并联磁路式切向结构汽车用混合励磁发电机设计与研究

论文摘要

混合励磁发电机既具有永磁发电机质量轻、损耗小、效率高的优点,又具有电励磁发电机良好的电磁调节特性和低速性能,在汽车电源系统领域内有着重要的应用价值。根据磁路关系分析了串联磁路式、并联磁路式混合励磁发电机的多种拓扑方案,对比分析爪极式、径向励磁、盘式、切向励磁四种转子结构,提出了磁路相互独立、可避免永磁体不可逆退磁的永磁与电磁并联磁路式切向结构混合励磁发电机的结构设计方案,并从电动势平衡方程角度阐述了发电机的上作原理。建立了发电机的磁通源等效磁路和磁动势等效磁路的数学模型,利用磁场有限元软件ANSYS/Magnetic-Nodal对发电机永磁磁场、电励磁磁场、混合励磁磁场的磁力线、磁通密度矢量、磁通密度模值的分布和电磁调节特性进行了仿真分析和数值计算,验证了发电机设计方案的可行性。以电励磁磁场能够完全控制永磁磁场为设计原则对主发电机部分和辅助电励磁部分的转子进行了电磁设计,对定子、定子绕组、端盖及风扇等零部件进行了结构设计。在综合分析混合励磁发电机单片机控制器、DSP控制器和模拟电路控制器工作特点的基础上,设计了由基准电路、比较电路、控制电路和触发电路组成的稳压控制器。对设计样机的空载特性、外特性、调节特性、励磁电流和电动势关系的试验数据曲线进行了分析,稳压效果和低速供电特性良好,满足国家标准要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 混合励磁电机的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状概述
• 1.2.2 国内研究现状概述
• 1.3 混合励磁电机的特点及应用前景
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 混合励磁发电机结构及原理
• 2.1 电机总体结构方案的确定
• 2.2 电机主要参数的确定
• 2.3 发电机的工作原理
• 2.4 发电机的磁路分析及计算
• 2.4.1 电机的等效磁路
• 2.4.2 等效磁路的解析计算
• 2.5 本章小结
• 第三章 混合励磁发电机结构参数设计
• 3.1 发电机转子结构设计
• 3.1.1 转子结构的确定
• 3.1.2 主发电机部分的电磁设计
• 3.1.3 辅助电励磁部分的电磁设计
• 3.2 定子主要尺寸的确定
• 3.3 发电机其他部件的设计
• 3.3.1 定子绕组的设计
• 3.3.2 端盖及风扇的设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 混合励磁发电机磁场的仿真计算
• 4.1 发电机永磁磁场仿真
• 4.2 发电机定子总磁场仿真
• 4.3 本章小结
• 第五章 混合励磁发电机控制器设计及试验研究
• 5.1 混合励磁电机的主要控制方案
• 5.1.1 基于单片机的混合励磁控制器
• 5.1.2 基于DSP的混合励磁控制器
• 5.1.3 模拟电路混合励磁控制器
• 5.2 稳压控制器的设计
• 5.3 样机试验
• 5.4 发电机运行特性研究
• 5.4.1 发电机的空载特性
• 5.4.2 发电机的外特性
• 5.4.3 发电机的调节特性
• 5.4.4 发电机其他特性研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间获得的荣誉及参与的课题与发表的论文