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并联磁路式切向结构汽车用混合励磁发电机设计与研究

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并联磁路式切向结构汽车用混合励磁发电机设计与研究

作者：臧利国山东理工大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：汽车混合励磁发电机并联磁路稳压控制有限元分析

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五相混合励磁发电机及控制技术研究

五相混合励磁发电机及控制技术研究

作者：卢恩庆山东理工大学

学位级别：硕士

混合励磁发电机兼具永磁发电机比功率大、效率高和运行可靠的特性和电励磁发电机的调磁性能;而多相电机以其转矩波动小、谐波含量少和设计自由度高等优势,在低压大功率和高可靠性要求的场合得到广泛应用。本课题结合混合励磁发电机和多... 详细信息

混合励磁发电机兼具永磁发电机比功率大、效率高和运行可靠的特性和电励磁发电机的调磁性能;而多相电机以其转矩波动小、谐波含量少和设计自由度高等优势,在低压大功率和高可靠性要求的场合得到广泛应用。本课题结合混合励磁发电机和多相发电机理论提出了 42V五相混合励磁发电机设计方案。根据五相混合励磁发电机的磁路结构,建立发电机的等效磁路模型,推导气隙磁密的函数解析式,分析气隙磁密与发电机参数的关系;对五相绕组磁动势谐波进行分析,定量分析绕组磁动势与空间谐波、时间谐波的函数关系;设计了切向永磁和爪极电励磁并列的转子结构,并对结构参数进行了计算和优化;设计了五相定子绕组,计算了定子部分的主要参数。对发电机的电磁场进行了有限元数值计算,使用有限元计算软件对五相混合励磁发电机进行二维和三维建模仿真,分析了发电机内部的磁力线分布、磁通密度矢量和磁通密度模值,验证发电机结构参数设计的合理性;仿真分析了发电机磁钢厚度、极对数和励磁电流对气隙磁密的影响,验证了等效磁路模型的正确性和发电机的调磁性能。建立以TMS320F2812为核心的五相混合励磁发电机稳压控制系统,完成控制系统的硬件电路设计。使用MATLAB软件对控制系统进行仿真,得到发电机励磁电流和输出电压在发电机不同负载下的变化关系,验证了励磁电流的调压性能;对发电机在不同转速和不同功率下进行仿真,电压稳定在41.4V～42.6V,达到了设计要求。完成了集整流、稳压于一体的五相切向永磁与爪极式电励磁并列组合结构的混合励磁发电机设计。

关键词：五相混合励磁发电机稳压控制 DSP 并列结构

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高速混合励磁发电机负载切换性能分析

微特电机 2019年第3期47卷 1-4,14页

作者：葛发华吴娜卓亮赵飞贵州航天林泉电机有限公司贵阳550081 国家精密微特电机工程研究中心贵阳550081

为保证高速发电机运行时具有较宽的电压调节能力,以实现发电机变速稳压输出,研究了一种混合励磁发电机,采用双绕组冗余结构设计,两套绕组能够同时独立工作,实现双通道带载输出。分析了电机的工作原理和结构绕组设计,仿真分析负载切换过... 详细信息

为保证高速发电机运行时具有较宽的电压调节能力,以实现发电机变速稳压输出,研究了一种混合励磁发电机,采用双绕组冗余结构设计,两套绕组能够同时独立工作,实现双通道带载输出。分析了电机的工作原理和结构绕组设计,仿真分析负载切换过程,并制作样机验证仿真结果且测试不同负载、不同转速下的稳压性能。实验结果表明,该电机负载切换时满足恒载侧工作通道平稳运行的要求,并能在负载或转速变化时提供稳定直流电源。

关键词：混合励磁发电机双绕组结构负载切换变速恒压输出

基于等效磁路的并列结构混合励磁发电机磁场仿真分析

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山东理工大学学报（自然科学版） 2014年第4期28卷 64-68页

作者：卢恩庆杜钦君甄世龙石翔杨致泰山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255091 烟台宝钢钢管有限责任公司PQF管加工分厂山东烟台265500

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型.由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励... 详细信息

分析了切向永磁和爪极电励磁在转子中并列组合的混合励磁发电机的结构特点和工作原理,建立了等效磁路模型.由等效磁路模型推导了气隙磁密与励磁电流、磁钢厚度和极对数等参数的关系式,给出了参数计算的方法,并计算了等效磁路模型不同励磁电流下的气隙磁密大小.采用有限元分析软件对发电机建模,仿真分析了发电机的磁场分布,得到气隙磁密与各参数之间的变化关系曲线.仿真结果与等效磁路模型相符,验证了等效磁路模型的正确性和参数计算的有效性,为并列结构混合励磁发电机的设计和参数分析提供了参考.

