【正文】 : 400V ③相 數(shù)：三相 Y 接法 ④額定功率因數(shù)： ⑤額定轉(zhuǎn)速 Nn ： 1500r/min ⑥額定頻率 Nf ： 50Hz ⑦ 效率 ? ： % ⑧定子槽滿(mǎn)率： 80~85% 原始數(shù)據(jù)： ① 定子外徑 ： 34cm ② 定子內(nèi)徑 ： ③ 定子槽數(shù) ： 36 槽 ④ 氣隙長(zhǎng)度 ： 參考數(shù)據(jù) ①定子繞組電密： 7 ~ 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)的材料利用率與效率的關(guān)系，掌握設(shè)計(jì)節(jié)能電機(jī)和節(jié)約材料電機(jī)的方法。 翻譯一篇外文文獻(xiàn) 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 第三、四周 （ 4 月 7 日至 4 月 18 日） 學(xué)生主要 工作： 熟悉同步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)程序，并完成磁路計(jì)算。 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 第七、八周 （ 5 月 5 日至 5 月 16 日） 學(xué)生主要 工作： 提出優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成同步發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì)第二、三個(gè)方案。 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 第十一周至畢業(yè) 設(shè)計(jì)工作結(jié)束 （ 6 月 2 日至 6 月 13 日） 學(xué)生主要工作： 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文定稿，并進(jìn)行論文答辯 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 七、其他（學(xué)生提交） 1．開(kāi)題報(bào)告 1 份 2．外文資料譯文 1 份（ 2020 字以上，并附資料原文） 3．論文 1 份（ 8000 字以上） 指 導(dǎo) 教 師： 學(xué)科組負(fù)責(zé)人： 學(xué)生開(kāi)始執(zhí)行 任務(wù)書(shū)日期： 2020. 3. 24 學(xué)生姓名： 王徽 送交畢業(yè)設(shè)計(jì) 日期： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目： 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信工學(xué)院 系 自動(dòng)化系 專(zhuān) 業(yè)： 電機(jī)電器 班 級(jí)： 061 班 學(xué) 號(hào)： 6101106024 姓 名： 王 徽 指導(dǎo)教師： 黃 劭 剛 填表日期： 2020 年 3 月 22 日 一、 選題的 依據(jù)及意義 現(xiàn)代社會(huì)中， 電能是現(xiàn)代社會(huì)最主要的能源之一。電機(jī)主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器和電動(dòng)機(jī)等類(lèi)型。機(jī)械制造工業(yè)、冶金工業(yè)、煤炭工業(yè)、石油工業(yè)、輕紡工業(yè)、化學(xué)工業(yè)及其他各種礦企業(yè)中，廣泛地應(yīng)用各種電動(dòng)機(jī)。 同步電動(dòng)機(jī)歷來(lái)是以轉(zhuǎn)速與電源頻率保持嚴(yán)格同步著稱(chēng)的，只要電源頻率保持恒定，同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就絕對(duì)不變。除此以外，同步電動(dòng)機(jī)還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，就是可以控制勵(lì)磁來(lái)調(diào)節(jié)它的功率因數(shù)，可使功率因數(shù)高到 ，甚至超前。但是，由于同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)費(fèi) 事、重載時(shí)有振蕩乃至失步的危險(xiǎn)，過(guò)去除了上述特殊情況外，一般工業(yè)設(shè)備很少采用同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。采用電壓一頻率協(xié)調(diào)控制，同步電動(dòng)機(jī)便和異步電動(dòng)機(jī)一樣成為調(diào)速電動(dòng)機(jī)家族的一員，原來(lái)由于供電電源頻率固定不變而阻礙同步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用的問(wèn)題都已迎刃而解。中華人民共和國(guó)成立后，電機(jī)工業(yè)才獲得迅速的發(fā)展，產(chǎn)品的品種、數(shù)量不斷增加，技術(shù)水平逐步提高。 國(guó)外公司注重新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在電機(jī)的安全、噪聲、電磁兼容等方面很重視。 電機(jī)行業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)。作為勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，我國(guó)發(fā)展電機(jī)制造業(yè)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示， 2020 年上半年，全行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值 億元，同比增長(zhǎng) %。