学海网

基于Ansoft的电励磁爪极发电机磁场分析与径向电磁力计算，说明书共78页。
摘要
现代社会随着汽车上各种电力负载的不断增长以及人们对汽车智能化、舒适性所提出来的越来越高要求,汽车的综合性能就显得至关重要。由于爪极式发电机具有重量轻、体积小等特点,因此通过其与蓄电池并联而被广泛应用于汽车电源供电系统,但是也正是由于此电机转子釆用爪极这种特殊结构,同时伴随着电机材料、结构、生产工艺等方面存在的诸多问题,目前限制爪极发电机发展的地方主要有:漏磁大,输出效率较低、中低转速下电磁噪声较大。因此对爪极发电机内部电磁场进行合理分析,同时采用理论计算与有限元相结合的方法求解电机气隙中径向电磁力,并对造成本课题中电机电磁噪声的36阶次径向电磁力迸行了具体计算,本课题研究对提高爪极发电机综合性能提供一定的理论参考。
本文采用三维有限元分析软件Ansoft通过前处理、模型仿真、后处理等操作,对某型号爪极发电机三维静态场和瞬态场进行电磁建模,通过有限元计算方法对电机内部磁场进行了细致的研究与分析,并重点分析了该电机额定转速下空载与负载情况下的内部磁场,考虑电枢反应对电机磁场作用,同时研究了定子高度,气隙长度,爪极尖部厚度与宽度和爪极根部厚度和宽度等结构参数对爪极式发电机输出性能的影响规律,为爪极电机性能提高提供理论参考。
最后,通过磁势乘磁导法计算了公司某型号爪极式发电机3000rpm下气隙中径向电磁力波幅值,重点求解了 36阶力波,此阶力波是爪极产生同步电机电磁噪声的主要因素;并采用时步有限元法对该径向电磁力波进行了求解,理论计算的准确性得到验证,噪声实验结果也证明了此计算方法的可靠性。
关键词:爪极发电机;电磁场;Maxwell 3D;径向力波

第一章绪论
1.1研究背景及其意义
现代社会,人们对汽车舒适性、环境保护和生命保障性等要求不断提高伴随着汽车上各种电子控制装置和电力负荷的不断增长,汽车上的使用电量也在不断增加,因此,人们对汽车的综合性能要求也就更高⑴。伴随着汽车产业的快速发展,仅仅功率大体积小已经不能满足现代汽车发电机的发展需求,与此同时对电机的噪声(包括电磁噪声)及安全和可靠性也提出来了更高的要求。
由于爪极发电机具有重量轻、体积小等特点,因此通过其与蓄电池并联而被广泛应用于汽车电源供电系统,但是也正是因为爪极电机的这种特殊结构,伴随着电机的材料、.结构、生产工艺等方面存在的诸多问题,目前爪极发电机存在输出效率低、中低转速下电磁噪声大等发展局限点[2]。应用三维有限元计算方法,并且合理分析电磁场在爪极发电机内部特点,且通过理论计算与有限元相结合的方法计算出影响电机电磁噪声的电机气隙中径向电磁力从而降低优化电机某些转速下电磁噪声就显得尤为重要[1]0汽车上装有一个普通的蓄电池,但由于蓄电池存储电能的能力是比较有限的。汽车上使用发电机,其目主要是给蓄电池补充电能并给汽车上除起动机以外其他用电设备供电。整个汽车电源系统电力供应的核心为发电机,电力充足时发电机在不仅给汽车上负载供电,而且要给汽车上的蓄电池充电[3]。因此爪极发电机无疑是汽车上供电系统的一个重要组成部分,其系能的提高与改善对汽车工业的飞速发展也起着至关重要的作用。
.......