【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣隙磁場(chǎng)調(diào)節(jié)困難。為了使其能得到大量推廣，需要對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)的固有電壓調(diào)整率有嚴(yán)格要求。發(fā)電機(jī)的固有電壓調(diào)整率是指在負(fù)載變化而轉(zhuǎn)速保持不變時(shí)所出現(xiàn)的電壓變化，其數(shù)值完全取決于發(fā)電機(jī)本身的基本特性。 從永磁同步發(fā)電機(jī)的電壓平衡方程中可以得知，為了降低電壓調(diào)整率必須在給定的空載電勢(shì)E0的情況下盡量增大輸出電壓U。為此既要設(shè)法降低電樞反應(yīng)引起的去磁磁通，又要減小電樞電阻R1和漏抗X1。 a )為了降低電樞反應(yīng)引起的去磁磁通，首先要增大永磁體的抗去磁能力，即增大永磁體的抗去磁磁動(dòng)勢(shì)，為此應(yīng)選用矯頑力大，回復(fù)磁導(dǎo)率小的永磁材料；同時(shí)增大永磁體磁化方向長(zhǎng)度，使工作點(diǎn)提高，削弱電樞反應(yīng)影響。其次需減少電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)和增加轉(zhuǎn)子漏磁導(dǎo)以削弱電樞反應(yīng)對(duì)永磁體的去磁作用，因此選用剩磁密度大的永磁材料；并且應(yīng)增大永磁體提供每極磁通的橫截面積，這時(shí)磁通明顯增加，可以有效地減少每相串聯(lián)匝數(shù)。 b）為了減小定子漏抗X1，需要選擇寬而淺的定子槽型；減小電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)，但要注意小的電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)使短路電流增大；縮短繞組端部長(zhǎng)度，適當(dāng)加大氣隙長(zhǎng)度，加大長(zhǎng)徑比。 c）為了減少電樞電阻，需減小電樞繞組每相串聯(lián)匝數(shù)和增大導(dǎo)體橫截面積。在上述措施中，都將導(dǎo)致耗用更多的永磁材料，所以在滿足規(guī)定的性能指標(biāo)的前提下，合理的選擇參數(shù)，盡量減少永磁材料的用量。第3章 設(shè)計(jì)方案對(duì)于永磁材料的選擇原則為：1） 永磁體應(yīng)能保證電機(jī)氣隙中有足夠大的氣隙磁場(chǎng)和規(guī)定的電機(jī)性能指標(biāo)；2） 在規(guī)定的環(huán)境條件、工作溫度和使用條件下應(yīng)能保證磁性能的穩(wěn)定；3） 有良好的經(jīng)濟(jì)性能及加工裝配方便；4） 經(jīng)濟(jì)性好，價(jià)格便宜。釹鐵硼是現(xiàn)代工業(yè)和民用電機(jī)中得到了廣泛的運(yùn)用，其磁性高于稀土鈷永磁，磁感應(yīng)矯頑力Hc可達(dá)992KA∕m,∕m3是目前磁性能最高的永磁材料。釹鐵硼不足之處在于居里溫度較低，一般為320410攝氏度左右；溫度系數(shù)較高，%K1，的溫度系數(shù)達(dá)。綜合考慮電機(jī)性能及各方面要求，本設(shè)計(jì)采用釹鐵硼永磁材料，其牌號(hào)為N35H，∕m預(yù)計(jì)工作溫度為80oC。圖 （Br∕Hc）曲線 根據(jù)永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關(guān)系，轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)有切向式、徑向式、混合式和軸向式。本設(shè)計(jì)采用切向套環(huán)式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖（如圖22）磁通路徑為：永磁體N極, 軟鐵極靴, 套環(huán)的磁性材料段, 氣隙, 定子鐵心, 氣隙套環(huán)的磁性材料段, 軟鐵極靴, 永磁體S極。