【正文】 itle,I design the article .when I design,I make three steps,first,I design one programme,then I make the second programme which is advantage of the saving material,then I make the third programme which is advantage of increasing efficiency.At last,I write down what I have learn according to what I have done.At the same time,In the design process we have drawn the stator and rotor punching drawing，the arrangement of the stator winding and the harmonic winding by using AutoCADKey words: synchronous motor；design；CAD.目錄目錄摘要 IAbstract II緒論 1第一章 同步電機(jī)概論 2 同步電機(jī)的基本特點 2 主要類型和用途 2 主要結(jié)構(gòu)部件 3 基本技術(shù)要求 3 同步電動機(jī)的勵磁方式 4 同步電動機(jī)的工作原理 4第二章 同步電動機(jī)變頻調(diào)速及其控制系統(tǒng) 6 同步電動機(jī)的變頻調(diào)速 6 同步電動機(jī)的控制系統(tǒng) 7 同步電機(jī)的矢量控制原理 7 同步電機(jī)的矢量控制系統(tǒng) 10第三章 電機(jī)設(shè)計基本理論 12 電機(jī)設(shè)計過程和內(nèi)容 12 主要尺寸的確定 12 電磁設(shè)計 13 同步發(fā)電機(jī)的主要性能指標(biāo)和額定數(shù)據(jù) 13 氣隙對電機(jī)性能的影響 13 槽滿率對電機(jī)性能的影響 13 結(jié)構(gòu)設(shè)計 14第四章 電磁設(shè)計方案及計算 15 電磁設(shè)計思路 15 電磁設(shè)計計算步驟 15第五章 畢業(yè)設(shè)計結(jié)果及分析 32 材料用量結(jié)果及分析 32 電機(jī)損耗和效率結(jié)果及分析 32 電磁負(fù)荷結(jié)果及分析 33 電機(jī)參數(shù)結(jié)果及分析 33第六章 AUTO CAD 繪圖 35 AUTO CAD 使用方法 35 定子沖片圖 35 轉(zhuǎn)子沖片圖 36 繞組排布圖 37第七章 總結(jié) 38參考文獻(xiàn)（References） 39致謝 40緒論同步電機(jī)主要作為發(fā)電機(jī)使用，同時也可以作為電動機(jī)使用，特別是在不要求調(diào)速的大功率生產(chǎn)機(jī)械中，同步電動機(jī)使用的很多。目前，我國是同步電機(jī)的生產(chǎn)大國，尤其是小型的同步電機(jī)市場，中國占據(jù)著很大市場，同時我們要看到，電機(jī)市場的競爭相當(dāng)?shù)募ち?，所以，我們必須提高生產(chǎn)的自動化水平，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本以及提高新產(chǎn)品的研究開發(fā)。同步電機(jī)可分為同步發(fā)電機(jī)和同步電動機(jī)。同步電動機(jī)運行時的速度為同步速，與頻率有著穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)直流電流通過勵磁繞組時，電機(jī)內(nèi)就會產(chǎn)生磁場，如果轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子使磁場與定子導(dǎo)線之間有相對運動，就會在定子導(dǎo)線中感應(yīng)出交流電勢。 同步電機(jī)的基本特點同步電動機(jī)與感應(yīng)電機(jī)一樣，也是運用電磁感應(yīng)的原理的一種交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)。 主要類型和用途同步電機(jī)一般是做發(fā)電機(jī)使用，但也可用作電動機(jī)來拖動生產(chǎn)機(jī)械，尤其是在不要求調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的時候，而且是大功率的電機(jī)時，同步電動機(jī)使用就很廣泛，同時可以通過改變勵磁電流的大小來改變電網(wǎng)的功率因素。