永磁同步电动机设计及结构的设计(论文)【范本模板】

永磁同步电机的设计与控制第一章：绪论永磁同步电机是一种新型的高效率、高功率密度的电机，已经在电动汽车、风力发电机、工业自动化等领域得到了广泛的应用。

本文将详细介绍永磁同步电机的设计和控制方法。

第二章：永磁同步电机的结构及原理永磁同步电机分为表面永磁式和内置永磁式两种结构，本文主要介绍表面永磁式永磁同步电机。

表面永磁式永磁同步电机由定子、转子和永磁体三个部分组成。

其中，定子装有三个相位的绕组，电流流经绕组时产生旋转磁场。

转子则由带有永磁体的铁芯构成，永磁体的磁场与定子旋转磁场形成磁矩，从而产生转矩。

第三章：永磁同步电机的设计永磁同步电机的设计包括选型、计算和仿真三个方面。

选型时需要根据具体的应用场景，选择合适的功率、转速等参数。

计算方面需要根据电机的结构参数，如磁极数、绕组匝数等，计算电机的性能参数，如转子电感、定子电阻等。

仿真则是通过电机仿真软件进行的，可以进行电机性能模拟、相位电流控制仿真等。

第四章：永磁同步电机的控制永磁同步电机的控制包括电压源控制和电流源控制两种方式。

电压源控制是通过控制电机的电网侧电压，控制电机的转速和转矩，需要控制电机的反电动势。

电流源控制则是通过控制电机的电机侧电流，控制电机的转速和转矩。

电流源控制不需要控制反电动势，可以提高电机的控制精度。

第五章：永磁同步电机的应用永磁同步电机在电动汽车、风力发电机、工业自动化等领域得到了广泛应用。

在电动汽车中，永磁同步电机具有高效率、高功率密度、质量轻等优点。

在风力发电机中，永磁同步电机可以通过尽可能地提高风力机的利用率，提高风力发电机的发电效率。

在工业自动化中，永磁同步电机可以被应用于各种机械传动系统中，提高传动效率，降低能耗。

第六章：结论永磁同步电机是一种新型的高效率、高功率密度的电机，在电动汽车、风力发电机、工业自动化等领域有广泛的应用前景。

掌握永磁同步电机的设计和控制方法，对于电机的工程应用具有重要的意义。

毕业论文（设计）永磁同步电机矢量控制方法的研究毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

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作者签名： ____________ 日期：_________________毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。

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3•附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4•文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5•装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订随着科学技术的进步，永磁同步电机（PMSM）由于性能优越而得到了广泛的应用和发展。

电动汽车论文永磁同步电机设计论文摘要：文章首先介绍电动汽车不同运行状况对电机的要求，根据要求来确定永磁同步电机的性能参数，以满足电动汽车的要求。

根据目标参数综合分析比较后确定转子结构为内置切向式的永磁同步电机为本论文研究对象。

通过计算初步确定永磁同步电机的基本尺寸、绕组类型、定子槽型等。

最后通过解析计算得出永磁同步电机各参数初选数值。

1 电动汽车对驱动电机性能的要求电动汽车运行工况多变复杂，因此对驱动电机的性能、尺寸都有相应的要求：①在电池电量一定的情况下行驶里程是电动汽车性能的关键因素，为了提高汽车的续航里程，要求电动机能耗低、效率高。

