学位论文-—一体化起动机发电机

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机电一体化毕业论文范文 (3)

机电一体化毕业论文范文 (3)

机电一体化毕业论文范文引言机电一体化是近年来发展迅速的跨学科综合领域,它将机械工程和电气工程相结合,通过机械设备与电气系统的协同作用,实现了生产自动化和智能化。

本文将就机电一体化技术在制造业中的应用进行探讨,并分析其对企业效益、产品质量和竞争力的影响。

1. 机电一体化技术的发展与应用1.1 机电一体化技术的概念与特点机电一体化技术是指将机械和电气两大学科的理论与方法相结合,通过设计和开发集机械结构、传感器、执行器和控制系统为一体的综合性产品或设备。

其特点是能够实现物理力转换与信息传递的一体化,从而提高机械设备的自动化程度和智能化水平。

1.2 机电一体化技术在制造业中的应用机电一体化技术在制造业中的应用广泛,涉及到机械设备、自动化生产线、工业机器人等领域。

例如,在汽车制造业中,机电一体化技术可以实现汽车生产线的自动化和智能化,提高生产效率和产品质量;在工业机器人领域,机电一体化技术可以实现机器人的精确控制和协作操作,提高生产线的灵活性和适应性。

2. 机电一体化对企业效益的影响2.1 提高生产效率机电一体化技术能够实现机械设备的自动化控制和智能化操作,从而提高生产线的生产效率。

通过引入自动化设备和智能控制系统,可以减少人力投入,降低生产成本,提高生产效率和产能。

2.2 降低故障率机电一体化技术能够实时监测机械设备的工作状态和运行参数,通过智能控制算法进行故障预测和诊断,及时进行维修和保养,有效降低故障率和停机时间,提高设备的可靠性和稳定性。

2.3 提高产品质量机电一体化技术通过精确控制和协同作用,可以提高产品的生产精度和一致性。

通过自动化设备和智能控制系统的应用,可以有效控制生产过程中的各个环节,避免人为误操作和生产差错,提高产品质量和合格率。

3. 机电一体化对产品竞争力的影响3.1 提高产品创新能力机电一体化技术的应用可以提高企业的产品设计和开发能力,开发出更加智能化、功能更强大的产品。

通过机械与电气的有机结合,可以实现产品功能的拓展和创新,提高产品的市场竞争力。

学位论文-—一体化起动机发电机

学位论文-—一体化起动机发电机

摘要随着电动汽车的发展,采用一体化起动机/发电机(ISG)是降低汽车燃油消耗和尾气排放的关键技术。

介绍了ISG系统结构组成、工作原理,基于对国内外车用ISG系统发展现状的分析,分析了世界各个国家汽车起动/发电研究和开发情况及其发展趋势。

车用起动机和发电机是两个独立的电器设备,用于起动和发电,起动/发电一体化是将起动与发电功能集于一体,具有在蓄电池低电流下起动转矩大,在发动机转速范围内,发电机功率大,效率高,体积小,适于安装等优点。

本文通过对启动/发电系统的结构原理进行分析,实现启动发电的双功能。

关键字:电动汽车;启动发电一体化;AbstractWith the electric vehicle development, use of integrated starter/generator (ISG) is to reduce fuel consumption and exhaust emissions of key technologies. Describes the structure and composition, ISG system works, based on the current development of automotive ISG system analysis, analysis of the world's Nations auto starting/power research and development of the situation and development trends. Automotive starter motor and generators are two separate electrical equipment, for starting and power generation, starting/power generation integration is starting and power generation feature set, with the battery low current starting torque, engine speed range, generator power, high efficiency, small size, suitable for installation, etc. Keywords: electric cars;start generating integrated;目录第一章绪论 (4)1.1引言 (4)1.2研究的背景及目的 (4)1.3ISG技术发展现状及研究方案 (4)1.4ISG系统作用、性能要求和意义 (6)1. 5 ISG的功能 (6)第二章启动发电机结构方案设计 (8)2.1引言 (8)2.2启动发电机结构方案设计 (8)2.2.1 启动-发电机的基本方案 (8)2.2.2 对一体化启动-发电机系统的独特要求 (11)2.2.3启动发电机的结构设计 (12)第三章ISG发展趋势 (19)3.1引言 (19)3.2ISG及其相关技术发展状况 (19)3.2.1 ISG技术的发展 (19)3.2.2 国外ISG技术发展现状 (20)3.2.3 国内ISG技术发展现状 (21)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)第一章绪论1.1 引言本章将首先介绍起动/发电一体化系统的发展背景及研究现状,并在此基础上提出本课题的研究意义和方案选择的理由。

