【正文】 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 第 4 章 不同設(shè)計方法的比較 梨形槽與平底槽設(shè)計區(qū)別 本設(shè)計采用了平底槽和梨形槽兩種轉(zhuǎn)子槽形，下面就采用兩種不同方法的設(shè)計就功率因數(shù)和效率兩個工作性能參數(shù)進(jìn)行討論。 轉(zhuǎn)子槽形選擇 異步起動永磁同步電動機可采用與普通感應(yīng)電動機 相似的轉(zhuǎn)子槽形 ,下圖列出了本設(shè)計中采用的兩種轉(zhuǎn)子槽形： （ a）平底槽 （ b）梨形槽 圖 41 兩種轉(zhuǎn)子槽形設(shè)計 理論上異步起動永磁同步電動機可采用任意一種感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子槽形，但當(dāng)選用內(nèi)置徑 向式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)且轉(zhuǎn)子槽形尺寸較小時，通常采用平底槽，以保證合適的隔磁磁橋，以避免過大的漏磁系數(shù)。但轉(zhuǎn)子槽形尺寸足夠大時，也可采用圓底槽。 不同轉(zhuǎn)子槽形下工作特性的比較 采用不同轉(zhuǎn)子槽形的兩種電機設(shè)計， 在其他設(shè)計參數(shù)相同時，二者的工作特性有很多不同， 下圖為兩不同定子槽形下的“功率因數(shù) — 輸出功率”比較北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 圖： 圖 42 兩種槽形的 功率因數(shù) 曲線 由圖 42 可以看到 兩條功率因數(shù)曲線幾乎是重合的。所以我們可以推測，在本設(shè)計中，采用的槽形對相同功率輸出的條件下的功率因數(shù)影響不大。但細(xì)致觀察會發(fā)現(xiàn) ， 在額定功率輸出范圍內(nèi)（ P2/PN=~）采用平底槽電動機的功率因數(shù)更大，而在大功率輸出情況下（ P2/PN） 采用平底槽的電動機的功率因數(shù)也更高。 下圖是兩種槽形電動機的效率對比，可以看出采用兩種不同槽形對電動機工作效率的影響并不大。 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 圖 43 兩種槽形的工作效率對比 綜上可以得出：在本設(shè)計中，采用任意一種轉(zhuǎn)子槽形對電機性能影響不大，但 考慮到 采用平底槽所得到的性能更好。 有關(guān)每槽導(dǎo)體數(shù) sN 的比較 每槽導(dǎo)體數(shù) sN 是電機設(shè)計的一個重要參數(shù)，它直接與每相繞組串聯(lián)匝數(shù)、槽滿率、電機工作特性以及起動特性相關(guān)。 本設(shè)計中，分別取值 sN = 7 加以比較 。 每槽導(dǎo)體數(shù) sN 對工作特性的影響 一方面，討論 sN 與功率因數(shù) cos? 的關(guān)系。 圖 44 不同 sN 下的“輸出功率 2P 功率因數(shù) cos? ”圖 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 從圖中可以看到，較少的每槽導(dǎo)體數(shù)可以使功率因數(shù)在不同工況下更加穩(wěn)定，保證電動機的損耗在整個輸出功率范圍內(nèi)控制在一個比較小的范圍內(nèi)，從而提高電動機的性能、延長電動機的壽命。 另一方面，討論 不同的 sN 對 效率 ?的影響 ， 如下圖 ： 圖 45 不同每槽導(dǎo)體數(shù)下的電 機工作效率 從圖中我們不難看出：隨著 sN 的增大，電機更快地進(jìn)入效率較高的工作狀態(tài)，而且四條曲線的最高效率沒有本質(zhì)上的差別。但通過對圖 46 地觀察，可以看到， sN 越大，電機的最大輸出功率 2P 在不斷降低。 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 圖 46 輸出功率與 sN 的關(guān)系圖 我們可以認(rèn)為，隨著每槽導(dǎo)體數(shù)的減少，電機的性能越來越好，但需要注意 的是，隨著 sN 的減小，電動機的起動電流也在不斷增大，起動電流可以用起動電流倍數(shù)： * ststNII I? （ 41） 表示。 如圖 47 所示 ： 圖 47 起動電流與sN的關(guān)系圖 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因在于：結(jié)合章節(jié) 所述，隨著每槽導(dǎo)體數(shù)減少，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢急劇 增大，從而產(chǎn)生更大的電流。 這一電流產(chǎn)生抵北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 消定子磁場的磁通 ， 定子為了維持與當(dāng)時電源電壓相適應(yīng)的原有磁通，就自動增加電流 ，導(dǎo)致起動電流過大。所以，每槽導(dǎo)體數(shù)并非越小越好。 綜上，每槽導(dǎo)體數(shù) sN 制約著電動機特性，對電動機性能的影響很大。一味的提高或降低每槽導(dǎo)體數(shù)并不能提高電動機的工作特性，應(yīng)該綜合考慮。本設(shè)計中選用 sN =5 的設(shè)計方案。 第 5 章 電動機設(shè)計流程的程序化 概述 現(xiàn)代的通用程序設(shè)計中，一方面由于處理 器速度和存儲器容量得到極大的提高，另一方面由于軟件越來越復(fù)雜，因此，程序設(shè)計追求的首要目標(biāo)是清晰度、可讀性和可理解性。 