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带传动一体化起动/发电机(Belt-Integrated Start Generator,简称BSG),是一种将起动和发电功能集于一体的电机,该电机通过皮带与汽车发动机曲轴连接,可使发动机快速起停,能够有效降低油耗和排放,且成本较低,易于大规模推广。BSG系统必须具备大转矩起动和宽转速范围内稳压发电性能,传统结构永磁电机和感应电机在BSG系统应用中难以同时很好地满足上述两方面要求。 混合励磁同步电机(Hybrid Excitation Synchronous Machine,简称为HESM)通过永磁体和电励磁同时建立气隙磁场,易于解决增磁和弱磁问题,并且具有结构简单、运行可靠的特点,能够较好地满足BSG系统的应用需求。本文针对汽车BSG应用,开展HESM的设计研究,论文分为下面几个部分: 首先,改进HESM的结构,应用Ansoft软件对改进后的电机磁路进行有限元分析,得到电机在增磁和弱磁等不同状态下的磁路特点,并据此进行等效磁路分析,从而得到电机参数设计的依据。 其次,根据BSG在起动和发电过程中的不同性能要求,进行HESM的电磁负荷及结构尺寸设计,并通过理论分析和仿真验证上述两种状态下电机的外特性。 然后,根据上述设计思路编写电机的等效磁路设计程序,并给出程序设计参数及设计结果。 最后,制作了一台BSG系统用2kW HESM样机,并进行了起动和发电性能测试。通过调节气隙磁通易于实现样机的大转矩起动和稳压发电,测试结果与理论分析相符,实验结果表明HESM应用于BSG系统是可行的。