机电一体化毕业论文

机电一体化毕业论文

机电一体化毕业论文摘要机电一体化是指将机械和电子技术有机结合,实现系统的自动化和智能化控制。

本论文通过对机电一体化的研究,分析了其在工业领域的应用现状和发展趋势。

通过对机电一体化系统的结构和原理进行深入探讨,提出了一种基于机电一体化的新型自动化控制系统,并通过实验验证了其有效性。

本论文的研究成果对于推动我国制造业的转型升级具有重要意义。

引言随着科学技术的不断进步和社会经济的快速发展,机电一体化作为一种新型的集成技术,在各个领域引起了广泛关注。

机电一体化系统具有高效性、灵活性和精确性的优势,能够帮助企业实现生产自动化和智能化控制,提高生产效率和产品质量。

因此,机电一体化的研究和应用具有重要意义。

本论文旨在通过对机电一体化的深入研究,探索其在工业领域的应用和发展趋势,为我国制造业的转型升级提供有力支持。

机电一体化的概述机电一体化是将机械和电子技术进行有机结合,形成一种新型的集成技术。

机电一体化系统主要包括机械部分和电子部分两个方面,通过电子控制模块实现对机械部分的控制和监测。

机电一体化系统具有以下优点:一是能够实现系统的高效性和灵活性,提高工作效率和生产能力;二是能够实现系统的智能化控制,提高生产过程的精确性和稳定性;三是能够减少工作人员的劳动强度,提高工作环境的安全性。

机电一体化系统的结构和原理机电一体化系统一般包括机械部分、电子控制模块和传感器三个组成部分。

机械部分主要负责执行相应的动作,电子控制模块用来控制机械部分的运行和监测,传感器用来感知系统的运行状态和环境变量。

机电一体化系统的工作原理主要包括信号采集、信息处理和执行控制三个过程,其中信号采集是通过传感器实现对系统的感知和监测,信息处理是通过电子控制模块对信号进行处理和分析,执行控制是通过电子控制模块对机械部分进行控制和调节。

机电一体化在工业领域的应用现状机电一体化技术在工业领域有着广泛的应用。

一方面,在制造业中,机电一体化系统能够帮助企业实现生产自动化和智能化控制,提高生产效率和产品质量,降低生产成本。

启动机毕业论文

启动机毕业论文

目录摘要 (3)关键词 (3)引言 (4)1、启动机结构简介 (4)启动系统的组成与作用 (4)启动系统的电路图与工作原理 (4)启动机的结构组成与结构图 (4)启动机的分类 (6)常见类型启动机的工作原理与原理图及其分析 (6)二、启动机主要部件的维护与检修 (9)(一)电枢的维护与检修 (9)(二)磁场绕组的维护与检修 (9)(三)电刷与电刷架的维护与检修 (10)(四)单向离合器的维护与检修 (10)(五)电磁开关的维护与检修 (10)(六)轴承的检修以及铜套的维护与检修 (11)三、启动机常见故障原因分析及排除方法 (11)(一)起动机不转的故障诊断与排除 (11)(二)起动机起动无力的故障诊断与排除 (11)起动机空转的故障诊断与排除 (11)(三)驱动齿轮与飞轮齿圈啮合异响的故障诊断与排除 (12)起动机电磁开关异响的故障诊断与排除 (12)四、启动机使用中常见注意事项及保养 (12)五、启动系统与启动机常见故障典型案例 (12)六、结论 (13)致谢 (13)参考文献 (14)摘要:本文以汽车启动机为中心,将此文共分为五大部分。

首先概括性地描述了汽车启动系统的组成、工作过程以及原理,紧接着启动机作为汽车启动系统的重要组成部分,详细且全面地介绍启动机的结构组成、所起作用、主要类型以及常见几种启动机的原理图,并以原理图为契机,深刻地叙述了汽车启动机的工作过程与原理。