C 語言具有簡潔、緊湊，使用方便、靈活的特點。 我的工作主要是根據(jù)電動機設(shè)計計算流程編譯了操作的電動機設(shè)計程序，并根據(jù)輸出的計算結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。 程序設(shè)計的優(yōu)化 對程序進(jìn)行優(yōu)化，通常是指優(yōu)化程序代碼或程序執(zhí)行速度。優(yōu)化代碼和優(yōu)化速度實際上是一個 矛盾 的統(tǒng)一，一般是優(yōu)化了代碼的 大小 ，就會帶來執(zhí)行時間的增加，如果優(yōu)化了程序的執(zhí)行速度，通常會帶來代碼增加的副作用，很難魚與熊掌兼得，只能在設(shè)計 時掌握一個平衡點 。 這里主要討論 C 程序的優(yōu)化。 C 程序優(yōu)化的一些要點為： 如果是嵌套循環(huán)，則應(yīng)將最忙的循環(huán)放在最里層； 如果有條件判斷，則盡可能將循環(huán)嵌入條件中，而不是將條件嵌在循環(huán)之中； 把執(zhí)行速度最快，或者邏輯最可能為真的判斷放在最前面執(zhí)行。 程序設(shè)計中的難點 設(shè)計過程中的三個迭代過程 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 這部分內(nèi)容在 中已有述及，這里需要說明的是， 在進(jìn)入迭代過程前的各量取值可能會使迭代過程所要實現(xiàn)的收斂曲線變得不收斂。其中較典型的例子是，當(dāng)每槽導(dǎo)體數(shù)過多（如 12）或過少（如 3）時，對 qI 的計算會變得不收斂，工作特性的輸出值溢出。 編程中的查表問題 和差值問題 本設(shè)計中的查表問題較多， 所謂表格其實是對某條曲線的量化表示。在查表中的自變量對應(yīng)曲線上橫軸的某一點。由于并沒有給出曲線事實上的形狀，所以需要認(rèn)為曲線上的每一小段都為線性曲線，并使用差值法找到實際自變量對應(yīng)的因變量值。 以查轉(zhuǎn)子鐵心的磁化曲線為例， 在編程中的實現(xiàn)方法如下： func7(float B) 子函數(shù)定義 { float Ht1[150]={ ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,, ,,100,105, 110,116,122,128,134,141,148,155,162,170 },x,y,a,fun,m。 /*以一維數(shù)組形式給出磁化曲線 */ 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 43 int i,j。 a=B*10040。 /*將輸入的自變量值轉(zhuǎn)化為數(shù)組下標(biāo) */ i=(int)a。 m=i。 j=i+1。 /*找到實際值左右兩邊的點 */ x=+m/100。 y=x+。 return(Ht1[i]+(Ht1[j]Ht1[i])*(Bx)/(yx))。 /*返回差值計算后的值 */ } main() {?? Bt1=Bdelt*t1*Lef/bt1/KFe/L1。 /*自變量實際值的計算 */ Ht1=func7(Bt1)。 /*將自變量實際值代入子函數(shù)進(jìn)行查表和迭代計算 */ ?? } 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 44 第 6 章 總 結(jié) 經(jīng)過一學(xué)期的努力，終于完成了本課題的內(nèi)容。在這段時間里，我鞏固和加深了對所學(xué)的 C 語言、 機械設(shè)計等 方面知識的理解，還學(xué)習(xí)到了 電機原理 、電機設(shè)計 等新的知識，開闊了知 識面，擴大了視野，為下一步的工作和學(xué)習(xí)打好了比較堅實的基礎(chǔ)。 總的來說，本課題比較理想的達(dá)到了預(yù)期的目的，但也有很多不足之處，比如 C 語句中存在缺陷，對新學(xué)習(xí)的內(nèi)容認(rèn)識還比較膚淺，只到達(dá)了應(yīng)用的層次，還沒上升到研究的層次等。這些都要求我在今后還要繼續(xù)虛心、努力的學(xué)習(xí)和鉆研。 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 45 致 謝 一學(xué)期的艱苦設(shè)計中，我得到了指導(dǎo)老師和同學(xué)們的大力幫助，深表感謝。 首先 ， 我要在此感謝指導(dǎo)老師郭偉，他為我提供了無私的關(guān)懷和幫助，在百忙之中抽出時間對我的課題設(shè)計進(jìn)行了細(xì)致的指導(dǎo)， 對我的疑問進(jìn)行了耐心的解答，使我能夠順利地完成整個設(shè)計。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和敬業(yè)精神 也 給我留下了深刻的印象，將 激勵我在將來的學(xué)習(xí)生活中不畏艱難、勇于進(jìn)取。 其次，在畢業(yè)設(shè)計過程中我也得到了在一起并肩戰(zhàn)斗的同學(xué)們的無私幫助，在此表示感謝。 北京理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 46 參考文獻(xiàn) [1] 陳穎、黃守道、張鐵軍 .直流無刷電機電磁核算程序探討 [J].防爆電機，2022， 40（ 2）： 12. 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