汽车发电机爪极转子的涡流损耗计算分析及其性能优化

摘要

随着汽车上电力负荷不断地增长和人们对汽车的舒适性和节能性等要求不断地提高，汽车发电机应该满足更高和可靠的性能要求。爪极汽车发电机具有重量轻、体积小和结构简单等特点而被广泛应用于汽车上。但是，汽车发电机特殊的爪极转子结构使得电机存在效率低下、漏磁大和电磁噪声大等缺点。因此，对爪极汽车发电机进行电磁分析和合理的参数优化设计非常有必要。　　本文以实际输出为14V/1kW的爪极汽车发电机为研究对象，应用电磁场基本理论，建立了三维有限元模型。针对所建的三维模型，本文应用有限元软件分别计算和分析了电机空载和负载的磁场分布，并对气隙磁场进行了傅里叶分解;利用三维有限元软件计算电机的转子涡流损耗和分析了涡流密度分布，同时计算了电机额定转速下的铁耗，分析了电机在不同转速下的铁耗，得到了变转速下的铁损曲线。根据转子爪极尺寸的相互关系，应用电机与电器优化设计的思想和方法，选取电机极尖极弧系数和极根极弧系数为优化变量，以发电机效率和电磁噪声为优化目标，建立优化模型，对电机尺寸进行优化选择。在三维有限元电磁场中，计算和分析不同模型的效率和气隙谐波次数，通过比较和分析得到电机最优模型，提高了发电机的输出性能。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 汽车用爪极发电机国内外研究现状

1．3 汽车用爪极发电机的结构特点与工作原理

1．3．1 汽车用爪极发电机的结构特点

1．3．2 汽车用爪极发电机的工作原理

1．4 本课题主要研究内容

第二章 汽车用爪极发电机有限元模型的建立

2．1 汽车用爪极发电机的基本电磁关系

2．1．1 汽车用爪极发电机的基本方程

2．1．2 汽车用爪极发电机主要参数的确定

2．2 汽车用爪极发电机的效率计算

2．3 汽车用爪极发电机有限元模型的建立

2．4 本章小结

第三章 汽车用爪极发电机转子涡流损耗的计算分析

3．1 汽车发电机磁场分析

3．1．1 汽车发电机空载磁场分析

3．1．2 汽车用爪极发电机的负载磁场分析

3．2 汽车用爪极发电机转子涡流损耗计算分析

3．3 汽车用爪极发电机铁耗计算分析

3．4 本章小结

第四章 基于性能优化的转子爪极尺寸选择

4．1 电机优化设计的思想与方法

4．2 转子爪极结构尺寸的基本关系

4．3 基于电磁性能的爪极参数优化选择

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况