②汽车在行驶中会走烂路低速行驶，也会走高速路高速行驶，会运行于多种不同工况之中，要求电机调速范围宽泛。

③汽车在运行中会频繁起步、加速、制动减速、爬坡等，要求电机具有较大的启动转矩，在设计中可选取较大的过载系数。

④为了增大汽车车内空间、便于电机布置同时减轻汽车重量，要求电机比功率较大、体积小、尽量采用较高的额定电压。

2 永磁同步电机总体设计电动汽车用永磁同步电机总体设计首先需要确定电机的磁路结构，选用合理的计算方法确定电机各部件的尺寸参数，基本确定出电机的原型。

2.1 转子磁路结构选择转子磁路结构对永磁同步电机的驱动性能产生很大影响，是电机设计阶段首先要考虑的问题。

隔磁桥能有效控制磁漏系数的大小，因此合理设计隔磁桥很重要[1]。

磁漏系数小电机的抗去磁能力减弱，磁漏系数大所需永磁体量就多。

因此需要对电机的磁路结构进行合理设计以满足电动汽车对驱动电机的要求。

不同的磁路结构对电机的电感参数影响很大，主要根据永磁体布置与转子位置不同分为表面置式与内置式，如图1所示。

由于永磁体内置式切向式永磁同步电机转矩输出能力比其他电机强、调速范围宽、结构紧凑、运行可靠。

因此选用该种结构形式为本课题研究对象。

2.2 永磁体材料与尺寸选择目前，永磁同步电机永磁体材料采用稀土材料钕铁硼[2]，它具有很高的矫顽力和磁能积，磁能积是普通铁氧永磁体的6倍以上。

优秀论文审核通过未经允许切勿外传永磁同步电动机的矢量控制1 绪论1.1 电气伺服系统发展现状和动向自从上个世纪60年代，电气伺服系统取代了大部分的电液伺服传动系统成为伺服系统的主要形式。

按驱动装置的执行电动机类型来分,通常分为直流(DC)伺服系统和交流 (AC)伺服系统。

直流伺服系统发展早,70年代已经实用化,在各类机电一体化产品中大量使用各种结构的DC伺服电动机。

直流伺服系统控制简单,灵活实现正反转,调速范围宽,稳定性高,响应速度快，无超调,定位精度和跟踪精度高。

但是直流伺服系统也有难以克服的缺点;直流电动机转子绕组的发热大，影响与其相连接的丝杠精度;采用机械换向会产生电火花,直流伺服系统难以工作在易燃、易爆的工作场合;高速运行和大容量设计受到机械换相器的限制;电刷和换向器易磨损,日常维护工作量大;结构复杂，制造困难,成本高等。

机械换向器的存在是造成以上问题的主要原因。

交流电机没有机械换向器，克服了直流电机的缺点。

进入20世纪80年代后,功率电子器件和微电子技术水平得到迅速提高,基于先进控制理论、电力电子器件和微处理器的发展,交流伺服控制技术日趋成熟。

交流伺服系统以其体积小,转动惯量最小,耐高速,可频繁起制动,过载能力强,瞬时输出转矩大,对环境适应性强,运行可靠性高，无需维护等特点而广泛适用于CNC和工业机器人等工业领域。

到了90年代,交流伺服系统己经在许多场合取代了直流伺服系统，某些性能甚至超过了直流伺服系统，从而出现了取代直流伺服系统成为电气伺服系统主体的趋势。

目前国内外交流伺服系统研究正向着数字化、智能化、网络化、绿色化的方向发展：高性能和全数字化伺服系统是当代交流伺服系统发展的趋势，这种系统被广泛应用在高精度数控机床、机器人、特种加工装备和精细进给系统中。

由于微电子技术的发展,微处理器的运算速度不断提高,功能不断增强，特别在电机控制专用DSP芯片出现后，全数字伺服系统在实现电流控制、速度控制和位置控制全部数字化的同时,极大的增强了伺服系统设计和使用的灵活性。

新能源汽车驱动用永磁同步电机设计论文摘要：新能源汽车驱动用永磁同步电机设计使新能源工作发生了巨大的变化，近年来我国新能源汽车驱动用永磁同步电机设计有了长足的发展，但是在发展的过程中仍然存在一些需要進一步解决的问题，我国应尽快提出加快提出行之有效的发展技术的措施，加快新能源汽车驱动用永磁同步电机设计的进展，不断提高新能源汽车驱动用永磁同步电机设计的利用率，使用率。

为我国新能源汽车业科学和谐发展提供服务，加快我国经济的更为快速、安全、稳定的发展。

前言新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计，可以更好的使新能源汽车行驶的安全感，可在让人们在驾驶汽车时，更为放心，更为安全，也更为便捷。

在我国经济飞速发展的今天，汽车已经成为我国国民出行交通来源的重要组成部分，生产制造更健康安全，更优质的汽车现已成为重中之重了，其中汽车的驱动安全是最重要的，所以新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计，可以更好的保障新能源汽车行驶的安全感，新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计仍然存在一些需要进一步解决的问题。

