汽車發電機的低速設計與優化

摘 要：由于人對汽車的使用特征的規定越來越嚴苛，而且車載的電子裝置不斷的變多。此時確保發電機具有較高的功率等就成為了當前行業發展的關鍵內容。發電機是車輛供電體系中非常關鍵的一個構成要素。汽車發電機過高的建壓轉速值，不但導致其使用區間變小，同時在其慢速的時候，無法發揮其自身的能量特征，對于節能來講并不是有效的。要想提升其運作區間，規定發電機不僅可以符合高速時候的電壓輸出規定，同時還能夠在速度不是很高的時候，為綜合的體系供應電力。文章分析了與之相關的一些要素。

關鍵詞：汽車發電機；設計；優化

1 關于活動原理和技術規定

1.1 關于構造和活動原理

通常使用的是爪級的設備。在汽車用的三相交流發電機中，三相繞組系統以星形接法或三角形接法安裝在固定的定子內。定子鐵芯采用沖片的形式，而線圈機械的纏繞在這個鐵芯上。

1.2 技術要求

在對其開展設計的時候，要確保合乎如下的規定：

a.關于電壓。最好是降速，提升其低速的性能特征。在確保其有著優秀的速率的前提下，確保其在較高的速率之中能夠輸出較多的電壓，以此來確保其合乎規定。

b.關于電流。當其運作合理的時候，使電機分別在低速900RPM時達到輸出電流5A，高速5000RPM達到輸出電流35A。

c.關于電阻。其不應該過小，要確保勵磁電流大于五安。而且要確保爪極的磁通不會太多，主要是因為太多的話，會導致耗損變多，此時設備的性能就會受到干擾。

2 基于等效電路與電磁有限元的改進

在進行發電機的設計的時候，要切實的按照如下的要素來開展。（1）分析等效電路的運算內容，通過Rmxprt軟件輸入電機的結構參數，分析設備得到的多項性能特征。（2）用電磁場有限元的計算方法，設置有效地電機體系，不斷的完善設計。因為第一種措施的運算失誤非常高，將兩個措施融匯到一起，能夠將不利現象優化，進而獲取設計的意義。

由于爪極電機轉子的特殊結構，建立的計算模型采用三維分析軟件Maxwell3D。能夠更加合理的探索磁路的精準性等。用三維有限元分析程序對有限元進行計算，在發電機定子線圈中產生的磁鏈是有效磁鏈。計算轉子中的磁鏈以及到達定子定子中的磁鏈有助于發電機的設計。

2.1 定子

2.1.1 將定子的尺寸增厚。結合設備的尺寸規模，為了提升低速狀態中的電勢，將其疊片的厚度變多，通過相關的公式我們得知，提升該尺寸，就等同于提升了繞組的長度。確保在較低的速率之中能夠具有優秀的電壓指數。

2.1.2 完善了繞組的數量，將其線路的尺寸變大。其使用的是雙層的，把定子繞組匝數由原來的10匝增加到13匝或者14匝后，當速率不高的時候，繞組會感知到非常多的電壓。然而因為匝數變多了。此時其內阻抗也變多了，進而設備的耗損就變多了。此時的電流變小了。而且會導致設備的槽滿率增加。為了降低這種不利現象，又有必要減小定子繞組的線徑，從而可能使損耗進一步增大。由于電機的損耗主要影響電機的高速性能，降低電機高速運行時的效率，所以應通過Rmxprt分析電機損耗和槽滿率的情況。

2.1.3 完善槽型。經由變更槽型能夠達到完善設備功效的特征。設備的槽寬和齒寬的比例，由允許的電樞齒磁通密度Bts和取用的氣隙磁通密度Bδ決定為近于相等。

2.2 轉子勵磁繞組

結合電機低速運作時的規定，和其繞組的具體特征，要積極地對其繞組進行完善：汽車發電機由額定勵磁電流IfN以及爪形磁極尺寸，選取勵磁繞組每極匝數Wf以及線規。發電機額定勵磁電壓UfN=14V。可以從靜磁場分析可知在轉子爪極的軛部的磁感應強度較大，爪極部分磁飽和程度也應降低。對轉子的大小開展如上的設置，進而獲取減弱飽和性的特征。關鍵是經有如下的一些改動，第一，將軛部的尺寸變長。第二使得其前飯的厚度變多。第三，增加爪極前端寬度使爪極的軛部飽和部分磁場強度減小。

2.3 關于設計方案

上述的完善措施可以顯著地提升設備的低速特征，不過它的高速特征也要得以確保。

3 結束語

3.1 經由等效電路和電磁模式的有機融合，能夠完善電機的一些設計要素，確保可以降低速率，同時還能夠提升設備的低速規定。確保設備在較低的速率之中還是可以具有優秀的輸出電壓。

3.2 經由多項方案的融匯，確保了設備的設計等非常的靈便。而且保證了在較低的速率之下，設備的穩定性非常合理。

參考文獻

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