除此之外,随着汽车保有量的逐年攀升,汽车售后服务质量特别是维修技术还有待进一步加强,否则汽车服务市场难以满足消费者需求,因此此论文还从汽车维修的角度出发,详实地描述了启动机主要部件维护与检修的方法,启动机常见故障的检测步骤和排除方法,最后对于汽车在现实使用中启动机所出现的启动机典型故障案例以及不良反应进行详细分析并介绍诊断与排除方法!关键词:启动系统;启动机;原理;维护与检修;案例;AbstractThe car boot machine as the center, this article will be divided into five parts. First briefly describes the automobile starting system composition, working process and principle, then start the machine as the automobile starting system important constituent, detailed and comprehensive introduction to start the machine structure, the function, main types and some common starting machine schematic, and schematic diagram for chance, profoundly describes the car boot machine working process and principle. In addition, with the car quantity increased year by year, auto after sale service quality especially the repair technology to be further strengthened, otherwise the car service market to meet consumer demand, therefore this paper is from the car repair perspective, detailed description of the starting engine main parts maintenance and overhaul method, start the machine breakdown the detection step and exclusion method, finally to the car boot machine in the practical use the start machine typical failure cases and adverse reaction were analyzed and introduced the diagnosis and elimination methods!Key words:Starting system; starter; principle; maintenance and repair; case;汽车启动机结构性能与故障检修前言汽车启动系统是汽车发动机五大系统之一,而启动机则为启动系统中的重中之重。

双凸极起动发电机系统一体化设计与实现

双凸极起动发电机系统一体化设计与实现

绪论0.1航空起动/发电机系统国内外研究概况起动/发电机是利用电机的可逆原理,让机载的发电机兼作发动机的起动机,一台电机两种用途,减少了机载设备体积和重量,有效地提高了整个机载电气系统的可靠性。

因此,实现起动/发电双功能是先进飞机、机车、船舶等电气系统发展的一个重要发展方向[1]。

随着多电飞机和全电飞机的发展,电能将取代飞机上的液压、气压等二次能源,飞机的飞行控制系统、环境控制系统、发动机燃油/滑油系统、起动及刹车系统的电力作动化,使得飞机发电系统已成为最重要的生命保障系统。

近年来,由于功率电子和电驱动技术的提高,航空电气系统的稳定性、容错性和功率密度等性能期望得到进一步增强,用单一的交流电机构成集成化的起动/发电系统在航空应用中也越来越受重视[2]。

早期的飞机采用有刷直流起动发电机,其优点是起动性能好、控制简单,但其本身存在的一系列缺点使其应用与进一步发展受到了很大的限制:直流电机存在电刷和换向器,维护复杂,使用寿命短;直流电机功率等级低,而近期先进的战斗机发动机功率较大,而且对发动机起动性能要求也越来越高,所需起动转矩大[3]。

稀土永磁发电机采用起动/发电机技术的优点是:适宜大容量且发电效率高、功率密度大、结构可靠性好、适宜高速运行及起动和发电功能组合;该系统的主要缺点是:高温及振动环境适应性差,难以实现故障灭磁[4]。

在二十世纪80至90年代,麦迪逊的威斯康辛大学一直开展笼形感应起动/发电机的研究,验证了采用高频连接的绝缘感应起动/发电机的可行性。

功率电子学的应用使该系统更加先进,并消除了感应发电机应用于公共电网系统的很多问题。

将笼形感应电机应用于航空环境及宇航系统的优点及局限性还有待进一步研究及评估 [1]。

开关磁阻起动/发电机系统(SRS/G)作为集成化起动/发电机在国内外都已有相关研究,用于未来航空发动机具有可观的价值。

将开关磁阻起动/发电机用于航空系统的最初研究由S.R.MacMinn等报道,他们构建设计了一台集成化的起动/发电机系统,该电机作为电动机运行时,在恒定的转矩和功率模式下达到转速26000r/min、17马力;作为发电机运行时,在2:1的发动机运行速度范围内输出恒定功率。

