30kw4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制系统含外文翻译.docx

毕业设计任务书
（工科及部分理科专业适用）
题目：30kw-4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制系统的设计

一、毕业设计的主要内容和基本要求
（一）主要内容
a) 分析同步电动机的工作特性
b) 阐述同步电动机的设计理论
c) 进行30kw-4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制系统的设计，给出三套电磁设计方案
d) 三套电磁方案的比较分析
e) 设计电机的定子冲片、转子冲片、定转子绕组，
并给出设计图纸

1、技术要求：
①额定功率: 30KW ②额定电压: 400V
③相 数：三相Y接法 ④额定功率因数：0.95
⑤额定转速：1500r/min ⑥额定频率：50Hz
⑦ 效率：89.8% ⑧定子槽满率：80~85%
2、原始数据：
① 定子外径 ：34cm ② 定子内径 ：23.72cm
③ 定子槽数 ：36槽 ④ 气隙长度 ：0.095cm
3、参考数据
①定子绕组电密：7 ~ 9.5A/mm2
②气隙磁密：0.73 ~ 0.88T（4极） 0.7 ~ 0.75T（6极）
4、设计要求：
根据原始数据和参考数据设计一台符合技术要求的同步电动机，并给出三个方案，分析电机的材料利用率与效率的关系，掌握设计节能电机和节约材料电机的方法。

二、毕业设计图纸内容及张数
1、定子冲片图 1张
2、转子冲片图 1张
3、绕组联接图 1张
三、毕业设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标
（例如：软件、电路板、机电装置、新材料、新制剂、结构模型或其他）
四、毕业设计进度计划
序号
各阶段工作内容
起讫日期
实施地点
1
开题报告
3.22 ~ 4.2
2周
2
AUTOCAD 制图及外文翻译
4.5 ~ 4.16
1周
3
同步发电机电磁设计
4.19~ 5.21
6周
4
撰写毕业论文
5.24~ 6.4
2周
5
毕业答辩
6.7 ~ 6.11
1周

五、主要参考资料
[1] 李发海、朱东起编著：《电机学（第三版）》，科学出版社，2000.
[2] 陈世坤主编：《电机设计（第二版）》，机械工业出版社，1983.
[3] 汤蕴璆《电机理论与运行》,水利电力出版社
[4] 《电机设计程序》 第一机械工业部上海电器科学研究所
[5] 《电机工程手册》 第四版（电机版）
[6] 《自动化专业英语》 武汉理工大学出版社
[7] 周明,高浩中,张安民 《AUTO CAD 2006高级教程》 上海大学出版社
[8] 《JAVA2核心技术卷I：基础知识》（原书第7版）   机械工业出版社
[9] 范正翘主编《电力传动与自动控制系统》 北京航空航天大学出版社
[10] 王时胜 曾明如 王俐主编 《自动控制理论》 江西科学技术出版社
[11] 杨渝钦主编 《控制电机》机械工业出版社
[12] 《自动化专业英语》 武汉理工大学出版社
[13] 《交流电机的绕组理论》 机械工业出版社
[14] 《同步电动机交一交变频调速系统中的矢量控制》 周冬莉 河北能源职业技术学院，河北唐山
[15] 电机设计资料汇编[M] 南昌大学电气自动化系电机教研室 2004
[16] 陈伯时 主编 《电力拖动自动控制系统(第3版)》．北京：机械工业出版社，2003

