唐任远书异步启动永磁同步电动机电磁计算程序

异步电机的启动电流计算公式异步电机在我们的日常生活和工业生产中可是个常见的“家伙”，要搞清楚它的启动电流计算公式，咱们得一步步来。

先说说我之前遇到的一件事吧。

有一回，我在一家工厂里，看到工人们正在为一台新安装的异步电机启动犯愁。

这台电机是用来驱动一条大型生产线的，可启动的时候总是出现一些莫名其妙的问题。

我凑过去一瞧，发现他们对异步电机的启动电流计算不太清楚，导致选择的保护装置不太合适。

咱们言归正传，异步电机的启动电流计算公式其实并不复杂，但要理解它，还得先了解一些基础知识。

异步电机启动时，电流会瞬间增大，这是因为电机在静止状态下，定子和转子之间的磁场还没有建立起来，此时电阻较小，电流就会很大。

那这个启动电流到底有多大呢？一般来说，异步电机的启动电流可以用下面这个公式来计算：Ist = K × In 。

这里的 Ist 就是启动电流，In 是电机的额定电流，而 K 则是启动电流倍数。

不同类型的异步电机，K 值是不一样的。

比如说，普通的鼠笼式异步电机，K 值通常在 4 到 7 之间；而绕线式异步电机的 K 值相对较小，一般在 2 到 2.5 之间。

那这个 K 值又是怎么确定的呢？这就得看电机的具体参数和工作条件啦。

比如说，电机的功率大小、负载特性等等都会影响 K 值。

如果电机的功率比较大，那 K 值往往就会大一些；要是负载比较重，K 值也可能会增大。

再举个例子吧，假如有一台额定电流为 10 安培的异步电机，它是普通的鼠笼式电机，K 值取 6，那么它的启动电流 Ist = 6 × 10 = 60 安培。

在实际应用中，准确计算异步电机的启动电流非常重要。

如果计算不准确，可能会导致选择的电线、开关、接触器等电气元件规格不合适。

比如说，如果启动电流算小了，选的电线太细，那在电机启动的时候，电线就可能会过热，甚至引发火灾；要是选的开关、接触器容量不够，就可能会被烧坏，影响生产。

所以啊，搞清楚异步电机的启动电流计算公式，对于电气工程师、维修人员还有工厂的管理者来说，都是至关重要的。

t Bt20 Br =(1-(t-20)*αBr/100)*(1IL/100)*Bt20 αBr IL Hc20 Hc=(1-(t-20)*αBr/100)*(1IL/100)*Hc20 μr=Br/(μ0*Hc)/1000 μ0=4*PI*10-7 bk
KFe A'
% W V
℃ T T %K-1 % KA/M KA/M
工作时永磁体剩磁密度
剩磁温度系数 剩磁温度不可逆损失率 永磁体计算矫顽力
工作时永磁体计算矫顽力
永磁体相对回复磁导率 真空磁导率 工作温度下退磁曲线的拐点 电枢铁心材料 铁芯叠加系数 电负荷预估值
符号或算式
PN UN nN IN TN=9.549*PN/nN TstN
单位
W V rpm A N.m
ηN =PN/(UN*IN*COSØ)*100 P'=((1+2η/100)/(3ηN/100))*PN E'a=((1+(2ηN/100))/3)*UN p
11.545353 1001.137358
6.31449E-07
0.00063
0.6 0.53
1 0.318
1 1.823899371
1.4 2.5 3.2 6.534512719 0.628318531
0.000632167
4.726272249 3.887740076 3.000592737 289.821883
19.68521519 1.45
7.576328614
3 6.3 50
0.183254477
0.16054563
3.324760072 3.2 0.25 3
"×pb"是错误的
6.324760072

