單相串勵異步電動機(jī)設(shè)計畢業(yè)論文（含外文翻譯）

1、<p>　　Ф90-550W單相串勵電動機(jī)電磁設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文介紹了單相串勵電機(jī)的一些基本情況及其設(shè)計方法和優(yōu)化方案。文章首先從異步電機(jī)的基本理論及工作特性著手，簡單介紹了特種電機(jī)的發(fā)展近況、基本特性、分類、結(jié)構(gòu)、用途、技術(shù)指標(biāo)、工作原理及運(yùn)行特性等，為電機(jī)設(shè)計的做好必要的理論準(zhǔn)備。并著重闡述了單相串勵

2、電機(jī)的設(shè)計計算過程及其優(yōu)化依據(jù)和方案，并通過優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果和理論分析提出了今后研究的方向。</p><p>　　關(guān)鍵詞:單相串勵電動機(jī)；設(shè)計；電磁路參數(shù)；工作性能；優(yōu)化方案</p><p>　　Φ90-550W Single-phase series-excited motor electromagnetic design </p><p><b>　　A

3、bstract</b></p><p>　　In this paper, Single-phase series-excited motor design method and optimum proposal. First of all, from the basic theory of Asynchronous motor characteristics and the work to proce

4、ed, briefly introduced the latest development of the Asynchronous motor, the basic characteristics, type, structure, purpose, technical indicators, the working principle and operation characteristics, designed for the mo

5、tor to make the necessary preparations for the theory. It put forward the end of the optimized desig</p><p>　　Keyword: Single-phase series-excited motor; design; electromagnetic parameters; performance; opti

6、mization program</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　電動機(jī)是作為使用電能的動力源進(jìn)步和發(fā)展起來的，在今天，電動機(jī)技術(shù)仍然是支撐人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)鍵技術(shù)。電動技術(shù)機(jī)械設(shè)備的關(guān)鍵組成部分。</p><p>　　單相串勵電動機(jī)屬于單相感應(yīng)異步電動機(jī)，感應(yīng)電動機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作

7、用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動機(jī)。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱為感應(yīng)電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)與其它電動機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠及重量輕成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外感應(yīng)電動機(jī)還還便于派生各防護(hù)型式以使用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性。由于感應(yīng)電動機(jī)具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，它是電動機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種電動機(jī)。</p><p>　　自十九世紀(jì)八十年代發(fā)明旋轉(zhuǎn)電機(jī)以來

8、，隨著技術(shù)、材料的不斷進(jìn)步與發(fā)展，電機(jī)的性能得到逐步的提高，呈現(xiàn)出大容量和小型化趨勢。為配合電動工具、家用電器的發(fā)展需求，單相串勵電動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，其特點(diǎn)是交直流兩用，轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載變化而變化、啟動轉(zhuǎn)矩大及調(diào)速方便等。用于家用電器的有吸塵器、電吹風(fēng)、食物攪拌器、果汁機(jī)、洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、電動縫紉機(jī)等。而電動工具上則有剪枝機(jī)、手電鉆、電刨、電動鋸、電動螺絲刀、打磨機(jī)、拋光機(jī)、打蠟機(jī)、電動扳手、除草機(jī)、清洗機(jī)，噴漆機(jī)、草坪機(jī)、吹樹葉機(jī)等。

9、</p><p><b>　　第1章 概 述</b></p><p><b>　　1.1 選題的意義</b></p><p>　　一、 選題的依據(jù)和意義</p><p>　　自十九世紀(jì)八十年代發(fā)明旋轉(zhuǎn)電機(jī)以來，隨著技術(shù)、材料的不斷進(jìn)步與發(fā)展，電機(jī)的性能得到逐步的提高，呈現(xiàn)出大容量和小型化趨勢。為配合

10、電動工具、家用電器的發(fā)展需求，單相串勵電動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，其特點(diǎn)是交直流兩用，轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載變化而變化、啟動轉(zhuǎn)矩大及調(diào)速方便等。用于家用電器的有吸塵器、電吹風(fēng)、食物攪拌器、果汁機(jī)、洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、電動縫紉機(jī)等。而電動工具上則有剪枝機(jī)、手電鉆、電刨、電動鋸、電動螺絲刀、打磨機(jī)、拋光機(jī)、打蠟機(jī)、電動扳手、除草機(jī)、清洗機(jī)，噴漆機(jī)、草坪機(jī)、吹樹葉機(jī)等。因此，其使用面非常的普及。二十世紀(jì)六十年代，隨著電動工具、家用電器和裝飾行業(yè)的迅猛發(fā)展，對單

11、相串勵電動機(jī)的研究漸趨活躍。這種電機(jī)應(yīng)用十分廣泛，主要在于它具備以下一些優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)使用方便 這種電機(jī)雖然跟串勵式直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)一樣，但是它能在交流電源下使用。改變輸入電壓的大小，可以改變轉(zhuǎn)速，所以調(diào)速也很方便。</p><p>　　(2)轉(zhuǎn)速高，體積小，重量輕 其它的交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，都與電源的頻率有關(guān)，當(dāng)電源的頻率為60Hz時，轉(zhuǎn)速不可能超過3600rad/min，

12、但是單相串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速卻不受電源頻率的限制，它的轉(zhuǎn)速一般可以設(shè)計在3000~30000rad/min之闖。電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，電機(jī)中鐵磁材料的用量越小，因此電機(jī)的體積重量相應(yīng)減少。</p><p>　　(3)軟的機(jī)械特性 單相串勵電動機(jī)具有軟的機(jī)槭特性，轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載的改變而改變。負(fù)載越大轉(zhuǎn)速越低。它的電磁轉(zhuǎn)矩幾乎與電流的平方成正比，再加上串勵電動機(jī)的軟的機(jī)械特性，使其特別適用于電氣牽引和卷揚(yáng)機(jī)械。因?yàn)檫@類機(jī)械需要經(jīng)