當(dāng)作為發(fā)電機(jī)運行時，勵磁繞組中通入直流電流，電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生磁場，由原動機(jī)拖動電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，磁場與定子導(dǎo)體之間有了相對運動，在定子繞組中就會感應(yīng)交流電動勢。同步電機(jī)一般是做發(fā)電機(jī)使用，但也可用作電動機(jī)來拖動生產(chǎn)機(jī)械，如果作為同步電機(jī)運行時，尤其是在不要求調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的時候，而且是大功率的電機(jī)時，同步電動機(jī)使用就很廣泛，同時可以通過改變勵磁電流的大小來改變電網(wǎng)的功率因素。 主要結(jié)構(gòu)部件同步電機(jī)只要是由定子，轉(zhuǎn)子，端蓋和軸承等部件構(gòu)成，其中最主要的還是定子、轉(zhuǎn)子兩個基本部分（1）定子定子部分由定子鐵心、定子電樞繞組組成。當(dāng)定子鐵芯的外徑大于1m的時候，用膳性的硅鋼片拼成一個整圓，疊裝時將每片的接縫錯開，在扇形片上涂上絕緣漆，以減少鐵芯的渦流損耗。大容量高電壓多用開口槽；小容量低電壓多用半閉口槽。（2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的組成部分有轉(zhuǎn)子鐵芯與軸、轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組、護(hù)環(huán)和中心環(huán)組成。繞線轉(zhuǎn)子要利用滑環(huán)和電刷， 基本技術(shù)要求㈠、同步發(fā)電機(jī)銘牌額定數(shù)據(jù)同步電機(jī)的額定值有:a) 額定容量；b) 額定功率；c) 額定電壓；d) 額定頻率；e) 額定電流；f) 額定功率因數(shù)；g) 額定效率；h) 額定轉(zhuǎn)速；i) 額定勵磁電流和額定勵磁電壓。 同步電動機(jī)的勵磁方式同步電動機(jī)有他的勵磁電源，這個勵磁電源裝置叫做同步電動機(jī)的勵磁系統(tǒng)同步電動機(jī)有不同的勵磁方式，電機(jī)不同，可能用到的勵磁系統(tǒng)也是不同的，但是，對于勵磁系統(tǒng)必須是要有一定的規(guī)范，以下是一些基本要求：1）當(dāng)電動機(jī)從空載運行到滿載或者是過載的過程中，同步電動機(jī)的勵磁系統(tǒng)必須動能提供可靠的穩(wěn)定的勵磁電流，而且盡量使能夠簡單，有實用性。啟動的過程中能自動實現(xiàn)下面的一些功能，勵磁繞組能夠附加短路電阻，將附加電阻能夠立即的清除掉。4）還有很重要的的，當(dāng)電網(wǎng)的電壓不穩(wěn)的時候，勵磁系統(tǒng)應(yīng)該能實行強(qiáng)制的勵磁5）當(dāng)電動機(jī)停止運行或者是非正常的停運時，勵磁系統(tǒng)應(yīng)該能快速的滅磁。直流發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改變直流勵磁機(jī)的勵磁電流就能控制同步電動機(jī)的勵磁電壓，進(jìn)而就能控制勵磁電流了。改變勵磁的給定值的大小，就能改變勵磁電流的大小，但因為直流勵磁機(jī)的維護(hù)很不方便。目前用的比較廣泛的是靜止整流器勵磁系統(tǒng)，它的主電路一般而言，是采用三相橋控式整流電路。當(dāng)電動機(jī)正常運行的的時候，就采用恒定電流勵磁的控制方式。恒定電流勵磁可以調(diào)節(jié)的范圍很廣，這樣就能夠?qū)﹄妱訖C(jī)的功率因素進(jìn)行很好的控制。響應(yīng)的速度也很快。 同步電動機(jī)的工作原理同步電動機(jī)的工作原理與異步電機(jī)不大一樣，他的工作原理主要是根據(jù)氣隙磁場和轉(zhuǎn)子磁場中的磁拉力而形成的，當(dāng)三相電源接通到定子三相繞組后，定子三相繞組就會產(chǎn)生三相電流，從而在定子上形成旋轉(zhuǎn)磁勢的旋轉(zhuǎn)磁場。牽入同步后，電動機(jī)就開始正常的運行了。我們可以把這樣的S極和N極之間的磁拉力看成是轉(zhuǎn)子主磁場和氣隙磁場之間存在著一種彈簧關(guān)系的聯(lián)系。如果負(fù)載越大，氣息磁場和主磁場之間的軸線角度就被拉開的越大，同步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也就越來越大，就像彈簧一樣，被拉得越長，彈性越大。當(dāng)然，彈簧被拉升的長度是有限的，同步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也必須有一定的限度，如果超出了這個限度，同步機(jī)就會失去同步而不能正常的工作了。當(dāng)同步電動機(jī)穩(wěn)定運行的時候，他的轉(zhuǎn)速與所加的負(fù)載大小就無關(guān)了。