永磁同步电机电磁转矩方程永磁同步电机是一种应用广泛的电机类型，其在工业生产中扮演着重要的角色。

在永磁同步电机中，电磁转矩是一个至关重要的物理量，它直接影响着电机的性能和运行效果。

因此，了解永磁同步电机电磁转矩方程对于深入理解电机工作原理和优化电机性能具有重要意义。

永磁同步电机电磁转矩方程描述了电机在运行过程中产生的电磁转矩与电流、磁场强度等因素之间的关系。

一般来说，永磁同步电机的电磁转矩可以通过以下方程表示：T = k * φ * I * sin(θ)其中，T表示电磁转矩，k为系数，φ为磁链，I为电流，θ为电机转子位置角。

从这个方程可以看出，电磁转矩与磁链、电流以及转子位置角都有密切的关系。

磁链是永磁同步电机中一个非常重要的参数，它代表着磁场的强度。

磁链的大小直接影响着电磁转矩的大小，因此控制磁链的大小可以有效地控制电机的输出转矩。

通常情况下，磁链的大小受到电机设计和工作状态的影响，可以通过改变电机的结构或调节电流大小来调节磁链的大小。

电流也是影响电磁转矩的重要因素之一。

电流的大小和方向决定了电机中产生的磁场强度和方向，从而影响了电磁转矩的大小和转动方向。

通过控制电流的大小和方向，可以实现对电机的转矩进行精确控制，从而满足不同工作条件下的需求。

转子位置角也对电磁转矩产生影响。

转子位置角的变化会导致磁场的变化，进而影响电磁转矩的大小和方向。

因此，在永磁同步电机的设计和控制过程中，需要考虑转子位置角的影响，以实现电机性能的优化和效率的提高。

总的来说，永磁同步电机电磁转矩方程是描述电机工作原理和性能的重要方程之一。

通过深入理解和掌握这一方程，可以更好地设计和控制永磁同步电机，实现其在各种应用场景中的有效运行和优化性能。

希望通过本文的介绍，读者能对永磁同步电机的电磁转矩方程有更清晰的认识，并进一步探索电机领域的更多知识。

第5章 调速永磁同步电动机电磁设计程序5.1额定数据和技术要求除特殊注明外，电磁计算程序中的单位均按目前电机行业电磁计算时习惯使用的单位，尺寸以cm(厘米)、面积以cm 2(平方厘米)、电压以V （伏）、电流以A （安）、功率和损耗以（瓦）、电阻和电抗以Ω（欧姆）、磁通以Wb(韦伯)、磁密以T(特斯拉)、磁场强度以A/cm(安培/厘米)、转矩以N （牛顿）为单位。