13、常啟動，并且還有可能過載。當(dāng)負(fù)載增大時，串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速將急劇降低，以便保證安全：當(dāng)負(fù)載減小時，串勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速將迅速上升，以便提高生產(chǎn)效率。由于機(jī)械功率等于轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的乘積，因此，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩變大時，電動機(jī)的輸出功率和由電網(wǎng)提供給電動機(jī)的電功率也可以保持在比較穩(wěn)定的數(shù)值，兩不致有很大的波動。</p><p>　?。?)啟動力矩大，過載能力強(qiáng) 單相串勵電動機(jī)的啟動力矩很大，12000rad/min電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩高

14、達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的4～6倍。而其它的單相交流電動機(jī)大多為1倍以下。所以比較實(shí)用于電動工具，不容易被卡住，有較大的過載能力。</p><p>　　諸如以上優(yōu)點(diǎn)單相串勵電動機(jī)的前景廣闊。</p><p>　　1.2單相串勵電動機(jī)的發(fā)展近況與發(fā)展趨勢 </p><p>　　二十世紀(jì)六十年代，隨著電動工具、家用電器和裝飾行業(yè)的迅猛發(fā)展，對單相串勵電動機(jī)的研究漸趨活躍。近年來，由于

15、市場需求量大，對單相串勵電動機(jī)的研究更加深入，在制造工藝上也有長足發(fā)展。但是，單相串勵電動機(jī)也有很多的缺點(diǎn)，現(xiàn)在的最主要發(fā)展方向是盡可能抑制其缺點(diǎn)。單相串勵電動機(jī)主要存在以下缺點(diǎn)：</p><p>　?。?）高速運(yùn)轉(zhuǎn)的單相串勵電動機(jī)又容易產(chǎn)生諧波，這使電網(wǎng)的諧波污染狀況日益嚴(yán)重，降低了系統(tǒng)的電能質(zhì)量。目前諧波與電磁干擾、功率因數(shù)降低已并列為電力系統(tǒng)的三大公害。因而了解諧波產(chǎn)生的機(jī)理，研究消除電力系統(tǒng)中諧波的方法，

16、對改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常重要的意義。諧波研究的意義，更可以上升到從治理環(huán)境污染、維護(hù)綠色環(huán)境的角度來認(rèn)識。對電力系統(tǒng)這個環(huán)境來說，無諧波就是“綠色”的主要標(biāo)志之一。</p><p>　?。?）單相串勵電動機(jī)在交流電源下工作，其換向情況復(fù)雜，加上該類型電機(jī)一般在高速下工作"其轉(zhuǎn)速可達(dá)30000r/min，由此產(chǎn)生的換向火花(振動和異常噪聲也更為嚴(yán)重。單相串勵電動機(jī)的噪聲和其他類型電

17、動機(jī)大致相同，主要分為機(jī)械噪聲和動力噪聲以及磁噪聲。</p><p>　　（3）由于單相串勵磁電動機(jī)需要換向器裝置，因此，其壽命存在一些問題。</p><p>　　由于單線串勵電動機(jī)存在比較多的缺點(diǎn)，現(xiàn)在對單相電動機(jī)的研究主要傾向于解決單相電動機(jī)的這些缺點(diǎn)。</p><p>　　1.3單相串勵電動機(jī)設(shè)計要求</p><p>　　電機(jī)設(shè)計包括電

18、磁設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個設(shè)計內(nèi)容，習(xí)慣上所指的電機(jī)設(shè)計往往是指電磁設(shè)計。本次設(shè)計內(nèi)容也主要是電磁設(shè)計，單相串勵電動機(jī)由于轉(zhuǎn)速高、機(jī)械特性軟、換向條件嚴(yán)酷以及功率比較小等特點(diǎn)，因此，在電磁設(shè)計中有其特點(diǎn)和要求：其一，額定工作點(diǎn)，也就是保證轉(zhuǎn)速、力矩為額定值。因此在電磁設(shè)計中往往提高額定點(diǎn)的設(shè)計轉(zhuǎn)速5％～10％，以保證電機(jī)輸出功率不低于額定功率；其二，控制換向火花，對于換向條件嚴(yán)酷的單相串勵電機(jī)控制影響換向火花的電磁因素尤為重要。至于其他性能指

19、標(biāo)，一般電機(jī)設(shè)計的一些基本要求對單相串勵電機(jī)也是適用的，但由于單相串勵電機(jī)自身的特點(diǎn)，往往對有些性能指標(biāo)不作考核，有的指標(biāo)則允許有較大的偏差。如單相串勵電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)(一般高達(dá)0.9左右)都比一般交流異步電機(jī)高得多，所以不作嚴(yán)格要求。但值得注意的是，功率因數(shù)和效率在設(shè)計中仍需要嚴(yán)格核算。</p><p>　　1.4電機(jī)設(shè)計分析的方法</p><p>　　當(dāng)前，用于永磁

20、同步電機(jī)電磁性能分析的方法主要有等效磁路法、電磁場數(shù)值計算法以及場路結(jié)合法，其中電磁場數(shù)值計算法中用得最多的是有限元法。</p><p>　　l、等效磁路法等效磁路法是研究電機(jī)性能的傳統(tǒng)方法，將空間實(shí)際存在的不均勻分布的磁場轉(zhuǎn)化成等效的多段磁路，并近似認(rèn)為在每段磁路中磁通沿截面和長度均勻分布，將磁場的計算轉(zhuǎn)化為磁路的計算，然后用各種系數(shù)來進(jìn)行修正，使各段磁路的磁位差等于磁場中對應(yīng)點(diǎn)之間的磁位差。這種處理方法，可以

