基于气隙磁场谐波分析的汽车发电机爪极优化选择

结合汽车发电机的电磁场模型及由其特殊的转子结构所组成的汽车发电机系统,引用基本的电磁场理论和气隙磁场谐波理论,推导了汽车发电机中气隙磁场波形畸变的重要影响及其规律.利用Maxwell 3D软件建立三维有限元电磁场分析模型,得出基本的电磁场分布场图,着重求导了基于傅里叶分解的气隙磁场的谐波分析,并在此基础上通过比较分析不同爪极斜角结构时谐波成分的组成与大小,对发电机转子的爪极尺寸进行优化,提高了汽车发电机的输出效率等性能,并实验验证了理论分析结果的正确性.     

基于力学及电学性能的汽车发电机转子爪极尺寸优化选择

将汽车发电机转子梯形爪极等效为悬臂梁模型,应用基本的气隙磁场理论和材料力学理论,考虑转子爪极所受离心力及气隙磁场径向力,分析变化参数下梯形爪极的变形趋势及规律。利用Ansys软件建立三维有限元结构力学分析模型,得出基本的结构位移变形分布图。着重求导了主波磁场所产生的径向力及转子离心力,然后在此基础上分析比较不同爪极厚度轴向角β时爪极最大挠度的大小。利用Maxwell 3D软件建立三维有限元电磁场分析模型,比较不同β角时的电势波形及效率的变化。在尽可能减少爪极挠曲形变对汽车发电机气隙磁导的影响的同时,保证发电机良好的输出性能,从而对发电机转子的爪极尺寸进行优化设计。该设计与优化方法可为高性能汽车发电机爪极设计提供理论指导。     

汽车发电机变化气隙磁导模型的建立

推导了汽车发电机中气隙磁导的计算模型。考虑汽车发电机高速运行中承受旋转离心力和电磁激振力而导致转子爪极形变,建立了汽车发电机的变化气隙磁导模型。建立汽车发电机的Maxwell 3D计算模型,得出汽车发电机额定转速下的爪极形变前后的磁场分布和气隙比磁导基波分布,并对其气隙磁密的各次谐波进行了分析比较,证明了建立变化气隙磁导模型的合理性,为汽车发电机中气隙磁场分析和振动噪声分析进行精确的设计计算提供指导意义。