1. 额定功率15N P kw = 2. 相数 13m =3. 额定线电压1380N U V = 额定相电压Y接法219.39N N U U V ==4. 额定频率50f HZ =5. 电动机的极对数 2P =6. 额定效率94%Nη′= 7. 额定功率因数cos 0.92N ϕ′= 8. 额定相电流55110151026.35cos 3219.390.940.92N N N N N P A A I mU ηϕ××==′′×××=9. 额定转速 60/6050/21500/min N n f P r ==×= 10.额定转矩339.559.5515101095.5.1500N N P N m n ××=×= 11.绝缘等级:B 级 12.绕组形式:单层,交叉Y 接法5.2主要尺寸13.铁心材料50W470硅钢片 14.转子磁路结构形式:内置切向式15.气隙长度0.075cm δ= 16.定子外径126D cm = 17.定子内径117i D cm = 18.转子外径2121720.07516.85i D D cm cm δ=−=(−×)= 19.转子内径26i D cm = 20.定,转子铁心长度1219l l cm == 21.铁心计算长度119a l l cm ==铁心有效长度21920.07519.15eff a l l cm cm δ=+=(+×)= 净铁心长0.951918.05Fe Fe a l K l cm cm ==×=22.定子槽数136Q = 23.定子每极槽数11/236/229p Q Q P ==×= 24.极距1/2 3.1417/2213.352p i D P cm cm τπ==××=25.定子槽形:梨形槽010120.380.770.080.121.400.51s s s s s b cm b cm h cm h cm h cm r cm======26.每槽导体数113s N = 27.并联支路数11α=28.每相导体串联导体数11111361315631s Q N N m αΦ×===×29.绕组线规2111126.35 6.571 4.010N I N S mm J α′===′× 式中,定子电流密度24.01/J A mm ′=,并绕根数13N =, 线径选取12/ 1.6/1.67d d mm mm = 30.槽满率 （1）槽面积()()2221220.510.770.51.520.2 1.592222s s s r b r S h h cm ππ+×+×′=−+=−+= 式中,槽楔厚0.2h cm =,（2）槽绝缘占面积22(2)0.03(2 1.520.51)0.139i i sS C h r cm cm ππ′=+=××+×= 式中，绝缘厚度0.03i C cm =（3）槽有效面积22(1.590.139) 1.451c s i S S S cm cm =−=−=（4）槽满率2211313 1.67%%74.96%1.451S li f c N N d S S ××=== 5.3永磁体的计算31. 永磁材料类型:钕铁硼 32. 永磁磁极结构:矩形33. 极弧系数0.82p α= .对于矩形结构, p α由电磁场数值计算确定34.主极计算弧长()220.07511.098p p p b cm cm ατδ′=+=0.82×13.352+×=35.主极极弧系数/11.098/13.3520.831p p p a b τ′′===36.永磁体剩磁密度201.22BTr =预计工作温度 75t C =o工作温度时的剩磁密度:()0.12[1(20)][1(7520)0.12%] 1.22 1.13920100B t B T T r r −=+−×=+−×−×= B r的温度系数()110.07~0.126%0.12%Br K K α−−=−=−37.永磁体计算矫顽力 20923/c H kA m = 工作温度时的矫顽力为()0.12[1(20)]20100[1(7520)0.12%]923/862.082/H t H c c KA m KA m−=+−×=+−×−×=式中,永磁体H c温度系数0.12Hc a =−.38. 永磁体相对回复磁导率33770 1.1391010 1.052/410862.082410/r r o c B H m H H mµµπµπ−−−−=×=×=××=×式中39. 最高工作温度下退磁曲线的拐点0k b =40. 永磁体宽度 4.6M b cm = 41.永磁体厚度 1.55M h cm = 42.永磁体轴向长度:对于钕铁硼永磁 19M a l l cm ==43.提供每极磁通的截面积: 对于矩形切向式2174.8M m m S b l cm ==5.4磁路计算44.定子齿距111/ 3.1417/36 1.484i t D Q cm cm π==×= 45.定子斜槽宽1 1.483sk b t cm == 46.斜槽系数111111.4832 3.14sin sin 1.483360.9951.4832 3.141.48336sk sk sk b P t Q k b P t Q ππ ×× × ===××× 47.节距y ,定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1～9,2～10,11～18 48.绕组系数11110.959710.9950.955dp d p sk k k k k ==××= （1）分布系数11111203sin sin 220.95972032236023602036d aq k aq q P a Q ×===×××===oo式中，1q 为定子每极每相槽数，60o 相带时，111/236/2323q Q m P ==××=（2）短距系数111sin1,2p yk m q πββ=== 49.气隙磁密波形系数440.831sin sin 1.22922p f a K ππππ′×===50.气隙磁通波形系数22880.831sin sin 0.94120.8312p pK απππαπΦ′×===′× 51.气隙系数()()()()10210024.40.754.40.751.483 4.40.0750.750.381.483 4.40.0750.750.380.381.188s s s t b K t b b δδδ+=+−××+×=××+×−= 52.空载漏磁系数0 1.28σ= 53. 假设永磁体空载工作点'00.903m b =54.永磁同步电动机空载时永磁体提供的气隙磁通44000100.903 1.139174.8100.0141.28mr m b B S Wb Wb δσ−−′××××Φ===55. 气隙磁密 440100.014100.6610.83113.35219.15p p effB T T L δδατ−−Φ××===′××56.气隙磁压降 (1)直轴磁路()()22270220.661100.02 1.1880.075101148.397410B F K A A δδδδδµπ−−−×=+×=+××=× 式中 20.02cm δ=永磁体延磁化方向与永磁体槽间的间隙。

