馬達智財聯盟 Motor Intellectual Property Alliance

應用反應曲面法於軸流式風扇馬達性能最佳化

作者	葉梓賢、謝旻甫、黃柏維
摘要	馬達設計之初，通常須先了解與評估馬達長時間運作之額定狀態，根據較常使用的操作點制定馬達T-N曲線。本論文之馬達應用於工業散熱用風扇上，其馬達種類為表面型永磁同步馬達。風扇系統性能與特性會受到環境中的壓力、大氣密度、溫溼度高低等影響，且風扇操作點並不會僅是固定的一點，是以動態呈現，其通常隨著應用系統阻抗曲線的不同而不同。本論文首先透過扇葉負載量測實驗得到數據後，估算待匹配扇葉在不同風壓、風量、轉速下所需輸入之轉矩，以此結果作為馬達設計之匹配條件來設計，以提升馬達效率並降低功耗。馬達設計部分，本論文使用ANSYS有限元素分析軟體，進行模擬輔助設計及分析，得到初始馬達模型。最佳化的部分，首先以初始馬達模型制定出影響馬達轉矩、轉矩漣波、效率等自變數，透過反應曲面法(Response Surface Methodology, RSM)的中央合成設計(Central Composite Design)，輔以ANSYS軟體，模擬出不同因子組合的結果。再以RSM法擬合出反應曲面，挑選較佳的輸出特性，最後透過MATLAB多目標最佳化基因演算法(Genetic Algorithm)工具，繁衍並篩選具最佳適應性組合，以獲得達馬達特性最佳化之設計。
關鍵字	軸流式風扇馬達、永磁同步馬達、匹配設計、反應曲面法、基因演算法