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,年月二〇二年五月十四日星期毕业设计论文永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析湖南工程学院应用技术学院毕业设计论文诚信承诺书本人慎重承诺和声明所撰写的永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。 设计论文的研究成果归属学校所有。 学生签名年月日二〇二年五月十四日星期毕业设计论文任务书题目永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析姓名系专业电气工程及其自动化班级学号指导老师职称教研室主任基本任务及要求基本数据额定功率连接方式额定电压额定转速∕相数功率因数效率η冷却方式空气冷却本毕业设计课题主要完成以下设计内容按所给定技术要求完成永磁同步发电机的电磁设计方案用或有限元法对发电机磁场进行仿真研究说明书编制。 二进度安排及完成时间月日查阅资料撰写文献综述撰写开题报告月日毕业实习撰写实习报告月日毕业设计电磁设计月日毕业设计磁场有限元分析月下旬毕业设计中期抽查月日撰写毕业设计说明书论文月日修改装订毕业设计说明书论文，并将电子文档上传月日毕业设计答辩二〇二年五月十四日星期前言随着现代工业的高速发展，能源的需求量也日益增加。 电能作为现代工业中最重要的二次能源，也发挥着越来越重要的作用。 而电机作为电能的生产者和主要的消费者，它的需求量在工业制造中占有很大的比例。 电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置。 为了在优化采用进行路的方法计算动态仿真和相关参数设置动态性能曲线及分析结论结束语参考文献致谢附录二〇二年五月十四日星期永磁同步发电机的设计及磁场有限元分析摘要随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁材料的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低以及电力电子器件的进步发展，永磁电机以其优越的性能和结构在现代航空航天国防工农业生产和日常生活各个领域得到了广泛的应用。 永磁电机采用永磁体励磁，电机内部的电磁场分布较为复杂，采用传统的等效磁路方法分析会带来较大的误差，为保证计算的准确，般采用有限元法对电机内部电磁场进行数值计算。 本课题主要是针对永磁同步发电机的主要尺寸，转子永磁体结构，定子绕组形式，定子冲片和槽数槽型尺寸以及电磁场的仿真研究，主要做下工作首先介绍永磁发电机的基本原理特性设计特点以及永磁材料的特性和选择其次运用传统电机设计方法对电机的主要尺寸转子结构定子绕组形式以及相关参数进行设计和计算最后基于磁场仿真软件对所设计的电机的性能指标进行计算优化设计和建立二维仿真模型进行二维瞬态分析关键词永磁同步发电机电磁设计磁场有限元分析二〇二年五月十四日星期电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可以有两种方法种是在电机绕组内通以电流来产生磁场，例如普通的直流电机和同步电机，这种电励磁的电机既需要有专门的绕组和相应的装置，又需要不断供给能量以维持电流流动另种是由永磁体来产生磁场。 由于永磁材料的固有特性，它经过预先磁化充磁以后，不再需要外加能量就能在其周围空间建立磁场，这就是既可简化结构，又可以节约能量的永磁电机。 永磁同步发电机的应用领域广阔，功率大的如航空航天用主发电机大型火电机组用副励磁机，功率小的如汽车拖拉机用发电机风力发电机小型水力发电机小型内燃发电机组等都广泛采用各种类型的永磁同步发电机。 永磁电机的发展依赖于永磁材料等相关电机材料，从最初的永磁电机的诞生到近年来各种高性能永磁电机的出现，这正是永磁电机随着永磁材料的更新换代的过程。 永磁电机的应用从最初的单领域而发展到如今的国防工农业生产和人们日常生活等更为广泛的应用领域同时也随着各种现代化技术的日益成熟向着大功率化微型化多样化高性能化等方向不断发展。 我国稀土资源丰富，稀土不稀，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。 我国稀土矿石和稀土永磁的产量都居世界前列，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。 二〇二年五月十四日星期目录摘要第章绪论永磁材料发展概况永磁同步发电机显著优点永磁同步发电机的发展方向和前景第章永磁同步发电机结构和原理永磁同步发电机结构转子结构定子结构永磁同步发电机原理及特性工作原理运行特性永磁同步发电机的设计特点永磁材料和转子结构的选择固有电压调整率和降低措施第章设计方案转子设计永磁材料的选择转子磁路结构定子设计定子铁心定子绕组形式第章电磁设计程序额定数据永磁材料的参数尺寸确定转子结构尺寸定子绕组和定子冲片尺寸磁路计算二〇二年五月十四日星期电压调整率和短路电路计算损耗和效率计算第章磁场有限元分析有限元分析法和软件介绍电机的电磁仿真及设计运行步长为,总仿真时间为三个磁场周期总的时间为三个磁场周期。 二〇二年五月十四日星期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，转子磁场转过二〇二年五月十四日星期个对极，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。 二〇二年五月十四日星期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二〇二年五月十四日星期大越好。 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,二〇二年五月十四日星期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。 二〇二年五月十四日星期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