1 新能源汽车驱动的基本概况汽车驱动这个器械的存在其实应该不是什么新鲜事物了。

但是新能源汽车对我国来说还是比较陌生的，因为在2001年我国才将新能源汽车提到发展规划中，所以在我国现在才有不到二十年的发展经历，但是我国对新能源汽车的发展还是很看重的，有很多的政策支持，所以自从新能源汽车开始发展以来，新能源汽车的发展就比较迅速，并已经取得较为不错的成绩了，所以装载什么样的驱动就变得十分重要，因为对于汽车来说汽车驱动不仅仅是汽车运作系统的一部分，汽车驱动就如同心脏一般重要。

顾名思义，新能源汽车驱动就是汽车发动的器械，有了新能源汽车驱动，汽车的行驶起来才会更为迅速，更为便捷。

新能源汽车驱动是一种不仅仅利用到了车辆工程方面的内容，还将计算机技术以及数学知识有机融合后形成的技术利用到了，并且现在越来越自动化了，更信息化了。

不仅仅可以加强汽车速度的管理手段，还可以加强燃料资源的使用率以及利用率。

小功率永磁无刷直流电动机的设计和仿真研究摘要永磁无刷直流电动机是把电机、电子和稀土材料的高新技术产品发展紧密的结合在一起的新型电机，它具有单位体积转矩高、重量轻、转矩惯量小、控制简单、能耗少和调速性能好等优点，因而在航天航空、数控机床、机器人、汽车、计算机外围设备、军事等领域及家用电器等方面都获得了广泛的应用。

因此，设计性能优异的永磁无刷直流电机具有重要的理论意义和应用价值。

本论文系统的研究了35w小功率永磁无刷直流电机的本体设计，包括设计方法、有限元分析、性能计算、软件仿真等。

本文主要的研究内容如下：1、综述了永磁无刷直流电机的研究现状、存在问题和发展前景，分析了永磁无刷直流电机的基本理论。

2、建立永磁无刷直流电机的数学模型，先利用解析法对该电机进行电磁设计，然后利用有限元法对电机进行优化。

3、基于星形连接三相三状态的控制电路，利用Infolytic公司的MagNet电磁场分析软件建立了永磁无刷直流电机的有限元分析模型，仿真分析其静态气隙磁场分布及动态带负载时的电机特性。

并将软件仿真所得结果与设计计算结果进行比较分析，验证了设计方法的正确性。

关键词：电机设计，无刷直流电动机，有限元分析，稳态特性第一章绪论1．1永磁无刷直流电动机的发展状况永磁无刷直流电动机是一种新型的电动机，其应用广泛，相关技术仍然在不断的发展中，该类电动机的发展充分体现了现代电动机理论、电力电子技术和永磁材料的发展过程。

其中，永磁材料、大功率开关器件、高性能微处理器等的快速发展对永磁无刷直流电动机的进步功不可没。

1821年9月，法拉第建立的世界上第一台电机就是永磁电机，自此奠定了现代电机的基本理论基础。

十九世纪四十年代，人们研制成功了第一台直流电动机。

1873年，有刷直流电动机正式投入商业应用。

从此以后，有刷直流电动机就以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，占据了极其重要的地位。

随着生产的发展和应用领域的扩大，对直流电动机的要求也越来越高。

永磁同步电机控制系统研究学号：0140209108姓名：邓忠伟摘要近年来，随着永磁同步电机制造成本的降低，还有电力电子器件工艺的快速发展以及全数字化控制技术的推广，永磁同步电机在包括混合动力汽车、轨道交通、电梯领域等广泛的领域中都有非常多的应用前景。

永磁同步电动机结构简单、体积小、运行可靠、功率密度高、重量轻、损耗小、效率高。

为充分发挥永磁同步电机的优势和潜能，对其控制方法的研究具有十分重要的意义。

本文首先介绍了永磁同步电机的结构和分类, 然后分析了开环恒压频比控制, 矢量控制（磁场定向控制）和直接转矩控制策略，并对这三种应用最为广泛的控制策略的优缺点进行了比较。