一体化启动-发电机原理和技术

一体化启动-发电机原理和技术

一体化启动-发电机原理和技术由于常规发电机性能的限制,未来的42V车用电源不得不考虑采用新型的启动-发电机。

该启动-发电机除了具有更大的功率和更高的效率之外,还肩负着其它功能。

本文将对比各种不同类型的启动-发电机,阐述由西门子VDO汽车公司(位于德国维茨堡)研制的采用异步发电机的启动-发电机系统。

一、启动-发电机的基本方案启动-发电机由两部分组成:电机部分和电子控制单元(ECU)部分。

图1介绍了启动-发电机可能的方案概况。

出于价格原因,人们原则上力求尽可能简单的机械结构。

因为启动-发电机主要承担启动机和发电机的功能,所以可将电机直接布置到发动机的曲轴上,为此设计出了融入动力传动系的启动-发电机如果可以选择,人们情愿选择外部解决方式,利用这种解决方式,电机经过传动带或齿轮传动变速与动力传动系相连。

不过,一般这种传动大大限制了可传送的功率,而且还必须考虑机械传动时的其它损耗。

根据各汽车制造商的意见,外部启动-发电机与电源电压无关,一般只适用于传送较小的功率。

为此,西门子VDO汽车公司研发出这一一体化解决方式。

图2显示的是建立在12V基础之上的带有一个双离合器系统的一体化启动-发电机。

启动过程中,两个离合器处于分离状态;电机转子首先被单独加速;其惯量矩将帮助发动机和启动-发电机之间的离合器闭合(飞轮启动)。

过渡到42V电源电压可以显著提高启动-发电机的功率。

在这种情况下,可以放弃第二个离合器;直接启动发动机,既可以应用图3带有离合器的手动换挡变速机构,也可以应用带有变矩器的自动变速机构。

但原则上42V启动-发电机也可以采用双离合器系统。

西门子VDO公司追求的目标是,用启动-发电机提高电源供电能力。

出于这方面的缘故,采用42V制式的一体化启动-发电机具有这样的优先解决办法(图1中用粗线来强调)。

在多数情况下,采用第二个离合器的费用太高了,以至于生产厂商更偏爱直接启动的离合器闭合式解决办法。

在这种情况下,电机和整个系统大多要放在一起考虑,一方面要考虑冷启动时电源能够提供的电瓶功率,另一方面还要考虑提供足够高的发电机功率。

2023最新-机电一体化毕业论文优秀范文【最新3篇】

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机电一体化毕业论文优秀范文【最新3篇】大学生活要接近尾声了,毕业前都要通过最后的毕业论文,毕业论文是一种有准备、有计划、比较正规的、比较重要的检验学生学习成果的形式,那么什么样的毕业论文才是好的呢?书痴者文必工,艺痴者技必良,以下是漂亮的编辑为家人们收集整理的机电一体化毕业论文优秀范文【最新3篇】,仅供借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。

