【正文】 （a為凸極式，b為隱極式）1）凸極式：由上圖可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子有明顯的突出的磁極，氣隙分布不均勻。（6）額定功率因素額定功率因素是額定運(yùn)行時(shí)定子繞組側(cè)的功率因素。這時(shí)氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)與電樞磁動(dòng)勢(shì)共同建立的。 　同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式和向量圖當(dāng)采用發(fā)電機(jī)的正方向慣例來(lái)表達(dá)同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式和相量圖時(shí)， ＞，＜0。所以，對(duì)于電動(dòng)機(jī)重新定義θ為超前于的角度，從而電磁功率為正值，表示電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率。其中，的那條曲線對(duì)應(yīng)于同步調(diào)相機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。因此，無(wú)需對(duì)定子電流進(jìn)行解耦，免去矢量變換的復(fù)雜計(jì)算，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。縱軸及橫軸（d、q）坐標(biāo)：坐標(biāo)軸以給定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。再如，異步電機(jī)在正常情況下轉(zhuǎn)子方面是對(duì)稱的，因此，在分析其定子方面不對(duì)稱的運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，則利用坐標(biāo)系統(tǒng)α、β、0或1,2,0就比較方便。整流電路這一部分采用了單相橋式整流模塊，這樣可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。在給出系統(tǒng)框圖后，應(yīng)撰寫(xiě)不少于兩張紙，用來(lái)解釋框圖中各個(gè)部分的功能與作用。需要提高分辨率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號(hào)進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。額定數(shù)據(jù)額定電壓: UN(V)，同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，加在電機(jī)定子繞組上的電壓；額定電流：IN(A),同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，加在電機(jī)定子繞組上的線電流；額定功率:對(duì)功率較小的電機(jī)，可用這個(gè)公式——為定子內(nèi)徑，單位m。槽滿率太高了嵌線容易引起絕緣損傷。 最后，根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果可以算出所用的鐵才以及鐵耗并由此算出所設(shè)計(jì)的電機(jī)的效率，看看是否符合課題的要求。所以在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，一定要根據(jù)需要，設(shè)計(jì)出一個(gè)既省材料有能提高效率的方法。綜合命令：刪除、分解、中斷、取消、恢復(fù)。二、尺寸標(biāo)注： 1) 概述：尺寸標(biāo)注基礎(chǔ)、尺寸標(biāo)注命令、尺寸標(biāo)注變量。不僅要從畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)鞏固專業(yè)知識(shí)，還要在這種基礎(chǔ)上得到擴(kuò)充，因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)在符合要求的前提上自由發(fā)揮自己的才能，得出自己獨(dú)特的感想。這次電機(jī)設(shè)計(jì)得出來(lái)了三個(gè)方案，因?yàn)橐郧皼](méi)有這么詳細(xì)的計(jì)算這些復(fù)雜的程序，所以第一遍手算花了很長(zhǎng)時(shí)間。在此，對(duì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)致以我最誠(chéng)摯的感謝。不僅發(fā)現(xiàn)自己專業(yè)學(xué)得不好，還發(fā)現(xiàn)自己做事很浮躁，總想一步登天。在設(shè)計(jì)初期階段，反復(fù)的手算枯燥而乏味,.一度讓我覺(jué)得望不到頭。 第八章 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中必不可少的一步，也是學(xué)生即將完成學(xué)業(yè)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在學(xué)生從校園走向社會(huì)工作起到很好的承前啟后的作用。線型管理器：線型類(lèi)型加載、線型比例、線型刪除、設(shè)為當(dāng)前線型。填充圖元命令：點(diǎn)、圓環(huán)、填充直線、填充多邊形。方案三是在方案一得基礎(chǔ)上增加氣隙磁密而得出的，可知增加氣隙磁密可以減小鐵芯的長(zhǎng)度在選取同樣電樞線規(guī)的情況下可以可以節(jié)省銅和鐵材料，但是方案三的效率要比方案一得小，由表格2可知增加材料消耗可以減小勵(lì)磁損耗以及機(jī)械損耗齒部額部鐵耗從而使得電機(jī)的效率升高，由此可知電機(jī)效率的提高時(shí)一增加消耗材料為代價(jià)的。由于前面已近選取了合適的，這樣就可以順利的算出每極磁通，在選取了氣隙磁密后就可以得出鐵心長(zhǎng)度了。槽滿率的計(jì)算：選取繞組并聯(lián)支路數(shù)（取1或者2）估算每槽導(dǎo)體所占面積：選擇每槽導(dǎo)體數(shù)：（選取一個(gè)整數(shù)）估算每根導(dǎo)體的截面積：選取線規(guī)與每根導(dǎo)線并繞根數(shù)驗(yàn)證電樞繞組電密：計(jì)算每槽導(dǎo)線實(shí)際所占面積：驗(yàn)證槽滿率：（=~）（注：與為初選線規(guī)時(shí)的參數(shù)，可以選取800900之間的數(shù)值）定子槽在符合規(guī)定的范圍內(nèi)因該選取足夠大的截面積，這樣可以使每槽所有導(dǎo)體能比較容易地嵌進(jìn)去。