【文章內(nèi)容簡介】 07）直軸電樞磁動勢折算系數(shù)：（108）直軸電樞反應(yīng)電抗：式中：。（109）直軸同步電抗：（110）交軸電樞反應(yīng)電抗：（111）交軸同步電抗： 工作特性計算（112）機(jī)械損耗：（113）設(shè)功率角： （114）輸入功率：（115）直軸電流：（116）交軸電流：（117）功率因數(shù)：式中：（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：（123）負(fù)載定子軛磁密： （124）鐵耗：為損耗修正系數(shù)，、2。（125）雜散損耗：可參考實驗值或根據(jù)經(jīng)驗給定，%。（126）總損耗：（127）輸出功率：（128）效率：（129）工作特性：給定一系列遞增的功角，分別求出不同功角時的等性能，見表31表 31 工作特性表θ/176。（130）失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：根據(jù)電磁功率的表達(dá)式，以功角為自變量，求導(dǎo)得到：令上式為零，求解得到功角的值。由于永磁同步電動機(jī)最大功率出現(xiàn)在，因此功率角取第二象限的值，得到，據(jù)此得到電磁功率的最大值；由于電磁功率中還包含鐵耗、機(jī)械損耗和雜散損耗；所以輸出功率會略小于電磁功率，因此實際的失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)會小于該值。（131）永磁體額定負(fù)載工作點：（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： 起動特性計算（136）起動電流假定：（137）漏抗飽和系數(shù)：（138）齒頂漏磁飽和引起定子齒頂寬度減?。海?39）齒頂漏磁飽和引起轉(zhuǎn)子齒頂寬度的減?。海?40）起動時定子槽比磁導(dǎo)：（141）起動時定子槽漏抗：（142）起動時定子諧波漏抗：（143）起動時定子斜槽漏抗：（144）起動時定子漏抗：（145）考慮擠流效應(yīng)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條相對高度:式中：為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條高度，對鑄鋁轉(zhuǎn)子，不包括槽口高度；為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條寬與槽寬之比，對鑄鋁轉(zhuǎn)子取1。（146）導(dǎo)條電阻等效高度：式中：（147）槽漏抗等效高度：（148）起動轉(zhuǎn)子電阻增大系數(shù)：（149）起動轉(zhuǎn)子漏抗減小系數(shù)：（150）起動轉(zhuǎn)子槽下部漏磁導(dǎo)：（151）起動轉(zhuǎn)子槽比漏磁導(dǎo)：（152）起動時轉(zhuǎn)子槽漏抗：（153）起動時轉(zhuǎn)子諧波漏抗：（154）轉(zhuǎn)子起動漏抗：（155）起動總漏抗：（156）轉(zhuǎn)子起動電阻：（157）起動時總電阻：（158）起動總電阻：（159）起動電流：應(yīng)與第138項的假設(shè)值足夠接近，否則重復(fù)139—161項。（160）起動電流倍數(shù)：（161）異步起動轉(zhuǎn)矩曲線：式中：（162）永磁體發(fā)電制動轉(zhuǎn)矩曲線：（163）合成轉(zhuǎn)矩曲線：特性曲線見表32表 32 合成轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系0（164）起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)（165）主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)如表表 33 主要性能參數(shù)參數(shù)計算結(jié)果參數(shù)計算果定子齒磁密/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空載反電動勢/V效率/%永磁體空載工作點失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)永磁體額定負(fù)載工作點起動電流/A永磁體最大去磁工作點起動電流倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩/Nm起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 小結(jié)本章主要講解了永磁同步電動機(jī)電動機(jī)的電磁設(shè)計，先說明了永磁同步電動機(jī)的本體設(shè)計，又以一臺30kW的永磁同步電動機(jī)的設(shè)計過程為示例，詳細(xì)講述了永磁同步電動機(jī)的繞組計算，磁路計算，參數(shù)計算，工作特性計算和起動特性計算。在工作特性計算中，通過改變功角得到工作特性表，在起動性能計算中，通過改變轉(zhuǎn)差率得到了不同轉(zhuǎn)差率對應(yīng)合成轉(zhuǎn)矩的表格，通過這些表格可以更清晰的了解永磁同步電動機(jī)的性能。