8kw永磁同步电机的结构及设计的研究.doc

目 录 摘要 I Abstract II 第1章 绪论 1 1.1 课题研究的目的和意义 1 1.2 永磁同步电动机的主要特点及应用领域 2 1.3 永磁同步电机的研究现状 3 1.3.1 永磁同步电机国内外发展概况 3 1.3.2 永磁同步电机国内外研究热点 3 1.4 本文的主要研究内容 4 1.4.1 永磁同步电机的基本原理分析 4 1.4.2 永磁同步电机的结构分析及工艺分析 5 1.4.3 永磁同步电机的电磁分析 5 第2章 永磁材料的基本性能 6 2.1 永磁材料磁性能的主要参数 6 2.1.1 退磁曲线 6 2.1.2 回复线 7 2.1.3 内禀退磁曲线 8 2.1.4稳定性 9 2.2 铝镍钴永磁材料 10 2.3 铁氧体永磁材料 11 2.4 稀土永磁材料 12 2.4.1 稀土钴永磁材料 12 2.4.2 钕铁硼永磁材料 12 2.5 永磁材料选择及应用注意事项 12 2.5.1 永磁材料的选择 12 2.5.2 应用注意事项 13 第3章 永磁同步电机的数学模型与稳态分析 15 3.1 永磁同步电机的结构简介 15 3.2 永磁同步电机的dq轴数学模型 16 3.3 永磁同步电机的运行原理 18 3.3.1 功率因数cosφ=1运行 19 3.3.2 最大转矩／电流运行 20 3.3.3 id=0的运行 21 第4章 永磁电机的电磁设计 23 4.1 永磁电机的磁路设计与分析 23 4.1.1 永磁体的选择 23 4.1.2 永磁体的设计 23 4.1.3 永磁同步电机的磁路分析与计算 24 4.1.3.1 永磁体等效成磁通源或磁动势源 24 4.1.3.2 外磁路的等效磁路 26 4.1.3.3 永磁同步电动机的等效磁路 27 4.2 永磁电机的齿槽分析 28 4.2.1 齿槽转矩的产生机理 28 4.2.2 齿槽转矩的解析分析 28 4.2.3 表面式永磁电机的齿槽转矩削弱方法 30 4.2.4 极数与槽数组合、斜极和斜槽对齿槽转矩的影响 31 4.3 永磁电机的磁场有限元分析 31 4.3.1 有限元法的基本原理 31 4.3.2 Maxwell2D的有限元处理 33 4.4 永磁同步电机的电磁设计 33 第5章 变频调速永磁同步电动机电磁计算 35 5.1 额定数据和技术要求 35 5.2主要尺寸 35 5.3 永磁体的计算 36 5.4 定转子冲片 37 5.5 绕组计算 39 5.6 磁路计算 40 5.7 参数计算 43 5.8 交轴磁化曲线 46 5.9 工作特性计算 46 5.10 起动性能计算 48 参考文献 52 结束语 53 致 谢 54 附录A 永磁同步电动机的结构总装图 55 附录B 永磁同步电动机定、转子冲片图 56  永磁同步电动机的设计和结构的研究 摘要：21世纪，科学技术飞速发展，高新技术不断涌现，资源日益减少，人们对节电、环保意识日益增强，使得传统的电励磁电机受到了挑战，同时也为新型永磁电机提供了发展机遇。与传统的电励磁电机相比，永磁同步电机有效率高、功率因数高、体积小，材料利用率高，重量轻等特点，具有不可比拟的优点。因此，近年来，随着永磁材料的性价比提高，以及电力电子技术的进步，永磁电机的发展也受到了各方关注。 由于永磁同步电动机的结构复杂多样，媒质交界面曲直交错，使得永磁同步电动机的设计变得比较复杂，计算准确度比较差；另外，永磁同步电动机中一些特殊的电磁过程和一些专门问题如磁极结构形状与尺寸的优化、永磁体的局部失磁问题等都是设计的难点。 本文在掌握永磁同步电动机结构和磁路特点的基础上，致力于研究异步起动永磁同步电动机的电磁设计。分析了永磁同步电机的磁路特点和运行原理；深入讨论了永磁同步电动机稳态性能和动态性能的影响因素及计算方法；分析了永磁同步电机齿槽转矩的形成与抑制措施，对永磁同步电动机的设计过程和在设计上如何提高永磁同步电动机设计的计算准确程度，进行了深入的研究。 重点研究了永磁同步电动机的设计特点及设计方法。给出了永磁同步电动机的电磁设计过程；深入研究了提高永磁同步电动机性能的措施和方法。本课题研究的是以一种8KW异步起动的永磁同步电机为例，采用了有限元分析方法对永磁电机进行了分析，对电机设计的参数选择，结构设计提出了合理可行的方案，应用在工程样机生产中，经型式试验、配套试验等多项考核，满足总体技术要求。 永磁同步电动机作为一种新型电动机，源其自身的技术优势和卓越性能，在相关支撑技术发展的推动下，必将会获得更为广阔的应用和发展空间。 关键词：永磁同步电机；电磁设计；结构设计；异步起动永磁同步电动机  Studying of the Permanent Magnet Synchronous—Motor’s design and s