汽车混合励磁爪极发电机电流输出能力分析

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1、汽车混合励磁爪极发电机电流输出能力分析李新华’。刘刚’，章国光(1．湖北工业大学稀土电机及控制研究所，湖北武汉430068；2．东风汽车公司技术中心，湖北武汉430058)摘要：采用场路结合分析方法研究混合励磁爪极发电机的电流特性。首先对极间放置永磁体爪极发电机进行三维磁场分析，接着建立爪极发电机的基波等效电路和电流特性的数学描述，以一台爪极发电机为例，讨论混合励磁爪极发电机的电流特性和电流输出能力的提升问题。关键词：混合励磁；爪极发电机；电流输出；三维磁场仿真中图分类号：U463．631文献标识码：A文章编号：1003—8639(2012)03—0024—05AnalysisonC

2、urrentOutputCapabilityofHybridExci~tionClawPoleGeneratorLIXin—hua．LIUGang．ZHANGGuo—guang(1．InstituteofRareEarthMotorandControl，HubeiUniversit丫ofTechnology，Wuhan430068，China；2．TechnicalCenterofDongfengMotorCorporation，Wuhan430058，China)Abstract：Thefield—circuitmethodisadoptedintheresearchoncurre

3、ntcharacteristicsofhybridexcitationc]awpolegenerator．Thethree—dimensional壬ieldisanalyzedandthefundamentalwaveequivalentcircuitforgeneratorandthemathematicdescriptionofcurentcharacteristicsaresetup．Thecurrentcharacteristicsandhowtoraisethecurrentoutputcapabilityarediscussedtakingaclawpolegenerat

4、orasanexample．Keywords：hybridexcitation；clawpolegenerator；curentoutput；simulationofthree—dimensionalfield1混合励磁爪极发电机概述极发电机，必须合理选近年来，随着汽车通风和空调、制动防抱死系择混合励磁结构和永磁统、电子点火装置、加热、汽车安全及故障诊断系材料。从爪极发电机的统、汽车信息系统、汽车舒适娱乐产品等的广泛使结构来看，可以放置永用，汽车用电量快速增长，目前典型值为1．5～3kW，磁体的地方包括爪极中如图l所示【lJ；另一方面，由于车上设备的不断增间(见图2爪极中间的加，使得

5、汽车发电机所能占有的空间位置越来越条形磁体，以下简称极小。因此，传统电励磁爪极发电机难以满足现代汽间)、爪极背面和转轴图2转子极间放置磁体的车用电量的需求，开发高功率密度的汽车发电机成中间。分析表明．在永爪极发电机为必然。磁材料及其用量一定的在较小增加电机体积的条件下，混合励磁可以条件下，极间放置永磁体的爪极发电机比在其它位显著提高爪极发电机的输出能力。对于混合励磁爪置放置永磁体的气隙磁场大，增磁能力强；与此同时，极间放置永磁体爪极发电机的生产工艺也比较简单，无需占用电励磁空间。因此，极间放置永磁体爪极发电机是一种具有良好应用前景的汽车发电≥机。至于永磁材料，从降低电机制造成本的角度

6、出＼发，目前应首选铁氧体永磁材料。由于极间放置永磁体爪极发电机的特殊结构．必须采用场路结合的分析方法研究其电流特性。本文首先对极间放置永磁体爪极发电机进行三维磁场时间／年分析，以确定发电机的磁体用量和基波磁链；接着图1汽车电功率的需求建立爪极发电机的基波等效电路和电流特性的数学修改稿收稿日期：2012一O1—10作者简介：李新华(1959一)，男，教授，湖北工业大学电气学院稀土电机研究所所长，主要从事稀土永磁电机及控制的研究。《汽车电器》2o12年第3期描述；最后研究混合励磁爪极发电机的电流输出能力提升问题，同时以一台爪极发电机为例展开讨3O论，并得出了一些有益的结论。20l02三维

7、磁场仿真O为了研究混合励磁爪极发电机的电流输出能O力。需要确定电机永磁材料的用量和所产生的基波磁链。鉴于极间放置永磁体爪极发电机的复杂结构，必须使用三维磁场仿真来分析。永磁材料的用量主要取决于发电机的安全电(a)三维气隙磁密分布压。与永磁爪极发电机一样，混合励磁爪极发电机也存在安全电压问题。为了保证车上其它电器设备的安全．当电机运行于最高转速且电励磁失去调节作用时，混合励磁爪极发电机中的永磁磁通所产生的电压应小于或等于安全电压，据此原则可以计算永磁基波磁通