【文章內(nèi)容簡介】 07）直軸電樞磁動勢折算系數(shù)：（108）直軸電樞反應電抗：式中：。（109）直軸同步電抗：（110）交軸電樞反應電抗：（111）交軸同步電抗： 工作特性計算（112）機械損耗：（113）設功率角： （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）負載氣隙磁通：（121）負載氣隙磁密：（122）負載定子齒磁密：（123）負載定子軛磁密： （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)電磁功率的表達式，以功角為自變量，求導得到：令上式為零，求解得到功角的值。由于永磁同步電動機最大功率出現(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）永磁體額定負載工作點：（132）電負荷：（133）電流密度：（134）熱負荷：（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：（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）考慮擠流效應的轉(zhuǎn)子導條相對高度:式中：為轉(zhuǎn)子導條高度，對鑄鋁轉(zhuǎn)子，不包括槽口高度；為轉(zhuǎn)子導條寬與槽寬之比，對鑄鋁轉(zhuǎn)子取1。（146）導條電阻等效高度：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：（151）起動轉(zhuǎn)子槽比漏磁導：（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：應與第138項的假設值足夠接近，否則重復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電動機的電磁設計，先說明了永磁同步電動機的本體設計，又以一臺30kW的永磁同步電動機的設計過程為示例，詳細講述了永磁同步電動機的繞組計算，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的性能。第4章 永磁同步電動機的性能分析及磁場分析 永磁同步電動機的性能分析 永磁同步電動機性能曲線利用Ansoft軟件中的Rmxprt模塊，將永磁同步電動機的具體數(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，運行可以得到永磁同步電動機的性能數(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的各種性能。圖 41 永磁同步電動機的功率因數(shù)由圖41可以看出，當永磁同步電動機的轉(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，可以看出當轉(zhuǎn)矩角在8176。和80176。附近時，永磁同步電動機的功率因數(shù)很大，非常理想，適合永磁同步電動機工作，當轉(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的電流隨轉(zhuǎn)矩角呈上升趨勢，當轉(zhuǎn)矩角為180176。時永磁同步電動機的電流達到最大值。 圖 43 效率曲線 由圖43可以看出，永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩角為4176。時，永磁同步電動機的效率才從0開始上升，當轉(zhuǎn)矩角為40176。時，功率為95%，轉(zhuǎn)矩角在40176。到100176。之間時，永磁同步電動機的效率均保持在95%之上，適合永磁同步電動機工作，當轉(zhuǎn)矩角大于100176。時，永磁同步電動機的效率逐漸下降至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的定子鐵心長和每槽導體數(shù)，得到多方案，比較可得到最優(yōu)化設計，通過對比可以看出定子鐵心長和每槽導體數(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，當定子鐵心長度分別取190mm、200mm、210mm、220mm和230mm時，永磁同步電動機的功率因數(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，當定子鐵心長度為210mm時，永磁同步電動機的起動轉(zhuǎn)矩最大，可見當定子鐵心長度為210mm時，永磁同步電動機的性能較好。改變每槽導體數(shù)得到的主要數(shù)據(jù)列表如表42所示，當每槽導體分別為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致線徑變大，下線困難，所以當每槽導體數(shù)為32時，電機性能較好。表 42 改變每槽導體數(shù)引起的重要參數(shù)變化每槽導體數(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，電機的效率最高，保持樣機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。 永磁同步電動機的磁場分析 永磁同步電動機的模型將電機的參數(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。導入Maxwell 2D之后，可以得到永磁同步電動機的模型如圖45圖 45 永磁同步電動機模型 將永磁同步電動機剖分，可得圖46圖 46 永磁同步電動機的剖分網(wǎng)格圖 在Ansoft Maxwell 2D 中運行后的結(jié)果圖檢查永磁同步電動機的各個參數(shù)輸入無錯誤后，對永磁同步電動機進行運算，可以得到運算過后的結(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，永磁同步電動機的A相繞組、B相繞組和C相繞組電流為0A，當時間剛剛大于0ms時，B相繞組電流在0A以上進行波動，C相繞組電流在0A以下進行波動，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，永磁同步電動機的A相繞組、B相繞組和C相繞組電流為0A，當時間剛剛大于0ms時，B相繞組電流在0A以上進行波動，C相繞組電流在0A以下進行波動，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 電機轉(zhuǎn)矩曲線 由圖48可知，在125ms之前，永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩上下波動，在75ms時，永磁同步電動機的轉(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進行了性能分析，得到了永磁同步電動機功率因數(shù)、效率、電流、轉(zhuǎn)矩曲線，由曲線可知，當永磁同步電動機的轉(zhuǎn)矩角在60176。~80176。之間，永磁同步電動機的功率因數(shù)和效率都很高，功率因數(shù)可達到1，效率可到達95%以上，具有良好的性能；又分別改變了永磁同步電動機的定子鐵心長度，每槽導體數(shù)永磁體磁化方向長度，得到它們對永磁同步電動機重要性能參數(shù)的影響。通過Ansoft軟件的Maxwell 2D模塊對永磁同步電動機進行了磁場分析，求出了永磁同步電動機繞組電流和轉(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。和直流電機相比，它沒有直流電機的換向器和電刷等需要更多維護給應用帶來不便的缺點。相對異步電動機而言則比較簡單，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的設計，總結(jié)如下：1）詳細學習了永磁同步電動機的原理，永磁同步電動機的基本電磁關系，基本方程。2）學習了永磁同步電動機的本體設計方法，和基本電機參數(shù)的確定，設計了一臺30kW的永磁同步電動機，得到永磁同步電動機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進行了性能分析，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的定子鐵心長，每槽導體數(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進行了磁場分析，得到了永磁同步電動機電流和轉(zhuǎn)矩隨時間變化的曲線和不同時刻的電機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，大學四年生活一晃而過，在這四年不但學到了知識，還學到了做人的道理。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，梁老師嚴謹?shù)膽B(tài)度更加感染著我。感謝大學四年中