永磁同步電機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)

永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)與分析摘要永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)是一種新型電機(jī)，永磁同步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高等優(yōu)點(diǎn)，和直流電機(jī)相比，它沒(méi)有直流電機(jī)的換向器和電刷等缺點(diǎn)。和異步電動(dòng)機(jī)相比，它由于不需要無(wú)功勵(lì)磁電流，因而具有效率高，功率因數(shù)高，轉(zhuǎn)矩慣量大，定子電流和理、發(fā)展趨勢(shì)，以異步起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī)為例，詳細(xì)介紹了永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)，主要包括額定數(shù)據(jù)和技術(shù)要求，主要尺寸，永磁體計(jì)算，定轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計(jì)，繞組計(jì)算，磁路計(jì)算，參數(shù)計(jì)算，工作特性計(jì)算，起動(dòng)性能計(jì)算，還列舉了相應(yīng)的算例。還通過(guò)Ansoft軟件的Rmxprt模塊對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)了性能分析，得出了效率、功率、轉(zhuǎn)矩的特性曲線，并且分別改變了電機(jī)的三個(gè)參數(shù)，得出這些參數(shù)對(duì)電機(jī)性能的影響。又通過(guò)場(chǎng)分布計(jì)算，求出了電流、轉(zhuǎn)矩曲線和電機(jī)的磁力線、磁通密度分布圖。關(guān)鍵詞永磁同步電動(dòng)機(jī)；電磁設(shè)計(jì)；性能分析哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文PMSM(Permanent-MagnetSynchronousMotor)isanewtypeofmotor,whichhastheadvantagesofsimplestructure,smallvolume,lightweight,lowforeground,workingprinciple,developmenttrend,takingasynchronousstartpermanentmagnetsynchronoustechnicalrequirements,maindimensions,permanentmagnetcalculation,rotorcalculation,performancecalculation,calculationofstartingperforcharacteristiccurveofeffi-1-哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文2-摘要 IAbstract 1.1課題背景 1.2永磁電機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 1.3本文研究主要內(nèi)容 第2章永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理 72.1永磁材料 2.1.1永磁材料的概念和性能 2.1.2釹鐵硼永磁材料 82.2永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本電磁關(guān)系 C2.2.1轉(zhuǎn)速和氣隙磁場(chǎng)有關(guān)系數(shù) 92.2.2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和向量圖 2.2.3交直軸電抗及電磁轉(zhuǎn)矩 第3章永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì) 3.1永磁同步電機(jī)本體設(shè)計(jì) 3.1.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)和主要性能指標(biāo) 3.1.2定子沖片和氣隙長(zhǎng)度的確定以及定子繞組的設(shè)計(jì) 3.1.3轉(zhuǎn)子鐵心的設(shè)計(jì) 3.2永磁同步電動(dòng)機(jī)本體設(shè)計(jì)示例 3.2.1額定數(shù)據(jù)及主要尺寸 3.2.2永磁體及定轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計(jì) 3.2.3繞組計(jì)算 3.2.4磁路計(jì)算 3.2.5參數(shù)計(jì)算 3.2.6工作特性計(jì)算 3.2.7起動(dòng)特性計(jì)算 3.3小結(jié) 第4章永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能分析及磁場(chǎng)分析 4.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能分析 4.1.1永磁同步電動(dòng)機(jī)性能曲線 4.1.2重要參數(shù)的變化對(duì)性能的影響 4.2永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁路分析 4.2.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的模型 4.2.2在AnsoftMaxwell2D中運(yùn)行后的結(jié)果圖 結(jié)論 致謝 參考文獻(xiàn) 4永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)具有體積小、效率高、功率因數(shù)高、起動(dòng)力矩大、力能指標(biāo)好、溫升低等特點(diǎn)。永磁同步電機(jī)的運(yùn)行原理與電勵(lì)磁同步電機(jī)相同，但它以永磁體提供的磁通代替后者的勵(lì)磁繞組勵(lì)磁，使電機(jī)結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。近年來(lái)，永磁材料性能的改善以及電力電子技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了新原理、新結(jié)構(gòu)永磁同步電機(jī)的開(kāi)發(fā)，有力地促進(jìn)了電機(jī)產(chǎn)品技術(shù)、品種及功能的發(fā)展，某些永磁同步電機(jī)已形成系列化產(chǎn)品，容量從小到大，已達(dá)到兆瓦級(jí)，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣；其地位越來(lái)越重要，從軍工到民用，特殊到一般迅速擴(kuò)大，不僅在微特電機(jī)中占優(yōu)勢(shì)，而且在電力推進(jìn)系統(tǒng)中也顯示出了強(qiáng)大的生命力。永磁同步電機(jī)以其效率高、功率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能效果顯著等一系列優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中逐步得到廣泛應(yīng)用。尤其是近年來(lái)高耐熱性、高磁性能釹鐵硼永磁體的成功開(kāi)發(fā)以及電力電子元件的進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)，目前正向超高速、高轉(zhuǎn)矩、大功機(jī)，特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高，電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的同步電動(dòng)機(jī)相比較，采用永磁體既簡(jiǎn)化了電機(jī)的結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷化，提高范圍極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域[3。新型永磁材料的出現(xiàn)大大促進(jìn)了永磁同步電機(jī)的發(fā)展，同時(shí)也解決了制約稀土永磁電機(jī)發(fā)展的共性關(guān)鍵技術(shù)，其中之一就是改進(jìn)永磁體加工工藝、提高材料利用率、降低成本，使用率提高20%,加工費(fèi)降低50%4]。日本1965年就開(kāi)始研制電動(dòng)車(chē)，于1967年成立了日本電動(dòng)車(chē)協(xié)會(huì)5。從1996年，豐田汽車(chē)公司的電動(dòng)機(jī)RAV4就采用了東京電機(jī)公司的插入式永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，最大功率50kW,最高轉(zhuǎn)速1300r/min到本田公2001年推出的燃料電池試驗(yàn)車(chē)FCX-V4的驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高功率為研究。在電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇上，不同國(guó)家各有側(cè)重：英國(guó)、法國(guó)偏重于永磁無(wú)刷直流電機(jī)，德國(guó)偏重于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)。德國(guó)第三代奧迪混合電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用了永磁同步電機(jī)。其最高轉(zhuǎn)速為12,500r/min,最大輸出功率32kW。美國(guó)的電動(dòng)車(chē)開(kāi)發(fā)比日本晚。在美國(guó)，感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)及其控制策略的發(fā)展較為成熟，所以電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)還主要以感應(yīng)電機(jī)為主。美國(guó)兩個(gè)最高車(chē)速分別為72km/h和56km/h的短程混合電動(dòng)公交車(chē)上也采用了永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)1.2永磁電機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 永磁電機(jī)向大功率、高轉(zhuǎn)速、高力矩、高效率同時(shí)質(zhì)輕發(fā)展。