切向式磁路結(jié)構(gòu)永磁體的磁化方向?yàn)檗D(zhuǎn)子圓周的切線方向；永磁體并聯(lián)作用，由兩個(gè)永磁體截面對(duì)氣隙提供每極磁通，可以提高氣隙磁通密度，但是永磁體的磁化方向與磁通軸線接近垂直且離氣隙較遠(yuǎn)。為減少永磁體向里側(cè)漏磁，轉(zhuǎn)軸襯套需由非磁性構(gòu)成。圖 轉(zhuǎn)子截面圖 電機(jī)對(duì)定子鐵心的要求：導(dǎo)磁性能好、損耗低、剛度好、振動(dòng)小，在結(jié)構(gòu)布置上有良好的通風(fēng)冷卻效果，疊壓后鐵心內(nèi)徑和槽型尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)精度要求。，其具體尺寸見（附錄1）。 在本設(shè)計(jì)中，為滿足電機(jī)對(duì)定子繞組的各方面要求，采用雙層短距分布式繞組，其具體結(jié)構(gòu)如下：總槽數(shù)Z=36；極數(shù)2p=4；相數(shù)m=3；每極每相槽數(shù)q=Z∕2mp=3(整數(shù)槽繞組)；相帶為60度（電角度）；槽距角α=20度（電角度）；并聯(lián)支路數(shù)a=1；線圈節(jié)距取y=8。其繞組展開圖具體詳見（附錄2） 繞組分相第一對(duì)極相帶A1C1B1A1C1B1槽號(hào)1,2,34,5,67,8,910,11,1213,14,1516,17,18第二對(duì)極相帶A2C2B2A2C2B2槽號(hào)19,20,2122,23,24,25,26,2728,29,30,31,32,33,34,35,36上表中為每匝線圈的上層導(dǎo)體邊，下層導(dǎo)體邊按照短距繞組形式（節(jié)距y=8）放置于各槽的下層。第4章 電磁設(shè)計(jì)程序（1）額定功率： PN=（2）相數(shù)： m=3（3）額定電壓（線電壓）：UN=400V 額定相電壓（Y型接法）：V（4）額定相電流： A（5）效率： （6）功率因數(shù)： （滯后）（7）額定轉(zhuǎn)速： （8）額定頻率: （9）冷卻方式: 空氣冷卻（10）轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)方式：切向套環(huán)式（11）固有電壓調(diào)整率：（12）永磁材料牌號(hào)：N35H（13）預(yù)計(jì)工作溫度：（14）剩余磁通密度： 工作溫度時(shí)的剩磁密度： （15）計(jì)算矯頑力 工作溫度時(shí)的計(jì)算矯頑力： （16）相對(duì)回復(fù)磁導(dǎo)率： 真空磁導(dǎo)率，（17）在最高工作溫度時(shí)退磁曲線拐點(diǎn)位置（18）永磁體磁化方向長(zhǎng)度：（19）永磁體寬度：（20）永磁體軸向長(zhǎng)度：（21）永磁體段數(shù)：（22）極對(duì)數(shù)： （23）永磁體每極截面積: 切向結(jié)構(gòu) （24）永磁體每對(duì)極磁化方向長(zhǎng)度： （25）永磁體體積: （26）永磁體質(zhì)量：釹鐵硼永磁 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)尺寸（27）氣隙長(zhǎng)度: 均勻氣隙 空氣隙長(zhǎng)度（cm） :無緯玻璃絲帶厚度或非磁性材料套環(huán)厚度，cm（28）轉(zhuǎn)子外徑:（29）軸孔直徑：（30）轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度： （31）襯套厚度：切向套環(huán)結(jié)構(gòu) 其中 （32）極距： （33）極弧系數(shù)：（34）極間寬度： 定子繞組和定子沖片尺寸（35）定子外徑：（36）定子內(nèi)徑： （37）定子鐵心長(zhǎng)度：（38）每極每相槽數(shù)：（39）定子槽數(shù)：（40）繞組節(jié)距：（41）短距系數(shù)：雙層繞組（42）分布系數(shù)： （43）斜槽因數(shù)： 斜槽中心角， 斜槽寬距離，（44）繞組系數(shù)： （45）預(yù)估永磁體空載工作點(diǎn)：（46）預(yù)估空載漏磁系數(shù)：（47）預(yù)估空載磁通： （48）預(yù)估空載電動(dòng)勢(shì)： V（49）繞組每相串聯(lián)匝數(shù)： （50）每槽導(dǎo)體數(shù)： （取16）（51）實(shí)際每相串聯(lián)匝數(shù)： （52）估算繞組線規(guī)：假設(shè) ?？