针对永磁同步电机的矢量控制方法，详细地分析了其实现的原理。

对无机械传感器中的转子位置和转速估计方法、无初始位置的电机起动方法等进行了总结和阐述，最后给出全文总结。

AbstractIn recent years, with the cost of manufacturing permanent magnet synchronous motor（PMSM）has been reduced, and the rapid development of power electronics technology and the promotion of full digital control technology, permanent magnet synchronous motor has been applied in a wide range of fields, such as hybrid cars, rail transportation, elevator field and so on. Permanent magnet synchronous motor has simple structure, small volume, reliable operation, high power density, light weight, low losses, high efficiency. In order to make full use of its advantages and potential, the research of its control methods is of great significance. This article first introduces the structure and classification of the permanent magnet synchronous motor, and then analyzes the open loop V/f control, vector control （field-oriented control）and direct torque control strategy and compares their advantages and disadvantages, all of them are most widely used. In view of the vector control method of permanent magnet synchronous motor, this article analyzes the principles of its implementation in detail. Then the estimation methods of rotor position and speed without mechanical sensors, and the starting methods without initial position of motor are summarized and expounded, finally summary of the full text is given.1.引言随着电力电子技术及交流电机控制理论的发展和不断完善, 交流电机调速正逐渐取代直流电机调速而得到广泛的应用。

我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿＿＿或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。

论文作者签名：签名日期：年月日I学校有权保留送论文交的原件，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文，学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对论文进行任意处置。

论文作者签名：签名日期：年月日II摘要永磁同步电机由于体积小、重量轻、功率密度高，能够实现快速、准确的控制要求，在工业领域中被广泛应用。

永磁同步电机控制系统是一个多变量、非线性、高耦合的非线性复杂系统，而研究先进控制算法的首要任务就是建立适合的永磁同步电机数学模型，并以此进行建模与仿真分析，因此，如何建立合适的永磁同步模型一直是研究永磁同步电机控制系统的基础。

论文在分析了永磁同步电机的结构和工作原理的基础上，讨论了永磁同步电机控制系统的坐标变换，并给出了永磁同步电机基于ABC静止坐标系、α–β静止坐标系和d-q旋转坐标系的数学模型，在此基础上，探讨了永磁同步电机的控制方法，给出了基于矢量控制的永磁同步电机控制方法。

论文通过Matlab/Simulink，对永磁同步电机矢量控制系统进行了建模和仿真。

仿真结果表明，论文所建模型正确，可以作为进一步研究永磁同步电机控制的基础模型。

关键字永磁同步电机，矢量控制，数学模型，MATLAB，仿真模型IIIABSTRACTPermanent magnet synchronous motor as small size, light weight, to achieve fast and accurate control requirements, has been widely used in various fields. While permanent magnet synchronous motor is a multi-variable, nonlinear, high-coupling system, to create a suitable mathematical model of permanent magnet synchronous motor is the first task of researching advanced control algorithm,and use modeling and simulation analysis,therefore,how to establish a suitable moedl for permanent magnet synchronous is always the study fo permanent magnet synchronous motor control system based on.The issue bases on the introductin of the structure, type and working principle of the permanent magnet synchronous motor,giving permanent magnet synchronous motor’s static coordinate system based on ABC, α-β stationary coordinate system and the d-q rotating coordinate system of the mathematical model ,on this basis,discussing the permanent magnet synchronous motor method,giving the control method based on vector control of permanent magnet synchronous motor.Using Matlab/Simulink simulation, issue model and simulate the permanent magnet synchronous motor vector control system.The resutl show that the model is correct,and can be further studied based on permanent magnet synchronous motor control model.Keyword：permanent magnet synchronous motor, vector control, mathematical model, MATLAB, simulation modelIV目录1 绪论 (6)1.1永磁同步电机 (6)1.2 永磁同步电机控制系统 (8)1.3 本文主要工作 (9)2 永磁同步电机的工作原理和数学模型 (11)2.1 永磁同步电机的结构和类型 (11)2.2 永磁同步电机的工作原理 (11)2.3 坐标变换 (12)2.4 永磁同步电机的数学模型 (12)3 永磁同步电机的控制系统 (17)3.1 有传感器控制与无传感器控制 (17)3.2 矢量控制 (17)3.3 直接转矩控制 (19)4 永磁同步电机控制系统的建模和仿真 (22)4.1 Matlab/Simulink软件 (22)4.2 永磁同步电机的建模方法 (22)4.3 PI控制模块的建模和仿真 (24)4.4 坐标变换模块的建模和仿真 (25)4.5 SVPWM模块的建模和仿真 (28)4.6 电机与逆变器模块的建模和仿真 (37)4.7 永磁同步电机控制系统的仿真 (38)5 总结与展望 (42)参考文献 (43)致谢 (44)V1 绪论永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是用稀土永磁体代替励磁绕组构成的一种新型的同步电机。