21、大大減少計算所需的時間，在方案估算、初始方案設(shè)計和類似結(jié)構(gòu)的方案比較時更為實(shí)用。但由于永磁同步電機(jī)磁場分布復(fù)雜，僅依靠等效磁路模型難以描述永磁同步電機(jī)磁場的真實(shí)情況，使得一些關(guān)鍵系數(shù)如極弧系數(shù)、漏磁系數(shù)等無法由磁路法直接推導(dǎo)得出，而只能借助于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或曲線。又由丁永磁同步電機(jī)是一種較為新型的電機(jī)，設(shè)計經(jīng)驗(yàn)的積累還不夠豐富，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或曲線通用性差，該種電機(jī)磁路結(jié)構(gòu)多種多樣，且繼續(xù)有所創(chuàng)新。這樣按照經(jīng)驗(yàn)修正參數(shù)必然會影響計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，要

22、得到高精度的結(jié)果必須采用其它的分析方法。</p><p>　　2、電磁場數(shù)值計算法電磁場數(shù)值計算方法包括有限差分法、有限元法、積分方程法和邊界元法等四種基本類型，以及近年來發(fā)展產(chǎn)生的有限元法和邊界元法相結(jié)合的混合法。其中，最有效的是有限元法。有限元法具有單元剖分靈活和算法統(tǒng)一、通用的優(yōu)點(diǎn)，且特別適合在電子計算機(jī)上運(yùn)算，近年來在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。有限元法最主要的特點(diǎn)是根據(jù)該方法編制的軟件系統(tǒng)對丁各種各樣的電磁

23、計算問題具有較強(qiáng)的通用性，通過前處理過程能有效地形成方程并進(jìn)行求解。它能較好地處理非線性問題，處理第二類邊界條件和內(nèi)部媒質(zhì)交界條件非常方便。它所形成的代數(shù)方程具有系數(shù)矩陣對稱、正定、稀疏等特點(diǎn)，所以求解容易，收斂性好。但利用有限元法進(jìn)行電磁場數(shù)值分析時，所占用的計算機(jī)資源較多，計算時間較長。總之，工程設(shè)計和科學(xué)研究對電磁計算精確度要求的不斷提高，促進(jìn)了有限元法的發(fā)展及其在電機(jī)設(shè)計方面的廣泛應(yīng)用，而計算機(jī)資源的不斷開發(fā)義為有限元法電磁計算

24、的發(fā)展創(chuàng)造了必不可少的條件。</p><p>　　3、場路結(jié)合分析法場路結(jié)合分析法是指磁場和磁路相結(jié)合的分析方法。傳統(tǒng)的磁路法雖然計算速度快，但精度不高；而以有限元法為代表的電磁場數(shù)值計算法雖然較為準(zhǔn)確，但對計算機(jī)資源要求較高且計算時間較長。因此，利用電磁場數(shù)值計算求出磁路法計算中不易準(zhǔn)確計算的一些參數(shù)，如空載漏磁系數(shù)、計算極弧系數(shù)、氣隙磁密波形系數(shù)等，再將這些參數(shù)結(jié)合到磁路計算中去，可以提高計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。綜

25、上所述，場路結(jié)合法是一種較為理想的電機(jī)性能分析方法，如果能將之應(yīng)用到電機(jī)的性能分析中，在計算精度滿足工程設(shè)計的要求下將使計算速度大大快于有限元法，對電機(jī)設(shè)計具有很大的實(shí)用價值。岡此，本文采j用場路結(jié)合的方法對永磁同步電機(jī)進(jìn)行設(shè)計分析，完成以等效磁路解析求解為主，用有限元法計算得出的各種系數(shù)進(jìn)行修正的永磁同步電機(jī)計算機(jī)輔助設(shè)計分析軟什。本文使用等效磁路法進(jìn)行設(shè)計分析。</p><p>　　第二章 單相串勵電動機(jī)的基

26、本理論</p><p>　　2.1 單相串勵電動機(jī)的工作原理</p><p>　　單相串勵電動機(jī)與直流串勵電動機(jī)的工作原理基本相同。單相串勵電動機(jī)的電樞繞組通過換向器、電刷與定子繞組串聯(lián)起來接到單相正弦交流電上。如圖2.1所示。</p><p>　　圖2-1 串勵電動機(jī)的工作原理</p><p>　　圖2-1（a） 當(dāng)電流為正半周時，電流從左

27、端流入，主磁通方向從右向左，依據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子為逆時針方向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖2-1（b）當(dāng)電流為負(fù)半周時，電流從右端流入，主磁通方向從左向右，依據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向不變，仍沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　以上原理試用于直流、交流、交直流兩用型的串勵電動機(jī)，三者只是相同原理下的不同參數(shù)設(shè)計而已。</p><p>　　單相串勵電動機(jī)工作時轉(zhuǎn)速為4

28、000-10000r/min.</p><p>　　2.2單相串勵電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　單相串勵電動機(jī)主要由定子、電樞、換向器、電刷組成。</p><p><b>　　1定子部分</b></p><p>　　定子由定子鐵芯和勵磁繞組構(gòu)成。定子鐵芯由0.5mm厚的硅鋼片疊裝組成，勵磁繞組由絕緣銅線繞制成集中

29、繞組嵌入定子鐵芯。如圖2-2所示</p><p>　　圖2-2串勵電動機(jī)定子</p><p>　　幾百瓦以上的串勵電動機(jī)還裝有換向繞組和補(bǔ)償繞組。一般來說，單相串勵電動機(jī)功率小于200w時制成兩級，200W以上制成4級。</p><p><b>　　2電樞部分</b></p><p>　　電樞又稱轉(zhuǎn)子是串勵電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部

30、分，電樞由鐵芯、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、電樞繞組、換向器和電機(jī)轉(zhuǎn)軸上固定的冷卻風(fēng)扇組成。電樞鐵芯采用0.5mm硅鋼片沿軸向疊裝組成。電樞鐵芯沖片為半閉口槽，內(nèi)嵌電樞繞組。電樞繞組由若干線圈組成，在單相串勵電動機(jī)中，線圈又稱為原件，線圈首尾端與換向器上的換向片相焊接。單相串勵電動機(jī)的電樞構(gòu)成如圖2-3所示</p><p>　　圖2-3 串勵電動機(jī)電樞結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　電樞鐵芯槽一般制成與轉(zhuǎn)軸相平