偨孛娣e：（53）實(shí)際電流密度： （54）電負(fù)荷： （55）定子沖片槽型設(shè)計(jì)：圖41 定子槽型（56）槽滿率：槽面積 槽絕緣占面積： 磁路計(jì)算（57）計(jì)算空載磁通： Wb（58）計(jì)算極弧系數(shù)（均勻氣隙）： （59）鐵心有效長(zhǎng)度（定，轉(zhuǎn)子軸向長(zhǎng)度相等）： （60）氣隙磁密： T（61）氣隙系數(shù)： （62）氣隙磁位差： A（63）定子齒磁密： T（64）定子齒磁位差： A （65）定子軛磁密： T（66）定子軛磁位差： A 定子軛磁場(chǎng)強(qiáng)度取 考慮軛部磁通密度不均勻而引入的軛部磁路長(zhǎng)度校正系數(shù)， 定子軛磁路計(jì)算長(zhǎng)度： cm（67）極靴平均磁密： T 極靴軸向長(zhǎng)度17cm（68）極靴磁位差： A （69）磁性襯套平均磁密：對(duì)于切向式結(jié)構(gòu)，T（70）磁性襯套磁位差： A（71）總磁位差： （72）主磁導(dǎo)： H 主磁導(dǎo)標(biāo)幺值：（73）漏磁導(dǎo)（利用電磁計(jì)算而得到）： 漏磁導(dǎo)標(biāo)幺值： （74）外磁路總磁導(dǎo)： H 外磁路總磁導(dǎo)標(biāo)幺值： （75）永磁體空載工作點(diǎn)： （76）空載漏磁系數(shù)： （77）空載氣隙磁通： （通過）（78）空載氣隙磁密： T（79）空載定子齒磁密： T（80）空載定子軛磁密： T（81）繞組平均半匝長(zhǎng)： cm 線圈端部平均長(zhǎng)，（82）每相繞組電阻： （83）槽比漏磁導(dǎo)：（84）端部比漏磁導(dǎo)： （85）差漏磁導(dǎo)： （86）齒頂比漏磁導(dǎo)： （87）總漏磁導(dǎo)系數(shù)： （88）每相繞組漏抗： 每相繞組漏抗標(biāo)幺值： （89）每極電樞磁動(dòng)勢(shì)： A（90）交軸電樞反應(yīng)電抗： （91）交軸同步電抗： 交軸同步電抗標(biāo)幺值： （92）內(nèi)功率因數(shù)角： （93）每極直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)： 每極直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)標(biāo)幺值： （94）主磁體負(fù)載工作點(diǎn)： （95）額定負(fù)載氣隙磁通： （96）負(fù)載漏磁系數(shù)： （97）負(fù)載氣隙磁密： T （98）負(fù)載定子齒磁密：（99）負(fù)載定子軛磁密： （100）直軸電樞反應(yīng)電抗： 直軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)幺值：（101）直軸同步電抗： 直軸同步電抗標(biāo)幺值： 電壓調(diào)整率和短路電路計(jì)算（102）空載勵(lì)磁電勢(shì)： （103）額定負(fù)載時(shí)直軸內(nèi)電動(dòng)勢(shì)：（104）輸出電壓：（105）電壓調(diào)整率： （106）短路電流倍數(shù)： =（107）永磁體最大去磁工作點(diǎn): 損耗和效率計(jì)算（108）定子齒質(zhì)量： （109）定子軛質(zhì)量： （110）齒部單位鐵耗：（111）軛部單位鐵耗：（112）定子鐵耗： （113）定子繞組銅耗： （114）機(jī)械損耗：（115）雜散損耗： （116）總損耗： （117）效率 第5章 磁場(chǎng)有限元分析 有限元分析法和Ansoft軟件介紹磁場(chǎng)有限元分析是使用有限元方法來分析靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的物理物體或物理系統(tǒng)。在這種方法中一個(gè)物體或系統(tǒng)被分解為由多個(gè)相互聯(lián)結(jié)的、簡(jiǎn)單的、獨(dú)立的點(diǎn)組成的幾何模型。在這種