автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Разработка и исследование стартерных электродвигателей с повышенными пусковыми свойствами при низких температурах

На правах рукописи

ГНУТОВ Сергей Константинович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СТАРТЕРНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПОВЫШЕННЫМИ ПУСКОВЫМИ СВОЙСТВАМИ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Специальность 05.09.01 - «Электромеханика и электрические аппараты»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003460825

Самара - 2009

003460825

Работа выполнена в филиале Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» в г. Сызрани

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Казаков Юрий Борисович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Высоцкий Виталий Евгеньевич

- кандидат технических наук, профессор Кислицын Анатолий Леонидович

Ведущая организация: - Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Тольяттинский государственный университет»

Защита диссертации состоится «17» февраля 2009 года в 10.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, 18 в учебном центре СамГТУ - Электрощит.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ, с авторефератом -на официальном сайте СамГТУ www.samgtu.ru

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул. 244, Главный корпус, Самарский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04,

тел.: (846) 278-44-96, факс (846) 278-44-00, e-mail: aees@rambler.ru.

Автореферат разослан «15» января

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.217.04, кандидат технических наук, доцент

2009 г.

Е.А. Кроткое

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Стоимость электрооборудования в автомобиле достигает трети его стоимости и постоянно возрастает. Четвертая часть неисправностей автомобилей связана с неисправностями электрооборудования. Число электрических машин в современных автомобилях достигает сотен: генераторы, стартеры, двигатели блокировки дверей, вентиляции и др. Наиболее мощным электромеханическим преобразователем в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) является стартерный электродвигатель. Мощность стартеров достигает 12 кВт. За год производится несколько миллионов стартеров. Стартерные электродвигатели работают в кратковременном режиме с предельными электромагнитными нагрузками при питании от источника соизмеримой мощности. Особенности их конструкции по сравнению с электродвигателями общепромышленного исполнения обусловлены совмещением с механизмом привода. Пуск ДВС может происходить при температурах воздуха от -50 °С до +50 °С. Температура в подкапотном пространстве летом может достигать +90 °С. Наиболее тяжело осуществляется пуск стартерами ДВС при низких температурах, когда вязкость моторного масла и момент сопротивления ДВС возрастают. При снижении температуры сопротивление аккумуляторной батареи возрастает, максимальный ток и отдаваемая мощность уменьшаются. Это приводит к снижению частоты вращения стартером ДВС и затрудненному его запуску.

В развитие современных конструкций и методов расчетов стартерных электродвигателей большой вклад внесли ученые: Боровских Ю.И., Брусенцов М.В., Болотников И.Е., Евсеев Е.В., Казаков Ю.Б., Квайт С.М., Менделевич Я.А., Мишин Д.Д., Петленко Ю.И., Пятаков И.Л., Чижков Ю.П., Фесенко М.Н., Филатов Б.С., Ютт В.Е. и другие.

Направления совершенствования и разработки стартерных электродвигателей с целью повышения их пусковых свойств могут заключаться в применении новых материалов, модернизации явнополюсной конструкции стартерных электродвигателей с электромагнитным возбуждением, переходе на неявнополюсную конструкцию индуктора, возбуждении от постоянных магнитов, создании интегрированных стартер-генераторов на основе вентильных асинхронных, синхронных и индукторных машин.

Разработкой специальных электрических машин постоянного тока - неявнопо-люсных с электромагнитным возбуждением, магнитоэлектрических и вентильных занимались ученые: Антипов В.Н., Афанасьев A.A., Бертинов А.И., Бут Д.А., Глебов И.А., Демирчян К.С., Иванов-Смоленский А.И., Кожевников В.А., Копылов И.П., Костырев M.JI., Кузнецов В.А., Ледовский А.Н., Нестерин В.А., Овчинников И.Е., Орлов И.Н., Скороспешкин А.И., Шереметьевский H.H. и другие.

При работе в стартере создаются физические поля - магнитное, электрическое, тепловое и механическое. Важно осуществлять оценку полей на стадии разработки стартерных электродвигателей. В электродвигателях с магнитами, обладающими термозависимыми магнитными свойствами необходим взаимоувязанный расчет

Г\ -з-

магнитных и тепловых полей. Потери в стали и нагрев магнитопроводов зависят от потока магнита, тогда как его магнитные свойства зависят от температуры.

Таким образом, совершенствование конструкций, применение высокоэнергетн-ческих постоянных магнитов, разработка методики проектирования, системы расчета эксплутационных показателей и электромеханических характеристик стартерных электродвигателей с улучшенными пусковыми свойствами является актуальной научно-технической задачей.

Цель диссертационной работы - улучшение пусковых свойств стартерных электродвигателей при низких температурах на основе совершенствования конструкции и применения современных материалов.

Основные задачи

■Разработать и проанализировать неявнополюсную конструкцию шихтованного индуктора с распределенными обмотками возбуждения для повышения пускового момента стартерного электродвигателя.

■ Разработать методику, программу проектирования и расчета эксплуатационных показателей и электромеханических характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей на основе моделирования магнитных полей при разных температурах.

■ Выполнить исследования стартерных электродвигателей в разных режимах и при разных температурах пуска на основе моделирования взаимосвязанных магнитных и тепловых полей.

■Для повышения пускового момента стартерного электродвигателя при низких температурах разработать, исследовать и испытать двигатель с высокоэнергетическими магнитами.

Методы исследований

Использованы методы математического анализа, в частности дифференциальные уравнения в частных производных, вариационное исчисление, элементы линейной алгебры и прикладной математики; численный метод моделирования магнитных и тепловых полей - метод конечных элементов; методы компьютерного анализа, автоматизированные методы проектирования; методы экспериментальных исследований опытных образцов.

Научная новизна работы

■ Разработаны математические модели, способы формирования и анализа распределенных обмоток индуктора неявнополюсного стартерного электродвигателя с шихтованным сердечником, на основе которых выполнено исследование свойств электродвигателя, обладающего повышенным пусковым моментом.

■ Разработана методика, программа проектирования и расчета магнитоэлектрических стартерных электродвигателей с использованием результатов моделирования магнитных полей, которая позволяет определять эксплуатационные показатели и электромеханические характеристики стартеров при разных температурах, проводить их сравнительный анализ.

■ Разработаны численные конечноэлементные модели и исследованы взаимоувязанные магнитные и тепловые поля в стартерном электродвигателе с высокоэнерге-

тическими магнитами, имеющих повышенные магнитные свойства при низких температурах, что позволило определить магнитное состояние и предельно достигаемые температуры элементов двигателя в разных режимах и при разных температурах пуска.

Практическая значимость работы

" Предложена конструкция неявнополюсного стартерного электродвигателя с шихтованным сердечником индуктора и распределенными обмотками возбуждения, которая использована при разработке стартеров с повышенным пусковым моментом.

" Разработаны методика, программа проектирования и расчета эксплуатационных показателей, электромеханических характеристик магнитоэлектрических стар-терных электродвигателей при разных температурах, которые предлагается использовать при разработке современных систем электростартерного пуска, в учебном процессе ВУЗов при подготовке специалистов по электромеханике и электрооборудованию автомобилей.

■ Результаты исследований магнитных и тепловых полей в стартерных электродвигателях с магнитами Ыс1РеВ рекомендуется использовать для совершенствования конструкций индукторов, определения магнитного состояния и максимально достижимых температур элементов стартера в разных режимах и при разных температурах пуска.

■ Предложена конструкция и разработан электродвигатель с возбуждением от высокоэнергетических магнитов, обладающий улучшенными пусковыми свойствами при низких температурах, который рекомендуется использовать в перспективных системах электростартеров.

Результаты работы реализованы в виде рекомендаций в НТЦ ОАО «АвтоВАЗ» при разработке модернизированной электростартерной системы пуска, в виде результатов исследований в ОАО «ЗиТ» в практике разработок перспективных стартеров с повышенными пусковыми свойствами, при ремонте и модернизации электростартерной системы пуска на Сызранской СТО, в учебном процессе в Сыз-ранском филиале Самарского государственного технического университета.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов диссертации обеспечена строгим выполнением математических преобразований, использованием современных математических моделей и пакетов программ, принятием признанных допущений, подтверждением данных численного моделирования экспериментальными результатами измерения пусковых моментов, токов, частоты вращения и температур, изготовлением и испытанием опытной конструкции стартерного электродвигателя.

Основные положения, выносимые на защиту

■ Функционально ориентированные математические модели неявнополюсного стартерного электродвигателя с шихтованным сердечником, способы формирования и анализа распределенных обмоток индуктора и результаты исследования его свойств.

■ Методика, программа проектирования и расчета эксплуатационных показателей и электромеханических характеристик магнитоэлектрических стартерных элек-

тродвигателей с использованием результатов моделирования магнитных полей при разных температурах.

" Частные математические модели и результаты исследования взаимоувязанных магнитных и тепловых полей в стартерном электродвигателе с высокоэнергетичс-скими магнитами.

■ Результаты разработки и исследования стартерных электродвигателей с возбуждением от магнитов ШИеВ с улучшенными пусковыми свойствами.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференции «Научный потенциал - XXI веку» (Сызрань, 2002 г.), XI, XII и XIII Международных конференциях "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (Иваново - 2005, 2006 и 2007 г.г.), XII Международной Плесской конференции по магнитным жидкостям (Плес - 2006 г.), II Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (Тольятти - 2007 г.), XIX Международной конференции "Материалы с особыми физическими свойствами и магнитные системы" (Суздаль - 2007 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных статей, докладов и тезисов, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 116 наименований, приложений, включает 82 рисунка и 10 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы работы, определены ее цель и основные задачи исследований, намечены методы их решения, сформулированы научная новизна и практическая значимость работы, приведены результаты реализации работы, обоснована достоверность полученных результатов и выводов, представлены основные положения, выносимые на защиту, приведены места апробации результатов и сведения об их публикации, описаны объем и структура диссертации.

В первой главе изложены основные проблемы электростартерного пуска ДВС при низких температурах, проанализированы конструкции и условия работы стартерных электродвигателей, определены направления улучшения пусковых свойств стартеров при низких температурах.