六、毕业设计进度表（本表由学生填写一次，交指导教师签署审查意见）
第一、二周
（3 月24 日至
4月4 日）
学生主要工作：

查找课题相关的文献资料，完成开题报告。翻译一篇外文文献

指导教师审查意见：

年 月 日
第三、四周
（ 4 月 7 日至
4 月18日）
学生主要工作：

熟悉同步电机电磁设计程序，并完成磁路计算。应用AUTOCAD软件绘制同步发电机定、转子冲片图和绕组联接图

指导教师审查意见：

签名： 年 月 日
第五、六周
（ 4 月21 日至
5 月 2 日）
学生主要工作：

完成同步发电机电磁设计第一个方案，各项指标符合设计要求。

指导教师审查意见：

签名： 年 月 日
第七、八周
（ 5 月 5 日至
5 月16日）
学生主要工作：

提出优化设计目标，完成同步发电机电磁设计第二、三个方案。

指导教师审查意见：

签名： 年 月 日
第九、十周
（ 5 月 19日至
5 月 30日）
学生主要工作：

整理毕业论文资料，制定完初稿。

指导教师审查意见：

签名： 年 月 日
第十一周至毕业
设计工作结束
（ 6月 2 日至
6月13日）
学生主要工作：

毕业设计论文定稿，并进行论文答辩

指导教师审查意见：

签名： 年 月 日

七、其他（学生提交）
1．开题报告1份
2．外文资料译文1份（2000字以上，并附资料原文）
3．论文1份（8000字以上）

指 导 教 师：
学科组负责人：
学生开始执行
任务书日期： 2010.3.24
学生姓名： 王徽
送交毕业设计日期：

毕业设计（论文）开题报告
题 目：30kw-4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制系统的设计
学 院： 信工学院 系 自动化系
专 业： 电机电器
班 级： 061班
学 号： 6101106024
姓 名： 王 徽
指导教师： 黄劭刚
填表日期： 2010 年 3 月 22 日
一、 选题的依据及意义

