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研究生: 茆尚勳
Mao, Shang-Hsun
論文名稱: 直驅式跑步機用直流無刷馬達之設計
Design of a Direct-Drive Brushless DC Motor for Treadmills
指導教授: 蔡明祺
Tsai, Mi-Ching
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 67
中文關鍵詞: 直流無刷馬達跑步機
外文關鍵詞: Brushless DC motors, Treadmill
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  • 傳統跑步機之動力驅動架構為馬達經由皮帶輪減速再驅動跑步機,其體積龐大且噪音大,有鑑於此,本研究配合直流無刷馬達之設計,提出一新型直接驅動跑步機架構,可避免皮帶輪產生的機械損失、噪音並可節省空間。在馬達之設計上並引入模組化架構之觀念,將新型直流無刷馬達分為數個模組,不僅可以增加整合馬達性能規格的彈性,也同時具有優越的擴充性。
    本文依跑步機之負載需求,規劃出新型馬達之額定條件,並以電機理論及等效磁路設計馬達雛形尺寸,最後利用電磁分析軟體分析馬達磁路特性及性能。其中亦討論磁路飽和對於馬達性能之影響,並針對飽和發生原因提出改善磁路飽和之對策。

    Pulleys are often used in the transmission of traditional treadmills to reduce the speed from the DC motor and to transmit the power to the treadmills. Such treadmills have large size and noise problems. A new motor design for the treadmills is hence proposed in this thesis where the concept of module design is applied for ease of implementations. The new driving system that directly drives the treadmill using a high torque brushless DC motor, is without the pulley so that it can have achieve the design of smaller volume, quiet operation and high efficiency.
    For a directly driving treadmill, the draft of a new high torque brushless DC motor is first developed based on the given rated power and performance. Commercially available finite element analysis software is then employed to do magnetic and electrical circuit design and analysis. The influence of magnetic saturation on the brushless DC motor is also discussed, and several solutions have been proposed to solve these saturation problems.

    目錄 中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 4 1.3 本文架構 6 第二章 馬達設計參數 7 2.1 永磁無刷馬達磁路模型 7 2.2 磁交鏈、感應電動勢、轉矩 12 2.3 三相繞組排列方法與繞線因素 14 2.4 各種損失及效率 18 第三章 馬達基本條件及磁路設計 20 3.1 基本設計設計 21 3.1.1 馬達應用需求 21 3.1.2 轉子型態 24 3.1.3 磁鐵種類與等級 24 3.1.4 轉子極數 26 3.1.5 槽數與相數 26 3.2 磁路設計 28 3.2.1 磁鐵尺寸 28 3.2.2 等效磁路分析 31 3.2.3 定子細部尺寸 32 第四章 電氣設計 36 4.1 繞線方式與繞線因素 36 4.2 電流、匝數設計 38 第五章 電腦數值模擬 47 5.1 模擬流程 48 5.2 模擬結果 52 5.3 飽和現象分析 56 第六章 結論與建議 64 參考文獻 66

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    下載圖示 校內:2003-08-05公開
    校外:2003-08-05公開
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