新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车作为清洁、高效的交通方式，受到了越来越多的关注和推广。

新能源汽车驱动用永磁同步电机作为新能源汽车的核心部件，其性能直接影响到汽车的动力性、经济性和环保性。

因此，对新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计进行研究，对于推动新能源汽车产业的发展具有重要意义。

本文旨在探讨新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计原理、设计方法及优化策略。

对永磁同步电机的基本原理和特点进行介绍，包括其工作原理、结构特点以及与传统电机的区别。

详细介绍永磁同步电机的设计方法，包括电机参数的确定、电磁设计、热设计、强度设计等方面，并给出具体的设计流程和注意事项。

在此基础上，探讨永磁同步电机的优化策略，包括材料优化、结构优化、控制策略优化等，以提高电机的性能和经济性。

结合具体案例，分析永磁同步电机在新能源汽车中的应用和实际效果，为新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计提供有益的参考和借鉴。

通过本文的研究，希望能够为新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计提供理论支持和实践指导，推动新能源汽车产业的可持续发展。

二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，实现电能与机械能转换的装置。

其基本原理与传统的电励磁同步电机相似，但省去了励磁绕组和励磁电源，从而提高了效率并简化了结构。

PMSM的核心组成部分包括定子、转子和永磁体。

定子通常由多层绝缘铜线绕制而成，形成电磁场。

转子则装有永磁体，这些永磁体产生的磁场与定子中的电磁场相互作用，产生转矩，从而驱动电机旋转。

在PMSM中，电机的旋转速度与供电电源的频率和电机极数有着严格的关系，这也是其被称为“同步电机”的原因。

当电机通电时，定子中产生的旋转磁场会拖动转子上的永磁体旋转，而由于永磁体的磁场是固定的，因此转子会跟随定子磁场的旋转而旋转，从而实现电能到机械能的转换。

永磁同步电机毕业设计永磁同步电动机的电磁设计与分析永磁同步电机是一种采用永磁体作为励磁源的同步电机，具有结构简单、效率高、功率因数高等优点，在电动车、新能源车辆、工业驱动等领域得到了广泛应用。

