农用车用带张紧轮的外转子永磁发电机的设计

1、年第期中闲农机化总第期农用车用带张紧轮的外转子永磁发电机的设计王爱传史立伟，马清芝（日照五征电动车有限公司，山东日照，；山东理大学，山东淄博，；山东唐骏欧铃汽车制造有限公司，山东淄博，）摘要：分析农用车用电设施的使用频度系数并利用该系数计算了某装备起动机的农用车发电机的设计输出功率，总结了发电机永磁材料选用原则并选用高性能铁氧体永磁材料设计了带皮带张紧轮的外转子永磁发电机。实验数据表明，发电机工作在额定转速时能输出额定功率。关键词：张紧轮；铁氧体；发电机；农用车中图分类号：；￥文献标识码：王爱传，史立伟，马清芝农用车用带张紧轮的外转子永磁发电机的设计【中国农机化，（）：，【】面，（）：引言农用

2、车因其价格便宜、易于操作、费用低廉、经济实为留出的设计余量，岗此设计输出功率为的发电机。表车辆用电设旋的使用频度系数表用等特点，深受广大农民欢迎。目前国内农用车所用的皮带张紧轮与发电用的飞轮式发电机是各自独立地安装在三轮农用车机架和发动机飞轮上既占据了大量空间又增加了重量和成本。由于发动机飞轮转速低，飞轮式发电机的输出功率也在以下，不能给蓄电池供电，这使得农用三轮车起动困难，年老体弱更是望而生畏。因此，十分有必要设计既可以给蓄电池充电以装备起动机，又可以张紧传动皮带轮的永磁发电机。额定参数的确定额定功率的确定农用车发电机为农用车车灯、喇叭、转向灯等用电设备提供交流电，为了计算其额定功率，首先要

3、分析各电器的使用频度系数。随着季节和环境的不同，各种电器的使用机会也不同，即使用频度系数不同。在此用肌扎机分别表示电器不考虑季节因素、夏季及冬季种情况下的使用频度系数。电器的使用频度系数、地、如可以通过长期的道路行驶统计获得，在这里估算农用车用电设施的使用频度系数见表。根据表的用电设施需用电流计算用电总功率收稿日期：年月日修回日期：年月日额定转速的确定发电机额定转速的确定，必须从发电机在整个转速范围内的利用程度和效率，以及最经常工作的转速来综合考虑。我国农用车所使用的柴油机怠速一般在，最高转速左右，额定转速基金项目：山东省自然科学基舍项目（；）王爱传。男，年生，山东日照人，日照五征电动车有限公

4、司高级工程师；研究方向为车用电机技术。史立伟，男，年生，山东莒南人，硕士，山东理工大学讲师；研究方向为车用电机技术。马清芝，男，年生，山东淄博人，山东唐骏欧铃汽车制造有限公司工程师；研究方向为汽车电子技术。万方数据第期王爱传等：农用车用带张紧轮的外转子永磁发电机的设计左右。本课题设计的柴油机皮带轮直径与发电机张紧轮直径比为：，冈此发电机的转速范同为，额定转速为。永磁材料的选择选用永磁材料应遵循以卜原则：）选用的永磁材料能够产生足够大的气隙磁场达到发电机的性能指标。）在规定的环境条件、工作温度和使用条件下保证磁性能稳定主要指发电机运行过程中产生最大去磁磁势的影响和磁钢温度的稳定性。）有良好的机械

5、性能，以方便加工和装配。经济性要好，价格便宜。常用的永磁材料有种：铝镍钴永磁材料、铁氧体永磁材料、稀土永磁材料。永磁材料的主要性能由以下四个参数来表达：剩余磁感应强度曰，；磁感应强度矫顽力发电机中应用的永磁体最大磁能积越大越好。因为在获得相同磁场能量的条件下最大磁能积越大所用永磁材料就越省。常用永磁材料的退磁曲线如同所示。由图可知，钕铁硼永磁材料的磁性能最好，铁氧体永磁材料的磁性能次之。由于钕是稀土元素，价格稍高，钕铁硼永磁材料和铁氧体永磁材料的性价比相差不是很大。彳少）扣】一一。面一一厂一】图常用永磁材料的退磁曲线永磁材料在高温下容易发生退磁现象，该温度称为居里温度。铁氧体永磁材料的居里温度

6、高达。】，强度，磁感应强度矫顽力。，转子永磁材料尺寸的确定利用短路三角形法可计算出永磁材料的体积【：曼旦缫乓×甜万方数据式中：永磁材料的体积：、发电机功率因数印时的视在功率；巩广漏磁系数；厂一磁势系数；。纵轴电枢反应折算系数：后厂波形系数；后短路电流倍数：卜频率：广空载时磁感应强度；日厂短路磁场强度。本设计为片长×宽×厚××的圆弧型根据电磁学原理公式，计算出发电机电楸绕组匝数日：。电楸绕组的绕组系数；昂一发电机空载时的电动势：通过定子绕组的有效磁通量。本设计电枢绕组的总匝数为匝其嵌线图如图图定子绕组嵌线图设计的农用车用带张紧轮的外转子发电机包括