Специфичные условия работы стартерных электродвигателей, сильное влияние температуры, предельные электромагнитные нагрузки и особенности конструкции отличают их от электродвигателей общепромышленного исполнения. В применяемых проектных и поверочных расчетах эти особенности учитываются не в полной мере. Целесообразно применение методик проектирования и расчета характеристик с учетом влияния температуры на параметры системы пуска, использование полевых моделей. Рассмотрено применение конечно-элементного моделирования магнитных и тепловых полей. Представлены уточненные модели и направления модернизации явнополюсных стартерных электродвигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением. Показано, что пределы совершенствования явнополюсных стартерных электродвигателей с последовательным возбуждением с целью

улучшения их пусковых свойств практически исчерпаны. При больших токах (при пуске) происходит сильное насыщение полюсных наконечников, что не позволяет в должной мере увеличиваться магнитному потоку и моменту двигателя, коэффициент полюсного перекрытия снижается, температурный режим сосредоточенной обмотки возбуждения напряженный, со стороны сплошных полюсов и корпуса в первый момент пуска происходит демпфирование основного магнитного потока.

Показано, что интегрированные стартер-генераторы на основе вентильных асинхронных и индукторных машин имеют значительную стоимость, при бортовой сети постоянного тока требуют активных полупроводниковых преобразователей на большие токи и эффективны при напряжении не менее 42 В, что требует перестройки всей системы электропитания и электроприборов в автомобиле.

Рассмотрены перспективы применения в стартерных электродвигателях неявно-полюсных индукторов с распределенными обмотками возбуждения и магнитоэлектрического возбуждения, приведены свойства магнитов и их модели. Использование высокоэнергетических магнитов ШРеВ предполагает существенное снижение массогабаритных показателей. Отмечено, что детальная разработка и исследование таких стартерных электродвигателей до настоящего времени не проводилась.

Во второй главе представлен анализ применения в стартерных электродвигателях перспективной неявнополюсной конструкции индуктора с шихтованным сердечником и распределенными обмотками возбуждения (рис. 1). Показано, что технологически возможно выполнение таких конструкции индуктора стартерных электродвигателей. При смешанном возбуждении небольшую параллельную обмотку возбуждения можно выполнять в виде отдельной катушки, размещенной в своих пазах. В таком случае коэффициенты полюсного перекрытия параллельной и последовательной обмоток будут различны.

Разработаны математические модели, алгоритмы формирования и анализа схем распределенных индукторных обмоток неявнополюсных стартерных электродвигателей, обеспечивающих выполнение заданных требований. Так, если в индукторе расположены М распределенных обмоток, то определение коэффициента полюсного перекрытия для каждой из них возможно по средневзвешенному шагу обмотки

а]=Ч\сР/х ' для •=1»-..,м,

К! /

где у.ср - [у. ]т • ]/\У = ^(У лу. ) /У/. ~ средневзвешенный шаг 1-той обмотки,

П=1 /

Рис. 1. Размещение обмоток возбуждения в явнополюсном (а) и неявнополюсном (6) стартерном электродвигателе: 1,2- катушки обмотки возбуждения

причем [У,]т - ... У.1П ... УК1] - шаги ее К| концентрических катушек,

= ... \у|п ... wк¡] - числа витков в катушках ¡-той обмотки,

К;

- число витков ¡-той обмотки на полюс.

л=!

К,' /

Тогда ai = ; п) Дт• ) _ коэффициент полюсного перекрытия ¡-той

П=1 /

обмотки.

Коэффициент полюсного перекрытия в неявнополюсном двигателе с М обмотками может быть представлен как м

а = 1(Р. ■<*.)'

¡=1

где Д - относительный вклад ¡-той обмотки со своим током ^ в суммарную МДС й^^Дхв^)), при этом |р,=1 .

Тогда коэффициент полюсного перекрытия в неявнополюсном двигателе для совместного действия М возбужденных индукторных распределенных обмоток

IV!

Ю

м Л

п=1 М V 1=1

Для смешанного возбуждения с ростом тока стартерного электродвигателя ток и магнитный поток параллельной обмотки возбуждения снижаются, а ток и поток последовательной обмотки возбуждения возрастают. При выборе коэффициента полюсного перекрытия параллельной обмотки возбуждения меньшего, чем коэффициент последовательной обмотки а0в пар < аов пос результирующий а будет возрастать в пределах от а0в пар пРи холостом ходе до а0в пос в режиме короткого замыкания. То есть при пуске коэффициент полюсного перекрытия будет наибольшим.

В работе показано, что у индукторов неявнополюсного стартерного электродвигателя может быть до 9 пазов на полюс и в пределах полюсного деления каждая обмотка может иметь до 4 концентрических катушек. При распределении витков обмоток по пазам индуктора выбирается число катушек ¡-той обмотки на полюс К. < 2/(4р) > рассчитывается средневзвешенный шаг обмотки на полюс У!ср=агт и принимаются шаги К; катушек, начиная от 1 и возрастающие с шагом 2 до

у« <г/(2Р).

Числа витков в катушках определяются из системы уравнений с учетом допустимого коэффициента заполнения паза. При К,->3 задаются значениями чисел витков в Кг2 катушках. Затем проверяется возможность выполнения обмотки обеспечения заданного а и рассчитываются витки в оставшихся катушках

Г\уп + +... +=

Увеличение тока и, соответственно, насыщения магнитной системы в неявнополюсных стартерных электродвигателях с последовательным возбуждением приводит к уплощению кривой индукции в зазоре по центру полюса из-за насыщения зубцов по его оси и к росту а, что противоположно явлению в явнополюс-ных стартерах. Для неявнополюсного индуктора стартерного электродвигателя осуществлено конечно-элементное моделирование магнитных полей, рассчитаны распределения индукции в зазоре (рис. 2). Коэффициент полюсного перекрытия возрастает от 0,555 при холостом ходе до 0,61 при номинальном токе, полученного из расчета магнитного поля с учетом насыщения стали, что сравнимо с явнополюсной конструкцией. Поток рассеяния и коэффициент рассеяния неявновыраженных полюсов с ростом насыщения возрастают.

Применение неявнополюсного индуктора позволяет отказаться от насыщаемых в режиме пуска полюсных наконечников, увеличить магнитный поток в режиме пуска и, соответственно, пусковой момент. Распределение витков обмоток возбуждения создает распределенный по сердечнику индуктора магнитный поток, что при той же толщине спинки сердечника индуктора требует меньшей до 64 % намагничивающей силы по сравнению с явнополюсной конструкцией. Несмотря на меньшее значение коэффициента распределения и возросший из-за двойной зубчатости сердечников статора и ротора коэффициент воздушного зазора требуемая магнитодвижущая сила обмоток возбуждения может быть снижена до 10-15 %.

Применение шихтованного сердечника индуктора позволяет исключить демпфирование нарастающего основного магнитного потока в процессе пуска со стороны сплошных полюсов и корпуса, наблюдающееся в явнополюсных конструкциях, повысить пусковой поток и пусковой момент.

При расчете характеристик неявнополюсного стартерного электродвигателя по схеме обмоток индуктора определяется а, рассчитываются длины витков, сопротивления обмоток. Если проводится расчет магнитной цепи для заданного ан, то он осуществляется с использованием кривых намагничивания стали зубцов и ярма с учетом уплощения поля по центру полюса и распределенности потока в ярме. Погрешность предложенного способа расчета магнитной цепи и определения требуемой магнитодвижущей силы обмотки возбуждения, по сравнению расчетом маг-

и, г

0,8

1 0,6 I

0,4

0,2

1 0 1 • 1

Рис. 2. Индукция в зазоре, созданная обмоткой возбуждения при номинальном токе неявнополюсного индуктора стартерного электродвигателя без учета зубчатости якоря и действия обмотки якоря

нитного поля методом конечных элементов, не превышает 6 %. Определение харак теристик для случая аПдр^аПоС, при наличии ранее рассчитанной характеристик! намагничивания двигателя при а.н> выполняется с приведением МДС параллельно) и последовательной обмоток возбуждения к суммарной МДС для ссн- В качеств«, коэффициентов приведения приняты отношения схпдр и апос к ан. В этом случае МДС возбуждения Рв при ан принимается в виде

Р _ I \1/ аПАР , г апос

В ПАР ПАР "'"•'пос "ПОС •

а„ ан

В разных пазах неявнополюсного индуктора, вследствие отличающихся комбинаций проводников обмоток, выделяются разные потери. Осуществлен конечноэле-ментный анализ теплового состояния индуктора для номинального режима. Отмечено снижение перегревов в пазах в зоне поперечной оси вследствие теплоотводя-щей роли большого зубца индуктора.

Выявлены особенности распределения индукции в зоне коммутации для неявно-полюсных машин. Показано, что на характер коммутации в таких электродвигателях существенное влияние оказывает основной магнитный поток.

На основе анализа распределения магнитных полей обоснованы дальнейшие направления совершенствования неявнополюсного стартерного электродвигателя. Усечение наружной поверхности сердечника неявнополюсного индуктора, объединение распределенных последовательной и компенсационной обмоток в индукторную комбинированную обмотку позволяет снизить расход обмоточного провода, получить экономию стали при штамповке, улучшить характеристики и коммутацию, а также закреплять стартер на ДВС посредством «постели», образованной внешними усечениями сердечника.

В третьей главе осуществлена разработка и исследование стартерных электродвигателей с высокоэнергетическими магнитами №РеВ и повышенными пусковыми свойствами при низких температурах.

Высокоэнергетические магниты ШРеВ обладают сильными магнитными свойствами - при температуре Т=+20 °С остаточная индукция Вг2о = 1,15 Т, коэрцитивная сила по индукции Нсв2о = 850 кА/м. Максимально допустимая температура 155 °С. Магнитные свойства магнитов ИсШеВ температурозависимы. Температурный коэффициент изменения (ТКИ) коэрцитивной силы по индукции (Зн=-0,6 %/°С, ТКИ остаточной индукции рв= -0,12 %/°С. Изменение температуры существенно меняет магнитную характеристику и рабочую точку магнита. Так, при снижении температуры магнита на 100 °С коэрцитивная сила по индукции возрастает на 60%, остаточная индукция на 12% (рис. 3). При низкой температуре магниты ШРеВ в стартерном электродвигателе будут создавать повышенный магнитный поток, что обеспечит больший пусковой момент при том же пусковом токе якоря.