现代社会中，电能是现代社会最主要的能源之一。在电能的生产、输送和使用等方面，电机起着重要的作用。电机主要包括发电机、变压器和电动机等类型。电动机将电能转换成为机械能，用来驱动各种用途的生产机械。机械制造工业、冶金工业、煤炭工业、石油工业、轻纺工业、化学工业及其他各种矿企业中，广泛地应用各种电动机。例如，在交通运输中，铁道机车和城市电车是由牵引电机拖动的；在航运和航空中，使用船舶电机和航空电机；在农业生产方面，电力排灌设备、打谷机、榨油机等都是由电动机带动的；在国防、文教、医疗及日常生活中，也广泛应用各种小功率电机和微型电机。
同步电动机历来是以转速与电源频率保持严格同步著称的，只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。小到电钟和记录式仪表的定时旋转机构，大到大型同步电动机一直流发电机
组，无一不是为了发挥其转速恒定的优势而得到应用的。除此以外，同步电动机还有一个突出的优点，就是可以控制励磁来调节它的功率因数，可使功率因数高到1.0，甚至超前。在一个工厂里，只需有一台或几台大容量设备(例如水泵、空气压缩机)
采用同步电动机，就足以改善全厂的功率因数。但是，由于同步电动机起动费事、重载时有振荡乃至失步的危险，过去除了上述特殊情况外，一般工业设备很少采用同步电动机传动。自从电力电子变压变频技术获得广泛应用以后，情况就大不相同了。采用电压一频率协调控制，同步电动机便和异步电动机一样成为调速电动机家族的一员，原来由于供电电源频率固定不变而阻碍同步电动机广泛应用的问题都已迎刃而解。
二、 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）
20世纪40年代以前，我国电机制造行业极端落后。中华人民共和国成立后，电机工业才获得迅速的发展，产品的品种、数量不断增加，技术水平逐步提高。50年代以仿制国外产品为主，60年代起即走上自行设计的道路；50年代初只能生产一般中小型电机，不久即能制造大型发电设备和特殊用途电机，但与发达国家还具有很大的差距。
国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级，而且也考虑电机制造成本的降低等国内虽有部分产品已达90年代初的国际水平，但相当部分的产品可靠性差，重量重，体积大和噪声大，综合水平只相当于80年代初期国际水平，其主要原因是制造工艺落后，关键材料的质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创新能力较弱。
电机行业是一个传统的行业。经过200多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。作为劳动密集型产业，我国发展电机制造业有着得天独厚的优势。到目前为止，我国的电机制造业已经具有一定规模。统计数据显示，2008年上半年，全行业实现工业总产值180.5亿元，同比增长19.7%。累计产量6805万千瓦，同比增长11.1%。在总产量中，大中型电机产量为2878.7万千瓦，增速减缓3.5个百分点；小型交流电机产量为3224.8万千瓦，同比增长5.6%，增速同比减缓8.8个百分点；直流电机产量284.2万千瓦，同比降低20.9%，增速同比减缓21.7个百分点。上半年全行业实现销售收入178.5亿元，同比增长17.7%。
　　2008年以来，虽然我国经受了全球经济危机的影响，部分产业产值呈下降趋势。但是电机企业产量突飞猛进。其主要原因是，企业积极实施国家节能政策，风电生产项目的效果显著。
小型交流电机同比小幅增长，大中型电机增势明显，这与国家经济快速增长拉动有关；直流电机产量同比降幅加大，主要是用户如轧钢机行业的需求量减少。随着交流变频器电机技术的发展，依靠性价比优势，替代部分直流电机，使直流电机市场萎缩。例如，以起重冶金、中型高压大功率变频调速特种电机为发展核心的江特电机有限公司，预计到2009年公司产能将由目前的120万千瓦增加至255万千瓦。
随着科学技术以及经济的发展，电机制造工业也将发生很大的变化，下面就对其作简要介绍。
（一） 产品品种、规格不断增加，单机容量迅速增大，技术经济指标逐步提高。随着经济的发展，用电量的增加和设备所需要的动力增大等因素的影响，单机容量将迅速增大，这样才能更好地为经济作出贡献，两者相辅相成，互相促进对方的发展。由于不同的电机具有不同的功能及其优势，为了更好地利用各种电机的优势，就必须生产出不同的电机，在不同的领域使用不同的电机，从而提高能量的利用，减少浪费，同时也将有利于环境保护。
（二） 积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺。
在采用新技术方面，首先应用电子计算机来进行电机的电磁计算以及磁场、温度场计算和零部件机械计算。其他像感应电机的单绕组多速绕组和三角形—Y混合联接绕组，同步电机的无刷励磁、静止半导体励磁、谐波励磁和整块磁极，直流电动机的晶闸管供电和无槽电枢以及双冷水技术。
在绝缘材料方面，目前在电机生产中，主要采用E、B两级，F、H级仅在要求较高或特殊用途的电机上应用，但前者正积极地分别向B、F级过渡。随着材料领域方面的发展，好的材料也将越来越多，价格也将越来越便宜，电机使用的材料也将越来越好，性能也随之变好。
在工艺水平和机械化、自动化程度方面，小型电机的基座与转轴加工、静电喷漆、总装试验等自动线均已采用；级进式冲模、大型压铸机、定子绕组自动下线机、插槽绝缘机、端部整形机、自动绕线机等新设备及真空压力浸渍、中型感应电机转子导条环氧粉末涂敷、基座射压造型等新工艺的应用，也都使工效大大提高，电机质量进一步改善。
（三）标准化、系列化和通用化程度不断提高
在电机零部件和安装尺寸、基座号的标准化、系列化、通用化方面也进行了大量工作，形成了自己的体系，还只定了许多国际电工委员会的标准。
（四） 积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究
近年来，世界各国对电机绕组、附加损耗、附加转矩、电机冷却、大型电机的端部磁场、电机测试技术以及超导体技术在电机中的应用等方面开展了一系列研究，取得不少的成果。此外，还对原子能、磁流体、地热、太阳能、风力和燃气轮机用于发电方面进行了一系列试验研究工作。