31、行，有時為了減弱電動機(jī)運(yùn)行時的噪音，而將鐵芯疊壓成斜槽式。</p><p><b>　　3.換向器部分</b></p><p>　　換向器由許多圍抱在圓形絕緣筒上而形成，各換向片間用云母片絕緣。換向片為銅質(zhì)，加工成楔形片，在各換向片的下部兩端均有V形槽，通過注塑的方法使換向片結(jié)合成整體。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，并與轉(zhuǎn)軸相互絕緣。這樣的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以使電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，承受

32、離心力而不變形。換向器的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示</p><p>　　圖2-4 換向器結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　4.電刷結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　圖2-5為單相串勵電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　圖2-5 單相串勵電動機(jī)結(jié)構(gòu)及電刷結(jié)構(gòu)</p><p>　　電刷是單相串勵電動

33、機(jī)的重要附件，它負(fù)責(zé)電樞繞組與外電路相連接，同時與換向器配合，負(fù)責(zé)電樞繞組的換向。單相串勵電動機(jī)的電刷安裝在電刷刷握中，并固定在電刷架上。電刷必須與換向器間滑動接觸，當(dāng)電刷存在較大的磨損和機(jī)械振動，或配合不當(dāng)時，會產(chǎn)生嚴(yán)重的火花</p><p>　　為了保證電機(jī)的正常運(yùn)行，必須正確的選擇電刷。電刷的選擇要根據(jù)溫升、換向器圓周速度而定。單相串勵電動機(jī)多采用DS型電化石墨電刷，這種電刷溫升與電刷的電流密度、電刷與換向

34、器的接觸電壓降、機(jī)械損耗及電刷的導(dǎo)熱性有關(guān)，圓周速度過高容易引起發(fā)熱、加大電火花，在選擇電刷時，還應(yīng)考慮電刷的硬度和磨損性能等因素。</p><p>　　2.3 單相串勵電動機(jī)的基本特性</p><p>　　借助各個電壓相量組成的向量圖，如圖2.3所示。電勢平衡方程式是設(shè)計計算中所用的最基本的公式。由于外加電壓u是一個給定的值，因此，可以用電勢平衡儀程式來校驗(yàn)計算是否成立。若計算結(jié)果與此不

35、符，那么設(shè)計方案便是沒有意義的。這也是本次電磁設(shè)計程序把△U<1％作為一個重要檢驗(yàn)指標(biāo)的原因所在。</p><p>　　圖中，I為電機(jī)電流；、分別為在交流電源饋電下，電流流過定、轉(zhuǎn)子線圈所產(chǎn)生的定、轉(zhuǎn)子磁通。</p><p>　　圖2.3 單相串勵電動機(jī)電壓向量圖</p><p>　　第三章 單相串勵電動機(jī)設(shè)計分析的主要問題</p><p&

36、gt;　　3.1 單相串勵電動機(jī)設(shè)計分析軟件</p><p>　　本設(shè)計采用等效磁路計算法設(shè)計電機(jī)，電機(jī)磁路的計算采用matlab編程。MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域

37、提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連 接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分

38、析等領(lǐng)域。</p><p>　　采用matlab編程可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)磁路的自動化計算，而且利用matlab里面自帶的插值函數(shù)可以自動插值查表，這就省去了人工查表和手動計算的麻煩。這也對方案的調(diào)整也更加的方便，更有利于計算出準(zhǔn)確合理的設(shè)計方案。</p><p>　　3.2 單相串勵電動機(jī)設(shè)計的基本思路</p><p>　　與其他電機(jī)設(shè)計方法一樣，單相串勵電動機(jī)的設(shè)計師思路

39、有以下幾個步驟：</p><p>　　（1） 首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已經(jīng)生產(chǎn)出來的單相串勵電動機(jī)大概估計電機(jī)的電磁負(fù)荷的大小，從而由單相串勵電動機(jī)的主要尺寸關(guān)系（式3—1）確定電機(jī)的主要尺寸。</p><p><b>　?。?—1）</b></p><p><b>　　其中，為短距系數(shù)。</b></p><p&

40、gt;　?。?） 為了最大限度利用硅鋼片，增強(qiáng)模具的通用性，節(jié)省原材料和降低成本，定子沖片外徑不應(yīng)任意確定，而是根據(jù)額定數(shù)據(jù)選取標(biāo)準(zhǔn)的定轉(zhuǎn)子沖片。根據(jù)本設(shè)計的額定數(shù)據(jù)，可以選擇定子沖片外徑為=9.0cm的定子沖片。這樣就確定了電機(jī)的主要尺寸比的大小。</p><p>　?。?）沖片槽型、槽數(shù)選取可以憑借以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)選取，槽數(shù)Z=（）D。由磁負(fù)荷的大小可知每極磁通的大小，感應(yīng)電勢E的大小可以確定每槽導(dǎo)體數(shù)的大小

41、，但此時必須使槽滿率滿足要求。</p><p>　?。?）定子沖片、繞組已定，接下來就是對電機(jī)磁路的計算，從而求得總的磁壓降，這時可以確定每極勵磁繞組和電流的大小。</p><p>　?。?） 最后就是進(jìn)行一些參數(shù)的計算和核算，必須使端電壓、效率和功率因數(shù)滿足要求，如果不滿足要求再進(jìn)行定轉(zhuǎn)子及繞組參數(shù)的調(diào)整，以使性能指標(biāo)滿足要求。</p><p>　　3.3 單相串

42、勵電動機(jī)的優(yōu)化措施</p><p>　　對電動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計是在盡量減少消耗材料的情況下，最大提高電動機(jī)的效率、功率因數(shù)和轉(zhuǎn)矩的大小。下面對單相串勵電動機(jī)如何提高效率措施進(jìn)行分析。</p><p>　　要提高電機(jī)的效率無非是要減小電機(jī)的損耗的大小，減小損耗可以從兩方面下手：一是降低不變損耗，二是降低可變損耗。</p><p>　?。?） 不變損耗主要包括鐵耗和機(jī)械損耗

