【正文】 置（1）創(chuàng)建二維電磁場Maxwell2D項(xiàng)目（Creat Maxwell2D Project）： 點(diǎn)擊下拉菜單Post Process∕Create Maxwell 2D Project, 彈出Creat Maxwell 2D Project 窗口。分別在Project Name和Path欄中輸入項(xiàng)目名稱和路徑，點(diǎn)擊Creat完成Maxwewll2D項(xiàng)目的創(chuàng)建。（2）幾何模型的設(shè)置(Set Up the Geometry)： 用Maxwell2D Control Panel 打開已創(chuàng)建的2D項(xiàng)目2DFZ，出現(xiàn)Maxwell2D的主窗口（如下圖415）。圖 Maxwell2D項(xiàng)目（3）設(shè)置材料特征(Setup Materials)： 點(diǎn)擊Setup Material，進(jìn)入材料管理窗口加入新的非線性鐵磁材料M1924和新的永磁材料N35H及相關(guān)結(jié)構(gòu)組件的材料屬性。（4）設(shè)置邊界條件和激勵(lì)源（Setup Boundary∕Sources）： 點(diǎn)擊Setup Boundary∕Sources 進(jìn)入2D Boundary∕Source manager 窗口；分別定義主邊界、輔助邊界和設(shè)置定子繞組參數(shù)、定子外徑邊界值、外部電路。（5）設(shè)置參數(shù)： 設(shè)置鐵心損耗參數(shù)，選擇鐵心牌號為M1924G，并導(dǎo)入其磁滯損耗曲線。（6）設(shè)置求解條件： a 對自動(dòng)生成的有限元網(wǎng)絡(luò)剖分進(jìn)行局部細(xì)化； b 設(shè)置動(dòng)態(tài)分析的有關(guān)選項(xiàng)； c 運(yùn)動(dòng)關(guān)系設(shè)置。（7）求解： 點(diǎn)擊下拉菜單命令Solve∕Nominal Problem,開始進(jìn)行有限元分析計(jì)算。在計(jì)算過程中，可以用REFRESH命令觀察電壓電流等相關(guān)動(dòng)態(tài)曲線。 動(dòng)態(tài)性能曲線及分析（1）在Maxwell2D主窗口中，點(diǎn)擊下拉菜單Post Process∕Transient Data ,彈出PlotData窗口和Open小窗口。（2）在Open窗口中雙擊某項(xiàng)特性數(shù)據(jù)文件，PlotData窗口中繪出該特性的動(dòng)態(tài)過程曲線圖（，輸出曲線分別如下圖所示）。圖 2D網(wǎng)絡(luò)分割圖在Asoft∕Maxwell2D中基于有限元的分析思想將電機(jī)的氣隙磁場進(jìn)行二維建模，首先必須根據(jù)電機(jī)2D模型的邊界對電機(jī)將磁場分割成有限個(gè)單位元，然后才能對所設(shè)計(jì)的電機(jī)磁場進(jìn)行瞬態(tài)仿真和分析，最后輸出電機(jī)的各個(gè)參數(shù)隨時(shí)間變化的波形曲線。在Maxwell 2D 軟件運(yùn)行的能對電機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證和輸出其隨時(shí)間變化的曲線圖，設(shè)置仿真求解條件時(shí)選擇的步長越短，總仿真時(shí)間就越長，但是磁場計(jì)算的精度不會(huì)隨仿真步長減斷而增大。,（三個(gè)磁場周期）總的時(shí)間為三個(gè)磁場周期。圖 圖中反映出定子繞組反電勢，即電樞反應(yīng)電勢的波形為隨時(shí)間變化的正弦波。電機(jī)的損耗從瞬態(tài)經(jīng)過近一個(gè)周期的時(shí)間的衰變將趨于穩(wěn)定狀態(tài)，并隨著時(shí)間周期變化，其變化的頻率為電壓∕電路的兩倍。因?yàn)樵陔妷酣M電流交變一次，轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)過一個(gè)對極，而損耗隨著磁通的變化了兩次，固其損耗的交變頻率為電壓∕電流的兩倍關(guān)系。圖 圖 在電機(jī)從瞬態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的電壓∕電流隨時(shí)間變化的波形中能看出電機(jī)從啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，端電壓∕電流是頻率為50Hz、正弦波變化，都能符合設(shè)計(jì)任務(wù)書所給的要求，在外加三相對稱負(fù)載的情況下能很好地穩(wěn)定運(yùn)行。圖 在電機(jī)從啟動(dòng)的瞬態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，電機(jī)的有功損耗隨著時(shí)間而趨于穩(wěn)定為電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有利的條件，并且更能提高電機(jī)的運(yùn)行時(shí)的效率。