【正文】 中 Rh 為端環(huán)高； Rb 為 端環(huán)厚 ； B? 、 R? 為 導條 、端環(huán) 電阻率，見表 3— 2 3A l 2 B B R R2. 7 ( 2 ) 10 kg 1. 89 kgm Q A L A D?? ? ? ? 20 e f d px 4 ( ) 0 . 4 1 9 4f L N KC p???? s 1 U 1 U 1 L 1 L 1 ? ? ?? ? ? 式中 U1K 、 L1K 為 槽上、下部節(jié)距漏抗系數(shù)，由于 1?? 所以 U1 L1 1KK?? 0 1 s 1U10 1 0 1 12 0 .4 0 7hhb b b? ? ? ?? L1? 的計算詳見附錄 A 1 s 1s 1 x2e f d p 12 0 .1 7 9m p LXCL K Q?? ? ? 1d 1 x22d p s t 0 . 2 9 0msXCK K K???? ?? ? ? EyE 1 x2e f d p0 . 6 40 . 4 7 ( ) 0 . 1 1 5LXCLK ??? ? ? sks k d 110 .5 0 .1 2 1tXXt? ? ? 哈爾濱理工大學學士學位論文 25 1 s 1 d 1 E 1 s k+ + 8X X X X X? ? ? ? 2 2 2 U L? ? ?? ? ? 式中 01U2 01 ? ?? 2L? 的計算詳見附錄 A s2s2e f 22 0 .2 2 1 2Xm p LXCLQ? ? ? 1d 2 x2δ st 0 .2 4 5mRXCkk?? ?? ? ? 式 中222()12PQR ??? B 2 RE 2 xef0 .7 5 7 ( ) 0 .0 6 2 61 .1 3 2L L DXCLP += = W 2 s 2 d2 E 2 X X X? ? ? ? ? ad f1 k?? qaqf kk k?? 0dadd 4 .1 3 4EEX I??? 式 中 Nd 2II ?； dad 5 NIF m k p?； ada 0 M cFf hH?? ?； namN nλ (1 )λ 1fb??? ? δ N m N m N σ mr[ (1 ) λ ]b b A B? ? ? ?； d dp 4E fk N k?? d a d 1 X X? ? ? ? 哈爾濱理工大學學士學位論文 26 交軸磁化曲線 aq?可在 δ0 Φ Φ間取值 aqF? 以aq?代替 75 項中的 0δ? ，計算 75～ 85 項，所得的 F? 即為交軸電樞磁動勢 aqF? 表 3—3 q aqIX? 曲線 3aq 10??? ,Wb aqF? ,A qI ,A aqE ,V aqX ,? 3aq 10??? ,Wb aqF? ,A qI ,A aqE ,V aqX ,? aqq aq pFI m K K N?? aqaq 00δEE??? aqaq qEX I? 給定 113 項中不同的 aq? ，重復第 113～ 117 項，即可 得到 q aqIX? 曲 線，見表 3—3 工作特性計算 fw 110WP ? ?? q ?? aq ?? 哈爾濱理工大學學士學位論文 27 q ?? 21 0 N q 1 1 N2d q 1 [ ( s in c o s )+mp E U X R R UX X R ??? ? ? 2N d q0. 5 sin 2 ] 16 94 6. 5 WU X X ???（ ） 1 N q 0 Nd 2d q 1s in ( c o s ) 1 5 . 1 6 A+R U X E UI X X R????? d N 1 0 Nq 2d q 1s in ( c o s ) 2 1 . 4 7 A+X U R E UI X X R???? 0 0 00 0 02 1 . 4 7 2 1 . 4 5 1 0 0 0 . 0 9 3 12 1 . 4 7? ?? ? ? ? 合 格 c os c os 4? ?? ? ? ??? dqarctanII? ? 221 d q+ = 2 6 .2 8 3 AI I I? 2c u 1 1 4 2 8 .9 8 Wp m I R?? dp 0 .0 1 4 2 2 4 W b4 .4 4EfN k k???? ? ? 220 d a d q q( ) + ( ) V 2 1 1 . 0 . 7 9 VE E I X I X? ? ? ? d i 1 e f 0 .6 2 5 TB L?? ????? 1 e ft 1 d dt 1 F e 1 1 .3 4 9 6 5 TtLBB b K L??? t1d 6 W kgP ? j1 d 1 F e j1= 1 .5 7 2 2 3 T2B L K hdF = j1d 75 6 W kgP = 哈爾濱理工大學學士學位論文 28 F e 1 t 1 d t 1 2 j1 d j1( + ) 4 1 6 .4 9 WP k P V k P V?? 221s S N NN2 6 . 