【正文】 同步電動機(jī)的空載氣隙磁密波形可近似簡化為圖35所示的矩形波[15]。 為經(jīng)磁路計算所得的電動機(jī)每對極主磁路的總磁位差（A），其值為 （329）式中 、—分別為電動機(jī)每對極的氣隙、定子齒、定子軛、轉(zhuǎn)子齒、轉(zhuǎn)子軛等部位的磁位差（A）?？紤]交軸磁路飽和時需迭代求解，其步驟在迭代計算部分中具體闡述。3．6．1主要尺寸和氣隙長度的選擇異步起動永磁同步電動機(jī)的主要尺寸與普通電動機(jī)的主要尺寸一樣，包括定子沖片內(nèi)徑和電樞計算長度。一般來說，如無其它限制，電動機(jī)的主要尺寸比應(yīng)選小一點(diǎn)，以便于在轉(zhuǎn)子內(nèi)部放置更多的永磁材料。這主要是從兩方面考慮：一是將導(dǎo)致永磁體生產(chǎn)的廢品率上升，永磁體成本提高，且使用磁體不易運(yùn)輸和裝配；二是永磁體太薄將使其易于退磁。3．6．3電樞繞組設(shè)計 異步起動永磁同步電動機(jī)的繞組可采用與普通交流電動機(jī)一樣的三相繞組。迭代算法是用計算機(jī)解決問題的一種基本方法。在什么時候結(jié)束迭代過程？這是編寫迭代程序必須考慮的問題。外磁路的有關(guān)各參數(shù)可表示為 （336）式中 —主磁導(dǎo)標(biāo)么值； —漏磁導(dǎo)標(biāo)么值； —合成磁導(dǎo)標(biāo)么值； —空載漏磁系數(shù)。 本設(shè)計中的計算由計算機(jī)程序完成， 其中運(yùn)用的C語言語句如下：printf(請輸入bm0的估計值(\~10\))。 } else {printf(經(jīng)迭代,bm0=%f\n,bm0)。 scanf(%f,amp。}} /*根據(jù)輸入的在曲線中查找Xaq*/for(i=0。圖311某電動機(jī)相電流隨時間變化曲線在感應(yīng)電動機(jī)起動的瞬間，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，與變壓器二次側(cè)短路的情況相似，定子與轉(zhuǎn)子之間無電的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系。但轉(zhuǎn)子槽形尺寸足夠大時，也可采用圓底槽。 一方面，討論與功率因數(shù)的關(guān)系。綜上，每槽導(dǎo)體數(shù)制約著電動機(jī)特性，對電動機(jī)性能的影響很大。這里主要討論C程序的優(yōu)化。 /*以一維數(shù)組形式給出磁化曲線*/int i,j。 /*返回差值計算后的值*/}main() {……Bt1=Bdelt*t1*Lef/bt1/KFe/L1。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和敬業(yè)精神也給我留下了深刻的印象，將激勵我在將來的學(xué)習(xí)生活中不畏艱難、勇于進(jìn)取。致 謝 一學(xué)期的艱苦設(shè)計中，我得到了指導(dǎo)老師和同學(xué)們的大力幫助，深表感謝。y=x+。由于并沒有給出曲線事實(shí)上的形狀，所以需要認(rèn)為曲線上的每一小段都為線性曲線，并使用差值法找到實(shí)際自變量對應(yīng)的因變量值。對程序進(jìn)行優(yōu)化，通常是指優(yōu)化程序代碼或程序執(zhí)行速度。這一電流產(chǎn)生抵消定子磁場的磁通，定子為了維持與當(dāng)時電源電壓相適應(yīng)的原有磁通，就自動增加電流，導(dǎo)致起動電流過大。每槽導(dǎo)體數(shù)是電機(jī)設(shè)計的一個重要參數(shù)，它直接與每相繞組串聯(lián)匝數(shù)、槽滿率、電機(jī)工作特性以及起動特性相關(guān)。第4章 不同設(shè)計方法的比較 本設(shè)計采用了平底槽和梨形槽兩種轉(zhuǎn)子槽形，下面就采用兩種不同方法的設(shè)計就功率因數(shù)和效率兩個工作性能參數(shù)進(jìn)行討論。由于其過程比較復(fù)雜且與前述兩個迭代過程在原理上比較相似，在論文正文中不再贅述，具體計算和迭代過程可見計算書。} else continue。6）代入（312）求出交軸電流分量；7）比較和，重復(fù)進(jìn)行步驟2）到步驟6）。