本文将对永磁同步电机的电磁设计和分析进行探讨，以提高电机的性能和效率。

首先，电磁设计是永磁同步电机设计的核心环节之一、在电磁设计中，需要确定电机的电磁参数，如定子绕组的匝数、磁链、气隙长度等。

这些参数会直接影响电机的性能和效率。

通过有效控制这些参数，可以提高电机的工作效率和输出功率。

其次，对永磁同步电机的电磁场进行分析是电机设计的重要一步。

在电磁场分析中，可以使用有限元法对电机的磁场进行模拟和分析。

通过分析电机的磁场分布，可以预测电机在不同工况下的气隙磁密分布、磁场饱和情况等。

这些分析结果可以指导电机的结构设计和优化，从而提高电机的性能和效率。

另外，还需要对电机的电磁特性进行测试和分析。

通过电机的空载试验、短路试验和负载试验等，可以获取电机的电磁特性数据，如电机的转矩-转速特性、励磁特性、效率特性等。

这些特性数据可以用来评估电机的性能和效率，为电机的设计和控制提供依据。

最后，需要对永磁同步电机进行效果评估。

通过对电机的实际运行效果进行评估，可以验证电机设计和分析的准确性和有效性。

此外，还可以根据实际运行情况对电机进行调整和优化，进一步提高电机的性能和效率。

总之，永磁同步电机的电磁设计与分析是电机设计中的关键环节。

通过合理设计电机的电磁参数，进行电磁场分析和特性测试，以及对电机的效果评估，可以提高电机的性能和效率，满足不同应用场合的需求。

希望本文对永磁同步电机的电磁设计和分析提供了一定的参考。

永磁同步电机结构设计及其特点分析摘要：相较于传统感应电动机，永磁同步电动机具有更加独特的性能，其较为明显的特点主要表现为体积小、功率密度高、效率以及功率因数高等。

对于永磁同步电机，转子安装主要是由永磁体作为磁极。

在电机转动且功角大于零时，电机定子合成磁场的轴线，落后于转子主磁场轴线，则转子和电磁转矩旋转相反的状态，转矩表现为制动。

因此，在永磁同步电动机中，要保证转子和定子合成电磁转速和方向同步，需引导转子实现工作转矩的输出。

本文将以永磁同步电机为研究对象，对其结构的设计和特点进行简要的探讨与分析。

关键词：永磁同步电机；结构设计；特点分析电动汽车具有低噪音、低排放甚至零排放、高效能和能源多样化等显着优势，对于实现交通能源多样化、维护国家能源安全、减少汽车排放和社会可持续发展具有重要意义。

电动汽车对电机的要求是：体积小、重量轻、功率和扭矩密度高、过载能力强、调速范围大、效率高、环境适应性好、可靠性高、性能好、成本低等。

永磁同步电动机由于结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、惯性小、响应快等优点，已成为车用电动机开发和使用的热点，是新一代电动汽车的首选。

本文分析了车用永磁同步电机的优化，这是新能源汽车面临的一个重要问题，无论是电机设计技术、发动机控制技术等汽车零部件技术的发展，还是实现新能源汽车可持续发展,永磁同步电机结构设计具有重要的参考价值和应用价值。

永磁同步电机直接采用永磁体励磁，简化了电机结构，发热量低，损耗小。

电动机的励磁部分为永磁体，其结构和形状可根据具体需要进行放置，具有很大的灵活性。

设计时，除了结构强度和布局合理性外，还要考虑电机的使用寿命[1]。

1 永磁同步电机工作原理永磁同步电动机是交流电动机的一种。

与异步电机不同的是，永磁同步电机的永磁体安装在转子侧面，极性清晰。

永磁同步电动机在运行过程中，当定子合成磁场的轴线落后于转子主磁场轴线，即功率角大于0时，转子的转动方向与电磁力矩的方向相反，转矩起制动作用。

永磁同步电动机的电磁设计与分析摘要永磁同步电动机（PMSM）是一种新型电机，永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高等优点，和直流电机相比,它没有直流电机的换向器和电刷等缺点.和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而具有效率高，功率因数高，转矩惯量大，定子电流和定子电阻损耗小等特点。

本文主要介绍永磁同步电动机（PMSM）的发展背景和前景、工作原理、发展趋势，以异步起动永磁同步电动机为例，详细介绍了永磁同步电动机的电磁设计，主要包括额定数据和技术要求，主要尺寸，永磁体计算，定转子冲片设计,绕组计算，磁路计算，参数计算，工作特性计算,起动性能计算,还列举了相应的算例。

还通过Ansoft软件的Rmxprt模块对永磁同步电动机了性能分析，得出了效率、功率、转矩的特性曲线，并且分别改变了电机的三个参数，得出这些参数对电机性能的影响。

又通过Ansoft软件Maxwell 2D的瞬态模块对电机进行了仿真,对电机进行了磁场分布计算，求出了电流、转矩曲线和电机的磁力线、磁通密度分布图。

关键词永磁同步电动机;电磁设计;性能分析The design of Permanent—MagnetSynchronous MotorAbstractPMSM (Permanent—Magnet Synchronous Motor）is a new type of motor，which has the advantages of simple structure，small volume， light weight， low loss， high efficiency。