目前永磁同步電機(jī)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、有軌無(wú)軌機(jī)車(chē)、航空航天、電梯、家用電器、航海等領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)出高功率、高轉(zhuǎn)速、高力矩、高效率、質(zhì)輕的永磁同步電機(jī)，可見(jiàn)對(duì)節(jié)能環(huán)保、高效高質(zhì)量服務(wù)等方面具有很大的推動(dòng)作用，這也是永磁同步電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。高功率：德國(guó)西門(mén)子公司于1986年完成了1100kW,230r/min機(jī)電一體化的交流永磁同步推進(jìn)電機(jī)；另外1760kW永磁同步推進(jìn)電機(jī)裝于U-212潛艇試用，其長(zhǎng)度和有效體積與傳統(tǒng)的直流推進(jìn)電機(jī)相比減少很多。目前研制的永磁同步電動(dòng)機(jī)最大功率為14MW,轉(zhuǎn)速150r/min,用于Siemens公司和Schotel公司聯(lián)合生產(chǎn)的SSP吊倉(cāng)式電力推進(jìn)系統(tǒng)[7]。高轉(zhuǎn)速：超高速電機(jī)典型產(chǎn)品如美國(guó)通用電氣公轉(zhuǎn)速為23000r/min的航空用起動(dòng)發(fā)電機(jī)和日本的1000kW,轉(zhuǎn)速為15000r/min的釤鈷永磁同步發(fā)電機(jī)。超高速電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)有很大的離心力，為使永磁體和其他材料不致于飛散，需要采取機(jī)械加固種高效節(jié)能產(chǎn)品，平均節(jié)電率高達(dá)10%以上，專(zhuān)用稀土永磁電機(jī)的節(jié)電率可高達(dá)15%~20%。美國(guó)GM公司研制的釹鐵硼永磁起動(dòng)電機(jī)與老式串激直流起動(dòng)電機(jī)相比，不僅重量由原來(lái)的6.21kg降低到4.2kg,體積減少了1/3,而且效率提高了45%。在水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)需要無(wú)級(jí)變頻調(diào)速的場(chǎng)合，異步變頻調(diào)速可節(jié)電25%左右，而永磁變頻調(diào)速節(jié)電率高達(dá)30%以上間；竇滿鋒等回提出了油田抽油機(jī)專(zhuān)用稀土永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，研5%,功率因數(shù)提高13%,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩提高50%。在油田抽油機(jī)上使用節(jié)能效果明顯等等。國(guó)外提高電動(dòng)磁性材料和工藝，以降低鐵耗；(3)合理設(shè)計(jì)通風(fēng)結(jié)構(gòu)和選用高性能軸承，降低機(jī)械損耗；(4)通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)和工藝，降低雜散損耗。國(guó)外已開(kāi)發(fā)出高效同步電機(jī)。美國(guó)提出將電動(dòng)機(jī)推至極限，將生產(chǎn)超高效電動(dòng)機(jī)。我國(guó)沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的超高效稀土永磁電機(jī)永磁電機(jī)的輕型化、微型化、高功能化、專(zhuān)業(yè)化、微型化。航空航天產(chǎn)品，電動(dòng)車(chē)輛、數(shù)控機(jī)床，計(jì)算機(jī)、視聽(tīng)產(chǎn)品、醫(yī)療器械、便攜式光機(jī)電一體化產(chǎn)品、電梯等，都對(duì)電機(jī)提出體積小、重量輕，不同性能側(cè)重點(diǎn)都提出了嚴(yán)格的要求；醫(yī)療微型機(jī)器、管道檢修機(jī)器人等等都對(duì)微型化電機(jī)提出了挑戰(zhàn)；宇航設(shè)備、宇宙空間的機(jī)械手、原子能設(shè)備的檢查機(jī)器人和半導(dǎo)體制造裝置等特殊環(huán)境下工作的電動(dòng)機(jī)，需要使用高溫電動(dòng)機(jī)和高真空電動(dòng)機(jī)。已開(kāi)發(fā)的150W、轉(zhuǎn)速3000r/min,工作在200～300℃高溫和133.3*0?Pa真空度環(huán)境下的三相四極永磁電動(dòng)機(jī)，直徑105mm、長(zhǎng)145mm,采用高溫特性好的Smm,采用高溫特性好的S通用電機(jī)占有量占20%,而我國(guó)正好相反。專(zhuān)用電機(jī)是根據(jù)不同負(fù)載特性20%,可見(jiàn)20%,可見(jiàn)一體化電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)整一體化建模和控制，構(gòu)一體化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。高性能、高檔永磁同步工業(yè)等制造業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在裝備制專(zhuān)業(yè)電機(jī)的節(jié)能潛力和高功能匹配性。動(dòng)力傳動(dòng)個(gè)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)(電機(jī)、減速齒輪、傳動(dòng)軸)進(jìn)行建高性能、高可靠性或高精度的電機(jī)伺服系統(tǒng)高性能、高檔永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)隨著我國(guó)航空航天、汽車(chē)、船舶、電站設(shè)備和國(guó)防通過(guò)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以速度和力矩作為輸入，正交軸電流作為輸出達(dá)到最優(yōu)效率的永磁同步電機(jī)控制永磁同步電機(jī)漏磁大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺陷。高性能的電伺服系統(tǒng)大多采用永磁同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)，控制驅(qū)動(dòng)器多采用快速、準(zhǔn)確定位的全數(shù)字位置伺服系統(tǒng)。典型生產(chǎn)廠家如德國(guó)西門(mén)子、百格拉，美國(guó)科爾摩根和日本松下、三菱及安川等公司[13]1.3本文研究主要內(nèi)容本文主要研究永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體設(shè)計(jì)，先掌握永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)一臺(tái)30kW容量的永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)其1)論述永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理，包括永磁材料的特點(diǎn)，永磁同步電2)說(shuō)明永磁電動(dòng)機(jī)的本體設(shè)計(jì)，并對(duì)一臺(tái)30kW的永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的永磁體設(shè)計(jì)，定、轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計(jì)，繞組計(jì)算，磁路計(jì)算，參數(shù)計(jì)算，工作特性計(jì)算和起動(dòng)性能計(jì)算，得出了永3)用Ansoft軟件的Rmxprt模塊對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能分析，得到了永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)、電流、效率、轉(zhuǎn)矩的特性曲線，分別改得出這些參數(shù)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)性能的影響。用Ansoft軟件Maxwell2D的瞬態(tài)模塊進(jìn)行磁場(chǎng)計(jì)算，得到永磁同步電動(dòng)機(jī)的模型、剖分面、轉(zhuǎn)矩曲線和電流曲線，不同時(shí)刻的磁力線分布圖和磁通密度分布圖。第2章永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理 永磁材料又稱(chēng)硬磁材料”。永磁材料的主要磁性能指標(biāo)是：剩磁、矯頑力、內(nèi)稟矯頑力、磁能積。我們通常所說(shuō)的永磁材料的磁性能，指的就是這四項(xiàng)。永磁材料的其它磁性能指標(biāo)還有：居里溫度、可工作溫度、剩磁及內(nèi)稟矯頑力的溫度系數(shù)、回復(fù)導(dǎo)磁率、退磁曲線方形度、高溫減磁性能以及磁性能的均一性等。除磁性能外，永磁材料的物理性能還包括密度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等；機(jī)械性能則包括維氏硬度、抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性等。此外，永磁材料的性能指標(biāo)中還有重要的一項(xiàng)，就是表面狀態(tài)及其耐腐蝕性能。永磁材料具有寬磁滯回線、高矯頑力和高剩磁。圖2-1,磁滯回線寬的為永磁材料，磁滯回線窄的為軟磁材料[14]圖2-1磁滯回線化，可得到多個(gè)大小不等的磁滯回線，如下圖2-2所示。將各磁滯回線的頂點(diǎn)連接起來(lái)，所得到的一條曲線稱(chēng)為基本磁化曲線或稱(chēng)為平均磁化曲圖2-2基本磁化曲線2.1.2釹鐵硼永磁材料釹鐵硼永磁材料是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的第三代稀土永磁材料，具有高磁能積、高矯頑力、高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，但目前尚存在溫度系數(shù)大和使用溫釹鐵硼永磁材料是1983年問(wèn)世的高性能永磁材料[15]。釹鐵硼永磁的主要成分是Nd?Fe?B,是目前磁性能最強(qiáng)的永磁材料。它的最大磁能積可達(dá)398kJ/m3,為鐵氧體永磁材料的5~12倍、鋁鎳鈷永磁材料的3~101000kA/m,能吸起相當(dāng)于自身重量640倍的重物。由于不含鈷且釹在稀土釹鐵硼永磁的居里溫度低，為310到410°C,溫度穩(wěn)定性較差，剩磁溫度系數(shù)為(0.095~0.15)%/K,矯頑力溫度系數(shù)為-(0.4~0.7)%/K,通常常溫下退磁曲線下部發(fā)生彎曲，若設(shè)計(jì)不當(dāng)，易發(fā)生不可逆退磁。釹鐵硼廣泛應(yīng)用在永磁電機(jī)中，稀土永磁材料產(chǎn)量的三分之一以上用來(lái)制造各種永磁電機(jī)，永磁電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是省銅、省電、重量輕、體積小、比功率高。