1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 | 深水采样器>gammaproteobacteria |
1. 永磁同步发电机简介 1.1永磁同步发电机概述 永磁同步发电机的工作原理与电励磁同步发电机相同，但它以永磁体提供的磁通替代了后者的电励磁绕组励磁，使电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了发电机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了发电机的效率和功率密度。因此永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、损耗小，效率和功率因数高等一系列优点，因而它是近年来应用非常广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。永磁电机由于转子磁场由永磁体产生，制成后难以调节磁场来控制其输出电压和功率因数，同时永磁材料加工工艺的分散性，永磁材料的（特便是铁氧体永磁和钕铁硼永磁）的温度系数大，导致电机的输出电压分散，偏离额定电压；采用稀土永磁后，目前价格昂贵。随着电力电子器件的性能价格比不断提高，目前正逐步采用可控整流器和变频器来调节电压，上述缺点可以得到弥补。 1.2 永磁材料国内外发展及现状 永磁电机的发展是与永磁材料的发展密切相关的。我国是世界上最早发现永磁材料的磁特性并把它应用于生产实践的国家。 19世纪20年代出现的世界上第一台电机就是由永磁体产生的励磁磁场的永磁电机。但当时所用的永磁材料是天然铁矿石（Fe3O4）,磁能密度很低，用它制成的电机体积庞大，不久被电励磁电机所取代。20世纪30年代出现的铝镍钴永磁（最大磁能积可达85KJ∕m3）和50年代出现的铁氧体永磁材料（最大磁能积现可达40 KJ∕m3），磁性能有了很大的提高，各种微型和小型电机又纷纷使用永磁体励磁。这段时期在永磁电机设计理论、计算方法、充磁和和制造技术等方面也都取得了突破性发展，形成了以永磁体工作图图解法为代表的一套分析研究方法。 但是，铝镍钴永磁的矫顽力偏低（36~160KA∕m），铁氧体永磁的剩磁密度不高（0.2~0.44T），限制了它们在电机中的应用范围。一直到上世纪60年代和80年代，稀土钴永磁和钕铁硼永磁（二者统称稀土永磁）相继问世，它们的高剩磁密度、高矫顽力、高磁能积和线性的退磁曲线的优异性能特别适合制造电机，从而使永磁电机的发展进入一个新的历史时期。 稀土永磁材料的发展大致可以分为三个阶段。1967年美国K??J?Strnat教授发现的钐钴永磁为第一代稀土永磁，其化学式可以表示成RCO5（其中R代表钐、镨等稀土元素），产品最大的磁能积现已超过199KJ∕m3（25MG?Oe）。1973年又出现了磁性性能更好的第二代稀土永磁，其化学式为R2CO7.产品的最大磁能积现已达258.6KJ∕m3（32MG?Oe）。1983年日本住友特殊金属公司和美国通用汽车公司各自研制成功钕铁硼（NdFeB）永磁，在实验室中的最大磁能积现高达431.3KJ∕m3（54.2MG?Oe），商品生产现已达397.9 KJ∕m3（50MG?Oe），称为第三代稀土永磁。由于钕铁硼永磁的磁性能高于其他永磁材料，价格又低于稀土钴永磁材料，在稀土矿中钕的含量是钐的十几倍，而且不含战略物资-钴，因而引起了国内外磁学界的和电机界的极大关注，纷纷投入大量的人力物力进行研究开发。目前正在研究新的更高性能的永磁材料，如钐铁氮永磁、纳米复合稀土永磁等，希望能有更大的突破。 1.3 永磁同步发电机工作原理gps追踪系统 永磁同步发电机的基本原理与电励磁同步发电机一样。从结构上电机分为定子和转子两大部分，转子上由永磁体材料产生恒定的机械旋转磁场。机械旋转磁场由原动机带动以同步转速旋转，其以同步转速切割定子三相对称绕组，在定子绕组中感应出三相对称电势。当定子三相绕组带三相对称负载时感生出三相对称电流，此时发电机就能实现将机械能转化为电能的目的。 2.永磁同步发电机的设计特点 由于永磁同步发电机与电励磁同步发电机最主要的区别在于转子磁场上，所以设计最主要的特点是转子永磁体的选择、转子结构及永磁体磁路计算上。 2.1 永磁体的选择 永磁体及其性能多种多样，永磁电机的性能、设计制造特点和应用范围都与永磁材料密切相关。不同的永磁材料性能差别很大，只有全面了解后才能做到设计合理，使用得当。永磁体的性能比较复杂，通常用退磁曲线、回复线、内禀退磁曲线、稳定性（热稳定性、磁稳定性、化学稳定性、时间稳定性） 永磁体的选择应满足一下要求： 1. 永磁体应能在指定的工作空间内产生所需要的磁场。 2. 永磁体所建立的磁场应具有一定的稳定性，磁性能随工作温度和环境的变化应在允许的范围内。 3. 具有良好的耐腐蚀性能。 4. 具有较好的力学性能，如韧性好、抗压强度高、可加工等。 5. 价格合理，经济性好。 2.2 转子磁路结构 永磁同步发电机的定子结构与永磁同步发电机相同。