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1、编号：（ ）字 号本科生毕业设计（论文）题目：永磁同步电机的设计与电磁分析：耿艳华 学号：21116258 班级：电气工程与自动化11级1班二一 五 年六月中 国 矿 业 大 学本科生毕业论文姓 名：耿艳华学 号： 21116258学 院：应用技术学院专 业：电气工程与自动化论文题目：永磁同步电机的设计与电磁分析专 题：指导教师：邓先明 职 称：教授 2015年 6月 中国矿业大学毕业论文任务书学院应用技术学院 专业年级电气2011级 学生耿艳华任务下达日期： 2015 年 3 月 15日毕业论文日期： 2015 年 3 月 16 日 至 2015 年 6 月 1 日毕业论文题目： 永磁同步电
2、机的设计与电磁分析毕业论文专题题目：毕业论文主要容和要求：1 永磁同步电机的工作原理和基本结构；2 自启动永磁同步电机的一般设计方法；3 设计一台 永磁同步电机，参数： （1）、容量：40KW；（2）、额定电压380V，额定频率50Hz；（3）、额定转速1500；（4）、定子相数3；（5）、效率0.95；（6）功率因数0.95.；（7）能够自启动。4 利用有限元方法，计算验证设计结果。5 完成与毕业设计容有关的英文翻译（近三年的文献），不少于3000汉字；6 完成毕业设计论文。院长签字： 指导教师签字： 中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书指导教师评语（基础理论与基本技能的掌握；独立解决实际问题
3、的能力；研究容的理论依据和技术方法；取得的主要成果与创新点；工作态度与工作量；总体评价与建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论与基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果与创新点；写作的规程度；总体评价与建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日中国矿业大学毕业论文答辩与综合成绩答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基 本正 确有 一般 性错 误有 原则 性 错 误没 有回 答答辩委员会评语与建议成绩：答辩委员
4、会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要自起动永磁同步电机拥有鼠笼，能够实现自启动。它无需无功励磁电流，功率因数高，减少了定子电流和定子电阻损耗，并且在稳定运行时没有转子损耗。因此它具有高效率、高功率因数等的技术特点，符合高性能电机的技术指标。是未来高效率、节能型传动系统的发展方向，具有广泛的应用前景。本文主要是通过利用传统的异步电机设计方法并结合了永磁同步电机的特点，设计了一台40Kw的转子导体置式的永磁同步电机，详细的设计了其机械结构、计算了其电气性能。同时还利用数值计算软件对其进行了性能分析。给出了所设计电机的功角特性和起动特性，计算结果证
5、明了本文所设计的电机其性能完全满足预期的要求。本文利用电磁场数值计算软件 Ansoft，对电机进行了建模与仿真，获得了电机的电磁场分布、启动转矩和转速以与电机稳态运行时的损耗。计算了电机的空载反电动势波形、交直轴电抗参数特性以与电机的功角特性。通过将每极的转子磁极采用集中分布的方法，提高了气隙磁密中的基波含量，明显得抑制了其中的高次谐波。关键词：自启动永磁同步电机 ；电磁特性；有限元法AbstractStart permanent magnet synchronous motor has a squirrel cage, can be realized from the start. It d
6、oes not require reactive excitation current, power factor, reducing the stator current and stator resistance loss, and no rotor losses in stable operation. So it has high efficiency, high power factor and other technical characteristics, in line with high-performance motor technical indicators, is t
7、he future direction of high efficiency, energy-saving drive system has broad application prospects. In this paper, through the use of a conventional induction motor design methods and combines the characteristics of a permanent magnet synchronous motor, designed a rotor conductor built-in 40kW perma
8、nent magnet synchronous motor, the detailed design of the mechanical structure, calculate its electrical properties . Also take advantage of its numerical software performance analysis. The design of the motor gives power angle characteristic and starting characteristics, the results prove that the
9、designed motor performance to fully meet the expected demand.In this paper, electromagnetic field numerical calculation software Ansoft, the motor is modeled and simulated, We got the electromagnetic field distribution inside the motor, and we also got the steady state torque and starting torque. Th
10、e No-load back-EMF waveform, quadrature/direct axis reactance parameter characteristic and power-angle characteristic are calculated.The results prove that the SPMSM completely meet the expected requirements. By adopting the method of centralized distribution of the rotor pole,The results show that
11、this method not only can accurately detect the rotor position, but also can identify the rotor polarity.Keywords：Since the start permanent magnet synchronous motor; electromagnetic characteristic; finite element methods目录第一章绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2永磁同步电机的国外研现状21.2.1永磁材料的发展21.2.2永磁电机的研究现状31.2.3自启动永磁同步电动
12、机研究现状31.3 本课题研究的容3第二章永磁同步电机的工作原理52.1永磁同步电机的基本结构52.1.1总体结构52.1.2定子结构52.1.3转子结构62.1.4自启动永磁同步电动机的转子磁路结构72.2永磁同步电动机的工作原理102.3永磁同步电动机的特点10第三章永磁同步电机的电磁设计113.1基本思路和设计方法113.1.1电机主要尺寸的确定113.1.2定转子的设计113.1.3永磁体的设计123.1.4设计方法123.2永磁同步电机的电磁设计123.2.1额定参数和技术要求123.2.2永磁同步电机的主要尺寸133.2.3永磁同步电机的永磁体计算143.2.4永磁同步电机的定转子
13、冲片设计153.2.5永磁同步电机的绕组计算173.2.6永磁同步电机的磁路计算193.2.7永磁同步电机的参数计算223.2.8永磁同步电机的工作特性计算263.2.9永磁同步电机的启动特性计算303.3 本章小结33第四章永磁同步电机的有限元分析344.1Ansoft 简介344.2Ansoft软件的特点344.3电磁场基本理论344.4永磁同步电机的有限元分析344.4.1电磁场求解的有限元方法344.4.2 永磁同步电机的有限元仿真模型354.4.3永磁同步电机的磁场分布364.3.4永磁同步电机启动特性分析384.3.5永磁同步电机的功角转矩特性394.3.6永磁同步电机损耗分析404.3.7永磁同步电机结果分析41第五章结论43参考文献44翻译部分45英文原文45中文译文53致60 / 第一章 绪论1.1 课题研究的背景和意义由于现代工业技术和人类生活所需的能源消耗随着现代科学技术和先进文明的进步不断地日趋增长，使全球进入了能源危机的严峻形势，尤其是近期一系列能源安全事故和能源安全问题的发生进一步说明了这一问题。进入20世纪90年代，由于现代工业的发展对于能源消