43、，可以采用損耗低的鐵芯材料、降低氣隙磁密和優(yōu)化氣隙磁場波形。減小機(jī)械損耗的主要措施有，提高電機(jī)的制造工藝水平和裝配質(zhì)量、采用合適的軸承和風(fēng)扇。</p><p>　?。?） 可變損耗包括銅耗和雜散損耗。減小雜散損耗的措施有，合理設(shè)計極弧系數(shù)、選取合適的槽配合、定子斜槽等，提高功率因數(shù)使電流減小，從而使銅耗減小。</p><p>　　第四章 單相串勵電動機(jī)電磁設(shè)計與方案調(diào)整</p>

44、<p>　　本章詳細(xì)闡述單相串勵異步電動機(jī)的設(shè)計，定子繞組為銅線，絕緣等級為B級，其基本結(jié)構(gòu)防護(hù)要求達(dá)到國家電工委員會外殼防護(hù)等級IP44的要求。滿足國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，向某些國際標(biāo)準(zhǔn)及某些發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)靠攏，貫徹“三化”——標(biāo)準(zhǔn)化、系列化及通用化的要求。</p><p>　　4.1 電磁設(shè)計程序</p><p><b>　?。?）額定數(shù)據(jù)</b></p>

45、;<p><b>　　額定功率 </b></p><p><b>　　額定電壓 </b></p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)速 </b></p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)矩 </b></p><p><b>　　額定

46、頻率 </b></p><p><b>　?。?）技術(shù)要求</b></p><p><b>　　效率 </b></p><p><b>　　功率因數(shù) </b></p><p>　?。?）沖片尺寸及主要數(shù)據(jù)</p><p>　　參見

47、附圖，沖片尺寸（cm）：b0=0.25 h0=0.070 h2=0.9 bp=3.8 b1=0.540 h=0.10 hj1=0.9 hp=1 R=0.16 h1=0.67 L=5.2</p><p><b>　　定子外徑 </b></p><p><b>　　定子內(nèi)徑 </b></p>

48、<p><b>　　電樞外徑 </b></p><p><b>　　電樞內(nèi)徑 </b></p><p><b>　　鐵心長度 </b></p><p><b>　　氣隙 </b></p><p><b>　　電樞槽數(shù)

49、 </b></p><p><b>　　極距 </b></p><p><b>　　極弧系數(shù) </b></p><p><b>　　計算極距 </b></p><p>　　換向片數(shù) K=38</p><p>　　換向器直徑

50、 DK=3.3cm</p><p><b>　　電樞圓周線速度</b></p><p><b>　　換向器線速度 </b></p><p>　　10-2=10-2=17.106m/s</p><p><b>　　定子極高 </b></p><p>&

51、lt;b>　　定子極寬 </b></p><p><b>　?。?）電磁數(shù)據(jù)計算</b></p><p><b>　　負(fù)載電流 </b></p><p><b>　　電樞繞組線規(guī) </b></p><p><b>　　導(dǎo)線截面積 <

52、;/b></p><p>　　電樞繞組電流密度 2=10.5982</p><p>　　電樞總導(dǎo)體數(shù) </p><p>　　式中，取線負(fù)荷A=129A/cm</p><p>　　電樞每槽導(dǎo)線數(shù) </p><p>　　電樞槽滿率 \* MERGEFORMAT =69.5362%

53、</p><p>　　電樞繞組平均半匝長 </p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　電樞繞組電阻 </b></p><p><b>　　==3.0589</b></p><p><b>　　計算功率

54、</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　旋轉(zhuǎn)電動勢 </b></p><p><b>　　實(shí)槽節(jié)距 </b></p><p><b>　　短距系數(shù) </b></p><

55、p><b>　　每極磁通 </b></p><p><b>　?。?）換向性能</b></p><p><b>　　換向器節(jié)距 </b></p><p><b>　　換向器片距 </b></p><p><b>　　電刷尺寸

56、 </b></p><p><b>　　電刷電流密度 </b></p><p><b>　　換向區(qū)域?qū)挾?</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　電樞齒距 </b></p><

57、;p><b>　　電樞齒頂寬 </b></p><p><b>　　電樞齒寬 </b></p><p><b>　　上部齒寬：</b></p><p><b>　　下部齒寬： </b></p><p><b>　　平均尺寬：

58、 </b></p><p><b>　　電樞槽寬 </b></p><p>　　電樞槽形系數(shù) 式中 </p><p>　　電樞單位漏磁導(dǎo) </p><p>　　電樞每元件匝數(shù) </p><p><b>　　換向元件電抗電動勢</b><

59、/p><p>　　換向元件反應(yīng)電動勢 </p><p>　　換向元件變壓器電動勢 </p><p><b>　?。?）磁路計算</b></p><p><b>　　定子軛高 </b></p><p><b>　　電樞軛高 </b></p>

60、<p>　　式中 轉(zhuǎn)軸采用雙重絕緣，。</p><p><b>　　定子軛部磁密 </b></p><p><b>　　電樞軛部磁密 </b></p><p><b>　　定子磁極磁密 </b></p><p><b>　　氣隙磁密 &

61、lt;/b></p><p><b>　　電樞齒磁密 </b></p><p><b>　　根據(jù)和查附錄表得，</b></p><p><b>　　根據(jù)和查附錄表得，</b></p><p>　　定子軛部磁路長度 </p><p><b

62、>　　電樞軛部磁路長度</b></p><p><b>　　電樞齒部磁路長度 </b></p><p><b>　　氣隙系數(shù) </b></p><p><b>　　氣隙磁壓降 </b></p><p>　　定子軛部磁壓降 </p><