关键词：并列结构混合励磁发电机等效磁路仿真

汽车用无刷电磁与内置永磁并联磁路混合励磁稳压发电机研究

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汽车用无刷电磁与内置永磁并联磁路混合励磁稳压发电机研究

作者：赵玉真山东理工大学

学位级别：硕士

混合励磁发电机是发电机内同时存在永磁体和电励磁绕组两种磁势源,在保证发电机高效率、低能耗的前提下,实现气隙内磁场可调的一类新型发电机,在汽车电源系统应用中具有广阔的前景。分析混合励磁发电机不同拓扑方案,提出无刷爪极电励磁... 详细信息

混合励磁发电机是发电机内同时存在永磁体和电励磁绕组两种磁势源,在保证发电机高效率、低能耗的前提下,实现气隙内磁场可调的一类新型发电机,在汽车电源系统应用中具有广阔的前景。分析混合励磁发电机不同拓扑方案,提出无刷爪极电励磁转子与内置切向永磁转子组成并列转子,共用同一个定子铁芯和电枢绕组的混合励磁发电机结构,确定了无刷爪极电励磁转子、内置切向永磁转子及定子的几何尺寸。设计了内置切向永磁转子隔磁槽,减小矩形永磁体在转子铁芯内的漏磁量,增大主气隙磁通,提高发电机效率。运用等效磁路法建立了永磁磁场、电励磁磁场以及混合励磁发电机合成磁场的等效磁路模型,通过求解等效磁路模型,推导出混合励磁发电机中主磁导、漏磁导、有效磁通、漏磁通以及漏磁系数的计算方法,为分析漏磁影响因素,提高磁场利用率,优化混合励磁发电机的结构提供了理论依据。利用磁场有限元分析软件分别建立了永磁磁场、电励磁磁场和混合励磁发电机合成磁场的仿真模型,获得磁力线分布图、磁通密度矢量图、磁通密度云图、气隙磁密分布曲线,以及空载和带载电枢绕组电流波形、电压波形,仿真结果表明该混合励磁发电机的磁场分布合理,改变电励磁电流的方向能够实现电励磁磁场对混合励磁发电机气隙磁场的“增磁”和“弱磁”作用。设计出采用通过控制电励磁绕组通电电流双向变化、实现气隙中磁场可调的稳压调节电路,在发电机转速和负载不断变化时给汽车蓄电池和用电设备提供稳定直流电的,永磁磁回路与电励磁磁回路相互独立的无刷电磁与内置永磁混合励磁稳压发电机。

关键词：汽车无刷电磁内置切向永磁混合励磁发电机磁场仿真

一种新型混合励磁同步发电机的两级式无刷励磁方法

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中国电机工程学报 2012年第21期32卷 99-104页

作者：朱姝姝刘闯宁银行徐轶昊南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

针对切向/径向混合励磁同步发电机(tangential/radialhybrid excitation synchronous generators,T/R-HESG),提出了一种两级式无刷化自励方法。根据切向/径向混合励磁同步发电机的结构特点和磁路特性设计了两级式无刷化方法,实现了完全... 详细信息

针对切向/径向混合励磁同步发电机(tangential/radialhybrid excitation synchronous generators,T/R-HESG),提出了一种两级式无刷化自励方法。根据切向/径向混合励磁同步发电机的结构特点和磁路特性设计了两级式无刷化方法,实现了完全自励。同时,完成了励磁机的设计,通过对空载特性以及旋转整流器换相重叠角的研究,结合有限元仿真,优化了其结构,以保证励磁机与主发电机的匹配。对两级式无刷系统进行建模,通过整体仿真验证了该种方案的正确性。加工了一台基于T/R-HESG的两级式无刷励磁样机,测试了励磁机的电流放大特性、两级式无刷励磁系统的静态特性和动态特性,结果表明该两级式无刷发电机具有良好的工作性能。在航空航天、风力发电等领域有广阔的应用前景。

关键词：混合励磁发电机两级式无刷自励励磁机

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稀土永磁电机正进入大发展的新时期

沈阳工业大学学报 2011年第1期33卷 1-8,30页

作者：唐任远赵清周挺沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心沈阳110870

稀土永磁电机作为节能减排、绿色能源及信息化等领域的发展焦点已成为众人研究的对象.针对永磁风力发电机、超高效永磁同步电动机、交流永磁伺服电动机和特种永磁电机等已研究电机进行介绍和分析,列出各自的特点及适用场合,给出其与传... 详细信息

稀土永磁电机作为节能减排、绿色能源及信息化等领域的发展焦点已成为众人研究的对象.针对永磁风力发电机、超高效永磁同步电动机、交流永磁伺服电动机和特种永磁电机等已研究电机进行介绍和分析,列出各自的特点及适用场合,给出其与传统电机的性能对比结果.由于用户对电机性能的要求日益增高,电机结构日益新颖多样,因此,增加了设计及研究的复杂性.通过多耦合系统、多学科知识的整合,永磁电机的性能得到了进一步的优化,并且将会得到更大的发展.