2 8 3( ) ( ) 0 . 0 2 1 5 0 0 0 3 1 4 . 7 4 W2 5 . 6 6IP P PI ?? ? ? ? ? C u F e f w s+ + + 127 P P P P? ? ? 表 3— 4 永磁同步電動機的工作特性 ? ,176。當 1/2nn? ，即? 時， 1(1 2 )sn? 為正值，這意味著這一對旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與 1n 相同，作為次級繞組的定子受到 1n 方向的異步轉(zhuǎn)矩；但定子不動，故轉(zhuǎn)子受到一個與 1n 方向相反的轉(zhuǎn)矩， b 0T? 。 為清晰起見，先不考慮永磁體的作用，就把三項永磁同步電動機看成一臺轉(zhuǎn)子磁路不對稱的三相感應電動機。 哈爾濱理工大學學士學位論文 11 圖 2— 6 常用的隔磁措施 1— 轉(zhuǎn)子鐵心； 2— 軸； 3— 永磁體； 4— 隔磁磁橋； 工作原理 異步起動永磁同步 電動機靜止時，定子三相繞組上施加三相對稱電壓，產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場，定子旋轉(zhuǎn)磁場相對轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)長生多相對稱電流，進而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場。尤其當電機的極數(shù)較多、徑向式結構不能提供足夠的每極磁通時，這種結構的優(yōu)勢便顯得更為突出。 這類結構的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間有鐵磁物質(zhì)制成的極靴中可以放置鑄鋁籠或銅條籠，起阻尼或起動作用，動、穩(wěn)態(tài)性能好，廣泛用于要求有異步起動能力或動態(tài)性能高的永磁同步電動機。 這種結構中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上，永磁體提供磁通的方向為徑向，且永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間一般僅套以起保護作用的非磁性圓筒，或在永磁磁極表面包以無緯玻璃絲帶作保護層。 轉(zhuǎn)子結構 按照轉(zhuǎn)子是否有起動籠，可將轉(zhuǎn)子結構分為實心永磁體轉(zhuǎn)子和籠型永磁體轉(zhuǎn)子。一般的 釹鐵硼 永磁材料在高溫下使用時，其退磁曲線的下半部分要產(chǎn)生彎曲，為此使用普通 釹鐵硼 永磁材料時，一定要校核永磁體的最大去磁工作點，以增強其可靠性 [10]。由于釹在稀土中的含量是釤的十幾倍，資源豐富，鐵、硼的價格便宜，又不含戰(zhàn)略物資鈷，因此釹鐵硼永磁的價格比稀土鈷永磁便宜哈爾濱理工大學學士學位論文 7 得多，問世以來，在工業(yè)和民用的永磁電機中迅速得到推廣和應用。稀土鈷永磁的退磁曲線基本上是一條直線，回復線基本上與退磁曲線重合，抗去磁能力強。 Ansoft 的 異步起動 永磁同步電機設計軟件 進行計算和仿真，并通過輸入要求指標數(shù)據(jù)，計算并顯示電機設計的參數(shù)結果。 對稱邊界條件包括奇對稱和偶對稱兩大類。 在電磁場問題求解中，有各種各樣的邊界條件，結合 Maxwell 3D/2D,歸結起來可概括為 6 類。邊界條件和初始條件合稱為定解條件。目前已開發(fā)出直徑幾毫米以下的超小型電動機用作醫(yī)療微型機器、眼球手術用機器人手臂或管道檢查用機器人等場合的驅(qū)動源。德國西門子公司于 1986年研制 1095kW 、 230r/min 的六相永磁同步電動機，用于艦船的推進，與過去使用的直流電動機相比，體積可減小 60%左右，損耗可降低 20%左右 [7]。 永磁同步電機以其效率高、比功率大、結構簡單、節(jié)能效果顯著等一系列優(yōu)點在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中逐步得到廣泛應用。由于稀土永磁目前的價格還比較貴，稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高，這需要用它的高性能和運行費用的節(jié)省來補償。 哈爾濱理工大學學士學位論文 2 轉(zhuǎn)子繞組中不存在電阻損耗，定子繞組中幾乎不存在無功電流，因而電機溫升低。而且，永磁同步電動機在 25%~120%額定負載范圍內(nèi)均可保持較高的效率和功率因數(shù)，使輕載運行時節(jié)能效果更為顯著。 