電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)、電腦驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車(chē)床等的行速與轉(zhuǎn)速的測(cè)量電機(jī)、電梯的曳引機(jī)電機(jī)、麻將電機(jī)、冰箱空調(diào)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)動(dòng)電機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)電機(jī)哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文9--(1)轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于電源頻率f和電機(jī)極對(duì)數(shù)p,即n與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同，(2)計(jì)算極弧系數(shù)基波磁場(chǎng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，可以認(rèn)為空載氣隙磁場(chǎng)是帶有諧波的平頂波，計(jì)算極弧系數(shù)α?直接影響到基波幅值的大小。極弧系數(shù)為(3)空載氣隙波形系數(shù)在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，忽略齒槽影響，空載氣隙磁密波形可以近似為矩形波，其幅值為氣隙磁密波形系數(shù)定義為空載氣隙磁場(chǎng)中基波磁密幅值與氣隙磁密最(4)電樞反應(yīng)磁密波形系數(shù)哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--(5)電樞反應(yīng)系數(shù)電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為正弦波，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為方波，兩者的波形不同，求合成磁場(chǎng)時(shí)，通常將電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)折算到相應(yīng)的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)。折算的原則是：折算后產(chǎn)生的基波磁密相同。Kad,交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)折算到勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)時(shí)應(yīng)乘以交軸電樞反應(yīng)系數(shù)(6)空載漏磁系數(shù)的計(jì)算式中：φ。為永磁體產(chǎn)生的穿過(guò)空氣氣隙進(jìn)入定子的那部分磁通；永磁體產(chǎn)生的在轉(zhuǎn)子內(nèi)部閉合的那部分磁通。2.2.2感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和向量圖(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定子繞組每相空載感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為與直軸電樞電抗之間滿足哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文氣隙合成磁場(chǎng)在定子每相繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Es為圖2-2永磁同步電動(dòng)機(jī)的向量圖(2)永磁同步電動(dòng)機(jī)的相量圖在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，定子繞組滿足的電壓方程為故根據(jù)式(2-17)可畫(huà)出永磁同步電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下的向量圖，如圖從相量可以看出，永磁同步電動(dòng)機(jī)滿足以下關(guān)系哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文定子電流的直軸和交軸分量分別為2.2.3交直軸電抗及電磁轉(zhuǎn)矩由于永磁體的存在，永磁同步電動(dòng)機(jī)的直軸磁導(dǎo)較小，交軸磁導(dǎo)較則受磁路飽和程度影響較大，應(yīng)考慮飽和影響。(1)直軸電樞反應(yīng)電抗式中：直軸電樞反應(yīng)去磁時(shí)取“+號(hào)，直軸電樞反應(yīng)助磁時(shí)取“”號(hào)。永磁體產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)近似為方波，而直軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)為正弦波，從產(chǎn)生基波磁動(dòng)勢(shì)的角度出發(fā)，將直軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)折算到作用在永磁體上據(jù)此進(jìn)行磁路計(jì)算，得到永磁體的工作點(diǎn)bmn,則式中：。對(duì)于串聯(lián)式磁路結(jié)構(gòu)，(2)交軸電樞反應(yīng)電抗--(3)永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P=mUl?cos=mUl?cos(-θ)將式(2-18)代入(2-28)得磁功率，即永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為式中：Ω和0分別為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械角速度和電角速度。2.3小結(jié)本章對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理進(jìn)行了介紹，介紹了永磁材料和永磁同步電動(dòng)機(jī)最常用的釹鐵硼永磁材料，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本電磁關(guān)系進(jìn)行了說(shuō)明，講解了永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本向量圖，給出了永磁同步電動(dòng)機(jī)的重要關(guān)系式，是了解永磁同步電動(dòng)機(jī)的重要基礎(chǔ)。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文3章永磁同步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)3.1永磁同步電機(jī)本體設(shè)計(jì)3.1.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)和主要性能指標(biāo)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比永磁同步電動(dòng)機(jī)雖然有諸多性能方面的優(yōu)點(diǎn)，但在產(chǎn)品種類(lèi)，使用場(chǎng)合和設(shè)計(jì)技術(shù)的成熟方面都存在一定差距。永磁同步電動(dòng)機(jī)主要在要求高效節(jié)能的場(chǎng)合替代感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，因此設(shè)計(jì)的目標(biāo)是：高功率因數(shù)、高效率、起動(dòng)性能好、經(jīng)濟(jì)好、工作可靠。永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)就是根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格、性能要求和外形尺寸要求等。在永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)中永磁材料的尺寸確定是非常重要的。永磁體的設(shè)計(jì)包括永磁材料的種類(lèi)、形狀、擺放位置和尺寸大小。永磁體尺寸包括軸向長(zhǎng)度lm、磁化方向長(zhǎng)度hm和磁化方向?qū)挾萣m。Im通常等于或略小于電機(jī)的軸向長(zhǎng)度，實(shí)際上，只需要設(shè)計(jì)永磁體在永磁電機(jī)橫截面上的尺寸hm和bm。結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)實(shí)際，運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法，設(shè)計(jì)出性能要求和外形尺寸要求等，結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)實(shí)際，運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法，設(shè)計(jì)出性能符合要求、可靠性高、經(jīng)濟(jì)型號(hào)的合格產(chǎn)品。下面列出額定數(shù)據(jù)和主要性能指標(biāo)要求[14]。永磁同步電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)據(jù)組要有：(1)額定功率R:額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率。(2)額定電壓U:額定運(yùn)行是的供電電壓。(3)額定頻率f:額定運(yùn)行時(shí)的電源頻率。(4)額定轉(zhuǎn)速n:額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。永磁同步電動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有：(1)額定效率n(2)額定功率因數(shù)cos。轉(zhuǎn)矩的比值，也稱(chēng)過(guò)載能力。(4)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Ts/T:起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值。(5)起動(dòng)電流倍數(shù)ls/l:起動(dòng)過(guò)程中的最小轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比。(6)最小轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tnn/T、:起動(dòng)過(guò)程中的最小轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的(7)牽入轉(zhuǎn)矩倍數(shù)T/T:牽入轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值。