（五）机电一体化、智能化
随着科学技术的发展，机电一体化技术得到长足发展，同时，各种高新技术也为电机产品注入了新的活力，制造工艺和管理信息化技术通过微电子、计算机、网络技术的应用，国的鼓励、各企业对科技的重视，使新产品开发的周期逐渐缩短，机电一体化、智能化电机（如交流变频调速电机是一种无级调速传动系统）应运而生，调速制造、虚拟制造等先进制造技术推广应用。我国的电机的技术性能水平与发达国家的水平相当。
近年来，随着电力电子技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。
永磁式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。
　　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。
　　我国是盛产永磁材料的国家，特别是稀土永磁材料钕铁硼资源在我国非常丰富，稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的4倍左右，号称“稀土王国”。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此，对我国来说，永磁同步电动机有很好的应用前景。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。
　　永磁同步电动机的转子磁钢的几何形状不同，使得转子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种。因此，当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形也有两种：一种为正弦波；另一种为梯形波。这样就造成两种同步电动机在原理、模型及控制方法上有所不同，为了区别由它们组成的永磁同步电动机交流调速系统，习惯上又把正弦波永磁同步电动机组成的调速系统称为正弦型永磁同步电动机(PMSM)调速系统；而由梯形波(方波)永磁同步电动机组成的调速系统，在原理和控制方法上与直流电动机系统类似，故称这种系统为无刷直流电动机(BLDCM)调速系统。
　　永磁同步电动机转子磁路结构不同，则电动机的运行特性、控制系统等也不同。根据永磁体在转子上的位置的不同，永磁同步电动机主要可分为：表面式和内置式。在表面式永磁同步电动机中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，这种电机的重要特点是直、交轴的主电感相等；而内置式永磁同步电机的永磁体位于转子内部，永磁体外表面与定子铁心内圆之间有铁磁物质制成的极靴，可以保护永磁体。这种永磁电机的重要特点是直、交轴的主电感不相等。因此，这两种电机的性能有所不同。
纵观交流调速的发展过程和现状，可以看出现代交流调速技术今后的发展趋势和动向。
（1） 以取代直流调速系统为目标的高性能交流调速系统的进一步研究与开发。
十年来的实践表明，矢量控制理论及其他现代控制理论的应用尚待随着交流调速的发展而不断完善，从而进一步提高交流调速系统的控制性能。各种控制结构所依据的都是被控对象的数学模型，因此，为了建立交流调速系统的合理适用的控制机构，仍需对交流电动机数学模型的性质、特点及内在规律作深入研究和探讨。特别是交流调速系统的综合与校正理论及工程设计方法是今后交流调速系统的重要研究课题。
近几年来，不依赖电机模型的模糊自寻优控制、人工神经网络等智能化控制方法开始引入到交流调速系统中，成为交流调速控制理论、控制技术新的研究发展方向。取消通过机械连接的测速发电机及其他测速传感器，实现无硬件测速传感器的交流调速系统一有应用，但是转速推算精度和控制的实时性有待于进一步深入研究与开发。
（2） 新型拓扑结构功率变换器的研究与开发。
目前，电力电子逆变器正朝着高频化、大功率方向发展，这使装置内部电压，电流发生剧变，不但使器件承受很大的电压、电流应力，而且在输入、输出引线及周围空间里产生高频电磁噪声，引发电气设备误动作，这种公害成为电磁干扰。抑制电磁干扰的有效方法也是采用软开关技术。具有软开关功能的谐振变流器在国内外都在积极进行研究与开发。今后几年内串并联谐振式变频器将有商品化的产品推出。
针对交-交变频器输出频率低的缺点，与20世纪80年代人们开始研究矩阵式变流器。矩阵式变化器是一种可供选择的交-交变化器结构，其输出频率可提高到45Hz以上。近期以来，已有研究成果发表，可望在不久的将来能达到实用化阶段。
（3） PWM模式的改进和进化。
近年来，随着中压变频器的兴起，对于电压空间矢量控制PWM模式进行了改进和优化研究，其中为解决三电平中压变频器中点电压偏移问题，研究了电压矢量合成PWM模式（不产生中点电压偏移时的电压长矢量、短矢量、零矢量的组合），已取得了具有实用价值的研究成果；用于级联式多电平中压变频器的脉冲移相PWM技术已有应用。
（4） 中压变频装置（我国称为高压变频装置）的研究与技术开发。
中压是指电压等级为2300~10000V，中、大功率是指公率等级在300KW以上。中压、大容量的交流调速系统研究与开发实践已有20多年了，逐步走上了实际应用阶段尤其高压全控型功率器件产生以来，中压变频器的应用趋势迅速加快了。其中，目前应用较多的是采用IGBT、IGCT三电平中压变频器及级联式多电平中压变频器。当今多电平中压变频器已成为交流调速研究的新领域，是热点课题之一。
中压变频器今后发展方向和研究课题为：
装置安全技术方面有，功率器件串联技术，隔离技术，绝缘技术，保护技术，遥控技术及通信技术，电磁兼容技术，谐波抑制技术等。
控制技术方面有，将矢量控制技术、直接转矩控制技术引入中压变频器，以及研究开发使用与中压变频器的PWM技术。
中压变频技术的发展受到了电力电子器件耐压等级不高的限制。当前，美国Cree公司、德国西门子公司、日本东芝公司，还有欧洲ABB公司等投入巨资研制一种碳化硅（SIC）电力电子器件，其中PN耐压等级可达10KV以上。预计今后10年内，碳化硅器件会有突破性的发展，新一代的中压变频器将随之诞生。

