8kW永磁同步电动机结构与设计的研究

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永磁同步电动机结构与设计的研究
摘  要：磁场是实现机电能量转换的必不可少的媒体，采用永久磁铁产生磁场的同步电动机简称永磁电动机或PM电动机。由于磁场是由永久磁铁产生,故不需要滑环和励磁装置。永磁同步电动机作为一种新型电动机，与电励磁电机相比，它具有结构简单，无励磁线圈、滑环、换向器、电刷等，具有功率因数高、效率高、转子转动惯量小、运行可靠等优点。
 本文简要介绍了永磁同步电机的基本特点、工作原理、结构及应用，并以稀土永磁同步电机为研究对象，具体对一台异步起动的稀土永磁高效同步电机进行电磁设计及其方案分析，该课题整个设计过程主要包括：电机动稳态特性分析与计算、磁路分析与计算、对三相异步起动永磁同步电机的电磁结构进行了相关设计，其中这一过程又包括：定子转子结构设计、气隙磁场的分布、永磁体尺寸设计与分析、磁极结构设计与分析等。
 由于交流永磁同步电动机具有体积小、重量轻、高效节能等一系列优点，而且随着新永磁材料的发现与应用，特别是高性能稀土永磁材料的问世，以及电力电子技术和计算机技术的迅猛发展和不断完善，其控制技术日趋成熟，甚至控制器已产品化，可以预见，在调速驱动的场合，永磁同步电动机的应用前景非常乐观。
 关键词： 稀土永磁材料   永磁同步电机   异步起动  电磁设计

设计（论文）题目：           8kW永磁同步电动机结构与设计的研究                  
一、基本任务及要求：
  三相交流永磁同步电动机在工业领域有广泛的用途。通过毕业设计要求学生熟悉及掌握该
技术领域的相关知识，为学生今后的工作打下良好的基础。
设计的主要内容如下：
1. 分析各类永磁同步电动机特点及基本原理；
2. 熟悉永磁同步电动机设计、系统分析；
3. 基本掌握永磁同步电动机工作原理、结构及应用；
4. 完成8kW异步起动永磁同步电动机的电磁设计及其方案分析。

目录
永磁同步电动机结构与设计的研究 I
Permanent Magnet Synchronous-Motor`s structure and design II
第1章  绪 论 1
1.1 永磁同步电机的发展概况 1
1.1.1 永磁电机在国内的发展情况 1
1.1.2 永磁同步电机在国外的发展概况 2
1.2永磁同步电机的主要特征和应用 2
1.3永磁电机的研究方向和发展前景 3
第2章 永磁材料的性能和选用 4
2.1永磁材料磁性能的主要参数 4
2.1.1退磁曲线 4
2.1.2 回复曲线 5
2.1.3 内禀退磁曲线 6
2.1.4 稳定性 7
2.2铝镍钴永磁材料 9
2.3铁氧体永磁材料 10
2.4 稀土永磁材料 10
2.4.1稀土钴永磁材料 11
2.4.2钕铁硼永磁材料 11
2.5粘结永磁材料 12
2.6永磁材料的选择和应用注意事项 13
2.6.1 永磁材料的选择 13
2.6.2 永磁材料的应用注意事项 13
第3章 永磁同步电动机的基本理论 15
3.1 永磁同步电动机的结构 15
3.1.1 永磁同步电机转子磁路结构 15
3.2 永磁同步电动机的稳态性能 19
3.2.1 稳态运行时相量图 19
3.2.2 稳态运行时的性能分析 21
3.3 永磁同步电动机参数分析 24
3.3.1 磁路计算特点 24
3.3.2 磁路计算中的主要参数 24
3. 4异步启起动永磁同步电动机的起动过程 26
3.4.1起动过程中的平均转矩 26
3.4.2起动过程中的定子电流 28
3.4.3 牵入同步机理 28
第4章  8kW永磁同步电动机电磁计算算例 30
4.1 额定数据和技术要求 30
4.2 主要尺寸 30
4.3 永磁体计算 31
4.4 定转子冲片设计 32
4.5 绕组计算 34
4.6 磁路计算 36
4.7 参数计算 38
4.9 工作特性计算 42
4.10 起动性能计算 46
第5章   8kW永磁同步电动机电磁方案分析 50
5.1永磁材料的选择 50
5.2 定子设计 50
5.2.1 主要尺寸分析及气隙长度的选择 50
5.2.2 定、转子槽数配合的选择 51
5.2.3电枢绕组设计 51
5.3 转子设计 52
5.3.1转子结构设计 52
5.4 磁路计算方案分析 53
全 文 总 结 55
参 考 文 献 56
致   谢 57
附1  图A永磁同步电动机的总体结构图 58
附2  图B永磁同步电动机定转子冲片图 58