但是氣隙不能選取的過(guò)小，否則不僅會(huì)影響機(jī)器的可靠性，還會(huì)使諧波磁場(chǎng)及諧波電抗增大，導(dǎo)致啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩減小，諧波轉(zhuǎn)矩和附加損耗增加，進(jìn)而造成較高溫升和較大噪聲。第四章 電機(jī)設(shè)計(jì)基本方法1． 確定主要尺寸的步驟：① 根據(jù)電機(jī)要求確定電機(jī)槽的參數(shù)；② 根據(jù)要求選定電樞繞組線規(guī)并算出電機(jī)鐵芯長(zhǎng)度；③ 根據(jù)點(diǎn)數(shù)繞組線規(guī)及鐵芯長(zhǎng)度算出點(diǎn)數(shù)繞組耗材以及銅耗；④ 選定勵(lì)磁繞組線規(guī)使之符合要求并計(jì)算出勵(lì)磁繞組耗材和銅耗；⑤ 根據(jù)電機(jī)的參數(shù)算出電機(jī)電樞齒電樞軛耗材及鐵耗；⑥ 算出電機(jī)總的損耗，并求出電機(jī)的效率，檢查效率是否符合要求；⑦ 由于本次設(shè)計(jì)給出了對(duì)應(yīng)于特定功率電機(jī)的電機(jī)內(nèi)徑，外徑。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。它將IGBT作為功率開(kāi)關(guān)元件，不僅把功率開(kāi)關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成到一起，而且還將過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路包含在里面，具有開(kāi)關(guān)速度快，低功耗，不易擊穿，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。以電流為例可得： 反變換為 由于存在復(fù)數(shù)這種分量有時(shí)稱為復(fù)數(shù)變量，其坐標(biāo)軸線與定子沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。同樣，同一方法在某些情況下應(yīng)用起來(lái)很容易得出結(jié)果，而在另一些情況下應(yīng)用時(shí)就較為復(fù)雜。同步電動(dòng)機(jī)的控制離不開(kāi)坐標(biāo)變換，下面就對(duì)同步電機(jī)的坐標(biāo)變化進(jìn)行分析。矢量控制算法已被廣泛地應(yīng)用在siemens，AB，GE，F(xiàn)uji等國(guó)際化大公司變頻器上。 改變勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，這是同步電動(dòng)機(jī)最寶貴的優(yōu)點(diǎn)。“正?！眲?lì)磁時(shí)，電動(dòng)機(jī)的=1，電樞電流全部為有功電流，其數(shù)量最?。划?dāng)“欠磁”時(shí)，＜，為保證氣隙磁通值金絲不變，除有功電流外，還要出現(xiàn)起增磁作用的滯后的無(wú)功電流分量（從發(fā)電機(jī)慣例看，仍為超前的無(wú)功電流）。端電壓假設(shè)為外施電壓，為此電壓所產(chǎn)生的輸入電流（與發(fā)電機(jī)的正方向相反），為反電動(dòng)勢(shì)。電樞磁動(dòng)勢(shì)作用在q軸（交軸）上叫做交軸電樞反應(yīng)，電樞磁動(dòng)勢(shì)作用在d軸（直軸）上叫做直軸電樞反應(yīng)。第二章 同步電機(jī)的工作特性 和異步電機(jī)一樣，同步電機(jī)也主要是由定子、轉(zhuǎn)子這兩部分構(gòu)成。同步電機(jī)的額定值：（1）額定容量額定容量是指在銘牌規(guī)定運(yùn)動(dòng)條件下電機(jī)線端的視在功率，一般以為單位。在定子上有安裝有三相交流繞組，通入三相交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子上安裝有勵(lì)磁繞組，通入直流電流后，能產(chǎn)生磁場(chǎng)。隨著這幾年對(duì)環(huán)境保護(hù)的提高以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，水輪發(fā)電機(jī)也越來(lái)越多的被應(yīng)用在發(fā)電行業(yè)中。凸極式轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度較差，只適合于轉(zhuǎn)速低，離心力小的場(chǎng)合（一般在1000r/min及以下）。當(dāng)在同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子中（勵(lì)磁繞組）通入直流勵(lì)磁電流就能形成一個(gè)磁極固定的磁場(chǎng)這就是主磁極磁場(chǎng)。因此，我國(guó)的同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速只有3000r/min,1500r/min,1000r/min,（根據(jù)P的取值不同）依次類(lèi)推這幾種規(guī)格。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電樞繞組之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得靜止的電樞繞組切割磁場(chǎng)，從而在電樞繞組中形成交流電動(dòng)勢(shì)。因此，必須全面照顧，最后得到一個(gè)既省材又提高性能的綜合方案。與各種形式的能量相比，電能具有許多明顯的優(yōu)越性，電能能大量生產(chǎn)，集中管理，遠(yuǎn)距離傳輸和自動(dòng)控制。電機(jī)設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要考慮的因素、確定的尺寸和數(shù)據(jù)很多。因此，必須全面地、綜合地看問(wèn)題，并能因地制宜，針對(duì)具體情況采取不同的解決方法。隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)電能的需求在急劇上升，電能將會(huì)成為人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的動(dòng)力。