【正文】 在本次的設(shè)計工作過程中通過老師的耐心指導和自己查閱相關(guān)設(shè)計書籍以及和同學們之間的交流討論才使本課題得以順利完成。*****誨人不倦的工作作風，一絲不茍的工作態(tài)度，嚴肅認真的治學風格給我留下深刻的影響，值得我永遠學習。在她的指導下自己對永磁同步發(fā)電機的電磁設(shè)計和磁場有限元仿真分析過程有了一個初步的認識和了解。參考文獻[1][M]，北京：機械工業(yè)出版社，1997[2][M]，北京：機械工業(yè)出版社，2010[3][M]，北京：中國電力出版社，2007[4][M]，北京：清華大學出版社，2010[5]高徐嬌,趙爭鳴,[J]. 北京：清華大學學報（自然科學版），2011，53（2）：8085[6][M]，西安：電磁與電子技術(shù)研究所，2008[7][電機卷] [M]，北京：中國電力出版社，2005[8][M].西安：西安交通大學出版社，2000[9][J]，上海：微特電機，2010，25（8）：3037[10][J]，西安：西安交通大學出版社，2011，43（4）：112[11][J]，西安：西安交通大學出版社，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 謝值此本科學位論文完成之際，首先我要感謝我的指導老師*****?，F(xiàn)階段的釹鐵硼永磁雖然磁性性能遠優(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)域應用的最主要因素之一。 通過仿真的輸出的氣隙磁場、線圈感應電勢、齒槽轉(zhuǎn)矩、額定負載下的電壓∕電流以及和損耗隨時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，它能很好的彌補傳統(tǒng)電機磁場分析法的不足，特別適用于永磁電機的設(shè)計當中，同時為永磁電機磁場的分析和計算提供了一個快速、準確的分析計算環(huán)境。結(jié) 束 語在此次的畢業(yè)設(shè)計課題研究當中，首先利用電機傳統(tǒng)的設(shè)計方法對永磁發(fā)電機的尺寸進行合理的計算和選型，在計算尺寸大小的同時也確定好電機的轉(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)子永磁體進行等效計算，計算出電機的磁路和電路的各有關(guān)參數(shù)，求出電機的各種損耗及效率。c) 電機的磁場分布比較合理，磁場飽和區(qū)域少。b) 永磁電機由永磁體向外提供磁能，以氣隙磁場作為媒介進行機電能量轉(zhuǎn)換。仿真結(jié)果比較準確地反應了永磁同步發(fā)電機的瞬態(tài)過程，以及電機的反電勢、電流、氣隙磁密分布特性；為進一步優(yōu)化永磁同步發(fā)電機尺寸、槽型、繞組分布的設(shè)計提供了基礎(chǔ)。圖 在電機從啟動的瞬態(tài)進入穩(wěn)態(tài)運行，電機的有功損耗隨著時間而趨于穩(wěn)定為電機的穩(wěn)定運行提供了有利的條件，并且更能提高電機的運行時的效率。因為在電壓∕電流交變一次，轉(zhuǎn)子磁場轉(zhuǎn)過一個對極，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 圖中反映出定子繞組反電勢，即電樞反應電勢的波形為隨時間變化的正弦波。在Maxwell 2D 軟件運行的能對電機的各項性能指標進行驗證和輸出其隨時間變化的曲線圖，設(shè)置仿真求解條件時選擇的步長越短，總仿真時間就越長，但是磁場計算的精度不會隨仿真步長減斷而增大。（2）在Open窗口中雙擊某項特性數(shù)據(jù)文件，PlotData窗口中繪出該特性的動態(tài)過程曲線圖（，輸出曲線分別如下圖所示）。在計算過程中，可以用REFRESH命令觀察電壓電流等相關(guān)動態(tài)曲線。（6）設(shè)置求解條件： a 對自動生成的有限元網(wǎng)絡(luò)剖分進行局部細化； b 設(shè)置動態(tài)分析的有關(guān)選項； c 運動關(guān)系設(shè)置。（4）設(shè)置邊界條件和激勵源（Setup Boundary∕Sources）： 點擊Setup Boundary∕Sources 進入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。（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項目2DFZ，出現(xiàn)Maxwell2D的主窗口（如下圖415）。∕相電勢波形（4）建立Maxwell2D幾何模型點擊下拉菜單Analysis∕View Geometry，彈出2D Modeler窗口顯示如下：圖 Maxwell2D 動態(tài)仿真和相關(guān)參數(shù)設(shè)置（1）創(chuàng)建二維電磁場Maxwell2D項目（Creat Maxwell2D Project）： 點擊下拉菜單Post Process∕Create Maxwell 2D Project, 彈出Creat Maxwell 2D Project 窗口。