■Н 130% 100№ 22% в

Рис. 3. Магнитные характеристики магнита ЖРеВ при разных температурах

Рис.4. Измененная конструкция полюса: 1-магнит ШИеВ; 2-сталь

Выполнен расчет размеров магнитов ШРеВ при модернизации индуктора стартер-ного электродвигателя 5702.3708. Выявлено, что толщина магнитов ШРеВ, обеспечивающая тот же магнитный поток, может быть снижена в 12-15 раз - с 9 мм для ферритовых магнитов до 0,7-0,9 мм для магнитов ШРеВ. Наружный диаметр корпуса может быть снижен на 25,8 % (с 80 мм до 63,8 мм) или на один габарит. Но изменение наружного диаметра влечет изменение встроенного планетарного редуктора, мест крепления стартера. Поэтому наружный диаметр корпуса не изменялся. Анализировался двигатель с конструкцией полюса индуктора, показанной на рис. 4. Так как подобранные магниты ШРеВ при температуре +20 °С создают такой же поток, как и стандартные ферритовые магниты, то электромеханические характеристики стартера с магнитами ШРеВ при +20 °С соответствуют характеристикам стартера с ферритовыми магнитами.

Для проектирования и расчета электромеханических характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей в электропусковой системе автомобиля при разных температурных условиях работы разработана методика и компьютерная система, которая включает (рис. 5) в себя ряд взаимоувязанных подсистем

поэтапного расчета. Используются результаты расчетов магнитных полей в виде потоков, индукций, уточненных коэффициентов. При этом учитываются зависимости коэрцитивной силы, остаточной индукция и намагниченности магнита от температуры

Нсвт = Нс1Ш[ 1 + Рв(Т" 20)] ВгТ = Вг20[ 1 + рв(Т - 20)].

Рис. 5. Система проектирования и расчета электромеханических характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей

Мат = В^/Цо - Нат,

М„ =

В,

—(»в - вн ХТ - 20)+ М,20(1 + вн(Т - 20))

По результатам расчетов магнитных полей определяются Фт, Вгт, ВяТ = Г( 1а). Расчеты выполняются для токов якоря в диапазоне 1А = 0 + 1КЗ т.

- И -

Для магнитоэлектрического стартерного электродвигателя разработаны численные полевые модели на основе метода конечных элементов. Минимизируемый функционал при расчете магнитного поля в стартерном электродвигателе с токовыми обмотками и магнитами принимался в виде

После триангуляции на конечные элементы функционал принимает вид

Е Е 5

1

I 2(ЬиЬы+сисы)А[;А[<1 -

^Ь ¡=р.к.т;d=p,k,m

-М'ь ЕМи -ЬцИ^Ки -г^А'^]

¡=р.к,т

где коэффициенты с и Ь определяются координатами узлов треугольного элемента.

При использовании метода Ньютона приращения потенциалов на итерации г находится из решения линеаризованного матричного уравнения

.. V ДА, г.

.. ... ДА, = - fd

ДАЫ Л.

где невязка и элемент матрицы Якоби имеют вид

м;

'¡л 1|48

ГсГ" X (Ь 1_к Ьи + С, , си )Л; , - (си ь и ^ ь 1к и 1у)- ]ь

Ьт К

и-

с!=р,к,т

1 дМ', ~2дА\

Составляющие индукции по осям

И с и А и ! ® [у = ~

В[х =

2Б

Ь 1 = р,к,т

2Б

£ Ь1ЛАЫ

L ¡ = р,к.т

Для уточнения коэффициентов рассеяния магнита ШРеВ с учетом разных длин якоря, магнита и корпуса выполнены расчеты магнитных полей в продольном и поперечном сечениях стартера. Коэффициент бокового рассеяния магнита составил 1,12, торцевого - 1,407.

Выполнены расчеты магнитного поля в поперечном сечении стартера при разных токах и разных температурах. Конечно-элементные модели содержали несколько сотен тысяч элементов. Учитывался сдвиг щеток, величина щеточного

перекрытия. Коммутация принималась линейной. Распределение индукции в зазоре стартера магнитами ШРеВ в режиме холостого хода при разных температурах показано на рис. 6. С понижением температуры происходит возрастание индукции в зазоре стартера с магнитами ЖРеВ. Распределение линий магнитного потока в

Рис. 6. Распределение индукции в зазоре стартера с магнитами ^РеВ в режиме XX: 1 при температуре +20 °С, 2 - при температуре -30 °С

Рис. 7. Распределения линий магнитного потока в стартере с магнитами ШРеВ при токе 702 А и темпеоатуое +20 °С

пусковом режиме при токе 702 А показано на рис. 7. Выявлено сильное влияние реакции якоря.

9.0Е-04 8 ОЕ-04

Рассчитаны изменения магнитного потока стартерного электродвигателя в зависимости от тока якоря и температуры (рис. 8). Они использованы при расчете характеристик стартерных электродвигателей.

Выполнено конечно-элементное моделирование тепловых полей стартерного электродвигателя с магнитами ШРеВ. Минимизируемый функционал с учетом границ теплоотдачи с коэффициентом а имеет вид

'ЭТУ2 , (сГТл

Рис. 8. Изменение магнитного потока в стартерном электродвигателе с магнитами Ы<№еВ в зависимости оттока якоря при температурах пуска +20 °С и -30 °С

<?т=-;л

ху

После триангуляции он представляется как

X £(^А1Ьи+Чусисик^и-2РьТ1,р8ь +

Е 1

I

¡=р.к.!п; |=рЛ.т

+

=р: к =к т

ЬиТСнср ИшТЦ*)

Выполнены расчеты стационарных тепловых полей стартерного электродвигателя для разных токов и разных температур в продолжительном режиме работы (рис. 9), хотя для работы в таких режимах он не предназначен. Определено, что температура магнитов ШРеВ не превосходит максимально допустимую даже в наиболее тяжелых условиях работы. Более тонкие магниты ШРеВ, к тому же имеющие в 3,6 раза больший коэффициент теплопроводности, чем ферритовые магниты, обеспечивают более легкий тепловой режим (табл. 1). Перепад температур по фер-ритовым магнитам достигает 10°С, а с магнитами ШРеВ - не более 0,7°С.

Таблица 1. Температуры в стартерных электродвигателях с разными магнитами в стационарных режимах

Параметр Температура окружающей среды при пуске и ток стартера

Т= -30 °С, 1=308 А Т=+20"С, =280 А Т=+90 "С, 1=100 А

Магнит 28СА250 NdFeB 28СА250 NdFeB 28СА250 NdFeB

ЬПм, мм 9 1.2 9 1.2 9 1.2

Хпм, Вт/мЛС 2.5 9 2.5 9 2.5 9

Вт/мЛС 50 50 50 50 50 50

Тоя МАКС, С 212.1 211.1 268.1 267.1 153 153

Тпммакс, С 60.1 53.4 104.5 96.7 115.1 113.3

Тпм мин» С 50.0 52.7 93.3 96.0 112.3 113.1

ЛТпм, °с 10.1 0.7 10.2 0.7 2.8 0.2

Ткорп 49.5 52.3 92.8 95.5 112 112

Рис. 9. Распределение температур и векторов теплового потока в стартере с магнитами КМРеВ

Для анализа изменения температуры в стартерном электродвигателе во время первой попытки пуска осуществлен конечно-элементный расчет нестационарного теплового поля. Минимизировался функционал в виде

qt.4ÍÍ

-Т

dx)t

-2РТ + С.

ат,2

СИ

dxdy +

Выявлено, что за время пуска максимальное превышение температуры обмотки якоря достигает 151°С, магнита - 5,2 °С, сердечника якоря-33 °С (рис. 10).

Рассчитаны характеристики стартерных электродвигателей при разных температурах пуска. Максимальная мощность стартеров снижается с 1650 Вт при температуре +20 °С до 650 Вт при температуре -30 °С для обоих магнитов. Магнитный поток в стартере с магнитами ЫсШеВ при сни-

20 40 60 ВО 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 t, с

Рис. 10. Изменения превышений температур во времени пуска: 1 - обмотки якоря, 2 - магнита, 3 - сердечника якоря

/ /

2 У f ^ / У

У

У

у

О 50 100 150 300 250 300 la, А Рис. 11. Момент стартерных электродвигателей при температуре пуска -30 °С: 2 - с магнитами NdFeB; 3-е ферритовыми магнитами

жении температуры с +20 С до -30 С в режиме холостого хода возрастает на 13,6 %, в стартере с ферритовыми магнитами не изменяется. Частота вращения холостого хода снижается для стартера с магнитами Ыс1РеВ на 13,8 %. Для стартера с ферритовыми магнитами она не изменяется. При пуске магнитный поток в стартере с магнитами ШРеВ при температуре -30 °С больше на 13,5 %, чем в стартере с ферритовыми магнитами. Пусковой момент стартерного электродвигателя с магнитами ЫсШеВ выше (рис. 11), а частота вращения при холостом ходе меньше, чем у двигателя с ферритовыми магнитами. Механическая характеристика стартера с магнитами ШРеВ "мягче (рис. 12). С ростом температуры свойства магнитов ШРеВ падают, но снижается сопротивление аккумуляторной батареи, повышается пусковой ток и обеспечивается необходимый пусковой момент.

По разработанной системе расчета выявлено изменение пускового момента стартерных электродвигателей с ферритовыми магнитами и магнитами ЖРеВ от температуры пуска при работе в системе пуска совместно с аккумуляторной батареей 6СТ55 емкостью 55 Ач. Пусковой момент для двигателя с магнитами

ШРеВ при температуре пуска -30 °С выше на 13,5 %, чем у двигателя с ферритовыми магнитами, при температуре + 20 °С обеспечивается один и тот же момент, при температуре +90°С пусковой момент снижается на 3% по отношению к моменту при +20°С и на 4% по отношению к моменту двигателя с ферритовыми магнитами. Пусковой ток в системе с аккумуляторной батареей 55 А ч уменьшается с 702 А при температуре + 20 °С до 302 А при температуре -30 °С, что снижает электромагнитный момент. Пусковой момент у стартера 5702.3708 с магнитами ШРеВ при уменьшении температуры пуска с +20°С до -30 °С снижается в 1,97 раза, а для стартеров с ферритовыми магнитами в 2,24 раза.

