紧凑型永磁发电机在混合动力汽车中的应用

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1、紧凑型永磁发电机在混合动力汽车中的应用摘要一一在混合动力汽车传动系统中发电机耦合到内燃机轴上以便来处理全部或者某一部分车轮所需要的牵引力。因为这种内燃机驱动的发电机局限在汽车罩下，并暴露在内燃机工作产牛的高温环境中，高密集度，全封闭工作以及适宜的冷却布置成为发电机必须处理的挑战性设计目标。由于独特的特征，比如与其他机器相比单位体积更高的扭矩和更高的效率的拓扑结构，轴向场永磁机拓扑被选定为15-kW-at-4500-r/min-rated发电机标准。将利用在混合动力汽车的论证中。本文介绍了采用独创的解决办法来设计这种混合动力汽车发电机并从样机获得实验结果。关键词一一轴向场发电机，紧凑型发电机，

2、混合动力汽车，液体冷却机，永磁机。1介绍尽管做了最大努力以生产纯电动汽车，到今天为止，计算电池的范围这一长期存在的问题仍然无法解决。因为电动汽车在汽车行业独特的地位，现在越来越多的注意力集中在燃料电池和混合动力技术作为生产替代了电厂的突破车辆。很多汽车制造商把燃料电池汽车看作最终的发展路线以实现可持续的替代推进系统。然而，燃料电池汽车的商业化生产还有一段吋间，仍存在重要的争论以最佳方式生产并安全存储氢燃料來作为发电机燃料电池原料。另一方面，多数汽车制造商正在研发的混合动力车辆都将作为商业产品，并且短期内混合动力汽车可能是未来的走向，至少要持续到纯电动技术得到充分的发展。混合电动汽车集合了电动

3、汽车优点，提供了在城市中心游憩区或敏感的地方零排放的可能性，同时也提供利用一个标准的内燃机获得几乎无限长的行驶距离能力。尽管在过去二十年各种混合动力混合动力车已经有了安排建议，基本上每个这样的安排，混合动力汽车或者属于一个或者是两个基本的动力系统结构的概念组合：“串联”结构和“平行“的架构。在串联或并联的电气传动系统架构发电机耦合到内燃机，或育•接或通过离合器，处理全部或一部分车轮所需的牵引力。因为这样一个内燃机驱动的发电机应连接内燃机主轴并且内燃机轴通常垂直于的车长，所以必须寻求发电机的设计，高密集度，特别是整体上的轴向长度，来安排。因为这种内燃机驱动的发电机局限在汽车罩下，并暴露在内燃机

4、工作产生的高温环境中，高密集度，全封闭工作以及适宜的冷却布置成为发电机必须处理的挑战性设计目标。事实证明，发电机的设计应该尽可能减少整体功耗，此外发电机液体冷却套管应该充分满足发电机冷却需求。考虑到紧凑的设计还要满足以上的需求，钱铁硼永磁发电机被普遍认为是对混合动力汽车发电机应用中最合适选择。在广泛的分类中，几个不同的磁性电路结构，包括无槽绕组轴向场永磁电机（AFPM）拓扑结构，后者在最近几年己引起极大的兴趣。有关的各种机器的应用数字[1]・[15]。这种特殊的即将在混合电动汽车用内燃机驱动的永磁发电机机排的通过应提示的独特特征的认识，如更高的转矩体积密度和更高的效率相比常规机的拓扑结构[1

5、6]-[18]o在AFPMs,更高的单位体积的驱动力矩作为一个更大的空气间隙结果表面积正在提供的电磁相互作用和提高效率是一条崎岖的安排，大大减少了最终绕组长度。PERMANENTMAGNETS图1基于上述考虑，AFPM拓扑如图1所示，被定为15-kW-input-power-at-4500-r/min-rated发电机原型，将利用在小巴士或紧凑型皮卡混合动力汽车样机的动力传动系统开发。在这方面，木文概述了这种混合动力汽车发电机的原型设计中采用的独创解决办法并报告实验结果。2混合动力汽车发电机应用相比传统的内燃机动力汽车，混合动力汽车传动系统可能在以下方面提供具有吸引力的优势既大量节约燃料并降

6、低总排放量，这种优势为任何特定的车辆实现了原混合动力设计和运行的相结合。事实上，混合动力汽车驱动系统允许较低的额定功率，而且，这种发动机实际上可以被设计为只能使用在引擎的某个狭窄的速度范围，在这个范围内它所能提供的最人转矩是最有效的。在串联配置的内燃机只有每当机载能量存储需求大量充电电源时真正开启并工作在几乎恒转矩和速度状况下。另一方面，在并行配置中的内燃机运作用以提供大多数的高负荷传动牵引功率而它每当车辆在相对较低的速度或停止行驶时可能会被关闭。基于上述考虑，人们已经认识到为某车型应用的特定传动系统结构大大影响人们对车辆的混合电动汽车用发电机的设计要求考虑。在下面，简要回顾一下來自两个特别

7、的混合动力的设定发电机的设计要求。A混合动力系列这两个组件尽管在大量使用方面有一些缺点和要求相对较大的片上存储能源容量，但相对于其他混合动力配置的系列架构却能最大减少排放量，因为发动机从牵引要求上可独立操作。这是为那些周期在市区行驶，比如公交、紧凑型皮卡车、送货上门小客车等车俩特意设计的一大特色。图2显示了一系列适合上述车辆的应用场合的混合动力设置。内燃机驱动发电机和超级电容贮存能量组合用来提供驱动车轮牵引力