63、;p>　　電樞軛部磁壓降 </p><p>　　定子磁極磁壓降 </p><p>　　電樞齒部磁壓降 </p><p><b>　　去磁磁動勢 </b></p><p><b>　　換向增磁磁動勢 </b></p><p>　　電樞反應(yīng)磁動勢 <

64、;/p><p>　　式中 (查附錄圖)</p><p><b>　　總磁壓降</b></p><p><b>　　定子每極匝數(shù) </b></p><p><b>　　定子導(dǎo)線線規(guī) </b></p><p><b>　　導(dǎo)線截面積 &

65、lt;/b></p><p>　　定子繞組電流密度 </p><p><b>　?。?）工作性能計算</b></p><p><b>　　定子繞組線模寬度 </b></p><p><b>　　定子繞組線模長度</b></p><p>　　定子

66、繞組線模高度 </p><p>　　定子繞組線模每層匝數(shù) </p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　定子繞組寬度 </b></p><p>　　定子繞組平均每匝長度 </p><p><b>　　定子繞組電阻 </

67、b></p><p>　　定子繞組電阻電壓降 </p><p>　　電樞繞組電壓降 </p><p>　　定子繞組漏抗電壓降 </p><p>　　電樞繞組漏抗電壓降 </p><p><b>　　定子繞組自感電動勢</b></p><p><b>

68、;　　電樞繞組交軸電動勢</b></p><p>　　電樞繞組變壓器電動勢 </p><p><b>　　定子軛部重量 </b></p><p><b>　　定子磁極重量 </b></p><p><b>　　電樞軛部重量 </b></p>

69、<p><b>　　電樞齒部重 </b></p><p><b>　　電樞旋轉(zhuǎn)頻率 </b></p><p>　　95.基本鐵耗 </p><p>　　式中 、，可查表得</p><p>　　零速時電樞磁滯損耗 </p><p>　　式中 、查

70、表可得</p><p><b>　　電樞諧波損耗 </b></p><p><b>　　總損耗 </b></p><p><b>　　換向損耗 </b></p><p>　　式中 （按查附錄圖）</p><p><b>　　電壓有

71、功分量 </b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　電壓無功分量 </b></p><p><b>　　端電壓 </b></p><p>　　功率因數(shù) ，與24項(xiàng)相符</p><p><b

72、>　　定子銅耗 </b></p><p><b>　　電樞銅耗 </b></p><p>　　機(jī)械損耗和附加損耗 （根據(jù)電樞外徑和轉(zhuǎn)速查附錄圖）。</p><p><b>　　總損耗 </b></p><p><b>　　效率 </b>&l

73、t;/p><p><b>　　，與24項(xiàng)相符。</b></p><p><b>　?。?）有效材料</b></p><p><b>　　硅鋼片重量 </b></p><p>　　定子繞組銅重量 </p><p><b>　　電樞然組銅重量

74、 </b></p><p><b>　　4.2電機(jī)調(diào)整方案</b></p><p>　　電機(jī)的重要數(shù)據(jù)可以通過前面的章節(jié)初步確定，但是欲得到合理的方案設(shè)計數(shù)據(jù)，則需要通過計算機(jī)調(diào)試來獲得，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果不能滿足要求，則需要進(jìn)行再次方案調(diào)整，直至符合國家標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求。電機(jī)方案的調(diào)整和優(yōu)化是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，要綜合考慮電機(jī)主要參數(shù)對電機(jī)性能的影響。下面我們把

75、計算中可能遇到的問題、調(diào)整方法以及調(diào)試方案所得分析介紹如下。</p><p>　　4.3 方案結(jié)果分析</p><p><b>　　方案一：節(jié)省材料</b></p><p>　　節(jié)省材料無非是節(jié)省硅鋼片和銅的用量，但還必須保證效率和功率因數(shù)滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)整參數(shù)的方法可以按以下過程進(jìn)行：</p><p>　　減小鐵心長

76、，由原核算時的L= 5.2cm4.7cm，此時由于槽滿率和感應(yīng)電動勢的限制，每極下的氣隙磁通必須保持基本不變，也就是在143600Gs左右，此時必須增加氣隙磁密的值。由電機(jī)主要尺寸計算公式可知，要使電樞計算長度在4.7cm左右，必須使線負(fù)荷和極弧系數(shù)必須為一個合適的值，大概為A=129，=0.72。為了讓齒部不會過于飽和，可以將槽數(shù)從原來的Z=19變?yōu)閆=17，從而增大齒的寬度。然后進(jìn)行總磁勢的計算，從而算出勵磁繞組的匝數(shù)，再計算出端電

77、壓的大小，和效率的大小，此時發(fā)現(xiàn)效率和端電壓的不滿足要求，效率過小端電壓過大，此時可以減小總磁勢的大小，觀察各部分的磁密飽和程度可以知道，定子軛部飽和程度比較大，因此可以增大的大小，從=1cm增大到=1.03cm，此時總磁勢減小了，勵磁繞組匝數(shù)減小導(dǎo)致激磁繞組匝數(shù)減小，由激磁繞組漏電抗壓降和激磁繞組變壓器電動勢可知，其值都會減小，相應(yīng)的端電壓減小了，而效率也由于定子軛部磁密的減小導(dǎo)致鐵耗減小而提高。這樣就達(dá)到了減小材料損耗的要求。<

78、;/p><p><b>　　結(jié)果數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　由結(jié)果數(shù)據(jù)表明，經(jīng)過電機(jī)參數(shù)的一些調(diào)整后，電機(jī)的材料消耗有了明顯的減小，硅鋼片用量有原來的2.7334kg減小為2.4706kg，銅的用量由原來的0.1155kg減小為0.0162kg，而且效率和功率因數(shù)還維持在原來的，。</p><p><b>　　方案二：提高效率&l