在總產(chǎn)量中，大中型電機(jī)產(chǎn)量為 萬(wàn)千瓦，增速減緩 個(gè)百分點(diǎn)；小型交流電機(jī)產(chǎn)量為 萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng) %，增速同比減緩 個(gè)百分點(diǎn)；直流電機(jī)產(chǎn)量 萬(wàn)千瓦，同比降低 %，增速同比減緩 個(gè)百分點(diǎn)。 2020 年以來(lái)，雖然我國(guó)經(jīng)受了全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，部分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值呈下降趨勢(shì)。其主要原因是，企業(yè)積極實(shí)施國(guó)家節(jié)能政策，風(fēng)電生產(chǎn)項(xiàng)目的效果顯著。隨著交流變頻器電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，依靠性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)，替代部分直流電機(jī)，使直流電機(jī)市場(chǎng)萎縮。 隨著科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電機(jī)制造工業(yè)也將發(fā)生很大的變化，下面就對(duì)其作簡(jiǎn)要介紹。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電量的增加和設(shè)備所需要的動(dòng)力增大等因素的影響，單機(jī)容 量將迅速增大，這樣才能更好地為經(jīng)濟(jì)作出貢獻(xiàn)，兩者相輔相成，互相促進(jìn)對(duì)方的發(fā)展。 （二） 積極采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝。其他像感應(yīng)電機(jī)的單繞組多速繞組和三角形 — Y 混合聯(lián)接繞組，同步電機(jī)的無(wú)刷勵(lì)磁、靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁、諧波勵(lì)磁和整塊磁極， 直流電動(dòng)機(jī)的晶閘管供電和無(wú)槽電樞以及雙冷水技術(shù)。隨著材料領(lǐng)域方面的發(fā)展，好的材料也將越來(lái)越多，價(jià)格也將越來(lái)越便宜，電機(jī)使用的材料也將越來(lái)越好，性能也隨之變好。 （三）標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度不斷提高 在電機(jī)零部件和安裝尺寸、基座號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化方面也進(jìn)行了大量工作，形成了自己的體系，還只定了許多國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，還對(duì)原子能、 磁流體、地?zé)帷⑻?yáng)能、風(fēng)力和燃?xì)廨啓C(jī)用于發(fā)電方面進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究工作。我國(guó)的電機(jī)的技術(shù)性能水平與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平相當(dāng)。 永磁式同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高，和直流電機(jī)相比，它沒(méi)有直流電機(jī)的換向器和電刷等缺點(diǎn)。和普通同步電動(dòng)機(jī)相比，它省去了勵(lì)磁裝置，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，提高了效率。 近年來(lái)，隨著永磁材料性能的不斷提高和完善，特別是釹鐵硼永磁的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性的改善和價(jià)格的逐步降低以及電力電子器件的進(jìn)一步發(fā)展，加上永磁電機(jī)研究開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的逐步成熟，經(jīng)大力推廣和應(yīng)用已有研究成果，使永磁電機(jī)在國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等方面獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，稀土永磁電機(jī)的單臺(tái)容量已超過(guò) 1000KW，最高轉(zhuǎn)速已超過(guò) 300000r/min，最低轉(zhuǎn)速低 于，最小電機(jī)的外徑只有 ，長(zhǎng) 。稀土永磁材料和稀土永磁電機(jī)的科研水平都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。充分發(fā)揮我國(guó)稀土資源豐富的優(yōu)勢(shì)，大力研究和推廣應(yīng)用以稀土永磁電機(jī)為代表的各種永磁電機(jī)，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子上產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)波形也有兩種：一種為正弦波；另一種為梯形波。 永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)不同，則電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特 性、控制系統(tǒng)等也不同。