定子沖片尺寸和氣隙長(zhǎng)度的確定當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速一定時(shí)，極數(shù)確定，則定子槽數(shù)取決于每極每相槽數(shù)q,q?對(duì)參數(shù)、性能影響較大。當(dāng)q?;較大時(shí)，定子諧波磁場(chǎng)減小，附加損對(duì)于常規(guī)用途的小功率永磁同步電動(dòng)機(jī)，為提高零部件的通用性，縮短開(kāi)發(fā)周期和成本，通常選用Y系列或Y2系列或Y3系列小型三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的定子沖片。永磁同步電動(dòng)機(jī)的氣隙磁密高、體積小，可選用比相同規(guī)格感應(yīng)電動(dòng)機(jī)小一個(gè)機(jī)座號(hào)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子沖片。在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，為減小激磁電流、提高功率因數(shù)，通常使氣隙長(zhǎng)度盡可能小，而在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，功率因數(shù)可以通過(guò)調(diào)整繞組匝數(shù)和永磁體進(jìn)行調(diào)整，氣隙長(zhǎng)度對(duì)雜散損耗影響較大，因此通常比同容量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)氣隙長(zhǎng)度大0.1~0.2mm。在永磁體尺寸一定的前提下，適當(dāng)增大氣永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)含有大量的諧波，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中諧波含量也較高，為避免三次諧波在繞組各相之間產(chǎn)生環(huán)流，三相繞組的連接通常采用Y形接法。(1)定子繞組型式和節(jié)距選擇與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，永磁同步電動(dòng)機(jī)使用的繞組型式有單層繞組、雙層繞組和正弦繞組等。其中單層繞組又分為同心式、鏈?zhǔn)胶徒徊媸?，區(qū)別在于端接形狀、線圈節(jié)距和線圈之間的連接順序。這些繞組形式各有其特單層繞組的優(yōu)點(diǎn)是：①槽內(nèi)無(wú)層間絕緣，槽利用率高；②同一槽內(nèi)導(dǎo)體屬于同一相，不會(huì)發(fā)生層間擊穿；③線圈數(shù)比雙層少一倍，線圈制造和q嵌線方便。但也存在缺點(diǎn)，如不能做成短距以改善磁場(chǎng)波形，主要用極電機(jī)；交叉式繞組適用于雙層繞組的優(yōu)點(diǎn)是：①的二極電機(jī)；鏈?zhǔn)嚼@組適用于q=2的4、6、8可通過(guò)合理選擇節(jié)距改善磁場(chǎng)波形；②端部排列整齊，線圈尺寸相同，便于制造。缺點(diǎn)是絕緣材料用量多，嵌線麻煩。主要用于180及以上機(jī)座號(hào)的電機(jī)。為消弱磁勢(shì)及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)中的5短端部才長(zhǎng)度，除鐵心很長(zhǎng)的以外，取y=2r/3。正弦繞組。正弦繞組的優(yōu)點(diǎn)是諧波含量少、磁場(chǎng)波形好，但線圈尺寸、匝數(shù)不同，制作較復(fù)雜，多用于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形要求高的場(chǎng)合。(2)每相串聯(lián)匝數(shù)的確定永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和功率因數(shù)都與每相串聯(lián)匝數(shù)直接相關(guān)。在確定每相串聯(lián)匝數(shù)時(shí)，通常先滿足起動(dòng)要求，再通過(guò)調(diào)整永磁體滿足功率因數(shù)的要求。永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)差，故每相串聯(lián)一般來(lái)講，在永磁同步電動(dòng)機(jī)中，為達(dá)到高效節(jié)能的目的，電流密度通常比同容量的感應(yīng)電機(jī)低，同時(shí)每相串聯(lián)匝數(shù)較小也為低電流密度的采導(dǎo)體數(shù)，增大其選擇余地，滿足起動(dòng)性能的要求。小型永磁同步電動(dòng)機(jī)通常采用圓銅線，為便于嵌線，線徑不超過(guò)1.68mm,線徑應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)值。線規(guī)確定后，要核算槽滿率，槽滿率一般控制在75%~80%,機(jī)械化下線控制在75%以下。同感應(yīng)電動(dòng)機(jī)類(lèi)似，當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子槽配合不當(dāng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)附加轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲增加，效率下降。在選擇槽配合時(shí)，通常遵循(1)考慮到轉(zhuǎn)子磁路的對(duì)稱(chēng)性，轉(zhuǎn)子槽數(shù)Q為極數(shù)的整數(shù)倍，且采(3)為避免產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩，應(yīng)該使定轉(zhuǎn)子槽數(shù)的關(guān)系為哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文轉(zhuǎn)子槽形及尺寸永磁同步電動(dòng)機(jī)可用的轉(zhuǎn)子槽如圖3-1所示。為了有效隔磁，通常用采用平底槽。在小型內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，為了提供足夠空間放置，槽高度較小，集膚效應(yīng)遠(yuǎn)不如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)明顯，且凸形槽和刀形槽形狀復(fù)雜、沖模制造困難，故通常采用梯形槽。轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的主要作用是用于起動(dòng)，同步運(yùn)行時(shí)，氣隙基波磁場(chǎng)不再轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感應(yīng)電流，因此在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽和導(dǎo)條時(shí)，主要考慮起動(dòng)性能、牽入同步性能和轉(zhuǎn)子齒、軛部磁密裕度較大。通常情況下，增大轉(zhuǎn)子電阻，可以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但牽入同步能力下降，因此在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子槽和端環(huán)時(shí)，要兼顧起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和牽入轉(zhuǎn)矩的需要。用于永磁體是從轉(zhuǎn)子端部放入轉(zhuǎn)子鐵心的，從工藝方面考慮，通常永磁體槽和永磁體之間有一定的間隙，其大小取決于沖片的加工和疊壓工藝水平，通常為0.1~0.2mm。圖3-1轉(zhuǎn)子槽形永磁體設(shè)計(jì)在永磁同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，永磁體形狀通常為矩形，主要尺寸為：每極永磁體的總寬度、永磁體充磁方向長(zhǎng)度和永磁體軸向長(zhǎng)度，其中永磁體軸向長(zhǎng)度跟電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度相同，因此只需確定每極永磁體的總寬度和永磁體的充磁方向長(zhǎng)度。確定永磁體充磁方向長(zhǎng)度的原則是：在永磁材料用量盡可能少的前提下，保證永磁體在電機(jī)最大去磁工作狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生不可逆去磁，保證永哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文磁體在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下有合理的工作點(diǎn)。此外永磁體充磁方向長(zhǎng)度還于直軸電3.2.1額定數(shù)據(jù)及主要尺寸(1)額定功率：P=30kw(6)額定效率：π=94%(9)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：T=3.0(12)額定相電壓：(13)額定相電流：(14)額定轉(zhuǎn)速：(15)額定轉(zhuǎn)矩：(18)定子外徑：D,=40cm(19)定子內(nèi)徑：D?=28.5cm(20)轉(zhuǎn)子外徑：D?=D?-2δ=28.5-2×0.07=28.36cm(21)轉(zhuǎn)子內(nèi)徑：D?=10cm(22)定/轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度：L/L?=21/21cm哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--(23)電樞計(jì)算長(zhǎng)度：Ler=La+2δ=21+2×0.07=21.14cm(24)定/轉(zhuǎn)子槽數(shù)：Q/Q?=72/54(25)定子每極每相槽數(shù)：q=Q?/(2mp)=72/(2×3×3)=4(26)極距：(27)硅鋼片重量：Gre=F?L?Kr?(D?+△)2×103=7.8×21×0.93×(40+0.5)2×102=249.87kg3.2.2永磁體及定轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計(jì)(28)永磁材料：30.計(jì)算剩磁密度：;預(yù)計(jì)永磁體的工作溫度t=60C。(29)計(jì)算矯頑力：(30)相對(duì)回復(fù)磁導(dǎo)率：(31)磁化方向長(zhǎng)度：hm=0.42cm(32)每極永磁體寬度：bm=12.4cm哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(35)永磁體重量：圖3-2定子槽型尺寸r?