79、t;/b></p><p>　　在不改變鐵芯材料的前提下，可以增加鐵芯的長度以減小磁密，從而降低鐵芯損耗，增加導(dǎo)線的直徑以減小電流密度，從而降低銅耗。這樣就可以達(dá)到減小損耗的目的，但出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，材料消耗不能過大，否則會照成造價過高。調(diào)整參數(shù)的方法按以下過程進(jìn)行。</p><p>　　增大鐵芯長度，由核算時的L= 5.2cm增加到L= 5.7cm，此時因?yàn)檫€有增大電樞繞組的線徑，

80、為了保證槽滿率符合要求，可以增大槽的面積，可以把R=0.16cm增大到R=0.17cm，h1=0.67cm增大到h1=0.68cm，把電樞繞組線規(guī)從d1/d2=0.49/5.5cm改為d1/d2=0.51/0.58cm。</p><p><b>　　結(jié)果數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　此時每槽導(dǎo)體數(shù)基本不變，為了使感應(yīng)電動勢E不變，每極氣隙磁通必須基本不變，因?yàn)殍F

81、芯長度變長了，所以氣隙磁密必須減小，可以使=4990Gs，這樣電機(jī)每個部分的磁通密度減小了，從而鐵耗減小了，電樞線徑增大了， 雖然銅線長度增加，但電阻還是減小了，以致銅耗減小。然后計算總的磁動勢的大小，從而可以算出勵磁繞組和勵磁電流的大小，最后進(jìn)行電機(jī)參數(shù)的計算和核算，因?yàn)榭偟拇艅觿莼静蛔?，?dǎo)致勵磁繞組匝數(shù)基本不變，所以勵磁繞組變壓器電勢基本不變，以致于端電壓不會太大，剛好符合要求，功率因數(shù)也提高了，效率也提高了，核算也滿足要求。分析

82、結(jié)果：</p><p>　　1）增加鐵心長，電機(jī)每個部分的磁通密度減小，導(dǎo)致鐵損耗減??；</p><p>　　2）鐵心長增加，使用的鐵量由2.7334kg增加為2.9962kg，線徑增大，銅損耗Pcu有所下降。線徑增大，用銅量上升，由原來的0.1157kg增為0.1322kg，槽滿率上升，由原核算時的Sn=69.5362%Sn=72.9751%,從而使槽的利用率得到了提到，但相應(yīng)嵌線難度加

83、大過高嵌線困難，勞動量及工時增加，容易損傷絕緣。</p><p>　　4.4 提高電機(jī)工作性能的其他措施</p><p>　　提高電機(jī)工作性能還可以采用一些其他措施。</p><p>　　合理選取近槽配合，采用少槽-近槽配合，同時增加定轉(zhuǎn)子槽數(shù)，可以降低電機(jī)系數(shù)損耗。</p><p>　　采用較好的導(dǎo)磁材料，可以降低電機(jī)的鐵耗。</p&

84、gt;<p>　　合理設(shè)計風(fēng)扇，進(jìn)一步解決溫升的問題，可以提高電機(jī)的效率。</p><p>　　采用正弦繞組，可減少電機(jī)的相帶諧波，改善氣隙磁勢曲線，以接近正弦分布，提高基波分布系數(shù)，從而減少電機(jī)導(dǎo)致?lián)p耗，提高效率。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教學(xué)計劃的重要環(huán)節(jié)，也是大學(xué)最后的

85、學(xué)習(xí)階段和綜合訓(xùn)練階段，是對學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)踐成果的全面總結(jié)，更是對大學(xué)四年教學(xué)計劃和培養(yǎng)目標(biāo)的全面檢驗(yàn)。畢業(yè)設(shè)計不僅對所學(xué)知識起到深化和提高的作用，也是畢業(yè)資格認(rèn)定的重要依據(jù)。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對所學(xué)的專業(yè)知識得到了一個總結(jié)，也解決了許多以往學(xué)習(xí)中還不太明白的問題，讓我對異步電動機(jī)的設(shè)計有了一個更直觀的認(rèn)識，也提高了我對所學(xué)專業(yè)知識的應(yīng)用能力。</p><p>　　因?yàn)橐恢倍际窃趯W(xué)理論知識，所以欠缺知識的實(shí)際運(yùn)

86、用，一開始老是覺得比較難，而且大四又有很多外來的因素干擾，使得畢業(yè)設(shè)計中遇到了蠻多的困難，還好在老師和同學(xué)們的幫助下堅持下來，之后發(fā)現(xiàn)其實(shí)也沒想象中的難，什么事情只要鉆進(jìn)去了，就會覺得豁然開朗。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)我對以往所學(xué)知識的掌握還不夠徹底，還存在著許多問題，于是又反復(fù)看了幾遍《電機(jī)學(xué)》、《電機(jī)設(shè)計》等基本專業(yè)書籍，對于這幾門專業(yè)課程有了更深的認(rèn)識。</p><

87、p>　　通過畢業(yè)設(shè)計的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，我收獲了很多，也擴(kuò)大了我的視野，進(jìn)一步認(rèn)識到自己的水平。通過畢業(yè)設(shè)計，夯實(shí)了我在學(xué)校所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，提高了實(shí)踐能力，使我能盡快地處理和解決做畢設(shè)過程中遇到的問題，特別是提高自學(xué)能力和獨(dú)立思考并解決問題的能力。 當(dāng)然經(jīng)過這么長時間的準(zhǔn)備、醞釀，終于把論文寫好了，這也就意味著畢業(yè)設(shè)計也快要落下帷幕了。其中的酸甜苦辣也只有自己體驗(yàn)出來，從剛剛開始一步一步手算程序，了解到各個公式中參數(shù)的含義及每一步驟