机电一体化毕业论文参考篇一建筑电气工程的原材料质量采购过程不透明俗话说,巧妇难为无米之炊。

再好的工程人员,如果没有合格的原材料,他也无法造出安全可靠的房子。

同理,原材料对于建筑电气工程安装来说,其意义深远,影响重大。

这不仅因为原材料的优劣决定了成果的合格与否,而且关系着使用人的生命财产安全。

在当前,原材料问题表现在采购过程、以次充好、质量不过关等问题上。

原材料的采购中存在的普遍的回扣现象,采购人员受高回扣利益的驱使,欺骗企业与一些不正规的厂商签订购买合同这就使大量的不合格产品用在工程上,影响了工程质量。

另一方面,现在市场上假冒伪劣产品很多,如果企业没有很好的区别,很有可能购买到不合格的产品。

这些都有可能对电气工程产生巨大的影响。

建筑电气施工过程粗制滥造,管理混乱建筑电气工程的最终成果是需要通过实际的操作才能完成,最终为使用者验收。

毋庸置疑,施工过程的管理秩序,人员的责任心和专业素养等因素都对最后结果起着重要作用。

而当前的建筑电气施工过程则存在着诸多的问题,具体来说,主要以下几方面的问题。

一是线路的设计和铺设上存在施工不严的现象。

施工过程中经常会遇到此问题,厚壁钢管对焊连接,会产生内部结瘤,使穿线缆时损坏绝缘层,薄壁钢管熔焊连接会产生烧穿,埋入混凝土中会渗入浆水,导致导管堵塞。

这些现象都是不允许发生的。

二是照明器具安装存在问题。

照明器具的型号、规模和安装都是需要专门设计的,然而很多时候工程师却没有重视这些问题。

从质量管理角度对建筑电气工程的对策分析电气施工人员应具有相应的责任心及工专业素养作为一名专业的电气技术人员,首先应该具有过硬的专业素养的责任心。

机电一体化专科毕业论文范文

机电一体化专科毕业论文范文

论文题目:机电一体化技术在智能制造中的应用摘要本文主要探讨了机电一体化技术在智能制造中的应用。

首先介绍了机电一体化技术和智能制造的基本概念和发展历程,阐述了机电一体化技术在智能制造中的应用研究背景和意义。

接着,分别论述了机电一体化技术和智能制造的当前研究状况及未来发展趋势。

然后,通过三个具体的应用案例——机器人、数控机床和自动化生产线在智能制造中的应用,详细分析了机电一体化技术的实际运用情况。

最后,对于机电一体化技术在未来智能制造中的发展前景进行了展望,并提出了提升其应用水平的相关建议。

总的来说,本文旨在展示机电一体化技术在推动智能制造发展中的重要作用及其广阔的应用前景。

关键词:机电一体化技术;智能制造;应用案例;前景展望;机器人;数控机床目录第1章绪论 (1)1.1 机电一体化技术概述 (1)1.2 智能制造概述 (1)1.3 机电一体化技术在智能制造中的应用研究背景和意义 (1)第2章机电一体化技术的研究现状与发展趋势 (2)2.1 机电一体化技术的发展历程 (2)2.2 机电一体化技术的主要特点 (2)2.3 机电一体化技术的研究现状 (2)2.4 机电一体化技术的发展趋势 (2)第3章智能制造的发展现状与关键技术 (3)3.1 智能制造的发展历程 (3)3.2 智能制造的主要特点 (3)3.3 智能制造的发展现状 (3)3.4 智能制造的关键技术 (3)第4章机电一体化技术在智能制造中的应用案例分析 (4)4.1 案例一:机器人在智能制造中的应用 (4)4.1.1 机器人概述 (4)4.1.2 机器人在智能制造中的应用分析 (4)4.2 案例二:数控机床在智能制造中的应用 (4)4.2.1 数控机床概述 (4)4.2.2 数控机床在智能制造中的应用分析 (4)4.3 案例三:自动化生产线在智能制造中的应用 (4)4.3.1 自动化生产线概述 (4)4.3.2 自动化生产线在智能制造中的应用分析 (4)第5章机电一体化技术在智能制造中的前景展望 (5)5.1 机电一体化技术对智能制造的影响 (5)5.2 机电一体化技术未来在智能制造中的发展趋势 (5)5.3 提升机电一体化技术在智能制造中应用水平的建议 (5)致谢 (6)第1章绪论1.1 机电一体化技术概述机电一体化技术是一种综合应用机械工程、电子技术、计算机技术以及控制理论等多种学科知识,以实现机械设备的智能化、高效化和精确化的技术。

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摘要随着电动汽车的发展,采用一体化起动机/发电机(ISG)是降低汽车燃油消耗和尾气排放的关键技术。

介绍了ISG系统结构组成、工作原理,基于对国内外车用ISG系统发展现状的分析,分析了世界各个国家汽车起动/发电研究和开发情况及其发展趋势。

车用起动机和发电机是两个独立的电器设备,用于起动和发电,起动/发电一体化是将起动与发电功能集于一体,具有在蓄电池低电流下起动转矩大,在发动机转速范围内,发电机功率大,效率高,体积小,适于安装等优点。