圖 結(jié)論 本章首先利用有限元分析軟件Ansoft RMxprt 對所設(shè)計(jì)的永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析并確定了此設(shè)計(jì)電機(jī)的最優(yōu)化參數(shù)；其次通過在Maxwell 2D 中建立二維動(dòng)態(tài)模型來進(jìn)一步對電機(jī)的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)進(jìn)行有限元分析。仿真結(jié)果比較準(zhǔn)確地反應(yīng)了永磁同步發(fā)電機(jī)的瞬態(tài)過程，以及電機(jī)的反電勢、電流、氣隙磁密分布特性；為進(jìn)一步優(yōu)化永磁同步發(fā)電機(jī)尺寸、槽型、繞組分布的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。從仿真所輸出的數(shù)據(jù)、圖形和曲線能得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：a) 永磁體的類型和尺寸直接影響電機(jī)的功率和體積大小，永磁體的體積并不是越大越好。b) 永磁電機(jī)由永磁體向外提供磁能，以氣隙磁場作為媒介進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。選擇合理的氣隙大小可以提高永磁體的利用率和電機(jī)的效率又可以減少電樞反應(yīng)對電機(jī)的影響。c) 電機(jī)的磁場分布比較合理，磁場飽和區(qū)域少。有限元突出的優(yōu)點(diǎn)： 1 適用于具有復(fù)雜邊界形狀或邊界條件，含有復(fù)雜媒質(zhì)的定解問題 2 其分析過程易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并能得到通用的計(jì)算程序且計(jì)算精度高 3 能求解非線性問題總之在電機(jī)電磁設(shè)計(jì)過程當(dāng)中采用磁場有限元分析法是一種非常行之有效的方法，利用有限元分析軟件對電機(jī)磁場進(jìn)行分析和建模仿真使設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，能縮短電機(jī)的設(shè)計(jì)周期和提高電機(jī)的設(shè)計(jì)質(zhì)量以及各種材料的利用率。結(jié) 束 語在此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題研究當(dāng)中，首先利用電機(jī)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法對永磁發(fā)電機(jī)的尺寸進(jìn)行合理的計(jì)算和選型，在計(jì)算尺寸大小的同時(shí)也確定好電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁路類型、定子沖片，槽型大小尺寸以及定子三相繞組的形式；其次利用圖解法對轉(zhuǎn)子永磁體進(jìn)行等效計(jì)算，計(jì)算出電機(jī)的磁路和電路的各有關(guān)參數(shù)，求出電機(jī)的各種損耗及效率。傳統(tǒng)的永磁電機(jī)磁場都采用解析法來進(jìn)行計(jì)算，在本設(shè)計(jì)課題是基于磁場的有限元的分析法軟件Ansoft對電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和對氣隙磁場進(jìn)行二維建模仿真，從有限元的分析思想對電機(jī)從瞬態(tài)到穩(wěn)定進(jìn)行有限元分析，通過Asoft軟件的仿真輸出波形和數(shù)據(jù)中得出電機(jī)的運(yùn)行情況以及設(shè)計(jì)當(dāng)中所需改進(jìn)的方面。 通過仿真的輸出的氣隙磁場、線圈感應(yīng)電勢、齒槽轉(zhuǎn)矩、額定負(fù)載下的電壓∕電流以及和損耗隨時(shí)間變化的波形和相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出磁場有限元分析法是一種非常有效的磁場分析法，它能很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)電機(jī)磁場分析法的不足，特別適用于永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，同時(shí)為永磁電機(jī)磁場的分析和計(jì)算提供了一個(gè)快速、準(zhǔn)確的分析計(jì)算環(huán)境。