臺灣博碩士論文加值系統

現今電動載具的技術日新月異，應用領域也越加廣泛，而載具中的核心元件，”馬達”的效能要求逐年提升，研究者們都在嘗試各種方法來提升馬達的效率，從有刷到無刷，非永磁到永磁，皆是為了滿足需求的提升所產生的進步，而目前多數限制馬達效率的原因皆是由能量轉換產生的損失而來，其中除了鐵損以外，漏磁量也是降低效率的元凶之一；而定子方面則是因空間小導致佔槽率上有很大的限制。

本研究中提出了一新樣式的轉子以及其與單齒式定子(Poki-Poki定子)組合的電機，並對此組合進行製程的規劃以及模擬分析；新型轉子採用了鋁材進行整體設計變更，利用材料特性將磁場進行封閉，對一般樣式轉子產生的漏磁問題進行優化解決；除此之外，單齒式定子為一種特殊的定子，係指將一體定子依照齒型分為獨立定子塊，並在繞線後才進行組合，此設計將可提升定子繞線的佔槽率，進而提升馬達效率，但也具有組裝及整體結構穩定性堪憂的缺點；本文也透過設計一組裝治具以及定子固定環來輔助零件組裝的過程，順利提升單齒式定子結構強度以及其組裝便利性，有效的改善製程上的不便。

在最後的分析結果中定子繞線佔槽率由48%提升到了57%，組合式轉子與一體式轉子的設計，使整體馬達運轉效率則是由88.17%提升至91.56%；上述轉定子皆各有不同的使用問題導致其尚未普及，本文將實驗組合過程結果並將問題及解決方式整理後撰寫，望可在馬達電機研究的領域上提供一助力，提供研究者在製程問題上的解答。

Technological advancements in electric vehicles are rapidly evolving, and their applications are becoming increasingly diverse. The development requirements for the core component of these vehicles, the motor, are also increasing year by year. Although the efficiency of motor electric machines may appear to have reached a saturation point, researchers are constantly striving to improve motor efficiency through various methods, ranging from brushed to brushless designs and from non-permanent magnet to permanent magnet configurations. These advancements are driven by the need for performance enhancement. Currently, the majority of limitations to motor efficiency arise from energy conversion losses. In addition to iron losses, leakage flux is one of the main culprits contributing to efficiency reduction. Furthermore, the stator faces significant limitations in slot filling due to limited available space.

This study proposes a new type of rotor and its combination with a Poki-Poki stator in an electric machine. The process planning and simulation analysis of this combination are carried out. The new rotor design utilizes aluminum material to enclose the magnetic field, optimizing the leakage problems associated with conventional rotor designs. Additionally, the Poki-Poki stator is a unique type of stator design where the stator is divided into independent sections based on tooth profiles, and assembly is done after winding. This design increases the slot fill factor of the stator winding, thereby improving motor efficiency. However, it also presents challenges in terms of assembly and overall structural stability. This article also improves the strength of the Poki-Poki stator structure and facilitates the assembly process through the design of a set of assembly fixtures and a stator fixing ring, effectively addressing the inconvenience in the manufacturing process.

In the final analysis results, the slot fill factor increased from 48% to 57%, and the overall motor efficiency improved from 88.17% to 91.56%. Each of the mentioned rotor-stator combinations has different usage issues that have prevented their widespread adoption. This paper aims to provide assistance in the field of motor research by presenting experimental results, identifying problems, and proposing solutions related to the assembly process.

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
致謝 IV
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 VIII
一、 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 論文架構 5
二、 直流無刷馬達介紹 6
2.1 馬達的種類 6
2.1.1 直流無刷馬達 6
2.1.2 永磁同步馬達 7
2.1.3 感應馬達 7
2.2 馬達基本構造 7
2.2.1 霍爾感測器 7
2.2.2 永久磁石種類 8
2.2.3 轉子形式 10
2.2.4 定子種類 12
三、 轉子設計 14
3.1 新型轉子型態 14
3.2 轉子製程規劃 16
3.2.1 轉子塊加工 17
3.2.2 星形塊加工 22
3.2.3 轉子動平衡分析 24
3.3 轉子結構強度分析 29
3.3.1 材料設定 29
3.3.2 邊界條件設定 31
3.3.3 分析結果 34
四、 定子設計 37
4.1 定子製作 37
4.2 繞線架設計及繞線規劃 39
4.3 定子組裝 44
4.4 定子固定環結構分析 48
五、 組裝流程 52
5.1 整機組裝流程 52
5.2 機殼組裝及定位治具 54
5.3 定子及轉子配合 59
5.4 組合成品驗證 61
六、 結論與未來建議 64
6.1 結論 64
6.2 未來建議 65
參考文獻 66

參考文獻
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