=0.45cm(37)轉(zhuǎn)子槽形：如圖3-3哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--圖3-3轉(zhuǎn)子槽尺寸a?=30(38)定子齒距：(39)定子斜槽齒距：tsk=t?=1.24cm(40)定子計(jì)算齒寬：22-=0.535cm(41)定子軛計(jì)算高度：(42)定子齒磁路計(jì)算：(43)定子軛磁路計(jì)算：(44)定子齒體積：V?=Q?L?Kr?h?b?=72×21×0.93×2.25×0.55=1740.123cm3(45)定子軛體積：=π×21×0.93×3.25×(40-3025)(46)轉(zhuǎn)子齒距：(47)轉(zhuǎn)子齒磁路計(jì)算長(zhǎng)度：(48)轉(zhuǎn)子軛計(jì)算高度：23-(49)轉(zhuǎn)子軛磁路計(jì)算長(zhǎng)度：3.2.3繞組計(jì)算(50)每槽導(dǎo)體數(shù)：N?=32(51)并聯(lián)支路數(shù)：a=6(52)并聯(lián)根數(shù)-線徑：(53)每相繞組串聯(lián)匝數(shù)：(54)槽滿率計(jì)算：槽面積A=C?(2h??+πr?+2r?+b)=0.035×(2×2.1+0.45π+2×0.45+0.68)哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--=77.78%對(duì)應(yīng)d?、d??導(dǎo)線的雙邊絕緣厚度h?=0.08mm、hu?=0.08mm。(55)節(jié)距：y=11槽(56)繞組節(jié)距因數(shù)：(57)繞組分布因數(shù)：(58)斜槽因數(shù)：(59)繞組因數(shù)：Kao=Ka?K?Ks?=0.9975×0.9577×0.9914=0.947--(60)繞組平均半匝長(zhǎng)：定子線圈如圖3-4所示。Lav=L?+2(d+Le)=21+2×(1.5+9.306)=42.612cmd為繞組直線部分伸出長(zhǎng)，取d=1.5cm,雙層線圈端部斜邊長(zhǎng)：LE=Ty/(2cosxo)=15.05/(2×0.808)=9.306cm(61)線圈端部軸向投影長(zhǎng)：fg=Lesina0=9.306×0.5896=5.49cm(62)線圈端部平均長(zhǎng)：LE=2(d+Le)=2×(1.5+9.306)=21.612cm哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(63)定子導(dǎo)線重量：3.2.4磁路計(jì)算(64)極弧系數(shù)：(65)計(jì)算極弧系數(shù)：q≈q?=0.889(66)氣隙磁密波形系數(shù)：(67)氣隙磁通波形系數(shù)：(68)氣隙系數(shù)：=1.244=1.034(71)空載漏磁通：27-(72)氣隙磁密：(73)氣隙磁位差：直軸磁路(74)定子齒磁密：F?=2CHjLj?=2×0.38×16.3×9.62=119.2A(78)轉(zhuǎn)子齒磁密：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 (79)轉(zhuǎn)子齒磁位差：(80)轉(zhuǎn)子軛磁密：(81)轉(zhuǎn)子軛磁位差：通過(guò)B?可查表得Hg=2.06A/cm,可得到轉(zhuǎn)子軛部校正系數(shù)C?=0.60(82)每對(duì)極總磁位差：2F=F?+F+F+F?+F?=1103.7+184.5+119.2+13.5+10.9=1431.8AF?=(F+Fn+F+F?+Fj)/2=1274.2/2=637.1A(83)空載漏磁系數(shù)：=2.162×102Wb通過(guò)隔磁磁橋的磁通Φx=2B?W?Ler×10?=2×2.303×0.15×21.14×10?=1.461×103WbD=BW?L×10?=2.236×0.15×21.14×10?=7.1×10~Wb=D+D=2.171×102T29-W?=0.15cm.轉(zhuǎn)子端部漏磁系數(shù)空載漏磁系數(shù)：σ?=σ?+G?-1=1.234+1.011-1=1.245(84)齒磁路飽和系數(shù)：(85)主磁導(dǎo)：(86)主磁導(dǎo)標(biāo)幺值：(87)外磁路總磁導(dǎo)標(biāo)幺值：(88)漏磁導(dǎo)標(biāo)幺值：(89)永磁體空載工作點(diǎn)：(90)氣隙磁密基波幅值：(91)空載反電動(dòng)勢(shì)：E?=4.44fKNφ?K=4.44×50×0.947×64×0.01850.899=223.8V3.2.5參數(shù)計(jì)算(92)定子直流電阻：30-端環(huán)電阻(95)漏抗系數(shù)：(96)定子槽比漏磁導(dǎo)：--=0.337(97)定子槽漏抗：(98)定子諧波漏抗：(99)定子端部漏抗：(100)定子斜槽漏抗：(101)定子漏抗：X?=Xs+X+XE+X=0.0854+0.0617+0.049+0.03085=0.22?(102)轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)，λ2=λu?+λ=0.533+2=2.53332-對(duì)于半閉口槽=0.3335(103)轉(zhuǎn)子槽漏抗：(104)轉(zhuǎn)子諧波漏抗：(105)轉(zhuǎn)子端部漏抗：(106)轉(zhuǎn)子漏抗：X?=X+Xa+X=0.01714+0.0864+0.032=0.2898(107)直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)折算系數(shù)：(108)直軸電樞反應(yīng)電抗：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--=0.0135Wb(109)直軸同步電抗：X?=Xa+X?=2.37+0.227=2.602(110)交軸電樞反應(yīng)電抗：(111)交軸同步電抗：Xa=Xa+X=6.59+0.227=6.8223.2.6工作特性計(jì)算(112)機(jī)械損耗：(114)輸入功率：=31755.5W(115)直軸電流：34-(116)交軸電流：(117)功率因數(shù)：cos=cos(-0.17)=1.0式中：P=0-W=56.5-56.67=-0.17(118)定子電流：(119)定子電阻損耗：(120)負(fù)載氣隙磁通(121)負(fù)載氣隙磁密：(122)負(fù)載定子齒磁密：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(123)負(fù)載定子軛磁密：(124)鐵耗：=2.5×0.0429×1740.123+2×0.03515×7324.41=701.5W(125)雜散損耗：(126)總損耗：=514.4+701.5+240+148.3=1604.2W(127)輸出功率：(128)效率：表3-1工作特性表P/WB/W8354.59855.123017.621754.426677.725221.740.5328919.146.3048.0440.1444.5640213.244001.547507.7--(130)失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：令上式為零，求解得到功角的值。由于永磁同步電動(dòng)機(jī)最大功率出現(xiàn)在θ>90時(shí)，因此功率角取第二象限的值，得到θ=113.97,據(jù)此得到電磁=64501.1W由于電磁功率中還包含鐵耗、機(jī)械損耗和雜散損耗；所以輸出功率會(huì)略小于電磁功率，因此實(shí)際的失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)會(huì)小于該值。(131)永磁體額定負(fù)載工作點(diǎn)：(132)電負(fù)荷：(133)電流密度：(134)熱負(fù)荷：(135)永磁體最大去磁工作點(diǎn)：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--3.2.7起動(dòng)特性計(jì)算(136)起動(dòng)電流假定：(137)漏抗飽和系數(shù)：(138)齒頂漏磁飽和引起定子齒頂寬度減?。篊s?=(t?-bo)(1-Kz)=(1.24-0.38)×(1-0.6)=0.344cm(139)齒頂漏磁飽和引起轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減小：C?=(t?-b??)(1-K?)=(1.65-0.15)(1-0.6)=0.60cm(140)起動(dòng)時(shí)定子槽比磁導(dǎo)：=0.9375(0.4613-0.159)+0.953K1.131(141)起動(dòng)時(shí)定子槽漏抗：(142)起動(dòng)時(shí)定子諧波漏抗：Xa=K?Xa?=0.6×0.0617=0.0372(143)起動(dòng)時(shí)定子斜槽漏抗：38-Xskst=K?Xs=0.6×0.03085=0.01852(144)起動(dòng)時(shí)定子漏抗：X1st=Xs1st+Xdst+XE1+Xskst=0.077+0.037+0.0185+0.049=0.18152(145)考慮擠流效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對(duì)高度：式中：h為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高度，對(duì)鑄鋁轉(zhuǎn)子，不包括槽口高度；b?/b?為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條寬與槽寬之比，對(duì)鑄鋁轉(zhuǎn)子取1。(146)導(dǎo)條電阻等效高度：(147)槽漏抗等效高度：(148)起動(dòng)轉(zhuǎn)子電阻增大系數(shù)：(149)起動(dòng)轉(zhuǎn)子漏抗減小系數(shù)：K=0.3335--=0.3335(150)起動(dòng)轉(zhuǎn)子槽下部漏磁導(dǎo)：λLzst=Kx^?=0.952×2=1.904(151)起動(dòng)轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)：λs2st=λy2st+λ2st=0.106+1.904=2.01λu2st=λu?-△λu?=0.533-0.427=0.106(152)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子槽漏抗：(153)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子諧波漏抗：Xa?st=K?X?=0.6×0.0864=0.054842(154)轉(zhuǎn)子起動(dòng)漏抗：X?s=Xs?st+Xa?s+XE?=0.136+0.05184+0.032=0.21982(155)起動(dòng)總漏抗：X?=X?s+X?s=0.1815+0.2198=0.40132(156)轉(zhuǎn)子起動(dòng)電阻：(157)起動(dòng)時(shí)總電阻：Rt=R?+Rs=0.0743+0.1828=0.2571Ω(158)起動(dòng)總電阻：(159)起動(dòng)電流：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文40-應(yīng)與第138項(xiàng)的假設(shè)值足夠接近，否則重復(fù)(160)起動(dòng)電流倍數(shù)：139—161項(xiàng)。