渦輪驅(qū)動(dòng)高速永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、高速永磁發(fā)電機(jī)體積小、效率高、轉(zhuǎn)速高，可直接與渦輪等高速裝置連接而不需要原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，節(jié)省齒輪變速裝置，節(jié)省利用空間和提高效率，成為汽車廢氣渦輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置中機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的核心部件。
　　由于發(fā)電機(jī)的效率直接決定了汽車廢氣的利用率，高速永磁發(fā)電機(jī)單位體積內(nèi)功率密度高，使得電機(jī)電磁負(fù)荷較高，針對(duì)傳統(tǒng)永磁發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)方法中尺寸和結(jié)構(gòu)等的選擇應(yīng)用于高速發(fā)電機(jī)并不準(zhǔn)確。高速永磁發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)是集電磁場(chǎng)、流體場(chǎng)、溫度場(chǎng)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等多物

2、理場(chǎng)耦合分析的設(shè)計(jì)思路。本文以電機(jī)額定數(shù)據(jù)從轉(zhuǎn)子所受離心力出發(fā)，確定轉(zhuǎn)子最大外徑。在定子材料的選擇、定子槽形、槽數(shù)、繞組連接方式和線徑等方面合理選擇設(shè)計(jì)定子，同樣對(duì)于轉(zhuǎn)子永磁材料、永磁體結(jié)構(gòu)與充磁方式、永磁體厚度、極對(duì)數(shù)、氣隙長(zhǎng)度等方面合理選擇。用Bertotti鐵耗模型解釋定子鐵芯損耗的機(jī)理，數(shù)值計(jì)算定子鐵心損耗，分別對(duì)定子銅耗、風(fēng)摩損耗、轉(zhuǎn)子渦流損耗等計(jì)算和解釋?；趫?chǎng)路結(jié)合的方法，對(duì)初選電機(jī)的參數(shù)優(yōu)化，采用有限元對(duì)設(shè)計(jì)的高速永磁發(fā)

3、電機(jī)進(jìn)行2D瞬態(tài)仿真，分析平行充磁下空載反電勢(shì)電壓正弦波形畸變率，搭建外接電路，對(duì)比分析電機(jī)空載、負(fù)載下的氣隙磁密并分析波形質(zhì)量。基于彈性力學(xué)厚壁圓筒理論，對(duì)轉(zhuǎn)子3D模型分別計(jì)算不同極限工況下的轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，得出轉(zhuǎn)子強(qiáng)度隨不同因素的變化規(guī)律;基于轉(zhuǎn)子強(qiáng)度約束和彈性力學(xué)組合厚壁圓筒理論設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子復(fù)合護(hù)套結(jié)構(gòu)，并對(duì)復(fù)合護(hù)套進(jìn)行優(yōu)化。研究結(jié)果表明，隨著護(hù)套和永磁體厚度的變化，其所受的應(yīng)力逐漸減小，永磁體切向應(yīng)力由于靜態(tài)過盈量的原因，先受壓應(yīng)力后由