【正文】 其次我還需感謝學(xué)校圖書館所提供給我們一個能全面查詢的專業(yè)書籍和永磁電機(jī)的設(shè)計案例的平臺，我從中能了解到電機(jī)設(shè)計過程中應(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)計工作起到了非常之大的作用。*****從一開始的畢業(yè)設(shè)計課題的選定，到最后的整個畢業(yè)設(shè)計論文的完成，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、磁場有限元分析參考書籍和指導(dǎo)性建議；同時給予我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問題和指出在設(shè)計中出現(xiàn)的錯誤。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。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，并能得到通用的計算程序且計算精度高 3 能求解非線性問題總之在電機(jī)電磁設(shè)計過程當(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)計得到進(jìn)一步的優(yōu)化，能縮短電機(jī)的設(shè)計周期和提高電機(jī)的設(shè)計質(zhì)量以及各種材料的利用率。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。圖 圖 在電機(jī)從瞬態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的電壓∕電流隨時間變化的波形中能看出電機(jī)從啟動到穩(wěn)定運(yùn)行時，端電壓∕電流是頻率為50Hz、正弦波變化，都能符合設(shè)計任務(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。,（三個磁場周期）總的時間為三個磁場周期。 動態(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。（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。分別在Project Name和Path欄中輸入項目名稱和路徑，點(diǎn)擊Creat完成Maxwewll2D項目的創(chuàng)建。從以上兩張圖形的曲線可以清晰的看出空載下各匝線圈的感應(yīng)電勢的波形和空載氣隙磁通的波形基本是相似的，空載磁通在定子線圈中感應(yīng)出與其同相位的感應(yīng)電勢；但是每匝線圈中的電勢波形畸變率非常大，通常采用分布和短距的繞組形式能有效地消除感應(yīng)電勢的奇次（主要是5次和7次）諧波。點(diǎn)擊view∕winding layout顯示圖 圖中真實(shí)地反映了定子繞組在定子槽中所放置的順序，即各相繞組排列方式。3）輸入定子繞組數(shù)據(jù)鐵心長度170mm、定子沖片型號M1924G、并聯(lián)支路數(shù)每槽導(dǎo)體數(shù)3節(jié)距8以及繞組形式。額定轉(zhuǎn)速為1500r∕min，極對數(shù)2，頻率50Hz，效率94%。隨著數(shù)據(jù)計算和仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，采用磁路法和有限元方法相結(jié)合對電機(jī)的電磁場進(jìn)行分析和計算，可獲得更加準(zhǔn)確的計算結(jié)果，同時可以縮短研發(fā)周期和節(jié)約成本。由實(shí)際的物理模型中推導(dǎo)出來得平衡方程式被使用到每個點(diǎn)上，由此產(chǎn)生了一個方程組。第4章 電磁設(shè)計程序（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：N35H（13）預(yù)計工作溫度：（14）剩余磁通密度： 工作溫度時的剩磁密度： （15）計算矯頑力 工作溫度時的計算矯頑力： （16）相對回復(fù)磁導(dǎo)率： 真空磁導(dǎo)率，（17）在最高工作溫度時退磁曲線拐點(diǎn)位置（18）永磁體磁化方向長度：（19）永磁體寬度：（20）永磁體軸向長度：（21）永磁體段數(shù)：（22）極對數(shù)： （23）永磁體每極截面積: 切向結(jié)構(gòu) （24）永磁體每對極磁化方向長度： （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）氣隙長度: 均勻氣隙 空氣隙長度（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)估空載電動勢： 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) 。圖 轉(zhuǎn)子截面圖 電機(jī)對定子鐵心的要求：導(dǎo)磁性能好、損耗低、剛度好、振動小，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)計精度要求。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。