科创中国

发电装置是传统汽车、新能源混合动力汽车、飞机、军用车辆、工程机械、高端农业机械、船舶等重要装备的关键部件之一，与之配套的硅整流发电机存在着发电效率低、铜材消耗多、故障率高等缺陷，纯永磁发电机由于磁场不可调节，输出电压难以稳定。经过多年的技术攻关，研制出了既具有永磁发电机高效率、高功率密度、高可靠性优点，又具有电励磁发电机良好调整特性的永磁与电磁混合励磁稳压发电机，解决了纯永磁发电机气隙磁场不可调节、输出电压不稳定，纯电励磁发电机电能消耗多、发电效率低的技术难题。主要技术发明点如下： (1)提出了永磁与电磁混合励磁稳压发电机电枢绕组输出波形与稳压电路时间响应的对应关系、电压取样方式与发电机输出直流平均值响应关系的理论分析方法。建立混合励磁发电机气隙磁场数学模型，对该机的磁极对数、磁场强度、永磁钢表面积、电励磁线圈匝数、电励磁线圈导线截面积、电枢绕组匝数、电枢绕组导线截面积等进行仿真及实验分析，获得最优参数匹配。 (2)发明了由组合式磁极永磁转子与爪极电励磁转子并联同轴、共用同一个电枢绕组、产生的磁场在发电机气隙内合成的组合式转子以及转子上的一个磁极对应***个定子齿的分数槽绕组定子集成的稀土永磁与电磁混合励磁发电机。 (3)发明了集起动机、发电机、飞轮于一体的混合励磁起动发电集成装置，蓄电池两端电压经逆变后施加在起动发电机的三相绕组上，在起动发电机内形成有序的旋转磁场，旋转磁场与转子的合成磁场相互作用，飞轮转子产生与旋转磁场方向一致的转矩，起动发动机工作，当发动机正常运转时，起动发电机转换为发电机运行，给汽车用电设备提供输出电压稳定的直流电源。 (4)发明了由基准电路、比较电路、触发电路和H桥控制电路集成的电磁耦合稳压控制技术，通过改变电励磁绕组通电电流的大小和方向，进而改变永磁场和电励磁场在发电机气隙内合成磁场的大小、使发电机输出电压稳定在一定范围内，解决汽车用混合励磁发电机在宽转速、变负载工况下输出电压不稳定问题。该项目在国家重大科技成果转化计划、国家自然科学基金、国家火炬计划等支持下，已获得授权有效发明专利52项，实用新型专利10项，制订企业标准3项，鉴定、验收成果10项，发表论文76篇，其中被SCI、EI收录42篇，出版著作2部，获得山东省专利一等奖2项、山东省发明创业一等奖1项、山东省机械工业科技进步一等奖5项、国家重点新产品3项。 研制的混合励磁发电机和起动发电机均通过了山东省科技厅组织的鉴定，该项目在结构创新设计、磁场仿真分析以及电磁耦合稳压控制技术的研究上具有创新性，该技术成果居同类研究国际领先水平。已在北汽福田汽车股份有限公司、山东唐骏欧铃汽车制造有限公司、山东五征集团有限公司等多家汽车制造企业推广应用，取得了显著的经济效益和社会效益。近3年，新增产值***亿元，利税10803万元。