[01022166]串联式混合动力汽车用爪极式永磁同步发电机及其稳压控制技术研究

项目背景：在能源危机、环境保护、国家政策等多方面的影响下，国内外各主流车企均对混合动力汽车进行了研发，混合动力汽车产量正逐年增加。工信部数据显示，2014年中国新能源汽车生产量为7.8万辆，2017年，中国新能源汽车产量已达到79.4万辆，三年增长了10倍。可见新能源汽车正以迅猛的势头蓬勃发展，随之势必带来作为串联式混合动力汽车发电机需求量的增加，永磁发电机以其结构简单、可靠性高、比功率大、效率高、适用性强等优点，特别适合在混合动力汽车上使用，因此，串联式混合动力汽车用永磁发电机的开发与研制必将带来巨大经济效益，促进混合动力汽车汽车产业的发展，提高串联式混合动力汽车整体性能，实现节能与环保的目标。 创新内容和创新应用创新内容： (1)结构设计创新，提出将轴向冲磁的环形磁钢固定在两个爪极之间的爪极式转子结构，从而设计出能够满足串联式混合动力汽车需求的爪极式稀土永磁发电机； (2)理论创新方面，深入研究永磁电机设计理论，建立发电机等效磁路模型，根据基尔霍夫定律和欧姆定律，求解合成磁导、合成漏磁导和有效磁导； (3)控制方法创新，设计出基于削波原理的控制电路，并利用Protel DXP软件进行仿真分析，获得该方法能够在定转速下，根据混合动力汽车的动力需求，控制削波程度，来稳定输出电压。 以上创新内容经查新，均未在国内文献报道。 创新应用：在国外，对汽车用永磁发电机进行了一些研究，德国和英国研制的汽车用永磁发电机主要以工艺要求严格的盘式结构为主，但由于国外稀土价格昂贵，在汽车产业上没有实现大规模产业化。在国内，合肥工业大学、沈阳工业大学、芜湖电机厂等对汽车用永磁发电机进行了开发，主要开发的是12V的低压永磁发电机，但存在转子磁路结构不合理、稳压、高速发热量大等问题。该项研究开发了30kw、500V的高压大功率发电机，并设计出结构简单、成本低的稳压控制电路。该发电机同比可减少铜的需求15%，整体重量减轻10kg。 成果产生价值围绕着该项目的研究，申请并授权专利5项，发表相关论文8篇。 该项目依托河北省高校汽车工程应用技术研发中心开展研究，并与企业合作，共同制定适应于生产该产品的技术标准和技术规范，并开发了相关生产工艺流程。据统计2017年中国混合动力汽车产量约为40万台，占新能源汽车年产量50%，全年共需发电机40万套。经过推广应用，已在多家企业生产并销售，累计销售13500套，每套发电机利润为400元，新增加利润5400万元，随着混合动力汽车产量的进一步提高，产品的市场将进一步扩大，将创造更客观的经济效益。该产品以其独特的结构和良好的工作特性必将赢得一定的市场份额。该产品采用永磁励磁方式，适应了中国稀土资源丰富的国情，相比传统电励磁发电机减少了对铜材的需求，弥补了中国铜矿资源不足。