提升弱磁區的性能。本研究進行三種磁石排列型式之電機設計：一字型、V型、U型設計，比較其性能後選擇出磁石用量最少之電機型式，對其進行轉子應力分析與抗退磁分析，最後作製造與驗證。因此本論文產出改善分數槽集中繞電機電壓波形與力矩漣波問題之V型IPM轉子的改良設計，並且能提升弱磁區的電氣性能；同時本研究也探討了不同轉子型式對磁石用量之影響。