мп-зо{

мп+20

X 1

\ \

N

О 500 1000 1500 2000 ^

п,об/ьин

Рис. 12. Механические характеристики стартерного электродвигателя: 1 - при температуре пуска +20°С;

2-е магнитами ШРеВ при температуре -30°С; 3-е ферритовыми магнитами при температуре -30°С

Использование магнитов ШРеВ высотой 9 мм, как и для ферритовых магнитов, приводит к увеличению магнитного потока и электромагнитного момента в 2,63 раза, но снижает частоту вращения, что затрудняет запуск ДВС. Стартер-ный электродвигатель с магнитами ШРеВ при температуре -30 °С обеспечивает пусковую частоту вращения коленчатого вала на 13,5 % большую, чем двигатель с феррито-выми магнитами (рис. 13). Стартер-ный электродвигатель с магнитами ШРеВ имеет более низкую минимальную температуру пуска. Таким образом, при низких температурах стартерный электродвигатель с магнитами ШИеВ обладает повышенными пусковыми свойствами и обеспечивает более надежный запуск ДВС.

Проведен анализ показателей электромагнитных и магнитоэлектрических стар-терных электродвигателей с ферритовыми магнитами и магнитами ШИеВ при разных толщинах магнитов и разных температурах. Стартерный электродвигатель с электромагнитным возбуждением имеет наибольшие габариты, но наименьшую стоимость. Магниты ШРеВ дороже ферритовых, но меньшая их масса приводит к снижению стоимости. Стартерный электродвигатель с высокоэнергетическими магнитами может иметь ту же стоимость, что и стартерный электродвигатель с ферритовыми магнитами (см. таблицу 2).

Таблица 2.Сравнительный анализ стартерных электродвигателей при работе

в электропусковой системе с аккумуляторной батареей 6СТ55

Возбуждение Электромагнитное последовательное Магнитоэлектрическое

ферритовые магниты магниты NdFeB

hM=9 мм hM=9 мм hM=l,2 мм hM=0,8 мм

Диаметр, м 0,08 0,08 0,08 0,08 0,0636

Длина, м 0,274 0,254 0,254 0,254 0,254

Температура, °С 420 -30 +20 -30 +20 -30 +20 -30 +20 -30

Рэм.макс, Вт 1623 630 1650 650 1642 647 1650 650 1650 650

1п,А 680 280 702 302 702 302 702 302 702 302

Пхх, об/мин 4200 4150 2799 2790 1440 1295 2199 1970 2799 2460

Мп, Нм 19,8 , 7,93 21,1 9,43 41,0 20,3 26,8 13,4 21,1 10,7

Цена, руб 2140 2266 3365 2314 2228

Далее рассмотрен способ совершенствования формы магнита с целью снижения влияния реакции якоря и более эффективного использования объема двигателя.

О 50 100 160 П, об/мин

Рис. \3. Пусковая частота вращения при температуре пуска -30°С: 2 - стартера с магнитами NdFeB; 3 - стартера с ферритовыми магнитами; 4 - ДВС

В четвертой главе приведены результаты проведенной опытной реконструкции индуктора и экспериментальных исследований характеристик стартерного электродвигателя 5702.3708 с магнитами ШРеВ высотой 1,2 мм производства ОАО «Магнетон» в г. Владимире (рис. 14). Для экспериментальных исследований электродвигателя с модернизированным индуктором использовался испытательный стенд модели Э242 (рис. 15), предназначенный для контроля исправности автомобильных стартеров в режимах холостого хода и пуска. Описаны испытательная установка и методика определения характеристик стартерного электродвигателя.

Рис. 14. Магниты индуктора: 1 - ферритовые 9 мм, 2 - ЫёреВ толщиной 1,2 мм

Рис. 15. Экспериментальная установка со стартером для определения характеристик

Сравнение экспериментально определенных зависимостей пусковых моментов от температуры для стартерных электродвигателей с магнитами из разных материалов на индукторе при одном и том же пусковом токе якоря 702 А с расчетными для магнитов ШРеВ приведены на рис. 16. Результаты подтверждают увеличение пускового момента электродвигателя с магнитами ШРеВ на 28,78 % при понижении температуры пуска на 103 °С, что согласуется с расчетами. Максимальное расхождение опытных и расчетных данных пусковых моментов не превышает 10%. Влияние температуры на пусковой момент для электродвигателя с ферритовыми магнитами на порядок ме и укладывается в погрешность опытов.

10

--— о --------

-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 Т,<С

Рис. 16. Пусковые моменты стартерных электродвигателей при разных температурах пуска для тока якоря 702 А: I - с ферритовыми магнитами (опыт); 2-е магнитами Ыс1РеВ (опыт); 3-е магнитами ШРеВ (расчет)

е, чем для стартера с магнитами ШРеВ

Экспериментальные температурные зависимости тока (10) и частоты вращения холостого хода (Ы0) стартера с ферритовыми магнитами и стартера с магнитами ШИеВ приведены на рис. 17. Со снижением температуры усиливаются магнитные свойства магнита ШИеВ, а Ы0 снижается. С увеличением Ы0 возрастает 10, так как возрастают механические потери. Результаты экспериментов в целом подтвердили расчетные данные, свидетельствующие об улучшении пусковых свойств стартер-ных электродвигателей с магнитами ЫёРеВ при низких температурах.

1о А

17 +—

— 0

■30 -20

10 20

40 50 60 Т,ЧС -30 -20

N0,0 б/ИЬ*1

2505 2000 1500 1000 -5СО — [>

гУ

Т,<С

0 10 20 30 40 50 60 а 6

Рис. 17. Токи (а) и частоты вращения (б) холостого хода электродвигателей при изменении температуры: 1 - с ферритовыми магнитами; 2-е магнитами ШГеВ

В заключении приводятся результаты и выводы по работе в целом.

В приложениях приводятся акты внедрения результатов диссертационной работы в НТЦ ОАО «АвтоВАЗ», ОАО «Завод им. Тарасова», Сызранской СТО, в Сыз-ранском филиале Самарского государственного технического университета, акт получения из ОАО НПО «Магнетон» образцов магнитов ШРеВ.

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

1. Разработан неявнополюсный стартерный электродвигатель с шихтованным индуктором и распределенными обмотками возбуждения, обладающий повышенным пусковым моментом. Для него, по сравнению с явнополюсной конструкцией, установлено: отсутствие полюсных наконечников исключает их насыщение в пусковых режимах и обеспечивает больший магнитный поток и момент при пуске; шихтованный индуктор исключает демпфирование основного магнитного потока в момент пуска и увеличивает пусковой момент; усечение наружной поверхности индуктора, объединение последовательной и компенсационной обмоток позволяют снизить расход провода и стали, улучшить коммутацию.

2. Разработана методика, программа проектирования и расчета магнитоэлектрических стартерных электродвигателей с использованием результатов моделирования магнитных полей, позволяющая определять показатели и электромеханические характеристики магнитоэлектрических стартеров при разных температурах, выполнен

сравнительный анализ показателей стартеров разных конструкций при температурах пуска +20 °С и -30 °С.

3. Разработаны конечноэлементные численные модели, рассчитаны и исследованы взаимоувязанные магнитные и тепловые поля в стартерном электродвигателе с высокоэнергетическими магнитами, имеющими повышенные магнитные свойства при низких температурах, что приводит к возрастанию магнитного потока в стартере при снижении температуры. Определено магнитное состояние и предельно достигаемые температуры элементов двигателя в разных режимах и при разных температурах пуска. Установлено, что для номинальных режимов работы температура магнитов NdFeB не превышает максимально допустимую.

4. Разработан, изготовлен и испытан стартерный электродвигатель с магнитами NdFeB, обладающий улучшенными пусковыми свойствами при низких температурах. Для него, по сравнению с двигателем с ферритовыми магнитами, установлено: объем магнитов может быть снижен до 12,5 раз; диаметр корпуса уменьшен на 25,8 %; при температуре пуска -30 °С пусковой момент повышен, а частота вращения при холостом ходе снижена, на 13,5 %; температурный режим менее напряженный; стартер имеет меньшую минимальную температуру пуска, что обеспечивает более надежный запуск двигателя внутреннего сгорания при низких температурах. Результаты экспериментов подтверждают улучшение пусковых свойств.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В рекомендованных ВАК научных журналах и изданиях:

1. Гнутов С.К. Характеристики стартерных электродвигателей с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов / Казаков Ю.Б., Гнутов С.К, Лазарев A.A. // Вестник ИГЭУ. - 2006. - № 4. - С. 72-74.

2. Гнутов С.К. Магнитоэлектрический стартерный электродвигатель с повышенными пусковыми свойствами при низких температурах / Казаков Ю.Б, Гнутов С.К, Лазарев A.A. // Вестник ИГЭУ. - 2008. - № 3. - С. 39-41.

В других журналах и изданиях:

3. Гнутов С.К. Применение магнитов NdFeB в стартерах для повышения их пусковых свойств при низких температурах Казаков Ю.Б., Гнутов С.К, Лазарев A.A., Лазарев А.Г. // Перспективные материалы. - 2008. № 3. - С. 292-296.

4. Гнутов С.К. Устройство защиты двигателя от перегрузки / С.К. Гнутов // Материалы молодежной конференции «Научный потенциал - XXI веку», Сф Сам ГТУ, Сызрань, 2002. - С. 35.

5. Гнутов С.К. Неявнополюсный стартерный электродвигатель / Ю.Б. Казаков, С.К. Гнутов, A.A. Лазарев // "Состояние и перспективы развития электротехнологии": Тезисы докл. междун. н.-т. конф. - Иваново, ИГЭУ, 2005, II том, с. 93.

6. Гнутов С.К. Повышение эффективности пазовых клиньев из магнитоэлектрических материалов / А.Г. Лазарев, A.A. Лазарев, С.К. Гнутов // Сборник научн. трудов XII Плесской Междун. конф. по магнитным жидкостям / Ивановский гос. энер-гетич. ун-т. - Иваново-Плес, 2006. - С. 399-400.

7. Гнутов С.К. Сравнительный анализ стартерных электродвигателей с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов / Ю.Б. Казаков,

ч

A.A. Лазарев, C.K. Гнутов // "Состояние и перспективы развития электротехнологии": Материалы междун. н.-т. конф. - Иваново, ИГЭУ, 2006, с. 210-212.

8. Гнутов С.К. Модернизация магнитоэлектрической системы возбуждения стартерных электродвигателей / Ю.Б. Казаков, С.К. Гнутов, A.A. Лазарев // Труды И Всеросс. научн.-техн. конф. с междунар. участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» / Тольяттинский гос. университет. - Тольятти, 2007. - Часть II. - С. 23-27.