谢 谢！
磁通法
•q mE sini Id mE (Iq cosi Id sini )
相应的电磁转矩
Tem

Pem

mE
(Iq
cosi
Id
sini )
式中, 永磁同步电动机的机械角速度。
磁通法
• 由此可见磁通法的关键是求出气隙合成电动势, 这里先进行电机的二 维负载场的有限元分析,得到气隙矢量磁位A, 但此时的磁位是含有谐 波的合成气隙磁位, 要通过对一个周期的磁位函数进行傅立叶分解得 到基波后, 根据磁位与磁通的关系可得
背景及意义
• 目前高性能永磁体广泛应用, 永磁电机也随之普遍 化, 但电机磁路结构的变化多样给电机的电磁计算 带来了不便, 随着有限元法的提出以及计算机性能 的提高, 永磁电机电磁转矩的计算也得到了改善。 电磁转矩是电机的一个重要指标,电磁转矩的准确 计算也会影响一台电机的性能。
永磁同步电动机电磁转矩的计算方法
样机有限元计算
• 利用麦克斯韦应力张量法计算电磁转矩时应注意, 定、转子之间的空 气隙要分为两层, 计算时用有限元分析软件, 设置积分路径曲线为两 层气隙中间的封闭的圆环, 积分路径如图5所示, 而磁通法气隙不用 分层。
样机电磁转矩计算
• 用麦克斯韦法及磁通法分别计算样机在不同负载即不同功率角时电磁 转矩。通过两种方法计算电磁转矩的对比关系曲线如图6所示, 可以 看出两种方法计算结果很接近。
2Lef a12 b12
i arctan(a1 / b1)
式中, a1 傅立叶分解正弦项系数, b1 余弦项系数。得到气隙合成 电动势为
E 2 fNKdp1
即可求解出永磁同步电动机的电磁转矩。

徐衍亮　1966年12月生,于1989年、1994年、2001年分别在山东工业大学、沈阳工业大学获学士、硕士、博士学位,副教授。

现在北京航空航天大学博士后流动站工作。

研究方向为永磁电机及其控制。

电动汽车用永磁同步电动机场路结合设计计算山东大学　(济南市,250061)　徐衍亮沈阳工业大学特种电机研究所　唐任远 摘要　本文针对电动汽车驱动的特点,对永磁同步电动机的设计计算进行了研究,提出永磁同步电动机的场路结合设计计算方法。

设计计算结果同试验结果的对比表明,本文提出的场路结合计算方法具有较高的计算精度。

关键词　电动汽车　永磁同步电动机　场路结合Study on Field 2circuit CoupledDesign of PMSM Used in E lectric V ehicle　Xu Yanliang ,T ang R enyuan Abstract :The design of permanent magnet synchronous m otor (PMS M )used in electric vehicle (E V )is described in this paper.The effectiveness of the presented field 2circuit coupled method of PMS M is verified through prototype machine test. K ey w ords :Electric vehicle Permanent magnet synchronous m otor Field 2circuit coupled method 1　引言随全球石油危机及环境污染的加剧,电动汽车的研究开发得到各国政府、汽车制造厂家及科研院所的普遍重视和广泛关注,新品电动汽车层出不穷,并迅速推向市场。

