计算方法而进行的电磁设计参数优化，仿真输出主要参数如下线电压线电流相电流输出功率功率因数永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析效率从以上参数可以看出电磁设计中的各项指标已达设计任务书的全部要求，已达最优电磁设计的目的。图形图定∕转子截面图上图中为运行后自动生成的电机定∕转子横截面图。点击∕显示图各相线圈分布图图中真实地反映了定子绕组在定子槽中所放置的顺序，即各相绕组排列方式。输出曲线永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析在∕的能清晰的查看所设计电机中各参数随着电角度变化的曲线图空载下气隙磁通波形从图中可以看出气隙磁密的波形为平顶波，其所含有大量奇次谐波磁通。图空载额定转速下每匝线圈感应电势波形图中红色的曲线为槽中每根导体所感应出来的电势曲线。红色所反映的为每匝线圈所感应的电势波形，其中也含有各种奇次谐波。从以上两张图形的曲线可以清晰的看出空载下各匝线圈的感应电势的波形和空载气隙磁通的波形基本是相似的，空载磁通在定子线圈中感应出与其同相位的感应电势永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析但是每匝线圈中的电势波形畸变率非常大，通常采用分布和短距的绕组形式能有效地消除感应电势的奇次主要是次和次谐波。图空载额定转速下每相绕组感应电势波形由图可以看出在每相绕组均采用短距和分布的绕组形行可以明显的消弱各匝线圈感应电势的各奇次谐波，使之接近于正弦波以满足负载对输出电压波形的要求。图负载下各相绕组电流波形永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析当发电机带额定三相对称负载运行时各相电流波形为上图所示图中黄绿红分别为三相的负载电流波形，其中相滞后于相度电角度相滞后于相度电角度。图负载下线∕相电势波形建立几何模型点击下拉菜单∕，弹出窗口显示如下图电机几何模型永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析动态仿真和相关参数设置创建二维电磁场项目点击下拉菜单∕，弹出窗口。分别在和栏中输入项目名称和路径，点击完成项目的创建。几何模型的设置用打开已创建的项目，出现的主窗口如下图。图项目设置材料特征点击，进入材料管理窗口加入新的非线性铁磁材料和新的永磁材料及相关结构组件的材料属性。设置边界条件和激励源∕点击∕进入∕窗口分别定义主边界辅助边界和设置定子绕组参数定子外径边界值外部电路。设置参数设置铁心损耗参数，选择铁心牌号为，并导入其磁滞损耗曲线。设置求解条件对自动生成的有限元网络剖分进行局部细化设置动态分析的有关选项运动关系设置。求解永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析点击下拉菜单命令∕，开始进行有限元分析计算。在计算过程中，可以用命令观察电压电流等相关动态曲线。动态性能曲线及分析在主窗口中，点击下拉菜单∕，弹出窗口和小窗口。在窗口中双击项特性数据文件，窗口中绘出该特性的动态过程曲线图仿真时间为秒，时间步长秒，输出曲线分别如下图所示。图网络分割图在∕中基于有限元的分析思想将电机的气隙磁场进行二维建模，首先必须根据电机模型的边界对电机将磁场分割成有限个单位元，然后才能对所设计的电机磁场进行瞬态仿真和分析，最后输出电机的各个参数随时间变化的波形曲线。在软件运行的能对电机的各项性能指标进行验证和输出其随时间变化的曲线图，设置仿真求解条件时选择的步长越短，总仿真时间就越长，但是磁场计算的精度不会随仿真步长减断而增大。在本设计中所选取的运行步长为，总仿真时间为三个磁场周期总的时间为三个磁场周期。永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析图绕组反电势波形图中反映出定子绕组反电势，即电枢反应电势的波形为随时间变化的正弦波。图铁芯损耗随时间波形电机的损耗从瞬态经过近个周期的时间的衰变将趋于稳定状态，并随着时间周期变化，其变化的频率为电压∕电路的两倍。因为在电压∕电流交变次，转子磁场转过永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析个对极，而损耗随着磁通的变化了两次，固其损耗的交变频率为电压∕电流的两倍关系。图线电流随时间波形图磁链随时间波形在电机从瞬态进入稳态的电压∕电流随时间变化的波形中能看出电机从启动到稳定运行时，端电压∕电流是频率为正弦波变化，都能符合设计任务书所给的要求，在外加三相对称负载的情况下能很好地稳定运行。永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析图有功损耗随时间波形在电机从启动的瞬态进入稳态运行，电机的有功损耗随着时间而趋于稳定为电机的稳定运行提供了有利的条件，并且更能提高电机的运行时的效率。图输出电压随时间波形结论本章首先利用有限元分析软件对所设计的永磁同步发电机结构参数进行分析并确定了此设计电机的最优化参数其次通过在中建立二维动态模型来进步对电机的瞬态和稳态进行有限元分析。