由圖可以看出在每相繞組均采用短距和分布的繞組形行可以明顯的消弱各匝線圈感應電勢的各奇次諧波，使之接近于正弦波以滿足負載對輸出電壓波形的要求。紅色所反映的為每匝線圈所感應的電勢波形，其中也含有各種奇次諧波。（3）輸出曲線：在Asoft∕RMxprt的Performance Curves能清晰的查看所設(shè)計電機中各參數(shù)隨著電角度變化的曲線：從圖中可以看出氣隙磁密的波形為平頂波，其所含有大量奇次諧波磁通。（2）圖形：圖 ∕轉(zhuǎn)子截面圖上圖中為RMxprt運行后自動生成的電機定∕轉(zhuǎn)子橫截面圖。4）輸入轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)氣隙長度2mm、轉(zhuǎn)子內(nèi)徑40mm、轉(zhuǎn)子鐵心長17沖片型號M1924G、永磁體牌號N35H、永磁體尺寸以及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型。 基本數(shù)據(jù)的輸入2）輸入定子鐵心數(shù)據(jù)定子外徑220mm、內(nèi)徑146mm、槽數(shù)3斜槽數(shù)1以及槽型尺寸。啟動Maxwell Control Panel 進入Maxwell控制板建立所設(shè)計電機項目，本設(shè)計項目名為YCTF。根據(jù)永磁同步發(fā)電機的設(shè)計指標，首先通過Ansoft中的Rmxprt軟件進行電機設(shè)計仿真和優(yōu)化，它能快速提供基于磁路法的分析結(jié)果，然后觀察電機主要參數(shù)對磁密和電機特性的影響，相應調(diào)整電機尺寸和繞組結(jié)構(gòu)得到最佳電機設(shè)計方案。本文利用Ansoft公司最新版的Maxwell 2D仿真軟件建立永磁同步發(fā)電機的模型，它結(jié)合了基于磁路法設(shè)計旋轉(zhuǎn)電機的Rmxprt軟件和基于有限元法的電磁場計算軟件Maxwell12。傳統(tǒng)的電機設(shè)計過程是采用磁場耦合法對電機磁場進行計算，但是這種方法在稀土電機設(shè)計中存在難以得到準確的磁路計算結(jié)果、設(shè)計結(jié)果和實際的電機相差比較大、研發(fā)周期長、成本高等缺點。這個方程組可以用線性代數(shù)的方法來求解，然后得到各節(jié)點的磁位，進而得到相應的磁場量。在這種方法中這些獨立的點的數(shù)量是有限的，因此被稱為有限元。總截面積：（53）實際電流密度： （54）電負荷： （55）定子沖片槽型設(shè)計：圖41 定子槽型（56）槽滿率：槽面積 槽絕緣占面積： 磁路計算（57）計算空載磁通： Wb（58）計算極弧系數(shù)（均勻氣隙）： （59）鐵心有效長度（定，轉(zhuǎn)子軸向長度相等）： （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 定子軛磁場強度取 考慮軛部磁通密度不均勻而引入的軛部磁路長度校正系數(shù)， 定子軛磁路計算長度： cm（67）極靴平均磁密： T 極靴軸向長度17cm（68）極靴磁位差： A （69）磁性襯套平均磁密：對于切向式結(jié)構(gòu)，T（70）磁性襯套磁位差： A（71）總磁位差： （72）主磁導： H 主磁導標幺值：（73）漏磁導（利用電磁計算而得到）： 漏磁導標幺值： （74）外磁路總磁導： H 外磁路總磁導標幺值： （75）永磁體空載工作點： （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： cm 線圈端部平均長，（82）每相繞組電阻： （83）槽比漏磁導：（84）端部比漏磁導： （85）差漏磁導： （86）齒頂比漏磁導： （87）總漏磁導系數(shù)： （88）每相繞組漏抗： 每相繞組漏抗標幺值： （89）每極電樞磁動勢： A（90）交軸電樞反應電抗： （91）交軸同步電抗： 交軸同步電抗標幺值： （92）內(nèi)功率因數(shù)角： （93）每極直軸電樞磁動勢： 每極直軸電樞磁動勢標幺值： （94）主磁體負載工作點： （95）額定負載氣隙磁通： （96）負載漏磁系數(shù)： （97）負載氣隙磁密： T （98）負載定子齒磁密：（99）負載定子軛磁密： （100）直軸電樞反應電抗： 直軸電樞反應電抗標幺值：（101）直軸同步電抗： 直軸同步電抗標幺值： 電壓調(diào)整率和短路電路計算（102）空載勵磁電勢： （103）額定負載時直軸內(nèi)電動勢：（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: 損耗和效率計算（108）定子齒質(zhì)量：