if(Mi_b_mb_m0_) /*當(dāng)誤差大于1%時*/{b_m0=bm0。6）主磁導(dǎo) （343）7）主磁導(dǎo)標(biāo)么值 （344）8）外磁路總磁導(dǎo)標(biāo)么值 （345）式中 —空載漏磁系數(shù)。在標(biāo)么值表示情況下，退磁曲線可用解析式表達(dá)。迭代關(guān)系式的建立是解決迭代問題的關(guān)鍵，通?？梢允褂眠f推或倒推的方法來完成。迭代法又分為精確迭代和近似迭代。計算結(jié)果表明，永磁體尺寸越大，越小。因?yàn)槭菦Q定的一個重要因素，而又影響電動機(jī)的許多性能。此時選擇電動機(jī)主要尺寸的自由度要比前兩種情況大得多。本設(shè)計中取=1，=。3．5．2交、直軸電樞反應(yīng)電抗對于一臺內(nèi)置式永磁同步電動機(jī)的電磁場進(jìn)行數(shù)值計算不難發(fā)現(xiàn)：，；。本設(shè)計采取徑向式結(jié)構(gòu)。圖35永磁同步電動機(jī)空載氣隙磁密波形1氣隙磁密 2基波 3三次諧波 4五次諧波圖34為永磁同步電動機(jī)實(shí)測氣隙磁密波形（不涉及定子槽開口時）。永磁同步電動機(jī)在某負(fù)載下運(yùn)行時，從相量圖中可求出其氣隙基波合成電動勢（V） （318）氣隙合成磁通（Wb） （319）其中 —電源頻率（Hz）； —繞組因數(shù)； N—定子繞組每相串聯(lián)匝數(shù)；—?dú)庀洞艌龅牟ㄐ蜗禂?shù)。同時也可看到，在低功率運(yùn)行時電動機(jī)的效率和功率因數(shù)是很低的。 （a） （b）圖33是永磁同步電動機(jī)的矩角特性曲線。 由電壓方程可以畫出永磁同步電動機(jī)不同情況下穩(wěn)定運(yùn)行時的典型相量圖，如下圖所示。在某些場合，甚至實(shí)現(xiàn)了100000∶1的調(diào)速范圍和小于1～2％的低速轉(zhuǎn)矩波動。有些并聯(lián)供磁的電機(jī)，磁負(fù)荷甚至可高達(dá)1特斯拉以上。這是船舶驅(qū)動技術(shù)的又一發(fā)展，國外自上世紀(jì)九十年代已成功用于豪華郵輪、專用油輪等[7]。但是，因?yàn)樗嬖谑Р絾栴}，所以它不適合用于重載下運(yùn)行。三相正弦波電壓在定子三相繞組中產(chǎn)生對稱三相正弦波電流，并在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。電樞繞組既有采用集中整距繞組的，也有采用分布短距繞組和非常規(guī)繞組的。鐵心的冷卻方式采用水冷或者風(fēng)冷，本設(shè)計采用風(fēng)冷方式，由固定在轉(zhuǎn)子軸上的風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)，所實(shí)現(xiàn)的冷卻較為可靠。通過改變調(diào)速裝置的能量消耗，調(diào)節(jié)輸出功率以調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。在要求寬范圍調(diào)速的場合多用直流電動機(jī)[4]。電動機(jī)能提供的功率范圍很大，從毫瓦級到萬千瓦級。由于混合動力汽車是介于內(nèi)燃機(jī)汽車和電動汽車之間的一種形式，成本比電動汽車要低得多(見表3)，雖然比發(fā)動機(jī)汽車還是高，但技術(shù)上比電動汽車要容易實(shí)現(xiàn)得多。各大公司都已建立了電動汽車批量生產(chǎn)的總裝配生產(chǎn)線。1999年，在日本東京國際車展上，展出的燃料電池汽車有豐田公司功率為75kW的燃料電池汽車；奔馳公司A級燃料電池汽車，車內(nèi)空間與內(nèi)燃機(jī)車型相同。要想發(fā)展電動汽車必須在技術(shù)上解決比能量、比功率、壽命、成本以及研發(fā)經(jīng)費(fèi)等各種難題。典型的例子如美國，1993年9月，美國政府提出了10年完成的“新一代汽車合作計劃”(PNGV)，由政府牽頭，組織幾十個公司和機(jī)構(gòu)，完成提高燃料經(jīng)濟(jì)性和開發(fā)電動汽車的規(guī)定目標(biāo)。