电动汽车的关键问题是一次充电续行里程和价格,在目前车载蓄电池技术未能突破的前提下,缓解这一关键问题的主要因素是电动汽车的电驱动系统。

永磁同步电机磁链计算永磁同步电机是一种应用广泛的电动机，它具有高效率、高功率密度和高控制性能等优点。

在永磁同步电机的工作过程中，磁链的计算是非常重要的。

磁链是指电磁感应中的磁场线，它是描述磁场分布的一个重要物理量。

在永磁同步电机中，磁链的计算可以通过电机的结构和工作条件来确定。

下面将从永磁同步电机的结构、磁链计算的原理和方法以及磁链计算的应用等方面进行详细介绍。

永磁同步电机由定子和转子两部分组成。

其中，定子是由三相绕组和铁心组成的，它的主要作用是产生旋转磁场。

转子是由永磁体组成的，它的主要作用是产生恒定的磁场。

当电机通电工作时，定子绕组中的电流会产生旋转磁场，而转子中的永磁体则会产生恒定的磁场。

这两个磁场之间的作用力会使得转子旋转，从而驱动电机的运转。

在永磁同步电机的工作过程中，磁链的计算是非常重要的。

磁链的计算可以通过电机的结构和工作条件来确定。

一般来说，磁链的计算可以分为静态磁链和动态磁链两种情况。

静态磁链是指在电机静止状态下的磁链。

在这种情况下，磁链的计算可以通过电机的结构和永磁体的磁场强度来确定。

一般来说，永磁体的磁场强度是通过测量永磁体表面的磁感应强度来获得的。

然后，通过对永磁体的磁场分布进行分析，可以确定电机的静态磁链。

动态磁链是指在电机运行状态下的磁链。

在这种情况下，磁链的计算可以通过电机的运行参数和电机的控制策略来确定。

一般来说，电机的运行参数包括电机的转速、电机的电流和电机的功率等。

通过对这些参数进行分析，可以确定电机的动态磁链。

磁链的计算在永磁同步电机的设计和控制中具有重要的意义。

通过对磁链的计算，可以确定电机的磁场分布和磁场强度，从而为电机的设计和控制提供重要的依据。

此外，磁链的计算还可以用于评估电机的性能和效率，从而为电机的应用提供参考。

磁链的计算是永磁同步电机设计和控制中的重要内容。

通过对电机的结构和工作条件进行分析，可以确定电机的静态磁链和动态磁链。

磁链的计算对于电机的设计和控制具有重要的意义，它可以为电机的性能评估和效率提升提供重要的依据。

永磁直流电动机电磁计算程序以下是一个简单的永磁直流电动机电磁计算程序的示例：```pythonimport math#输入电机参数voltage = float(input("请输入电机电压（伏）："))current = float(input("请输入电机电流（安）："))speed = float(input("请输入电机转速（转/分钟）："))#计算电机电磁力flux_density = 0.95 # 磁通密度（特斯拉）pole_pairs = 2 # 极对数armature_length = 0.1 # 电枢长度（米）force_constant = 2 * math.pi * pole_pairs * flux_density * armature_length # 电机电磁力常数（牛）force = force_constant * current#计算电机功率和效率power = voltage * currentefficiency = power / (force * speed)#输出计算结果print("电磁力：", force, "牛")print("功率：", power, "瓦")print("效率：", efficiency * 100, "%")```在上述示例程序中，首先通过`input`函数获取用户输入的电机参数，包括电压、电流和转速。

然后，根据给定的参数计算电机的电磁力、功率和效率。

电机电磁力的计算使用了一些基本的电磁学公式，如电机电磁力常数的计算公式为`2 * math.pi * pole_pairs * flux_density *armature_length`，其中`math.pi`为圆周率，`pole_pairs`为极对数，`flux_density`为磁通密度，`armature_length`为电枢长度。

Ansoft EM专题讨论（三）——异步启动永磁同步电机设计最近有感于论坛Ansoft版区学习的氛围越来越好了，这与各位版主的努力都是分不开的。

看到前面两个专题中，我们的超版和技术精英们都做了很多工作，本着向大家学习的原则，我也来凑个热闹本人在读研期间曾经涉猎过这种电机的设计与仿真，下面就把我很久以前做的一个练习分享给大家。

做的不一定对，希望大家多多批评指正！这也是和大家学习的过程，望各位不吝赐教其实，这种电机在实际设计过程中需要注意的问题还是很多的。

很遗憾在校期间没能彻底解决这个领域的一些问题。

这里也希望大家广泛针对该类电机的设计进行讨论和交流，向大家学习了!下面先给出电机结构示意图电机为典型的4极36槽结构，绕组为单层交叉，Y接形式，内置径向W型永磁体，采用冲片类型为DW315-50。

