1KW中频永磁发电机设计-毕业设计(论文)_开题报告.doc

福建农林大学 毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告 设 计 题 目： 1KW中频永磁发电机的设计 姓 名： 赖奎锋 专 业 年 级： 12级电气工程及其自动化 学 号： 3126108062 指 导 教 师： 卢玉宇 时 间： 2016 年 月 日 本设计（论文）课题的目的意义 通过对永磁同步发电机的电磁设计和磁场有限元分析的研究，进一步掌握永磁材料的特性及应用和同步发电机的原理、结构、特性、应用。由于相比于传统电励磁电机，永磁同步电机具有结构简单、体积小、效率高、转矩电流比高、转动惯量低，易于散热及维护等优点，特别是随着永磁材料价格的下降、材料的磁性能的提高、以及新型的永磁材料的出现，在中小功率、高精度、高可靠性、宽调速范围的伺服控制系统中，永磁同步电动机引起了众多研究与开发人员的青睐，其应用领域逐步推广，尤其在航空航天、数控机床、加工中心、机器人等场合获得广泛的应用。 中国稀土资源丰富，稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的四倍左右，号称“稀土王国”。稀土矿石和稀土永磁的产量都居世界前列。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此，充分发挥我国稀土资源丰富的优势，大力研究和推广应用以稀土永磁电机为代表的各种永磁电机，对实现我国社会主义现代化具有重要的理论意义和实用价值。 设计时采用有限元分析法及结核计算机软件分析技术能通过软件来建立电机的动态模型得到电机模拟运行时的各项磁场参数，更好的了解和解决永磁电机实际运行中的各种问题。 二、本设计（论文）课题的主要设计（论文）内容、预期设计（论文）结果和拟解决的关键问题 2.1课题的主要内容： 掌握永磁同步发电机的电磁设计程序及计算过程。 掌握永磁同步发电机的基本结构及原理，了解有限元分析磁场的方法。 掌握CAD绘制方法，并绘制出定子，转子冲片等电机主要零部件图。 利用Ansoft有限元分析方法对发电机磁场进行仿真 说明书的编制 2.2预期设计结果： 通过本次设计掌握永磁电机工作原理及控制规律﹑运用ANSOFT软件仿真实现永磁电机控制，达到理想控制目标。 2.3拟解决的关键问题 （1） 磁路结构和设计计算 为了充分的发挥各种永磁材料的磁性性能，特别是稀土永磁的优异磁性能，用最少的永磁材料和加工费用制造出高性能的永磁电机，就不能简单套用传统永磁电机或电励磁电机的结构和设计计算方法。必须建立新的设计概念，重新分析和改进磁路结构和控制系统；必须应用现代设计方法，研究新的分析计算方法，以提高设计计算的精准度；必须研究采用先进的测试方法和制造工艺。 （2） 不可逆退磁问题 如果设计或使用不当，永磁电机在过高（钕铁硼永磁）或过低（铁氧体永磁）温度时，在冲击电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械震动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能降低，甚至无法使用。因而，既要研究开发适用于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置，又要分析各种不同的结构形式的抗去磁能力，以便在设计和制造时，采用相应措施保证永磁电机不失磁。 （3） 控制问题 永磁电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节，控制其磁场极为困难。永磁发电机难以从外部调节其输出电压和功率因素。永磁直流电动机不能再用改变励磁的办法来调节其转速。这些使永磁电机的应用范围收到了限制。但是，随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的迅猛发展，大多数永磁电机在应用中，可以不必进行磁场控制而只进行电枢控制。设计时需要把稀土永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁电机在崭新的工况下运行。 （4） 成本问题 铁氧体永磁电机，特别是微型永磁直流电动机，由于结构工艺简单、质量减轻，总成本一般比电励磁电机低，因而得到了极为广泛的应用。由于稀土永磁目前价格还比较昂贵，稀土永磁电机的成本一般比电励磁电机高，这需要用它的高性能和运行费用的节省来补偿。设计时即需要根据具体使用场合和要求，进行性能，价格的比较后决定取舍，又要进行结构工艺的创新和设计优化以降低成本。 三、设计方法和步骤 永磁同步电机的电磁设计的设计研究一方面是针对永磁体，另一方面是针对电机的其它各相关参数。设计当中所用到的方法主要是磁路等效法、类比法、有限元分析法。 具体步骤如下： (1)根据电机所要求的电机运行环境和设计具体要求选择永磁体的种类、合理尺寸和结构，并利用磁路等效法求的永磁体所能提供的磁