永磁同步电动机的计算机辅助设计开题报告..docVIP

题 目： 永磁同步电动机的计算机辅助设计 学院： 电气工程学院 专业： 电气工程类 学生姓名： 学号： 文献综述： 一但当时所用的永磁材料是天然磁铁矿石（Fe3O4），磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。着各种电机迅速发展的需要和电流充磁器的发明，人们对永磁材料的机理、构成和制造技术进行了深入研究，相继发现了碳钢、钨钢、钴钢等多种永磁材料。特别是20世纪30年代出现的铝镍钴永磁（最大磁能积可达85 kJ/m3）和50年代出现的铁氧体永磁，磁性能有了很大提高，各种微型和小型电机又纷纷使用永磁体励磁。永磁电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业生产和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增加。相应地，这段时期在永磁电机的设计理论、计算方法、充磁和制造技术等方面也都取得了突破性进展，形成了以永磁体工作图图解法为代表的一套分析研究方法。但是，铝镍钴永磁的矫顽力偏低（36～160 kA/m），铁氧体永磁的剩磁密度不高（0.2～0.44 T），限制了它们在电机中的应用范围。一直到20世纪60年代和80年代，稀土钴永磁和钕铁硼永磁（二者统称稀土永磁）相继问世，它们的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线的优异磁性能特别适合于制造电机，从而使永磁电机的发展进入一个新的历史时期。永磁电机种类繁多。根据电机功能大致可分为永磁发电机和永磁电动机两大类 。 永磁电动机又可分为永磁直流电动机和永磁交流电动机。而永磁交流电动机指的是带有永磁转子的多相同步电动机，所以常被称为永磁 同步电动机 (PMSM)。 永磁直流电动机如果按有无电剧和换向器来分．又可分为永磁有刷直流电动机和永磁无刷直流电动机 (BLDCM )。 尽管永磁同步电机有很多优点，但同时也存在一部分问题，随着对永磁电机和永磁材料的研究深入，一部分问题正在解决。 1、不可逆退磁问题如果设计和使用不当，永磁同步电机（如钕铁硼永磁体）在温度过高时，或在冲击电流产生的反应作用下，或在剧烈的机械振动时，有可能产生不可逆退磁，或者叫失磁，使电动机的性能降低，甚至无法使用。如何提高永磁体的热稳定性，一直是重要的研究课题。 2、成本较高相对三相异步电动机，永磁电机的成本较高，目前需要用它的高性能和运行节能来弥补其成本上的不足。如果永磁同步电机的成本能够降低，将大大推进其推广和应用。 3、大规模生产问题永磁同步电机的永磁材料具有很强的磁场强度，在永磁体装入转子以及电机整体装配时，比异步电动机的工艺难度大很多，很费工时。尤其是功率较大的永磁同步电机的安装，如果没有相应的专业工艺装备，装配难度很大，很难实现自动化生产线，即使实现了自动化生产线，成本也非常高。 4、控制问题永磁同步电机制成后不需要外部能量即可维持其磁场，但也造成外部控制难度加大，这使永磁同步电机的应用范围受到了限制。随着电力电子技术和控制技术的发展，大多数永磁同步电机在应用中，可以不必进行磁场控制而只需进行电枢控制。这就需要设计时把永磁同步电机、电力电子器件和控制三项技术结合起来。 5、起动问题对于异步起动的永磁同步电机，仍然存在起动电流大，起动转矩抖动问题。异步起动的永磁电机如设计不好，起动电流可以达到额定电流的十倍左右。如果功率较大时，对起动设备冲击较大，起动转矩抖动对负载不利。 三、发展动向 永磁电机的发展趋势  1、极端条件下应用的新型永磁电机，其特点是超高速、超低速、超高精度、超超高效、超高功率密度、低噪声。主要应用于要求高性能而价格不是主要因素的场合，如航天航空、竣工、 及其它高科技领域。 2、可以简化装备结构，使成本得到补偿的直驱永磁电机，如电梯用曳引机、螺杆泵电机、起重机用电机、矿用低速永磁电机等。 3、研发新型混合永磁电机，如永磁磁阻电机（永磁电机+同步磁阻电机）、混合励磁电机（永磁电机+电励磁电机、开关磁链电机（永磁放定子上）、多相（6、9、12相）永磁电机（永磁电机+新型驱动器)、双转子、双定子永磁电机，但结构工艺复杂，某些性能（如噪声）变化。 4、在保证不失磁前提下采用低档钕铁硼永磁，如用H或M档钕铁硼永磁，或用低重（镝、铽)钕铁硼永磁，但需改进冷却系统、降低温升。 5、采用低耗钢片—非晶合金。日本日立公司于年宣布开发出了非晶合金铁氧体永磁电机，额定效率达到约可用于工业设备。于原来的感应电机相比，实现了小型化和高效率。 四、研究的内容 永磁同步电动机的结构 三相异步起动永磁同步电动机定子冲片及绕组型式与三相感应电机基本相同，转子结构较为复杂。目前多数文献将三相异步起动永磁同步电动机结构按照磁极磁路结构的不同分为三大类型：径向