具体的其他的电机参数将在RMxprt设计中给出区别于前面两位版主的纯V11仿真，该算例采用了Ansoft RMxprt V5.0版本与Maxwell V11.1版进行了简易的联合2D仿真。

对新人而言，V5.0的界面更加人性化和易于上手，推荐新同学使用。

运用Ansoft RMxprt V5.0进行基本的电磁设计，输入相应电机参数反复调试运行。

下面给出本例的参数设置基本参数定子内外径和槽形尺寸转子内外径和磁钢设计转子槽形和端环设计以上需要补充说明的是Ansoft RMxprt V5.0的材料设置问题和绕组编辑问题就材料设置而言，大家可以利用软件自带的.h-b文件自行添加所需要的硅钢片材料，主要是需要查找一些手册来添加磁化曲线和损耗曲线，用记事本的格式进行编辑添加，放在指定的文件夹中，即可在设计中引用，图例DW315-50的.h-b文件，要对应操作窗口的各项参数进行添加，方可正确使用添加后磁化曲线示意添加后的损耗曲线示意关于磁钢的材料设置，可以在软件的Magnet选项中任意添加所需材料的参数，如下图所示注意，这里我给出的是电机在75℃的工作温度下，磁钢的性能参数下面给出绕组连接方法。

永磁同步电机扭矩dq计算公式摘要：一、永磁同步电机简介二、永磁同步电机扭矩dq计算公式三、应用示例四、总结正文：一、永磁同步电机简介永磁同步电机是一种采用永磁材料作为磁场源的同步电机，具有高效率、高功密、高扭矩质量比等优点，广泛应用于各种工业领域。

在永磁同步电机中，扭矩dq计算是一项关键的技术，能够帮助工程师优化电机的设计和控制。

二、永磁同步电机扭矩dq计算公式永磁同步电机的扭矩dq计算公式如下：1.电磁转矩Tem：Tem = 3 * Pm * (2 * pi * f * S - phi) / ω其中，Pm为永磁同步电机的功率，f为电源频率，S为电枢电流的幅值，phi为电枢电流滞后电压的相角，ω为电机的转速。

2.转矩常数kt：kt = 9.55 * Pm / ns其中，ns为电机的同步转速。

3.机械转矩Tm：Tm = Tem / kt4.电磁扭矩Tde：Tde = 3 * Pm * (2 * pi * f * S - phi) / (ω * kt)5.总扭矩Tt：Tt = Tm + Tde6.转速dq坐标系下的扭矩Dq：Dq = Tt * sqrt(1 + (ωd / ω) * (ωd / ω))其中，ωd为电机的dq轴转速。

三、应用示例假设一台永磁同步电机的功率为100kW，电源频率为50Hz，电枢电流滞后电压的相角为30°，电机的同步转速为3000rpm。

根据上述公式，可以计算出电机的电磁转矩、转矩常数、机械转矩、电磁扭矩、总扭矩以及dq坐标系下的扭矩。

四、总结永磁同步电机扭矩dq计算公式是一种重要的工具，能够帮助工程师深入理解电机的运行原理，并为电机的优化设计和控制提供依据。

内置式异步起动永磁同步电动机设计摘要随着永磁材料工艺的进步和电子电力技术的发展，永磁同步电动机逐渐克服技术难点，逐步占领市场。

永磁同步电动机与异步电动机相比，有效率高、功率因数高、体积小、节能等优势。

在当今强调节约、绿色概念的社会，节能和节约材料的永磁同步电机已经在国外蓬勃发展，而在国内电机行业也以惊人的速度在发展。

本文设计了一台额定功率15kW、额定转速为1500rpm的永磁同步电动机。

采用了高性能的钕铁硼永磁材料提高电机的功率密度。

主要进行了电机的磁路计算、绕组计算、参数计算、损耗计算。

通过改变电动机电枢铁心长径、磁钢片厚度、气隙长度和定、转子槽配合方式，对比分析了电动机的性能，对电动机进行优化设计，实现小型化和高效节能运行的目的，并且降低了电动机的成本。

