新型永磁開關(guān)磁鏈起發(fā)電機(jī)的研究.pdf

1、起發(fā)電機(jī)是指起動發(fā)動機(jī)和給直流電源充電都由一臺電機(jī)來實現(xiàn)的電機(jī)系統(tǒng)，傳統(tǒng)電機(jī)中，這兩項功能由汽車起動機(jī)和發(fā)電機(jī)兩個電機(jī)分別實現(xiàn)。由于相對于由兩個分離的電機(jī)來實現(xiàn)這兩項功能具有很多優(yōu)勢，起發(fā)電機(jī)在現(xiàn)代汽車和中度混合電動汽車應(yīng)用中都引起很大程度的重視。從開關(guān)磁阻電機(jī)誕生以來，基于開關(guān)磁阻電機(jī)的新型雙凸極電機(jī)的研究和應(yīng)用越來越廣泛。這些新型的雙凸極電機(jī)的繞組或永磁體只設(shè)置在定子上，轉(zhuǎn)子上不設(shè)線圈或永磁體，轉(zhuǎn)子直接由沖片疊壓而成，因而新型雙凸極

2、電機(jī)的結(jié)構(gòu)比較簡單，制作工藝較簡單，生產(chǎn)成本相對較低。本文研究設(shè)計用于汽車起發(fā)電機(jī)的永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)，永磁體內(nèi)嵌于定子極內(nèi)，它繼承了開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好、可靠性高的等優(yōu)點，并且也具有永磁電機(jī)效率高、轉(zhuǎn)矩密度大等特點；同時這種類型的電機(jī)還有效地消除了變磁阻電機(jī)控制復(fù)雜、噪音振動大等缺點。這種電機(jī)的工作機(jī)理為：激磁磁通始終存在且方向不變，但是隨著轉(zhuǎn)子位置的變化，激磁磁通切換其路徑，使得定子繞組內(nèi)磁鏈的大小和方向也發(fā)生變化，從而在電

3、機(jī)的集中繞組中產(chǎn)生反電勢。電機(jī)的電磁特性跟傳統(tǒng)的永磁無刷電機(jī)非常相似，從而電機(jī)可以以永磁無刷直流或永磁同步電機(jī)的驅(qū)動方式進(jìn)行驅(qū)動。 類似于傳統(tǒng)的永磁無刷機(jī)的優(yōu)化設(shè)計，本文通過有限元的方法計算12/10結(jié)構(gòu)永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)的反電勢、齒槽轉(zhuǎn)矩、靜態(tài)轉(zhuǎn)矩等電機(jī)靜態(tài)特性，并以此作為電機(jī)優(yōu)化設(shè)計的依據(jù)。電機(jī)優(yōu)化設(shè)計過程中，對電機(jī)幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的一些參數(shù)例如轉(zhuǎn)子齒寬作為優(yōu)化變量，進(jìn)行有限元分析結(jié)果的對比，最后通過綜合考慮起發(fā)電機(jī)的性能要求，

4、確定電機(jī)各參數(shù)的量。給出并分析永磁開關(guān)磁鏈起發(fā)電機(jī)的負(fù)載仿真，由于起發(fā)電機(jī)除了需要大起動轉(zhuǎn)矩來啟動發(fā)動機(jī)，還要求電機(jī)發(fā)電狀態(tài)能在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行，因此本文還仿真分析了電機(jī)的弱磁擴(kuò)速性能，通過提前觸發(fā)逆變器導(dǎo)通角和改變繞組連接方式，電機(jī)可以運行在很高的轉(zhuǎn)速下，也驗證了這種電機(jī)的弱磁擴(kuò)速能力。 最后提出了其他兩種新結(jié)構(gòu)永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)，并與前文分析的12/10結(jié)構(gòu)進(jìn)行反電勢對比分析，給出了影響一般永磁開關(guān)磁鏈電機(jī)的影響因數(shù)，對以后的