汽车用42V永磁同步起动发电机及控制技术研究

摘要

42V永磁同步起动发电机一体化系统把起动机和发电机整合为一体直接安装在发动机的曲轴上，省去了齿轮和皮带传动，具有快速起动、高效率发电等功能。
　　研究了永磁同步电动机和永磁同步发电机的磁路结构，设计出了适合永磁同步起动发电机的磁路结构；对飞轮式外转子的永磁同步起动发电机进行建模，推导出了起动发电机气隙磁密、空载感应电动势、电枢反应磁场、电枢绕组电感参数的解析表达式。
　　利用电磁预估、经验公式和矢量结构图相结合的方法对起动发电机定子、转子结构、永磁体尺寸、绕组结构参数进行了设计计算，利用解析法对所设计的永磁同步起动发电机结构参数进行了优化。
　　利用Ansoft Maxwell2D有限元分析软件建立了永磁同步起动发电机静磁场和瞬态磁场的模型，对电枢绕组的互感、自感及额定转速下空载感应电动势进行了计算，确定了电枢绕组参数；分析气隙磁场的影响因素，减少漏磁，提高起动发电机效率。
　　设计出了由起动控制电路、起动发电转换电路、稳压控制电路集成的永磁同步起动发电机控制器，采用Mutisim10电路原理仿真软件对稳压电路进行仿真，验证了该电路的合理性与可行性。
　　试制了采用一套定子、转子和同向同槽两套绕组的42V永磁同步起动发电机及控制器，并进行了系统调试与实验，堵转扭矩≥35Nm，转速在1500r/min~2400r/min、负载在0~540W的范围内变化时，输出电压稳定在41.6V~42.3V之间，达到了设计要求。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究的目的和意义

1.3 国内外研究现状及趋势

1.4 本课题主要研究内容

第二章 永磁同步起动发电机运行原理及理论分析

2.1 永磁同步起动发电机运行原理

2.2 永磁同步起动发电机磁路结构

2.3 永磁同步起动发电机数学模型

2.5 本章小结

第三章 结构参数设计及电磁参数解析计算

3.1起动发电机总体设计

3.2 起动发电机结构参数设计

3.3 起动发电机电磁参数解析计算及结构参数分析

3.4 本章小结

第四章 基于Ansoft的起动发电机的有限元分析

4.1 起动发电机中电磁场的有限元分析原理

4.2 起动发电机静磁场分析

4.3 起动发电机瞬态磁场分析

4.4 本章小结

第五章 起动发电机控制电路设计与实验分析

5.1 控制电路概述

5.2 起动控制电路设计

5.3 起动发电转换控制电路和稳压电路设计

5.4起动发电机样机试验及结果分析

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科研项目和发表的论文