9. Гнутов С.К. Опытная реконструкция индуктора магнитоэлектрического стар-терного электродвигателя / Ю.Б. Казаков, A.A. Лазарев, С.К. Гнутов // "Состояние и перспективы развития электротехнологии": Материалы междун. н.-т. конф. - Иваново, ИГЭУ, 2007, II том, с. 76-77.

Личный вклад автора. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат: в работах [1,6,7] - разработка алгоритмов расчета характеристик; [5] - обоснование конструкции; [2,3,8,9] - разработка, изготовление и исследование модернизированной конструкции.

Разрешено к печати диссертационным советом Д.212.217.04. Протокол № 14 от 25 декабря 2008 г. Заказ № 28 Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе. Самарский государственный технический университет Типография Сам ГТУ 443100 г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

КОНСТРУКЦИИ СТАРТЕРНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

1.1. Особенности конструкции и условий работы стартерных электродвигателей.

1.2. Подход к численному моделированию физических полей в стартерных электродвигателях.

1.3. Уточненный расчет и совершенствование конструкции явнополюсных стартерных электродвигателей постоянного тока

1.4. Неявнополюсная конструкция индукторов стартерных электродвигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением

1.5. Свойства, характеристики и параметры постоянных магнитов и их применение в стартерных электродвигателях.

1.6. Стартерные электродвигатели на основе машин переменного тока, вентильных и вентильно-индукторных двигателей

1.7. Выводы и постановка задач.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЯВНОПОЛЮСНЫХ

СТАРТЕРНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПОВЫШЕННЫМ ПУСКОВЫМ МОМЕНТОМ.

2.1. Применение в стартерных электродвигателях неявнополюсного индуктора с распределенными обмотками возбуждения.

2.2. Разработка математической модели неявнополюсного стартерного электродвигателя, способов формирования схем распределенных обмоток индуктора и их анализ.

2.3. Разработка конструкции, расчет характеристик и оценка эффективности применения неявнополюсных стартерных электродвигателей.

2.4. Усовершенствованная неявнополюсная конструкция индуктора

2.5. Выводы.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СТАРТЕРНЫХ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ МАГНИТАМИ И УЛУЧШЕННЫМИ ПУСКОВЫМИ СВОЙСТВАМИ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ.

3.1. Разработка методики и компьютерной программы проектирования магнитоэлектрических стартерных электродвигателей.

3.2. Применение высокоэнергетических магнитов NdFeB при модернизации индуктора стартерного электродвигателя 5702.

3.3. Разработка численных полевых моделей, определение коэффициентов бокового и торцевого рассеяния магнитов, исследование магнитных и тепловых полей стартерного электродвигателя с магнитами NdFeB .-.

3.4. Исследование характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей при разных температурных условиях работы, сравнительный анализ конструкций стартеров.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4. МОДЕРНИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК СТАРТЕРНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 5702.3708 С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ МАГНИТОВ.

4.1. Модернизация индуктора стартерного электродвигателя 5702.3708 с применением магнитов NdFeB.

4.2. Испытательная установка и методика определения характеристик стартерного электродвигателя.

4.3. Результаты экспериментальных исследований стартерного электродвигателя.

Актуальность проблемы

Процесс создания автомобилей нового поколения - экономичных, безопасных, комфортных, - напрямую связан с электрификацией автомобиля и, в первую очередь, с внедрением энергоемких потребителей- нового типа. Стоимость электрооборудования в автомобиле достигает трети стоимости всего автомобиля и имеет тенденцию к возрастанию. Число различных электродвигателей в современных автомобилях класса «Люкс» может достигать сотен: генераторы, стартеры для пуска двигателя внутреннего сгорания, двигатели блокировки дверей, вентиляции, отопления, предпускового подогрева двигателя внутреннего сгорания, подачи топлива, перемещения антенны и стекол, изменения положения сидений и зеркал, привода стекло- и фароочистки и др. Четвертая часть всех эксплуатационных неисправностей автомобилей связана с неисправностями элементов электрооборудования. Таким образом, бурный рост автомобилизации, числа электродвигателей в автомобилях, их мощности повышает актуальность разработки новых, более совершенных конструкций автомобильных электродвигателей, применения в них современных материалов.

Наиболее мощным электромеханическим преобразователем в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания является* стартерный электродвигатель. Мощность выпускаемых стартеров достигает 12 кВт. Характеристики стартерных электродвигателей определяют качество пусковой системы автомобиля. Объем выпуска стартеров для легковых автомобилей достигает нескольких миллионов штук в год. Стартерные электродвигатели работают с предельными электромагнитными нагрузками и обладают специфическими конструктивными особенностями по сравнению с электродвигателями общепромышленного исполнения.

Наиболее сложно осуществляется пуск стартерами двигателя внутреннего сгорания при низких температурах, когда вязкость моторного масла двигателя внутреннего сгорания и, соответственно, момент сопротивления возрастают.

При снижении температуры электролита аккумуляторной батареи ее внутреннее сопротивление, ток короткого замыкания и отдаваемая мощность уменьшаются. Механическая характеристика стартерного электродвигателя в этих условиях располагается ниже, что приводит к снижению пусковой частоты вращения двигателя внутреннего сгорания и затрудненному его запуску. В некоторых случаях для облегчения холодного пуска применяют предпусковой подогрев моторного масла двигателя внутреннего сгорания. Поэтому, разработка стартерных электродвигателей, обладающих повышенными пусковыми свойствами, особенно при низких температурах, является актуальной задачей.

В развитие современных конструкций и методов расчетов стартерных электродвигателей для запуска автомобильных двигателей внутреннего сгорания большой вклад внесли, в алфавитном порядке, Анисимов В.М., Борове -ких Ю.И., Болотников И.Е., Брусенцов М.В., Евсеев Е.В., Казаков Ю.Б., Квайт С.М., Менделевич Я.А., Мишин Д.Д., Петленко Ю.И., Пятаков И.Л., ЧижковЮ.П., Фесенко М.Н., Филатов Б.С., ЮттВ.Е. и другие.

Направления совершенствования стартерных электродвигателей с целью повышения их пусковых свойств заключаются в

- применении новых материалов;

- модернизации традиционной конструкции явнополюсных двигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением;

- изменении конструкции индуктора и переходе на неявнополюсную конструкцию;

- использовании систем возбуждения с постоянными магнитами;

- разработке интегрированных стартер - генераторов встраиваемого исполнения на основе асинхронных машин, вентильных и вентильно - индукторных машин.

Два последних направления при бортовой сети автомобиля постоянного тока требуют наличия достаточно сложных и мощных активных полупроводниковых преобразователей и могут быть эффективны при напряжении бортовой сети 42 В. Появление на рынке новых постоянных высокоэнергетических магнитов, например, на основе соединений NdFeB, и использование их в системе возбуждения стартеров позволяет существенно снизить их массогабаритные показатели.

Разработкой специальных электрических машин - неявнополюсных конструкций машин постоянного тока, машин с постоянными магнитами, машин для работы совместно с полупроводниковыми преобразователями занимались ведущие ученые Антипов В.Н., Бертинов А.И., Бут Д.А., Глебов И.А., Демир-чян К.С., Иванов-Смоленский А.И., Кожевников В.А., Копылов И.П., Косты-рев М.Л., Кузнецов В.А., Дедовский А.Н., Нестерин В.А., Овчинников И.Е., Орлов И.Н., Скороспешкин А.И., Шереметьевский Н.Н. и многие другие.

Работа стартерного, как и любого другого, электродвигателя характеризуется созданием физических полей - магнитного, электрического, теплового и механического. Эти поля определяют рабочие свойства и срок службы стартера. Важно осуществлять оценку полей на стадии разработки конструкции. Полевой анализ электродвигателей особенно актуален в случаях наличия конструктивных особенностей, использования новых конструкций и материалов, а также предельных электромагнитных нагрузок, что характерно для стартерных электродвигателей.

В стартерных электродвигателях физические поля существуют одновременно и являются взаимозависимыми. Взаимосвязь полей проявляется во влиянии параметров одних полей на характеристики сред и возбуждающие факторы других полей. Такое влияние может быть существенным. Например, для высокоэнергетических постоянных магнитов NdFeB характерны невысокая рабочая температура и сильная зависимость магнитных свойств от температуры. Изменение температуры существенно влияет на характеристику размагничивания постоянных магнитов на основе NdFeB, что требует взаимосвязанного термомагнитного анализа полей таких электрических машин. Действительно, потери в стали и температуры в двигателе зависят от магнитного потока, а свойства магнита зависят от температуры. Кроме того, характеристики аккумуляторной батареи и, соответственно, напряжение на стартере, также сильно зависят от температуры. Поэтому актуальным является анализ магнитных и тепловых полей в стартерных электродвигателях, особенно с возбуждением от высоэнерге-тических магнитов.

Пуск стартера при работе совместно с аккумуляторной батареей может происходить при температурах окружающей среды от -50 °С (холодный запуск), до +50 °С. Температура в подкапотном пространстве летом после продолжительной работы двигателя внутреннего сгорания может достигать +90 °С. В соответствии с этим необходима разработка методики, системы проектирования и расчета характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей в электропусковой системе при разных температурных условиях работы.

Завершающим элементом разработки электрических машин является экспериментальное исследование созданных опытных образцов и опытная проверка предложенных конструкций усовершенствованных стартерных электродвигателей. Для испытаний целесообразно использование стандартных и метрологически аттестованных стендов.

Таким образом, разработка и исследование улучшенных конструкций стартерных электродвигателей с применением современных материалов, обладающих повышенными пусковыми свойствами при низких температурах, является актуальной научной проблемой.

Актуальность проблемы позволяет сформулировать цель диссертации -улучшение пусковых свойств стартерных электродвигателей при низких температурах на основе совершенствования конструкции и применения современных материалов.

Поставленная цель требует решения следующих основных задач: Разработать и проанализировать неявнополюсную конструкцию шихтованного индуктора с распределенными обмотками возбуждения для повышения пускового момента стартерного электродвигателя.

Разработать методику, программу проектирования и расчета эксплуатационных показателей и электромеханических характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей на основе моделирования магнитных полей при разных температурах.

Выполнить исследования стартерных электродвигателей в разных режимах и при разных температурах пуска на основе моделирования магнитных и тепловых полей.