第4章 永磁同步電動機(jī)的性能分析及磁場分析 永磁同步電動機(jī)的性能分析 永磁同步電動機(jī)性能曲線利用Ansoft軟件中的Rmxprt模塊，將永磁同步電動機(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，永磁體數(shù)據(jù)等等，檢查無誤后，運(yùn)行可以得到永磁同步電動機(jī)的性能數(shù)據(jù)，例如功率因數(shù)，效率，起動電流，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41至圖44所示，通過這些曲線，我們能更直觀的觀察到永磁同步電動機(jī)的各種性能。圖 41 永磁同步電動機(jī)的功率因數(shù)由圖41可以看出，當(dāng)永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩角從0176。到8176。時，功率因數(shù)迅速增加到最大值，到達(dá)1，轉(zhuǎn)矩角從8176。到32176。時，功率因數(shù)緩慢下降，但轉(zhuǎn)矩角從32176。到80176。時，功率因數(shù)又增加到最大值，可以看出當(dāng)轉(zhuǎn)矩角在8176。和80176。附近時，永磁同步電動機(jī)的功率因數(shù)很大，非常理想，適合永磁同步電動機(jī)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角從80176。到180176。時，功率因數(shù)逐漸下降到0。圖 42電流曲線 由圖42可以看出永磁同步電動機(jī)的電流隨轉(zhuǎn)矩角呈上升趨勢，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角為180176。時永磁同步電動機(jī)的電流達(dá)到最大值。 圖 43 效率曲線 由圖43可以看出，永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩角為4176。時，永磁同步電動機(jī)的效率才從0開始上升，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角為40176。時，功率為95%，轉(zhuǎn)矩角在40176。到100176。之間時，永磁同步電動機(jī)的效率均保持在95%之上，適合永磁同步電動機(jī)工作，當(dāng)轉(zhuǎn)矩角大于100176。時，永磁同步電動機(jī)的效率逐漸下降至0。圖 44 轉(zhuǎn)矩曲線 重要參數(shù)的變化對性能的影響分別改變永磁同步電動機(jī)的定子鐵心長和每槽導(dǎo)體數(shù)，得到多方案，比較可得到最優(yōu)化設(shè)計，通過對比可以看出定子鐵心長和每槽導(dǎo)體數(shù)對重要參數(shù)的影響，改變定子鐵心長永磁同步電動機(jī)的重要參數(shù)改變?nèi)绫?1所示。表 41 改變定子鐵心長引起的重要參數(shù)變化定子鐵心長度/mm190200210220230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起動轉(zhuǎn)矩/Nm鐵耗/W銅耗/W效率/%由表41可以看出，當(dāng)定子鐵心長度分別取190mm、200mm、210mm、220mm和230mm時，永磁同步電動機(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)定子鐵心長度為210mm時，永磁同步電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩最大，可見當(dāng)定子鐵心長度為210mm時，永磁同步電動機(jī)的性能較好。改變每槽導(dǎo)體數(shù)得到的主要數(shù)據(jù)列表如表42所示，當(dāng)每槽導(dǎo)體分別為3234時，、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，電機(jī)性能較好。表 42 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)2628303234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起動轉(zhuǎn)矩/ Nm鐵耗/W銅耗/W效率/%表 43 不同磁化方向長度對電機(jī)參數(shù)的影響磁化方向長度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起動轉(zhuǎn)矩/ Nm鐵耗/W銅耗/W效率/%空載漏磁系數(shù)通過表43可得到，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。 永磁同步電動機(jī)的磁場分析 永磁同步電動機(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軟件下的Maxwell 2D模塊計算。導(dǎo)入Maxwell 2D之后，可以得到永磁同步電動機(jī)的模型如圖45圖 45 永磁同步電動機(jī)模型 將永磁同步電動機(jī)剖分，可得圖46圖 46 永磁同步電動機(jī)的剖分網(wǎng)格圖 在Ansoft Maxwell 2D 中運(yùn)行后的結(jié)果圖檢查永磁同步電動機(jī)的各個參數(shù)輸入無錯誤后，對永磁同步電動機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，可以得到運(yùn)算過后的結(jié)果圖，如圖47至圖412，圖47和圖48為永磁同步電動機(jī)的電流曲線和轉(zhuǎn)矩曲線。