其转子磁路结构，除不需要起动绕组外，也与永磁同步电动机相似。但由于对于永磁同步发电机的性能，特别是固有电压调整率、电压波形正弦畸变率和功率密度的要求较高，有的运行转速有很高，其结构布置和选用原则有很多特点。通常按永磁体磁化方向与转子旋转方向的相互关系，分为切向式、径向式、混合式和轴向式四种。 2.3 永磁体磁路的计算 永磁体在电机中既是磁源，又是磁路的组成部分。永磁体的磁性能不仅与生产厂的制造工艺有关，还与永磁体的形状尺寸、充磁机的容量和充磁方法有关，具体性能数据的分散性很大。而且其所能提供的磁通量和磁动势还随磁路其余部分的材料性能、尺寸和电机运行状态而变化。此外永磁体的磁路多种多样，漏磁路十分复杂而且漏磁通占的比重较大，铁磁材料部分又比较饱和，磁导是非线性的。这些都增加了永磁电机电磁计算的复杂性，使计算结果的准确度低于电励磁电机。 为了简化分析计算，目前在许多工程问题中仍常采用“场化路”的方法（等效磁路法），将空间实际存在的不均匀分布的磁场转化成等效的多段磁路，并近似认为在每段磁路中磁通沿截面和长度均匀分布，将磁场的计算转化为磁路的计算，然后用各种系数来进行修正，使各段磁路的磁位差等于磁场中对应点的磁位差。这样可以大大减少计算所需要的时间，在方案估算、初始方案设计和类似结构的方案比较更为实用。在积累一定的经验，取得各种实际的修正系数后，其计算精度可以满足工程实际的需要。 永磁同步发电机设计时，主要解决一下几个主要问题：永磁材料的选择、永磁体尺寸、转子结构尺寸、定子绕组和定子冲片、磁路计算、电压调整率和短路电流计算。 3 有限元分析法 电机的计算方法通常有磁路法和电磁场法。磁路法的计算精度不高，处理基波时对电机设计只有一定的指导意义。电磁场法能够处理饱和、谐波、齿槽的影响，由其在计算机普遍应用的今天，磁场法以其精度高的优势得到了广泛的应用。 有限元分析是使用有限元方法来分析静态或动态的物理物体或物理系统。在这种方法中一个物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立的点组成的几何模型。在这种方法中这些独立的点的数量是有限的，因此被称为有限元。由实际的物理模型中推导出来得到平衡方程式被使用到每个点上，由此产生了一个方程组。这个方程组可以用线性代数的方法来求解。有限元分析的精确度无法无限提高。元的数目到达一定高度后解的精确度不再提高，只有计算时间不断提高。有限元法是将所考查的连续场分割成有限个单元，然后函数来表示每个单元的解，在求得代数方程之后再引进边界条件，因为边界条件不进入单个有限元的方程，所以能够采用同样的函数。采用电磁场有限元软件对永磁电机的电磁场进行有限元分析，我们可以得到矢量磁位AZ、磁场强度磁感应强度等结果和磁力线、等磁位线曲线，从而了解电机内部的磁场分布情况。根据电磁场分析结果，通过绕组与磁场的感应关系即可求出基波绕组和三次谐波绕组的电势波形和大小。 有限元计算分为以下几个步骤： 第一、建立有限元模型，确定求解区域。第二、分配电机材料，铁磁材料与气隙的分配与普通电机相似，在分配永磁材料时，需注意永磁材料的矫顽力方向。第三、网络割分，选定网格类型在对永磁电机有限元模型进行割分。第四、对电机模型进行施加电流密度，求解得出AZ值。 参考文献 [1]唐任远.《现代永磁电机理论与设计》，机械工业出版社， [2]陈世坤.《电机设计》，机械工业出版社 [3]唐任远.《特种电机原理及应用》，机械工业出版社 [4]王秀和.《永磁电机》，中国电力出版社 [5]戴文进，张景明.《电机设计》，清华大学出版社 [6]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》. 清华大学学报（自然科学版）2011年第53卷第2期. [7]李帅.《Ansoft在电机设计中的应用》西安交通大学出版社 [8]唐任远，顾国彪等.《中国电气工程大典-第9卷<电机工程>》中国电力出版社 [9]汤藴璆.《电机学》.中国电力出版社 [10]阎治安，崔新艺等.《电机学》. 西安交通大学出版社 [11]王有林.《Ansoft软件在同步发电机中的应用》 《微电机》2011年第44卷第9期 [12]M.Depenbrock , Direct Self - Control ( DSC ) of Inverter Fed Induction Machine , IEEE Trans . on PE , 2011，415-423 [13]Idris N.R.N,Yatim A.H.M.. Direct torque control of induction machines with constant switching frequency and reduced torque ripple[J]. IEEE Transactions on Industrial Elec- tronics, 2010,60(30):515-521 | |
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