车载双凸极无刷直流发电机基本特性研究

摘要

电励磁双凸极电机以励磁绕组取代永磁体，使得电机的励磁磁场可以调节。转子上无绕组和永磁体，结构非常简单、运行可靠且成本低；发电状态负载变化时，可通过调节励磁绕组中的励磁电流大小以维持恒定电压输出，控制方便，在航空电源和风力发电等领域具有重要的应用价值。
　　本文首先介绍了双凸极电机基本结构，阐述了其工作原理，给出了数学模型。运用有限元法分析了不同励磁方式下双凸极电机的静特性、空载特性和负载特性，并总结了不同励磁方式下双凸极电机的特点。
　　详细分析了电励磁双凸极电机磁路特点，以电机定子极宽为基准，比较分析了定子轭高、定子极高、转子极高和转子轭高等对电机磁路磁阻的影响，仿真对比了不同结构参数条件下，电机的外特性、功率特性等指标，优化电机结构，得出电励磁双凸极电机在中高速、大功率车载发电机场合的设计方法和规律。
　　为了减小励磁电源功率，提出了新型双凸极电机——双励磁绕组复励双凸极电机，由于串励励磁绕组的自励磁作用，发电机电压调整率低，控制输出所需的励磁功率小，特别适用于电动汽车车载发电系统及飞机发电系统等独立电源系统。与传统电励磁双凸极电机进行了比较，得到双励磁绕组复励双凸极无刷直流发电机的特点。对比分析了双励磁绕组复励双凸极无刷直流发电机在不同发电方式下的空载特性，以及DSG2发电方式下不同负载形式的外特性和功率特性。介绍了铁损的仿真计算方法，给出了电机的空载铁损仿真计算和实验对比。
　　研制了双励磁绕组复励双凸极无刷直流发电机原理样机，并进行了实验验证。实验结果验证了电机结构、理论分析、有限元分析的正确性，表明双励磁绕组复励双凸极电机在车载发电系统中有重要的应用和研究价值。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图表清单

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 车载电机研究现状

1.3 双凸极结构磁阻电机类型概述及其研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 双凸极无刷直流发电机的基本原理和特性分析

2.1 双凸极电机基本结构

2.2 双凸极电机的工作原理及数学模型

2.3 双凸极电机的发电方式

2.4 三种励磁方式下双凸极无刷直流发电机特性对比分析

2.5 双凸极电机关键结构参数设计规律

2.6 本章小结

第三章 车载新型双励磁绕组复励双凸极无刷直流发电机特性研究

3.1 双励磁绕组复励双凸极无刷直流发电机结构与原理

3.2 与传统电励磁双凸极无刷直流发电机的对比分析

3.3 铁损

3.4 本章小结

第四章 双励磁绕组复励双凸极无刷直流发电机实验验证与分析

4.1 实验样机结构参数

4.2 空载实验验证与分析

4.3 负载实验验证与分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 后续研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文