Compared with the DC motor, it has no DC motor commutator and brush。

Compared with the asynchronous motor, because it does not require no power excitation current，It has the advantages of high efficiency，high power factor，large moment of inertia, stator current and small stator resistance loss 。

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。

第一章概述1.1永磁同步电机的发展前景近年来,随着永磁材料性能的不断提高和完善,特别是钕铁硼永磁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一步发展,加上永磁电机研究开发经验的逐步成熟,经大力推广和应用已有研究成果,使永磁电机在国防、工农业生产和日常生活等方面获得越来越广泛的应用。

正向大功率化(高转速、高转矩、高功能化和微型化方面发展。

目前,稀土永磁电机的单台容量已超过1000KW,最高转速已超过300000r/min,最低转速低于0.01r/min,最小电机的外径只有0.8mm,长1.2mm。

永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高,和直流电机相比,它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。

和异步电动机相比,它由于不需要无功励磁电流,因而效率高,功率因数高,力矩惯量比大,定子电流和定子电阻损耗减小,且转子参数可测、控制性能好;但它与异步电机相比,也有成本高、起动困难等缺点。

和普通同步电动机相比,它省去了励磁装置,简化了结构,提高了效率。

永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制,因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。

电动机及其驱动系统的耗电量约占工业用电总量的三分之二左右, 2006年国际电工委员会IEC制定了IEC60034- 30电动机新标准, 其目的在于淘汰低效率电动机, 开发与应用高效率和超高效率电动机, 美国在NEMA 高效电机的基础上又制定了新NEMA 高效标准, 把效率指标再提高2% -3% , 在我国十一五!规划的节能工程中涉及到更新和淘汰低效率电动机及高耗电设备, 推广高效节能电动机、稀土永磁电动机、高效传动系统等, 所以开发高效节能稀土永磁电动机具有实际工程应用的意义。

在电力拖动系统中采用调速措施可以提高节能效果, 例如直流电动机调速、交流电动机变极调速或变频调速, 还有采用机械传动结构变速等, 但是机械传动结构变速和变极调速属于有级的调速方式, 直流电动机虽然具有较好的调速性能, 但存在换向火花的缺点, 限制了调速的容量和应用环境, 而变频调速是一种高效节能型的无级调速方式。

特种车辆永磁同步电动机工程设计研究论文特种车辆永磁同步电动机工程设计研究论文摘要：随着科学技术的发展，特种车辆应用的范围越来越广。

而特种车辆的作业能力和专业的功能主要受到永磁同步电动机的影响，永磁同步电动机的体积小，质量轻，可靠性高，能够有效提升特种车辆的性能。

因此，研究特种车辆永磁同步电动机的工程设计方法就显得十分必要。

本文从特种车辆永磁同步电动机的基本设计要求、设计流程出发，简要介绍了它工程设计的过程，为特种车辆的发展提供了技术参考依据。

关键词：特种车辆；永磁同步电动机；工程设计特种车辆是指具有专用功能，载有专用设备的车辆，它与普通车辆不同，具有专项作业的能力。

近年来，随着我国经济的发展，特种车辆的品种和数量也在不断增多。

虽然取得了较大进步，但是与发达国家相比，还具有一定的差距。

尤其是在建筑、采矿、石油工业等行业对特种车辆的需求不断增加的情况下，更需要提升它的专业功能水平与技术含量。

永磁同步电动机的设计对特种车辆性能的提升起着重要的作用，因此，对其工程设计方法进行研究是必然的趋势。

1特种车辆永磁同步电动机的工程设计要求一般来说，军用领域的特种车辆永磁同步电动机的工作温度比较高，对永磁体和绕组的性能要求也比较高。

而运用在石油工业中的特种车辆永磁同步电动机的工作温度相对较低，一般采用钕铁硼永磁体，它的价格偏低，工作温度较低，并且磁性能较高，选用的绝缘材料的绝缘等级相对较低，电机转子的机械强度必须符合相关的要求。