关键词：永磁风力发电机混合励磁发电机超高效永磁同步电动机变频调速永磁电动机交流永磁伺服电动机盘式永磁电机无铁芯永磁电动机横向磁通永磁电机

汽车用双径向永磁与凸极电磁混合励磁发电装置及稳压控制技术研究

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汽车用双径向永磁与凸极电磁混合励磁发电装置及稳压控制技术研究

作者：扈建龙山东理工大学

学位级别：硕士

汽车用混合励磁发电机既具有永磁发电机损耗小、效率高的优点,又具有电励磁发电机良好的电磁调节特性,在汽车电源系统中有着重要的应用价值。通过分析永磁磁场与电磁磁场的各种组合结构,提出了一种在转子体积一定的情况下可以增大气隙... 详细信息

汽车用混合励磁发电机既具有永磁发电机损耗小、效率高的优点,又具有电励磁发电机良好的电磁调节特性,在汽车电源系统中有着重要的应用价值。通过分析永磁磁场与电磁磁场的各种组合结构,提出了一种在转子体积一定的情况下可以增大气隙磁通的双径向永磁转子结构,并利用该转子与凸极式电磁转子组合成并联同轴的混合励磁转子结构。利用矢量星形图法确定了电枢绕组的嵌线形式,绘制了定子电枢绕组嵌线图,设计出3相8极36槽、每个转子极对应4.5个定子齿的分数槽绕组定子。建立了永磁磁路、电磁磁路和混合励磁磁路的等效磁路图,分析瓦片形磁钢轴向两端面之间、瓦片形磁钢侧面之间,极靴两端面之间、电磁绕组两端面之间以及电磁绕组侧面之间的漏磁影响因素,减少漏磁,提高发电机效率。利用磁场有限元分析软件对双径向永磁磁场、凸极电磁磁场和混合励磁磁场进行了建模和仿真,获得二维和三维模型在静态磁场中的磁力线图、磁通密度矢量图、磁通密度模值图,以及二维模型在瞬态磁场中空载和带负载的感应电动势波形图、绕组电流波形图,验证了本设计是可行的。设计出双径向永磁磁路与凸极电磁磁路形成并联磁路结构的转子,分数槽绕组的定子,以及采用通过调节通入电励磁绕组电流的大小和方向、进而调节气隙中磁场大小的电磁耦合稳压控制器,保证在宽转速、宽负载范围内输出稳定电压的汽车用双径向永磁与凸极电磁混合励磁发电装置。

关键词：汽车混合励磁发电机双径向永磁凸极电磁稳压控制

汽车用组合永磁与无刷电磁并联磁路复合励磁稳压发电装置研究

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汽车用组合永磁与无刷电磁并联磁路复合励磁稳压发电装置研究

作者：尤迪山东理工大学

学位级别：硕士

汽车用复合励磁发电机兼具永磁发电机功率密度高和电励磁发电机电磁调节方便的优点,成为今后车用发电机的研究重点。对比各种复合励磁发电机的拓扑结构,提出了组合永磁与无刷电磁并联磁路复合励磁发电机的设计方案;分析了组合永磁转子... 详细信息

汽车用复合励磁发电机兼具永磁发电机功率密度高和电励磁发电机电磁调节方便的优点,成为今后车用发电机的研究重点。对比各种复合励磁发电机的拓扑结构,提出了组合永磁与无刷电磁并联磁路复合励磁发电机的设计方案;分析了组合永磁转子、无刷爪极电励磁转子以及并列式复合励磁发电机的磁路走向特点。根据汽车用发电机的主要技术指标,对组合永磁与无刷电磁并联磁路复合励磁发电机的转子与定子结构参数进行设计,确定了组合永磁转子、无刷电磁爪极转子和定子的几何尺寸。运用槽矢量星形图确定了各个相带的槽号分配,根据槽号分配确定3相8极36槽分数槽绕组的绕线方法。利用Ansoft有限元仿真软件分别建立了组合永磁转子二维仿真模型、无刷爪极电励磁转子三维仿真模型以及复合励磁转子三维仿真模型,并对组合永磁转子和无刷爪极电励磁转子进行优化设计,仿真得到二维和三维模型在静态磁场中的磁力线图、磁通密度云图、磁通密度矢量图,及其在瞬态磁场中的电枢感应电动势波形图,验证了本设计的合理性。在综合分析复合励磁发电机稳压控制策略的基础上,采用由基准电路、比较电路、触发电路和H桥控制电路组成的电子稳压控制器,通过仿真分析验证了电子稳压控制器可以保证组合永磁与无刷电磁复合励磁发电机在宽转速、宽负载范围内输出电压稳定,并对样机性能进行试验,达到设计要求。

关键词：汽车混合励磁发电机无刷电磁组合永磁稳压控制