三、 本课题研究内容

本课题主要是研究设计30kw同步电动机。首先根据给定的功率，功率因数，相数，频率及额定相电压确定同步电动机的主要规格，即：容量，额定相电压，额定相电流，同步转速。其次，进行电枢绕组的选择：1.根据线负荷的范围,确定绕组的每相串联导体数,即:.2.根据公式确定每槽导体数,即：.3.根据槽满率，确定电枢绕组的线规，即，。再次，确定电机铁心的长度。1.先确定硅钢片磁密，使硅钢片充分的利用。2.根据第二步确定的绕组可以确定每极磁通。3.根据每极磁通及气隙磁密,可确定铁心的长度.最后,根据前两步确定的数据,进行电机参数的计算.
本课题的主要计算过程如下：

四、 本课题研究方案

本课题的研究方案主要有三个，方案一，是根据计算程序，首先选择电枢绕组的规格和每槽导体数,然后算出定子铁心长度,最后计算出符合国家有关标准和技术要求的电机参数；方案二：在方案一的基础上,通过减小每槽导体数,在保持磁密不变的情况下,相应的增加电机铁心的长度,从而达到减小铜耗,最终达到提高效率的目的.方案三：在方案一的基础上，通过增加每槽导体数，减小电机的铁心长度，从而达到在满足技术要求的基础上，节省材料，主要是节省硅钢片的用量的目的。
方案二与方案一主要是通过增加材料耗用来提高效率的目的，方案三与方案一主要是通过牺牲效率来达到节省材料的目的。采用的方法主要是手算和计算机程序算相结合的方法。

五、 研究目标、主要特色及工作进度

1.研究目标：
根据用户提出的产品规格，技术要求，设计出满足用户要求的性能好，体积小，结构简单，运行可靠的电动机。尽量减少材料的使用，主要是铁和铜的耗用量，使之更加经济。主要研究通过增加材料的耗用来达到提高效率和以牺牲效率来达到节省材料的目的。
2.主要特色：
进行电动机的电磁设计时，既釆用手算的方法，又釆用计算机编程的方法进行计算。本课题研究了三个方案，方案一为折中方案，在满足技术要求的基础上设计的方案。方案二，为效率最高方案，在满足技术要求的基础上使电机的效率的达到最高。方案三，为材料最省方案，在满足技术要求的基础上使电机的所用材料最省。方案齐全便于用户选用，且对三个方案进行了详细的研究，并做出了分析比较。
本课题的另一重要特色，是指在定子冲片和转子冲片尺寸给定的情况下，设计出用户所要求功率的电动机，这有利于产品的标准化生产。同时还可以避免由于不同功率的电机使用不同的定子冲片和转子冲片尺寸所造成重新设计模具的浪费，可以提高所生产的电机的经济性。

3. 工作进度：

起讫日期
工作内容
备注
第一周—第三周
论文的开题报告

第四周—第五周
毕业实习

第六周—第九周
复算电机的各种参数

第十周—第十二周
上机设计三个优化方案

第十二周—第十三周
用Autocad制图

第十四周—第十五周
写毕业论文

第十五周—第十六周
论文答辩

六、参考文献
[1]．《电机设计》 陈世坤编 机械工业出版社
[2]．《电机学》 李发海等合编 科学出版社
[3]. 《电机学》 辜承林 陈桥夫 熊永前 华中科技大学出版社
[4]．《AUTOCAD2004 入门与提高》 张跃峰等编 清华大学出版社
[5].上海电器科学研究所《中小型电机手册》编写组.中小型电机设计手册.北京：机械工业出版社，1994
[6].徐广人,唐任远,安忠良. 永磁同步电动机气隙磁场分析[J]沈阳电力高等专科学校学报, 2001,(02) .
[7].李烨,严欣平. 永磁同步电动机伺服系统研究现状及应用前景[J]微电机(伺服技术), 2001,(04)

南 昌 大 学
学士学位论文原创性申明
本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。

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密级：

NANCHANG UNIVERSITY
学 士 学 位 论 文
THESIS OF BACHELOR
（2004—2008年）

题 目 30kw-4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制 系统的设计

学 院： 信息工程学院 系 电气工程及其自动化
专业班级： 电机电器061班
学生姓名： 王 徽 学号： 6101106024
指导教师： 黄劭刚 职称： 教授
起讫日期： 2010.3.13 ~ 2010.6.9

30kw-4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制系统的设计
专业：电气工程及其自动化 学号：6101106024
学生姓名：王徽 指导老师：黄劭刚
摘要
本文从同步电动机电磁设计的基本理论和特性入手，简单的介绍了同步电机的基本特点、型号、用途、工作特性，主要结构，技术指标等，这些都是为同步电机电磁设计做准备的。电机设计是个复杂的过程，在电机计算中我花去了大量的时间，在数据参数的选择上做了多次的调整，得到相对比较接近的数据。所以应该全方面的看待问题，在计算中上下连接，在一切都符合技术指标要求的前提下作。在本次设计的三个方案中，在满足效率的前提下,根据不同的设计目标分别设计出一台重量轻和最省材料的同步发电机以及一台节省能源效率最高的同步发电机。第一套方案是选定各项数据按照计算程序来初步设计一台电机，使其符合同步发电机的效率、温升等要求，第二套方案是在方案1的基础上重新选择数据使同步发电机的效率和温升达到最佳，最后一套方案是在方案2的基础上再想办法使同步发电机的使用材料最节省。经过设计发现:一台最省材料的电机往往不是效率最高而效率最高的电机所用的材料却是最多的。因此，在实际的电机设计中必须全面照顾，综合考虑,最后得到一个既省材料效率又高的最优方案。同时对控制回路的设计。
通过这三个方案，使我更深入了解了同步电机设计的步骤和方法，同时对CAD软件的应用，制图等的一系列的细节操作更加熟练。
关键词：同步电机、设计、CAD、变频调速、控制回路

