【正文】 快速編輯方法：夾點(diǎn)（或稱穴點(diǎn)）編輯。變更圖形位置命令：移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、對(duì)齊。有如下經(jīng)常使用的命令與操作：（1）常用命令繪線命令：直線線段、射線、構(gòu)造線、多行平行線、弧、樣條曲線、多義線。確定線規(guī)之后，也可通過(guò)改變每槽導(dǎo)體數(shù)來(lái)改變槽滿率。電樞軛磁密太小，是由于電樞軛計(jì)算高度太大，也就是定子槽高太小，因此需增大。（2）電樞軛磁密過(guò)小，低于10000，不能查表。對(duì)于勵(lì)磁繞組，選擇合適的線規(guī)和勵(lì)磁繞組電密，設(shè)計(jì)合理的繞組排列，將勵(lì)磁繞組盡量排布在高度方向上以減小勵(lì)磁繞組厚度，可以很好的達(dá)到減小勵(lì)磁損耗的目的，以提升電機(jī)效率。同步電動(dòng)機(jī)的可變損耗包括電樞繞組和勵(lì)磁繞組銅耗，不變損耗包括鐵耗、機(jī)械損耗和附加損耗。從表中可以看出，方案二比方案一節(jié)省了材料，但節(jié)省材料是以犧牲效率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)殡m然減小鐵芯長(zhǎng)度，機(jī)械損耗將減小，且在磁密變化不大時(shí)，鐵耗也將減小，但隨著鐵芯長(zhǎng)度的減小，用銅量減小，電樞繞組銅耗和勵(lì)磁損耗都會(huì)增大，且其增大的速度比鐵耗等減小的速度快，所以總損耗將增大。鐵芯長(zhǎng)度減小，可直接減小硅鋼片和磁極鋼片重，節(jié)約了鋼材。（6）經(jīng)過(guò)上面的幾個(gè)步驟，可以得到一個(gè)初始的電磁設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)時(shí)需使電樞繞組電密和槽滿率滿足指定要求。此外，由于主軸定向、定位等方面的要求，系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)具有位置控制功能，在位置功能生效時(shí)，來(lái)自外部的位置給定與來(lái)自編碼器的位置反饋比較后形成位置閉環(huán)控制，位置調(diào)節(jié)器的輸出為速度調(diào)節(jié)器的給定，因此，這相當(dāng)于在速度閉環(huán)回路之外又增加了一個(gè)位置閉環(huán)控制。速度調(diào)節(jié)器的輸出為轉(zhuǎn)矩給定，在矢量控制方式下，轉(zhuǎn)矩給定相當(dāng)于定子電流的交軸分量；與系統(tǒng)中的勵(lì)磁電流一起送入坐標(biāo)變換環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)極坐標(biāo)變換得到定子電流幅值和相角（）。絕對(duì)編碼器由機(jī)械位置決定的每個(gè)位置的唯一性，它無(wú)需記憶，無(wú)需找參考點(diǎn)，而且不用一直計(jì)數(shù)，什么時(shí)候需要知道位置，什么時(shí)候就去讀取它的位置。開(kāi)關(guān)頻率可以達(dá)到20kHZ。圖44 同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)圖本系統(tǒng)是一個(gè)帶位置、速度控制功能的同步電動(dòng)機(jī)矢量控制電路，電路主要由整流、濾波和逆變電路三大部分組成。沿轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁極的軸線為d軸，與d軸正交的為q軸，dq 坐標(biāo)系在空間以同步速旋轉(zhuǎn)，d軸與A軸之間的夾角為變量。同步電動(dòng)機(jī)矢量控制和異步電動(dòng)機(jī)矢量控制的原理相似，即通過(guò)坐標(biāo)變換，把同步電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法進(jìn)行控制。以定子電流為例同步電動(dòng)機(jī)矢量變換控制的基本思想：在異步電機(jī)的矢量變換控制中，我們選擇轉(zhuǎn)子全磁通矢量作為同步速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)定向坐標(biāo)系（MT坐標(biāo)系）的M軸。此外，通過(guò)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角檢測(cè)裝置，檢測(cè)出磁極位置，并反饋給矢量控制器，通過(guò)計(jì)算，輸出轉(zhuǎn)子磁極相對(duì)定子繞組的空間位置角供坐標(biāo)轉(zhuǎn)換使用，以保證同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在同步速。而頻率自控式輸出的頻率是由轉(zhuǎn)子返回給變頻器的信號(hào)決定的，其控制系統(tǒng)為閉環(huán)控制，故不存在失步的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展與成熟，交流傳動(dòng)系統(tǒng)由于其運(yùn)行可靠且適用性強(qiáng)，得到了廣泛的運(yùn)用，并代替了直流傳動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)輔助電動(dòng)機(jī)把同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到接近同步速后，再利用自整步法把主機(jī)接入電網(wǎng)。同步電動(dòng)機(jī)接上電源后，由于電源頻率很低，產(chǎn)生的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速也很低，只要定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)間的相互作用所產(chǎn)生的同步轉(zhuǎn)矩足以克服系統(tǒng)的機(jī)械靜阻力矩，電機(jī)便可起動(dòng)，并且在很低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。