其次，在设计时，要尽量提升特种车辆永磁同步电动机的工作效率。

对于负载变化不大的电动机，可以将功率因数设计得相对高一些，而如果电动机的负载变化较大时，功率因数不能太高。

再次，要选择合理的电机磁路结构，以提高特种车辆永磁电动机的起动性能。

在设计时，可以通过减少槽口宽等方法来减小齿槽转矩，从而减小电机的起动阻力矩。

另外，可以适当调整电机的转动惯量和输出转矩，来改善电机的动态性能。

2特种车辆永磁同步电动机的设计结构及参数的选择2.1电机结构的选择永磁同步电动机根据结构划分，可以分为外转子型和内转子型，我们通常所说的永磁同步电动机就属于内转子型。

永磁同步电机控制系统设计与开发（硬件部分设计)摘要随着微型计算机和电力电子技术的飞速发展，各种高精度控制技术得到了长足的进步。

永磁同步电机作为一种新型的电机，以其优良的性能，被广泛运用于各种伺服控制系统中.本文设计了一款永磁同步电机控制器，可满足2kW的永磁同步电机驱动，并且具有速度环。

..<p>摘要〈br/〉随着微型计算机和电力电子技术的飞速发展，各种高精度控制技术得到了长足的进步。

永磁同步电机作为一种新型的电机,以其优良的性能，被广泛运用于各种伺服控制系统中。

本文设计了一款永磁同步电机控制器，可满足2kW的永磁同步电机驱动，并且具有速度环、位置环、电流环三环调节控制能力，可以运用于各种大功率家电产品和小功率工业产品中.〈br/〉永磁同步电机控制器设计是基于控制矢量控制原理，使用交-直—交的电路拓扑结构.整个控制系统硬件实物分为控制板和驱动板两个部分，控制板以美国微芯公司的dsPIC33FJ64MC706微控制器为核心，负责整个电机控制系统的信息采集、数据处理、指令控制和人机交互等功能；驱动板以三菱公司的PS智能功率驱动模块为核心，完成单项交流220V电源到电机需要的三相电源的逆变功能。

<br/>设计中采用AltiumDesigner作为工具软件，完成了从原理图绘制到PCB绘制。

在电路设计时，综合考虑了电磁兼容和电磁干扰，采用控制板和驱动板分离设计,并且在控制板和驱动板之间的信号传输采用高速光耦隔离，真正实现了控制与电机驱动的电气隔离.考虑到各种器件的发热情况，系统采用散热片等措施，保障系统工作的稳定性。

〈br/>关键词：永磁同步电机控制系统，数字信号控制器（DSC),空间矢量控制，有源滤波器，交流伺服系统<pclass='Apt504'></p><br/>&nbsp;<br/>ABSTRACT〈br/>Withtherapiddevelopmentofmicro-computersandpowerelectrontechnology,va rioushighdegreeofaccuracycontroltechnologyhasmadegreatprogress.Perman entmagnetsynchronousmotor，asanewkindofmotoriswidelyusedinavarietyofservocontrolsystemsbecauseof itsexcellentability。

毕 业 论 文题 目： 8kW 永磁同步电动机结构与设计的研究院： 电 气 信 息 学 院专业： 电气工程及其自化 班级 电气0708 学号 38学生姓名： 王 文 华导师姓名： 彭 晓完成日期： 2011年6月10日题目：8kW永磁同步电动机结构与设计的研究院：电气信息学院专业：电气工程及其自化班级：电气0708 学号： 38 学生姓名：王文华导师姓名：彭晓完成日期： 2011.06.10诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名：日期：年月日毕业设计任务书设计（论文）题目：8kW永磁同步电动机结构与设计的研究姓名王文华系别电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级0708学号38 指导老师彭晓教研室主任谢卫才一、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。

二、进度安排及完成时间：1．3月5日至3月17日：查阅资料；撰写文献综述和开题报告；确定总体方案。

2．3月 18日至 3月 22 日：毕业实习、撰写实习报告。

3．3月 23日至 5 月 22日：毕业设计。

(1).3月23日-4月 9 日完成分析永磁同步电动机设计基本原理分析。

(2).4月10日-4月22日完成变永磁同步电动机设计的实现、系统分析。

(3).4月23日-5月12日完成变频调速同步电动机的电磁设计。