在表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上，這種電機(jī)的重要特點(diǎn)是直、交軸的主電感相等；而內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，可以保護(hù)永磁體。因此，這兩種電機(jī)的性能有所不同。 （ 1） 以取代直流調(diào)速系統(tǒng)為目標(biāo)的高性能 交流調(diào)速系統(tǒng)的進(jìn)一步研究與開(kāi)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 發(fā)。各種控制結(jié)構(gòu)所依據(jù)的都是被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，因此，為了建立交流調(diào)速系統(tǒng)的合理適用的控制機(jī)構(gòu)，仍需對(duì)交流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型的性質(zhì)、特點(diǎn)及內(nèi)在規(guī)律作深入研究和探討。 近幾年來(lái)，不依賴(lài)電機(jī)模型的模糊自尋優(yōu)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能化控制方法開(kāi)始引入到交流調(diào)速系統(tǒng)中，成為交流 調(diào)速控制理論、控制技術(shù)新的研究發(fā)展方向。 （ 2） 新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)功率變換器的研究與開(kāi)發(fā)。抑制電磁干擾的有效方法也是采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。今后幾年內(nèi)串并聯(lián)諧振式變頻器將有商品化的產(chǎn)品推出。矩陣式變化器是一種可供選擇的交 交變化器結(jié)構(gòu)，其輸出頻率可提高到 45Hz 以上。 （ 3） PWM 模式的改進(jìn)和進(jìn)化。 （ 4） 中壓變頻裝置（我國(guó)稱(chēng)為高壓變頻裝置）的研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)。中壓、大容量的交流調(diào)速系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)實(shí)踐已有 20 多年了，逐步走上了實(shí)際應(yīng)用階段尤其高壓全控型功率器件產(chǎn)生以來(lái)，中壓變頻器的應(yīng)用趨勢(shì)迅速本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 加快了。當(dāng)今多電平中壓 變頻器已成為交流調(diào)速研究的新領(lǐng)域，是熱點(diǎn)課題之一。 控制技術(shù)方面有，將矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)引入中壓變頻器，以及研究開(kāi)發(fā)使用與中壓變頻器的 PWM 技術(shù)。當(dāng)前，美國(guó) Cree 公司、德國(guó)西門(mén)子公司、日本東芝公司，還有歐洲 ABB 公司等投入巨資研制一種碳化硅（ SIC）電力電子器件，其中 PN 耐壓等級(jí)可達(dá) 10KV以上。 三、 本課題研究?jī)?nèi)容 本課題主要是研究設(shè)計(jì) 30kw 同步電動(dòng)機(jī)。其次，進(jìn)行電樞繞組的選擇： ,確定繞組的每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) ,即 :NmIDAZ ?? . ndS ,即：NaZmSnd ? .，確定電樞繞組的線(xiàn)規(guī)，即， nddSAd ?? 239。再次，確定電機(jī)鐵心的長(zhǎng)度。 確定的繞組可以確定每極磁通 p? 。 方案二與方案一主要是通過(guò)增加材料耗用來(lái)提高效率的目的，方案三與方案一主要是通過(guò)犧牲效率來(lái)達(dá)到節(jié)省材料的目的。 五、 研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 ： 根據(jù)用戶(hù)提出的產(chǎn)品規(guī)格，技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足用戶(hù)要 求的性能好，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠的電動(dòng)機(jī)。主要研究通過(guò)增加材料的耗用來(lái)達(dá)到提高效率和以犧牲效率來(lái)達(dá)到節(jié)省材料的目的。本課題研究了三個(gè)方案，方案一為折中方案，在滿(mǎn)足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的方案。方案三，為材料最省方案，在滿(mǎn)足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上使電機(jī)的所用本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 材料最省。 本課題的另一重要特色，是指在定子沖片和轉(zhuǎn)子沖片尺寸給定的情況下，設(shè)計(jì)出用戶(hù)所要求功率的電動(dòng)機(jī)，這有利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。 3. 工作進(jìn)度： 起訖日期 工作內(nèi)容 備注 第一周 — 第三周 論文的開(kāi)題報(bào)告 第四周 — 第五周 畢業(yè)實(shí)習(xí) 第六周 — 第九周 復(fù)算電機(jī)的各種參數(shù) 第十周 — 第十二周 上機(jī)設(shè)計(jì)三個(gè)優(yōu)化方案 第十二周 — 第十三周 用 Autocad 制圖 第十四周 — 第十五周 寫(xiě)畢業(yè)論文 第十五周 — 第十六周 論文答辯 六、參考文獻(xiàn) [