若勵(lì)磁繞組開(kāi)路，剛起動(dòng)時(shí)，氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在勵(lì)磁繞組里感應(yīng)出很高的電動(dòng)勢(shì)，這可能會(huì)損壞勵(lì)磁繞組的絕緣；若勵(lì)磁繞組短路，那么勵(lì)磁繞組中感應(yīng)的電流將產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩，這有肯呢個(gè)使電動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)到接近同步速。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速的95%左右時(shí)，給勵(lì)磁繞組通入直流電，轉(zhuǎn)子即可自動(dòng)牽入同步速。由上可知，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載無(wú)關(guān)，其機(jī)械特性為一條直線，是硬特性。故同步電動(dòng)機(jī)無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行在的范圍。若負(fù)載重新變?yōu)?，則電子轉(zhuǎn)子加速，而角減小，電磁轉(zhuǎn)矩重新變?yōu)門1。為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，(超前)。當(dāng)時(shí)，為正常勵(lì)磁狀態(tài)，電樞電流全部為有功，電流值最小。下圖為同步電動(dòng)機(jī)不同勵(lì)磁狀況下的功率因數(shù)特性。同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可認(rèn)為等于空載轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之和，當(dāng)輸出功率為0時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為空載轉(zhuǎn)矩，電樞電流為空載電流。除此之外，同步電機(jī)的銘牌上還給出額定轉(zhuǎn)速，額定勵(lì)磁電壓和額定勵(lì)磁電流等.第二章 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理及運(yùn)行特性第二章 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理及運(yùn)行特性 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理在同步電動(dòng)機(jī)定子的三相對(duì)稱繞組里通以三相交流電，定子內(nèi)會(huì)產(chǎn)生三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同時(shí)在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組里通以直流電，則在定子磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子將受力而轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）額定電流：額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組的線電流有效值。轉(zhuǎn)軸用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，承受著轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量和水輪發(fā)電機(jī)的軸向推力，故常用高強(qiáng)度鋼鍛成，做成空心，以減輕轉(zhuǎn)軸的重量，也有利于檢察鍛件的質(zhì)量。磁極的極靴上裝有阻尼繞組，阻尼繞組是由一根根裸銅條，放在極靴的阻尼槽中，通過(guò)在兩端面用銅環(huán)焊接，形成一個(gè)短接的回路。（1）定子大型水輪機(jī)的直徑很大，為便于運(yùn)輸，常將定子鐵芯連同機(jī)座分成數(shù)瓣后運(yùn)送到工地，在工地上拼成一個(gè)整圓。集電環(huán)裝在轉(zhuǎn)軸上，與勵(lì)磁繞組通過(guò)引線相連，并和電刷裝置及外面的直流電源構(gòu)成回路。轉(zhuǎn)子鐵芯用于固定繞組，同時(shí)也是電機(jī)磁路的一部分。定子機(jī)座為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，機(jī)座不僅要支撐鐵芯，還要組成通風(fēng)路徑，以滿足通風(fēng)散熱的要求。隱極式同步電機(jī)由定轉(zhuǎn)子、端蓋和軸承等部件組成。如圖所示，隱極式同步電機(jī)的氣隙是均勻的，轉(zhuǎn)子為圓柱形；凸極式同步電機(jī)的氣隙是不均勻的，極弧處小而極間大，并且能看到明顯的磁極。按發(fā)電機(jī)的原動(dòng)力分，有汽輪機(jī)、水輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)。按用途來(lái)分，同步電機(jī)可以分為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和調(diào)相機(jī)。由于同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，故還可用做同步調(diào)相機(jī)使用，同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)接在交流電網(wǎng)上并空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性及電壓的穩(wěn)定性。 