7、电定子支架和农用车之间用螺栓固定用于调整皮磁钢。定子绕组匝数的计算见；磁能积田邡和最大磁能积旧一；居里温度。式中：一发电机电枢绕组匝数：所示。发电机的结构子稳压器，张紧支架，轴，轴套，由定子铁芯、线圈、绝缘垫片构成的定子总成，由转子外壳铁芯、磁钢、磁钢固定块等构成的转子总成等部件。结构示意图如图所示电机照片如图所示。带张紧力。定子铁心通过轴用螺栓固定在支架上，其槽内为绝缘垫片和定子绕组。转子与轴之间装有两个轴承，靠两个轴承把转子外壳固定在定子外侧。把离心式转子外壳和张紧轮设计为一整体。磁钢及磁钢固定块通过螺钉固定在转子外壳上。当转子转动时，磁钢因离心力的作用紧贴转子内壁不会发生开裂，提高了发电

8、机可靠性。定子的电枢绕组在转子内侧，当转远远高于普通钕铁硼永磁材料的。，所以。本设计采用铁氧体永磁材料铁氧体，其剩磁感应最大磁能积（眦。主要参数设计中同农机化年子转动时，磁场旋转电枢绕组产生电动势。张紧轮式发电机结构简单，性能可靠，占据空间小，使用安装方便。表发电机输出电压实验结果（带电子稳压器）从表中看出，当发电机转速在额定转速、负载功率由变化到时，输出电压都达到了的充电电压。该性能指标达到了设计要求，并优于中华人民共和国机械行业标准。图带张紧轮的外转子永磁发电机零件爆炸图轴套转子外壳轴承磁钢固定螺丝定子磁钢同定块磁钢防尘盖支架结论）通过分析农用车用电设施的使用频度系数，计算出装备起动机的农

9、用车发电机设计输出功率应在以上。）把皮带张紧轮与发电机的外转子设计为一体体积小、重量轻、成本低。转子转动时，磁钢因离心力的作用紧贴转子内壁，不会发生开裂，提高了发电机可靠性。）发电机工作在额定转速并输额定功率时其输出电压在以上，稳压性能较好，能有效地给蓄电池充电。参考文献【】刘瑞军拖拉机用飞轮转子式永磁发电机的研制农机化图带张紧轮的外转子永磁发电机照片研究，（）：性能试验永磁发电装置采用极无极靴星形转子式单相永磁同步发电机，发电机额定电压。额定功率，额定转速。【罗育长汽车交流发电机与电量平衡分析汽车电器，（）：【】唐任远现代永磁电机理论与设计，：机械工业出版社：【】，在负载功率分别为、的条件下

10、，对研制的带张紧轮的永磁发电机进行性能试验试验结果见表。由于发动机转速不定，所以要求发电机在变转速变负载的工况下能输出电压稳定的直流电。电子稳压器就是通过对发电机整流、削波来保证输出电压稳定的直流电的装置。】：，：【】张学义车辆用钕铁硼永磁发电装置的电子稳压研究【】农业机械学报【】中华人民共和国机械行业标准拖拉机用永磁交流发电机【】，（百，；，）：；万方数据农用车用带张紧轮的外转子永磁发电机的设计作者：作者单位：王爱传， 史立伟， 马清芝， WANG Ai-chuan， SHI Li-wei， MA Qing-zhi王爱传,WANG Ai-chuan(日照五征电动车有限公司,山东,日照,276

11、800)， 史立伟,SHI Li-wei(山东理工大学,山东,淄博,200591)， 马清芝,MA Qing-zhi(山东唐骏欧铃汽车制造有限公司,山东,淄博,255100)中国农机化CHINESE AGRICULTURAL MECHANIZATION2011(1)刊名：英文刊名：年，卷(期)：参考文献(6条)1.刘瑞军 拖拉机用飞轮转子式永磁发电机的研制期刊论文-农机化研究 2008(9)2.罗育长 汽车交流发电机与电量平衡分析 1998(03)3.唐任远 现代永磁电机理论与设计 19974.Jacek F.Gieras;Mitchell Wing Permanent Magnet Moto

12、r Technology 20025.张学义 车辆用钕铁硼永磁发电装置的电子稳压研究期刊论文-农业机械学报 2005(1)6.JB/T9844-1999拖拉机用永磁交流发电机 1999本文读者也读过(10条)1. 冯智海.窦满锋.Feng Zhihai.Dou Manfeng 磁场软件在稀土永磁电机设计中的应用期刊论文-电机技术2006(2)2. 王强 风力发电专用的低转速稀土永磁发电机的性能实验期刊论文-农村牧区机械化2006(4)3. 李书伟.陈秀梧.汤沛.LI Shu-wei.CHEN Xiu-wu.TANG Pei 半挂车牵引座鞍体的疲劳寿命分析期刊论文-中国农机化2011(1)4. 王世锋 风力发电机风轮与发电机匹配的研究期刊论文-农村牧区机械化2007(1)5. 田力 浅谈皮带张紧轮提质研发成效期刊论文-机电信息2011(15)6. 殷建国.甄久军.YIN Jian-guo.ZHEN Jiu-jun 小口径PVC管扩口模具设计期刊论文-中国农机化2011(1)7. 杜钦君.张学义.Du Qinjun.Zhang Xueyi 永磁发电装置的结构设计及电磁计算期刊论文-拖拉机与农用运输车2005(2)8. 王铁庆.杨福增.WANG Tie-qing.YANG Fu-zeng 机械设计教学中的"学有所用"与&qu