通過改變 電 動機 電樞鐵 心長徑、 磁鋼 片 厚度 、氣隙長度和定、轉(zhuǎn)子 槽配合方式 ，對比分析 了 電動機的性能， 對 電動機進行優(yōu)化設計， 實現(xiàn) 小型化和高效節(jié)能 運行的目的，并且降低了電動機的 成本。永磁同步電動機與異步電 動 機 相 比，有效率高、功率因數(shù) 高 、體積小、節(jié)能等優(yōu)勢。 the market is gradually being occupied by permanent mag synchronous motor. Permanent mag synchronous motors pare to asynchronous motors, there are high efficiency, high power factor, small size, energysaving advantages. In today39。 永磁同步電機轉(zhuǎn)子中無感應電流勵磁，定子繞組呈現(xiàn)阻性負載，電機的功率因數(shù)近于 1，減小了定子電流，提高了電機的效率。 抗過載能力強 [4]。但是隨著 MOSFET、 IGBT 等電力電子器件和控制技術的發(fā)展，大多數(shù)永磁同步電機在應用中，可以不進行磁場控制而只進行電樞控制。目前已制成 4(2 3) 10 r/m in 的電機，如美國通用電氣公司研制的 150kW 、 23000r/min 的徑向氣隙型轉(zhuǎn)子結構航空用稀土永磁發(fā)電機，外轉(zhuǎn)子型用于電動車的 、 27000r/min 的電機。法國熱蒙工業(yè)公司 1987年研制的 400kW 、500r/min 永磁電機樣機與直流電機相比，體積也減少了 40%。宇航設備中的機械手、原子能設備的檢查機器人和半導體制造裝置等特殊 環(huán)境下工作的電動機，需要使用高溫電哈爾濱理工大學學士學位論文 4 動機和高真空電動機。 在 19 世紀中葉，麥克斯韋在總結前人工作的基礎上，提出了適用于所有宏觀電磁現(xiàn)象的數(shù)學模型，稱之為麥克斯韋方程組。 電磁場教科書中常常稱諾伊曼邊界條件為第二類邊界條件，它規(guī)定了邊界處勢的法向?qū)?shù)分布。采用對稱邊界條件可以減小模型的尺寸，有效地節(jié)省計算資源。它依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場與籠型轉(zhuǎn)子相互作用產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)起動。缺點是目前的價格還比較昂貴，致使電機的造價較高。由于其中含有大量的鐵和釹，容易銹蝕也是它的一大弱點。 圖 2—1 轉(zhuǎn)子磁路結構 1— 轉(zhuǎn)軸 ； 2— 永磁體槽 ； 3— 永磁體 ； 4— 轉(zhuǎn)子導條 定子結構 永磁同步電動機的定 子結構與感應電機相同。有時為提高起動轉(zhuǎn)矩，采用表面鍍銅的方法增大渦流 。此外，表面凸出式轉(zhuǎn)子結構中的永磁磁極易于實現(xiàn)最優(yōu)設計，使之成為能使電動機氣隙磁密波形接近于正弦波的磁極形狀，可顯著提高點頂級乃至整個傳動系統(tǒng)的性能。 徑向式結構 即每對極磁路中有兩個永磁體串聯(lián)起來提供磁動勢，由一個永磁體的截面積提供每極磁通。 爪極式轉(zhuǎn)子磁路結構通常由兩個帶爪的法蘭盤和一個個圓環(huán)形的永磁體構成。 當轉(zhuǎn)子加速到接近同步轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子永磁磁場與定子 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速非常接近，二者相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)子牽入到同步運行狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子磁路的不對稱， dqXX? ，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速分別為 1sn 和 1sn? ，相對于定子的轉(zhuǎn)速分別為 11n sn n??和 11(1 2 )n sn s n? ? ? 。轉(zhuǎn)子永磁體所產(chǎn)生的磁場以1(1 )n s n?? 旋轉(zhuǎn)，在定子繞組中感應出頻率為 (1 )sf? 的電流 gI ，這相當于一臺轉(zhuǎn)速為 n ，定子繞組通過電網(wǎng)短路的同步發(fā)電機，對轉(zhuǎn)子作用的是發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩 gT