本文通过对启动/发电系统的结构原理进行分析,实现启动发电的双功能。

关键字:电动汽车;启动发电一体化;AbstractWith the electric vehicle development, use of integrated starter/generator (ISG) is to reduce fuel consumption and exhaust emissions of key technologies. Describes the structure and composition, ISG system works, based on the current development of automotive ISG system analysis, analysis of the world's Nations auto starting/power research and development of the situation and development trends. Automotive starter motor and generators are two separate electrical equipment, for starting and power generation, starting/power generation integration is starting and power generation feature set, with the battery low current starting torque, engine speed range, generator power, high efficiency, small size, suitable for installation, etc. Keywords: electric cars;start generating integrated;目录第一章绪论 (4)1.1引言 (4)1.2研究的背景及目的 (4)1.3ISG技术发展现状及研究方案 (4)1.4ISG系统作用、性能要求和意义 (6)1. 5 ISG的功能 (6)第二章启动发电机结构方案设计 (8)2.1引言 (8)2.2启动发电机结构方案设计 (8)2.2.1 启动-发电机的基本方案 (8)2.2.2 对一体化启动-发电机系统的独特要求 (11)2.2.3启动发电机的结构设计 (12)第三章ISG发展趋势 (19)3.1引言 (19)3.2ISG及其相关技术发展状况 (19)3.2.1 ISG技术的发展 (19)3.2.2 国外ISG技术发展现状 (20)3.2.3 国内ISG技术发展现状 (21)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)第一章绪论1.1 引言本章将首先介绍起动/发电一体化系统的发展背景及研究现状,并在此基础上提出本课题的研究意义和方案选择的理由。

1.2 研究的背景及目的起动/发电一体机(Integrated Starter Generator,简称ISG),也有称ISA (Integrated Starter Alternator),是用一个电机代替发动机上传统的起动机和发电机,具有起动和发电两种基本功能。

随着人们对汽车舒适性要求的提高,车上用电设备越来越多,需求的电功率超出1.5 kW,可达3kW甚至更高,采用42V电源系统也是汽车的发展方向。

传统发电机的电压、功率和效率都不能满足未来汽车的需求。

ISG技术将发动机的起动与发电功能有效组合,利用先进的电力电子技术、检测技术和现代控制技术,可以很方便地根据汽车在不同运行状态,实现快速起动、宽变速大容量发电、发动机助力、能量再生制动等功能。

国内外汽车公司开始竞相研制或采用ISG技术,提升自己汽车品牌的技术内涵,同时也顺应了环保和节能的趋势。

1.3 ISG技术发展现状及研究方案ISG技术将发动机的起动与发电功能有效组合,利用先进的电力电子技术、检测技术和现代控制技术,可以很方便地根据汽车在不同运行状态,实现快速起动、宽变速大容量发电、发动机助力、能量再生制动等功能。

国内外汽车公司开始竞相研制或采用ISG技术,提升自己汽车品牌的技术内涵,同时也顺应了环保和节能的趋势。

现在,已有几家公司开始量产ISG,德国零部件制造商大陆(Continental)公司下属的Tocher公司首先开发出了ISAD(Integrated Stater Alternator Damer)系统,并于1997年装机试验,大陆公司因此而获得1997年度工业革新奖,1999年在法兰克福国际展览会上,ISG作为汽车系统零部件首次亮相。

随后,博世、西门子、萨克斯和德尔福、法雷奥等公司也开发出这种系统。

其中,大陆和西门子公司选用的是异步电机,42V电源系统,采用直接传动方式,即把ISG安装在发动机和变速箱之间的曲轴上;博世公司选用的是永磁同步电机,14 V和42 V混合电源系统,也采用曲轴直接传动方式,工作效率在8%以上;萨克斯选用永磁同步电机,定子和定子支架直接安装在发动机曲轴凸缘上,转子则固定在飞轮上,发电效率高达80%~90%;法雷奥开发的ISG选用42V电源系统,采用皮带连接的间接传动方式,与传统车相比,可节省20%的燃料,在30%的停顿过程中实现“零”排放。

1999年,本田推出了应用了ISG技术的Insight第一代混合电动汽车。

该ISG 系统采用矩形波永磁电机,电源系统采用144V的蓄电池组,电机与发动机曲轴直接连接,可产生与发动机相位相反的转矩,降低振动,使运转更平稳。

国内包括中科院电工所、西北工业大学、南京航空航天大学及长安、东风、奇瑞等公司都在研究ISG技术,已有部分混合动力电动汽车样车应用了ISG技术。

ISG系统性能提高的关键在于以下几个方面:(1)适合ISG系统的电机种类选择、设计与制造,应保证电机具有高起动转矩、高发电效率及高转矩密度;(2)高性能ISG控制技术,包括快速起动、高效发电和电动、发电模式自由切换的控制;(3)发电运行时能在宽速度范围内发出恒定的电压供给蓄电池充电;4)电机控制器设计要结构合理紧凑、安装快捷、便于调试、安全性好。