CADⅡ目錄目 錄摘 要 IAbstract II緒論 1 第一章 同步電機(jī)概論 2 2 2 3 4 第二章 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理及運(yùn)行特性 5 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 5 5 5 6 第三章 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 9 9 9 10 第四章 同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速及其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 11 11 13 16 第五章 同步電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì) 19 19 電磁設(shè)計(jì)的步驟 19 第六章 數(shù)據(jù)結(jié)果的對(duì)比及對(duì)電磁方案的分析 37 37 40 40 41 第七章 CAD制圖 42 CAD簡(jiǎn)介 42 CAD制圖 42 結(jié) 論 47 參考文獻(xiàn) 48 致謝 49 外文資料原文 51 IV緒論緒論在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展中，電機(jī)擔(dān)任著重要的角色，他能將最初的能源轉(zhuǎn)換為電能，同時(shí)又能把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，為生產(chǎn)和生活提供電能和動(dòng)力。Then design and pare three electromagnetic programs of a 64KW6P synchronous is an initial program, program 2 is the most economical material program, program 3 is the most efficient program. Finally introduce the CAD drawing tools, and use CAD tools to draw up the photos around、 the stator and rotor laminations graphics of the motor. Keyword: Synchronous generators。然后以64KW—6P的同步電動(dòng)機(jī)為例，分別設(shè)計(jì)了三套電磁方案并進(jìn)行了比較，方案一為初始方案，方案二為材料最省方案，方案三為效率最高方案。 保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。方案齊全便于用戶選用，且對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并做出了分析比較。：進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)時(shí)，既釆用手算的方法，又釆用計(jì)算機(jī)編程的方法進(jìn)行計(jì)算。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)采用帶有速度、位置控制的同步電動(dòng)機(jī)矢量控制方式進(jìn)行閉環(huán)控制。4)．機(jī)電一體化、智能化隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化得到了長(zhǎng)足發(fā)展，同時(shí)，各種高新技術(shù)也為電機(jī)產(chǎn)品注入了新的活力，制造工藝和管理信息化技術(shù)通過(guò)微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的應(yīng)用，國(guó)家政策的鼓勵(lì)、各企業(yè)對(duì)科技的重視，使新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期逐漸縮短，機(jī)電一體化、智能化電機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，調(diào)速制造、虛擬制造等先進(jìn)制造技術(shù)推廣應(yīng)用。1）在改造中求發(fā)展我國(guó)中小電機(jī)生產(chǎn)銷售受各類因素的影響，變化幅度較大，企業(yè)要看準(zhǔn)改革市場(chǎng)，發(fā)揮企業(yè)自身的優(yōu)勢(shì)，并重點(diǎn)地去占領(lǐng)，例如，目前的稀土永磁電機(jī)，大量用于風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床、壓縮機(jī)、城市交通及工礦電動(dòng)車輛等變頻調(diào)速裝置，會(huì)有較大的發(fā)展前途。3)控制方式他控變頻調(diào)速系統(tǒng) 他控式同步電動(dòng)機(jī)是通過(guò)獨(dú)立控制外部供電變流器頻率達(dá)到控制同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的，不用提供轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的信息。近年來(lái)隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展及數(shù)字控制的普及，矢量控制的應(yīng)用已經(jīng)從高性能領(lǐng)域發(fā)展到通用驅(qū)動(dòng)及專用驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，乃至變頻空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等家用電器。在這方面，較為成功的控制技術(shù)主要有：自適應(yīng)控制、變結(jié)構(gòu)控制、參數(shù)辨識(shí)技術(shù)等。國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)劉天華等首次將魯棒控制理論應(yīng)用于永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制器大多采 用比例積分(PI)控制。我國(guó)七十年代后期也陸續(xù)研制出多種結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī)。永磁同步電機(jī)就其使用不同的永磁體，又可分為用金屬永磁體制成的永磁同步電動(dòng)機(jī)和用稀土永磁材料制成的稀土永磁同步電動(dòng)機(jī) 。