利用基于有限元Ansoft软件进行了电机参数的相关计算，与电机设计的传统磁路法进行了对比，分析了两者之间的误差以及误差产生的原因，提高了电机设计的准确性。

关键词永磁同步；电磁计算；有限元仿真Design of Internal Rotor Line Start PermanentMagnet Synchronous MotorAbstractWith advances in magnetic materials technology and electronic power technology development, technical difficulties are gradually being overcome; the market is gradually being occupied by permanent magnet synchronous motor. Permanent magnet synchronous motors compare to asynchronous motors, there are high efficiency, high power factor, small size, energy-saving advantages. In today's emphasis on saving energy, with the concept of environment protection, energy-saving materials, permanent magnet synchronous motor has been flourishing in foreign countries, and in the national domestic, motor industry at an alarming rate in the development.Depended on the practical technical requirements, a high performance NTP permanent magnet motor is designed. The rated speed is 1500rpm, and the rated power is 15kW. The magnetic circuit design, winding design, parameter calculation and loss calculation are carried on. The inductance parameter that impacts the control performance of the motor is calculated and simulated by Ansoft, and the result is compared to the conventional magnetic circuit calculation. Through the change of the length of length armature, the thickness of the silicon steel sheet, air gap length and the pole slot number, the motor design is optimized. The low cost, small volume and high efficiency motor is obtained.Keywords Permanent magnet synchronous；Electromagnetic calculation;FEM simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (5)1.1 永磁同步电动机概述 (5)1.1.1 永磁同步电动机特点 (5)1.1.2 存在问题 (6)1.1.3 发展趋势 (6)1.2 电磁场有限元分析简介 (8)1.3 本文主要研究内容 (9)第2章异步起动永磁同步电动机的基本原理 (10)2.1 稀土永磁材料 (10)2.1.1 稀土钴永磁材料 (10)2.1.2 钕铁硼永磁材料 (10)2.2 基本结构 (11)2.2.1 定子结构 (11)2.2.2 转子结构 (12)2.2.3 转子磁路结构 (12)2.3 工作原理 (15)2.4 本章小结 (16)第3章15kW异步起动永磁同步电动机电磁计算 (17)3.1 额定数据和技术要求 (17)3.2 电磁计算程序 (18)3.2.1 主要尺寸 (18)3.2.2 永磁体计算 (19)3.2.3 定、转子冲片 (19)3.2.4 主要尺寸 (20)3.2.5 绕组计算 (21)3.2.6 磁路计算 (24)3.2.7 参数计算 (27)3.2.8 交轴磁化曲线 (30)3.2.9 工作特性计算 (30)3.2.10 起动性能计算 (33)3.3 本章小结 (36)第4章永磁同步电动机的有限元仿真及方案分析 (37)4.1 永磁同步电动机的有限元仿真 (37)4.1.1 空载仿真结果 (39)4.1.2 负载仿真结果 (42)4.2 仿真结果分析 (44)4.3 多方案分析 (44)4.4 本章小结 (45)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)附录A 常用定、转子槽比漏磁导计算 (49)附录B 外文文献 (51)附录C 外文文献翻译 (63)第1章绪论1.1永磁同步电动机概述随着永磁材料工艺的进步和电子电力技术的发展，永磁同步电动机逐渐克服技术难点，逐步占领市场。

永磁同步电机的公式推导永磁同步电机的公式推导2.1永磁同步电机的能量转换过程推导永磁同步电机电压平衡方程：（2-1）其中，为转子机械角位移，为转子机械角速度，电机稳定运行时为常数，即。

则有（2-2）其中，为电阻压降，表示感应电动势，成为运动电动势。

转矩平衡方程：（2-3）其中，为电机电磁转矩，为输出机械转矩，为惯性转矩，为阻力转矩；理想情况下，电机阻力力矩近似为常数，稳定运行时机械加速度为零，所以输出的机械转矩，由于电机阻力力矩近似为常数，电磁功率可近似看作输出机械功率。

