摘要：利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，對(duì)汽車用永磁恒壓發(fā)電裝置主要影響因素進(jìn)行室內(nèi)物理模擬試驗(yàn)。采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)學(xué)建模方法，建立汽車用永磁恒壓發(fā)電裝置輸出電壓、電流的模型。分析了不同轉(zhuǎn)速、頻率下對(duì)輸出電壓、電流的影響，為汽車用水磁恒壓發(fā)電裝置的研究提供了重要依據(jù)：
關(guān)鍵詞：永磁；恒壓；組合沒計(jì)；模型
中圖分類號(hào)：TM351；TM306 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—7018(2009)10一0027一03
O引 言
目前，國內(nèi)有不少工程技術(shù)專家對(duì)汽車發(fā)電機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)行研究，主要集中在提高低轉(zhuǎn)速電壓
和降低高轉(zhuǎn)速電壓方面。采用永磁與電磁聯(lián)合勵(lì)磁的發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，永磁與電磁聯(lián)合勵(lì)磁提高輸出電壓，當(dāng)發(fā)電機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主要依靠永磁發(fā)電，該方法材料利用率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；采用電勵(lì)磁式的硅整流發(fā)電機(jī)，具有內(nèi)置碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)，滑環(huán)直徑大，線速度高，碳刷易磨損，故障率高，而且該發(fā)電機(jī)必須由蓄電池提供勵(lì)磁電流后才能發(fā)電，增加了汽車的成本。
國外生產(chǎn)和使用的永磁發(fā)電機(jī)大都采用鐵氧體永磁材料，該材料熱穩(wěn)定性低，易失磁，可靠性能差剩磁感應(yīng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)出來的發(fā)電機(jī)體積大，重量大，不適合汽車用發(fā)電機(jī)。
本文采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，對(duì)汽車用永磁恒壓發(fā)電裝置進(jìn)行試驗(yàn)，分析，影響發(fā)電機(jī)
電壓與電流的參數(shù)，為汽車用永磁恒壓發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
l永磁恒壓發(fā)電裝置特點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。如圖l所示，永磁發(fā)電機(jī)避免r電勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組易燒毀、斷線
及碳刷、滑環(huán)易磨損等問題，提高了可靠性。
圖l永磁恒壓發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)圖
(2)效率高。發(fā)電機(jī)用永磁體勵(lì)磁．不需電勵(lì)磁繞組的電能消耗，僅此一項(xiàng)即可提高10％～15％
的發(fā)電效率。轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)采用永磁轉(zhuǎn)子．無需勵(lì)磁電流即可提供旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子也沒有電勵(lì)磁轉(zhuǎn)子碳刷與滑環(huán)之間的機(jī)械損耗，所以發(fā)電機(jī)效率又可提高5％以上。
(3)采用三相半波可控整流穩(wěn)壓技術(shù)，節(jié)能效果更好。如圖2所示，主電路采用三只可控硅晶閘
管實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓輸出，取替了硅整流發(fā)電機(jī)的六只整流管組成的三相整流橋和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流大小的電子調(diào)節(jié)器 (4)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。該發(fā)電機(jī)無電勵(lì)磁繞組、
無碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)，能在潮濕或灰塵多的惡劣條件下運(yùn)行；無需外加勵(lì)磁電源，發(fā)電機(jī)只要旋轉(zhuǎn)就能發(fā)電，提高了可靠性；永磁發(fā)電機(jī)元碳刷、滑環(huán)結(jié)構(gòu)，消除了碳刷與滑環(huán)之間磨擦而產(chǎn)生的無線電干擾，消除電火花。
2試驗(yàn)方法
正交方法是多因素試驗(yàn)與優(yōu)選法相組合的一種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。二次回歸正交設(shè)計(jì)有試驗(yàn)次數(shù)少、
計(jì)算簡便以及避免了回歸系數(shù)間的相關(guān)性等優(yōu)點(diǎn)，但它也象一般回歸分析一樣，影響了不同點(diǎn)間的預(yù)測(cè)值的比較，使設(shè)計(jì)不能提供等精度的估計(jì)。二次回歸正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)對(duì)回歸方程精度進(jìn)行了較大的改進(jìn)，但它還存在不同半徑球面上試驗(yàn)點(diǎn)預(yù)測(cè)值y的方差不等的問題。二次回歸通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)除仍保持其旋轉(zhuǎn)性外，還具有各試驗(yàn)點(diǎn)與中心點(diǎn)的距離p在因子空間編碼值0～1的范圍內(nèi)，其預(yù)測(cè)值y的方差基本相等的性質(zhì)，同時(shí)具有旋轉(zhuǎn)性與通用性。
采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)(二因素全實(shí)施)安排試驗(yàn)，根據(jù)中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
JB／T8582 6—2001與相關(guān)研究”。，本試驗(yàn)選擇轉(zhuǎn)速和功率兩個(gè)要素作為試驗(yàn)因素，同時(shí)考慮了試驗(yàn)因素之間的交互作用，以電壓和電流作為試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)稀土永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。
3試驗(yàn)指標(biāo)的選取
試驗(yàn)為二因素試驗(yàn)，根據(jù)二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，本實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)次數(shù)安排如下：
  試驗(yàn)因素水平值根據(jù)有關(guān)研究確定，對(duì)各因素水平進(jìn)行編碼，因素水平編碼如表1所示。試驗(yàn)方案與試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。其中，y1、y2分別表示電壓和電流.
 4.試驗(yàn)結(jié)果及分析
試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到指標(biāo)與試驗(yàn)因素之間的數(shù)學(xué)模型：
 對(duì)回歸方程及回歸系數(shù)進(jìn)行F檢驗(yàn)，結(jié)果如表所示。
 由表3可知，回歸數(shù)學(xué)模型均在0.00水平上高度顯著，且回歸數(shù)學(xué)模型的各項(xiàng)系數(shù)也均達(dá)到不同程度的顯著水平，表明數(shù)學(xué)模型式（1）、（2）具有較高精度。
4.1 單因素分析
  5結(jié)語
(1)三相半波可控整流穩(wěn)壓器主電路采用三只晶閘管實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓直流輸出，取代了硅整流發(fā)電機(jī)
的六只整流管組成的整流橋和調(diào)節(jié)器，減少了電能消耗，提高了輸出功率。
(2)通過單因素試驗(yàn)該發(fā)電裝置轉(zhuǎn)速由2 000r／min變化到4 800 r／min時(shí)負(fù)載功率由280w變
化到320 w時(shí)，其輸出電壓在12 06～14．28V之間，具有良好的穩(wěn)壓性能。
(3)通過交互作用分析，轉(zhuǎn)速在2 000 r／min變化到4 800 r／mill、功率從260w變化到340w、電壓和電流都變化不大。
作者簡介：白穎（1975-）， 女 ， 講師。
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