指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

21
Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University Robot and Servo Drive Lab. 指指指指 : 指指指 指指 : 指指指 指指 :MA120215 指指指指指指指指 指指指指指指指指

description

永磁無刷馬達設計. 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215. 大綱. 前言 IPM 轉子不同 型態 馬達額定規格 馬達模擬 電腦模擬數值分析 未來工作 參考文獻. 摘要. 永磁同步馬達驅動時通常需要 轉子位置 資訊以輔助 啟動 及 運轉 ,但在一 些場合,例如工作之環境不允許或成本考量下,並不使用感測器,而是 利用 估測 的方法獲得轉子位置再進行控制。至今已有許多永磁同步馬達 之轉子位置偵測方法被提出。. 前言. 永磁同步馬達控制時,通常需在轉軸上裝設 編碼器 (Encoder) 以即時偵測 - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Page 1: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Robot and Servo Drive Lab.

指導老師 : 王明賢學生 : 馮謙詠學號 :MA120215

永磁無刷馬達設計永磁無刷馬達設計

Page 2: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

大綱

前言 IPM 轉子不同型態 馬達額定規格 馬達模擬 電腦模擬數值分析 未來工作 參考文獻

2

Page 3: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

摘要永磁同步馬達驅動時通常需要轉子位置資訊以輔助啟動及運轉,但在一些場合,例如工作之環境不允許或成本考量下,並不使用感測器,而是利用估測的方法獲得轉子位置再進行控制。至今已有許多永磁同步馬達之轉子位置偵測方法被提出。

3

Page 4: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

前言永磁同步馬達控制時,通常需在轉軸上裝設編碼器 (Encoder) 以即時偵測轉子位置。但加裝轉軸位置感測器增加了系統成本,降低可靠度,且使用上需考慮環境溫度、濕度、體積以及振動對壽命的影響等問題。

永磁同步馬達的位置偵測方式主要有反電動勢法 (back-EMF) 及高頻訊號注入法 (High Frequency Signal Injection) 兩類。反電動勢法因為在靜止及低速時,反電動勢較小並無法有效偵測轉子位置。高頻訊號注入法主要是利用轉子的凸極效應所產生的 d-q 軸電感的差異性,藉由加入一高頻電壓偵測訊號到控制迴路,然後量測馬達電流中高頻的分量,經信號分析處理後獲得轉子位置資訊。

4

Page 5: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

IPM 轉子不同型態

5

(a) 標準內藏型 (b) 變化內藏型

(d) 內嵌型 (c) 磁通集中型

2

a

NL

I

Page 6: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

馬達額定規格

6

有效軸長 L (mm) 52.5(mm)

定子外徑 d (mm) 74(mm)

額定轉速 (rpm)3000(rpm)=314rad/s

額定輸出功率 (W)

600(W)

額定轉矩 (T) 1.91(N-m)

磁鐵等級

矽鋼材質 35JN250m

kA-955Hc. 、m2341Br

Page 7: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Excel 建表設計

7

Page 8: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

標準型

8

Cogging Torque:0.0055Nm

Back EMF:45V

Back EMF constant:0.25V/(rad/sec)

Page 9: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

磁通集中型

9

Cogging Torque :0.054Nm

Back EMF:60V

Back EMF constant :0.333V/(rad/sec)

d

d

2

1T 2

mco

Page 10: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Express內建模擬 電感比較

10

轉子類型

標準型 IPM 0.135 0.0133 0.0267 2.01

磁通集中型 0.165 0.0316 0.0396 1.25

( )m Wb ( )dL mH ( )qL mH

2

a

NL

I

dq LL

Page 11: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

11

Page 12: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

弧形

12

Page 13: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

4 極、 8 極

112/04/21

Robot and Servo Drive Lab.13

3836.1d

q

L

L2374.1

d

q

L

L

Page 14: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

線圈配置

112/04/21

Robot and Servo Drive Lab.14

1

23

4

5

6

78

9

Phase A

Phase B

Phase C

三相線圈配置圖

Page 15: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

電腦模擬數值分析

112/04/21

Robot and Servo Drive Lab.15

Page 16: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

模擬 1

112/04/21

Robot and Servo Drive Lab.16

各相磁交鏈波形 各相反電動勢波形

Page 17: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

模擬 2

112/04/21

Robot and Servo Drive Lab.17

磁力線分佈 磁通密度分部

Page 18: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

模擬 3

112/04/21

Robot and Servo Drive Lab.18

額定電流波形頓轉扭矩波形

Page 19: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

模擬 4

112/04/21

Robot and Servo Drive Lab.19

額定電流下轉矩波形

Page 20: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

未來工作

分析幾何參數對雙軸電感影響

Matlab 高頻注入模擬

20

Page 21: 指導老師 : 王明賢 學生 : 馮謙詠 學號 :MA120215

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

Department of Electrical Engineering Southern Taiwan University

參考文獻 勢流科技股份有限公司 http://www.flotrend.com.tw/index.php

Chen-Yen Yu, Student Member, IEEE, Jun Tamura, David Díaz Reigosa, Member, IEEE, and

Robert D. Lorenz, Fellow, “ Position Self-Sensing Evaluation of a FI-IPMSM Based on High-Frequency Signal Injection Methods,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 49, NO. 2, Mar/Apr 2013

Ji-Hoon Jang, Student Member, IEEE, Jung-Ik Ha, Member, IEEE, Motomichi Ohto, Kozo Ide, Member, IEEE,and Seung-Ki Sul, Fellow, IEEE , “ Analysis of Permanent-Magnet Machine for Sensorless Control Based on High-Frequency Signal Injection ,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 40, NO. 6, Nov./Dec.2004

21

Thank you for your listening!