當(dāng)電動機(jī)的負(fù)載不變時，級在恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩運行下，從電網(wǎng)輸入的電流中，有功分量基本上是保持不變的，而無功分量的大小就會隨著電動機(jī)的功率因數(shù)的和勵磁電流的改變而改變。當(dāng)功率因數(shù)小于1的時候，無功電流的分量就會大于0，電樞電流就會大于正常勵磁時候的電流，如果這個時候勵磁電流大于正常工作時候的電流，就稱之為過勵情況。由此看來，調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流就可以改變同步電動機(jī)的功率因素角，可以看到，過勵的時候，功率因數(shù)是超前的，而欠勵的時候，功率因數(shù)是滯后的。從電路的結(jié)構(gòu)上，變頻器與交流伺服驅(qū)動器中的整流電路可以分為單相橋式整流與三相橋式整流；兩種。從控制形式上，整流可以分為不可控整流（二極管整流）與可控整流（晶閘管整流）兩種。但控制的電路比不可控整流復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，一般用于大功率的變頻器，或是向多組逆變電路同時供電的公用的額整流電路（稱為電源模塊）。電流控制和電壓控制型逆變一般用于交通運輸，冶金，礦山等大型逆變器。為了適應(yīng)大型逆變器的高壓，大電流的控制要求，電流控制型和電壓控制型的逆變器常常使用晶閘管，PWM控性的逆變由于工作頻率高，就必須使用IGBT等可控關(guān)斷的電力電子器件。PWM控制的關(guān)鍵是如何將直流電壓轉(zhuǎn)換成電機(jī)控制所需的正弦波。根據(jù)采樣控制理論，當(dāng)面積相等，形狀不同的窄脈沖加到一個慣性環(huán)節(jié)上，其產(chǎn)生的效果基本相同，根據(jù)這一原理，如果將矩形波進(jìn)行N等分，就可以用N個面積相等窄脈沖進(jìn)行等效了。同樣，如果將正弦波N等分，并將每一個區(qū)域看成一個寬度相等的，幅值不同的窄波沖，這樣的窄脈沖便可以用一列幅值相等寬度不等，同時面積與等分的矩形脈沖串來代替，這就是正弦波PWM調(diào)制的基本原理。由于同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子方面是不對稱的，于是就可以將坐標(biāo)軸放在不對稱的轉(zhuǎn)子上，因此選用坐標(biāo)系統(tǒng)d，q，0。假定原來的一組變量為，…， ，令= （1）或者Y=CX時，可獲得另一組新變量。在線性變換中，與變量x，y無關(guān)。但是本課題選，0坐標(biāo)系統(tǒng)。不難看到，磁鏈，是電流，的復(fù)雜函數(shù)，但是忽略轉(zhuǎn)子有效電阻時，上述方程可大大簡化，應(yīng)用起來也很方便。此外，在d，q，0坐標(biāo)系統(tǒng)中，及，和，和等分別代表了定子縱軸方向和橫軸方向的家鄉(xiāng)回路中的電流，磁鏈及電壓，而在，0坐標(biāo)系統(tǒng)中，具有相似變換式的與，與，與等，則為定子軸方向和軸方向假象回路中的電流磁鏈及電壓，這樣一來，我們又得到了同步電動機(jī)的一種物理模型，它相當(dāng)于將三相同步電機(jī)轉(zhuǎn)化為等效的兩相同步電動機(jī)。在同步電機(jī)的電流與磁場的矢量圖中，包括了如下的變量：1）三相定子合成電流，它是與轉(zhuǎn)子磁場同步旋轉(zhuǎn)的矢量2）轉(zhuǎn)子電流，他是與轉(zhuǎn)子軸同步旋轉(zhuǎn)的矢量，同時旋轉(zhuǎn)速度與定子電流相同。將以上的矢量在同一靜止的坐標(biāo)系XOY上進(jìn)行表示以后，與永磁同步電動機(jī)同樣在轉(zhuǎn)子磁鏈上建立的dq坐標(biāo)系，可以得到同步電機(jī)的磁場與矢量如圖所示。轉(zhuǎn)子磁鏈方程同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩同樣可以看成是轉(zhuǎn)子磁鏈與定子電流的正交分量的作用的結(jié)果，即M=KI1q，因此，為了分析電機(jī)的特性，必須先知道轉(zhuǎn)子的磁鏈。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子為短路導(dǎo)條，其電壓平衡方程可表示為： (1)由圖可知，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流相對于轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶康男D(zhuǎn)角度為d（ρθ）/dt，因此，它在轉(zhuǎn)子磁鏈dq坐標(biāo)系上的微分可以表示為代入（1）式中，并考慮到后，可以得到轉(zhuǎn)子電壓平衡方程式在直軸和交軸的表達(dá)式，直軸（d軸）分量 （2）交軸（q軸）分量 根據(jù)磁鏈計算公式，=Li，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流