燃料電池，尤其是以氫為原料的質(zhì)子交換膜燃科電池(PEMFC)，成了電動汽車發(fā)展的希望[2]。豐田公司最新一輪燃料電池汽車FCHV—4，輸出功率為90kW，最高時速150km，續(xù)駛里程250km。圖11 氫燃料電池車基本工作原理2）混合動力汽車 混合動力汽車也稱為復(fù)合動力汽車(Hybrid Vehicle)。在并聯(lián)形式中，電動機(jī)與蓄電池都控制在最小范圍內(nèi)，有利于控制成本和質(zhì)量；而混聯(lián)的形式。圖13感應(yīng)電動機(jī)磁感線分布示意圖圖14感應(yīng)電動機(jī)繞組模型各種電動機(jī)中應(yīng)用最廣的是交流異步電動機(jī)（又稱感應(yīng)電動機(jī)）。電動機(jī)在規(guī)定工作制式（連續(xù)式、短時運(yùn)行制、斷續(xù)周期運(yùn)行制）下所能承擔(dān)而不至引起電機(jī)過熱的最大輸出機(jī)械功率稱為它的額定功率，使用時需注意銘牌上的規(guī)定。它使用存儲在電池中的電來發(fā)動。2．1永磁同步電機(jī)分類永磁同步電機(jī)分類方法主要有：l 按工作主磁場方向分為：徑向磁場式、軸向磁場式；l 按電樞繞組位置可分為：內(nèi)轉(zhuǎn)子式（常規(guī)式）、外轉(zhuǎn)子式；l 按轉(zhuǎn)子上有無啟動繞組可分為：無起動繞組電動機(jī)（用于變頻器供電場合，利用頻率的逐步升高啟動，并隨頻率的改變而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，常稱為調(diào)速永磁同步電動機(jī)）、有起動繞組電動機(jī)（既可用于調(diào)速運(yùn)行又可在某一頻率和電壓下利用起動繞組所產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩起動，常稱為異步起動永磁同步電動機(jī)）；l 按供電電流可分為：矩形波永磁同步電動機(jī)、正弦波永磁同步電動機(jī)（簡稱永磁同步電動機(jī)）。定子結(jié)構(gòu)與異步電動機(jī)類似。當(dāng)外加負(fù)載轉(zhuǎn)矩以后，轉(zhuǎn)子磁場軸線將落后定子磁場軸線一個θ功率角，負(fù)載愈大，θ也愈大，直到一個極限角度θm，電動機(jī)失步為止。 (2) 可滿足某些工業(yè)應(yīng)用需大的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的動態(tài)需求 　　常規(guī)異步電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)都有限，為達(dá)要求，需選擇更大容量的異步電動機(jī)，而到了正常運(yùn)行狀態(tài)，異步電動機(jī)則又處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，效率和功率因數(shù)均較低。如某安裝于轎廂和井壁間隙的永磁同步電動機(jī)，轉(zhuǎn)子采用60極結(jié)構(gòu)，顯著縮短了定子線圈端部長度，實(shí)現(xiàn)無機(jī)房電梯。橫向永磁電機(jī)我國目前還處于實(shí)驗(yàn)研究階段。 　　此外機(jī)械加工設(shè)備的更新，需要各種永磁同步電動機(jī)。實(shí)際值由永磁體所產(chǎn)生的空載氣隙磁通算出比較與，若前者大于后者，則電動機(jī)運(yùn)行于去磁工作狀態(tài)，反之將運(yùn)行于增磁工作狀態(tài)。圖（b）為本同步電動機(jī)的“（輸出轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩）轉(zhuǎn)矩角曲線”[11]。這是因?yàn)殡妱訖C(jī)溫度和負(fù)載的變化導(dǎo)致電動機(jī)中永磁體體工作點(diǎn)改變，定子齒、軛部磁密也隨之變化，從而影響到電動機(jī)的鐵耗。3．3．3．4雜散損耗 永磁同步電動機(jī)雜散損耗目前沒有還沒有一個準(zhǔn)確實(shí)用的計算公式，一般取根據(jù)具體情況和經(jīng)驗(yàn)取定。圖36永磁同步電動機(jī)空載氣隙磁密近似波形圖