第3章 設(shè)計方案對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，價格便宜。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，這時磁通明顯增加，可以有效地減少每相串聯(lián)匝數(shù)。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。永磁電機(jī)磁性材料的選擇直接關(guān)系到電機(jī)中轉(zhuǎn)子機(jī)械磁場以及定子感應(yīng)電勢、電流等相關(guān)參數(shù)的波形。如果下降到最低點(diǎn)時消去外加退磁磁場強(qiáng)度，則磁通密度并不沿退磁曲線回復(fù)。磁場能量密度ωm=BH∕2，因此退磁曲線上任一點(diǎn)的磁通密度與磁場強(qiáng)度的乘積可反映磁場能量密度，被稱為磁能積。 永磁同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計特點(diǎn) 永磁材料和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的選擇既然永磁同步發(fā)電機(jī)采用永磁材料來建立轉(zhuǎn)子機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場，因此永磁材料的合理選擇在電機(jī)設(shè)計當(dāng)中是非常關(guān)鍵的,一般衡量永磁材料的指標(biāo)有：（1）退磁曲線永磁材料的磁滯回線在第二象限的部分稱為退磁曲線，它是永磁材料的基本特性曲線。為了減小電壓波形正弦畸變率，除采用分布繞組、短距繞組、正弦繞組、斜槽等措施外、還應(yīng)改善氣隙磁場波形，它不但與氣隙形狀和極弧系數(shù)有關(guān)外，還與有無軟鐵極靴和穩(wěn)磁處理的方法有關(guān)。短路電流的作用，對于無極靴的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，由于永磁體的電阻率很大，幾乎沒有阻尼作用，固瞬態(tài)短路電流的去磁作用很大。2） 短路電流倍數(shù)永磁同步發(fā)電機(jī)的短路狀態(tài)分為穩(wěn)態(tài)短路和瞬態(tài)（沖擊）短路兩種。永磁同步電機(jī)和電勵磁同步電機(jī)一樣，電機(jī)轉(zhuǎn)速和定子電流的頻率嚴(yán)格遵守n=60f∕P的關(guān)系。定子上有AX,BY,CZ三相對稱繞組，相繞組由多匝串聯(lián)的繞組元件連接而成，每相繞組匝數(shù)相等，在空間上相差120度電角度。定子鐵心的基本要求：1）導(dǎo)磁性能好，損耗低；2）剛度好，振動??；3）結(jié)構(gòu)布置上有良好的通風(fēng)冷卻效果；4）疊壓后鐵心內(nèi)徑和槽型尺寸應(yīng)滿足設(shè)計精度要求。內(nèi)置式磁極的永磁體置于鐵心內(nèi)部，加工和安裝工藝復(fù)雜，漏磁大，但可以放置較多的永磁體來提高氣隙磁密，減小電機(jī)的重量和體積。在一臺電機(jī)中，只采用一種永磁材料，稱為單一式結(jié)構(gòu)，絕大多數(shù)電機(jī)都采用該種結(jié)構(gòu)。1） 按永磁體所在位置分類，可分為旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式。目前，獨(dú)立電源用的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)、車用永磁發(fā)電機(jī)、風(fēng)輪直接驅(qū)動的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)正在逐步推廣。其典型產(chǎn)品為美國通用電氣公司制造的150kVA 14極12000 r/min~21000r/min和100kVA6000 r/min的稀土鈷永磁同步發(fā)電機(jī)。4 過載能力強(qiáng)，適合于在各種惡劣環(huán)境下工作5 無電刷，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，使用壽命長 無電刷和滑環(huán)，同時轉(zhuǎn)子上既無線圈，也無電子元器件，轉(zhuǎn)子上的永磁體和鐵心固成一個剛性整體，結(jié)構(gòu)非常簡單，其可靠性和使用壽命都遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)的電勵磁發(fā)電機(jī)。永磁電機(jī)的定子由定子鐵心和定子三相對稱繞組構(gòu)成，其有別與電勵磁同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)軸、永磁體及相關(guān)支撐部件組成。1983年日本住友特殊金屬公司和美國通用汽車公司各自研制成功釹鐵硼（NdFeB）永磁，∕m3（?Oe）， KJ∕m3（50MG?Oe），稱為第三代稀土永磁。一直到上世紀(jì)60年代和80年代，稀土鈷永磁和釹鐵硼永磁（二者統(tǒng)稱稀土永磁）相繼問世，它們的高剩磁密度、高矯頑力、高磁能積和線性的退磁曲線等優(yōu)異性能特別適合制造電機(jī)，從而使永磁電機(jī)的發(fā)展進(jìn)入一個新的歷史時期。但當(dāng)時所用的永磁材料是天