馬達智財聯盟 Motor Intellectual Property Alliance

考量磁飽和之高扭矩密度伺服馬達設計

作者	謝易儒、謝旻甫、蔡明祺、黃柏維
摘要	伺服馬達為達到高響應速度及高定位精準度之性能，須具備高轉矩密度之特性，且經常操作於數倍額定電流下，易造成馬達鐵芯磁飽和，進而影響馬達參數，使驅動控制產生誤差。基於上述背景，本研究採用對沖式磁鐵轉子設計，以提高伺服馬達轉矩密度。然而因為磁裝載的增加，更容易造成磁飽和現象。因此，本論文提出透過驅動控制與馬達整合模擬分析，以判斷馬達是否產生鐵芯磁飽和現象，並藉此回饋馬達設計，提升轉矩密度之特性。首先，在鐵芯未產生磁飽和之情況下，進行轉矩優化設計，以固定之鐵芯導磁係數，且根據不同磁束集中因數設計低漏磁之對沖式內藏型永磁馬達，再利用有限元素分析軟體確認轉矩性能，將結果代入每安培最大轉矩控制之電流激磁角度公式計算，根據計算結果判斷馬達鐵芯是否達到磁飽和，以進行磁束集中因數對轉矩密度之優化設計。本論文實驗將以一市售驅動器對優化後之馬達進行驅動，並確認其驅動控制特性是否符合模擬結果，驗證本研究提出方法之有效性。
關鍵字	對沖式內藏型永磁馬達、鐵芯磁飽和、每安培最大轉矩控制