仿真结果比较准确地反应了永磁同步发电机的瞬态过程，以及电机的反电势电流气隙磁密分布特性为进步优化永磁同步发电机尺寸槽型绕组分布的设计提供了基础。从仿真所输出的数据图形和曲线能得出以下几点结论永磁体的类型和尺寸直接影响电机的功率和体积大小，永磁体的体积并不是越永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析大越好。永磁电机由永磁体向外提供磁能，以气隙磁场作为媒介进行机电能量转换。选择合理的气隙大小可以提高永磁体的利用率和电机的效率又可以减少电枢反应对电机的影响。电机的磁场分布比较合理，磁场饱和区域少。有限元突出的优点适用于具有复杂边界形状或边界条件，含有复杂媒质的定解问题其分析过程易于实现标准化，并能得到通用的计算程序且计算精度高能求解非线性问题总之在电机电磁设计过程当中采用磁场有限元分析法是种非常行之有效的方法，利用有限元分析软件对电机磁场进行分析和建模仿真使设计得到进步的优化，能缩短电机的设计周期和提高电机的设计质量以及各种材料的利用率。永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析结束语在此次的毕业设计课题研究当中，首先利用电机传统的设计方法对永磁发电机的尺寸进行合理的计算和选型，在计算尺寸大小的同时也确定好电机的转子磁路类型定子冲片，槽型大小尺寸以及定子三相绕组的形式其次利用图解法对转子永磁体进行等效计算，计算出电机的磁路和电路的各有关参数，求出电机的各种损耗及效率。传统的永磁电机磁场都采用解析法来进行计算，在本设计课题是基于磁场的有限元的分析法软件对电机的电磁设计进行参数优化和对气隙磁场进行二维建模仿真，从有限元的分析思想对电机从瞬态到稳定进行有限元分析，通过软件的仿真输出波形和数据中得出电机的运行情况以及设计当中所需改进的方面。通过仿真的输出的气隙磁场线圈感应电势齿槽转矩额定负载下的电压∕电流以及和损耗随时间变化的波形和相关数据结果可以看出磁场有限元分析法是种非常有效的磁场分析法，它能很好的弥补传统电机磁场分析法的不足，特别适用于永磁电机的设计当中，同时为永磁电机磁场的分析和计算提供了个快速准确的分析计算环境。但是永磁电机的磁场不可调节性和磁性材料的各种不稳定性仍然是阻碍永磁体在电机中应用的最主要因素。现阶段的钕铁硼永磁虽然磁性性能远优越于第二代永磁，但是其温度系数不高仍是限制其在更广领域应用的最主要因素之。将来永磁电机的发展将与永磁材料及永磁电机的控制联系得更加紧密，只有很好的解决永磁材料的磁性能及其相关的不稳定因素，才能使永磁电机跟好的往大功率化微型化和高性能化等方向发展。永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析参考文献唐任远现代永磁电机理论与设计，北京机械工业出版社，唐任远特种电机原理及应用，北京机械工业出版社，王秀和永磁电机，北京中国电力出版社，戴文进张景明电机设计，北京清华大学出版社，高徐娇，赵争鸣，赵强永磁同步电机的结构与其电磁参数关系分析北京清华大学学报自然科学版李春艳在电机设计中的应用，西安电磁与电子技术研究所，唐任远电气工程师大典电机卷，北京中国电力出版社，阎治安崔新艺等电机学西安西安交通大学出版社，李魁树三相永磁同步发电机电压特性及设计研究，上海微特电机朱少林基于的永磁同步发电机的建模与仿真，西安西安交通大学出版社梁宁宁发电机永磁体尺寸的设计和稳压控制，西安西安交通大学出版社，永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析致谢值此本科学位论文完成之际，首先我要感谢我的指导老师。从开始的毕业设计课题的选定，到最后的整个毕业设计论文的完成，都非常耐心的对我进行指导，推荐给我大量电机设计磁场有限元分析参考书籍和指导性建议同时给予我应该注意的细节问题和指出在设计中出现的。在她的指导下自己对永磁同步发电机的电磁设计和磁场有限元仿真分析过程有了个初步的认识和了解。她对永磁电机的设计和磁场分析领域的专业研究和对该课题深刻的见解，使我受益匪浅。诲人不倦的工作作风，丝不苟的工作态度，严肃认真的治学风格给我留下深刻的影响，值得我永远学习。其次我还需感谢学校图书馆所提供给我们个能全面查询的专业书籍和永磁电机的设计案例的平台，我从中能了解到电机设计过程中应注意的各种参数变化和分析研究方法，为自己能胜利完成此次的设计工作起到了非常之大的作用。在本次的设计工作过程中通过老师的耐心指导和自己查阅相关设计书籍以及和同学们之间的交流讨论才使本课题得以顺利完成。在此，谨向学校和老师致以崇高的敬意，以及在此过程中给予我宝贵意见的同学表示衷心的感谢,年月。钕铁硼不足之处在于居里温度较低，般为摄氏度左右温度系数较高，的温度系数可达，的温度系数达。综合考虑电机性能及各方面要求，本设计采用钕铁硼永磁材料，其牌号为，剩磁密度为矫顽力∕预计工作温度为。图退磁∕曲线转子磁路结构根据永磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，转子磁路结构有切向式径向式混合式和轴向式。本设计采用切向套环式结构，其结构示意图如图磁通路径为永磁体极，软铁极靴