(161)異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩曲線R(s)=(R?-R)√S+R?X(s)=(Xm-X?)√S+X,(162)永磁體發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩曲線：(163)合成轉(zhuǎn)矩曲線：特性曲線見(jiàn)表3-2表3-2合成轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系0(164)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文(165)主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)如表表3-3主要性能參數(shù)參數(shù)計(jì)算結(jié)果參數(shù)計(jì)算果定子齒磁密/T功率因數(shù)定子軛磁密/T銅耗/W轉(zhuǎn)子齒磁密/T鐵耗/W轉(zhuǎn)子軛磁密/T輸出功率/W空載反電動(dòng)勢(shì)/V效率/%永磁體空載工作點(diǎn)失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)永磁體額定負(fù)載工作點(diǎn)起動(dòng)電流/A永磁體最大去磁工作點(diǎn)起動(dòng)電流倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/Nm起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)本章主要講解了永磁同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)，先說(shuō)明了永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體設(shè)計(jì)，又以一臺(tái)30kW的永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程為示例，詳細(xì)講述了永磁同步電動(dòng)機(jī)的繞組計(jì)算，磁路計(jì)算，參數(shù)計(jì)算，工作特性計(jì)算和起動(dòng)特性計(jì)算。在工作特性計(jì)算中，通過(guò)改變功角得到工作特性表，在起動(dòng)性能計(jì)算中，通過(guò)改變轉(zhuǎn)差率得到了不同轉(zhuǎn)差率對(duì)應(yīng)合成轉(zhuǎn)矩的表格，通過(guò)這些表格可以更清晰的了解永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文功率因數(shù) 功率因數(shù) 第4章永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能分析及磁場(chǎng)分析4.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能分析4.1.1永磁同步電動(dòng)機(jī)性能曲線利用Ansoft軟件中的Rmxprt模塊，將永磁同步電動(dòng)機(jī)的具體數(shù)據(jù)輸入，例如定子沖片，轉(zhuǎn)子沖片，定轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)，永磁體數(shù)據(jù)等等，檢查無(wú)誤后，運(yùn)行可以得到永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能數(shù)據(jù)，例如功率因數(shù)，效率，起動(dòng)電流，最大轉(zhuǎn)矩，定子齒、軛的磁密，轉(zhuǎn)子齒、軛的磁密，槽滿率等重要參數(shù)，還可以得到一些重要曲線，功率因數(shù)曲線，電流曲線，效率曲線，轉(zhuǎn)矩曲線，氣隙磁密曲線，依次如圖4-1至圖4-4所示，通過(guò)這些曲線，我們能更直觀的觀察到永磁同步電動(dòng)機(jī)的各種性能。轉(zhuǎn)矩角/圖4-1永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)由圖4-1可以看出，當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩角從0°到8°時(shí)，功率因數(shù)迅速增加到最大值，到達(dá)1,轉(zhuǎn)矩角從8°到32°時(shí)，功率因數(shù)緩慢下降，但轉(zhuǎn)矩角從32°到80°時(shí)，功率因數(shù)又增加到最大值，可以看出當(dāng)轉(zhuǎn)矩角在8°和80°附近時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)很大，非常理想，適合永磁同步電動(dòng)機(jī)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角從80°到180°時(shí)，功率因數(shù)逐漸下降到0。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 圖4-2電流曲線由圖4-2可以看出永磁同步電動(dòng)機(jī)的電流隨轉(zhuǎn)矩角呈上升趨勢(shì)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角為180°時(shí)永磁同步電動(dòng)機(jī)的電流達(dá)到最大值。轉(zhuǎn)矩角圖4-3效率曲線由圖4-3可以看出，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩角為4°時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率才從0開(kāi)始上升，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角為40°時(shí)，功率為95%,轉(zhuǎn)矩角在40°到100°之間時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率均保持在95%之上，適合永磁同步電動(dòng)機(jī)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角大于100°時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率逐漸下降至0。44-分別改變永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心長(zhǎng)和每槽導(dǎo)體數(shù)，得到多方案，比較可得到最優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)比可以看出定子鐵心長(zhǎng)和每槽導(dǎo)體數(shù)對(duì)重要參數(shù)的影響，改變定子鐵心長(zhǎng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)改變?nèi)绫肀?-1改變定子鐵心長(zhǎng)引起的重要參數(shù)變化定子鐵心長(zhǎng)度/mm功率因數(shù)槽滿率/%定子齒磁密/T定子軛磁密/T轉(zhuǎn)子齒磁密/T轉(zhuǎn)子軛磁密/T氣隙磁密/T起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/Nm鐵耗/W銅耗/W效率/%210mm、220mm和230mm時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)逐漸下降，效率逐漸下降，定子齒磁密逐漸下降，定子軛磁密下降，轉(zhuǎn)子齒磁密上升，轉(zhuǎn)子軛磁密上升，當(dāng)定子鐵心長(zhǎng)度為210mm時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)--轉(zhuǎn)矩最大，可見(jiàn)當(dāng)定子鐵心長(zhǎng)度為210mm時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能較改變每槽導(dǎo)體數(shù)得到的主要數(shù)據(jù)列表如表4-2所示，當(dāng)每槽導(dǎo)體分別為32、28、30、34時(shí)，槽滿率分別為77.32、67.65、72.48、82.147,槽滿率最好在75～80最好，槽滿率越高散熱越好，但是槽滿率太大會(huì)導(dǎo)致線徑變大，下線困難，所以當(dāng)每槽導(dǎo)體數(shù)為32時(shí)，電機(jī)性能較好。表4-2改變每槽導(dǎo)體數(shù)引起的重要參數(shù)變化每槽導(dǎo)體數(shù)功率因數(shù)槽滿率/%定子齒磁密/T定子軛磁密/T轉(zhuǎn)子齒磁密/T轉(zhuǎn)子軛磁密/T氣隙磁密/T起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/Nm鐵耗/W銅耗/W效率/%表4-3不同磁化方向長(zhǎng)度對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響磁化方向長(zhǎng)度hm/mm4功率因數(shù)槽滿率/%定子齒磁密/T定子軛磁密/T轉(zhuǎn)子齒磁密/T轉(zhuǎn)子軛磁密/T氣隙磁密/T起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/Nm鐵耗/W銅耗/W效率/%空載漏磁系數(shù)通過(guò)表4-3可得到，當(dāng)hm為4.2mm時(shí)，電機(jī)的效率最高,保持樣機(jī)中永磁體其它尺寸一樣的情況下，hm越大，空載漏磁系數(shù)越小。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文4.2永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)分析4.2.1永磁同步電動(dòng)機(jī)的模型將電機(jī)的參數(shù)輸入Ansoft軟件中的Rmxprt模塊后，得到重要曲線，Ansoft軟件支持直接從Ansoft軟件中的Rmxprt模塊轉(zhuǎn)換到Ansoft軟件下導(dǎo)入Maxwell2D之后，可以得到永磁同步電動(dòng)機(jī)的模型如圖4-5圖4-5永磁同步電動(dòng)機(jī)模型將永磁同步電動(dòng)機(jī)剖分，可得圖4-6哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖4-6永磁同步電動(dòng)機(jī)的剖分網(wǎng)格圖4.2.2在AnsoftMaxwell2D中運(yùn)行后的結(jié)果圖檢查永磁同步電動(dòng)機(jī)的各個(gè)參數(shù)輸入無(wú)錯(cuò)誤后，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，可以得到運(yùn)算過(guò)后的結(jié)果圖，如圖4-7至圖4-12,圖4-7和圖4-8為永磁同步電動(dòng)機(jī)的電流曲線和轉(zhuǎn)矩曲線，圖4-9和圖4-10為永磁同步電動(dòng)機(jī)在0.01s時(shí)的磁通密度分布圖和磁力線分布圖，圖4-11和圖4-12為永磁同步電動(dòng)機(jī)在0.005s時(shí)的磁通密度分布圖和磁力線分布圖。