但是永磁電機(jī)的磁場不可調(diào)節(jié)性和磁性材料的各種不穩(wěn)定性仍然是阻礙永磁體在電機(jī)中應(yīng)用的最主要因素。現(xiàn)階段的釹鐵硼永磁雖然磁性性能遠(yuǎn)優(yōu)越于第一、二代永磁，但是其溫度系數(shù)不高仍是限制其在更廣領(lǐng)域應(yīng)用的最主要因素之一。將來永磁電機(jī)的發(fā)展將與永磁材料及永磁電機(jī)的控制聯(lián)系得更加緊密，只有很好的解決永磁材料的磁性能及其相關(guān)的不穩(wěn)定因素，才能使永磁電機(jī)跟好的往大功率化、微型化和高性能化等方向發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1][M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997[2][M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010[3][M]，北京：中國電力出版社，2007[4][M]，北京：清華大學(xué)出版社，2010[5]高徐嬌,趙爭鳴,[J]. 北京：清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，53（2）：8085[6][M]，西安：電磁與電子技術(shù)研究所，2008[7][電機(jī)卷] [M]，北京：中國電力出版社，2005[8][M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2000[9][J]，上海：微特電機(jī)，2010，25（8）：3037[10][J]，西安：西安交通大學(xué)出版社，2011，43（4）：112[11][J]，西安：西安交通大學(xué)出版社，2009，35（7）：2224[12] , Direct Self Control ( DSC ) of Inverter Fed Induction Machine[J], IEEE Trans . on PE , 2011，7（10）：415423[13]Idris ,Yatim .. Direct torque control of induction machines with constant switching frequency and reduced torque ripple[J]. IEEE Transactions on Industrial Elec tronics, 2010,60(30):515521致 謝值此本科學(xué)位論文完成之際，首先我要感謝我的指導(dǎo)老師*****。*****從一開始的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的選定，到最后的整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的完成，都非常耐心的對我進(jìn)行指導(dǎo)，推薦給我大量電機(jī)設(shè)計(jì)、磁場有限元分析參考書籍和指導(dǎo)性建議；同時(shí)給予我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題和指出在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在她的指導(dǎo)下自己對永磁同步發(fā)電機(jī)的電磁設(shè)計(jì)和磁場有限元仿真分析過程有了一個(gè)初步的認(rèn)識和了解。她對永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)和磁場分析領(lǐng)域的專業(yè)研究和對該課題深刻的見解，使我受益匪淺。*****誨人不倦的工作作風(fēng)，一絲不茍的工作態(tài)度，嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)風(fēng)格給我留下深刻的影響，值得我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)。其次我還需感謝學(xué)校圖書館所提供給我們一個(gè)能全面查詢的專業(yè)書籍和永磁電機(jī)的設(shè)計(jì)案例的平臺，我從中能了解到電機(jī)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的各種參數(shù)變化、和分析研究方法，為自己能勝利完成此次的設(shè)計(jì)工作起到了非常之大的作用。在本次的設(shè)計(jì)工作過程中通過老師的耐心指導(dǎo)和自己查閱相關(guān)設(shè)計(jì)書籍以及和同學(xué)們之間的交流討論才使本課題得以順利完成。在此，謹(jǐn)向?qū)W校和******老師致以崇高的敬意，以及在此過程中給予我寶貴意見的同學(xué)表示衷心的感謝！ ******** 2012年6月47