Для повышения пускового момента стартерного электродвигателя при низких температурах разработать, исследовать и испытать двигатель с высокоэнергетическими магнитами.

Методы исследований

Использованы методы математического анализа, численного моделирования, испытаний опытных образцов; элементы теории матричного анализа; автоматизированные методы проектирования; моделирование на персональном компьютере; численный метод моделирования магнитных и тепловых полей -метод конечных элементов; методы экспериментальных исследований.

Научная новизна работы:

Разработаны математические модели, способы формирования и анализа распределенных обмоток индуктора неявнополюсного стартерного электродвигателя с шихтованным сердечником, на основе которых выполнено исследование свойств двигателя, обладающего повышенным пусковым моментом.

Разработана методика, программа проектирования и расчета магнитоэлектрических стартерных электродвигателей с использованием результатов моделирования магнитных полей, которая позволяет определять их эксплуатационные показатели и электромеханические характеристики конструкций при разных температурах, проводить сравнительный анализ стартеров.

Разработаны численные модели и исследованы взаимоувязанные магнитные и тепловые поля в стартерном электродвигателе с высокоэнергетическими магнитами, имеющими повышенные магнитные свойства при низких температурах, что позволило определить магнитное состояние и предельно достигаемые температуры элементов двигателя в разных режимах и при разных условиях пуска.

Разработан и исследован стартерный электродвигатель с возбуждением от магнитов NdFeB, обладающий улучшенными пусковыми свойствами при низких температурах.

Практическая значимость работы:

Предложена конструкция неявнополюсного стартерного электродвигателя с шихтованным сердечником индуктора и распределенными обмотками возбуждения, которая использована при разработке стартеров с повышенным пусковым моментом.

Разработаны методика, компьютерная программа проектирования и расчета эксплуатационных показателей, электромеханических характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей при разных температурах, которые предлагается использовать при разработке современных систем элек-тростартерного пуска, в учебном процессе ВУЗов при подготовке специалистов по электромеханике и электрооборудованию автомобилей.

Результаты исследований магнитных и тепловых полей в стартерных электродвигателях с магнитами NdFeB рекомендуется использовать для совершенствования конструкций индукторов, определения магнитного состояния и максимально достижимых температур элементов стартера в разных режимах и при разных условиях пуска.

Предложены конструкции стартерного электродвигателя с высокоэнергетическими магнитами, имеющими повышенные магнитные свойства при низких температурах, которые рекомендуется использовать при разработке перспективных стартеров с повышенным пусковым моментом при низких температурах.

Реализация результатов работы:

В научно-техническом центре ОАО «АвтоВАЗ» использованы результаты исследований и рекомендации для разработок модернизированной электро-стартерной системы пуска с повышенной надежностью запуска.

В ОАО «Завод им. Тарасова», осуществляющем разработку и производство стартеров, использованы результаты исследований в практике разработок перспективных стартеров с повышенными пусковыми свойствами.

В практике ремонта и модернизации электростартерной системы пуска двигателей внутреннего сгорания автомобилей на Сызранской станции технического обслуживания.

В учебный процесс и научную работу студентов Сызранского филиала ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет, обучающихся по специальностям кафедр «Электромеханика и промышленная автоматика» и «Ремонт и эксплуатация автомобилей», внедрена разработанная компьютерная система проектирования и расчета характеристик стартерных электродвигателей в электростартерной системы пуска двигателей внутреннего сгорания легковых автомобилей.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов диссертации обеспечена строгим выполнением математических преобразований, использованием современных математических моделей и пакетов программ, использованием общепринятых допущений, подтверждением данных численного моделирования экспериментальными исследованиями, изготовлением и испытанием опытной конструкции стартерного двигателя, применением метрологически аттестованных средств проведения эксперимента, совпадением расчетных и экспериментальных результатов измерения температур, пусковых моментов и частоты вращения стартерного электродвигателя в лаборатории Сф СамГТУ и Сызранской СТО.

Основные положения, выносимые на защиту:

Математические модели, способы формирования и анализа распределенных обмоток индуктора неявнополюсного стартерного электродвигателя с шихтованным сердечником и результаты исследования его свойств.

Методика, компьютерная программа проектирования и расчета эксплуатационных показателей, электромеханических характеристик магнитоэлектрических стартерных электродвигателей с использованием результатов моделирования магнитных полей при разных температурах.

Численные модели и результаты исследования взаимоувязанных магнитных и тепловых полей в стартерном электродвигателе с высокоэнергетическими магнитами, имеющими повышенные магнитные свойства при низких температурах в разных режимах и при разных температурах пуска.

Результаты разработки и исследования стартерного электродвигателя с возбуждением от магнитов NdFeB и улучшенными пусковыми свойствами при низких температурах.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XI, XII и XIII Международных конференциях "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (г. Иваново - 2005, 2006 и 2007 г.), XII Международной Плесской конференци по магнитным жидкостям (г. Плес — 2006 г.), II Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти - 2007 г.), XIX Международной конференции "Материалы с особыми физическими свойствами и магнитные системы" (г. Суздаль - 2007 г.).

Работа докладывалась и обсуждалась на расширенном заседании кафедры -«Электромеханика и промышленная автоматика» Сызранского филиала Самарского государственного технического университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных статей, докладов и тезисов докладов [21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 71], в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикаций результатов кандидатских диссертаций [21, 24, 27].

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 166 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 116 наименований, приложений, включает 82 рисунка и 10 таблиц.

4.4. Выводы

1. Предложенная модернизация индуктора стартерного электродвигателя 5702.3708 с применением высокоэнергетических магнитов NdFeB практически реализуема, стартерный электродвигатель изготовлен и работоспособен.

2. Доработанная и отлаженная для опытного подтверждения эффективности модернизированной конструкции индуктора стартерного электродвигателя установка позволяет снимать по предложенной технологии характеристики стартера.

3. Результаты экспериментальных исследований подтвердили эффективность применения модернизированной конструкции индуктора стартерного электродвигателя с высокоэнергетическими магнитами NdFeB для улучшения пусковых свойств стартеров при низких температурах пуска.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные теоретические и практические результаты, выводы диссертации при решении проблемы разработки и исследования стартерных электродвигателей с улучшенными пусковыми свойствами при низких температурах заключаются в следующем:

1. Для повышения пусковых свойств стартерных электродвигателей при низких температурах целесообразно совершенствование индуктора явнополюсных двигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением, переход на неявнополюсную конструкцию индуктора, применение возбуждения от высокоэнергетических магнитов.

2. Разработаны математические модели и конструкция неявнополюсного стартерного электродвигателя с шихтованным индуктором и распределенными обмотками возбуждения, способы формирования схем индукторных обмоток. На их основании выполнен анализ пусковых свойств неявнополюсных стартерных электродвигателей.

3. Отсутствие полюсных наконечников в конструкции индуктора, по сравнению с явнополюсной конструкцией, с последовательным возбуждением исключает насыщение наконечников в пусковых режимах и обеспечивает больший магнитный поток и момент при пуске. Применение шихтованного сердечника индуктора исключает демпфирование основного магнитного потока в момент пуска, характерное для явнополюсных электродвигателей со стороны сплошных полюсов и корпуса, и увеличивает пусковой момент.

4. Увеличение насыщения магнитной цепи в неявнополюсных стартерных электродвигателях с последовательным возбуждением в режиме пуска приводит к росту коэффициента полюсного перекрытия, что противоположно явлению в явнополюсных стартерах. При смешанном возбуждении в неявнополюсных стартерных электродвигателях и при коэффициенте полюсного перекрытия параллельной обмотки возбуждения меньшем коэффициента полюсного перекрытия последовательной обмотки в режиме пуска дополнительно возрастают магнитный поток и момент.

5. Усечение наружной поверхности сердечника неявнополюсного индуктора стартерных электродвигателей, объединение распределенных последовательной и компенсационной обмоток позволяют снизить расход обмоточного провода, получить экономию стали, улучшить коммутацию, закреплять стартер на «постели», образованной внешними усечениями сердечника.

6. Разработана методика, программа проектирования и расчета магнитоэлектрических стартерных электродвигателей с использованием результатов моделирования магнитных полей, позволяющая определять показатели и электромеханические характеристики магнитоэлектрических стартеров при разных температурах и проводить сравнительный анализ стартеров.

7. Разработаны численные модели, рассчитаны и исследованы взаимоувязанные магнитные и тепловые поля в стартерном электродвигателе с высокоэнергетическими магнитами, имеющими повышенные магнитные свойства температурах, что приводит к возрастанию магнитного потока в стартере при снижении температуры. Определено магнитное состояние и предельно достигаемые температуры элементов двигателя в разных режимах и при разных температурах пуска. Установлено, что для номинальных режимов работы температура магнитов NdFeB не превышает максимально допустимую.

8. Разработан, изготовлен и исследован стартерный электродвигатель с магнитами NdFeB, обладающий улучшенными пусковыми свойствами при низких температурах.

9. Объем магнитов NdFeB в стартерах 5702.3708 может быть снижен до 12,5 раз, по сравнению с объемом магнитов 28СА250, что позволяет уменьшить наружный диаметр корпуса на 25,8 % (80 мм и 63,6 мм) или на один габарит.

10. Повышенные магнитные свойства при низких температура магнитов NdFeB позволяют в стартерных электродвигателях при низких температурах пуска повысить на 13,5 % магнитный поток, изменяемый с температурным коэффициентом -0,276 %/°С, что обеспечит больший на 13,5 % пусковой момент и на столько же меньшую частоту вращения при холостом ходе.

11. Пусковой момент стартера 5702.3708 с магнитами NdFeB при работе с аккумуляторной батареей 6СТ55 при уменьшении температуры пуска с +20 °С до -30 °С снижается в 1,97 раза, с температурным коэффициентом 3,94 %/°С. Для стартеров с магнитами 28СА250 пусковой момент снижается в 2,24 раза, температурный коэффициент 4,48 %/°С.

12. Стартерный электродвигатель с магнитами NdFeB имеет пусковую частоту вращения при температуре -30 °С на 13,5 % большую и более низкую минимальную температуру пуска, чем стартер с магнитами 28СА250, что обеспечивает более надежный запуск двигателя внутреннего сгорания при низких температурах.

13. Температурный режим стартерных электродвигателей с ферритовыми магнитами более напряженный, чем с магнитами NdFeB, так как коэффициент теплопроводности магнитов NdFeB в 3,6 раза выше. Перепад температур по массиву ферритовых магнитов достигает 10°С, а с магнитами NdFeB - 0,7 °С.