30kw-4 pole synchronous motor electromagnetic frequency control scheme
Abstract
This design from the synchronous motor electromagnetic characteristics of the basic theory and start with a simple introduction to the basic characteristics of synchronous motors, model, use, work characteristics, primary structure, technical indicators, which are designed for the synchronous motor electromagnetic preparation. 电机设计是个复杂的过程，在电机计算中我花去了大量的时间，在数据参数的选择上做了多次的调整，得到相对比较接近的数据。 Motor design is a complex process, the calculation in the motor I have spent a lot of time, the choice of parameters in the data to do a number of adjustments to be relatively close to the data. 所以应该全方面的看待问题，在计算中上下连接，在一切都符合技术指标要求的前提下作。 So the question should be to look at all aspects, in the calculation down to connect, meet the technical specifications in all things he requested. 在本次设计的三个方案中，在满足效率的前提下 , 根据不同的设计目标分别设计出一台重量轻和最省材料的同步发电机以及一台节省能源效率最高的同步发电机。 In this design the three programs, in meeting the efficiency of the premise, according to different design goals were to design a light weight materials, and most provinces, and a synchronous generator to save energy efficient synchronous generator. 第一套方案是选定各项数据按照计算程序来初步设计一台电机，使其符合同步发电机的效率、温升等要求，第二套方案是在方案1的基础上重新选择数据使同步发电机的效率和温升达到最佳，最后一套方案是在方案2的基础上再想办法使同步发电机的使用材料最节省。 The first set of the data the program is selected in accordance with the preliminary design of a computer program to motors, synchronous generators to meet the efficiency, temperature, etc., in the program a second program is based on the re-select the data to synchronize generator efficiency and optimum temperature, and finally a set of programs is based on the program two synchronous generators think of ways to make the most economical use of materials. 经过设计发现:一台最省材料的电机往往不是效率最高而效率最高的电机所用的材料却是最多的。 After the design was found: a province of the material the most efficient and the motor is often not the most efficient material used motor is the highest. 因此，在实际的电机设计中必须全面照顾，综合考虑 , 最后得到一个既省材料效率又高的最优方案。 Therefore, the actual motor design must take care of, considering, and finally get a material is both optimal and efficient program. 同时对控制回路的设计。 At the same time control loop design.
通过这三个方案，使我更深入了解了同步电机设计的步骤和方法，同时对 CAD 软件的应用，制图等的一系列的细节操作更加熟练。 Through these three programs, made me a better understanding of the synchronous motor design steps and methods, while the application of CAD software, graphics and other details of operation of a range of more skilled.
Keywords: synchronous motor, design, CAD, frequency control, control loop

目 录
摘要 II
Abstract I
绪论 1
第一章 同步电机概论 1
1.1同步电机基本特点 1
1.2同步电机主要类型和用途 2
1.3主要结构部件 4
1.4同步电机型号和额定值 5
第二章 同步电机的工作特性 6
2.1 同步电机的工作原理 6
2.2同步电机的基本电磁关系 7
2.3同步电机对称负载时的电枢反应 8
2.4同步电动机的运行特性 9
第三章 同步电动机电磁设计基本理论 11
3.1总体设计内容 11
3.2电机设计中对参数影响的因素 11
3.3 基本尺寸的确定 14
3.4电机设计的一般过程 14
3.5 结构设计 18
第四章 电磁设计方案计算 19
4.1 计算思路 19
4.2 计算步骤 20
第五章 电磁设计结果及分析 40
5.1数据对比 40
5.1.1 基本数据 40
5.1.2材料用量 40
5.1.3损耗和效率 41
5.1.4电磁负荷 41
5.1.5电机参数 42
5.2结果分析 42
第六章 AUTO CAD 2006绘图 43
6.1定子冲片图 44
6.2