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日趨成熟和控制系統(tǒng)的不斷完善，加上同步電動(dòng)機(jī)不可替代的優(yōu)越性，使得同步電動(dòng)機(jī)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。同步機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)包括他控和自控變頻調(diào)速系統(tǒng)。第三，異步電動(dòng)機(jī)要靠加大轉(zhuǎn)差才能提高轉(zhuǎn)矩，而同步電機(jī)只須加大功角就能增大轉(zhuǎn)矩，同步電動(dòng)機(jī)比異步電動(dòng)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)具有更強(qiáng)的承受能力，能作出更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。變頻器就是基于上述原理采用電源變換技術(shù)、電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。由于同步電動(dòng)機(jī)上述特性，加上近年來(lái)電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論的發(fā)展與成熟，使同步電動(dòng)機(jī)得到了更為廣泛的應(yīng)用。這將有助于降低軸心的伸長(zhǎng)和提高主軸的精度。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)。同步電機(jī)還可用作電動(dòng)機(jī)，廣泛用于拖動(dòng)功率較大轉(zhuǎn)速不要求調(diào)節(jié)的生產(chǎn)機(jī)械，或者要求恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行的負(fù)載，如大型水泵、空氣壓縮機(jī)、礦井通風(fēng)機(jī)等。電機(jī)在電力工業(yè)、工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國(guó)防、科學(xué)文化及日常生活等方面有著廣泛的應(yīng)用。與各種形式的能量相比，電能具有明顯的優(yōu)越性，適宜于大量生產(chǎn)、集中管理、遠(yuǎn)距離傳輸和自動(dòng)控制。能源生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的l／10，僅次于美國(guó)，居世界第二位。指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)：簽名： 年 月 日第三、四周（ 3月22日至4月6日）學(xué)生主要工作：進(jìn)行同步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算，設(shè)計(jì)電機(jī)繞組和沖片，并進(jìn)行CAD制圖指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)：簽名： 年 月 日第六、七周（ 4月15至4月28日）學(xué)生主要工作：完成同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，使各項(xiàng)指標(biāo)符合要求指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)：簽名： 年 月 日第八、九周（ 4月29日至 5月12日）學(xué)生主要工作：完成同步電動(dòng)機(jī)兩個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和基本要求（一）主要內(nèi)容、原理、運(yùn)行特性；，掌握同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方法；；，畫出定轉(zhuǎn)子沖片圖和電樞繞線圖。2. 進(jìn)度表由學(xué)生填寫，至少每?jī)芍芙恢笇?dǎo)教師簽署審查意見(jiàn)，并作為畢業(yè)設(shè)計(jì)工作檢查的主要依據(jù)。進(jìn)度表中的周次是指實(shí)際的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程中的周次。；（二）基本要求技術(shù)要求：①額定功率: 64KW ②額定電壓: 400V③相 數(shù)：三相 ④額定功率因數(shù)：⑤額定轉(zhuǎn)速：1000r/min ⑥額定頻率：50Hz⑦效率：% ⑧定子槽滿率：80 ~85% 原始數(shù)據(jù)：① 定子外徑：43mm ②定子內(nèi)徑：③ 定子槽數(shù)：54 ④氣隙長(zhǎng)度：參考數(shù)據(jù)①定子繞組電密：8~9A/mm2 ② 氣隙磁密：~（4極） ~ （6極）設(shè)計(jì)要求： 根據(jù)原始數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一臺(tái)符合技術(shù)要求的同步電動(dòng)機(jī)，并給出三個(gè)方案，分析電機(jī)的耗材與效率的關(guān)系，掌握設(shè)計(jì)高效電機(jī)和節(jié)約材料電機(jī)的方法。指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)：簽名： 年 月 日第十、十一周（5月13日至 5月26日）學(xué)生主要工作：完成同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。自1993年起，中國(guó)由能源凈出口國(guó)變成凈進(jìn)口國(guó)，能源消費(fèi)已大于供給，能源需求的對(duì)外依存度迅速增大。人類對(duì)能量利用和控制的能力決定著社會(huì)的生產(chǎn)潛能，從而影響著人類生活方式的進(jìn)步。作為電機(jī)的重要一員，同步電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著不可替代的作用。由于同步電機(jī)具有功率因數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，故可