14. Выполнен сравнительный анализ показателей стартеров разных конструкции при температурах пуска +20 °С и -30 °С. Стартерный электродвигатель с электромагнитным возбуждением имеет наибольшие габариты, но наименьшую стоимость. Стартерный электродвигатель с магнитами NdFeB имеет такую же стоимость, что и двигатель с ферритовыми магнитами.

15. Результаты экспериментальных исследований подтвердили эффективность применения высокоэнергетических магнитов NdFeB для улучшения пусковых свойств стартерных электродвигателей при низких температурах.

1. Авдеев Б.Я. и др. Основы метрологии и электрические измерения: Учеб. для вузов/ Авдеев Б.Я., Антонюк Е.М., Душин Е.М. и др. - Л.: Энергоатомиздат, 1987.-С. 480.

2. Автомобили с комбинированным энергетическим приводом // Автостроение за рубежом. 2002, № 3. - С. 5-11.

3. Акимов С.В., Боровских Ю.И., Чижков Ю.П. Электрическое и электронное оборудование автомобилей. М.: Машиностроение, 1988. - С. 288.

4. Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей: Учебник для ВУЗов. М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2004. - С. 384.

5. Анисимов В.М. и др. Перспективные стартер-генераторы для автомобилей / Анисимов В.М., Высоцкий В.Е., Скороспешкин А.И., Тарановский В.Р. // Российский электротехнический конгресс: Тез. Докл. М., 1999. Т. Электротехнические системы транспорта.

6. Антипов В.Н., Глебов И.А. Электрические машины постоянного тока: перспективы развития. // Изв. АН. Энергетика. 1999, № 5. - С. 128-135.

7. А.С. SU 1511805 МКИ Н 02 К 1/12 от 1.06.89 (заявка 4383767 от 29.02.88). Статор электрической машины постоянного тока / Казаков Ю.Б., Тихонов А.И. Опубл. в Б.И. № 36, 1989. С. 4.

8. Банников С.П. Электрооборудование автомобилей. М.: Транспорт, 1977.-С. 288.

9. Бертинов А.И. и др. Специальные электрические машины: Учеб. пособие для вузов.- В 2-х кн. / Бертинов А.И., Бут Д.А., Мизюрин С.Р., Алиевский

10. Б.JI., Синева Н.В.; Под ред. Алиевского Б.Л. М.: Энергоатомиздат, 1993. Кн.1 -320 с.;Кн.2.-С. 368.

11. Боровских Ю.И., Фещенко А.И. Расчет номинальных параметров стартера и аккумуляторной батареи для заданных условий пуска холодного двигателя. Труды МАДИ, 1977, вып. 132. - С. 30-39.

12. Бородулин Ю.Б. и др. Оптимизация геометрии магнитопровода стартерных электродвигателей / Бородулин Ю.Б., Казаков Ю.Б., Мостейкис B.C., Щелыкалов Ю.Я. //Изв. вузов. "Электромеханика". 1982, № Ю.- С. 1175-1178.

13. Бут Д.А. Электромеханика сегодня и завтра / Электричество. 1995, ч.1 -№ 1; ч.П - № 2.

14. Бухтеев П.И., Комаров С.Г., Машинин В.В. Новые конструкции и технологии производства автокомпонентов на постоянных магнитах / Автотракторное электрооборудование. 2004, № 9. - С.37-40.

15. Веневцева Р.В. и др. Особенности конструкций стартеров зарубежных фирм // Автотракторное оборудование. М.: НИИНавтопром, 1975, № 6.

16. Высоцкий В.Е., Тарановский В.Р. Электрические машины. Расчет двигателей постоянного тока для систем электростартерного пуска: Методика расчета /Самарский государственный технический ун-т. — Самара, 2003. С. 38.

17. Герасимов Е.Б. и др. Совместный магнитотепловой конечно-элементный расчет неявнополюсного двигателя постоянного тока./ Герасимов

18. Е.Б., Казаков Ю.Б., Тихонов А.И., Щелыкалов Ю.Я. // Электротехника 1996, № 10.-С. 39-42.

19. Глебов И.А. Новые материалы как основа научно-технического прогресса в электромашиностроении // Электротехника 1996, № 1. - С. 2-9.

20. Гнутов С.К., Казаков Ю.Б. и др. Применение магнитов NdFeB в стартерах для повышения их пусковых свойств при низких температурах // Перспективные материалы. 2007, № 3. - С.- 292 - 296.

21. Гнутов С.К., Казаков Ю.Б., Лазарев А.А. Опытная реконструкция индуктора магнитоэлектрического стартерного электродвигателя // "Состояние и перспективы развития электротехнологии": Материалы междун. н.-т. конф. -Иваново, ИГЭУ, 2007, II том. С. 76-77.

22. Гнутов С.К., Казаков Ю.Б., Лазарев А.А. Характеристики стартерных электродвигателей с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов // Вестник ИГЭУ. 2006, № 4. - С. 72-74.

23. Гнутов С.К., Казаков Ю.Б., Лазарев А.А. Неявнополюсный стартерный электродвигатель // "Состояние и перспективы развития электротехнологии": Тезисы докл. междун. н.-т. конф. Иваново, ИГЭУ, 2005, II том. - С. 93.

24. Гнутов С.К., Казаков Ю.Б., Лазарев А.А. Магнитоэлектрический стартерный электродвигатель с повышенными пусковыми свойствами при низких температурах // Вестник ИГЭУ. 2008, № 3. - С. 39 - 41.

25. Горюнов В.Н. и др. Выбор рационального направления намагниченности постоянных магнитов-модулей и составных магнитов в устройствах электромеханики / Горюнов В.Н., Серкова JI.E., Тиль В.Э., Тищенко О.А. // Электротехника. 1993, № 1. - С. 65-70.

26. Графкина М.В., Милюков А.С., Пьянкова Е.Е. Последовательная оптимизация проектируемых вариантов стартерного электродвигателя по технико-экологическим показателям // Электроника и электрооборудование транспорта.- 2005, №2. С. 46-47.

27. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: Учеб. для вузов. -М.: Энергия, 1980. С. 928: ил.

28. Иванов-Смоленский А.В. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах. М.: Высш. шк., 1989. - С. 312.

29. Казаков Ю.Б. Автоматизированные системы испытаний электрических машин / Иван. гос. энерг. ун-т. Иваново, 2002. - С.84.

30. Казаков Ю.Б. Анализ магнитных и тепловых полей магнитоэлектрических машин с учетом термозависимости свойств магнитов // Электричество. — 2001, № 12.-С. 23-27.

31. Казаков Ю.Б. Влияние способа распределения обмоток возбуждения на характеристики неявнополюсных двигателей смешанного возбуждения // Вестник ИГЭУ. 2007, № 3. - С. 3 - 6.

32. Казаков Ю.Б., Герасимов Е.Б. Системный анализ взаимозависимых физических полей в электрических машинах // Электротехника. 1997, № 9.- С.5-9.

33. Казаков Ю.Б. Интерактивная система проектирования неявнополюсных двигателей постоянного тока// Электротехника 1996, № 10.-С. 42-45.

34. Казаков Ю.Б. Использование ЭВМ при исследовании магнитных полей стартеров.// Автотракторное электрооборудование.- М.: НИИНавтопром., 1981, №4.-С. 11 13.

35. Казаков Ю.Б. Матричный анализ и синтез схем статорных обмоток неявнополюсных машин постоянного тока.//Электричество.- 1997, №4. С.41 - 44.

36. Казаков Ю.Б., Мостейкис B.C. Анализ методик расчета сильнонасыщенных машин постоянного тока на примере стартера СТ230Б//В кн.: Тезисы итоговой н.-т. конф. НТО ЭП Иваново: ИЭИ, 1977.

37. Казаков Ю.Б., Мостейкис B.C., Тихонов А.И. Анализ вариантов магнитной несимметрии в машинах постоянного тока с распределенными обмотками на статоре.//Электротехника 1996, № 3. - С. 28 - 30.

38. Казаков Ю.Б., Мостейкис B.C. Учет насыщения полюсных наконечников стартерных электродвигателей.//Вопросы теории и автоматизации проектирования электрических машин: Межвуз. сб./Ивановс. госуд. универс-т. Иваново, 1985.-С. 37-41.

39. Казаков Ю.Б., Мостейкис B.C., Щелыкалов Ю.Я. Конечно-элементный анализ и синтез магнитных систем стартерных электродвигателей.//Исследование и расчет электромеханических преобразователей энергии: Труды МЭИ. Москва, МЭИ, 1991, вып.633. - С. 5 - 12.

40. Казаков Ю.Б., Мостейкис B.C. Экспериментальное и расчетное исследование магнитных полей стартерных электродвигателей.// Автотракторное электрооборудование М.:НИИНавтопром, 1981, № 6. - С. 10 - 13.

41. Казаков Ю.Б. Оптимизация геометрии магнитопровода стартерных электродвигателей на основе расчетов магнитных полей: Автор, дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н.//НПИ Новочеркасск, 1982г. - С. 16.

42. Казаков Ю.Б. Расчет магнитной цепи стартерных электродвигателей методом конечных элементов.// Оптимизация параметров электропусковой системы и ее элементов: Труды НИИавтоприборов М., 1983, вып.55. - С. 84 - 91.

43. Казаков Ю.Б., Тихонов А.И. Автоматизированное распределение обмоток статора неявнополюсных машин постоянного тока // Электротехника -1995, №8. -С. 8- 11.

44. Казаков Ю.Б., Тихонов А.И. Реконструкция статора неявнополюсной машины постоянного тока // Электротехника. 1994, № 4. - С. 7 - 9.

45. Казаков Ю.Б., Шишкин В.П. Математическая модель магнитного поля двигателей с постоянными магнитами. //Электродвигатели переменного тока средней и малой мощности: Тезисы докл. IX Всес. н.-т. конф. Владимир-Суздаль, 1990. - С. 17 - 19.

46. Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Анализ и синтез конструкций электрических машин с учетом взаимного влияния физических полей // Электротехника. 2000, № 8. - С. 16-20.

47. Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Исследование магнитного поля в воздушном зазоре стартера СТ23ОБ.//Тезисы докл. н.-т. конф. /Иванов, энергетич. ин-т. Иваново, 1980. - С. 129.

48. Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Конечно-элементное моделирование физических полей в электрических машинах / Иван. гос. энерг. ун-т. Иваново, 2001.-С. 100.

49. Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Совершенствование конструкции активной зоны стартерных электродвигателей // Материалы Всероссийского электротехнического конгресса (ВЭЛК-2005). М.:РАН, АЭН РФ, 2005. -С. 162- 164.

50. Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Учет взаимного влияния свойств магнитов и их теплового состояния при расчете электрических машин // Вестник ИГЭУ. 2003, №1. с. 16- 19.

51. Каневский Е.И., Колпакова Н.Ф. Температурная стабильность магнитных систем с магнитами из сплавов типа ЮНДК, Sm-Co, Fe-Nd-B // Тезисы докл. XV Межд. конф. по постоянным магнитам. Суздаль. Москва: ООО ЦП "Возрождение", 2005. - С. 188.

52. Квайт С.М., Менделевич Я.А., Чижков Ю.П. Пусковые качества и системы пуска автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1990. — С. 256.

53. Кенио Т., Нагомори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами: Пер. с англ. М.: Энергоатомоиздат, 1989. - С. 184.

54. Коварский Е.М. Янко Ю.И. Испытание электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1990. — С. 320.:ил.

55. Коген-Далин В.В., Комаров Е.В. Расчет и испытание систем с постоянными магнитами. М.: Энергия, 1977. - С. 248.

56. Кожевников В.А., Копылов И.П. Развитие теории и конструкции машины постоянного тока. JL: Наука, Ленингр. отд-е, 1985г. - С. 147, ил.

57. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 1994. - С. 318.

58. Копылов И.П. др. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов в 2-х кн. /Под ред. Копылова И.П. 2-е изд.- М: Энергоатомиздат, 1993 г.

59. Копылов И.П. и др. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т. 2./ Под общ. ред. Копылова И.П., Клокова Б.С. М.: Энергоатомиздат, 1989. -С. 688.

60. Корицкий Ю.В. и др. Справочник по электротехническим материалам. Т.З./ Под ред. Корицкого Ю.В., Пасынкова В.В., Тареева Б.М.- Л: Энергоатомиздат, 1988.-С. 728.

61. Кузнецов В.А., Кузьмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели.-М.: Изд-во МЭИ, 2003. С. 68.

62. Кулаев Ю.В., Курбатов П.А. Автоматизация проектирования систем с постоянными магнитами // Электротехника. 1999, №10. - С. 23-27.

63. Курбатов П.А., Аричин С.А. Численный расчет электромагнитных полей М: Энергоатомиздат, 1984. С. 168.

64. Легковой автомобиль с гибридной силовой установкой // Автомобильная промышленность. -2001, № 11.-С. 9-10.

65. Ледовский А.Н. Электрические машины с высококоэрцитивными магнитами. М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 168.

66. Литвиненко В.В. Электрооборудование автомобилей ВАЗ. Издательство «За рулем». 1997. — С. 240.

67. Лобанов Е.А., Шустов О.И. Основные положения метода нахождения рациональных конструктивных параметров стартерных электродвигателей. -Труды НИИавтоприборов, 1980, вып. 49. С. 84-92.

68. Логинова Е.Ю. Моделирование нестационарных тепловых полей в тяговой электрической машине // Электротехника. 1999, № 11. - С. 21-24.

69. Магнитные свойства магнитов NdFeB / Пресс-релиз НПО «Магнетон». -Владимир, 1999.-С. 5.

70. Менделевич Я.А. и др. Конструкции и характеристики автотракторных стартеров / Менделевич Я.А., Евсеев Е.В., Пятаков И.Л., Чекмазов B.C. М.: НИИНавтопром, 1978. - С. 82.

71. Мишин Д.Д. Стартерный электродвигатель на постоянных магнитах типа ниодим-железо-бор//Электротехника- 1998, №4. С. 25-27.

72. Николаев В.В., Рыбников В.А. Разработка интегрированного стартер-генератора на основе вентильно-индукторной машины / Сборник трудов по науке и технике htpp://www.Laboratory.Ru, 2007. - С. 7.

73. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. -М.: Наука, 1979.

74. Осьмаков А.А. Технология и оборудование производства электрических машин.: Учебник. М.: Высшая школа - 1980г. - С. 312.

75. Патент на изобретение RU 2124800 С1 МКИ 6 Н 02 К 23/22, 23/24 от 10.01.99 (заявка 96110371/09 от 21.05.96). Машина постоянного тока/ Казаков Ю.Б. Опубл. в Б.И. № 1, 1999. С. 7.

76. Патент на изобретение RU 2138110 С1 МКИ 6 Н 02 К 1/17, 23/04 от 20. 09. 99 (заявка 97120858/09 от 16.12.97). Статор магнитоэлектрической машины постоянного тока/ Казаков Ю.Б., Щелыкалов Ю.Я. Опубл. в Б.И. № 26, 1999, С.-10.

77. Преображенский А.А., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы. М.: Высш. школа, 1986.- С. 352.

78. Пятин Ю.М. и др. Постоянные магниты: Справочник / Под ред. Пятина Ю.М. М.: Энергия, 1980. - С. 488.

79. Пятков К.Б. и др. Автомобили ВАЗ-2110. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту/ Пятков К.Б., Игнатов А.П., С.Н. Косарев и др. М.: Издательство «За рулем», 1997.- С. 167.

80. Пятков К.Б. Электрооборудование автомобилей ВАЗ-2110. /Паспорт стартера 5702.3708. М.: «Третий Рим», 2004. - С. 71.

81. Расчет и проектирование автотракторных стартеров пониженной металлоемкости. Труды института. М.: НИИАЭ. - 1987. - С. 134.

82. Северин А.А. Математическое моделирование при исследовании режимов работы автомобильных стартеров / Автотракторное электрооборудование. 2004, №3.-С. 21-25.

83. Сипайлов Г.А., Санников Д.И., Жадан В.А. Тепловые, гидравлические и аэродинамические расчеты в электрических машинах: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 1989.-С. 239.

84. Справочник по электрооборудованию автомобилей / Акимов С.В., Здановский А.А., Корец A.M. и др. М.: Машиностроение, 1994. - С. 544.

85. Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования / Копылова А.В., Коротков В.И., Красильников В.Е. и др. Под ред. Фесенко М.Н. М.: Машиностроение, 1978. - С. 344.

86. Токарев Б.Ф., Зубков А.А., Камышников В.А. Особенности электромагнитного расчета машин постоянного тока с распределенной обмоткой возбуждения // Электротехника 1994, №4. - С. 4-7.

87. Филатов Б.С. К вопросу проектирования оптимального варианта стартерного электродвигателя // Автомобильная промышленность. 1981, № 4. - С. 22-24.

88. Филатов Б.С., Чижков Ю.П. Автоматизированное проектирование системы электростартерного пуска // Автомобильная промышленность. 1981, №3,-С. 22-23.

89. Харт У.Г. Состояние производства постоянных магнитов в мире с 1996 по 2006 гг.//"ХП Междун. конф. по постоянным магнитам": Тезисы докл. -Суздаль. 22-26 сент. 1997. С.8.

90. Хвостов B.C. Электрические машины: Машины постоянного тока.: Учебник для студентов электромеханических спец. вузов/ Под редакцией Копылова И.П. М.: Высшая школа, 1988. - С. 336.: ил.

91. Чижков Ю.П., Квайт С.М., Сметнев Н.Н. Электростартерный пуск автотракторных двигателей. М.: Машиностроение, 1985. - С. 160.

92. Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей: Курс лекций. Ч. 1. — М.: Издательство «Машиностроение». 2003. С. 240.

93. Шереметьевский Н.Н., Стома С.А., Сергеев В.В. Высокоэнергетические постоянные магниты в электромеханике//Электротехника->П 1, 1989. -С. 2-10.

94. Электрооборудование автомобилей: Справочник / Акимов А.В., Акимов О.А.и др.; Под. ред. Чижкова Ю.П.- М.: Транспорт, 1993. С. 223.

95. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учеб. для студентов вузов. М.: Транспорт, 2000. - С. 320.

96. Яковлев А.И. Электрические машины с уменьшенной материалоемкостью. М.:Энергоатомиздат, 1989.

97. A switched reluctance machine for a car starter alternator system / A. de Vries , Y. Bonnassieux, M. Gabsi, E. Hoang, F. d-Oliveira, Cedric Plasse // IEEE International Electric Machines and Drives Conference 2001, pp.323-329.

98. Chan C.C., Chau K.T. An Advanced Permanent Magnet Motor Drive System for Battery Power Electric Vehicles // IEEE Trans, on Vehicular Technology. 1996. vol. 45, № l.P. 180-186.

99. Magnet Catalog. Doweling Miner Magnetics Corp. // Sonoma USA, 1996.

100. Mohammed Osama A. On the use of finite elements and dynamic programming for prediction of electromagnetic device geometries//IEEE Southeast-con'89: Conf. and Exhib."Energy and Inf. Technol. Southeast."- New York, 1989.-p.809-813.

101. Pavel Grachev, Vladimir Anisimov, Elena Ejova. The Asynchronous Machine for a Starter-Generation Unit (SGU) // XI Intern. Conf. on Electrical Machines, Drives and Power Systems "ELMA 2005". Sofia, Bulgaria, 2005. - P. 314316.

102. Ray A.K. Magnetic Circuit Design of Saturated Electrical Machines by finite-element method.// IEEE TRANS on Power App. and Syst. Vol Pas-100, N 6, 1981, p. 2936-2945.

103. Schneider J.M., Chandhure K., Salon S. The Use of Interactive Graphics in Electromagnetic Problems // IEEE Trans.- 1983. PAS-102. P. 91-95.

104. Starter fur Nutzfahrzeuge. VDT-B 6/6. Bosch. 1975, 32 p.1. ИСПОЛИИТЕЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР1. ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РАЗВИТИЮ

105. ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

106. ОГРН 1026301933113 ИНН 63200022231. V/ ма /У t'cr? c'Ji'e S,

107. Ю26301933113 Заставная, 2, Тольятти320002223 Самарская область, 445633

108. Телефон (8482) 73-89-87 Телетайп 290 222 ТОПАЗ Телекс 214147 TLT RU1. Телефакс (8482) 73-91-29' 2008 г.7