由圖4-7所示，時(shí)為0ms時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的A相繞組、B相繞組和C相繞組電流為OA,當(dāng)時(shí)間剛剛大于0ms時(shí)，B相繞組電流在0A以上進(jìn)行波動(dòng)，C相繞組電流在OA以下進(jìn)行波動(dòng)，而附近上下波動(dòng)，在0到100ms之間，B相繞組電流和OA附近波動(dòng)，直到100ms時(shí)，三相繞組的電流穩(wěn)定。A相繞組電流在OAC相繞組電流逐漸向圖4-7繞組電流曲線由4-7可知，時(shí)為0ms時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的A相繞組、B相繞組和C相繞組電流為0A,當(dāng)時(shí)間剛剛大于0ms時(shí)，B相繞組電流在0A以上進(jìn)行波動(dòng)，C相繞組電流在OA以下進(jìn)行波動(dòng)，而A相繞組電流在OA附近上下波動(dòng)，在0到100ms之間，B相繞組電流和C相繞組電流逐漸向0A附近波動(dòng)，直到75ms時(shí)，三相繞組的電流穩(wěn)定。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖4-8電機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線由圖4-8可知，在125ms之前，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩上下波動(dòng)，在75ms時(shí)，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文--3.7451e+0003.5111e+0003.2770e+00d3.0429e+00u2.8088e+0002.5748e+0002.3407e+2002.1066e+00g9.3628e-0017.0221e-0014.6814e-0012.3407e-001A[Wb/m]4.1532e-0023.5600e-0022.9668e-0022.3736e-0025.9395e-0037.5325e-006-5.9245e-003-1.1856e-002-1.7788e-002-2.3720e-002-2.9652e-002-3.5584e-002-4.1517e-002圖4-100.01s時(shí)電機(jī)磁力線分布哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文3.5022e+0003.2833e+0003.0644e+0002.8455g+0002.6267e+0002.4078e+2002,1889e+0008,7555e-0016.5666e-0014,3778e-0012.1889e-0014.3664e-007圖4-110.002s時(shí)電機(jī)磁通密度分布A[Wb/m]4.5703e-0023.9174e-0023.2646e-0022.6118e-0026.5336e-0035.4576e-006-6.5227e-003-1.3051e-002-1.9579e-0O2-2.6107e-002-3.2635e-002-3.9163e-002-4.5692e-002析，得到了永磁同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)、效率、電流、轉(zhuǎn)矩曲線，由曲線可知，當(dāng)永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩角在60°~80°之間，永磁同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率都很高，功率因數(shù)可達(dá)到1,效率可到達(dá)95%以上，具有良好的性能；又分別改變了永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心長(zhǎng)度，每槽導(dǎo)體數(shù)永磁體磁化方向長(zhǎng)度，得到它們對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)重要性能參數(shù)的影響。通出了永磁同步電動(dòng)機(jī)繞組電流和轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的曲線，得出了永磁同步電動(dòng)機(jī)三相繞組電流和轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定的時(shí)間，還求出了不同時(shí)刻的電機(jī)磁通密度和磁力線分布圖，可以更直觀的看到永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)分布。永磁式同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高的特點(diǎn)。和直流電機(jī)相比，它沒(méi)有直流電機(jī)的換向器和電刷等需要更多維護(hù)給應(yīng)用帶來(lái)不便的缺點(diǎn)。相對(duì)異步電動(dòng)機(jī)而言則比較簡(jiǎn)單，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測(cè)、控制性能好，但存在最大轉(zhuǎn)矩受永磁體去磁約束，抗震能力差，高轉(zhuǎn)速受限制，功率較小，成本高和起動(dòng)困難1)詳細(xì)學(xué)習(xí)了永磁同步電動(dòng)機(jī)的原理，永磁同步電動(dòng)機(jī)的基本電磁2)學(xué)習(xí)了永磁同步電動(dòng)機(jī)的本體設(shè)計(jì)方法，和基本電機(jī)參數(shù)的確定，設(shè)計(jì)了一臺(tái)30kW的永磁同步電動(dòng)機(jī)，得到永磁同步電動(dòng)機(jī)了工作特3)通過(guò)Ansoft軟件的Rmxprt模塊對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了性能分析，得到基本性能參數(shù)的曲線，又通過(guò)改變了永磁同步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心長(zhǎng)，每槽導(dǎo)體數(shù)和永磁體磁化方向長(zhǎng)度，分析了這三個(gè)參數(shù)的變化對(duì)性能的影響。通過(guò)Ansoft軟件的Maxwell2D模塊對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了磁場(chǎng)分析，得到了永磁同步電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化的曲線和不同時(shí)刻經(jīng)過(guò)四個(gè)月的努力，論文終于要完成了，大學(xué)四年生活一晃而過(guò)，在在論文的寫(xiě)作過(guò)程遇到很多困難，感謝我的論文指導(dǎo)老師梁艷萍老定期檢查使我受益匪淺，梁老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度更加感染著我。感謝大學(xué)四年最后感謝我的母校哈爾濱理工大學(xué)![1]王鑫，李偉力，程樹(shù)康.永磁同步電動(dòng)機(jī)發(fā)展展望[J].微電[2]湯蘊(yùn)璆，羅應(yīng)立，梁艷萍.電機(jī)學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2008.5:305-306[3]唐任遠(yuǎn).稀土永磁電機(jī)的研究與發(fā)展[J].電氣技術(shù).2002(12):1-6[4]唐任遠(yuǎn).釹鐵硼電機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成果[J].材料導(dǎo)報(bào).2001,15(2):2-6[6]王鐵成，代穎，崔淑梅.電動(dòng)車(chē)用永磁同步電機(jī)研究狀況[J].微[8]朱俊.稀土永磁電機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)重型裝[9]岳明.永磁同步電機(jī)的快速啟動(dòng)方案設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量.2011,34(4):1-3[10]竇滿鋒，劉衛(wèi)國(guó).高效節(jié)能稀土永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].西北工FOREPSAPPLICATIONS.International[J].JournalofAutomotiveTechnology.2011,12(2):2-9[13]黃偉忠，宋春華.永磁交流伺服電機(jī)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)概況[J].微特電[14]王秀和.永磁電機(jī)[M].中國(guó)電力出版社.2010:198-205[15]唐任遠(yuǎn).特種電機(jī)原理及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2011:4-8--永磁同步電機(jī)主要電磁參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究GuangxuZhou,JixiangWang,LanjieRen,TingtingDing摘要：永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)電磁參數(shù)如開(kāi)路負(fù)載的磁通量，d軸電抗Xa和q軸電抗Xg的是非常重要的對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的性能分析及優(yōu)化電磁參數(shù)可以通過(guò)有限元分析計(jì)算。漏磁系數(shù)和電抗參數(shù)隨著氣隙的變化而變化，轉(zhuǎn)子中永磁體的充磁長(zhǎng)度和隔磁磁橋的尺寸已經(jīng)給出。計(jì)算值吻合得很好與實(shí)測(cè)值。有限元分析結(jié)果進(jìn)行綜合與自編的電磁設(shè)計(jì)方案優(yōu)化永磁同步電機(jī)有效率高，壽命長(zhǎng)，體積小，重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)它還有高精度，高功率因數(shù)，和轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的特定。所以現(xiàn)在越來(lái)越多的用在工廠。