由圖47所示，時為0ms時，永磁同步電動機(jī)的A相繞組、B相繞組和C相繞組電流為0A，當(dāng)時間剛剛大于0ms時，B相繞組電流在0A以上進(jìn)行波動，C相繞組電流在0A以下進(jìn)行波動，而A相繞組電流在0A附近上下波動，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，直到100ms時，三相繞組的電流穩(wěn)定。圖 47 繞組電流曲線由47可知，時為0ms時，永磁同步電動機(jī)的A相繞組、B相繞組和C相繞組電流為0A，當(dāng)時間剛剛大于0ms時，B相繞組電流在0A以上進(jìn)行波動，C相繞組電流在0A以下進(jìn)行波動，而A相繞組電流在0A附近上下波動，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，直到75ms時，三相繞組的電流穩(wěn)定。圖 48 電機(jī)轉(zhuǎn)矩曲線 由圖48可知，在125ms之前，永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩上下波動，在75ms時，永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定。圖 49 圖 410 圖 411 圖 412 小結(jié)本章用Ansoft軟件的Rmxprt模塊對永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了性能分析，得到了永磁同步電動機(jī)功率因數(shù)、效率、電流、轉(zhuǎn)矩曲線，由曲線可知，當(dāng)永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩角在60176。~80176。之間，永磁同步電動機(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機(jī)的定子鐵心長度，每槽導(dǎo)體數(shù)永磁體磁化方向長度，得到它們對永磁同步電動機(jī)重要性能參數(shù)的影響。通過Ansoft軟件的Maxwell 2D模塊對永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了磁場分析，求出了永磁同步電動機(jī)繞組電流和轉(zhuǎn)矩隨時間變化的曲線，得出了永磁同步電動機(jī)三相繞組電流和轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定的時間，還求出了不同時刻的電機(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機(jī)的磁場分布。千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。70 結(jié)論永磁式同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高的特點。和直流電機(jī)相比，它沒有直流電機(jī)的換向器和電刷等需要更多維護(hù)給應(yīng)用帶來不便的缺點。相對異步電動機(jī)而言則比較簡單，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測、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，成本高和起動困難等缺點，本文主要研究永磁同步電動機(jī)的設(shè)計，總結(jié)如下：1）詳細(xì)學(xué)習(xí)了永磁同步電動機(jī)的原理，永磁同步電動機(jī)的基本電磁關(guān)系，基本方程。2）學(xué)習(xí)了永磁同步電動機(jī)的本體設(shè)計方法，和基本電機(jī)參數(shù)的確定，設(shè)計了一臺30kW的永磁同步電動機(jī)，得到永磁同步電動機(jī)了工作特性表和合成轉(zhuǎn)矩表。3）通過Ansoft軟件的Rmxprt模塊對永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了性能分析，得到基本性能參數(shù)的曲線，又通過改變了永磁同步電動機(jī)的定子鐵心長，每槽導(dǎo)體數(shù)和永磁體磁化方向長度，分析了這三個參數(shù)的變化對性能的影響。通過Ansoft軟件的Maxwell 2D模塊對永磁同步電動機(jī)進(jìn)行了磁場分析，得到了永磁同步電動機(jī)電流和轉(zhuǎn)矩隨時間變化的曲線和不同時刻的電機(jī)磁通密度和磁力線的分布圖。致 謝經(jīng)過四個月的努力，論文終于要完成了，大學(xué)四年生活一晃而過，在這四年不但學(xué)到了知識，還學(xué)到了做人的道理。在論文的寫作過程遇到很多困難，感謝我的論文指導(dǎo)老師梁艷萍老師，她給了我很多幫助和鼓勵，還不厭其煩的幫我修改論文，每周一次的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)四年中