摘要：利用二次通用旋转组合设计方法，对汽车用永磁恒压发电装置主要影响因素进行室内物理模拟试验。采用数理统计分析、数学建模方法，建立汽车用永磁恒压发电装置输出电压、电流的模型。分析了不同转速、频率下对输出电压、电流的影响，为汽车用水磁恒压发电装置的研究提供了重要依据：
关键词：永磁；恒压；组合没计；模型
中图分类号：TM351；TM306 文献标识码：A 文章编号：1004—7018(2009)10一0027一03
O引 言
目前，国内有不少工程技术专家对汽车发电机的技术性能进行研究，主要集中在提高低转速电压
和降低高转速电压方面。采用永磁与电磁联合励磁的发电机，当发电机低转速运转时，永磁与电磁联合励磁提高输出电压，当发电机高转速运转时，主要依靠永磁发电，该方法材料利用率低，结构复杂；采用电励磁式的硅整流发电机，具有内置碳刷滑环结构，滑环直径大，线速度高，碳刷易磨损，故障率高，而且该发电机必须由蓄电池提供励磁电流后才能发电，增加了汽车的成本。
国外生产和使用的永磁发电机大都采用铁氧体永磁材料，该材料热稳定性低，易失磁，可靠性能差剩磁感应强度低，生产出来的发电机体积大，重量大，不适合汽车用发电机。
本文采用二次通用旋转组合设计方法，对汽车用永磁恒压发电装置进行试验，分析，影响发电机
电压与电流的参数，为汽车用永磁恒压发电装置的设计提供依据。
l永磁恒压发电装置特点
(1)结构简单，工作可靠。如图l所示，永磁发电机避免r电励磁发电机的励磁绕组易烧毁、断线
及碳刷、滑环易磨损等问题，提高了可靠性。
图l永磁恒压发电装置结构图
(2)效率高。发电机用永磁体励磁．不需电励磁绕组的电能消耗，仅此一项即可提高10％～15％
的发电效率。转子的设计采用永磁转子．无需励磁电流即可提供旋转磁场，转子也没有电励磁转子碳刷与滑环之间的机械损耗，所以发电机效率又可提高5％以上。
(3)采用三相半波可控整流稳压技术，节能效果更好。如图2所示，主电路采用三只可控硅晶闸
管实现直流稳压输出，取替了硅整流发电机的六只整流管组成的三相整流桥和调节转子励磁电流大小的电子调节器 (4)环境适应性强。该发电机无电励磁绕组、
无碳刷滑环结构，能在潮湿或灰尘多的恶劣条件下运行；无需外加励磁电源，发电机只要旋转就能发电，提高了可靠性；永磁发电机元碳刷、滑环结构，消除了碳刷与滑环之间磨擦而产生的无线电干扰，消除电火花。
2试验方法
正交方法是多因素试验与优选法相组合的一种试验设计方法。二次回归正交设计有试验次数少、
计算简便以及避免了回归系数间的相关性等优点，但它也象一般回归分析一样，影响了不同点间的预测值的比较，使设计不能提供等精度的估计。二次回归正交旋转设计对回归方程精度进行了较大的改进，但它还存在不同半径球面上试验点预测值y的方差不等的问题。二次回归通用旋转设计试验除仍保持其旋转性外，还具有各试验点与中心点的距离p在因子空间编码值0～1的范围内，其预测值y的方差基本相等的性质，同时具有旋转性与通用性。
采用二次回归通用旋转组合设计(二因素全实施)安排试验，根据中华人民共和国机械行业标准
JB／T8582 6—2001与相关研究”。，本试验选择转速和功率两个要素作为试验因素，同时考虑了试验因素之间的交互作用，以电压和电流作为试验指标对稀土永磁发电机进行试验。
3试验指标的选取
试验为二因素试验，根据二次通用旋转组合设计方法，本实验的试验次数安排如下：
  试验因素水平值根据有关研究确定，对各因素水平进行编码，因素水平编码如表1所示。试验方案与试验数据如表2所示。其中，y1、y2分别表示电压和电流.
 4.试验结果及分析
试验结果如表2所示，采用SPSS统计分析软件对实验数据进行处理，得到指标与试验因素之间的数学模型：
 对回归方程及回归系数进行F检验，结果如表所示。
 由表3可知，回归数学模型均在0.00水平上高度显著，且回归数学模型的各项系数也均达到不同程度的显著水平，表明数学模型式（1）、（2）具有较高精度。
4.1 单因素分析
  5结语
(1)三相半波可控整流稳压器主电路采用三只晶闸管实现了稳压直流输出，取代了硅整流发电机
的六只整流管组成的整流桥和调节器，减少了电能消耗，提高了输出功率。
(2)通过单因素试验该发电装置转速由2 000r／min变化到4 800 r／min时负载功率由280w变
化到320 w时，其输出电压在12 06～14．28V之间，具有良好的稳压性能。
(3)通过交互作用分析，转速在2 000 r／min变化到4 800 r／mill、功率从260w变化到340w、电压和电流都变化不大。
作者简介：白颖（1975-）， 女 ， 讲师。
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