調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)的主要性能有輸出轉(zhuǎn)矩，功率因數(shù)，和效率，當(dāng)外界施加的條件一定時(shí)，三個(gè)主要的電磁參數(shù)，空載磁通量，根據(jù)式(1),我們可以看到，三個(gè)主要的電磁參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能有明顯的影響。對(duì)于調(diào)速永磁同步電機(jī)，準(zhǔn)確計(jì)算電抗參數(shù)對(duì)于控制算法的實(shí)現(xiàn)是非常重要的，那是必要對(duì)于預(yù)測(cè)永磁同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)參數(shù)。當(dāng)定子結(jié)構(gòu)時(shí)不變的，通過(guò)改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)提高Xaq和Xad的比率能提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和效率。合理的參數(shù)設(shè)計(jì)是永磁同步電動(dòng)機(jī)成功設(shè)計(jì)的核心。對(duì)于中等容量的調(diào)速效率高的永磁同步電動(dòng)機(jī)，例如200kW或者300kW的電機(jī)，為了獲得良好的冷卻效果，電機(jī)里有渠道和軸孔。目前，該渠道和鐵心長(zhǎng)度對(duì)空載漏磁系數(shù)的影響，難以用現(xiàn)有的計(jì)算方法解釋。這讓在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，盲目的選擇空載漏磁系數(shù)。很長(zhǎng)一段時(shí)間在研發(fā)過(guò)程中增加了研發(fā)成本，在設(shè)計(jì)優(yōu)化和性能仿真時(shí)缺乏科學(xué)依據(jù)。這些都影響了永磁同步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。因此對(duì)于中等容量的永磁同步電動(dòng)機(jī)確切的空載漏磁系數(shù)對(duì)于電動(dòng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)比小的電動(dòng)機(jī)是更重要的。由于永磁材料的影響，電抗參數(shù)的計(jì)算方法是不同于永磁同步電機(jī)有無(wú)開(kāi)路和短路狀態(tài)如電勵(lì)磁電機(jī)。永磁材料的激發(fā)是在所有時(shí)間的影響。同時(shí)，不同的磁動(dòng)勢(shì)和磁場(chǎng)飽和電抗參數(shù)是不同的。參數(shù)基于以上原因，傳統(tǒng)的電路的計(jì)算方法是不適合的永磁同步電機(jī)。因此，應(yīng)用有限元方法計(jì)算參數(shù)σo,Xad和Xaqσ0為空載漏磁系數(shù).在本文中的三維電磁場(chǎng)是用來(lái)獲取U形中等容量的永磁同步電機(jī)的精確參數(shù)。通過(guò)對(duì)電磁參數(shù)和結(jié)構(gòu)的變化，詳細(xì)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)曲線可以得到。最后選取三個(gè)主要電磁參數(shù)的，采用自編的電磁設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)在對(duì)永磁同步電機(jī)的計(jì)算的基礎(chǔ)，其變化規(guī)律與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)空載漏磁系數(shù)及其影響因素進(jìn)行了分析，并給出不同結(jié)構(gòu)尺寸的曲線。圖1是U形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。圖2U磁路結(jié)構(gòu)磁橋的電路圖。圖3是磁通密只有基于運(yùn)動(dòng)分析模型的精確分析模型，我們可以得到有效的仿真結(jié)果電磁參數(shù)的計(jì)算過(guò)程。因此，以下是建立1)根據(jù)電機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，建立了電機(jī)的仿真模型。3)保證邊界條件與外部源參數(shù)；4)網(wǎng)格：圖4是σ。=f(δ,hn)漏磁系數(shù)的變化與磁橋的長(zhǎng)度W提出的U形電動(dòng)機(jī)。圖6是空載漏磁系三、結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)電抗參數(shù)的影響當(dāng)直軸電樞電流等于la時(shí)，氣隙基本磁通量φo和有效氣隙磁通可求得，所以Xad為本節(jié)介紹的直軸和交軸電抗Xad,Xag曲線的變化與空氣間隙長(zhǎng)度和永磁體的磁性長(zhǎng)度。圖7和圖8是直軸和交軸電抗Xad,Xaq參數(shù)變化曲線，氣隙長(zhǎng)度δ和U形轉(zhuǎn)子永磁體的磁性長(zhǎng)度的變化。從圖中可以看到hm的合理選擇8是非常重要的B.磁橋?qū)﹄娍沟挠绊憟D9顯示電抗參數(shù)Xaq和Xad隨著磁橋尺寸在該U形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的變化從以上數(shù)據(jù)我們可以看到，當(dāng)橋梁長(zhǎng)度變化從2mm至12mm。U型的直軸電抗約下降約5.8%,當(dāng)橋梁長(zhǎng)度變化從2mm到12mm時(shí)。U型的交軸電抗下降約2.8%。這樣就可以得到橋梁長(zhǎng)度對(duì)電抗參數(shù)的影響。同時(shí)當(dāng)橋?qū)拸?mm到2mm變化時(shí)，直軸電抗上升6.1%,交軸電抗上升8.3%。為了驗(yàn)證有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，電壓積分法[7-9]測(cè)量采用不同類(lèi)型的永磁同步電機(jī)電抗參數(shù)。從比較的結(jié)果表我的有限元分析和測(cè)量的數(shù)據(jù)之間的不同類(lèi)型的永磁同步電機(jī)，可以看出，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值吻合得很通過(guò)U形轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)的三維電磁場(chǎng)分析，得到了空載漏磁系數(shù)和直軸和交軸電抗和轉(zhuǎn)子的尺寸變化規(guī)律。介紹了幾種電磁設(shè)計(jì)策略。當(dāng)設(shè)計(jì)分離磁橋和電抗參數(shù)，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)變化的影響，下列規(guī)則將用于指導(dǎo)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)選擇：1)減少漏磁系數(shù)盡可能低，如在轉(zhuǎn)子的終端采用不銹鋼板。2)設(shè)計(jì)合理的空載電勢(shì)提高失速轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力，讓電機(jī)具有高功率因數(shù)。3)增加交Xag/Xad比值(顯著比)使磁阻提高功率因數(shù)的最佳使用。4)在制造工藝和轉(zhuǎn)子硅鋼片機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn)，根據(jù)下面的值在轉(zhuǎn)子橋的尺寸：寬度b=1.15～1.75mm,長(zhǎng)度w≥5mm。場(chǎng)路耦合方法的關(guān)鍵是計(jì)算的轉(zhuǎn)矩-速度曲線，在泵的負(fù)載。第一，三個(gè)電磁參數(shù)的變化規(guī)律，通過(guò)三維有限元計(jì)算得到的，然后其他的操作特300kW電機(jī)轉(zhuǎn)子。圖13測(cè)試效率和功率的結(jié)果。在永磁同步電動(dòng)機(jī)的空載漏磁系數(shù)的計(jì)算的基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)抗參數(shù)由Ansoft軟件計(jì)算。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。這表明該方法可用于指導(dǎo)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)選擇。在上述分析的基礎(chǔ)上，給出了電抗參數(shù)的隨永磁同步電動(dòng)機(jī)的氣隙長(zhǎng)度和永磁體的磁性長(zhǎng)度的變化規(guī)律。最后，給出了調(diào)速效率高的永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造原型。對(duì)整個(gè)體系包括永磁同步外文資料(附原文)GuangxuZhou,JixiangWang,LanjieRen,TingtingDingoptimizationdesignofthemotor.Basedonthenumericalanoptimizemotorstructure.isconfirmed,threemaineimportantinfluenceonthemotoroperationperformance.TheelectromagneticpowerformulaofinterioradjustablespeedPMSM:algorithmandisnecessarytopredictsteadystateandtransiprolongedthecourseofsimulation.ThisinfluencestheapplicationofPMSoptimaldesignofmotorthansmallmotor.calculatingmethodisdifferentformotherACmachines.ForPMSMtherearenodifferentmagneticmotiveforceandfieldmaterialintoaccount.fitforthePMSM.SothefiniteelemeparametersareintegratedwiththesprogramtooptimizetheprototypemotoranddesigningandapplyingofPMSM.thesolvedmagneticdensityofPMSM.Fig.1CrosssectionofMulti-segmentUformrotorstructureFig.2Uformcircuitstructureseparatemagneticbridgediagramexactanalysismodelofmotoranalysi4)Mesh;5)SettingtheresolveparametFig.3SolvedmagneticfluxdensityofPMSMδ(δ(mm)h=-20mm22Fig4UformG=f(δ,h)curveleakageleakagecoefficiency-(mm)b(mm)III.INFLUENCEOFSTRUCTUREDIMENSIONONREACTANCEPARAMETERSAsfortheXad,theairgapfundamentalflux。andtheeffectiveair