ISG系统由电机、整流/逆变功率变换器和储能元件(主要为蓄电池)组成。

电机是系统的执行机构,目前可选择的主要有异步电机、永磁电机、开关磁阻电机和爪极电机。

功率变换器主要由微处理器、功率主电路、信号检测及调理电路构成,对电机功能转换及电压有效调整起重要的控制作用。

在发动机起动过程中,电能由蓄电池经功率变换器逆变供给ISG电机,快速拖动发动机到起动速度后进行点火,完成起动过程;发动机起动后,拖动ISG电机运行,此时电机处于发电状态,电能通过功率变换器整流后给蓄电池充电,并给车用负载供电。

从电机本身的角度来看,可以用作起动发电系统的有很多种,如有刷直流电机、开关磁阻电机、电励磁同步电机、无刷直流电机等。

下面对这些电机作一个简单的比较。

(1)有刷直流电机有刷直流电机作起动发电机用时,与一般的直流电动机和直流发电机略有不同,起动时,以复励(串励为主)直流电动机方式工作,要求有足够的起动转矩和起动电流,起动结束后,电机的串励绕组被切除改为并励方式,作发电机运行。

早期的起动/发电系统多采用有刷直流电机,其优点是起动性能良好、控制简单,但由于电刷和换向器的存在,使得这种起动/发电系统维护复杂,使用寿命短;另一方面发电功率和起动功率也受到很大限制。

(2)开关磁阻电机开关磁阻电机(SRM)的转子是简单的迭片结构,结构坚固且经济,由于转子没有绕组和磁钢,因此可在高速下运行,其定子集中绕组可以预先绕制好再嵌入定子槽,这使得定子装配工艺简单,制造成本低,冷却方便。

由于开关磁阻电机转子没有绕组和永磁体,转子结构对温度不敏感,电机的最高运行温度取决于绝缘系统,因此其高温环境的运行能力优良。

但开关磁阻电机转矩脉动大,电机存在严重的非线性,优化控制有一定的难度,电动和发电时均需功率变换器工作,发电的可靠性有所降低。

(3)电励磁同步电机电励磁交流同步电机作为发电机已经得到了广泛的应用,即可以用于变频恒速电源,也可以用于直流供电。

只要在现有基础上研究其起动方案,就可以将其改造成起动/发电系统。

这种结构可以充分利用现有电源装置,对系统改造较小。

电励磁交流同步电机静止时,无法得到励磁,因而要额外增加一套辅助起动绕组,起动时,先在辅助绕组中通以电流,提供励磁,起动完成后退出运行。

这样就要重新设计电机结构,增加了电机体积和重量。

(4)永磁同步电机与传统的电励磁同步电机相比,永磁同步电机运行原理和电励磁同步电机运行原理相同,但它不需要励磁绕组励磁,这样就取消了容易出问题的集电环和电刷装置,因此,结构简单,运行更加可靠。

又因无需励磁电流,省去了励磁损耗,提高了电机的效率和功率密度。

因而,它是近年来研究较多并且应用越来越广的一种电机。

(5)无刷直流电机无刷直流电机用电子换向器取代了普通直流电机的电刷和换向器的机械换相,拥有普通直流电机的控制性能和调速性能,没有了由于机械换相带来的诸多限制。

具有起动方便,能量密度大,效率高,可以输出高质量的直流电压等优点。

基于ISG系统的功能特点,该系统电机应满足大起动转矩和宽调速范围、体积和质量小、发电效率高、可靠性高的要求。

永磁磁阻混合同步电机是ISG电机的最优选择之一。

这种电机是同步磁阻电机和同步永磁电机的结合体,转子结构有一段普通永磁转子和一段不对称的磁阻转子同轴连接而成,电枢反应电感L d>L q,且L d值较大。

针对永磁电机磁场气隙难以调节和高温易退磁的缺点,混合励磁永磁同步电机也是永磁ISG研究的热点之一。

混合励磁永磁同步电机的磁场由转子上的永磁体和定子上的直流励磁绕组共同提供,调节直流励磁绕组就可以调节气隙磁场。

因此,该电机综合了永磁电机和电励磁电机的优点,克服了各自的缺点。

为了满足永磁ISG系统快速起停、高效电动、高效发电和强鲁棒性等要求,永磁ISG主要采用的控制策略是:电动运行时的最大转矩/电流控制和发电运行时的弱磁控制。

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