磁能的表达式：（2-4）由磁能与电磁转矩之间的关系，则：（2-5）其中，表示电流矩阵的转置。

则电磁功率为：（2-6）由公式两边同时乘以，则：（2-7）由式（2.7）可知，等式左边为电机输入功率；等式右边为电阻损耗功率，是电磁功率，即电功率转换成机械功率输出的那一部分，表明从电磁耦合场中获得的一半能量转换成了机械能输出；是输入功率除去输出的和内阻损耗功率之后的功率，即为磁场功率。

稳态运行时，一个周期内磁场功率应为零，即一个周期内磁场转化的功率与释放的功率相同。

2.2坐标变换（1）变换（Clark变换）设三相绕组和两相绕组每相的绕组匝数分别为N1，N2，将两组磁动势分别投影到轴和轴上：（2-8）前后保持功率不变，可进一步推倒出此时，所以，三相静止坐标系到两相静止坐标系（3s/2s）的“等功率”变换矩阵为：（2）变换（Park变换）同样遵照磁效应等效原则，同一时刻、同一方向上的瞬时磁动势相等，再由功率不变原则得出变换前后各绕组的有效匝数不变，因此可以直接由电流矢量表示合成磁动势。

将磁动势投影到正交的α轴、β轴上，由三角关系易得：（2-9）两相静止坐标系到两相旋转坐标系（2s/2r）的“等功率”变换矩阵为：（3）变换考虑零序电流得（2-10）则有，（2-11）通过计算可以得出变换矩阵：2.3旋转坐标系下动态方程（1）电压方程根据坐标变换，并考虑：（2-12）（2-13）可以得到（2-14）（2-15）（2-16）（2-17）（2-18）定子电压方程（2-19）（2-20）（2-21）转子电压方程（2-22）（2-23）（2-24）（2）磁链方程轴上绕组：绕组，阻尼绕组，励磁绕组。

永磁同步电机磁链计算永磁同步电机是一种将电能转化为机械能的设备，其中磁链的计算是非常重要的一步。

磁链是指磁场通过导磁体的总通量，它是永磁同步电机工作的基础。

在计算永磁同步电机的磁链时，需要考虑磁链的产生和磁链的分布。

首先，磁链的产生是由永磁体和电流产生的磁场相互作用形成的。

永磁体产生的磁场是一个恒定的磁场，而电流产生的磁场是一个可控制的磁场。

当永磁体和电流的磁场相互作用时，就会产生一个磁链。

磁链的分布是指磁链在永磁同步电机中的分布情况。

磁链的分布受到永磁体和电流的磁场分布以及电机的结构和工作状态的影响。

磁链的分布会影响电机的性能和效率。

对于永磁同步电机的磁链计算，可以采用有限元分析方法或解析方法。

有限元分析方法是一种基于数值计算的方法，可以通过离散化电机结构和磁场方程，求解得到电机中的磁链分布。

解析方法是一种基于解析计算的方法，可以通过对电机结构和磁场方程的简化和近似，求解得到电机中的磁链分布。

在磁链计算中，需要考虑电机的结构和工作状态的影响。

电机的结构包括永磁体的形状和位置、导磁体的形状和位置以及线圈的形状和位置等。

电机的工作状态包括电机的电流和转速等。

这些因素会对磁链的分布产生影响，因此在计算磁链时需要考虑这些因素。

磁链的计算对于永磁同步电机的设计和优化非常重要。

通过计算磁链，可以了解电机中磁场的分布情况，从而评估电机的性能和效率。

在电机设计过程中，可以通过调整电机的结构和工作状态，来优化磁链的分布，从而提高电机的性能和效率。

永磁同步电机的磁链计算是电机设计和优化的重要一步。

通过计算磁链，可以了解电机中磁场的分布情况，从而评估电机的性能和效率。

在电机设计过程中，可以通过调整电机的结构和工作状态，来优化磁链的分布，从而提高电机的性能和效率。