毕业论文：异步起动永磁同步电动机的电磁设计详解.doc

论文题目：异步起动永磁同步电动机的电磁设计 摘 要：随着永磁材料工艺的进步和电子电力技术的发展，永磁同步电动机逐渐克服技术难点，逐步占领市场。永磁同步电动机与异步电机比较，有效率高、功率因数接近1、体积小、节能等优势。在当今强调节约、绿色概念的社会，节能和节约材料的永磁同步电机已经在国外蓬勃发展，而在国内电机行业也以惊人的速度在发展。因此本文选取了异步起动永磁同步电机的电磁设计，主要包括额定数据和技术要求、主要尺寸、永磁体计算、定转子冲片、绕组计算磁路计算、参数计算、工作特性计算、起动性能计算等，还列举了相应的算例。 关键词：永磁同步，电磁设计，设计算法, 异步起动  目 录 摘 要： I 1 概述 3 1.1永磁同步电动机的运行原理与特点 3 1.2永磁同步电动机分类 3 1.3 永磁同步电动机结构 4 1.4异步起动永磁同步电机的设计特点 4 2 永磁同步电机电磁设计步骤 5 2.1 程序框图 5 2.2 额定数据和技术要求 6 2.3 主要尺寸 7 2.4 永磁体计算 8 2.5 定转子冲片 9 2.6 绕组计算 11 2.7 磁路计算 12 2.8 参数计算 15 2.9 交轴磁化曲线计算 18 2.10 工作特性计算 19 2.11 起动性能计算 22 结 论 25 参考文献 26 致 谢 27  1 概述 1.1永磁同步电动机的运行原理与特点 永磁同步电动机与传统的电励磁电机相比，永磁电机特别是稀土永磁电机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗少，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。因而应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。 永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流可以显著提高功率因数(可达到1、甚至容性)，减少了定子电流和定子电阻损耗，而且在稳定运行时没有转子电阻损耗，进而可以因总损耗降低而减小风扇和相应的风摩损耗，从而使其效率比同规格感应电动机可提高2—8个百分点。 永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后者的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。 1.2永磁同步电动机分类 永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式和外转子式；按转子上有无起动绕组，可分为无起动绕组的电动机和有起动绕组的电动机；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机。异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，形成一台具有阻尼绕组的调速永磁同步电动机。 随着永磁材料性能和电力电子器件性能价格比的不断提高，现代控制理论、微机控制技术和电机制造工艺的迅猛发展，新磁路结构的不断涌现，在永磁同步电动机理论分析、设计和运行控制中不断出现了许多有待进一步深入研究的新课题。  1.3 永磁同步电动机结构 永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与普通感应电动机基本相同，也采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。转子铁心可以做成实心的，也可以用叠片叠压而成。图1—1为一台永磁同步电动机的横截面示意图。电枢绕组既有采用集中整距绕组的，也有采用分布短距绕组和非常规绕组的。一般来说，矩形波永磁同步电动机通常采用集中整距绕组，而正弦波永磁同步电动机更常采用分布短距绕组。在一些 正弦波电流控制 如图1-1永磁同步电动机横截面示意图（1一定子 2一永磁体3一转轴 4一转子铁心）永磁同步电动机中，为了减小绕组产生的磁动势空间谐波，使之更接近正弦分布以提高电动机的有关性能，采用了一些非常规绕组，可大大减小电动机转矩纹波，提高电动机运行平稳性。为减小电动机杂散损耗，定子绕组通常采用星形接法。永磁同步电动机的气隙长度是一个非常关键的尺寸，尽管它对这类电动机的无功电流的影响不如对感应电动机那么敏感，但是它对电动机的交、直轴电抗影响很大，进而影响到电动机的其他性能。此外，气隙长度的大小还对电动机的装配工艺和电动机的杂散损耗有着较大的影响。 1.4异步起动永磁同步电机的设计特点 异步起动永磁同步电动机一般应用于要求高效的场合,因而对电动机的要求是效率高,功率因数高,起动品质因数高 永磁体用量省等.电磁设计的主要任务是确定电机主要尺寸,选择永磁材料和转子磁路结构,估计永磁体的尺寸,设计定子转子的冲片和选择绕组数据,然后利用有关公式对初设计方案进行性能校