永磁汽車起動機的設(shè)計特點
胡廣振 (鞍山鋼鐵學(xué)院114002)
齊慧彬 陳義成 （沈陽工業(yè)大學(xué)）
1引 言
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對汽車起動機提出了體積小、重量輕、功率大的要求，推動了永磁起動機發(fā)展。利用永磁材料作磁極，代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車起動中的磁場繞組和磁極鐵心制成永磁起動機，節(jié)省了銅和鐵；永磁體的體積較原來磁極所占位置小，減小了徑向尺寸；同樣的輸出特性，體積和重量可減少百分之30以上；或者同樣的體積和重量時，輸出功率可提高百分之50左右；比功率（功率／重量）提高了百分之30～50；在同樣溫升的條件下允許的輸出功率較大，效率亦提高。因沒有磁場繞組，電感量減少，可改善換向性能，防止由換向火花產(chǎn)生的高頻干擾。
目前，國內(nèi)起動機制造廠在設(shè)計起動機時，大都沿用普通直流電動機的電磁設(shè)計程序，這不僅不能體現(xiàn)汽車起動的技術(shù)要求和工作特點，而且造成一些重要參數(shù)取值不當(dāng)，計算結(jié)果很不準(zhǔn)確。對于永磁起動機，有些工廠在試制時，不僅無完整的理論，也無經(jīng)驗，一般是照搬仿制。當(dāng)國產(chǎn)材料達不到進口電機材料要求時，會產(chǎn)生一系列的困難。本文在幾神永磁汽車起動機研制的基礎(chǔ)上，對其設(shè)計方法進行了探討。
2汽車起動機的工作特點
汽車起動機是在汽車起動瞬間，僅僅工作幾秒至十幾秒的短時工作電機。在部標(biāo)jb2741-80中明確規(guī)定了起動機的定額為短時定額制，不超過0. 2min (12s)，其主要作用是起動汽車發(fā)動機在工作過程中要克服發(fā)動機的阻力矩，并達到一定的轉(zhuǎn)速，以滿足發(fā)動機的點火要求。除此之外，還要能在惡劣環(huán)境下運行，保證較高的使用次數(shù)。做到體積小、重量輕，適合汽車的發(fā)展需要。為此，在電磁設(shè)計中要準(zhǔn)確計算出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率隨電流變化的起動特性曲線。特別是起動機轉(zhuǎn)矩和發(fā)動機點火時的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩尤為重要。
3 起動機電壓的選取
連續(xù)工作制直流電動機的電磁設(shè)計是以恒定電源電壓為前提的，一般不考慮電源與電動機間連接導(dǎo)線的電壓降。汽車起動機以蓄電池供電，在起動時輸出低電壓大電流，隨著輸出電流的變化，加在起動機兩端的電壓也在變化，從制動到空載，起動機兩端的電壓可相差1倍以上。因此，設(shè)計汽車起動機應(yīng)以給定電源的伏安特性為依據(jù)，充分考慮蓄電池的內(nèi)阻和線路壓降，排除一切間接計算伏安特性的方法。
當(dāng)起動機額定數(shù)據(jù)的檢查以足夠容量昀直流發(fā)電機組為電源供電時，施加到起動機上的端電壓應(yīng)符合下列伏安特性計算公式。
4 制動電流與額定電流的計算
永磁起動機的等效電路如圖1所示。
忽略電磁開關(guān)的影響時，可列寫起動過程的動態(tài)方程為：
求解式(2)與(3)可得起動機的工作特性，但式(2)與(3)和氣隙磁通甌有關(guān)，而馥又與電樞電流有關(guān)，故是一非線性方程組，根據(jù)起動機的工作特點可采用近似方法求解，即把整個起動過程看作是由不同的轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)態(tài)情況構(gòu)成的。由此，電流為：
由式(1)求得。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，起動機的****功率定義為額定功率，由等效電路可推得：
5氣隙磁通與性能計算
永磁起動機的磁場是永磁體提供的，氣隙磁通的大小與起動機的工作特性密切相關(guān)。永磁體向外磁路提供的磁勢不僅與本身的技術(shù)參數(shù)有關(guān)，而且與外磁導(dǎo)和電樞反應(yīng)磁勢有關(guān)。普通串激式起動機在制動時是高度飽和的，氣隙磁通受電樞 |
