文档介绍：天津大学
硕士学位论文
内燃机用自由活塞永磁直流直线发电机分析
姓名:周华
申请学位级别:硕士
专业:电气工程
指导教师:陈益广
2011-12
中文摘要关键词:永磁直线发电机;自由活塞;单磁极;三维有限元;齿槽定位力将自由活塞式发动机与永磁直线发电机构成的发电系统应用于串联式混合动力汽车驱动系统中,能够克服曲轴连杆式发动机与旋转发电机所构成发电系统提出了一种新结构的自由活塞永磁直流直线发电机。电机为圆筒形,粘贴在配合,从静子上看动子只有一个磁极,静子上只有一组串联绕组,当永磁体动子对齿槽定位力产生的原因进行了分析,通过将动子左右两侧所受的齿槽定位的许多不足,降低有害气体排放,提高燃料利用率。动子支架上的永磁体由内向外沿径向充磁,通过内静子铁心与动子支架间的穿插朝一个方向运动时,电动势方向不变,可看作直流永磁直线发电机。该电机沿轴向不对称故需进行三维建模,通过对模型进行三维有限元分析计算,确定其基本尺寸,进而得出电机的电动势、电磁推力、电感等参数或曲线,并根据目标参数不断进行优化。本电机属于半闭合磁路结构,由线圈产生的电枢反应磁动势与永磁体产生的永磁磁动势会相互影响造成磁路饱和,所以需要在磁路中设置磁路调整环以改善磁通饱和情况。力分离,再进行傅里叶分解并依据分解结果来优化动子长度,有效地降低了齿槽定位力,负载时的电机推力波动明显减少。同时,总结出了此种单磁极半闭合磁路结构的永磁直流直线电机齿槽定位力最小的规律。
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第一章绪论课题背景与选题意义下,新能源汽车不断推出,其中热点之一就是电动汽车。对比以汽油为动力的传统汽车,通过电力来驱动的电动汽车是十分清洁的,而且它的噪声污染也要小得多。由于利用电力这一可再生资源作为电动车的驱动剂,而铂等贵金属储量和产量都较少,天然气等燃料还需要“重整”等技术的完使用。混合动力汽车不仅具有低油耗、低排放等优点,而且续驶里程不受限制,联式、串联式和混联式是根据驱动系统的配置和组合方式不同对混合动力汽车进电动机还可被当作发电机使用,所以又称电动一发电机系统。图为典型的并据调查,当今汽车的保有量已突破亿大关,每年约有诙肿笥业挠泻气体被排入大气层,占大气环境污染总量的一半以上,对空气质量造成了很大的影响,直接危害人体健康。而且,地球石油资源有限,价格居高不下,研发节能、高效、环保的新型发动机及其交通工具已关系到人类可持续发展问题。在此背景力,对于节能减排也具有很重要的意义。夜间电能富余,可对电动汽车充电,既有利于电网负荷的均衡,又能提高电力系统的整体效率,减少能源浪费。电动汽车包括纯电池电动汽车⑷剂系绯氐缍突旌动力电动汽车D壳俺涤枚Φ绯厥侵圃嫉缍捣⒄沟闹饕R蛩兀比功率、比能量、循环使用寿命低但成本高【5缍档男阅苡傻绯匦阅芫定:电动汽车的加速性能及最高车速取决于电池的功率密度;电动汽车的一次充电续驶里程又取决于电池的能量密度。当前可以作为电动汽车蓄电池的原料有很多类,如镍镉、铅酸、镍氢、镭离子、钠硫和燃料电池等。氢氧燃料电池可以实现零排放,无污染。除氢外,烃类缂淄、甲醇、乙醇、天然气等也可用作燃料【浚⒘糠岣磺夷芰啃矢撸捎谌剂系绯氐牡缂ǚ从π栌霉蠼鹗糇鞔呋善和控制成本问题。因此,燃料电池作为电动汽车的动力电源目前还很难大范围其融合了传统汽车和电动汽车的优点,是最有希望替代传统汽车的方案之一。并行的三种形式的分类。并联式混合动力汽车有内燃机及电动机撞煌亩源,内燃机和电动机通过机械能的叠加来驱动汽车,这撞煌亩υ茨芄幌互独立的向汽车传动系提供扭矩,重载时可以共同驱动,轻载时又可单独驱动【。联式混合动力汽车,峁乖硗迹私
—————同的,动力系统是通过转矩来进行耦合叠加的。构也被称作单轴布置动力系统。在此并联单轴布置中发动机和电动机的转速是相串联式混合动力汽车驱动系统如图所示,发动机、发电机和电动机这三部分最为主要,由它们串联构成整个系统。发动机直接带动发电机发电,发电机输出电能通过控制器输送到电池等储能装置或电动机控制器,电动机通过传动机构驱动车轮。此时,蓄电池或超级电容器等储能装置作为原动机与电动机之间的能量中转装置。由于发动机与车轮之间没有直接的机械连接,发动机能够在最佳工况点附近稳定运转,使得整个驱动系统排放较低。城市中车辆较多、交通情况较差,频繁启停、加速、低速运行等情况很常见,而串联式混合动力汽车特别适合上述情况。但是,目前串联式混合动力汽车仍然大多采用传统的曲轴连杆式内燃发动机系统。第一章绪论图并联式混合动力汽车结构图J交旌隙ζ到峁主减速动力传输方向器
较大的活塞摩擦损耗;②曲轴连杆间的机械摩擦损耗;③发动机活塞上下止点固④不论输出功率大小,发动机上的所有气缸不得不同时工作,造成空载或轻载时随着控