88、計算的目的。然后一遍又一遍的對電磁設(shè)計程序進(jìn)行修改優(yōu)化。一開始的確有些茫然，面對諸多的數(shù)據(jù)，不知道改哪些也不敢隨便亂改，只有自己一遍一遍的嘗試，結(jié)合理論知識和老師的指導(dǎo)，經(jīng)過幾十次的修改，才最后得到最優(yōu)化的程序。最后，為了畫好定轉(zhuǎn)子沖片圖和裝配圖，自己自學(xué)了AUTOCAD。</p><p>　　總而言之，這次是大學(xué)最后一次考驗(yàn)，也是對大學(xué)四年的考察，總的來說還比較滿意吧。</p><p>

89、<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫旭東，王善銘. 電機(jī)學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006年</p><p>　　[2] 戴文進(jìn)，徐龍權(quán). 電機(jī)學(xué)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008年</p><p>　　[3] 陳世坤. 電機(jī)設(shè)計（第2版）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000年</p>&

90、lt;p>　　[4] 張國華. 單相交流串勵電動機(jī)溫升計算和振動分析[D]. 南京: 東南大學(xué)，2004年</p><p>　　[5] 焦志強(qiáng). 帶換向器的單相串勵電動機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)諧波問題研究[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2009年</p><p>　　[6] 羅洪. 單相串勵換向器電機(jī)異常噪聲故障原因和排除方法[D].瑞安：瑞安長城換向器有限公司，2003年</p>

91、;<p>　　[7] 彭亦胥. 單相串勵電動機(jī)的換向及其改善方法[D].麗水：麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2004年</p><p><b>　　附圖</b></p><p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　2006 IEEE COMPEL Workshop, Rensselaer Polytechn

92、ic Institute, Troy, NY, USA, July 16-19, 2006 </p><p>　　A Preliminary Investigation of Computer-Aided Schwarz-Christoffel Transformation for Electric Machine Design and Analysis</p><p>　　Timothy

93、 C. O’Connell and Philip T. Klein</p><p>　　Grainger Center for Electric Machinery and Electro mechanics Department of Electrical and Computer Engineering University of Illinois at Urbana-Champaign 1406

94、W. Green St.</p><p>　　Urbana, IL 61801-2918 USA</p><p>　　Abstract-An alternative method to finite element analysis (FEA) for electric machine design and analysis is presented that applies Schwar

95、z-Christoffel (SC) conformal mapping theory using the SC Toolbox for MATLAB® that has appeared in the previous literature. In this method, a two-dimensional (2D) developed machine cross-section domain is mapped via

96、SC transformation to a concentric cylinder domain where solutions for the electromagnetic (EM) fields are known. These solutions are mapped back to </p><p>　　I. INTRODUCTION</p><p>　　The most

97、general electric machine design problem can be described as follows given a set of desired machine output characteristics, find the optimum machine geometry, materials, and input source characteristics that will achiev

98、e these goals. This is a formidable problem in its most general form, especially -considering the recent increase in the availability of inverters, exotic permanent magnet (PM) materials, and low-cost, precision manufa

99、cturing. Usually several - assumptions and basic a </p><p>　　Using FEA, it is often difficult to see the relationships between various input and output parameters without extensive and time-consuming iterati

100、ons. Frequently, the necessary accuracy needed for a given problem cannot be achieved without unreasonable computer run times. Thus, an alternative to FEA, more suited to design, can be a useful addition to the machine d

101、esigner’s repertoire .This paper investigates the utility of the MATLAB® SC Toolbox, a free add-on toolbox developed by T. Driscoll [1</p><p>　　The torque (force) on the moveable member of an electric m

102、achine is usually found by applying either the Coulomb virtual work (CVW) method [4, 5] or the Maxwell stress tensor (MST) method [6] to the EM fields [7-10]. In either method, the force is found as the product of field

103、 terms; thus, any errors in the calculated fields are compounded when force is computed. In addition, the useful forces in an electric machine are typically concentrated at sharp corners (i.e. at pole teeth corners) whe

104、re</p><p>　　The utility of SC mapping is explored here for the following reasons: (i) its implementation is much easier than previously owing to the introduction of the SC Toolbox; (ii) it can produce an acc

105、urate field solution at every point that does not suffer near sharp corners; (iii) the solutions allow an</p><p>　　II. BACKGROUND</p><p>　　Early machine designers quickly saw the difficulties

106、 of solving the EM - field equations in electric machines. In Tesla’s seminal induction machine paper [11] there are almost no equations. Much of his design was based on a fundamental understanding of the field interacti

107、ons necessary to create motion Behr end [12] developed several graphical arose when designers attempted to analyze pole-pieces, slots, and teeth, all of which significantly changed the boundary conditions and field

108、distribu</p><p>　　In 1929, Hague [16] noted there was insufficient literature describing fundamental machine interactions from Maxwell’s equations. He presented a theory for determining the EM fields of curr

109、ent-carrying conductors in the air gap of various iron geometries, the solution of which describes the operation of electrical machines. Hague found it surprising that only one person before him (Searle, in 1898 [17]) h

110、ad considered this problem. While Hague’s work was important in bridging the gap between fu</p><p>　　Traditionally, conformal mapping has been used to solve problems in electro- and magneto-statics [18]. Mo

111、re recently, conformal mapping has been used, among other things, for the analysis and design of polygonal resistors [19], magnetic</p><p>　　Read-write heads [20, 21], coplanar aveguides [22] ,and lector agn

112、atic actuators [23]. The utility of the MST ethos for machine force alkylation has been investigated recently, but with the local EM fields generated using FEA solutions [24, 25]. We know of no work to date that attempts

113、 to use the MST method on EM fields calculated by SC mapping to examine electric</p><p>　　Machines. This work is a preliminary investigation into both the SC method’s utility for machine design and the SC To

114、olbox’s utility in implementing the method.</p><p>　　III. SC MAPPING</p><p>　　A. Theory</p><p>　　The SC Mapping Theorem can be stated as follows [26]: Let P be the interior o

115、f a polygon ī</p><p>　　Having vertices w1, …, wn and interior angles ?1?, …, ?n? in counter</p><p>　　Clockwise order. Let f be any conformal map from the upper half-plane H+ to P with f( f )= w