此外，對(duì)三相同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題也做了分析和探討。交流電動(dòng)勢(shì)的頻率f與極對(duì)數(shù)p和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n滿足的關(guān)系并且保持嚴(yán)格不變。同步電機(jī)按用途分：有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和調(diào)相機(jī)；按放置方式來(lái)分有立式和臥式；按結(jié)構(gòu)分有隱級(jí)式和凸級(jí)式；還有按通風(fēng)方式來(lái)分的有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式；按發(fā)電機(jī)的原動(dòng)力來(lái)分，有汽輪電機(jī)、水輪電機(jī)和其他原動(dòng)力的發(fā)電機(jī)；按冷卻方式分又有空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻和混合冷卻。當(dāng)同步機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件是主磁極時(shí)，我們稱這種結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)。由于同步電機(jī)大多數(shù)轉(zhuǎn)速較低，所以，同步機(jī)基本上為凸極式結(jié)構(gòu)。而同步電動(dòng)機(jī)由于不能自行啟動(dòng)，所以在小功率電機(jī)中未能得到廣泛的使用，但是同步機(jī)具有許多直流機(jī)和異步機(jī)沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，如：高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，運(yùn)行穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，所以同步電機(jī)必然會(huì)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中來(lái)。下面就詳細(xì)的介紹同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子并附原理圖定子：同步電機(jī)的定子也就是同步電機(jī)的電樞，是由定子鐵芯、電樞繞組（三相）、端蓋和機(jī)座等部件所構(gòu)成。（2）額定功率額定功率是指發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)出線端輸出的有功功率，或指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的有效機(jī)械功率，一般以KW或MW為單位。定子和轉(zhuǎn)子之間是空氣隙（氣隙）。但是一般情況下電樞磁動(dòng)勢(shì)既不作用在直軸上也不作用在交軸上。這樣由滯后一個(gè)鈍角變?yōu)槌耙粋€(gè)銳角，從而使，輸入電功率mUI，以及電磁功率均變?yōu)檎?。?dāng)“過(guò)勵(lì)”時(shí)，＞，電樞電流中將包含一個(gè)超前的無(wú)功電流分量，起去磁作用。因?yàn)殡娋W(wǎng)上的主要負(fù)載是從電網(wǎng)吸取滯后的無(wú)功電流的變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、以及其他感性負(fù)載，而同步電動(dòng)機(jī)在過(guò)勵(lì)的情況下卻能從電網(wǎng)吸取超前的無(wú)功電流，這樣就可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。1.、坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸在空間并且以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。因此研究者應(yīng)該掌握各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，并善于根據(jù)具體條件及問(wèn)題的性質(zhì)加以利用。2分量與α、β分量及d、q分量間的關(guān)系式為： 坐標(biāo)系統(tǒng)在此坐標(biāo)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為：同樣的以電流為例可得： 反變換為： 分量與d、q分量間的關(guān)系為：F、B、0坐標(biāo)系統(tǒng)此系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為： 以電流為例得到：反變換為：F、B分量與d、q分量間的關(guān)系式為：坐標(biāo)系統(tǒng)此坐標(biāo)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為：以電流為例得出： 這也是一種復(fù)數(shù)變量，但其坐標(biāo)軸線則是以同步恒速旋轉(zhuǎn)的。注意：編碼器部分人講述增量式編碼器，部分人講述絕對(duì)式編碼器。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。而機(jī)座中心高可由電機(jī)外徑查處所以對(duì)這一部分不加詳細(xì)敘述。 定子內(nèi)經(jīng)、軸的直徑和軸承間的轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度基本決定了氣隙的數(shù)值。在采用圓導(dǎo)線的半閉口槽中，用槽滿率來(lái)表示槽內(nèi)導(dǎo)線的填充程度。電樞繞組Z（每槽并聯(lián)導(dǎo)體數(shù)）前面已經(jīng)算出，線規(guī)和鐵心長(zhǎng)度也已經(jīng)算出，那么每相點(diǎn)數(shù)繞組的耗材以及電阻等參數(shù)也可以順利算出。對(duì)比方案二和方案三，方案三是在方案二的基礎(chǔ)上減少槽滿率而得出的，由于槽滿率的下降，造成了電樞繞組匝數(shù)的減少，從而可以減小電樞然組的電阻最后可以減小電樞銅耗，最終是效率升高，可見(jiàn)隨著耗材的增加不一定會(huì)增加電機(jī)的效率